Часть вторая ПОЧЕМУ И КАК ПЛАВАЕТ ПАРОХОД
 

РАССКАЗ О ТОМ, ЧЕГО НЕ ЗНАЛ ИНДЕЕЦ

Эту историю я не выдумал. В одном из рассказов известного писателя Джека Лондона написано о том, как одного индейца, жителя Аляски — Нам-бока, унесло ветром в море на маленькой байдарке. Он попал к «белым», много лет скитался по Америке, а затем вернулся на родину. Все племя устроило ему торжественную встречу. Когда волнение от встречи улеглось, мужчины уселись в кружок. Путешественник начал рассказ о своих удивительных приключениях. И, наконец, подошел к самому интересному: как увидел он в первый раз пароход. Вот что рассказал индеец: «Что песчинка перед байдаркой, байдарка — перед шхуной, то шхуна перед пароходом! Кроме того, пароход сделан из железа! Он весь железный, но не тонет!»

— Нет, нет, — воскликнул вождь племени, — как это может быть? Железо всегда идет ко дну! Вчера мой железный нож выскользнул из моих пальцев и сразу пошел вниз, в самую глубь моря! Все однородные вещи повинуются одному закону и всякое железо повинуется одному
закону! Итак, откажись от своих слов, чтобы мы могли почитать тебя!

— Это, однако, так! Пароход весь железный, а не идет ко дну!

— Нет, нет! Этого не может быть! — закричали наперебой индейцы.

Тут разгорелся горячий спор. Мирная беседа превратилась в бурную ссору. Индейцы были недовольны своим соплеменником: «Испортили бледнолицые нашего воина! Говорит такую ложь и даже не смущается!»

Конечно, они напрасно обрушились на рассказчика. Нам-бок говорил сущую правду. Но беда его была в том, что он никак не мог растолковать, почему все-таки железный пароход плавает. Отчасти был прав и вождь племени. Любой сплошной кусок железа плавать не будет. Он немедленно пойдет ко дну. А вот пустотелый предмет из железа, например ведро, не сразу потонет. Ведро хоть и железное, но так плавает, что в колодце его утопить трудно. И еще труднее — набрать им воды. Если положить в ведро кусок железа, и то оно не потонет, — будет стоймя плавать. Оно только частично погрузится. А погружаться будет до тех пор, пока его вес, вместе с куском железа, не сравняется с весом вытесненной им воды.

Такой закон плавания тел открыл свыше 2200 лет назад древнегреческий ученый Архимед.

Архимед нашел и силу, поддерживающую плавающее тело. Это, оказывается, сила давления воды на подводную-поверхность тела. Ее называют силой плавучести или силой поддержания. Действие этой силы можно увидеть на каждом шагу.

Попробуйте продырявить днище плавающего ящика. Из отверстия сразу же забьет фонтаном вода. Это проявляет себя давление воды. Давайте погружать в воду пустое ведро. И не как-нибудь, а вертикально, днищем вниз. Вы увидите, что это совсем не легкая задача. Но вот, наконец, края ведра готовы зачерпнуть воду. Теперь перестаньте нажимать на ведро. И оно мгновенно выскочит наверх. Так действует сила поддержания. Архимед показал, что вес вытесненной плавающим телом воды и сила поддержания по величине одинаковы.

Плавание парохода тоже подчиняется закону Архимеда,

Если из того металла, который пошел на постройку судна, выковать гигантскую болванку и опустить ее в воду,

она сразу пойдет на дно. А судно не потонет потому, что объем его по сравнению с объемом металла, из которого он сделан, очень велик. И вес воды, вытесняемой его подводной частью, всегда равен весу всего судна.

Когда хотят показать величину судна, то говорят: его водоизмещение столько-то тонн. И по этой цифре судят, большой пароход или небольшой.

Что такое водоизмещение? А это и есть вес воды, вытесняемой судном при его погружении по какой-то определенный уровень.

Но мы уже знаем; что вес вытесненной судном воды, равный водоизмещению, равен и силе поддержания. Следовательно, на днище и борта судна, все время уравновешивая друг друга, давят одинаковые по величине могучие силы: сверху — вес, а снизу — сила поддержания. Станет больше вес — судно будет погружаться. Станет больше сила поддержания— судно будет всплывать. Чтобы пароход плавал на одном и том же уровне, сила поддержания должна быть равна весу судна.

У каждого парохода свой уровень погружения при полном грузе. Он обозначен на обоих бортах судна белой чертой. Эта черта показывает грузовую ватерлинию судна. Тянется она во всю его длину.

Дадим пароходу добавочный груз. Тогда ватерлиния уйдет под воду, так как судно погрузится. От этого увеличится количество вытесненной воды, а значит, — и сила поддержания. Пароход будет погружаться до тех пор, пока эта сила поддержания не сравняется с новым весом парохода.

Опять увеличим вес судна. И все же судно, осев еще глубже, будет плавать, так как соответственно увеличится и сила поддержания. Так будет до тех пор, пока верхняя палуба парохода не окажется на одном уровне с поверхностью моря. Тогда надводного объема судна не останется, и если еще добавить немного груза, то вода хлынет внутрь судна, вес его сделается гораздо больше силы поддержания, — и судно утонет.

Нетрудно догадаться, что количество груза, которое может принять пароход, пока не затонет, соответствует объему его надводной части. Этот объем называют запасом плавучести. Ясно, что запас плавучести судна зависит от высоты его надводного борта. Возвышается над поверхностью моря непроницаемый борт парохода, — значит, запас плавучести у него имеется и он плавает. Скрылся надводный борт под воду, — нет запаса плавучести и судно тонет. Высота надводного борта очень важна для безопасности плавания парохода. Капитан не имеет права нагружать свое судно больше, чем следует, и тем самым уменьшать высоту надводного борта. За этим строго следят контролеры во всех портах мира. Перегрузил капитан пароход, — из порта не выпустят.

И каждый капитан стремится не допустить перегрузки.

Но вода не везде одинакова. В реках она пресная, в море — соленая. Да и соленость воды не одна и та же. В Черном море одна соленость, в Каспийском — другая. А более соленая вода имеет большую плотность. У такой плотной воды и сила поддержания больше.

Есть места с такой плотной водой, что в ней и верблюд не утонет. Это, например, Мертвое море в Палестине. Известный писатель Марк Твен так рассказывает о купании в этом море: «Это было забавное купание. Мы не могли утонуть. Здесь можно вытянуться на воде во всю длину, лежа на спине и сложив руки на груди, причем большая часть тела будет оставаться над водой. При этом можно совсем поднять голову. Вы можете лежать очень удобно на спине, подняв колени к подбородку и охватив их руками, — но вскоре перевернетесь, так как голова перевешивает. Вы можете встать на голову — и от середины груди до конца ног будете оставаться вне воды... Вы не сможете плыть на спине, подвигаясь сколько-нибудь заметно, так как ноги ваши торчат из воды и вам приходится отталкиваться только пятками... Лошадь так неустойчива, что не может ни плавать, ни стоять в Мертвом море, — она тотчас же ложится на бок».

Вода имеет разную плотность и в разные времена года. В одном и том же море зимою — одна плотность, а летом — другая. Вот и получается, что один и тот же пароход с одним и тем же грузом будет в различных условиях погружен по-разному.

Нелегко тут капитану разобраться, — перегрузил или недогрузил он свой пароход. Здесь ему на помощь приходит грузовая марка. Кто из вас видал вблизи морские пароходы, тот, наверное, обратил внимание на рисунок, нанесенный краской на обоих бортах судна. Слева на рисунке — круг, перечеркнутый жирной чертой. Такую же черту мы видим у верхней палубы, как раз над центром круга. Это палубная линия. Справа от круга — что-то, похожее на гребенку. И линии «гребенки» обозначены буквами. Это и есть грузовые марки, показывающие погружение парохода в различных условиях плавания. А расстояния от марок до палубной линии дают высоту надводного борта, необходимого для безопасного плавания в этих условиях. Марка, обозначенная буквой «Л», называется летней. Она проходит через центр круга. Эта марка показывает уровень погружения парохода при плавании в обыкновенных морях летом. А марка с буквой «3» — зимою. А, например, марка с буквой «Т» показывает уровень при плавании парохода в тропических морях. Каждая марка имеет свое назначение. По этим маркам капитану уже легко разобраться, где и как должен быть погружен его пароход.

Но для безопасности судна еще недостаточно того, чтобы оно плавало на определенном уровне погружения и не тонуло. Необходимо также, чтобы оно не опрокидывалось от удара волны или от других причин, вызывающих крен.

Вот что произошло пятьдесят лет назад с одним пароходом— «Генерал Слокум».

Он был построен в Америке для прогулок жителей Нью-Йорка по реке Гудзон.

Строителям парохода перед его постройкой сказали: «Пароход должен обладать тремя качествами — вмещать побольше людей, иметь большую скорость хода и давать пассажирам наилучшие удобства».

О безопасности парохода заказчики не подумали. У них была одна цель: привлечь побольше пассажиров и иметь от каждого рейса наибольшую прибыль. И строители обратили внимание главным образом на эти требования.

Пароход получился длинный, узкий и многоэтажный. Он вышел в первый рейс, имея на борту 700 пассажиров.

Грузовая марка наносится на обоих бортах судна.

Стояла солнечная безветренная погода. Казалось, все благоприятствовало интересному спокойному плаванию. Пассажиры толпились на самой верхней палубе, любуясь живописными берегами реки. Постепенно почти все люди перешли на правый борт. Оттуда открывалась более красивая панорама берега. Вначале никто из пассажиров не заметил небольшого крена парохода на правый борт, — так все были заняты наблюдением. Но крен быстро увеличивался, приближая верхнюю палубу к поверхности реки. Тогда пассажиры в панике бросились на противоположный борт. Пароход стремительно качнулся вслед за движением людей, потерял равновесие и опрокинулся.

Увлекательная прогулка по реке Гудзон окончилась гибелью нескольких сот человек. Все произошло потому, что пароход был неостойчивым.

А что значит для парохода — быть остойчивым? Это значит— плавать прямо, если нет причин, которые могут вызвать крен парохода. Ну, а если на пароход обрушится большая волна или появится другая причина крена? Тогда крениться, но не опрокидываться. А когда исчезнут эти причины,— сразу выпрямляться.

Может быть, вам случалось наблюдать захватывающее зрелище гонки яхт. Когда яхта мчится под парусами при боковом ветре, она имеет очень большой крен. Но после

поворота яхта выпрямляется. Что же заставляет яхту выпрямиться? Все тот же закон Архимеда. Под действием силы поддержания погружающаяся при крене часть корпуса стремится всплыть. Если не всплывает, — значит, судно неостойчиво. Но даже и остойчивое судно при слишком большом крене может опрокинуться.

Когда разрабатывают проект нового судна, то расчетами находят тот наибольший допустимый угол крена, при котором оно еще не опрокинется, а вернется в прямое положение.

У творцов проекта судна есть и другая забота. Оказывается, на остойчивость парохода влияет и то, как на нем расположены грузы. Можно их расположить так неудачно* что судно будет плавать с постоянным креном.

Установлено также, что остойчивость парохода тем лучше, чем ниже расположены грузы.

Вот поэтому-то люди всегда садятся на дно шлюпки» идущей под парусами. А к днищу яхты специально приделывают тяжелый свинцовый киль.

А знаете ли вы, что находящиеся в днище парохода цистерны нередко заполняют водой, если он идет без груза, порожняком? Все это делают для того, чтобы понизить центр тяжести и, значит, улучшить остойчивость судна. Однако добиваться слишком большой остойчивости не стоит. Чем судно остойчивее, тем стремительнее и резче его качка. Но и хорошая остойчивость — еще не все для безопасности парохода. Нужна еще и большая прочность.