Мир на пике – Мир в пике

Прочность опорных структур любого трехмерного тела, которое хочет остаться единым целым (опорные структуры — это стебель растения, скелет животного или несущая рама грузовика), приблизительно пропорциональна их площади поперечного сечения. Однако вес тела, который приходится удерживать таким структурам, растет быстрее: он пропорционален объему тела. Итак, если пропорции тела при увеличении его размеров вдвое не изменятся, его возможности поддерживать собственный вес уменьшатся в два раза — оно как бы станет в два раза тяжелее для самого себя! Таким образом, по мере роста любого организма или транспортного средства оно становится все тяжелее и тяжелее для себя самого.

[98]

Такие закономерности отражаются не только в поддержании собственного веса структуры. Так, маленьким животным намного легче летать, чем крупным. Подъемная сила летающих животных пропорциональна площади крыльев или других поддерживающих их в воздухе структур и растет пропорционально квадрату их линейных размеров. Сила мышц также растет пропорционально квадрату линейных размеров: она пропорциональна площади поперечного сечения мышц. А вот вес с увеличением размеров организма возрастает существенно быстрее: пропорционально кубу размеров, ведь он определяется объемом тела. Небольшой тле, чтобы взлететь, достаточно иметь маленькие крылышки со слабой мускулатурой. В отличие от тли, альбатросу, чтобы взлететь, нужно иметь тело, вся конструкция которого подчинена задаче облегчения веса и увеличения подъемной силы. Альбатрос с размахом крыльев в 3,5 метров весит всего лишь около 15 кг!

Обратите внимание, что обсуждаемые соображения не связаны со спецификой живых организмов. Например, в силу аналогичных соображений пылинка легко парит в воздухе, а булыжник, который состоит из того же материала, что и пылинка, и имеет такую же форму, оказавшись в воздухе без опоры, стремительно рухнет вниз. Если бы «Боинг-747» пытались построить не из стали и титана, а из биологических материалов, то его крылья были бы вдвое толще. Сделайте «Боинг-747» еще втрое больше — и даже прочности высококачественного титана уже не хватит на то, чтобы создать для такой «пташки» крылья необходимого размера.

Однако в случае второго фактора море дает нам подспорье. Это — сила Архимеда, которая, в случае водной среды, легко уравновешивает мешающую нам на суше или в воздухе силу тяжести. Самый крупный когда-либо живший живой организм на Земле — наш с вами сосед и планетарный сожитель — синий кит.

Рис. 159. Синий кит смотрит на слона и диплодока как бы немного свысока.

Похожую на водную среду ситуацию «отсутствия веса» можно создать и в воздухе. Воздухоплавание начиналось именно с воздушных шаров и дирижаблей, а отнюдь не с самолетов. Однако, конечно, в воздухе есть гораздо большее количество ограничений — в силу его гораздо меньшей удельной плотности, которая важна для создания архимедовой силы (вода плотнее воздуха в тысячу раз). Конечно, я верю в дирижабли на просторах Сибири (поклонники Red Alert — молчать!), но пока это дело отдаленного будущего. Неудивительно, что рукотворные «гиганты морей» выросли за XX век до поистине гигантских размеров.

Рис. 160. «Синие киты» человечества — танкеры ULCC («ультра большие перевозчики сырой нефти»).

Например, в XX веке был построен самый большой в мире танкер ULCC Jahre Viking. Он за один раз перевозил 565 000 тонн сырой нефти — или производство нефти всей Саудовской Аравии за 12-часовой рабочий день.

Хорошо, скажет внимательный читатель, а зачем тогда строить всякие танкеры-недомерки типа Aframax и Suez-Max, если выгоднее все возить судами размером ULCC и VLCC?

Проблема в том, что море само по себе людям уже не дом родной. Вся наша инфраструктура расположена на берегу, нефть и газ часто добываются на континенте, а люди теперь, хотя и жмутся в мировом масштабе к теплым морям и побережьям, все же уже достаточно широко расселились вглубь всех континентов.

[99]

Кроме того, отнюдь не все порты могут похвастаться рейдовыми терминалами, которые могут принимать «синих китов» размеров ULCC и VLCC, а кое-где этим гигантам надо просто-таки протискиваться в теснинах судоходных каналов и естественных проливов.

И именно по этим причинам для сообщения через Панамский канал был исторически придуман размер судна, называемый Panamax, через Суэцкий канал ходят суда типа Suez-Max, а во внутренние моря Евразии могут заходить, в основном, только суда типа Aframax — большинство портов во внутренних морях не рассчитаны на сверхбольшие осадки гигантов типа ULCC и VLCC.

В общем, классификация наших рукотворных «китообразных» уже достаточно проработана, но нам, уже понимающим «толк в кубиках», важна только вот эта картинка:

Рис. 161. Классификация линейки судов для перевозки грузов.