Vì sao tàu thủy di chuyển cân bằng, không bị lật trên mặt nước?

Tàu thủy có thể chịu được trọng lượng của hàng nghìn người và hàng trăm container mà vẫn nổi trên mặt biển. Bí quyết thực sự là gì?

Trên thực tế, theo các chuyên gia, tàu du lịch và tàu chở hàng hiện đại là các kiệt tác kỹ thuật, kết hợp truyền thống hàng hải với tiến bộ công nghệ. Tuy nhiên, những con tàu này sẽ không là gì nếu thiếu đi hai yếu tố. Đó là nguyên tắc vật lý và thiết kế đơn giản.

Tàu thủy sở dĩ nổi được trên mặt nước là do trọng lượng của nó nhẹ hơn lượng nước mà nó chiếm chỗ. Trọng lượng kéo tàu xuống trong nước, nhưng nó được cân bằng bởi lực nổi đẩy tàu lên cao. Như vậy, nếu lực đẩy lớn hơn trọng lượng, con tàu sẽ tiếp tục bị đẩy lên trên để hai lực này triệt tiêu lẫn nhau.

Do đó, các kỹ sư thiết kế tàu thủy phải tập trung vào 2 điểm chủ chốt là trọng tâm và tâm nổi của tàu.

Thứ nhất, trọng tâm

Để giữ cho tàu nổi, trọng tâm của tàu cần phải đặt thấp hơn nhiều nhằm giúp trọng lượng có thể kéo tàu theo chiều hướng xuống. Vậy, trọng lượng ở đây chính xác là gì? Đó chính là động cơ, nhiên liệu lưu trữ và nhiều loại máy móc nặng nề khác. Những thứ này rất nặng, cồng kềnh và chúng luôn được đặt ở đáy tàu. Trong khi đó, các khoảng trống khác như cabin và phòng ăn lại nằm ở giữa.

Thứ hai, tâm nổi

Theo đó, tàu thủy thế chỗ lượng nước tương đương với khối lượng của chính nó, trong khi áp suất của biển đẩy lên trên thân tàu. Để chống lại lực hướng xuống và do nước không thể nén lại, các lực sẽ kết hợp tạo ra lực nổi.

Trên thực tế, lực nổi của tàu trên nước sẽ phụ thuộc vào mật độ của nó. Vì vậy, nếu tàu đặc hơn nước, nó sẽ bị chìm xuống. Ngược lại, nếu kém đặc hơn nước, tàu sẽ nổi lên. Các chuyên gia cho biết, yếu tố giúp tàu nổi lên là lực áp suất hướng từ mặt nước.

Vì nặng tương đương lượng nước bị chiếm chỗ nên tàu không chìm hoàn toàn. Tuy nhiên, một thiết kế đóng vai trò quan trọng nhất giúp tàu chạy ổn định, đó là thân tàu hình chữ U, hay còn gọi là thân tàu giãn nước. Đây cũng là lý do tại sao đáy tàu cấu tạo từ vật liệu siêu nhẹ và chắc chắn nhằm tăng độ cân bằng.

Ngoài ra, mũi tàu thủy được thiết kế bo tròn ở chỗ tiếp xúc với mặt nước. Thiết kế này nhằm giảm tối đa lực cản và ngăn tàu bị tròng trành. Người ngồi trên tàu sẽ cảm thấy bớt say sóng hơn vì phương tiện di chuyển êm ái.

Khi có sóng lớn và gió giật, con tàu có thể bị rung lắc đôi chút. Nhưng những con tàu lớn có thể chịu được sóng cao hơn 15 m. Do đó, các hành khách hoàn toàn có thể yên tâm khi chọn tàu thủy là phương tiện để di chuyển hoặc đi du lịch.

Tàu thủy làm thế nào để sống sót trước cơn bão trên biển?

Theo các chuyên gia, khi buộc phải đối diện với bão trên biển, thủy thủ sẽ phải cố gắng lái tàu thủy đến khu vực có sóng thấp nhất, gió yếu nhất. Tuy nhiên, khi không thể né tránh được con bão, tàu thủy cần phải giữ chuyển động tiến lên, thay vì để cho gió và sóng đẩy đi. Thủy thủ sẽ giữ mũi tàu hướng vào các con sóng nhằm giúp tàu không bị sóng đánh lật từ phía hai mạn.

Các chuyên gia cho biết, để có thể sống sót qua các cơn bão trên biển, tàu thủy cần phải tránh xa tất cả những vật thể có thể gây va chạm khiến tàu bị chìm như đá ngầm, bờ biển… Trên thực tế, các tàu hàng chọn cách ở ngoài bờ biển nếu phải đối mặt với một cơn bão lớn. Nguyên nhân là những cơn gió và sóng cực mạnh có thể hất đổ cả các con tàu neo đậu ở gần bờ.

Nhưng để có thể sống sót trước một cơn bão trên biển, tàu thủy cần được thiết kế một cách kỹ lưỡng, kết hợp với đoàn thủy thủ được đào tạo bài bản và có nhiều kinh nghiệm đi biển.