Všetko o tuningu auta

Vplyv vzťahov na stabilitu nádoby. Prvky počiatočnej priečnej stability

Stabilita plavidla je jeho vlastnosť, vďaka ktorej je plavidlo vystavené vonkajším faktorom (vietor, vlny atď.) a vnútorným procesom (presun nákladu, pohyb zásob tekutín, prítomnosť voľných povrchov tekutín v oddeleniach, atď.) sa neprevracia. Najpriestrannejšia definícia stability lode môže byť nasledujúca: schopnosť lode neprevrátiť sa pri vystavení prírodným morským faktorom (vietor, vlny, námraza) v navigačnej oblasti, ktorá jej bola pridelená, ako aj v kombinácii s „vnútorným“ dôvodov spôsobených konaním posádky

Táto vlastnosť je založená na prirodzenej vlastnosti predmetu plávajúceho na hladine vody - má tendenciu vrátiť sa do pôvodnej polohy po ukončení tohto dopadu. Stabilita je teda na jednej strane prirodzená a na druhej strane si vyžaduje regulovanú kontrolu osobou, ktorá sa podieľa na jej návrhu a prevádzke.

Stabilita závisí od tvaru trupu a polohy ťažiska plavidla, preto výberom správneho tvaru trupu pri konštrukcii a správnym umiestnením nákladu na plavidle počas prevádzky je možné zabezpečiť dostatočnú stabilitu, aby plavidlo sa neprevrhne za žiadnych plavebných podmienok.

Náklony plavidiel sú možné z rôznych dôvodov: od pôsobenia prichádzajúcich vĺn, v dôsledku asymetrického zaplavenia priehradiek pri otvore, od pohybu tovaru, tlaku vetra, v dôsledku prijatia alebo výdaja tovaru atď. Existujú dva typy stabilita: priečna a pozdĺžna. Z hľadiska bezpečnosti plavby (najmä v búrkovom počasí) sú najnebezpečnejšie priečne náklony. Bočná stabilita sa prejavuje pri rolovaní cievy, t.j. pri nakláňaní na palube. Ak sily, ktoré spôsobujú naklonenie nádoby, pôsobia pomaly, potom sa stabilita nazýva statická a ak je rýchla, potom dynamická. Sklon plavidla v priečnej rovine sa nazýva rolovanie a v pozdĺžnej rovine - trim; uhly vytvorené v tomto prípade sú označené O a y. Stabilita pri malých uhloch sklonu (10 - 12 °) sa nazýva počiatočná stabilita.

(obr.2)

Predstavte si, že pôsobením vonkajších síl sa loď zvalila pod uhlom 9 (obr. 2). V dôsledku toho si objem podvodnej časti plavidla zachoval svoju hodnotu, ale zmenil svoj tvar; na pravoboku sa do vody dostal ďalší objem a na ľavoboku z vody vyšiel rovnaký objem. Ťažisko sa presunulo z počiatočnej polohy C smerom k rolovaniu plavidla, do ťažiska nového objemu - bodu C1. Keď je plavidlo naklonené, gravitácia P pôsobiaca v bode G a podporná sila D pôsobiaca v bode C, zostávajúce kolmo na novú vodorysku V1L1, tvoria dvojicu síl s ramenom GK, čo je kolmica znížená z bodu G na smer podporných síl.

Ak pokračujeme v smere podpernej sily z bodu C1 do priesečníka s jej pôvodným smerom z bodu C, potom pri malých uhloch päty, zodpovedajúcich podmienkam počiatočnej stability, sa tieto dva smery pretnú v bode M, ktorý sa nazýva priečny. metacentrum.

Vzájomná poloha bodov M a G umožňuje určiť znak charakterizujúci bočnú stabilitu: (obr. 3)

  • A) Ak je metacentrum umiestnené nad ťažiskom, potom je vratný moment kladný a má tendenciu vrátiť loď do pôvodnej polohy, t.j. pri náklone bude loď stabilná.
  • B) Ak je bod M pod bodom G, potom pri zápornej hodnote h0 je moment záporný a bude mať tendenciu zväčšovať nakláňanie, t.j. v tomto prípade je plavidlo nestabilné.
  • C) Keď sa body M a G zhodujú, sily P a D pôsobia pozdĺž jednej zvislej čiary, nevzniká žiadna dvojica síl a vratný moment je nulový: potom sa loď musí považovať za nestabilnú, pretože nemá tendenciu vracať sa do jeho pôvodnej rovnovážnej polohy (obr. 3).

Obr.3

Vonkajšie znaky negatívnej počiatočnej stability lode sú:

  • -- plachtenie lode s prevrátením bez momentov náklonu;
  • - túžba lode prevrátiť sa na opačnú stranu pri narovnávaní;
  • - premiestňovanie zo strany na stranu počas obehu, pričom rolovanie zostáva, aj keď loď vstupuje do priameho kurzu;
  • -- veľké množstvo vody v nákladných priestoroch, na plošinách a palubách.

Stabilita, ktorá sa prejavuje pozdĺžnymi sklonmi cievy, t.j. pri orezaní sa nazýva pozdĺžny.


Pri pozdĺžnom sklone nádoby pod uhlom w okolo priečnej osi Ts.V. sa bude pohybovať z bodu C do bodu C1 a sila podpory, ktorej smer je kolmý na aktuálnu čiaru ponoru, bude pôsobiť pod uhlom w k pôvodnému smeru. Čiary pôsobenia pôvodného a nového smeru podporných síl sa pretínajú v bode. Priesečník, línia pôsobenia síl podpery v nekonečne malom sklone v pozdĺžnej rovine sa nazýva pozdĺžne metacentrum M. plavebná stabilita pohonná loď

Pozdĺžny moment zotrvačnosti oblasti vodorysky IF je oveľa väčší ako priečny moment zotrvačnosti IX. Preto je pozdĺžny metacentrický polomer R vždy oveľa väčší ako priečny r. Predbežne sa predpokladá, že pozdĺžny metacentrický polomer R sa približne rovná dĺžke cievy. Keďže hodnota pozdĺžneho metacentrického polomeru R je mnohonásobne väčšia ako priečneho r, pozdĺžna metacentrická výška H akejkoľvek lode je mnohonásobne väčšia ako priečna výška h. teda ak má loď priečnu stabilitu, tak pozdĺžna stabilita je určite zabezpečená.

Faktory ovplyvňujúce stabilitu lode, ktoré majú silný vplyv na stabilitu lode.

Medzi faktory, ktoré treba brať do úvahy pri prevádzke malého člna, patria:

  • 1. Stabilitu plavidla najvýraznejšie ovplyvňuje jeho šírka: čím je väčšia v pomere k dĺžke, výške a ponoru, tým je stabilita vyššia. Širšie plavidlo má viac vyrovnávacieho momentu.
  • 2. Stabilita malého plavidla sa zvyšuje, ak sa mení tvar ponorenej časti trupu pri veľkých uhloch náklonu. Z tohto tvrdenia vychádza napríklad pôsobenie bočných stĺpikov a penových blatníkov, ktoré po ponorení do vody vytvárajú dodatočný vratný moment.
  • 3. Stabilita sa zhoršuje, ak sú na lodi palivové nádrže s povrchovým zrkadlom zo strany na stranu, preto tieto nádrže musia mať prepážky inštalované rovnobežne so stredovou rovinou lode, alebo byť vo svojej hornej časti zúžené.
  • 4. Stabilita je najsilnejšie ovplyvnená umiestnením cestujúcich a nákladu na lodi, mali by byť umiestnené čo najnižšie. Je nemožné, aby ľudia na palube a ich svojvoľný pohyb sedeli na malom plavidle počas jeho pohybu. Náklad musí byť bezpečne upevnený, aby sa zabránilo jeho neočakávanému posunutiu z jeho obvyklých miest.
  • 5. Pri silnom vetre a vlnobití je pôsobenie klopného momentu (najmä dynamického) pre plavidlo veľmi nebezpečné, preto pri zhoršovaní poveternostných podmienok je potrebné vziať plavidlo do úkrytu a vyčkať zlého. počasie. Ak to nie je možné z dôvodu značnej vzdialenosti od pobrežia, potom by ste sa mali v búrlivých podmienkach snažiť udržať loď „pokloniť sa vetru“, vyhodiť plávajúcu kotvu a spustiť motor pri nízkej rýchlosti.

Nadmerná stabilita spôsobuje rýchle chvenie a zvyšuje riziko rezonancie. Preto register stanovil limity nielen pre dolnú, ale aj pre hornú hranicu stability.

Pre zvýšenie stability plavidla (zvýšenie vratného momentu na jednotku uhla náklonu) je potrebné zvýšiť metacentrickú výšku h vhodným umiestnením nákladu a zásob na lodi (ťažší náklad na dne a ľahší náklad pri vrch). Za rovnakým účelom (najmä pri plavbe v záťaži - bez nákladu) sa uchyľujú k plneniu balastných nádrží vodou.

Stabilita je schopnosť nádoby vychýlenej z rovnovážnej polohy vrátiť sa do nej po zastavení síl, ktoré odchýlku spôsobili.

Náklony plavidiel môžu nastať pôsobením prichádzajúcich vĺn, v dôsledku asymetrického zaplavenia priehradiek počas otvoru, z pohybu tovaru, tlaku vetra, v dôsledku prijatia alebo výdaja tovaru.

Sklon lode v priečnej rovine je tzv rolka, a v pozdĺžnom orezať. Uhly vytvorené v tomto prípade sú označené θ a ψ

Stabilita, ktorú má loď v pozdĺžnych sklonoch, sa nazýva pozdĺžne. Je spravidla dosť veľké a nebezpečenstvo prevrhnutia plavidla prednou alebo zadnou časťou nikdy nehrozí.

Stabilita plavidla s priečnymi sklonmi je tzv priečne. Je to najdôležitejšia vlastnosť lode, ktorá určuje jej spôsobilosť na plavbu.

Existuje počiatočná priečna stabilita pri malých uhloch päty (do 10 - 15 °) a stabilita pri veľkých sklonoch, pretože vratný moment pri malých a veľkých uhloch päty sa určuje rôznymi spôsobmi.

počiatočná stabilita. Ak je nádoba pod vplyvom vonkajšieho momentu náklonu M KR(napríklad tlak vetra) sa bude otáčať o uhol θ (uhol medzi originálom WL 0 a aktuálne WL 1čiary ponoru), potom v dôsledku zmeny tvaru podvodnej časti plavidla, stred magnitúdy S presunúť do bodu Od 1(obr. 5). Udržiavacia sila yV budú aplikované v bode C1 a smeruje kolmo na súčasnú vodorysku WL 1 . Bodka M nachádza sa v priesečníku diametrálnej roviny s priamkou pôsobenia nosných síl a je tzv priečne metacentrum. Sila hmotnosti plavidla R zostáva v ťažisku G. Spolu so silou yV tvorí dvojicu síl, ktorá bráni nakloneniu cievy klopným momentom M KR. Moment tejto dvojice síl je tzv moment obnovy M V. Jeho hodnota závisí od ramena l = GK medzi silami hmotnosti a podpory naklonenej nádoby: M B \u003d Pl \u003d Ph sin θ, Kde h- nadmorská výška bodu M nad ťažiskovým bodom lode g, volal priečna metacentrická výška plavidlo.

Ryža. 5. Pôsobenie síl pri rolovaní lode.

Zo vzorca je vidieť, že hodnota vratného momentu je tým väčšia, tým väčšia h. Preto môže metacentrická výška slúžiť ako miera stability pre danú nádobu.

Hodnota h danej lode pri určitom ponore závisí od polohy ťažiska lode. Ak sú bremená umiestnené tak, že ťažisko lode zaujme vyššiu polohu, potom sa metacentrická výška zníži a s ňou aj rameno statickej stability a vratný moment, teda stabilita lode. S poklesom polohy ťažiska sa zvýši metacentrická výška, zvýši sa stabilita cievy.

Keďže pre malé uhly sú ich sínusy približne rovnaké ako uhly merané v radiánoch, môžeme písať MB = Ph9.

Metacentrickú výšku možno určiť z výrazu h = r + z c - zg, Kde z c- prevýšenie CV nad OL; r- priečny metacentrický polomer, t.j. vyvýšenie metacentra nad CV; z g- výška ťažiska lode nad hlavným.

Na postavenej lodi je počiatočná metacentrická výška určená empiricky - naklonený, t.j. priečny sklon plavidla pohybom bremena určitej hmotnosti, nazývanej roll-balast.

Stabilita pri vysokých uhloch podpätku. Pri zväčšovaní náklonu lode sa vratný moment najskôr zvyšuje, potom zmenšuje, stáva sa rovným nule a potom sklonu nielenže nebráni, ale naopak k nemu prispieva (obr. 6).

Ryža. 6. Schéma statickej stability.

Pretože posun pre daný stav zaťaženia je konštantný, vratný moment sa mení iba v dôsledku zmeny ramena bočnej stability l sv. Podľa výpočtov priečnej stability pri veľkých uhloch päty, diagram statickej stability, čo je graf vyjadrujúci závislosť l sv z uhla rolovania. Diagram statickej stability je zostavený pre najtypickejšie a najnebezpečnejšie prípady nakladania lode.

Pomocou diagramu je možné určiť uhol náklonu zo známeho momentu náklonu alebo naopak nájsť moment náklonu zo známeho uhla náklonu. Počiatočnú metacentrickú výšku možno určiť z diagramu statickej stability. Za týmto účelom sa od začiatku súradníc odloží radián rovný 57,3 ° a kolmica sa obnoví na priesečník s dotyčnicou ku krivke ramena stability v počiatku. Úsek medzi vodorovnou osou a priesečníkom na mierke diagramu sa bude rovnať počiatočnej metacentrickej výške.

Pri pomalom (statickom) pôsobení klopného momentu nastáva rovnovážny stav pri rolovaní, ak je dodržaná podmienka rovnosti momentov, t.j. M KR \u003d M B(obr. 7).

Ryža. 7. Určenie uhla naklonenia z pôsobenia staticky (a) a dynamicky (b) pôsobiacej sily.

Dynamickým pôsobením náklonného momentu (náryv vetra, trhnutie ťažného lana na palube) nadobúda plavidlo nakláňajúce sa uhlovú rýchlosť. Zotrvačnosťou prejde cez polohu statickej rovnováhy a bude pokračovať v náklone, kým sa práca klopného momentu nerovná práci vratného momentu.

Hodnotu uhla náklonu pri dynamickom pôsobení klopného momentu je možné určiť z diagramu statickej stability. Vodorovná čiara náklonného momentu pokračuje doprava až do oblasti ODSE(práca momentu náklonu) sa nerovná ploche postavy OBOJE(obnovenie momentovej práce). Zároveň oblasť OASE je bežné, takže sa môžeme obmedziť na porovnávanie oblastí Ó ÁNO A ABC.

Ak je oblasť ohraničená krivkou vratného momentu nedostatočná, loď sa prevráti.

Stabilita námorných plavidiel musí spĺňať požiadavky Registra, podľa ktorého je potrebné splniť podmienku (tzv. poveternostné kritérium): K \u003d M def min / M d max ≥ 1" kde M def min- minimálny klopný moment (minimálny dynamicky pôsobiaci klopný moment s prihliadnutím na klopenie), pod vplyvom ktorého plavidlo ešte nestráca stabilitu; M d max- dynamicky aplikovaný klopný moment od tlaku vetra pri najhoršom variante zaťaženia z hľadiska stability.

V súlade s požiadavkami registra maximálne rameno diagramu statickej stability lmax nesmie byť menšia ako 0,25 m pre plavidlá s dĺžkou 85 m a minimálne 0,20 m pre plavidlá s dĺžkou nad 105 m pri uhle náklonu θ viac ako 30°. Uhol sklonu diagramu (uhol, pod ktorým krivka stabilizačných ramien pretína vodorovnú os) pre všetky plavidlá musí byť aspoň 60°.

Vplyv tekutých nákladov na stabilitu. Ak nádrž nie je naplnená po vrch, to znamená, že má voľnú hladinu kvapaliny, tak pri naklonení kvapalina pretečie v smere rolovania a ťažisko nádoby sa posunie na rovnakú stranu. To povedie k zníženiu ramena stability a následne k zníženiu vratného momentu. Zároveň platí, že čím širšia je nádrž, v ktorej je voľný povrch kvapaliny, tým výraznejšie bude zníženie bočnej stability. Na zníženie vplyvu voľnej hladiny je vhodné zmenšiť šírku nádrží a snažiť sa zabezpečiť, aby počas prevádzky bol minimálny počet nádrží s voľným povrchom kvapaliny.

Vplyv hromadných nákladov na stabilitu. Pri preprave hromadného nákladu (obilia) je pozorovaný mierne odlišný obraz. Na začiatku sklonu sa náklad nehýbe. Až keď uhol päty presiahne uhol pokoja, náklad sa začne rozlievať. V tomto prípade sa rozsypaný náklad nevráti do svojej predchádzajúcej polohy, ale zostane na boku a vytvorí zvyškový valec, ktorý pri opakovaných momentoch náklonu (napríklad prehánky) môže viesť k strate stability a prevráteniu. plavidlo.

Aby sa zabránilo rozsypaniu obilia v nákladných priestoroch, sú nainštalované zavesené pozdĺžne polopriečky - posuvné dosky alebo naskladať vrecia obilia na obilie nasypané do nákladného priestoru (vrecovanie nákladu).

Vplyv zaveseného bremena na stabilitu. Ak je náklad v podpalubí, tak pri jeho zdvíhaní napríklad žeriavom dochádza k akoby okamžitému presunu nákladu do závesného bodu. V dôsledku toho sa ťažisko lode posunie vertikálne nahor, čo povedie k zníženiu ramena vyrovnávacieho momentu, keď sa loď nakloní, t. j. k zníženiu stability. V tomto prípade bude pokles stability tým väčší, čím väčšia bude hmotnosť nákladu a výška jeho zavesenia.

Pozdĺžna stabilita plavidla je oveľa vyššia ako jeho priečna stabilita, preto je pre bezpečnosť plavby najdôležitejšie zabezpečiť správnu priečnu stabilitu.

  • V závislosti od veľkosti sklonu sa stabilita rozlišuje pri malých uhloch sklonu ( počiatočná stabilita) a stabilitu pri veľkých uhloch sklonu.
  • Podľa charakteru pôsobiacich síl sa rozlišuje statická a dynamická stabilita.
Statická stabilita- uvažuje sa pri pôsobení statických síl, to znamená, že veľkosť pôsobiacej sily sa nemení. Dynamická stabilita- sa uvažuje pri pôsobení meniacich sa (t. j. dynamických) síl, napríklad vetra, morských vĺn, pohybu nákladu atď.

Počiatočná bočná stabilita

Počiatočná priečna stabilita. Sústava síl pôsobiacich na loď

Pri rolovaní sa stabilita považuje za počiatočnú pri uhloch do 10-15°. V rámci týchto limitov je vratná sila úmerná uhlu náklonu a môže byť určená pomocou jednoduchých lineárnych vzťahov.

V tomto prípade sa vychádza z predpokladu, že odchýlky od rovnovážnej polohy sú spôsobené vonkajšími silami, ktoré nemenia ani hmotnosť nádoby, ani polohu jej ťažiska (CG). Potom ponorený objem nemení veľkosť, ale mení tvar. Sklony rovnakého objemu zodpovedajú vodorysám rovnakého objemu, ktoré oddeľujú rovnaké ponorené objemy trupu. Priesečník rovín vodorysiek sa nazýva os sklonu, ktorá pri rovnakých objemových sklonoch prechádza ťažiskom plochy vodorysky. Pri priečnych sklonoch leží v diametrálnej rovine.

Voľné plochy

Všetky vyššie diskutované prípady predpokladajú, že ťažisko lode je nehybné, to znamená, že pri naklonení sa nepohybujú žiadne bremená. Ale keď sú takéto závažia prítomné, ich vplyv na stabilitu je oveľa väčší ako ostatné.

Typickým prípadom sú kvapalné náklady (palivo, olej, balast a kotlová voda) v čiastočne naplnených nádržiach, to znamená s voľnými plochami. Takéto bremená môžu pri naklonení pretekať. Ak tekutý náklad úplne naplní nádrž, je ekvivalentný pevnému pevnému nákladu.

Vplyv voľného povrchu na stabilitu

Ak kvapalina nenaplní nádrž úplne, t.j. má voľnú hladinu, ktorá vždy zaujíma vodorovnú polohu, potom keď je loď naklonená pod uhlom θ kvapalina preteká v smere sklonu. Voľná ​​plocha bude mať rovnaký uhol vzhľadom na dizajnovú líniu.

Hladiny tekutého nákladu odrezali rovnaké objemy nádrží, t.j. sú ako vodorysky rovnakého objemu. Preto moment spôsobený transfúziou tekutého nákladu pri náklone δm θ, možno znázorniť podobne ako moment tvarovej stálosti m f, len δm θ opak m f podľa znamenia:

δm θ = - γ f i x θ,

Kde i x- moment zotrvačnosti oblasti voľného povrchu tekutého nákladu vzhľadom na pozdĺžnu os prechádzajúcu ťažiskom tejto oblasti, γ- merná hmotnosť tekutého nákladu

Potom vratný moment v prítomnosti kvapalného zaťaženia s voľným povrchom:

m θ1 = m θ + δm θ = Phθ − γ x i x θ = P(h − γ x i x /γV)θ = Ph 1 θ,

Kde h- priečna metacentrická výška bez transfúzie, h 1 = h − γ g i x /γV- skutočná priečna metacentrická výška.

Vplyv prepadového zaťaženia dáva korekciu priečnej metacentrickej výšky δ h \u003d - γ w i x / γV

Hustoty vody a tekutého nákladu sú relatívne stabilné, to znamená, že hlavný vplyv na korekciu má tvar voľného povrchu, alebo skôr jeho moment zotrvačnosti. To znamená, že bočnú stabilitu ovplyvňuje najmä šírka a pozdĺžna dĺžka voľnej plochy.

Fyzikálny význam zápornej hodnoty korekcie je taký, že prítomnosť voľných plôch je vždy znižuje stabilitu. Preto sa prijímajú organizačné a konštruktívne opatrenia na ich zníženie:

    energie, presnejšie v podobe práce síl a momentov, a nie v úsilí samotnom. V tomto prípade sa používa veta o kinetickej energii, podľa ktorej sa prírastok kinetickej energie náklonu lode rovná práci síl, ktoré na ňu pôsobia.

    Keď sa na loď aplikuje moment náklonu m kr, konštantnej veľkosti, dostane kladné zrýchlenie, s ktorým sa začne otáčať. So zvyšujúcim sa sklonom sa vratný moment zvyšuje, ale na začiatku až do uhla θ st, na ktorom mcr = m8, bude to menej podpätky. Po dosiahnutí uhla statickej rovnováhy θ st, kinetická energia rotačného pohybu bude maximálna. Loď teda nezostane v rovnovážnej polohe, ale vďaka kinetickej energii sa bude valiť ďalej, ale pomalšie, keďže vratný moment je väčší ako náklonný. Predtým nahromadená kinetická energia je splatená nadmernou prácou vratného momentu. Akonáhle je veľkosť tejto práce dostatočná na úplné uhasenie kinetickej energie, uhlová rýchlosť sa vyrovná nule a loď sa prestane nakláňať.

    Najväčší uhol sklonu, ktorý loď získa z dynamického momentu, sa nazýva dynamický uhol náklonu. θ dyn. Na rozdiel od neho uhol náklonu, s ktorým bude loď plávať pri pôsobení toho istého momentu (podľa stavu mcr = m8), sa nazýva statický náklonový uhol θ st.

    S odkazom na diagram statickej stability je práca vyjadrená ako plocha pod krivkou vratného momentu m v. V súlade s tým dynamický uhol náklonu θ dyn možno určiť z rovnosti plôch OAB A BCD zodpovedajúce nadmernej práci momentu obnovenia. Analyticky sa rovnaká práca vypočíta ako:

    ,

    v intervale od 0 do θ dyn.

    Dosiahnutie dynamického uhla sklonu θ dyn loď sa nedostane do rovnováhy, ale pod vplyvom nadmerného vratného momentu sa začne rýchlo narovnávať. Pri absencii odporu vody by sa loď pri náklone dostala do netlmených oscilácií okolo rovnovážnej polohy. θ st Marine Dictionary - Chladiarenské plavidlo Ivory Tirupati počiatočná stabilita je negatívna Stabilita schopnosť plávajúceho zariadenia odolať vonkajším silám, ktoré spôsobujú jeho nakláňanie alebo orezávanie a návrat do rovnovážneho stavu na konci rušivého ... ... Wikipedia

    Plavidlo, ktorého trup sa pri pohybe dvíha nad vodu pôsobením zdvíhacej sily vytvorenej krídlami ponorenými vo vode. Patent na S. na p.to. bol vydaný v Rusku v roku 1891, avšak tieto lode sa začali používať od 2. polovice 20. storočia ... ... Veľká sovietska encyklopédia

    Terénne vozidlo schopné pohybu po zemi aj po vode. Obojživelné auto má zväčšený objem utesnenej karosérie, ktorá je niekedy doplnená o namontované plaváky pre lepší vztlak. Pohyb na vode...... Encyklopédia techniky

    - (malajský) typ plachetnice, bočná stabilita k rohu je zabezpečená výložným plavákom, pripevneným. do hlavnej trup s priečnymi nosníkmi. Loď je ako plachetný katamarán. V dávnych dobách slúžil P. ako komunikačný prostriedok na tichomorské ostrovy ... ... Veľký encyklopedický polytechnický slovník

    obojživelník Encyklopédia "Letenie"

    obojživelník- (z gréckeho amphíbios, ktorý vedie dvojitý životný štýl) hydroplán vybavený pozemným podvozkom a schopný vznášať sa na vodnej hladine aj na pozemných letiskách. Najčastejšie A. člny. Vzlietnutie z vody, ... ... Encyklopédia "Letenie"

"...Buď opatrný! skríkol jednooký kapitán. Ale už bolo neskoro. Na pravoboku Vasyukinovho dreadnoughtu sa nahromadilo príliš veľa fanúšikov. Po zmene ťažiska sa čln nehýbal a prevrátil sa úplne v súlade s fyzikálnymi zákonmi.

Ako názorný príklad možno použiť túto epizódu z klasickej literatúry strata stability od pohybu ťažiska v dôsledku hromadenia cestujúcich na jednej strane. Bohužiaľ, nie vždy sa záležitosť obmedzuje na zábavné plávanie: strata stability často vedie k smrti lode a často aj ľudí, niekedy niekoľko stoviek ľudí súčasne (pripomeňme si nedávnu tragédiu - smrť lode “ Bulharsko" ... - vyd. ..).

V histórii svetového lodiarstva je zaznamenaných množstvo prípadov, podobne ako sa to stalo začiatkom storočia s americkým viacpodlažným riečnym parníkom General Slocum. Jej konštruktéri zabezpečili všetko pre pohodlie pasažierov, no nepreverili, ako by sa loď správala, keby všetkých 700 jej obyvateľov naraz vystúpilo na hornú promenádnu palubu a zároveň sa priblížili k palube, aby sa pokochali výhľadom...

Strata stability je jednou z najčastejších príčin nehôd malých plavidiel. Preto každý z kapitánov, bez ohľadu na to, ako vyzerá jeho loď - kajak alebo, povedzme, výtlakový čln, každý z tých, ktorí odpočívajú na vode, musí mať predstavu o "fyzikálnych zákonoch", neznalosť toho stála Vasjukina draho. Inými slovami, o plavebnej spôsobilosti plavidla, ktorú stavitelia lodí nazývajú stabilita.

Stabilita- je to schopnosť cievy odolávať náklonovému pôsobeniu vonkajších síl a po ukončení tohto pôsobenia sa vrátiť do rovnej polohy. Tento termín sa u nás objavil v 18. storočí, keď sa Rusko stalo námornou veľmocou; pôvodom a významom je to variácia bežného slova „udržateľnosť“.

Neustále sa stretávame so stabilitou rovnováhy v každodennom živote. Nie je pre nás žiadnym tajomstvom, že stolička sa prevráti ľahšie ako pohovka; a prázdna knižnica je ľahšia ako tá naplnená knihami. Pri otáčaní ťažkej škatule cez rebro najskôr vynaložíme najväčšie úsilie, potom nám to ide ľahšie a nakoniec, keď pomyselná čiara vedená kolmo cez ťažisko škatule prechádza cez rebro, škatuľa sa sama prevráti. , bez našej účasti. Keď sme sa ubezpečili, že nízka široká krabica je ťažšie prevrátiť ako vysoká a úzka a ťažká je ťažšie ako ľahká, môžeme dospieť k záveru, že stabilita tela na tvrdom povrchu je určená jeho hmotnosťou a horizontálnou vzdialenosťou od ťažiska k okraju nosnej roviny - ramennej páky . Čím väčšia váha a rameno, tým je telo stabilnejšie.

Tento jednoduchý zákon platí aj pre plávajúcu loď, ale tu je vec komplikovaná skutočnosťou, že namiesto pevnej hladiny slúži voda ako opora pre „prevrátenú“ loď. V zásade, ako v práve opísanom prípade, je stabilita nádoby určená jej hmotnosťou a ramenom - vzájomným usporiadaním bodov pôsobenia dvoch síl.

Jednou z nich je hmotnosť, teda gravitácia, pôsobiaca na ťažisko lode (CG) a smerujúca vždy kolmo nadol.

Druhou je vztlaková sila resp podporná sila. Podľa Archimedovho zákona pre plávajúce plavidlo je táto sila rovnaká ako gravitácia, ale smeruje kolmo nahor. Miesto pôsobenia výsledných síl podpery je otočný bod plavidla! Tento bod sa nachádza v strede objemu trupu ponoreného vo vode a nazýva sa stred vztlaku resp. ťažisko(ŽIVOTOPIS).

Keď loď pláva voľne v priamej polohe, CV je vždy v rovnakej vertikále ako ťažisko a rovnaké a opačné sily pôsobiace na loď sú vyvážené. Teraz však na loď začali pôsobiť náklonné sily. Nie je to nevyhnutne pohyb cestujúcich; môže to byť poryv vetra alebo, ak hovoríme o jachte, len jej tlak na plachty, strmá vlna, trhnutie vlečného lana, odstredivá sila v strmom obehu, kúpajúci sa stúpajúci z vody cez bok atď., atď.

Pôsobenie momentu tejto pätnej sily, t.j. podpätný moment, nakláňa - roluje loď. CG plavidla zároveň nemení polohu, pokiaľ, samozrejme, nejde o rovnaký prípad „Vasyukin“ a na plavidle nie sú žiadne také zaťaženia, ktoré sa môžu pohybovať v smere svahu. Keďže loď naďalej pláva, aj keď sa nakloní, to znamená, že Archimedov zákon naďalej funguje, zvýšenie ponoreného objemu na strane vstupujúcej do vody zodpovedá rovnakému zníženiu ponoreného objemu na opačnej strane opúšťajúcej vodu. Voda. Nezabúdajme: hmotnosť plavidla sa nemení od pôsobenia momentu náklonu; preto celková hodnota ponoreného objemu musí zostať nezmenená!

Vďaka tomuto prerozdeleniu objemu pod vodou sa mení poloha CV – vzďaľuje sa smerom k náklonu lode; v dôsledku toho vzniká moment podporných síl, majúcich tendenciu obnoviť priamu polohu lode a preto tzv moment obnovy.

Kým plavidlo udržuje stabilitu, vratný moment, ktorý sa zvyšuje so zvyšujúcim sa rolovaním, sa rovná momentu náklonu a keďže je nasmerovaný opačným smerom, úplne „paralyzuje“ jeho činnosť. To znamená, že ak sa veľkosť náklonných síl už nezmení, loď sa bude naďalej vznášať s konštantným zoznamom; ak pôsobenie náklonných síl ustane a nenastane moment náklonu, vratný moment okamžite narovná loď.

Pokiaľ ide o schému 2, môžeme predpokladať, že hodnota vratného momentu vznikajúceho počas rolovania bude tým väčšia, čím väčšia bude rameno - horizontálna vzdialenosť medzi novou polohou CV a nezmenenou polohou CV; preto sa to vola stabilizačné rameno. Pokiaľ je toto rameno prítomné, moment obnovy je účinný - loď si zachová, ale akonáhle rameno zmizne s ďalším zvýšením náklonu, CV bude v rovnakej vertikále ako ťažisko, žiadne ďalšie úsilie nebude bude potrebné prevrátiť loď, stratí stabilitu - prevráti sa.

Čím ďalej môže ísť ťažisko v smere sklonu - čím väčšie je rameno stability, tým je obtiažnejšie plavidlo prevrátiť, to znamená, že je stabilnejšie. Preto bude široká nádoba vždy výrazne stabilnejšia ako úzka. Na štvorveslici, ktorý má šírku 1,6 m, môžu veslári vstať a chodiť bez väčšieho rizika, no na akademickej osmičke so šírkou 0,7 m stačí, aby si jeden veslár silnejšie oprel nohu resp. zdvihnite veslo o niečo vyššie, aby ste spôsobili hrozivý kotúľ!

Na najmenších lodičkách je obzvlášť dôležitá dostatočná šírka. Významne ovplyvňuje ich stabilitu a úplnosť vodorysky, t.j. ukazovateľ toho, aký podiel obdĺžnika, ktorého strany sú tvorené maximálnou dĺžkou a šírkou, zaberá plochu súčasnej vodorysky. Ak sú ostatné veci rovnaké, plavidlá s väčšou plnosťou vodorysky sú vždy stabilnejšie ako plavidlá s ostrými vodorysami na prove a na korme.

Stabilita, najmä pri nízkych uhloch sklonu, do značnej miery závisí od tvaru trupu - od rozloženia objemov podvodnej časti trupu. Koniec koncov, stabilita nie je určená len šírkou aktuálnej čiary ponoru, ale aj polohou „otočného bodu“ - stredu skutočne ponoreného objemu.

Z hľadiska stability sú najmenej výhodné polkruhové sekcie, ktoré sa podľa podmienok pohonu často používajú pre výtlačné lode; v blízkosti polkruhových sekcií majú trupy veslárskych akademických člnov, ako aj relatívne úzke a dlhé člny, ktoré nie sú určené na plachtenie. Obdĺžnikový prierez má vyššie charakteristiky počiatočnej stability; tento druh sekcie sa vyrába na lodiach s minimálnou dĺžkou - tuziky a pramice. Ak sa však podvodné objemy rozšíria do strán v dôsledku zníženia ponoru (a objemu) v strednej časti, stabilite to prospeje ešte viac: trupy takých najnovších univerzálnych malých člnov, ako sú napríklad Sportiak a Dolphin, majú podobný tvar.

Po rovnakej ceste môžete ďalej zvýšiť stabilitu rozrezaním trupu pozdĺžne - pozdĺž DP - a umiestnením úzkych polovíc na určitú šírku. Takto sme pristúpili k myšlienke dvojtrupého plavidla, ktoré je zakomponované do návrhov ako nízkorýchlostných plávajúcich chatiek či nafukovacích člnov, tak aj pretekárskych motorových či plachetnicových katamaránov určených na rekordné rýchlosti.

So zväčšovaním uhlov sklonu je čoraz dôležitejší tvar povrchovej časti trupu v oblasti vstupujúcej do vody pri náklone. Dobrým príkladom je nedostatočná stabilita guľatiny s kruhovým prierezom: pri akomkoľvek jej „rolovaní“ – rotácii okolo osi – sa do vody nedostane žiadny ďalší objem, tvar ponorenej časti a poloha CV áno. nezmeniť, neexistuje žiadny moment obnovy.

Z rovnakého dôvodu škodí aj kedysi módne prekážanie bokov na motorových člnoch. Je to pochopiteľné: s nárastom zvitku sa šírka vodorysky nielen nezväčšuje, ale niekedy naopak - klesá! Preto sa pri ostrých zákrutách často prevracali staré Kazanky, ktoré mali v už dosť úzkej zadnej časti zablokovanie bokov dovnútra.

A naopak: opatreniami, ktoré zvyšujú stabilitu, sú zrútenie bočníc a upevnenie prídavných vztlakových prvkov pozdĺž ich horných okrajov. Vysvetlenie je jednoduché: pri náklone vstupujú objemy do vody presne tam, kde sú najviac potrebné na podporu – kde poskytujú veľkú páku. V zásade platí, že loď so svetlicou na hladine a s relatívne úzkou čiarou ponoru spája dobrú rýchlosť s vysokou stabilitou. Napríklad staroveké galéry mali taký tvar trupu, kde, ako viete, bola sila „motora“ obmedzená a požiadavky na rýchlosť a plavebnosť boli dosť vysoké. Na ten istý účel sa cez boky ľahkých kozáckych „čajok“ viazali zväzky suchého prútia.

V skutočnosti naši turisti-plachetnice používajú rovnakú techniku, keď na boky kajakov pripevňujú nafukovacie balóny. Ešte účinnejším prostriedkom na zvýšenie stability kajakov pri plavbe sú bočné plaváky namontované na priečkach. Na rovnomernom kýle idú nad vodu a nespomaľujú pohyb. Keď tlak vetra na plachtu nakloní trimaranový kajak, záveterný plavák vstúpi do vody a slúži ako dodatočná podpora umiestnená veľmi priaznivo - ďaleko od DP.

K podobnému účelu slúžia rôzne bočné nástavce na kĺzavých motorových člnoch - gule a sponsony: zlepšujú stabilitu člna alebo motorového člna na parkovisku aj v pohybe. Rovnaká "Kazanka" sa stáva bezpečnejšou aj pri prevádzke s "Whirlwind" vďaka inštalácii dodatočných vztlakových objemov - kormových gulí vstupujúcich do vody, keď je korma zjavne preťažená alebo pri náklone na parkovisku. Pri priamom pohybe je spodná pracovná plocha guľôčok nad tečúcou vodoryskou a pri ostrých zákrutách nebezpečných pre Kazanku začína táto plocha „fungovať“: hydrodynamická zdvíhacia sila, ktorá sa na nej vytvára počas kĺzania, bráni zvýšeniu nakláňania. obehu.

Efektívna dĺžka vodorysky, aj keď v menšej miere ako šírka, výrazne ovplyvňuje aj stabilitu najmenších lodí. Tu je názorný prípad. Raz sa testoval sekciový turistický kajak. V jedinej trojdielnej verzii sa loď ukázala ako príliš „športová“: tí, ktorí nemali skúsenosti s veslovaním „akademických dievčat“, sa vždy prevrátili blízko brehu. Stačilo však pridať ďalší stredný úsek dlhý 0,8 m, keďže z tej istej lode sa stalo „kľudné“ turistické plavidlo.

Stabilita veľmi úzko súvisí s ďalšou plavbou spôsobilou vlastnosťou plavidla – nepotopiteľnosťou. Zdôrazňujeme, že obe tieto vlastnosti a do značnej miery určujú skutočné voľný bok. Ak je voľný bok nízky, potom už pri malých uhloch náklonu paluba vstúpi do vody, šírka efektívnej vodorysky sa začne zmenšovať a od tohto momentu začne klesať rameno stability a vratný moment. Otvorené - bezpalubové člny sa po vstupe do vody horného okraja boku okamžite naplnia a prevrátia (takto trpeli Vasyukiniti, ktorí neboli skúsení v teórii lode!). Je zrejmé, že čím vyšší je voľný bok, tým väčší je povolený uhol päty, ktorého kritická hodnota sa nazýva uhol záplavy.

Najzreteľnejším indikátorom nebezpečného nárastu zoznamu a priblíženia sa k uhlu zaplavenia je zníženie výšky hladiny na strane rolovania lode. Netreba dodávať, že čím menšia loď, tým nebezpečnejší je akýkoľvek kotúľ, tým dôležitejší je každý centimeter skutočného voľného boku! Je absolútne neprípustné prekročiť výrobcom udanú nosnosť člna (preťaženie)! Je nebezpečné ukladať bremená tak, aby sa loď nakláňala už v momente opustenia brehu: tým sa totiž okamžite zníži skutočná výška boku a rezerva stability vašej lode!

Nie náhodou hovoríme o skutočnej výške voľného boku. História „veľkého“ stavania lodí pozná veľa prípadov, keď celé a nepoškodené lode stratili stabilitu len preto, že pri náklone pri hladine vody sa náhodou ukázali nejaké otvorené diery na boku.

Akademik A.P. Krylov rozpráva kuriózny príbeh. Predtým, ako 84-delová loď King George vyrazila na svoju prvú plavbu (stalo sa to v roku 1782 v Portsmouthe), bola špeciálne naklonená, aby napravila nejaký druh poruchy kingstonov. Okraje spodného radu otvorených delových portov boli zároveň len 5-8 cm nad hladinou vody. Vyšší dôstojník, ktorý si neuvedomoval nebezpečnú polohu lode, keď skutočná výška boku predstavovala týchto 5 – 8 cm a nie zvyčajných 8 m, nariadil privolať tím k delám, aby zdvihli vlajka. Je zrejmé, že námorníci bežali pozdĺž päty a mierne zvýšenie zoznamu stačilo na to, aby loď nastúpila a odviezla na dno viac ako 800 ľudí ...

Nevyhnutnými podmienkami pre stabilitu plavidla je teda jeho dostatočná šírka a výška boku. Urobme si teraz objasnenie. Faktom je, že stabilita sa zvyčajne delí na počiatočnú (v uhle náklonu do 10-20 °) a stabilitu pri vysokých sklonoch. Pre malé plavidlá je v prvom rade dôležitá šírka a charakteristika počiatočnej stability: stabilita pri veľkých uhloch päty najčastejšie „nedosahuje“, pretože uhol záplavy zvyčajne leží v rámci počiatočnej stability. Pre väčšie plavidlá vhodné na plavbu a plavidlá s uzavretou palubou je dôležitejšia výška voľného boku, ktorá poskytuje stabilitu pri veľkých sklonoch.

Teraz si všimneme ešte jednu úplne zrejmú a prakticky veľmi dôležitú podmienku: čím je loď stabilnejšia, tým nižšie je jeho ťažisko. Každý vie, čomu vďačí za svoju vysokú „stabilitu“ roly-poly a roly-poly! Z vlastnej skúsenosti každý dobre vie, ako sa každá malá loďka začne kývať, keď sa v nej postaví do plnej výšky a pokúsia sa prejsť z jedného brehu na druhý: so zvýšením výšky ťažiska (rameno), moment náklonu sa výrazne zvyšuje, hoci samotná hmotnosť osoby sa nemení ...

Preto na tých istých kajakoch, ktorých šírka je spravidla na nebezpečnej minimálnej hranici, musíte sedieť takmer priamo na dne. Ďalší príklad. Keď je stožiar nasadený na zívanie, objaví sa sila tlaku vetra na plachty pôsobiaca v určitej výške; na kompenzáciu vznikajúceho výrazného nášľapného momentu je potrebné zvýšiť stabilitu rovnakým spôsobom - celý tím sa mení z plechoviek na dno.

A tretí príklad. Redaktori kolekcie sa zoznámili s pomerne úzkou dvojmiestnou loďou (pozri foto), určenou na veslovanie s dlhými hojdacími veslami. Jazdné vlastnosti lode sa ukázali ako vynikajúce, ale bolo tu jedno „ale“: zatiaľ čo autor projektu viedol loď na testovacie miesto, už sa prevrátil! Vo vode sa ocitli aj redaktori, ktorí si čln vyskúšali. Stačilo však znížiť výšku plechoviek o 150 mm - situácia sa zmenila.

Napriek najprísnejšiemu režimu šetrenia hmotnosti musia plavidlá s obzvlášť prísnymi požiadavkami na stabilitu znášať „mŕtvu hmotnosť“ – záťaž špeciálne na zníženie ústredného kúrenia. Cestovné jachty a záchranné člny zvyčajne nesú stálu pevnú záťaž, ukotvenú tak nízko, ako to umožňuje konštrukcia lode. (Čím nižšie môžete umiestniť balast, tým menej bude potrebné na zabezpečenie určitej výšky ťažiska celej lode!) Na takýchto lodiach sa snažia umiestniť ťažisko pod ťažisko. Vtedy sa maximálna hodnota stabilizačnej páky dosiahne pri veľmi veľkom náklone - až 90". Pre porovnanie stačí povedať, že väčšina bežných námorných lodí sa prevráti už pri náklone 60-75°.

Niekedy berú dočasný tekutý balast. Takže na plavebných motorových člnoch a člnoch s kýlovým obrysom dna je často potrebné kompenzovať nízku počiatočnú stabilitu na parkovisku (prevalenie) naberaním vody do špeciálnych balastných nádrží v spodnej časti, ktoré sa počas pohybu automaticky vyprázdňujú.

Je veľmi dôležité, aby ťažisko plavidla s podpätkom zostalo na svojom mieste: nie je náhoda, že na plachetniciach sú všetky ťažké predmety bezpečne pripevnené, aby sa nehýbali. Existujú však tovary, ktoré sa považujú za nebezpečné, pretože môžu spôsobiť stratu stability. Ide o všetky druhy hromadného nákladu – od obilia a soli až po čerstvé ryby, náhodne sa rozlievajúce v smere náklonu lode. (Práve z výtlaku hromadného nákladu - obilia - počas hurikánu sa v roku 1957 prevrátila a zahynula obrovská štvorsťažňová barque Pamir, posledná veľká nákladná plachetnica s nosnosťou 4500 ton!) Mimoriadne nebezpečenstvo predstavuje tekutý náklad. Nebudeme zachádzať do hĺbky teórie lode, no zdôrazňujeme, že v tomto prípade neznižuje stabilitu ani tak hmotnosť pretekajúceho tekutého nákladu, ale práve jeho voľná plocha.

Čitateľ sa pýta, ako sa potom tankery prepravujúce tento nebezpečný tekutý náklad plavia po moriach a oceánoch? Po prvé, trup cisterny je rozdelený priečnymi a pozdĺžnymi nepriepustnými prepážkami na samostatné oddelenia - nádrže a do ich hornej časti vkladajú takzvané blatníkové prepážky, ktoré dodatočne "rozbijú" voľnú plochu (rozbitie na 2 časti znižuje škodlivý vplyv na stabilitu 4-násobne). Po druhé, nádrže sú úplne zaplavené.

Z rovnakých dôvodov je na lodi lepšie mať dve užšie palivové nádrže ako jednu širokú. Všetky rezervné nádrže pred búrkovým prechodom musia byť úplne naplnené (ako námorníci hovoria, musia byť vtlačené). Kvapaliny je potrebné míňať postupne - najskôr do konca z jednej nádrže, potom z ďalšej, aby bola hladina voľná len v jednej z nich.

Hrozným nepriateľom malých plavidiel je voda v nákladnom priestore, aj keď je jej celková hmotnosť malá. Raz vyšiel na testovanie nový funkčný čln. Hneď pri prvom otočení sa zistilo, že počas obehu loď dostane nezvyčajne veľkú rolu a veľmi „neochotne“ ju opustí. Otvorili sme zadný poklop - a videli sme, že voda kráčala v zadnej časti, ktorá sa tam dostala cez sotva viditeľnú trhlinu v šve.

Je veľmi dôležité včas vypustiť trupy malých plavidiel, prijať opatrenia, aby sa za čerstvého počasia voda nedostala dovnútra cez rôzne otvory a netesnosti.

S nebezpečenstvom zo strany neorganizovaných cestujúcich sme začali tento rozhovor o stabilite. Teraz, keď sme vyzbrojení nejakou základnou teóriou, ešte raz zdôrazňujeme potrebu prísneho dodržiavania stanovených pravidiel správania na palube každého malého plavidla. Veď omylom pasažier nastupujúci na ľahký motorový čln je obrovská náklonová sila, ktorá je takmer 1/5 výtlaku lode! A dvaja pasažieri, ktorí sa rozhodli súčasne prejsť na palube Progress-4 s kormidlovňou, sú skutočnou hrozbou prevrátenia lode (dva takéto prípady s tragickým výsledkom sa vyskytli v Kalinine minulé leto).

Pri pozývaní hostí na váš „krížnik“ ich slušne, ale rozhodne poučte, oboznámte ich s existujúcimi bezpečnostnými pravidlami. Na najmenších lodiach je niekedy nemožné postaviť sa do plnej výšky a presúvať sa z miesta na miesto a ľudia to možno nevedia!

Doteraz sa hovorilo, že postoj DH by sa meniť nemal. Existuje však početná trieda športových plavidiel, pre ktoré je všestranný pohyb ťažiska v smere opačnom k ​​náklonu najdôležitejšou podmienkou dosiahnutia vysokých výsledkov. Hovoríme o nakláňaní ľahkých pretekárskych člnov a katamaránov a niekedy aj o výletných a závodných jachtách. Zavesený cez palubu pomocou lichobežníka, športovec tlačí ťažisko svojou hmotnosťou a zvyšuje stabilizačné rameno, čo umožňuje znížiť náklon a dokonca sa vyhnúť prevráteniu ...

Nakoniec si treba uvedomiť, že aj loď, ktorá je v niektorých podmienkach stabilná, nemusí byť v iných dostatočne stabilná. Stabilita sa môže líšiť, najmä pri státí a počas jazdy. Preto je tiež potrebné brať do úvahy stabilita chodu. Napríklad výtlakový čln, ktorý na parkovisku pri plavbe na vlnách nereaguje ani na cestujúceho sediaceho zboku, sa zrazu začne valiť jeho smerom. Ukazuje sa, že loď akoby „visí“, opierajúc sa kormou a provou o hrebene dvoch susedných vĺn, a vzhľadom na to, že celá jej stredná časť, najširšia, je vo vlnovej dutine, plnosť nám už známej čiary ponoru klesla a stabilita sa okamžite znížila .

Na hobľovacích motorových člnoch sa spravidla zvyšujú významné hydrodynamické sily, ktoré vznikajú pri pohybe na udržanie stability. Môžu však spôsobiť aj prevrátenie: napríklad pri príliš prudkom otáčaní dôjde k zmene smeru zastavenia vrtule a prudkému zvýšeniu (v dôsledku driftu) tlaku na vonkajšiu lícnu kosť na otočenie, čím vznikne nebezpečný pár síl, ktorý často otočí loď cez vonkajšiu stranu, aby sa otočila.

Nakoniec stavitelia lodí samostatne analyzujú prípady dynamickej aplikácie náklonných síl (existuje aj špeciálny koncept - dynamická stabilita): pri náhlom a krátkodobom pôsobení veľkých vonkajších zaťažení môže byť správanie nádoby úplne odlišné od klasických schém statickej stability. Preto sa v búrlivých podmienkach s nepriaznivými dynamickými účinkami nárazov vĺn a vĺn prevracajú zdanlivo absolútne stabilné jachty, špeciálne navrhnuté na plavbu v najťažších oceánskych podmienkach. (Jachty Chichester, Baranovsky, Lewis a ďalší osamelí odvážlivci sa obrátili! Jemné je, že stavitelia lodí to tiež predvídali: jachty sa okamžite postavili na rovný kýl a opäť sa ustálili.)

Samozrejme, inžinieri nie sú spokojní s hodnoteniami ako „táto loď je stabilná, a to nie je príliš“; stavitelia lodí charakterizujú stabilitu presnými hodnotami, o ktorých bude reč v ďalšom článku.

Pri navrhovaní akejkoľvek lode, či už ide o supertanker alebo veslicu, konštruktéri robia špeciálne výpočty stability a pri testovaní lode sa najprv kontroluje súlad skutočnej stability s dizajnom. Aby bolo možné zaručiť, že stabilita každej novej lode počas jej bežnej kompetentnej prevádzky v podmienkach, pre ktoré je skonštruovaná, je dostatočná, pozorujúce organizácie, ako je register ZSSR, vydávajú osobitne Normy stability a potom sledovať ich dodržiavanie. Dizajnéri, ktorí vytvárajú projekt lode, vykonávajú všetky výpočty, ktoré sa riadia týmito normami stability, a kontrolujú, či sa budúca loď prevráti pod vplyvom vĺn a vetra. Prirodzene, na určité typy plavidiel sú kladené dodatočné požiadavky. Osobné lode sa teda teraz kontrolujú na prípady hromadenia všetkých pasažierov na jednej strane, a to aj pri náklone kvôli obehu (v tomto prípade by uhol náklonu nemal presiahnuť uhol, pod ktorým paluba vstupuje do vody, a hodnotu 12 °). Vlečné člny sú kontrolované na pôsobenie trhnutia ťažného lana a riečne remorkéry na statický efekt vlečného lana.

Výsledky výpočtov spolu s pokynom pre kapitána plavidla sú zaznamenané v jednom z najdôležitejších lodných dokumentov s názvom „Informácie o stabilite plavidla“.

V prípade malých lodí riečny register uznáva aj úplné skúšky vedúcej lode vykonávané podľa špeciálneho programu. Tieto testy môžu v pochybných prípadoch nahradiť zodpovedajúce výpočty.

Malá zábavná flotila, kontrolovaná navigačnými a technickými kontrolami, zatiaľ nemá dostatočne jasné a jednoduché štandardy stability. Námorná spôsobilosť takýchto plavidiel sa štandardizuje najmä stanovením minimálneho voľného boku a pomeru dĺžky k šírke (od 2,3 do 1). V závislosti od výšky voľného boku NTI (teraz GIMS) rozdeľuje malé plavidlá do troch tried: prvá - s voľným bokom najmenej 250 mm; druhý - nie menej ako 350 mm; tretia - najmenej 500 mm.

Návod dodávaný s komerčnými malými člnmi zvyčajne obsahuje základné odporúčania pre udržanie stability. Každý amatérsky navigátor je oboznámený s bezpečnostnými pravidlami pred vydaním osvedčenia o práve riadiť plavidlo.

E. A. Morozov, "KiYa", 1978


Existujú koncepty stability nasledujúcich typov: statické a dynamické, s malými sklonmi plavidla a s veľkými sklonmi.

Statická stabilita - stabilita nádoby s postupným, plynulým sklonom nádoby, kedy možno zanedbať sily zotrvačnosti a odporu vody.

Zákony počiatočnej stability si zachovávajú platnosť len do určitého uhla náklonu. Hodnota tohto uhla závisí od typu plavidla a stavu jeho zaťaženia. Pre lode s nízkou počiatočnou stabilitou (osobné a nosiče dreva) je maximálny uhol náklonu 10-12 stupňov, pre tankery a lode so suchým nákladom až 25-30 stupňov. Umiestnenie ťažiska (ťažisko) a ťažiska (ťažisko) sú hlavné faktory ovplyvňujúce stabilitu pri rolovaní lode.

Základné prvky stability: posunutie ∆ , rameno vratného momentu (rameno statickej stability) - lct, počiatočný metacentrický polomer - r,

priečna metacentrická výška - h, uhol natočenia - Ơ, vratný moment - MV

Krútiaci moment - Mkr, koeficient stability -K, prevýšenie ťažiska Zg,

elevácia ťažiska -Zc, Kritérium počasia-K, DSO (diagram statickej stability), DDO (diagram dynamickej stability).

DSO - poskytuje úplný popis stability lode : priečna metacentrická výška, rameno statickej stability, medzný uhol DSO, uhol západu DSO.

DSO vám umožňuje riešiť nasledujúce úlohy:

  • veľkosť klopného momentu od premiestnenia bremena a klopného momentu;
  • vytvorenie potrebnej expozície boku na opravu trupu, vonkajšieho kovania;
  • určenie najväčšej hodnoty staticky aplikovaného klopného momentu, ktorý loď vydrží bez prevrátenia, a náklonu, ktorý v tomto prípade získa;
  • určenie uhla náklonu lode z okamžite aplikovaného momentu náklonu pri absencii počiatočného náklonu;
  • určenie uhla natočenia z náhle aplikovaného klopného momentu v prítomnosti počiatočného klopenia v smere klopného momentu;
  • určenie uhla natočenia z náhle aplikovaného klopného momentu v prítomnosti počiatočného klopenia v smere opačnom k ​​pôsobeniu klopného momentu.
  • Určenie uhla sklonu pri pohybe nákladu po palube;
  • Stanovenie statického momentu preklopenia a statického uhla preklopenia;
  • Stanovenie dynamického momentu preklopenia a dynamického uhla preklopenia;
  • Určenie požadovaného momentu náklonu na narovnanie nádoby;
  • Určenie hmotnosti nákladu, počas ktorého pohybu loď stratí stabilitu;
  • Čo možno urobiť na zlepšenie stability plavidla.

Štandardizácia stability na žiadosť Registra námornej dopravy Ruska a Ukrajiny:

  1. maximálne rameno statickej stability PDS je viac ako alebo = 0,25 m pri maximálnej dĺžke plavidla menej ako alebo = 80 m a viac alebo = 0,20 m pri dĺžke plavidla viac ako alebo = 105 m;
  2. maximálny uhol diagramu väčší ako alebo = 30 stupňov;
  3. uhol západu slnka DSO viac alebo = 60 stupňov. a 55 stupňov, berúc do úvahy námrazu

4. kritérium počasia - K viac ako alebo \u003d 1 a pri plavbe v severnom Atlantiku - 1,5

5. opravená priečna metacentrická výška pre všetky možnosti nakladania

by mala byť vždy kladná a pre rybárske plavidlá nie menšia ako -0,05 m.

Charakteristiky rolovania plavidla závisia od metacentrickej výšky. Čím väčšia je metacentrická výška, tým je náklon ostrejší a intenzívnejší, čo negatívne ovplyvňuje zabezpečenie nákladu a jeho celistvosť a vo všeobecnosti aj bezpečnosť celej lode.

Približná hodnota optimálnej metacentrickej výšky pre rôzne plavidlá v metroch:

  • náklad-osobná veľká tonáž 0,0-1,2 m, stredná tonáž 0,6-0,8 m.
  • suchý náklad veľkej tonáže 0,3-1,5 m., stredná tonáž 0,3-1,0 m.
  • veľké cisterny 1,5-2,5 m.

Pre lode so suchým nákladom strednej tonáže boli na základe pozorovaní v teréne určené štyri zóny stability:

A - rolovacia zóna alebo nedostatočná stabilita-h|B =0,0-0,02 - keď sa takéto plavidlá otáčajú plnou rýchlosťou, nastáva zoznam až 15-18 stupňov.

B - zóna optimálnej stability h|B=).02-0,05 – na rozbúrenom mori sa lode hladko otáčajú, obývateľnosť posádky je dobrá, bočné zotrvačné sily nepresahujú 10 % gravitácie palubného nákladu.

B - zóna nepohodlia alebo zvýšená stabilita h|B=0,05-0,10 - ostrý sklon, pracovné a oddychové podmienky pre posádku sú zlé, bočné zotrvačné sily dosahujú 15-20% gravitácie palubného nákladu.

G-zóna nadmernej stability alebo zničenie h|B viac ako 0,10 - priečne zotrvačné sily pri valení môžu dosiahnuť 50 % gravitácie palubného nákladu, pričom náklad je rozbitý, časti palubnej takeláže (krúžky, škrupiny) sú zničené, čo vedie k strata nákladu a smrť lode.

Informácie o stabilite lode zvyčajne poskytujú úplné výpočty stability bez námrazy:

  • 100% lodné obchody bez nákladu
  • 50 % lodných zásob a 50 % nákladu, z čoho môže byť palubný náklad
  • 50 % zásob a 100 % nákladu
  • 25 % lodných zásob, žiadny náklad, náklad na palube
  • 10 % lodné obchody, 95 % náklad.

S prihliadnutím na námrazu to isté + s balastom v nádržiach.

Okrem výpočtu stability pre typické prípady zaťaženia s námrazou a bez námrazy vám informácie o stabilite umožňujú vykonať kompletný výpočet stability plavidla pre neštandardné prípady zaťaženia. V tomto prípade je potrebné:

  • Mať presný obraz o umiestnení nákladu v nákladných priestoroch v tonách;
  • Údaje v tonách pre zásobné nádrže lodí: ťažký vykurovací olej, nafta, olej, voda;
  • Zostavte tabuľku hmotností pre dané zaťaženie plavidla, vypočítajte momenty ťažiska lode

vzhľadom na vertikálnu a horizontálnu os a aplikuje sa vertikálne a horizontálne -

  • Vypočítajte súčty hmotností (celkový výtlak lode), hodnotu pozdĺžneho momentu ťažiska lode (berúc do úvahy znamienka + a -), vertikálny statický moment
  • Určte aplikáciu a úsečku ťažiska lode ako zodpovedajúce momenty vydelené súčasným hrubým výtlakom lode v tonách
  • Podľa výšky rezerv v % a nákladu v % podľa referenčných tabuliek (limitná krivka) je možné odhadnúť, či je plavidlo stabilné alebo nie a či je potrebné do lodného dvojvalca nabrať dodatočnú morskú príťaž. - spodné nádrže.
  • Určite krivky vyvažovania lode (pozri tabuľky v časti Informácie o stabilite)
  • Určte počiatočnú priečnu metacentrickú výšku ako rozdiel medzi aplikáciou ťažiska - a aplikáciou ťažiska, vyberte z tabuliek (aplikácia Informácie o stabilite - ďalej len "Informácie") korekciu voľnej plochy na priečna metacentrická hodnota - určte korigovanú priečnu metacentrickú hodnotu.
  • S vypočítanými hodnotami výtlaku lode pre danú plavbu a korigovanou metacentrickou výškou zadajte diagram ramien kriviek statickej stability (priložený v "Informáciách") a po 10 stupňoch vytvorte DSS statickej stability. ramená od uhla päty pri danom posunutí (Reedov diagram)
  • Z diagramu PDS odstráňte všetky hlavné údaje podľa požiadaviek Registra prepravy Ukrajiny, Ruska.
  • Určte hodnotu podmienenej vypočítanej amplitúdy nakláňania pre tento prípad zaťaženia pomocou odporúčaní v referenčných údajoch. Zväčšite túto amplitúdu o 2-5 stupňov v dôsledku tlaku vetra (berie sa do úvahy tlak vetra 6-7 bodov). Ak vezmeme do úvahy všetky pôsobiace faktory súčasne, táto amplitúda môže dosiahnuť hodnoty -15-50 stupňov.
  • Pokračujte v DSO v smere záporných hodnôt úsečky a odložte hodnotu vypočítanej amplitúdy sklonu naľavo od nulových súradníc, potom obnovte kolmicu z bodu na zápornej hodnote osi úsečky. Okom nakreslite vodorovnú čiaru rovnobežnú s osou x takto. Tak, aby plocha naľavo od osi x a napravo od DSO bola rovnaká. (pozri príklad) - určiť rameno klopného momentu.
  • Súčasne odoberte rameno preklopného momentu z PDS a vypočítajte moment preklopenia ako súčin posunu a ramena preklopného momentu.
  • Podľa hodnoty priemerného ponoru (vypočítaného skôr) vyberte hodnotu klopného momentu z doplnkových tabuliek (Informácie)
  • Vypočítajte kritérium počasia -K, ak spĺňa požiadavky Registra námornej dopravy Ukrajiny vrátane všetkých ostatných 4 kritérií, výpočet stability končí tu, ale podľa požiadaviek Kódexu stability IMO pre plavidlá všetkých typov z roku -1999 je potrebné mať naviac dve ďalšie kritériá stability, ktoré je možné určiť len z DDO (Dynamic Stability Diagram) Keď loď pláva v podmienkach námrazy, vypočítajte kritérium počasia pre tieto podmienky.
  • Konštrukciu DDO - diagramov dynamickej stability je jednoduchšie vykonať na základe diagramu PDS pomocou schémy z tabuľky. 8 (str. 61 - L.R. Aksyutin "Nákladný plán plavidla" - Odesa-1999 alebo str. 22-24 "Kontrola stability námorných plavidiel" - Odesa-2003) - na výpočet ramien dynamickej stability. Ak je podľa diagramu medzných momentov v Informácii o stabilite loď podľa našich výpočtov stabilná, potom nie je potrebné počítať DDO-.

Podľa požiadaviek Kódexu stability IMO-1999 (rezolúcia IMO A.749 (18) z júna 1999)

· minimálna priečna metacentrická výška GM o -0,15 m pre osobné lode a pre rybolov - väčšia alebo rovná 0,35;

· rameno so statickou stabilitou nie menšou ako 0,20 m;

· maximálny DSO s ramenom maximálnej statickej stability - väčší alebo rovný 25 stupňov;

· rameno dynamickej stability pri uhle náklonu viac ako alebo plus 30 stupňov - nie menej ako -0,055 m-rad; (meter)

rameno dynamickej stability pri 40 stupňoch (alebo uhle zaplavenia) najmenej -0,09 m-rad.; (meter)

Rozdiel medzi ramenami dynamickej stability pri 30 a 40 stupňoch - nie menej ako 0,03 m-rad (meter)

· poveternostné kritérium viac ako alebo = jedna (1) – pre lode väčšie ako alebo = 24 m.

· dodatočný uhol náklonu v dôsledku stáleho vetra pre osobné lode nie väčší ako 10 stupňov, pre všetky ostatné lode nie väčší ako 16 stupňov alebo 80 % uhla, pod ktorým okraj paluby vstupuje do vody, v závislosti od toho, ktorý uhol je minimálny .

15. júna 1999 IMO Navigačný bezpečnostný výbor vydal obežník 920 – Príručka nakladania a stability modelu, ktorý odporúča, aby všetky štáty s flotilou poskytli všetkým lodiam špeciálnu príručku na výpočet zaťaženia a stability lode, v ktorej uvedú typy výpočtov optimálneho zaťaženia a stability plavidla, uveďte všetky súčasne uvedené symboly a skratky, ako riadiť stabilitu, pristátie plavidla a jeho pozdĺžnu pevnosť. Táto príručka obsahuje všetky skratky a jednotky pre vyššie uvedené výpočty, tabuľky na výpočet stability a ohybových momentov.

V mori overenie priečnej metacentrickej výšky plavidla sa vykonáva podľa približného vzorca, ktorý zohľadňuje šírku plavidla - B (m), dobu stúpania - To (s) a C - koeficient od 0,6 - do 0,88, v závislosti od typu plavidla a jeho zaťaženia - h = (CB / To) 2 s presnosťou 85-90% .(h-m).

Na splnenie RGZ na tému „Preprava osobitného režimu a nebezpečného tovaru“ môžete použiť autorskú príručku „Výpočet plánu nákladu lode“ vydanú spoločnosťou SevNTU.

Získajte od učiteľa konkrétnu úlohu na výpočet plánu nákladu. Originál

Informácie o stabilite plavidla sú u učiteľa. Na vykonávanie výpočtov

pre toto plavidlo si študent musí urobiť kópie výpočtových tabuliek a grafov z "Informácií". Použitie iných „Informácií o stabilite plavidla“ počas námornej výrobnej praxe pre vlastné, špecifické plavidlo a prepravovaný náklad je povolené chrániť RGZ.