The new science of strong materials

Рис
. 10.
Растяжение в тросах балансируется сжатием в грунте
Когда мы располагаем материалами
,
одинаково хорошо работающими и на сжатие и на растяжение
,
наши конструкции
оказываются проще и безопаснее
.
Именно поэтому в строительстве удобны железобетон и стальные конструкции
.
Инженерам повезло
,
в их распоряжении есть железо и сталь
-
ведь мы часто и не знаем
,
какого рода напряжения
придется выдержать машине во время работы
.
Например
,
стенки парового котла работают на растяжение
,
но если по
какой
-
то причине давление пара упадет ниже атмосферного
,
котел будет сжат разностью давлений
,
однако со стальным
котлом ничего страшного не произойдет
.
К довольно неожиданным эффектам
,
с которыми приходится бороться
,
могут привести сжимающие напряжения в
корпусе подводной лодки
.
Когда лодка находится в надводном положении
,
она плавает
,
как любое другое судно
,
поскольку ее вес меньше веса воды
,
которая может быть вытеснена объемом лодки
.
Чтобы лодка погрузилась
,
балластные
цистерны заполняют водой настолько
,
чтобы вес лодки был равен весу воды в ее объеме
.
Тогда
"
удельный вес
"
лодки
будет равен удельному весу воды
,
и лодка не будет иметь запаса плавучести
.
Теперь лодка может опускаться на глубину и маневрировать примерно так же
,
как это проделывает дирижабль в воздухе
.
Однако
,
погружаясь глубже
,
лодка испытывает все большее и большее давление воды
,
и сжимающие напряжения в ее
корпусе растут
.
Поскольку давление внутри лодки остается примерно постоянным
,
корпус ее сжимается
,
уменьшается
объем
,
а следовательно
,
уменьшается и выталкивающая сила
.
Если вес лодки вместе с балластом не изменяется
,
она
стремится провалиться глубже
,
и при некоторых обстоятельствах этот процесс может стать опасным
.
На предельной для
подводной лодки глубине погружения величина деформации сжатия может составить около
0,7%.
Деформация
происходит во всех трех направлениях
,
поэтому объем лодки может уменьшиться примерно на
2%.
Так как сжимаемость
воды очень невелика
,
то для лодки весом
1000
т это будет означать потерю выталкивающей силы примерно
20
т
*.
Если
эту силу не компенсировать
,
частично опорожняя балластные цистерны от воды
,
подводная лодка будет опускаться все
глубже и глубже
,
пока ее не раздавит давлением воды
.
В этом
,
между прочим
,
заключается одна из трудностей постройки
подводной лодки из стеклопластиков
,
которые всем
,
пожалуй
,
хороши
,
кроме модуля упругости
:
он слишком мал
.

---

VIVOS VOCO: 
Дж
. 
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» -