НОВИНИ
ДОКУМЕНТИ






:: начало :: търсене в сайта :: морски вестник :: библиотека :: морски колекции :: спомени :: за нас :: коментар
 











ВОДАТА ПОД ВОДАТА НЕ ТЕЖИ!
Сър (бих казал!) инж. Антон Беджев, един от пионерите на подводното дело в България и създател на първата професионална подводна група в бившия социалистически лагер - Подводната Инженерна Група (ПИГ) Варна, в чийто първи състав имах честта да бъда и аз, ни повтаряше: „Желязото губи една осма от теглото си под вода”. Той ни втълпяваше това като „догма”, преди още да си го обясним емпирически.
Има една формула за изчисляване на материалите под вода (виж „Справочник водолаза”, Воениздат, 1973, Москва, стр. 234:) „Теглото на дадено тяло под водата е равно на теглото му над водата, умножено по разликата на специфичното тегло на материала, от който е направено тялото и специфичното тегло на водата върху специфичното тегло на тялото”.  И така, ако вземем един килограм желязо, неговото тегло под водата ще бъде единица, умножена по разликата на специфичното тегло на желязото - 7,7 kg/dm3 и специфичното тегло на водата (около единица) или  (7,7 -1 = 6,7 приблизително равно на 7), върху 7,7 kg/dmприблизително равно на 8. Виждаме как желязото запазва 7/8 от теглото си под водата и губи 1/8.
Това естествено следва от прословутия закон на Архимед, който гласи, че всяко тяло потопено във водата, губи от теглото си толкова, колкото тежи изместената от него вода (виж първата фигура). На това числено е равна и подемната (изтласкваща, Архимедова) сила, чийто вектор е противоположен по направление на теглото на тялото.
Интересно е да ви припомня как Архимед открил този закон. Царят на Сиракуза възложил на майстор - златар да му изработи златна корона, като му дал съответното количество чисто злато. Когато короната станала готова царят се усъмнил, че майсторът е откраднал част от златото и го е заменил с мед или сребро. Възложил на Архимед  да провери правилни ли са опасенията му. Горкият учен се чудел как да постъпи. Даже му минала мисълта да претопи короната и да направи куб, когато съвсем случайно като се потапял във ваната си да се къпе се сетил за решението. Изскочил от ваната и завикал: „Еврика! Открих ...” После претеглил короната, потопил я в съд с вода (както на фиг. 1), измерил изместената от короната вода и установил, че действително златарят е откраднал част от златото (и главата му хвръкнала).
Някои изследователи считат, че Архимед не е измерил изместената от короната вода, а окачил короната на везна с равен по тегло къс чисто злато (виж фиг. 2). Когато потопил уравновесената везна във водата установил, че специфичното тегло на „сплавта”, от която е изработена короната е по-леко от специфичното тегло на чистото злато.
А сега си представете, че потопим един литър (килограм) вода, сложена в тънка полиетиленова торбичка, с нищожно малко тегло (и специфично тегло на полиетилена близко до единица) във водата (както на фиг. 1). Ще се сблъскаме със знаменитото следствие на закона на Архимед, че ВОДАТА ВЪВ ВОДАТА ГУБИ ТЕГЛОТО СИ ИЛИ ВОДАТА ПОД ВОДАТА НЕ ТЕЖИ (числителят на гореописаната формула става равен на нула).
Всеки в домашни условия може да направи следния експеримент: вземете стъклен буркан с вместимост 800 милилитра с капачка, претеглете ги (ще получите малко над 200 грама), напълнете буркана с вода до горе (без да остават въздушни мехурчета) и затворете капачката. Завържете буркана с канап и го претеглете с домашното кантарче - ще ви покаже тегло един килограм. После  потопете буркана в кофа с вода и ще видите как пружината на кантарчето се измества нагоре и ще покаже около 100 грама. Водата губи теглото си. Освен това, стъклото със специфично тегло 2,2 kg/dmот своя страна губи почти половината от теглото си.
Преди години демонстрирах експеримента на мой колега в присъствието на още двама мастити учени. Кантарчето беше в неговите ръце и когато потопи буркана в кофата с вода и пружината на кантарчето се „отдръпна” нагоре, той подскочи като ужилен.
- Не е честно! - извика той - Защо затвори буркана с капачка?
- А нима има значение? - му отговорих и повторихме експеримента вече с пълен до горе буркан с вода, без капачка.
Една много известна и уважавана (и от мен!) патентна експертка, коментирайки каптажно съоръжение за естествени подводни нефтени извори (има ги в Каспийско море и Мексиканския залив), представляващо желязна пирамида с „баластни” цистерни, предназначени за продухване с въздух и преместване на пирамидата на ново място твърдеше, че като вземем вода в цистерните, съоръжението ще стои по-стабилно под водата. Наложи се да обяснявам, вече на Контролна експертиза, че уважаваната колежка (аз съм и дипломиран патентен инженер) не знае закона на Архимед, че водата в цистерните не тежи, ами и цялата конструкция губи една осма от надводното си тегло.
В подводният дом „Шелф -І” (1970 г.), в чийто първи екипаж бях борд-инженер, имахме подобни „баластни” цистерни за издигането му на повърхността, но за стабилността му на морското дъно бяхме предвидили два съндъка („джобове”), които запълнихме с 8 тона чугун на слитъци. Въпреки това, при опресняване на въздуха, т. нар. вентилация (тръбата на „шнорхела” не беше с необходимия диаметър), от входната шахта излизаше (преливаше) голяма порция въздух, а подводният дом се повдигаше съвсем леко и връщайки се към дъното потръпваше като ударен от прибойна вълна.
Малко известно е още, че както топлият въздух се използва за издигане на въздухоплавателни балони, така и разликата в специфичното тегло на сладката и морската вода се използва за издигане на тежки товари от морското дъно. Един кубически метър сладка вода може да издигне 20 kg товар в морска вода със соленост 20 промили.
Доц. д-р инж. Траян ТРАЯНОВ
Фиг. 1
Фиг. 2
Изразът „приемане на баласт” при потънането на подводните лодки е придобил популярност. на практика обаче подводната лодка потъва не поради теглото на „баласта” (задбордна вода), а поради загубата на обем въздух, обеспечаващ плаваемостта й.
Подводният дом „Шелф І” - средните цилиндрични камери са за продухване при изплаване на дома от дъното, а долните паралелепипедни камери (сандъци) са за чугунния баласт на слитъци.
В Подводния изследователски център във Форт Уилямс (Шотландия) е експериментиран метод за издигане тежки товари, патентован от фирмата Controlled Lifting International Ltd., с модифициран балон за топъл въздух, който е напълван чрез центробежна помпа и дълъг шланг със сладка вода. Балонът съдържал 250 тона сладка вода и можел да издигне 4,5 тона товар.
На пръв поглед това не е много ефективен метод, но се оказва, че има своите експлоатационни предимства. За разлика от въздушните подемни балони, при които въздухът се разширява многократно при издигането си, регулирането на положителната му плаваемост е трудно и често това разширение води до разрив на материала, от които са направени. Докато сладката вода е практически несвиваема (коефициентът на свиваемост на дестилираната вода е 0,0000490 или около 1/20000) и разрив на материала не може да се получи. От друга страна, това минимално разширение на сладката вода води и до движение с почти постоянна скорост на подемния балон при издигане на товара.
При преподаване на теорията на подводното дело на курсове в Морския клуб - Варна и особено на изпити, често задавах на курсистите следния въпрос:
- Забравили сте си баластния колан, а искате на всяка цена да влизате под водата. Бихте ли използвали пластмасови бутилки напълнени с вода?
Изпадал съм в подобна ситуация. Товарим лодката. Ще влизаме за проби и установявам, че съм си забравил баластния колан у дома, в мазето. Без много да коментирам се оглеждам и намирам три пластмасови туби от машинно масло за джетове. Вземам ги и ги пълня със ситни камъчета и пясък до горе  и завивам плътно капачките (за да не се омазни костюма ми). Когато свърших въздуха в апарата и трябваше да изплувам, просто избутах тубите, които бях закрепил между неопрена и кръстните колани на апарата.
Сър (както писах по-горе) инж. Антон Беджев ни учеше и демонстративно. В закрития 25 метров плувен басейн, който вече е съборен, по негово указание пълнехме плондер със същата минерална вода от чешмата, която се намираше в единия край на басейна и играехме подводно ръгби. Плондерът, надут с вода, тежеше под водата колкото перушинка във въздуха ... И никой не задаваше въпроси. 

Доц. д-р инж. Траян ТРАЯНОВ