Stabilitatea negativă a vasului. Stabilitatea laterală a vasului. Influența la suprafață liberă

Stabilitate este capacitatea unei nave de a rezista forțelor care o abate de la poziția sa de echilibru și de a reveni la poziția inițială de echilibru după ce acțiunea acestor forțe încetează.

Condițiile de echilibru ale navei obținute în Capitolul 4 „Plotibilitatea” nu sunt suficiente pentru ca aceasta să plutească constant într-o poziție dată față de suprafața apei. De asemenea, este necesar ca echilibrul vasului să fie stabil. Proprietatea, care în mecanică se numește stabilitate a echilibrului, în teoria navei se numește de obicei stabilitate. Astfel, flotabilitatea asigură condițiile pentru poziția de echilibru a navei cu o aterizare dată, iar stabilitatea asigură păstrarea acestei poziții.

Stabilitatea vasului se modifică odată cu creșterea unghiului de înclinare și la o anumită valoare se pierde complet. Prin urmare, pare oportun să se studieze stabilitatea vasului la abateri mici (teoretic infinitezimale) de la poziția de echilibru cu Θ = 0, Ψ = 0, iar apoi să se determine caracteristicile stabilității sale, limitele lor admisibile la înclinații mari.

Este obișnuit să distingem stabilitatea navei la unghiuri mici de înclinare (stabilitatea inițială) și stabilitate la unghiuri mari de înclinare.

Când se iau în considerare înclinații mici, este posibil să se facă o serie de ipoteze care să permită studierea stabilității inițiale a navei în cadrul teoriei liniare și obținerea unor dependențe matematice simple ale caracteristicilor sale. Stabilitatea vasului la unghiuri mari de înclinare este studiată folosind o teorie neliniară rafinată. Desigur, proprietatea de stabilitate a unei nave este uniformă, iar diviziunea acceptată este de natură pur metodologică.

Când se studiază stabilitatea unui vas, se iau în considerare înclinațiile sale în două planuri reciproc perpendiculare - transversal și longitudinal. Când nava se înclină în plan transversal, determinat de unghiurile de rulare, se studiază stabilitate laterală; când înclinațiile în plan longitudinal sunt determinate de unghiurile de tăiere, studiați-o stabilitate longitudinală.

Dacă nava se înclină fără accelerații unghiulare semnificative (pomparea mărfurilor lichide, fluxul lent de apă în compartiment), atunci stabilitatea se numește static.

În unele cazuri, forțele care înclină nava acționează brusc, provocând accelerații unghiulare semnificative (furtună de vânt, val val etc.). În astfel de cazuri, luați în considerare dinamic stabilitate.

Stabilitatea este o proprietate foarte importantă de navigabilitate a unei nave; impreuna cu flotabilitatea asigura plutirea navei intr-o pozitie data fata de suprafata apei, necesara asigurarii miscarii si manevrei. O scădere a stabilității navei poate provoca o rulare de urgență și o reglare, iar o pierdere completă a stabilității poate provoca răsturnarea acestuia.

Pentru a preveni o scădere periculoasă a stabilității navei, toți membrii echipajului sunt obligați să:

să aibă întotdeauna o înțelegere clară a stabilității navei;

cunoașteți motivele care reduc stabilitatea;

cunoaște și poate aplica toate mijloacele și măsurile pentru menținerea și restabilirea stabilității.

Există concepte de stabilitate de următoarele tipuri: statică și dinamică, la înclinări mici ale vasului și la înclinări mari.

Stabilitatea statică este stabilitatea unui vas în timpul unei înclinări treptate, netede a vasului, când forțele de inerție și rezistența la apă pot fi neglijate.

Legile stabilității inițiale își păstrează valabilitatea doar până la un anumit unghi de rulare. Mărimea acestui unghi depinde de tipul de vas și de starea sa de încărcare. Pentru navele cu stabilitate inițială scăzută (nave de pasageri și transportoare de cherestea), unghiul maxim de înclinare este de 10-12 grade, pentru tancuri și nave de marfă uscată până la 25-30 de grade. Locația CG (centrul de greutate) și CV (centrul de mărime) sunt principalii factori care afectează stabilitatea atunci când vasul rulează.

Elemente de bază ale stabilității: deplasarea ∆, brațul moment de redresare (brațul de stabilitate statică) - lct, raza metacentrică inițială - r,

înălțimea metacentrică transversală - h, unghiul de rulare - Ơ, momentul de restabilire - Mv

Moment de înclinare - Mkr, coeficient de stabilitate - K, înălțime a centrului de greutate Zg,

cota centrului valorii -Zc, Criteriul meteo-K, DSO (diagrama de stabilitate statică), DSO (diagrama de stabilitate dinamică).

DSO – dă descriere completă stabilitatea navei : înălțimea metacentrică transversală, umărul stabilității statice, unghiul limită al DSO, unghiul de apus al DSO.

DSO vă permite să rezolvați următoarele sarcini:

magnitudinea momentului de înclinare de la deplasarea sarcinii și momentul de răsturnare;
crearea expunerii necesare a lateralului pentru repararea carenei și a fitingurilor exterioare;
determinarea valorii maxime a momentului de înclinare aplicat static pe care nava îl poate suporta fără să se răstoarne, și ruliu pe care îl va primi;
determinarea unghiului de rulare a navei dintr-un moment de înclinare aplicat instantaneu în absența unei rulări inițiale;
determinarea unghiului de rulare dintr-un moment de înclinare aplicat brusc în prezența unei rulări inițiale în direcția momentului de înclinare;
determinarea unghiului de rulare dintr-un moment de călcare aplicat brusc în prezența unei rulări inițiale în direcția opusă acțiunii momentului de călcare.
Determinarea unghiului călcâiului la mutarea încărcăturii de-a lungul punții;
Determinarea momentului de răsturnare static și a unghiului de răsturnare static;
Determinarea momentului dinamic de răsturnare și a unghiului dinamic de răsturnare;
Determinarea momentului de calcare necesar pentru îndreptarea vasului;
Determinarea greutății încărcăturii, la deplasare, nava care își va pierde stabilitatea;
Ce trebuie făcut pentru a îmbunătăți stabilitatea navei.

Standardizarea stabilității conform cerințelor Registrului de transport maritim al Rusiei și Ucrainei:

brațul de stabilitate statică maximă DSO mai mare de sau = 0,25 m pentru o lungime maximă a navei mai mică sau = 80 m sau mai mare sau = 0,20 m pentru o lungime a navei mai mare de sau = 105 m;
unghiul maxim al diagramei este mai mare de sau = 30 de grade;
unghi de apus DSO mai mare de sau = 60 de grade. și 55 de grade, ținând cont de înghețare

4. criteriul meteo - K mai mult de sau = 1, iar atunci când navigați în Atlanticul de Nord - 1,5

5. înălțimea metacentrică transversală corectată pentru toate opțiunile de încărcare

trebuie să fie întotdeauna pozitive, iar pentru navele de pescuit nu mai puțin de 0,05 m.

Caracteristicile de rulare ale unei nave depind de înălțimea metacentrică. Cu cât înălțimea metacentrică este mai mare, cu atât tanajul este mai brusc și mai intens, ceea ce afectează negativ asigurarea încărcăturii și integritatea acesteia și, în general, siguranța întregii nave.

Valoarea aproximativă a înălțimii metacentrice optime pentru diferite vase în metri:

marfă-pasager tonaj mare 0,0-1,2 m, tonaj mediu 0,6-0,8 m.
marfă uscată tonaj mare 0,3-1,5 m., tonaj mediu 0,3-1,0 m.
cisterne mari 1,5-2,5 m.

Pentru navele de marfă uscată de tonaj mediu, pe baza observațiilor din teren, au fost determinate patru zone de stabilitate:

A - zona de doborare sau stabilitate insuficientă - h|B = 0,0-0,02 – atunci când astfel de nave se rotesc la viteză maximă, are loc o rulare de până la 15-18 grade.

B - zona de stabilitate optima h|B=).02-0.05 – în mare agitată navele experimentează o rulare lină, condițiile de locuibilitate pentru echipaj sunt bune, forțele inerțiale transversale nu depășesc 10% din forța gravitațională a încărcăturii pe punte.

B - zona de disconfort sau stabilitate crescută h|B=0,05-0,10 - condițiile de rulare ascuțite, de lucru și de odihnă pentru echipaj sunt slabe, forțele inerțiale transversale ajung la 15-20% din greutatea încărcăturii pe punte.

Zona G de stabilitate excesivă sau distrugere h|B mai mult de 0,10 - forțele inerțiale transversale la rulare pot atinge 50% din forța gravitațională a încărcăturii pe punte, în timp ce fixarea încărcăturii este ruptă, părțile de tachelaj punte (ochi, căptușeli), bastionul navei sunt distruse, ceea ce duce la pierderea încărcăturii și la moartea navei.

Informațiile privind stabilitatea navei oferă de obicei calcule complete ale stabilității fără givră:

100% din magazinele navei fără marfă
50% din magazinele navei și 50% mărfuri, dintre care pot fi marfă pe punte
50% inventar și 100% marfă
25% din magazinele navei, fără marfă, marfă pe punte
10% din magazinele navei, 95% din marfă.

Tinand cont de givraj, la fel + cu balast in tancuri.

Pe lângă calculul stabilității pentru cazurile de încărcare tipice cu și fără givră, informațiile de stabilitate permit un calcul complet al stabilității navei pentru cazurile de încărcare atipice. În acest caz este necesar:

Aveți o imagine exactă a locației încărcăturii în spațiile de marfă, în tone;
Date în tone pentru rezervoarele de depozitare a navelor: combustibil greu, motorină, ulei, apă;
Alcătuiți un tabel de greutăți pentru o anumită sarcină a navei, calculați momentele CG ale navei

raportat la axa verticală și orizontală și se aplică pe verticală și orizontală

Calculați suma greutăților (deplasarea totală a vasului), valoarea momentului longitudinal al CG al vasului (ținând cont de semnele + și -) și momentul static vertical
Determinați aplicația și abscisa CG al navei ca momente corespunzătoare împărțite la deplasarea totală actuală a navei în tone
Pe baza cantității de rezerve în % și a încărcăturii în %, utilizând tabelele de referință (curba limită), puteți estima aproximativ dacă nava este stabilă sau nu și dacă este necesar să introduceți balast suplimentar de apă de mare în tancurile cu fund dublu ale navei. .
Determinați aterizarea navei utilizând curbele de trim (a se vedea tabelele din Informații de stabilitate)
Determinați înălțimea metacentrică transversală inițială ca diferență între aplicația centrului de mărime - și aplicația centrului de greutate, selectați din tabelele (Anexa Informații despre stabilitate - în continuare „Informații”) corecția suprafeței libere la metacentric transversal valoare - determinați valoarea metacentrică transversală corectată.
Cu valorile calculate ale deplasării navei pentru o anumită călătorie și înălțimea metacentrică corectată, introduceți în diagrama brațelor curbelor de stabilitate statică (atașată în „Informații”) și după 10 grade construiți DSO-ul brațelor a stabilității statice din unghiul călcâiului la o deplasare dată (diagrama Reed)
Din diagrama DSO, eliminați toate datele de bază în conformitate cu cerințele Registrului de transport maritim al Ucrainei și Rusiei.
Determinați valoarea amplitudinii calculate condiționate de ruliu pentru un caz de încărcare dat, folosind recomandările din datele de referință. Creșteți această amplitudine cu 2-5 grade datorită presiunii vântului (se ia în considerare presiunea vântului de 6-7 puncte). Luând în considerare toți factorii de funcționare în același timp, această amplitudine poate atinge valori de 15-50 de grade.
Continuați DSO în direcția valorilor negative ale abscisei și mutați valoarea amplitudinii de înclinare calculate la stânga coordonatelor zero, apoi restabiliți perpendiculara din punctul de pe valoarea abscisei negative. Cu ochii, trageți o linie orizontală paralelă cu axa x astfel. Astfel încât aria din stânga axei x și din dreapta DSO sunt egale. (vezi exemplu) - determinăm brațul momentului de răsturnare.
Scoateți brațul momentului de răsturnare din DSO și calculați momentul de răsturnare ca produsul dintre deplasare și brațul momentului de răsturnare.
După mărime pescaj mediu(calculat mai devreme) selectați valoarea momentului de înclinare din tabelele suplimentare (Informații)
Calculați criteriul meteo -K, dacă îndeplinește cerințele Registrului de transport maritim al Ucrainei, inclusiv toate celelalte 4 criterii, atunci calculul stabilității se termină aici, dar în conformitate cu cerințele Codului de stabilitate IMO pentru toate tipurile de nave din 1999, este necesar să existe în plus două criterii de stabilitate, care pot fi determinate doar din DST (diagrama stabilității dinamice) Când nava navighează în condiții de gheață, calculați criteriul meteorologic pentru aceste condiții.
Este mai ușor să construiți DDO - diagrame de stabilitate dinamică pe baza diagramei DSO, folosind diagrama din tabel. 8 (p. 61- L.R. Aksyutin „Planul de marfă al navei” - Odesa-1999 sau p. 22-24 „Controlul stabilității” nave maritime„-Odessa-2003) - pentru calcularea umerilor stabilității dinamice. Dacă, conform diagramei momentelor limită din Informațiile de stabilitate, nava este stabilă conform calculelor noastre, atunci nu este necesar să se calculeze DDO.

În conformitate cu cerințele Codului de stabilitate IMO-1999 (Rezoluția OMI A.749 (18) din iunie 1999)

· înălţime metacentrică transversală minimă GM o -0,15 m pt nave de pasageri, iar pentru pescuit - mai mare sau egal cu 0,35;

· umăr de stabilitate statică de minim 0,20 m;

· DSO maxim la bratul de stabilitate statica maxima - mai mult sau egal cu 25 de grade;

· umăr de stabilitate dinamică la un unghi de rulare mai mare sau plus 30 de grade – nu mai puțin de -0,055 m-rad.; (metri)

umăr de stabilitate dinamică la 40 de grade (sau unghi de inundare) nu mai puțin de 0,09 m-rad.;

· diferență în brațele de stabilitate dinamică la 30 și 40 de grade – nu mai puțin de 0,03 m-rad (metri).

· criteriu meteorologic mai mult de sau = unitate (1) - pentru navele mai mari de sau = 24 m.

· unghiul suplimentar de bandare datorat acțiunii vântului constant pentru navele de pasageri nu este mai mare de 10 grade, pentru toate celelalte nave nu mai mult de 16 grade sau 80% din unghiul la care marginea punții intră în apă, în funcție de pe care unghi este minim.

La 15 iunie 1999, Comitetul pentru Siguranța Maritimă a OMI a emis Circulara 920-Manual de încărcare și stabilitate a modelului, care recomandă ca toate statele cu flotă să furnizeze tuturor navelor un manual special pentru calcularea încărcării și stabilității unei nave, care oferă tipurile de încărcarea optimă și calculele stabilității navei, furnizează toate simbolurile și abrevierile date în acest caz., cum să controlezi stabilitatea, aterizarea navei și rezistența sa longitudinală. Acest manual oferă toate abrevierile și unitățile de măsură pentru calculele de mai sus, tabele pentru calcularea stabilității și momentelor încovoietoare.

Pe mareînălțimea metacentrică transversală a vasului se verifică folosind o formulă aproximativă luând în considerare lățimea vasului - B (m), perioada de rulare - To (sec) și C - coeficientul de la 0,6 la 0,88 în funcție de tipul vasului iar sarcina sa - h = (CB/ To) 2 cu o precizie de 85-90% .(h-m).

Pentru a efectua RGZ pe subiectul „Transportul mărfurilor speciale și periculoase”, puteți utiliza manualul autorului „Calculul planului de marfă al unei nave” publicat de SevNTU.

Obțineți o sarcină specifică pentru calcularea planului de marfă de la profesor. Original

Informații despre stabilitatea navei sunt disponibile de la profesor. Pentru a efectua calcule

pentru această navă, studentul trebuie să facă copii ale tabelelor de calcul și graficelor din „Informații”. Utilizarea altor „Informații privind stabilitatea navei” în timpul practicii de producție maritimă pentru propria navă specifică și pentru marfa transportată este permisă pentru protecția RGZ.

trimite-l stabilitate longitudinală semnificativ mai sus decât cea transversală, de aceea este cel mai important pentru o navigație sigură să se asigure o stabilitate laterală corespunzătoare.

În funcție de mărimea înclinării, se distinge stabilitatea la unghiuri mici de înclinare ( stabilitatea initiala) și stabilitate la unghiuri mari de înclinare.

În funcție de caracter forte active distinge între stabilitatea statică și cea dinamică.

Stabilitate statică- este considerată sub acțiunea forțelor statice, adică forța aplicată nu se modifică în mărime. Stabilitate dinamică- este considerată sub acțiunea forțelor schimbătoare (adică dinamice), de exemplu vântul, valurile mării, mișcarea încărcăturii etc.

Stabilitate laterală inițială

Stabilitate laterală inițială. Sistemul de forțe care acționează asupra navei

În timpul rulării, stabilitatea este considerată inițială la unghiuri de până la 10-15°. În aceste limite, forța de redresare este proporțională cu unghiul de rulare și poate fi determinată folosind relații liniare simple.

În acest caz, se presupune că abaterile de la poziția de echilibru sunt cauzate de forțe externe care nu modifică nici greutatea vasului, nici poziția centrului său de greutate (CG). Apoi volumul scufundat nu se schimbă în dimensiune, ci se schimbă în formă. Înclinațiile cu volum egal corespund liniilor de plutire cu volum egal, tăind volumele imersate ale corpului de mărime egală. Linia de intersecție a planurilor liniei de plutire se numește axă de înclinare, care, cu înclinări de volum egale, trece prin centrul de greutate al zonei liniei de plutire. Cu înclinări transversale, se află în planul central.

Suprafețe libere

Toate cazurile discutate mai sus presupun că centrul de greutate al navei este staționar, adică nu există încărcături care se mișcă atunci când este înclinat. Dar atunci când există astfel de sarcini, influența lor asupra stabilității este mult mai mare decât altele.

Un caz tipic este încărcătura lichidă (combustibil, ulei, balast și apă din cazan) în rezervoare care sunt parțial umplute, adică cu suprafețe libere. Astfel de încărcături se pot deborda atunci când sunt înclinate. Dacă încărcătura lichidă umple rezervorul complet, aceasta este echivalentă cu o marfă fixă solidă.

Efectul suprafeței libere asupra stabilității

Dacă lichidul nu umple complet rezervorul, de ex. are o suprafață liberă care ocupă întotdeauna o poziție orizontală, apoi atunci când nava se înclină în unghi θ lichidul curge spre înclinare. Suprafața liberă va lua același unghi față de KVL.

Nivelurile de mărfuri lichide reduc volume egale de tancuri, de ex. sunt similare liniilor de plutire cu volum egal. Prin urmare, momentul cauzat de transfuzia de încărcătură lichidă în timpul unei rulări δm θ, poate fi reprezentat similar cu momentul stabilității formei m f, numai δm θ opus m f prin semn:

δm θ = - γ f i x θ,

Unde eu x- momentul de inerție al suprafeței libere a încărcăturii lichide în raport cu axa longitudinală care trece prin centrul de greutate al acestei zone, γ f- greutatea specifică a încărcăturii lichide

Apoi momentul de restabilire în prezența unei sarcini lichide cu o suprafață liberă:

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

Unde h- înălțime metacentrică transversală în absența transfuziei, h 1 = h − γ f i x /γV- înălțimea metacentrică transversală reală.

Efectul greutății irizate dă o corecție înălțimii metacentrice transversale δ h = - γ f i x /γV

Densitățile apei și ale încărcăturii lichide sunt relativ stabile, adică influența principală asupra corecției este exercitată de forma suprafeței libere, sau mai degrabă momentul de inerție al acesteia. Aceasta înseamnă că stabilitatea laterală este afectată în principal de lățimea și lungimea longitudinală a suprafeței libere.

Semnificația fizică a valorii de corecție negativă este că prezența suprafețelor libere este întotdeauna reduce stabilitate. Prin urmare, se iau măsuri organizatorice și constructive pentru a le reduce:

Când se aplică navei un moment de înclinare m cr, constantă ca mărime, primește o accelerație pozitivă cu care începe să se rostogolească. Pe măsură ce vă înclinați, momentul de restabilire crește, dar la început, până la unghi θ st, la care m cr = m θ, va fi mai puțin toc. La atingerea unghiului de echilibru static θ st, energia cinetică a mișcării de rotație va fi maximă. Prin urmare, nava nu va rămâne în poziția de echilibru, dar datorită energiei cinetice se va rostogoli mai departe, dar încet, deoarece momentul de redresare este mai mare decât momentul de înclinare. Energia cinetică acumulată anterior este stinsă prin excesul de lucru al cuplului de restabilire. De îndată ce amploarea acestui lucru este suficientă pentru a stinge complet energia cinetică, viteza unghiulară va deveni zero și nava se va opri înclinarea.

Cel mai mare unghi de înclinare pe care îl primește o navă dintr-un moment dinamic se numește unghi dinamic de înclinare θ din. În schimb, unghiul de ruliu cu care va pluti nava sub influența aceluiași moment (în funcție de condiție m cr = m θ), se numește unghiul de rulare static θ st.

Dacă ne referim la diagrama de stabilitate statică, lucrul este exprimat prin aria de sub curba momentului de redresare m in. În consecință, unghiul de rulare dinamic θ din poate fi determinată din egalitatea zonelor OABŞi BCD, corespunzător lucrului în exces al cuplului de restabilire. Din punct de vedere analitic, aceeași muncă se calculează astfel:

în intervalul de la 0 la θ din.

Atins unghiul dinamic de înclinare θ din, nava nu intră în echilibru, dar sub influența unui moment de redresare în exces începe să accelereze pentru a se îndrepta. În absența rezistenței la apă, nava ar intra în oscilații neamortizate în jurul poziției de echilibru atunci când se înclină. θ st Dicţionar marin - Vas frigorific Ivory Tirupati Stabilitatea iniţială este negativă Stabilitatea este capacitatea unei nave plutitoare de a rezista forţelor externe care o fac să se rostogolească sau să se acopere şi să revină la o stare de echilibru după terminarea perturbării... ... Wikipedia

O navă a cărei carenă se ridică deasupra apei atunci când se deplasează sub influența unei forțe de ridicare create de aripile scufundate în apă. Brevetul pentru vas a fost eliberat în Rusia în 1891, dar aceste vase au început să fie folosite în a doua jumătate a secolului al XX-lea... ... Marea Enciclopedie Sovietică

Un vehicul de teren capabil să se deplaseze atât pe uscat, cât și pe apă. Un vehicul amfibie are un volum crescut al unui corp etanș, care este uneori completat cu flotoare montate pentru o mai bună flotabilitate. Mișcarea pe apă...... Enciclopedia tehnologiei

- tip (malaez) de navă cu vele, stabilitatea laterală la corn este asigurată de un flotor cu stabilizator, atașat. la principal corp cu grinzi transversale. Nava este similară cu un catamaran cu vele. În antichitate, P. a servit ca mijloc de comunicare despre Oceanul Pacific... ... Big Enciclopedic Polytechnic Dictionary

amfibiu Enciclopedia „Aviație”

amfibiu- (din grecescul amphibios care duce un stil de viață dual) hidroavion echipat cu un tren de aterizare terestru și capabil să se bazeze atât pe suprafața apei, cât și pe aerodromuri terestre. Cele mai frecvente sunt A. bărci. Decolarea din apa.... Enciclopedia „Aviație”

Capacitatea unei nave de a rezista acțiunii forțelor exterioare care tind să o încline în direcțiile transversale și longitudinale și de a reveni la o poziție verticală după încetarea acțiunii lor se numește stabilitate. Cel mai important lucru pentru orice navă este ea stabilitate laterală, deoarece punctul de aplicare a forțelor care contracarează rola este situat în lățimea carenei, care este de 2,5-5 ori mai mică decât lungimea acesteia.

Stabilitate inițială (la unghiuri mici de rulare). Când o navă plutește fără o listă, atunci gravitația Dși flotabilitatea γ V, aplicate respectiv CG și CV, acționează de-a lungul aceleiași verticale. Dacă, în timpul unei rulări la un unghi θ, echipajul sau alte componente ale greutății nu se mișcă, atunci pentru orice înclinare CG își păstrează poziția inițială în DP (punctul Gîn fig. 7), rotindu-se cu nava. În același timp, datorită formei modificate a părții subacvatice a carenei, CV-ul se deplasează din punct C 0 spre partea cu călcâi la poziție C 1. Datorită acestui fapt, apare un moment de câteva forțe Dşi γ V cu umăr l, egală cu distanța orizontală dintre CG și noul CG al vasului. Acest moment tinde să readucă nava într-o poziție verticală și, prin urmare, este numit restauratoare.

Orez. 7. Schema de determinare a brațelor de stabilitate laterală la înclinare la un unghi θ.

În timpul unei rulări, CV-ul se mișcă de-a lungul unui traseu curbat C 0 C 1, a cărui rază de curbură se numește raza metacentrică transversală, și centrul de curbură corespunzător M - metacentrul transversal.

Evident, brațul de restabilire a momentului depinde de distanță GM- ridicarea metacentrului deasupra centrului de greutate: cu cât este mai mic, cu atât se dovedește mai puțin în timpul rulării și umărului l. În stadiul inițial al înclinării navei (până la 10-15°), valoarea GM sau h este considerată de constructori de nave ca măsură a stabilității navei și se numește înălțime metacentrică transversală. Cu atât mai mult h, cu cât este mai mare forța de înclinare necesară pentru a înclina nava la orice unghi specific de rulare, cu atât nava este mai stabilă.

Dintr-un triunghi GMN este uşor de stabilit că umărul restaurator

l = GN = h· sin θ m.

Momentul de restabilire, ținând cont de egalitatea γ VŞi D, este egal

Mîn = D · h· sin θ kgm.

În consecință, stabilitatea vasului - mărimea momentului său de redresare - este proporțională cu deplasarea: un vas mai greu este capabil să reziste la un moment de înclinare de o magnitudine mai mare decât unul mai ușor, chiar și la înălțimi metacentrice egale.

Brațul de redresare poate fi reprezentat ca diferența dintre două distanțe (vezi Fig. 7): l f - braţ de stabilitate a formei şi l c - brate de stabilitate a greutatii. Nu este dificil de stabilit semnificația fizică a acestor cantități, deoarece prima dintre ele este determinată de deplasarea centrului cantității către rulou, iar a doua de abaterea liniei de acțiune a forței greutății în timpul ruliui. D din pozitia initiala exact deasupra CV-ului. Având în vedere acţiunea forţelor Dşi γ V relativ C 0 , puteți vedea că forța D tinde să încline și mai mult nava, iar forța γ· V, dimpotrivă, îndreptați-l.

Dintr-un triunghi C 0 GK se poate găsi asta

lîn = GK = C 0 G sin θ m,

Unde C 0 G = o- ridicarea CG deasupra CV-ului în poziţia verticală a vasului.

De aici este clar că, pentru a reduce efectul negativ al forței de greutate, este necesar să scădeți cât mai mult CG-ul navei. În cazul ideal - uneori pe iahturile de curse cu chilă de balast, a cărei masă atinge 45-60% din deplasarea navei, CG este situat sub CV. În astfel de iahturi, stabilitatea greutății devine pozitivă și ajută la îndreptarea navei.

Un efect similar cu o scădere a CG este produs prin declinare - deplasarea echipajului la bord opus înclinării. Această metodă este utilizată pe scară largă pe barcile ușoare, unde echipajul, atârnând peste bord pe un dispozitiv special - un trapez, reușește să miște centrul de greutate general al bărcii atât de mult încât linia de acțiune a forței. D se intersectează cu DP semnificativ sub CV și brațul de stabilitate a greutății se dovedește a fi pozitiv (vezi Fig. 197).

Deoarece masa echipajului de pe navele mici reprezintă cea mai mare parte a deplasării, mișcarea oamenilor în barcă afectează în mod semnificativ atât schimbarea poziției centrului de greutate, cât și magnitudinea momentului de înclinare. Este suficient, de exemplu, ca toți cei patru pasageri ai unei ambarcațiuni cu motor să se ridice astfel încât centrul de greutate să devină cu 250-300 mm mai mare, iar o persoană care stă la bord provoacă o rotire de peste 10°. Un rol și mai semnificativ îl joacă masa echipajului pe bărci ușoare cu vâsle și caiace, unde lățimea carenei este mică și masa sa este semnificativ mai mică decât masa unei persoane. Prin urmare, proiectanții și cei responsabili cu operarea navei se străduiesc să plaseze centrul de greutate al echipajului cât mai jos posibil.

În primul rând, trebuie evitate scaunele înalte - înălțimea cutiilor de vâsle de la o placă de podea de 150 mm este destul de suficientă, iar înălțimea scaunelor pe bărci cu motor de rindeau este de 250 mm. Pe ambarcațiunile cu vâsle cu un singur și cu două locuri și pe bărci pliabile, cum ar fi caiacele, canoșii se pot așeza pe un scaun foarte jos (nu mai mult de 70 mm) sau direct pe fundul bărcii. Pe bărci ușoare, podeaua sunt adesea înlocuite cu benzi de lemn lipite de fund din interior.

La modernizarea bărcilor în serie sau la construirea unora de casă, este recomandabil să se concentreze rezerve mari de combustibil (40-150 l) sub podele sub forma unui rezervor cu o secțiune transversală corespunzătoare deadrizei fundului. Dacă nava este echipată cu o cabină, atunci este necesar, dacă este posibil, să ușurați designul suprastructurii și să reduceți înălțimea acesteia, să coborâți nivelul platformei cockpitului și al postului cârmaciului. Motorul interior al unei ambarcațiuni ar trebui, de asemenea, montat cât mai jos posibil.

Este necesar să ne amintim despre stabilitatea bărcii atunci când împachetați echipamentul pentru o călătorie lungă; lucrurile cele mai grele ar trebui plasate cât mai jos și cât mai compact. În cazurile în care este necesar să se asigure o stabilitate deosebit de ridicată, necesară pentru navigare sau pentru a compensa influența suprastructurilor voluminoase, este necesară încărcarea navei. balast. Locația sa optimă este în afara carenei sub forma unei chile false - o turnare din plumb sau fontă atașată chilei și podele armate cu șuruburi. Cu cât chila falsă este mai adâncă sub linia de plutire, cu atât centrul de greutate global al navei este mai coborât.

Mai puțin eficient este balastul intern realizat din piese metalice plasate în cala navei. Acesta trebuie să fie bine fixat pentru a preveni mișcarea spre partea cu călcâi, deoarece în acest caz balastul va contribui la răsturnarea vasului. În plus, trebuie avut grijă ca porcii să nu străpungă căptușeala subțire a fundului atunci când navighează pe mare agitată.

Atunci când dezvoltă un proiect pentru o navă nouă, proiectantul are posibilitatea de a schimba valoarea stabilității, specificând una sau alta formă pentru carenă. De exemplu, lățimea bărcii de-a lungul liniei de plutire și coeficientul său de plenitudine α sunt de mare importanță. Aproximativ valoarea razei metacentrice r poate fi determinat prin formula

Prin urmare, cel mai semnificativ prin cantitate rși înălțimea metacentrică transversală h = r − O afectează lățimea carenei la linia de plutire B, care ar trebui aleasă cât de mare poate fi tolerată din motive de manevrabilitate.

Următoarele rapoarte medii pot fi date ca cifre aproximative pentru alegerea lățimii bărcii: L/B: caiace și canoe turistice - 5,5÷8,5; bărci cu vâsle și cu motor până la 2,5 m lungime - 1,8÷2; ambarcațiuni cu trei și patru locuri cu vâsle (fofane, navete cu fund plat etc.) - aproximativ 3,5, bărci cu motor mici de până la 3 m lungime - 2,4; ambarcațiuni mari cu motor de rindeau 4-5,5 m lungime - 3÷3,4; ambarcațiuni de rindeau de tip deschis - 3,2÷3,5; bărci cu deplasare 6-8 m lungime - 3,5÷4,5.

Coeficientul α este, de asemenea, de mare importanță, în special pentru navele cu vâsle cu viteză redusă și bărcile cu deplasare, ale căror linii de plutire sunt adesea prea înguste pentru a reduce rezistența la apă. La remorcherele mici, este recomandabil să se efectueze contururile liniei de plutire cu maximă completitate - α = 0,75÷0,85. La caiacele turistice este de dorit să existe un coeficient α mai mare de 0,70; pe bărci mari cu vâsle și pe bărci cu deplasare α = 0,65÷0,72.

Este clar că cea mai favorabilă formă a liniei de plutire pentru stabilitate este un dreptunghi, prin urmare, dacă este nevoie de o stabilitate deosebit de mare, carene cu contururi de tip „sanie de mare”, catamaran sau trimaran, în care laturile sunt aproape paralele de-a lungul lungime intreaga, sunt recomandabile. Cu cât proporția de volum a părții subacvatice a carenei este concentrată în apropierea părților laterale, cu atât mai mult în timpul unei rulări centrul de mărime se deplasează spre lateral și cu atât brațul momentului de redresare este mai mare. Stâlpii extremi sunt vase cu cocă dublă - catamarane și o barcă cu un contur de secțiune mediană aproape de cerc (Fig. 8), în care brațul de stabilitate se modifică foarte ușor la călcarea. Cu cât china este mai clar definită în secțiunile transversale ale carenei, cu atât barca este mai stabilă. Pentru ambarcațiunile mici, carena optimă este una cu convexități în apropierea pomeților și un contur de carenă apropiat de un dreptunghi în plan.

Orez. 8. Secțiuni transversale ale navelor mici, dispuse în ordinea descrescătoare a stabilității inițiale (de sus în jos).

Stabilitate la unghiuri mari de rulare. După cum se arată mai sus, brațul de redresare se modifică odată cu creșterea ruliului proporțional cu sinusul unghiului de rulare. În plus, înălțimea metacentrică transversală nu rămâne constantă h, a cărui valoare depinde de modificarea razei metacentrice r. Evident, o caracteristică completă a stabilității unei nave poate fi un grafic al modificărilor brațului sau momentului de redresare în funcție de unghiul de rulare, care se numește diagrama de stabilitate statica(Fig. 9). Punctele caracteristice ale diagramei sunt momentul de maximă stabilitate a navei și unghiul maxim de călcarea la care nava se răsturnează (θ z - unghiul de declin al diagramei de stabilitate statică). Cu o astfel de rulare, centrul de greutate se dovedește din nou a fi situat pe aceeași verticală cu centrul de greutate; prin urmare, brațul de stabilitate este egal cu zero.

Orez. 9. Diagrama de stabilitate statică

1 - barca cu laturi inalte cu cabina; 2 - barca tip deschis; 3 - iaht cu motor navigabil cu balast; 4 - brațul moment al călcâiului M cr.

O(unghiul de rulare θ = 16°) - poziție stabilă a vasului sub acțiunea momentului M cr; și (θ = 60°) - poziție instabilă; C(θ = 33°) - unghiul de inundare al bărcii; D(θ = 38°) - momentul maxim de restabilire; E(θ = 82°) - unghiul de apus al diagramei de stabilitate 1 .

Totuși, momentul periculos poate să apară și mai devreme dacă nava are un cockpit deschis, ferestre laterale sau trape de punte prin care apa poate pătrunde în navă la un unghi mai mic de banda. Acest unghi se numește unghi de inundare.

Forma diagramei de stabilitate statică și poziția punctelor sale caracteristice depind de contururile carenei și de poziția CG-ului navei. În mod obișnuit, brațul de redresare maximă apare la unghiul călcâiului corespunzător începutului scufundării marginii punții în apă, când lățimea liniei de plutire de înclinare este cea mai mare. Prin urmare, cu cât bordul liber este mai mare, cu atât unghiul de înclinare este mai mare, nava își păstrează stabilitatea. În momentul în care chila iese din apă, lățimea liniei de plutire înclinată începe să scadă; valoarea razei metacentrice scade în mod corespunzător r. În același timp, brațul de stabilitate a greutății crește și la o listă de 50-60° la majoritatea navelor mici brațul de redresare l devine egal cu zero.

Excepția este iahturi cu vele cu o chilă grea falsă, în care stabilitatea maximă are loc la un călcâi de 90°, adică atunci când catargul este deja întins pe apă. Dacă toate găurile din punte sunt sigilate, atunci momentul pierderii stabilității ( l= 0) are loc la un toc de aproximativ 130°, când catargul este îndreptat în jos la un unghi de 40° față de suprafața apei. Există multe cazuri cunoscute când iahturile care s-au răsturnat în sus cu chilele lor (un unghi de călcâi de 180°) au revenit din nou în poziție verticală.

Aceeași proprietate de auto-redresare dintr-o poziție răsturnată poate fi realizată și la ambarcațiunile cu suprastructuri mari echipate cu închideri ermetice. Când chila este poziționată în sus, CG-ul unui astfel de vas se dovedește a fi situat mult mai sus decât CG - se ajunge la o poziție de echilibru instabil, din care barca poate fi îndepărtată prin acțiunea unui val mic sau prin umplerea unui rezervor special cu apă de mare pe una din laterale.

Pentru catamarane, brațul de stabilitate atinge valoarea maximă atunci când una dintre carene este complet în afara apei - este puțin mai mică de jumătate din distanța dintre carenele carenei. Această poziție este atinsă în majoritatea catamaranelor la o listă de 8-15°. Odată cu o creștere suplimentară a ruliului, brațul de stabilitate scade rapid și la o rulare de 50-60° apare un moment de echilibru instabil, după care stabilitatea catamaranului devine negativă.

Folosind diagrama de stabilitate statică, proiectantul și căpitanul pot evalua capacitatea navei de a rezista anumitor forțe de înclinare care apar, de exemplu, atunci când o parte a încărcăturii se deplasează pe una dintre laturi, acțiunea vântului asupra pânzelor etc. M kr (sau umărul său egal cu M kr/ D) este trasat pe diagramă ca o curbă (sau linie dreaptă) în funcție de unghiul de rulare. Punctul de intersecție al acestei curbe cu diagrama momentului de redresare corespunde unghiului de înclinare pe care îl va primi nava. Dacă curba M kr trece peste maximul diagramei de stabilitate statică, nava se va răsturna. Dacă curba M cr intersectează curba cuplului de restabilire, apoi pe ramura ascendentă a diagramei (punctul O) poziția sa va fi stabilă - dacă, sub acțiunea unui mic moment suplimentar de înclinare, ruliuul vasului crește, atunci odată cu încetarea acțiunii acestui moment suplimentar revine la poziția anterioară O. Pe ramura descendentă a diagramei în punctul B o creștere mică a momentului de înclinare va determina o creștere semnificativă a ruliului, deoarece momentul de redresare va fi mai mic decât momentul de înclinare; barca se poate răsturna. Când momentul de înclinare scade, nava din poziție B se va muta în poziție O. În consecință, poziția vasului corespunzătoare punctului B, este instabil.

Stabilitate dinamică. Mai sus, am luat în considerare efectul static al momentului de înclinare asupra navei, când forțele cresc treptat în magnitudine. În practică, totuși, de multe ori trebuie să se ocupe dinamic prin acțiunea forțelor exterioare, în care momentul de călcare atinge valoarea finală într-o perioadă scurtă de timp – instantaneu. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, atunci când o furtună lovește sau un val lovește o barbă de vânt, o persoană sare la bordul unei bărci de pe un terasament înalt etc. În aceste cazuri, nu numai amploarea momentului de înclinare este importantă, ci și energia cinetică transmisă vasului și absorbită de munca momentului de redresare . Un rol important îl joacă înălțimea bordului liber și unghiul de călcâie la care barca poate fi inundată cu apă. Acești parametri, precum lățimea, determină stabilitatea sub acțiunea dinamică a forțelor externe: cu cât bordul liber este mai înalt și mai târziu apa începe să pătrundă în carenă, cu atât energia forțelor de inclinare este mai mare absorbită de activitatea momentului de redresare când vasul se înclină.

La operarea navelor mici, în special la navigație, la efectuarea operațiunilor de salvare etc., se recomandă asigurarea unui cofraj lateral cel puțin îngust (120-250 mm). Cu o rostogolire bruscă, puntea intră în apă, care este urmată de o reacție rapidă a echipajului, care, cu masa lor, înclină barca chiar înainte ca apa să intre în ea.

Puteți crește stabilitatea vasului cu ajutorul fitingurilor laterale - minele(vezi Fig. 172), o cameră gonflabilă sau un apărător din spumă, care înconjoară părțile laterale ale bărcii lângă marginea lor superioară, plutește cu un volum suficient de mare, montate pe suporturi pe laterale, sau prin conectarea a două bărci într-un catamaran.

Creșterea stabilității cu ajutorul balastului solid nu este întotdeauna justificată, în special pe navele cu motor, unde o creștere a deplasării este asociată cu costuri suplimentare de putere și combustibil. Pe ambarcațiunile de rindeluț și navele, apa de mare poate fi folosită ca balast temporar, umplând rezervoarele speciale de fund prin gravitație (Fig. 10). Pe o barcă, este necesar doar când staționează și la viteză mică, când forțele dinamice de susținere sunt nesemnificative. Apa din rezervor va fi îndepărtată prin secțiunea de la pupa a traversei de îndată ce se desprinde din apă. Pe barca, dimpotrivă, balastul este necesar pentru a crește stabilitatea sub velă; Când navigați sub un motor sau când urcați pe țărm, apa poate fi îndepărtată din rezervor folosind o pompă. Volumul acestor rezervoare de balast este de obicei considerat ca fiind de 20-25% din deplasarea navei.

Orez. 10. Tanc de balast pe o barcă de planare.

1 - cavitatea rezervorului; 2 - conducta de ventilatie; 3 - intrarea apei in rezervor; 4 - al doilea fund.

În treacăt, trebuie menționat efectul apei din cala navei (sau al altor lichide din rezervoare) asupra stabilității. Efectul constă nu atât în mișcarea maselor de lichide spre partea călcâiată, cât în prezența unei suprafețe libere a lichidului care se revarsă - momentul său de inerție față de axa longitudinală. Dacă, de exemplu, suprafața apei din cală are o lungime l, și lățimea b, atunci înălțimea metacentrică scade cu cantitate

Apa este deosebit de periculoasă în calele dinghi-urilor cu fund plat și bărcilor cu motor, unde suprafața liberă este mare. Prin urmare, atunci când navigați în condiții de furtună, apa trebuie îndepărtată din carenă.

Suprafața liberă a lichidelor din rezervoarele de combustibil este împărțită în mai multe părți înguste de aripi longitudinale. În pereții etanși se fac găuri pentru curgerea lichidului.

Evaluarea și verificarea stabilității navelor de agrement și turistice. O listă periculoasă a unei nave mici poate fi cauzată de mutarea echipajului într-o parte, precum și de influența diferitelor forțe externe. De regulă, navele de agrement și turistice operează în zonele de coastă puțin adânci ale mării și în rezervoare cu adâncime limitată. În aceste zone valul este periculos de abrupt și are o creastă care se rupe. Într-o poziție cu partea îndreptată spre val, balansul bărcii poate intra în rezonanță nedorită cu perioada valului, dacă stabilitatea este insuficientă, vasul se poate răsturna.

De asemenea, navele mici trebuie să reziste la sarcini periculoase pentru stabilitatea laterală, cum ar fi smuciturile frânghiei de remorcare atunci când remorcă barca cu o altă navă; acțiunea dinamică a opririi elicei motorului exterior atunci când volanul este deplasat brusc; ridicarea unei persoane în barcă peste lateral; furtună la navigație etc. Toate acestea fac necesară impunerea unor cerințe foarte stricte privind stabilitatea navelor mici.

Valoarea minimă a înălțimii metacentrice transversale, care asigură navigarea în siguranță a unei ambarcațiuni sau a bărcii în cele mai ușoare condiții - într-o zonă internă de apă închisă, este considerată a fi de 0,25 m. Cu toate acestea, această cifră devine critică și atunci când vine vorba de canotaje foarte ușoare bărci. La urma urmei, este întotdeauna posibil ca unul sau doi pasageri să se ridice la înălțimea lor, iar centrul de greutate al bărcii să crească cu 0,2-0,3 m pentru navele care pleacă apă deschisă, se recomanda asigurarea unei inaltime metacentrica de minim 0,5 m; dacă barca este proiectată să navigheze în valuri până la forța 3, înălțimea metacentrică trebuie să fie de cel puțin 0,7 m.

Măsurătorile precise ale înălțimii metacentrice sunt asociate cu un experiment destul de laborios de înclinare a navei, care pentru bărci cu lungimea de 4-5 m nu dă întotdeauna rezultate precise și nu poate caracteriza suficient stabilitatea. În practica de monitorizare și testare a vaselor mici, se efectuează un experiment mai vizual și mai simplu, prevăzut de GOST 19356-74¹. Pentru testare, pe barcă sunt instalate un motor exterior și un rezervor de gaz umplut cu combustibil, balast este încărcat pe scaune, greutate egală cu capacitatea de transport nominală și astfel încât 60% din acesta să fie situat în lateral. cu centrul de greutate la o distanță de 0,2 m de bordură în lățime și 0,3 m deasupra scaunului în înălțime. Restul de 40% din capacitatea de sarcină utilă trebuie să fie situat în linia centrală a navei. Cu o astfel de încărcătură, plăcuța de pe partea cu călcâi nu ar trebui să intre în apă.

¹ GOST 19356-74 „Barci cu motor cu vâsle de plăcere. Metode de testare"

Conform regulilor Det Norske Veritas, se efectuează teste similare, dar, în același timp, verifică suplimentar stabilitatea bărcii goale, adică fără motor exterior și echipament detașabil care nu este de obicei fixat în barcă. La înălțimea valului și la o distanță de 0,5 B NB de la DP asigurați sarcina de călcâie cu masa n· 20 kg, unde n- capacitatea totală de pasageri a navei. În acest caz, barca nu trebuie să fie umplută cu apă peste lateral și rularea nu trebuie să depășească 30°.

Stabilitatea este capacitatea unei nave, deviată de la o poziție de echilibru, de a reveni la ea după încetarea forțelor care au cauzat abaterea.

Înclinarea navei se poate produce din cauza acțiunii valurilor care se apropie, din cauza inundării asimetrice a compartimentelor în timpul unei găuri, de la mișcarea încărcăturii, presiunea vântului, din cauza primirii sau consumului de mărfuri.

Înclinarea vasului în plan transversal se numește ruliu, iar în plan longitudinal - trim. Unghiurile formate în acest caz sunt notate cu θ și, respectiv, ψ

Stabilitatea pe care o are o navă în timpul înclinărilor longitudinale se numește longitudinală. De obicei, este destul de mare și nu există niciodată pericolul ca vasul să se răstoarne prin prova sau pupa.

Stabilitatea unei nave în timpul înclinărilor transversale se numește transversală. Este cea mai importantă caracteristică a unei nave, care determină navigabilitatea acesteia.

Se face o distincție între stabilitatea laterală inițială la unghiuri mici de rulare (până la 10 - 15°) și stabilitatea la înclinații mari, deoarece momentul de redresare la unghiuri mici și mari de rulare este determinat în moduri diferite.

Stabilitate inițială. Dacă nava, sub influența momentului de înclinare extern al MKR (de exemplu, presiunea vântului), primește o rulare cu un unghi θ (unghiul dintre WL0 inițial și liniile de plutire WL1 actuale), atunci, din cauza unei modificări în forma părții subacvatice a vasului, centrul valorii C se va deplasa în punctul C1 (Fig. 5). Forța de susținere yV va fi aplicată în punctul C1 și direcționată perpendicular pe linia de plutire efectivă WL1. Punctul M este situat la intersecția planului diametral cu linia de acțiune a forțelor de susținere și se numește metacentru transversal. Forța de greutate a vasului P rămâne la centrul de greutate G. Împreună cu forța yV, formează o pereche de forțe care împiedică înclinarea vasului de momentul de înclinare al MKR. Momentul acestei perechi de forțe se numește momentul de restabilire al MV. Valoarea lui depinde de brațul l=GK dintre forțele de greutate și de susținere a unui vas înclinat: MV = Pl =Ph sin θ, unde h este cota punctului M deasupra CG a vasului G, numită înălțime metacentrică transversală. a vasului.

Din formulă este clar că cu cât valoarea h este mai mare, cu atât cuplul de restabilire este mai mare. Prin urmare, înălțimea metacentrică poate servi ca măsură de stabilitate pentru un anumit vas.

Valoarea h a unei nave date la un anumit pescaj depinde de poziția centrului de greutate al navei. Dacă sarcinile sunt poziționate astfel încât centrul de greutate al vasului să ia o poziție mai înaltă, atunci înălțimea metacentrică va scădea, iar odată cu aceasta va scădea brațul de stabilitate statică și momentul de redresare, adică stabilitatea vasului. Pe măsură ce poziția centrului de greutate scade, înălțimea metacentrică va crește și stabilitatea vasului va crește.

Deoarece pentru unghiuri mici sinusurile lor sunt aproximativ egale cu mărimea unghiurilor măsurate în radiani, putem scrie MV = Рhθ.

Înălțimea metacentrică poate fi determinată din expresia h = r + zc - zg, unde zc este cota CV-ului deasupra OL; r este raza metacentrică transversală, adică elevația metacentrului deasupra punctului central; zg este cota CG al navei deasupra celui principal.

Pe o navă construită, înălțimea metacentrică inițială este determinată experimental - prin înclinare, adică înclinația transversală a navei prin deplasarea unei sarcini de o anumită greutate, numită balast de călcâi.

Stabilitate la unghiuri mari de rulare. Pe măsură ce rulajul navei crește, momentul de redresare crește mai întâi, apoi scade, devine egal cu zero și apoi nu numai că nu împiedică înclinarea, ci, dimpotrivă, contribuie la aceasta.

Deoarece deplasarea pentru o anumită stare de sarcină este constantă, momentul de restabilire se modifică numai datorită unei modificări a brațului de stabilitate laterală lst. Pe baza calculelor stabilității laterale la unghiuri mari de rulare, se construiește o diagramă de stabilitate statică, care este un grafic care exprimă dependența lui lst de unghiul de rulare. Diagrama de stabilitate statică este construită pentru cele mai tipice și periculoase cazuri de încărcare a navelor.

Folosind diagrama, puteți determina unghiul de rulare dintr-un moment de înclinare cunoscut sau, dimpotrivă, puteți găsi momentul de înclinare dintr-un unghi de rulare cunoscut. Din diagrama de stabilitate statica se poate determina inaltimea metacentrica initiala. Pentru a face acest lucru, un radian egal cu 57,3° este îndepărtat de la originea coordonatelor și perpendiculara este restabilită până când se intersectează cu tangenta la curba brațelor de stabilitate la originea coordonatelor. Segmentul dintre axa orizontală și punctul de intersecție de pe scara diagramei va fi egal cu înălțimea metacentrică inițială.

Cu o acțiune lentă (statică) a momentului de înclinare, starea de echilibru în timpul rulării apare dacă este îndeplinită condiția de egalitate a momentelor, adică MKR = MV

Sub acțiunea dinamică a unui moment de înclinare (o rafală de vânt, o smucitură a cablului de remorcare la bord), nava, înclinându-se, capătă viteză unghiulară. Prin inerție, va depăși poziția de echilibru static și va continua să se încline până când munca momentului de înclinare devine egală cu munca momentului de redresare.

Mărimea unghiului de rulare sub acțiunea dinamică a momentului de înclinare poate fi determinată din diagrama de stabilitate statică. Linia orizontală a momentului de înclinare este continuată spre dreapta până când zona ODSE (lucrarea momentului de înclinare) devine egală cu aria figurii OBE (lucrarea momentului de îndreptare). În acest caz, aria OACE este generală, așa că ne putem limita la a compara zonele OACE și ABC.

Dacă aria limitată de curba momentelor de refacere este insuficientă, nava se va răsturna.

Stabilitatea navelor maritime trebuie să îndeplinească cerințele Registrului, în conformitate cu care este necesară îndeplinirea condiției (așa-numitul criteriu meteorologic): K = Moprmin / Mdnmax ≥ 1 "unde Moprmin este momentul minim de răsturnare (cel momentul minim de înclinare aplicat dinamic ținând cont de tanar), sub influența căruia nava nu își va pierde încă stabilitatea; Mdnmax este momentul de înclinare aplicat dinamic de la presiunea vântului sub cea mai proastă opțiune de încărcare în ceea ce privește stabilitatea.

În conformitate cu cerințele Registrului, brațul maxim al diagramei de stabilitate statică lmax trebuie să fie de cel puțin 0,25 m pentru navele cu lungimea de 85 m și de cel puțin 0,20 m pentru navele peste 105 m cu un unghi de înclinare θ peste 30°. Unghiul de pantă al diagramei (unghiul la care curba brațului de stabilitate intersectează axa orizontală) pentru toate navele trebuie să fie de cel puțin 60°.

Influența mărfurilor lichide asupra stabilității. Dacă rezervorul nu este umplut până la vârf, adică există o suprafață liberă de lichid în el, atunci când este înclinat, lichidul va curge în direcția listei, iar centrul de greutate al vasului se va deplasa în același sens. direcţie. Aceasta va duce la o scădere a brațului de stabilitate și, în consecință, la o scădere a momentului de redresare. Mai mult, cu cât rezervorul în care există o suprafață liberă de lichid este mai larg, cu atât va fi mai semnificativă reducerea stabilității laterale. Pentru a reduce influența suprafeței libere, este recomandabil să reduceți lățimea rezervoarelor și să vă străduiți să vă asigurați că în timpul funcționării există un număr minim de rezervoare cu o suprafață lichidă liberă.

Influența mărfurilor în vrac asupra stabilității. La transportul mărfurilor în vrac (cereale), se observă o imagine ușor diferită. La începutul înclinării, sarcina nu se mișcă. Abia când unghiul de rulare depășește unghiul de repaus, încărcătura începe să se reverse. În acest caz, încărcătura vărsată nu va reveni la poziția anterioară, dar, rămânând în lateral, va crea un călcâi rezidual, care în momentele repetate de înclinare (de exemplu, furtuni) poate duce la pierderea stabilității și la răsturnarea navei. .

Pentru a preveni scurgerea cerealelor în cală, se instalează semi-vrac longitudinale suspendate - scânduri de schimb - sau se pun saci de cereale deasupra cerealelor turnate în cală (însac de marfă).

Influența unei sarcini suspendate asupra stabilității. Dacă încărcătura este în cală, atunci când este ridicată, de exemplu cu o macara, este ca și cum încărcătura este transferată instantaneu la punctul de suspendare. Ca urmare, CG-ul navei se va deplasa vertical în sus, ceea ce va duce la o scădere a brațului momentului de redresare atunci când nava se rostogolește, adică la o scădere a stabilității. În acest caz, cu cât este mai mare masa încărcăturii și înălțimea suspensiei acesteia, cu atât scăderea stabilității este mai mare.

Ar putea fi util să citiți: