Η αλληλοεπίδραση κατά το προσπέρασμα στη θάλασσα

Του Ιάσονα Θαλασσινού

Σίγουρα θα έχετε αναρωτηθεί γιατί δύο σκάφη που πλέουν το ένα δίπλα στο άλλο σε μικρή απόσταση έλκονται και τείνουν να χτυπήσουν μεταξύ τους. Το φαινόμενο αυτό της αλληλοεπίδρασης θα προσπαθήσουμε να εξηγήσουμε παρακάτω, με όσο γίνεται πιο απλά λόγια.

Γενικά το φαινόμενο της αλληλοεπίδρασης είναι κάτι σαν τον αέρα, που μας κτυπάει καθώς περιμένουμε το συρμό του ηλεκτρικού σιδηρόδρομου μέσα από το τούνελ κάποιου υπόγειου σταθμού και όχι μόνο. Το ίδιο ακριβώς συμβαίνει και με τα σκάφη, αφού η πυκνότητα του νερού είναι κατά πολύ μεγαλύτερη αυτής του αέρα.

Όσοι γνωρίζουν τις στοιχειώδεις αρχές της αεροδυναμικής και υδροδυναμικής είναι εύκολο να κατανοήσουν το φαινόμενο, που οφείλεται στην πίεση και την υποπίεση που δημιουργείται γύρω από το κάθε σκάφος. Όπως βλέπουμε στο σχήμα 1, μέσα σ’ ένα ποτάμι (άρα υπάρχει ροή νερού) έχουν αγκυροβολήσει κοντά-κοντά δύο σκάφη.

description

Το ερώτημα είναι αν τα δύο αυτά σκάφη θα συγκλίνουν, θα αποκλίνουν ή θα παραμείνουν στην αρχική τους θέση; Η σωστή απάντηση είναι ότι θα συγκλίνουν, γιατί η μεταξύ τους απόσταση δημιουργεί ένα τούνελ όπου η ροή του νερού επιταχύνεται ανάμεσά τους, σε σχέση με τη ροή που περνά από τις εξωτερικές πλευρές τους. Ακόμα και στην περίπτωση, που τα δύο σκάφη ήταν αγκυροβολημένα σε κάποιο κολπίσκο και η μόνη ροή ήταν αυτή του δυνατού αέρα, το ίδιο ακριβώς θα συνέβαινε.

Για να θυμηθούμε λίγο τη φυσική μας, σύμφωνα με το νόμο του Daniel Bernoulli (1738), στο χώρο μεταξύ των δύο σκαφών και στις αντικριστές πλευρές τους η ταχύτητα της ροής αυξάνεται και δημιουργείται υποπίεση, ενώ στις εξωτερικές πλευρές δημιουργείτε πίεση. Το αποτέλεσμα είναι να υπάρχει μία αναρρόφηση που τραβάει τα σκάφη το ένα κοντά στο άλλο, βοηθούμενη από την πίεση των εξωτερικών πλευρών, που τα σπρώχνει κοντά. Όσο αυξάνεται η ταχύτητα της ροής του νερού, τόσο μειώνεται η πίεση άρα αυξάνεται η υποπίεση.

Ας εξετάσουμε ένα ακόμα παράδειγμα από την καθημερινή ζωή μας. Αν παρατηρήσουμε την αεροτομή ενός φτερού αεροπλάνου θα δούμε πως η πάνω πλευρά του είναι κυρτή ενώ η κάτω επίπεδη. Μέσα στη ροή του αέρα, η κυρτή επιφάνεια επιταχύνει τη ροή του αέρα και δημιουργεί υποπίεση (σχ. 2) που «ρουφάει» το αεροπλάνο προς τα πάνω, ενώ αντίθετα στην κάτω δημιουργείται πίεση, που ανασηκώνει το αεροσκάφος.

description

Αν παρακολουθήσουμε δύο σκάφη του ιδίου μεγέθους να κινούνται σε παράλληλη πορεία και σε μικρή απόσταση μεταξύ τους (σχ. 3) θα παρατηρήσουμε πολύ ενδιαφέρουσες λεπτομέρειες, που οφείλονται στην πίεση και την υποπίεση.

description

Το σκάφος Α προπορεύεται ενώ το σκάφος Β καταφτάνει με μεγαλύτερη ταχύτητα για να προσπεράσει. Οι διαδοχικές φάσεις της προσπέρασης είναι:

A Όταν το Β πλησιάζει την πρύμη του Α, ελάχιστες αντιδράσεις παρατηρούνται.
B Όταν το Β καλύψει το 0,2 περίπου του μήκους του Α, παρατηρούνται δυνάμεις απώθησης στην πρύμη του Β, που παραδόξως πλησιάζουν το 10πλάσιο των δυνάμεων απώθησης της πλώρης, δημιουργώντας έτσι μία ροπή, που τείνει να στρέψει την πλώρη του Β πάνω στο σκάφος Α.
Γ Σε επόμενη φάση, όταν το Β έχει καλύψει 0,3 περίπου του μήκους του Α, η απώθηση στην πλώρη του Β μηδενίζεται και μεταβάλλεται απότομα σε έλξη, για να φτάσει το μέγιστο της τιμής της, όταν η πλώρη του Β απέχει περίπου 0,2 του μήκους, από την πλώρη του Α.
Δ Η απώθηση της πρύμης του σκάφους Β εξακολουθεί να αυξάνει τη ροπή, που αναφέραμε προηγουμένως και όταν κάποια στιγμή η απόσταση της πλώρης του Β από αυτήν του Α γίνει περίπου 0,3 του μήκους, μετατρέπεται σε έλξη, η οποία παίρνει το μέγιστο της τιμής της, όταν το Β καλύψει τελείως το σκάφος Α.
Ε Καθώς αρχίζει η προσπέραση, παρατηρούμε ανάλογες ροπές και αντιδράσεις, με τάση να στραφεί η πρύμη του Β.

Τα όσα αναφέραμε παραπάνω βγαίνουν από πειράματα και εμπειρίες, γιατί είναι αδύνατον να προσδιοριστούν με ακρίβεια, μια και ισχύουν μόνο κάτω από προϋποθέσεις. Γενικότερα μπορούμε να συνοψίσουμε το φαινόμενο αυτό στα εξής γενικά συμπεράσματα, κάτω από διαφορετικές περιπτώσεις και συνθήκες:

α. Το μέγεθος των αντιδράσεων εξαρτάται κυρίως από:

1. Την απόσταση μεταξύ των σκαφών.
2. Την ταχύτητα των σκαφών.
3. Το μέγεθος ή τη διαφορά μεγέθους των σκαφών, αφού το μεγάλο σκάφος εκτρέπεται πιο δύσκολα ενώ το μικρότερο έλκεται κατά κανόνα από το μεγαλύτερο.

β. Η διαφορά των ταχυτήτων επίσης επηρεάζει τις αντιδράσεις:

1. Εάν η ταχύτητα του ενός είναι μηδενική (αγκυροβολημένο) τότε οι αντιδράσεις είναι μειωμένες.
2. Εάν η πορεία του ενός είναι αντίθετης διεύθυνσης από του άλλου, τότε οι αντιδράσεις αλλάζουν σημείο, δηλαδή η έλξη γίνεται απώθηση και αναστρόφως, όπως φαίνεται στο σχήμα 4.

description

3. Αν η ταχύτητα του σκάφους που πλησιάζει για να προσπεράσει είναι σημαντικά μεγαλύτερη του άλλου, ιδίως όταν και το σκάφος που πλησιάζει είναι μικρότερο, μειώνεται μεν ο κίνδυνος σύγκρουσης λόγω του μικρού χρόνου προσπέρασης, αλλά αν το μεγαλύτερο αναπτύξει ταχύτητα τη στιγμή της προσπέρασης , ο κίνδυνος πρόσκρουσης είναι πολύ μεγάλος (άρα ποτέ κόντρες κατά την προσπέραση).

Ένα ακόμα πολύ σημαντικό σημείο που θα πρέπει να αναφέρουμε είναι το εξής. Όταν παραπλέουμε ένα σκάφος σε μικρή απόσταση και σε νερά με μικρό βάθος, περίπου 2-3 φορές το βύθισμά μας, οι δυνάμεις έλξης και απώθησης αυξάνονται σημαντικά, με αποτέλεσμα η προσπέραση να γίνεται επικίνδυνη. Γι? αυτό κρατάμε μεγάλη απόσταση από το σκάφος που σκοπεύουμε να προσπεράσουμε. Αν δεν έχουμε αυτή τη δυνατότητα λέγω περιορισμένου χώρου, μειώνουμε αισθητά την ταχύτητά μας και τιμονεύουμε με πολύ μικρές κλίσεις στο τιμόνι μας. Δεν πρέπει να ξεχνάμε πως πάνω απ’ όλα προέχει η ασφάλεια των επιβαινόντων και του σκάφους μας.

Το φαινόμενο αυτό της αλληλοεπίδρασης των σκαφών κατά την προσπέραση δεν θα πρέπει να μας διαφεύγει ποτέ από το νου, εφόσον συνήθως ταξιδεύουμε σε πολυσύχναστες θάλασσες και τις πιο πολλές φορές κρατάμε πορείες πολύ κοντά σε άλλο μικρά κυρίως σκάφη. Δεν είναι ασυνήθιστο να ταξιδεύουμε σε περιοχές ανάμεσα σε ξέρες ή στενά παράλληλα με ίδια ή αντίθετη κατεύθυνση με άλλα σκάφη αναψυχής. Μεγάλη, λοιπόν, προσοχή χρειάζεται όταν ταξιδεύουμε με τέτοιες συνθήκες. Πέρα από τον κίνδυνο κάποιας σύγκρουσης θα πρέπει να έχουμε πάντα υπόψη μας το φαινόμενο της έλξης και απώθησης που δημιουργείται ανάμεσα στα σκάφη.

description

Δείτε για παράδειγμα στο σχήμα 5 πώς το κύμα της πλώρης ενός μεγάλου βαποριού που προσπερνάει, σπρώχνει την πρύμη του μικρού σκάφους, γυρίζοντας την πλώρη του σε πορεία σύγκρουσης.

description

Το παράδειγμα του σχήματος 6 είναι ακόμα πιο χαρακτηριστικό για να καταλάβουμε τη συμπεριφορά του σκάφους, που το προσπερνάει κάποιο άλλο. Αν κάτι τέτοιο συμβεί και βρισκόμαστε σε απόσταση ασφαλείας, δεν χρειάζεται να κάνουμε καμία διόρθωση με το τιμόνι μας. Οι δυνάμεις απώθησης και έλξης θα ακυρώσουν η μία την άλλη και κάποια στιγμή, που το άλλο σκάφος θα μας έχει προσπεράσει, το σκάφος μας θα γυρίσει μόνο του ξανά στην αρχική του πορεία.

Close