Как маленький буксир ухитряется тянуть громадный лайнер?⁠⁠

Когда гиганты беспомощны

Огромные суда — заложники собственного размера. Контейнеровоз длиной в три футбольных поля просто не умеет аккуратничать. Его массивный руль и гребной винт рассчитаны на работу в открытом море, где судно идёт полным ходом. А в узком канале или у причала, где скорость падает почти до нуля, эти системы теряют эффективность. Колоссальная инерция превращает каждый манёвр в лотерею — попробуй разверни махину, которая продолжает ползти вперёд ещё несколько минут после выключения двигателя.

Вот тут и появляется буксир, который точно, деликатно и с полным контролем направляет гиганта туда, куда нужно.

Мускулы в миниатюре

Внутри типичного портового буксира установлен двигатель мощностью до 8000 киловатт — это около 11 тысяч лошадиных сил, упакованных в корпус размером с большую яхту. Для сравнения, огромный лайнер может располагать суммарной мощностью в 100 мегаватт. Казалось бы, разница подавляющая.

Но хитрость в применении силы. Буксиры оснащены специальными азимутальными движителями — винтами, способными мгновенно разворачиваться на любой угол. Это даёт буксиру фантастическую манёвренность и позволяет создавать тягу в любом направлении без разворота самого судна. Тяга применяется предельно эффективно, в отличие от лайнера, чьи двигатели на малом ходу работают вхолостую.

Вода

А теперь ключевой момент физики. Попробуйте сдвинуть автомобиль на асфальте — задача для нескольких крепких мужчин. А теперь представьте тот же автомобиль на льду — его может толкнуть даже ребёнок.

С плавающими объектами история похожая, только ещё проще. Вода поддерживает вес судна снизу благодаря архимедовой силе, поэтому у корпуса нет контакта с твёрдой поверхностью. Нет контакта — нет силы трения покоя, которая мешает сдвинуть предметы на суше.

Жидкость не держит форму и обтекает корпус. Это означает простую, но поразительную вещь: даже микроскопическое усилие способно сдвинуть объект любой массы, плавающий в воде. Три человека вполне могут толкнуть небольшую яхту. А буксир — целый лайнер.

Инерция — единственный противник

Конечно, это не магия. Массивное судно обладает огромной инерцией — оно медленно набирает скорость и так же медленно останавливается. Но буксиру и не нужно разгонять лайнер до крейсерской скорости. Его задача — аккуратно сместить многотонную махину на несколько метров влево или развернуть её на 15 градусов. На малой скорости сопротивление воды невелико, поэтому постоянное усилие буксира постепенно разгоняет судно до нужных значений.

Сопротивление растёт с увеличением скорости — именно поэтому буксир не повезёт лайнер через Атлантику. Он физически способен это сделать, но скорость будет настолько низкой, что путешествие займёт недели вместо дней.

Исторический привет из прошлого

Кстати, этот принцип работал задолго до изобретения мощных двигателей. В XIX веке по европейским каналам тяжёлые баржи тянули обычные лошади. Животные шли по берегу, а судно послушно ползло за ними по воде. Пара десятков лошадей справлялась с баржой в сотни тонн — просто потому, что вода почти не сопротивлялась на низкой скорости.

Мой Телеграм про меняющиеся условия жизни