Negatívna stabilita plavidla. Bočná stabilita plavidla. Voľný povrchový vplyv

Stabilita je schopnosť lode odolávať silám, ktoré ju vychýlia z rovnovážnej polohy, a vrátiť sa do pôvodnej rovnovážnej polohy po ukončení pôsobenia týchto síl.

Rovnovážne podmienky plavidla získané v kapitole 4 „Vznášanie“ nie sú dostatočné na to, aby sa plavidlo neustále vznášalo v danej polohe vzhľadom na hladinu vody. Je tiež potrebné, aby rovnováha plavidla bola stabilná. Vlastnosť, ktorá sa v mechanike nazýva stabilita rovnováhy, v teórii lodí sa zvyčajne nazýva stabilita. Vztlak teda poskytuje podmienky pre rovnovážnu polohu plavidla pri danom pristátí a stabilita zabezpečuje zachovanie tejto polohy.

Stabilita nádoby sa mení s rastúcim uhlom sklonu a pri určitej hodnote sa úplne stráca. Preto sa javí ako vhodné študovať stabilitu nádoby pri malých (teoreticky nekonečne malých) odchýlkach od rovnovážnej polohy s Θ = 0, Ψ = 0 a následne určiť charakteristiky jej stability, ich prípustné limity pri veľkých sklonoch.

Je zvykom rozlišovať stabilita plavidla pri malých uhloch náklonu (počiatočná stabilita) a stabilita pri veľkých uhloch náklonu.

Pri uvažovaní malých sklonov je možné urobiť množstvo predpokladov, ktoré umožňujú študovať počiatočnú stabilitu nádoby v rámci lineárnej teórie a získať jednoduché matematické závislosti jej charakteristík. Stabilita nádoby pri veľkých uhloch sklonu sa študuje pomocou prepracovanej nelineárnej teórie. Prirodzene, vlastnosť stability plavidla je jednotná a akceptované rozdelenie je čisto metodologického charakteru.

Pri štúdiu stability plavidla sa uvažujú jeho sklony v dvoch na seba kolmých rovinách – priečnej a pozdĺžnej. Keď sa loď nakloní v priečnej rovine určenej uhlami natočenia, študuje sa bočná stabilita; keď sú sklony v pozdĺžnej rovine určené uhlami trimovania, preštudujte si to pozdĺžna stabilita.

Ak sa loď nakloní bez výrazných uhlových zrýchlení (čerpanie tekutého nákladu, pomalé prúdenie vody do priestoru), potom sa stabilita nazýva statické.

V niektorých prípadoch sily nakláňajúce loď pôsobia náhle, čo spôsobuje výrazné uhlové zrýchlenia (nával vetra, vlnenie atď.). V takýchto prípadoch zvážte dynamický stabilitu.

Stabilita je veľmi dôležitou vlastnosťou plavby lode; spolu so vztlakom zaisťuje, že plavidlo pláva v danej polohe vzhľadom na hladinu vody, ktorá je potrebná na zabezpečenie pohybu a manévrovania. Zníženie stability plavidla môže spôsobiť núdzové prevrátenie a trimovanie a úplná strata stability môže spôsobiť jeho prevrátenie.

Aby sa predišlo nebezpečnému zníženiu stability plavidla, všetci členovia posádky sú povinní:

mať vždy jasnú predstavu o stabilite plavidla;

poznať dôvody, ktoré znižujú stabilitu;

poznať a vedieť použiť všetky prostriedky a opatrenia na udržanie a obnovenie stability.

Existujú koncepty stability týchto typov: statické a dynamické, pri malých sklonoch plavidla a pri veľkých sklonoch.

Statická stabilita je stabilita nádoby pri postupnom, plynulom nakláňaní nádoby, kedy možno zanedbať sily zotrvačnosti a odporu vody.

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

Základné prvky stability: posunutie ∆, rameno vyrovnávacieho 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 stredu hodnoty -Zc, Weather Criterion-K, DSO (statický diagram stability), DSO (dynamický diagram stability).

DSO – dáva úplný popis stabilita 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 potrebného odkrytia boku na opravu trupu a vonkajších kovaní;
určenie maximálnej hodnoty staticky aplikovaného klopného momentu, ktorý loď vydrží bez prevrátenia, a náklonu, ktorý dostane;
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 naklonenia z náhle aplikovaného klopného momentu v prítomnosti počiatočného klopenia v smere opačnom k pôsobeniu klopného momentu.
Určenie uhla náklonu pri pohybe nákladu po palube;
Stanovenie statického klopného momentu a statického klopného uhla;
Stanovenie dynamického momentu preklopenia a dynamického uhla preklopenia;
Stanovenie požadovaného momentu náklonu na narovnanie plavidla;
Určenie hmotnosti nákladu, pri ktorom loď stratí stabilitu;
Čo robiť na zlepšenie stability lode.

Štandardizácia stability podľa požiadaviek Registra námornej dopravy Ruska a Ukrajiny:

maximálne rameno statickej stability DSO viac ako alebo = 0,25 m pre maximálnu dĺžku plavidla menšiu ako alebo = 80 m alebo viac alebo = 0,20 m pre dĺžku plavidla viac ako alebo = 105 m;
maximálny uhol diagramu je väčší alebo = 30 stupňov;
uhol západu slnka DSO viac ako alebo = 60 stupňov. a 55 stupňov, berúc do úvahy námrazu

4. poveternostné kritérium - K viac ako alebo = 1 a pri plavbe v severnom Atlantiku - 1,5

5. opravená priečna metacentrická výška pre všetky možnosti nakladania

musí byť vždy kladná a pre rybárske plavidlá nie menšia ako 0,05 m.

Charakteristiky nakláňania lode závisia od metacentrickej výšky. Čím väčšia je metacentrická výška, tým prudšie a intenzívnejšie je sklon, ktorý negatívne ovplyvňuje zabezpečenie nákladu a jeho celistvosť a vo všeobecnosti bezpečnosť celého plavidla.

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 veľká tonáž 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 sa na základe pozorovaní v teréne určili štyri zóny stability:

A - zóna výrubu alebo nedostatočná stabilita - h|B = 0,0-0,02 – keď sa takéto plavidlá otáčajú plnou rýchlosťou, dochádza k prevráteniu až o 15-18 stupňov.

B - zóna optimálnej stability h|B=).02-0,05 – na rozbúrenom mori majú lode plynulý pohyb, obývateľné podmienky pre posádku sú dobré, priečne zotrvačné sily nepresahujú 10 % gravitačnej sily palubného nákladu.

B - zóna nepohodlia alebo zvýšená stabilita h|B=0,05-0,10 - ostré valivé, pracovné a pokojové podmienky pre posádku sú zlé, priečne 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% gravitačnej sily palubného nákladu, pričom je porušené upevnenie nákladu, časti palubnej takeláže (oká, výstelky), obruba lode sú zničené, čo vedie k strate nákladu a smrti lode.

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

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

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

Okrem výpočtu stability pre typické stavy zaťaženia s námrazou a bez námrazy, informácie o stabilite umožňujú úplný výpočet stability plavidla pre netypické stavy zaťaženia. V tomto prípade je potrebné:

Mať presný obraz o umiestnení nákladu v nákladných priestoroch v tonách;
Údaje v tonách pre lodné skladovacie nádrže: ťažké palivo, nafta, olej, voda;
Zostavte tabuľku hmotností pre dané zaťaženie plavidla a vypočítajte momenty ťažiska plavidla

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

Vypočítajte súčet hmotností (celkový výtlak plavidla), hodnotu pozdĺžneho momentu ťažiska plavidla (berúc do úvahy znamienka + a -) a vertikálny statický moment
Určte aplikáciu a úsečku ťažiska lode ako zodpovedajúce momenty vydelené súčasným celkovým výtlakom lode v tonách
Na základe množstva rezerv v % a nákladu v % pomocou referenčných tabuliek (limitná krivka) môžete približne odhadnúť, či je loď stabilná alebo nie a či je potrebné nabrať dodatočnú morskú balast do nádrží s dvojitým dnom lode. .
Určite pristátie plavidla pomocou kriviek trimovania (pozri tabuľky v časti Informácie o stabilite)
Určte počiatočnú priečnu metacentrickú výšku ako rozdiel medzi aplikáciou ťažiska - a aplikáciou ťažiska, vyberte z tabuliek (Príloha Informácie o stabilite - ďalej len „Informácie“) korekciu voľného povrchu na priečnu metacentru hodnota - určte korigovanú priečnu metacentrickú hodnotu.
S vypočítanými hodnotami výtlaku plavidla pre danú plavbu a korigovanou metacentrickou výškou zadajte do diagramu kriviek statickej stability (priložených v „Informáciách“) a po 10 stupňoch zostrojte DSO ramien. statickej stability od uhla päty pri danom posunutí (Reedov diagram)
Z diagramu PDS odstráňte všetky základné údaje podľa požiadaviek lodného registra Ukrajiny a Ruska.
Určte hodnotu podmienenej vypočítanej amplitúdy nakláňania pre daný prípad zaťaženia pomocou odporúčaní v referenčných údajoch Zvýšte túto amplitúdu o 2-5 stupňov v dôsledku tlaku vetra (berie sa do úvahy tlak vetra 6-7 bodov). Ak vezmeme do úvahy všetky prevádzkové faktory súčasne, táto amplitúda môže dosiahnuť hodnoty 15-50 stupňov.
Pokračujte v DSO v smere záporných hodnôt úsečky a posuňte hodnotu vypočítanej amplitúdy sklonu doľava od nulových súradníc, potom obnovte kolmicu od bodu na zápornej hodnote úsečky. Okom nakreslite vodorovnú čiaru rovnobežnú s osou x takto. Tak, aby plocha naľavo od osi x a napravo od DSO bola rovnaká. (viď príklad) - určíme rameno klopného momentu.
Vyberte rameno preklopného momentu z DSO a vypočítajte moment preklopenia ako súčin posunu a ramena preklopného momentu.
Podľa veľkosti priemerný ťah(vypočítané 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 tu končí, ale podľa požiadaviek Kódexu stability IMO pre všetky typy lodí od roku 1999 je potrebné mať navyše dve ďalšie kritériá stability, ktoré je možné určiť iba z DST (dynamický diagram stability), keď sa loď plaví v podmienkach námrazy, vypočítajte pre tieto podmienky kritérium počasia.
Jednoduchšie je zostrojiť DDO - diagramy dynamickej stability na základe diagramu DSO pomocou diagramu v tabuľke. 8 (s. 61- L.R. Aksyutin „Nákladný plán plavidla“ - Odessa-1999 alebo s. 22-24 „Kontrola stability námorné plavidlá"-Odessa-2003) - na výpočet ramena dynamickej stability. Ak je podľa diagramu medzných momentov v Informáciách o stabilite plavidlo podľa našich výpočtov stabilné, 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 - viac alebo rovné 0,35;

· rameno statickej stability najmenej 0,20 m;

· maximálny DSO na ramene maximálnej statickej stability - viac alebo rovný 25 stupňom;

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

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

· rozdiel v ramenách dynamickej stability pri 30 a 40 stupňoch – nie menej ako 0,03 m-rad (metrov).

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

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

15. júna 1999 námorný bezpečnostný výbor IMO vydal obežnú príručku nakladania a stability modelu 920, ktorá odporúča, aby všetky štáty s flotilou poskytli všetkým lodiam špeciálnu príručku na výpočet zaťaženia a stability lode, ktorá poskytuje typy optimálneho zaťaženia. a výpočty stability plavidla, uveďte všetky symboly a skratky uvedené v tomto prípade., ako ovládať stabilitu, pristátie plavidla a jeho pozdĺžnu pevnosť. Táto príručka poskytuje všetky skratky a merné jednotky pre vyššie uvedené výpočty, tabuľky na výpočet stability a ohybových momentov.

V mori priečna metacentrická výška plavidla sa kontroluje pomocou približného vzorca s prihliadnutím na šírku plavidla - B (m), periódu rolovania - To (sec) a koeficient C - od 0,6 do 0,88 v závislosti od typu plavidla a jeho zaťaženie - h = (CB/ To) 2 s presnosťou 85-90% .(h-m).

Na vykonanie RGZ na tému „Preprava špeciálneho a nebezpečného tovaru“ môžete použiť autorskú príručku „Výpočet plánu nákladu plavidla“, ktorú vydalo SevNTU.

Získajte od učiteľa konkrétnu úlohu na výpočet plánu nákladu. Originál

Informácie o stabilite plavidla sú k dispozícii u učiteľa. Na vykonávanie výpočtov

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

doručiť to pozdĺžna stabilita výrazne vyšší ako priečny, preto je pre bezpečnú plavbu najdôležitejšie zabezpečiť správnu bočnú stabilitu.

V závislosti od veľkosti sklonu sa rozlišuje stabilita pri malých uhloch sklonu ( počiatočná stabilita) a stabilitu pri veľkých uhloch sklonu.

Podľa charakteru aktívnych síl rozlišovať medzi statickou a dynamickou stabilitou.

Statická stabilita- uvažuje sa pri pôsobení statických síl, to znamená, že veľkosť pôsobiacej sily sa nemení. Dynamická stabilita- uvažuje sa pri pôsobení meniacich sa (t.j. dynamických) síl, napríklad vetra, morských vĺn, pohybu nákladu atď.

Počiatočná bočná stabilita

Počiatočná bočná stabilita. Sústava síl pôsobiacich na loď

Počas rolovania sa stabilita považuje za počiatočnú pri uhloch do 10-15°. V rámci týchto limitov je vyrovnávacia sila úmerná uhlu nakláňania a dá sa určiť 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 odrezávajú ponorené objemy trupu rovnakej veľkosti. Priesečník rovín vodorysky sa nazýva os sklonu, ktorá pri rovnakých objemových sklonoch prechádza ťažiskom oblasti vodorysky. Pri priečnych sklonoch leží v stredovej rovine.

Voľné plochy

Všetky vyššie diskutované prípady predpokladajú, že ťažisko plavidla je nehybné, to znamená, že pri naklonení sa nepohybujú žiadne bremená. Ale keď takéto zaťaženia existujú, ich vplyv na stabilitu je oveľa väčší ako iné.

Typickým prípadom je kvapalný náklad (palivo, olej, balast a kotlová voda) v nádržiach, ktoré sú čiastočne naplnené, 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 úplne nenaplní nádrž, t.j. má voľnú hladinu, ktorá vždy zaberá vodorovnú polohu, potom keď sa loď nakloní pod uhlom θ kvapalina prúdi smerom k sklonu. Voľný povrch bude mať rovnaký uhol vzhľadom na KVL.

Hladiny tekutého nákladu odrezali rovnaké objemy nádrží, t.j. sú podobné ako vodorysky rovnakého objemu. Preto je moment spôsobený transfúziou tekutého nákladu počas rolovania 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 voľnej povrchovej plochy zaťaženia kvapaliny vzhľadom na pozdĺžnu os prechádzajúcu ťažiskom tejto oblasti, γ f- merná hmotnosť tekutého nákladu

Potom vratný moment v prítomnosti kvapalného zaťaženia s voľným povrchom:

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

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

Účinok dúhového závažia poskytuje korekciu priečnej metacentrickej výšky 5h = - yf i x/yV

Hustoty vody a kvapalného 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 korekčnej hodnoty je, že prítomnosť voľných plôch je vždy znižuje stabilitu. Preto sa prijímajú organizačné a konštruktívne opatrenia na ich zníženie:

Keď sa na loď aplikuje moment náklonu m kr, ktorá má konštantnú veľkosť, dostane kladné zrýchlenie, s ktorým sa začne otáčať. Ako nakláňate, vratný moment sa zvyšuje, ale najskôr až do uhla θ st, na ktorom mcr = m8, bude to menej podpätky. Po dosiahnutí statického rovnovážneho uhla θ st, kinetická energia rotačného pohybu bude maximálna. Loď teda nezostane v rovnovážnej polohe, ale vplyvom kinetickej energie sa bude kotúľať ďalej, ale pomaly, keďže vyrovnávací moment je väčší ako moment náklonu. Predtým nahromadená kinetická energia je uhasená nadmernou prácou vratného krútiaceho momentu. Akonáhle je veľkosť tejto práce dostatočná na úplné uhasenie kinetickej energie, uhlová rýchlosť sa stane nulovou a loď sa prestane nakláňať.

Najväčší uhol sklonu, ktorý loď získa z dynamického momentu, sa nazýva dynamický uhol náklonu θ din. Naproti tomu uhol natočenia, s ktorým bude loď plávať pod vplyvom toho istého momentu (podľa stavu mcr = m8), sa nazýva statický uhol natočenia θ st.

Ak sa odvolávame na diagram statickej stability, práca je vyjadrená plochou pod krivkou vyrovnávacieho momentu m v. V súlade s tým dynamický uhol natočenia θ din možno určiť z rovnosti plôch OAB A BCD, čo zodpovedá nadmernej práci vratného krútiaceho momentu. Analyticky sa rovnaká práca vypočíta ako:

v rozsahu od 0 do θ din.

Po dosiahnutí dynamického uhla náklonu θ din, loď sa nedostane do rovnováhy, ale pod vplyvom nadmerného vyrovnávacieho momentu sa začne zrýchľovať, aby sa narovnala. 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 je schopnosť plávajúceho plavidla odolať vonkajším silám, ktoré spôsobia jeho nakláňanie alebo trimovanie a návrat do rovnovážneho stavu po skončení vyrušovania... ... Wikipedia

Plavidlo, ktorého trup sa pri pohybe dvíha nad hladinu pod vplyvom zdvíhacej sily vytvorenej krídlami ponorenými vo vode. Patent na plavidlo bol vydaný v Rusku v roku 1891, ale tieto plavidlá sa začali používať v 2. polovici 20. storočia... ... Veľká sovietska encyklopédia

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

- (malajský) typ plachetnice, bočná stabilita k rohu je zabezpečená výložným plavákom, pripevneným. do hlavnej telo s priečnymi nosníkmi. Plavidlo je podobné plachetnému katamaránu. V dávnych dobách slúžil P. ako prostriedok na komunikáciu o Tichom oceáne... ... Veľký encyklopedický polytechnický slovník

obojživelník Encyklopédia "Letenie"

obojživelník- (z gréckeho amphíbios vedúceho dvojitého životného štýlu) hydroplán vybavený pozemným podvozkom a schopný vznášať sa na vodnej hladine aj na pozemných letiskách. Najbežnejšie sú A. člny. Vzlet z vody...... Encyklopédia "Letenie"

Schopnosť lode odolávať pôsobeniu vonkajších síl, ktoré majú tendenciu ju nakláňať v priečnom a pozdĺžnom smere, a po ukončení ich pôsobenia sa vrátiť do vzpriamenej polohy sa nazýva stabilitu. Najdôležitejšia vec pre každú loď je jej bočná stabilita pretože miesto pôsobenia síl pôsobiacich proti valeniu sa nachádza v rámci šírky trupu, ktorá je 2,5 až 5-krát menšia ako jeho dĺžka.

Počiatočná stabilita (pri malých uhloch natočenia). Keď loď pláva bez náklonu, potom gravitácia D a vztlak γ V, aplikované na ťažisko a CV, pôsobia pozdĺž rovnakej vertikály. Ak sa počas rolovania pod uhlom θ posádka alebo iné zložky záťaže nepohybujú, potom pri akomkoľvek naklonení si ťažisko zachová svoju pôvodnú polohu v DP (bod G na obr. 7), ktorý sa otáča s loďou. Zároveň sa v dôsledku zmeneného tvaru podvodnej časti trupu posúva CV z bodu C 0 smerom k pätovej strane do polohy C 1. Vďaka tomu vzniká moment pár síl D a y V s ramenom l rovná horizontálnej vzdialenosti medzi CG a novým CG cievy. Tento moment má tendenciu vrátiť loď do vzpriamenej polohy a preto je tzv obnovujúci.

Ryža. 7. Schéma určenia ramien bočnej stability pri naklonení pod uhlom θ.

Počas rolovania sa CV pohybuje po zakrivenej trajektórii C 0 C 1, ktorého polomer zakrivenia je tzv priečny metacentrický polomer a zodpovedajúci stred zakrivenia M - priečne metacentrum.

Je zrejmé, že rameno vratného momentu závisí od vzdialenosti GM- vyvýšenie metacentra nad ťažiskom: čím je menšie, tým menej sa ukáže počas rolovania a ramena l. V úplne počiatočnom štádiu sklonu lode (do 10-15°) je hodnota GM alebo h je staviteľmi lodí považovaný za meradlo stability lodí a je tzv priečna metacentrická výška. Viac hČím väčšia je náklonná sila potrebná na naklonenie cievy pri akomkoľvek konkrétnom uhle náklonu, tým je nádoba stabilnejšia.

Z trojuholníka GMN je ľahké zistiť, že obnovovacie rameno

l = GN = h· hriech θ m.

Obnovovací moment, berúc do úvahy rovnosť γ V A D, je rovnaký

M v = D · h· sin θ kgm.

V dôsledku toho je stabilita plavidla - veľkosť jeho vyrovnávacieho momentu - úmerná posunutiu: ťažšia loď je schopná odolať náklonnému momentu väčšej veľkosti ako ľahšia, dokonca aj pri rovnakých metacentrických výškach.

Vzpriamovacie rameno môže byť znázornené ako rozdiel medzi dvoma vzdialenosťami (pozri obr. 7): l f - rameno tvarovej stability a l c - ramená stability hmotnosti. Nie je ťažké určiť fyzikálny význam týchto veličín, pretože prvý z nich je určený posunutím stredu množstva smerom k valcu a druhý odchýlkou línie pôsobenia sily závažia počas valcovania. D z počiatočnej pozície presne nad CV. Vzhľadom na pôsobenie síl D a y V pomerne C 0 , môžete vidieť, že sila D má tendenciu nakloniť loď ešte viac a sila γ· V, naopak, narovnať.

Z trojuholníka C 0 GKčlovek to môže nájsť

l v = GK = C 0 G hriech θ m,

Kde C 0 G = a- elevácia CG nad CV vo vzpriamenej polohe cievy.

Odtiaľ je zrejmé, že na zníženie negatívneho účinku záťažovej sily je potrebné čo najviac znížiť ťažisko lode. V ideálnom prípade – niekedy na pretekárskych jachtách s balastným kýlom, ktorých hmotnosť dosahuje 45 – 60 % výtlaku plavidla, sa CG nachádza pod CV. V takýchto jachtách sa stabilita hmotnosti stáva pozitívnou a pomáha narovnať plavidlo.

Efekt podobný poklesu ťažiska je vyvolaný náklonom – pohybom posádky na palube proti sklonu. Táto metóda je široko používaná na ľahkých plachetniciach, kde posádka, visiaca cez palubu na špeciálnom zariadení - lichobežníku, dokáže posunúť všeobecné ťažisko lode natoľko, že línia pôsobenia sily D pretína s DP výrazne pod CV a rameno stability hmotnosti sa ukazuje ako pozitívne (pozri obr. 197).

Keďže hmotnosť posádky na malých lodiach tvorí väčšinu výtlaku, pohyb osôb v člne výrazne ovplyvňuje ako zmenu polohy ťažiska, tak aj veľkosť klopného momentu. Stačí, aby sa napríklad všetci štyria pasažieri motorového člna postavili tak, aby sa ťažisko zdvihlo o 250 – 300 mm vyššie a jedna osoba sediaca na palube spôsobí naklonenie o viac ako 10°. Ešte významnejšiu rolu hrá hmotnosť posádky na ľahkých vesličkách a kajakoch, kde je šírka trupu malá a jeho hmotnosť je podstatne menšia ako hmotnosť človeka. Preto sa dizajnéri a tí, ktorí sú zodpovední za prevádzku plavidla, snažia umiestniť ťažisko posádky čo najnižšie.

V prvom rade sa treba vyhnúť vysokým sedadlám - výška veslárskych člnov od podlahovej dosky 150 mm je úplne postačujúca a výška sedadiel na hobľovacích motorových člnoch je 250 mm. Na jedno- a dvojmiestnych veslárskych a skladacích člnoch, ako sú kajaky, môžu veslári sedieť na veľmi nízkom sedadle (nie viac ako 70 mm) alebo priamo na dne člna. Na ľahkých lodiach sa podlahové dosky často nahrádzajú drevenými pásikmi nalepenými na dne zvnútra.

Pri modernizácii sériových lodí alebo stavbe podomácky vyrobených lodí je vhodné veľké zásoby paliva (40-150 l) sústrediť pod podlahy v podobe nádrže s prierezom zodpovedajúcim mŕtvici dna. Ak je loď vybavená kabínou, potom je potrebné, ak je to možné, odľahčiť konštrukciu nadstavby a znížiť jej výšku, znížiť úroveň plošiny pilotnej kabíny a stanovišťa kormidelníka. Vnútorný motor na lodi by mal byť tiež namontovaný čo najnižšie.

Pri balení vybavenia na dlhú cestu je potrebné pamätať na stabilitu lode; najťažšie veci by mali byť umiestnené čo najnižšie a najkompaktnejšie. V prípadoch, keď je potrebné zabezpečiť obzvlášť vysokú stabilitu, potrebnú pre plavbu alebo kompenzovať vplyv objemných nadstavieb, je potrebné plavidlo zaťažiť balast. Jeho optimálne umiestnenie je mimo trupu vo forme falošného kýlu - olovený alebo liatinový odliatok pripevnený ku kýlu a vystužené podlahy pomocou svorníkov. Čím hlbšie je falošný kýl zaistený pod vodoryskou, tým viac je celkové ťažisko plavidla nižšie.

Menej účinný je vnútorný balast vyrobený z kovových odliatkov umiestnených v lodnom priestore. Musí byť bezpečne upevnený, aby sa zabránilo pohybu smerom k pätovej strane, pretože v tomto prípade záťaž prispeje k prevrhnutiu plavidla. Okrem toho treba dbať na to, aby ošípané pri plavbe na rozbúrenom mori neprerazili tenkú výstelku dna.

Pri vývoji projektu pre nové plavidlo má dizajnér možnosť zmeniť hodnotu stability špecifikovaním jedného alebo druhého tvaru trupu. Napríklad šírka lode pozdĺž vodorysky a jej koeficient plnosti α sú veľmi dôležité. Približná hodnota metacentrického polomeru r možno určiť podľa vzorca

Preto najvýraznejšie sumou r a priečna metacentrická výška h = r − A ovplyvňuje šírku trupu pri vodoryske B, ktorý by mal byť zvolený tak veľký, ako je možné tolerovať z dôvodu manévrovateľnosti.

Nasledujúce priemerné pomery môžu byť uvedené ako približné čísla pre výber šírky lode: L/B: turistické kajaky a kanoe - 5,5÷8,5; veslice a motorové člny do dĺžky 2,5 m - 1,8÷2; veslárske troj- a štvormiestne člny (fofany, raketoplány s plochým dnom a pod.) - cca 3,5, malé motorové člny do dĺžky 3 m - 2,4; veľké hobľovacie motorové člny dĺžky 4-5,5 m - 3÷3,4; hobľovacie člny otvoreného typu - 3,2÷3,5; výtlakové člny 6-8 m dlhé - 3,5÷4,5.

Koeficient α má tiež veľký význam, najmä pre nízkorýchlostné veslice a výtlakové lode, ktorých vodorysky sú často príliš úzke, aby sa znížil odpor vody. Na malých vlečných člnoch je vhodné vykonávať obrysy čiary ponoru s maximálnou úplnosťou - α = 0,75÷0,85. Na turistických kajakoch je žiaduce mať koeficient α väčší ako 0,70; na veľkých vesliciach a výtlakových člnoch α = 0,65÷0,72.

Je zrejmé, že najvhodnejším tvarom vodorysky pre stabilitu je obdĺžnik, a preto, ak je potrebná obzvlášť vysoká stabilita, trupy s obrysmi typu „morských saní“, katamarán alebo trimaran, ktorých strany sú takmer rovnobežné pozdĺž po celej dĺžke, sú vhodné. Čím väčší je podiel objemu podvodnej časti trupu sústredený v blízkosti bokov, tým viac sa počas rolovania posúva ťažisko smerom do strany a tým väčšie je rameno vyrovnávacieho momentu. Krajné póly sú plavidlá s dvojitým trupom - katamarány a čln s obrysom stredného prierezu blízko kruhu (obr. 8), pri ktorom sa rameno stability pri náklone veľmi mierne mení. Čím jasnejšie vyjadrená brada v prierezoch trupu, tým stabilnejšia je loď. Pre malé lode je optimálny trup s vypuklými časťami v blízkosti lícnych kostí a obrysom trupu v pôdoryse blízko obdĺžnika.

Ryža. 8. Prierezy malých lodí usporiadané v poradí klesajúcej počiatočnej stability (zhora nadol).

Stabilita pri vysokých uhloch natočenia. Ako je znázornené vyššie, vyrovnávacie rameno sa mení so zvyšujúcim sa nakláňaním v pomere k sínusu uhla natočenia. Okrem toho priečna metacentrická výška nezostáva konštantná h, ktorej hodnota závisí od zmeny metacentrického polomeru r. Je zrejmé, že úplnou charakteristikou stability plavidla môže byť graf zmien vyrovnávacieho ramena alebo momentu v závislosti od uhla natočenia, ktorý je tzv. diagram statickej stability(obr. 9). Charakteristickými bodmi diagramu sú moment maximálnej stability plavidla a maximálny uhol náklonu, pri ktorom sa loď prevrhne (θ z - uhol poklesu diagramu statickej stability). Pri takomto rolovaní sa opäť ukáže, že ťažisko je umiestnené na rovnakej vertikále ako ťažisko; preto sa rameno stability rovná nule.

Ryža. 9. Diagram statickej stability

1 - vysoká loď s kajutou; 2 - loď otvoreného typu; 3 - motorová jachta schopná plavby so záťažou; 4 - moment päty rameno M cr.

A(uhol natočenia θ = 16°) - stabilná poloha nádoby pri pôsobení momentu M cr; a (9 = 60°) - nestabilná poloha; C(θ = 33°) - uhol zaplavenia člna; D(θ = 38°) - maximálny vratný moment; E(θ = 82°) - uhol západu stabilizačného diagramu 1 .

Nebezpečný moment však môže nastať aj skôr, ak má loď otvorený kokpit, bočné okná alebo palubné prielezy, cez ktoré môže voda preniknúť do lode pod menším uhlom náklonu. Tento uhol sa nazýva záplavový uhol.

Tvar diagramu statickej stability a poloha jeho charakteristických bodov závisí od obrysov trupu a polohy ťažiska lode. Typicky sa maximálne vzpriamovacie rameno vyskytuje pri uhle päty zodpovedajúcom začiatku ponorenia okraja paluby do vody, keď je šírka vodorysky náklonu najväčšia. Preto čím vyšší je voľný bok, tým väčší uhol náklonu si loď zachováva stabilitu. V momente, keď sa kýl vynorí z vody, začne sa zmenšovať šírka vodorysky náklonu; hodnota metacentrického polomeru sa zodpovedajúcim spôsobom znižuje r. Súčasne sa zvyšuje rameno stability hmotnosti a pri sklone 50-60° na väčšine malých lodí aj vyrovnávacie rameno l sa rovná nule.

Výnimkou je plachetnicové jachty s ťažkým falošným kýlom, pri ktorom maximálna stabilita nastáva pri náklone 90°, teda keď sťažeň už leží na vode. Ak sú všetky otvory v palube utesnené, potom moment straty stability ( l= 0) nastáva pri približne 130° náklone, keď sťažeň smeruje nadol pod uhlom 40° k vodnej hladine. Je známych veľa prípadov, keď sa jachty, ktoré sa prevrátili kýlom nahor (uhol náklonu 180°), opäť vrátili do vzpriamenej polohy.

Rovnakú vlastnosť samovzpriamenia z prevrátenej polohy možno dosiahnuť na lodiach s veľkými nadstavbami vybavenými hermeticky uzavretými uzávermi. Keď je kýl umiestnený nahor, ukáže sa, že ťažisko takéhoto plavidla je oveľa vyššie ako ťažisko - je dosiahnutá poloha nestabilnej rovnováhy, z ktorej možno loď odstrániť pôsobením malej vlny alebo naplnením špeciálna nádrž s morskou vodou na jednej zo strán.

U katamaranov dosahuje rameno stability svoju maximálnu hodnotu, keď je jeden z trupov úplne mimo vody – je to o niečo menej ako polovica vzdialenosti medzi trupmi trupov. Táto poloha je dosiahnutá vo väčšine katamaránov pri sklone 8-15°. S ďalším zvyšovaním náklonu rameno stability rýchlo klesá a pri náklone 50-60° nastáva moment nestabilnej rovnováhy, po ktorom sa stabilita katamaránu stáva negatívnou.

Pomocou diagramu statickej stability môžu konštruktér a kapitán vyhodnotiť schopnosť lode odolávať určitým silám náklonu, ktoré vznikajú napríklad pri pohybe časti nákladu na jednu zo strán, pôsobení vetra na plachty atď. Moment náklonu M kr (alebo jeho rameno rovné M kr/ D) je na diagrame vynesená ako krivka (alebo priamka) v závislosti od uhla natočenia. Priesečník tejto krivky s diagramom vyrovnávacieho momentu zodpovedá uhlu náklonu, ktorý loď dostane. Ak krivka M kr prekročí maximum diagramu statickej stability, loď sa prevráti. Ak krivka M cr pretína krivku vratného momentu, potom na vzostupnej vetve diagramu (bod A) jeho poloha bude stabilná - ak sa pri pôsobení malého dodatočného klopného momentu zväčší náklon plavidla, potom sa po ukončení pôsobenia tohto dodatočného momentu vráti do svojej predchádzajúcej polohy A. Na zostupnej vetve diagramu v bode B malé zvýšenie momentu náklonu spôsobí výrazné zvýšenie náklonu, pretože vyrovnávací moment bude menší ako moment náklonu; loď sa môže prevrátiť. Keď sa moment náklonu zníži, loď z pozície B pôjde do pozície A. V dôsledku toho poloha plavidla zodpovedajúca bodu B, je nestabilný.

Dynamická stabilita. Vyššie sme uvažovali o statickom účinku klopného momentu na lodi, keď sily postupne narastajú. V praxi sa však človek často musí vysporiadať s dynamický pôsobením vonkajších síl, pri ktorých klopný moment dosiahne svoju konečnú hodnotu v krátkom časovom úseku - okamžite. Stáva sa to napríklad vtedy, keď udrie víchrica alebo vlna narazí na náveternú bradu, človek skočí na palubu člna z vysokého násypu a podobne. V týchto prípadoch je dôležitá nielen veľkosť momentu náklonu, ale aj kinetická energia odovzdaná nádobe a absorbovaná prácou vyrovnávacieho momentu . Dôležitú úlohu zohráva výška voľného boku a uhol náklonu, pri ktorom môže byť loď zaplavená vodou. Tieto parametre, podobne ako šírka, určujú stabilitu pri dynamickom pôsobení vonkajších síl: čím vyšší je voľný bok a čím neskôr voda začne vnikať do trupu, tým väčšia je energia náklonných síl absorbovaná prácou vyrovnávacieho momentu, keď plavidlo sa nakloní.

Pri prevádzke malých plavidiel, najmä pri plavbe, záchranných operáciách atď., sa odporúča zabezpečiť aspoň úzke bočné debnenie (120-250 mm). Náhlým kotúľom sa paluba dostane do vody, na čo nasleduje rýchla reakcia posádky, ktorá svojou hmotou nakloní loď ešte skôr, ako do nej vnikne voda.

Stabilitu plavidla môžete zvýšiť pomocou bočných kovaní - gule(pozri obr. 172), nafukovacia komora alebo penový blatník, obopínajúci boky člna v blízkosti ich horného okraja, plaváky dostatočne veľkého objemu, upevnené na konzolách do strán, alebo spojením dvoch člnov do katamaránu.

Zvyšovanie stability pomocou pevného balastu nie je vždy opodstatnené, najmä na motorových lodiach, kde je zvýšenie výtlaku spojené s dodatočnými nákladmi na energiu a palivo. Na hobľovacích člnoch a člnoch môže byť morská voda použitá ako dočasný balast, ktorý plní špeciálne spodné nádrže gravitáciou (obr. 10). Na lodi je potrebný iba pri státí a pri nízkej rýchlosti, keď sú dynamické podporné sily zanedbateľné. Voda z nádrže bude odstránená cez zadnú časť priečnika, len čo sa dostane z vody. Naopak, na člne je záťaž potrebná na zvýšenie stability pod plachtou; Pri plavbe pod motorom alebo pri výstupe na breh je možné vodu z nádrže odstrániť pomocou čerpadla. Objem takýchto balastných nádrží sa zvyčajne považuje za 20 – 25 % výtlaku plavidla.

Ryža. 10. Balastná nádrž na hobľovacej lodi.

1 - dutina nádrže; 2 - ventilačné potrubie; 3 - vstup vody do nádrže; 4 - druhé dno.

Mimochodom, treba spomenúť vplyv vody v lodnom priestore (alebo iných kvapalín v nádržiach) na stabilitu. Efekt nespočíva ani tak v pohybe hmôt kvapalín smerom k pätnej strane, ale v prítomnosti voľného povrchu pretekajúcej kvapaliny - jej momentu zotrvačnosti voči pozdĺžnej osi. Ak má napríklad povrch vody v nákladnom priestore dĺžku l a šírka b, potom sa metacentrická výška zníži o množstvo

Voda je obzvlášť nebezpečná v nákladných priestoroch člnov a motorových člnov s plochým dnom, kde je voľná plocha veľká. Preto pri plavbe v búrlivých podmienkach treba vodu z trupu odstrániť.

Voľná hladina kvapalín v palivových nádržiach je rozdelená na niekoľko úzkych častí pozdĺžnymi blatníkmi. V priedeloch sú vytvorené otvory na prietok kvapaliny.

Hodnotenie a kontrola stability výletných a turistických plavidiel. Nebezpečný zoznam malého plavidla môže byť spôsobený pohybom posádky na jednu stranu, ako aj vplyvom rôznych vonkajších síl. Zábavné a turistické plavidlá spravidla operujú v plytkých pobrežných oblastiach morí a v nádržiach s obmedzenou hĺbkou. V týchto oblastiach je vlna nebezpečne strmá a má lámavý hrebeň. V polohe so stranou smerujúcou k vlne sa môže švih lode dostať do nežiadúcej rezonancie s periódou vlny, ak je stabilita nedostatočná, plavidlo sa môže prevrátiť.

Malé plavidlá musia odolať aj nákladom, ktoré sú nebezpečné pre bočnú stabilitu, ako je trhnutie ťažného lana pri ťahaní lode iným plavidlom; dynamické pôsobenie zastavenia vrtule prívesného motora pri prudkom posunutí volantu; zdvihnutie osoby do člna cez bok; hukot pri plavbe atď. To všetko si vyžaduje veľmi prísne požiadavky na stabilitu malých lodí.

Minimálna hodnota priečnej metacentrickej výšky, zaisťujúca bezpečnú plavbu člna alebo člna v najľahších podmienkach - vo vnútornej uzavretej vodnej ploche, sa považuje za 0,25 m. Tento údaj sa však stáva kritickým aj pri veľmi ľahkom veslovaní člny. Vždy je totiž možné, že sa jeden alebo dvaja pasažieri postavia do plnej výšky a ťažisko člna sa zvýši o 0,2-0,3 m otvorená voda, odporúča sa zabezpečiť metacentrickú výšku aspoň 0,5 m; ak je loď určená na plavbu vo vlnách do sily 3, metacentrická výška musí byť aspoň 0,7 m.

Presné merania metacentrickej výšky sú spojené s pomerne náročným experimentom nakláňania plavidla, ktorý pri člnoch dlhých 4-5 m nedáva vždy presné výsledky a nedokáže dostatočne charakterizovať stabilitu. V praxi monitorovania a testovania malých plavidiel sa vykonáva vizuálnejší a jednoduchší experiment, ktorý stanovuje GOST 19356-74¹. Na testovanie je na lodi nainštalovaný prívesný motor a palivová nádrž naplnená palivom, na sedadlá sa naloží záťaž s hmotnosťou rovnajúcou sa menovitej nosnosti a takým spôsobom, že 60 % z nej je umiestnených na boku. s ťažiskom vo vzdialenosti 0,2 m na šírku a 0,3 m nad sedadlom na výšku. Zvyšných 40 % kapacity užitočného zaťaženia musí byť umiestnených v stredovej línii plavidla. Pri takejto záťaži by sa okrajová časť na podpätkovej strane nemala dostať do vody.

¹ GOST 19356-74 „Motorové člny na výletné veslice. Testovacie metódy"

Podľa pravidiel Det Norske Veritas sa vykonávajú podobné testy, ale zároveň sa dodatočne kontroluje stabilita lode naprázdno, teda bez prívesného motora a odnímateľného vybavenia, ktoré nie je zvyčajne upevnené v lodi. Vo výške okraja a vo vzdialenosti 0,5 B NB z DP zabezpečte pätné zaťaženie hmotou n· 20 kg, kde n- celková kapacita plavidla pre cestujúcich. V tomto prípade by čln nemal byť naplnený vodou cez bok a náklon by nemal presiahnuť 30°.

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

K nakloneniu plavidla môže dôjsť v dôsledku pôsobenia protiľahlých vĺn, v dôsledku asymetrického zaplavenia priehradiek počas otvoru, od pohybu nákladu, tlaku vetra, v dôsledku príjmu alebo spotreby nákladu.

Sklon plavidla v priečnej rovine sa nazýva rolovanie a v pozdĺžnej rovine - trim. Uhly vytvorené v tomto prípade sú označené θ a ψ

Stabilita, ktorú má loď počas pozdĺžnych náklonov, sa nazýva pozdĺžna. Býva dosť veľká a nikdy nehrozí, že by sa plavidlo prevrhlo cez provu alebo kormu.

Stabilita plavidla pri priečnych sklonoch sa nazýva priečny. Je to najdôležitejšia vlastnosť plavidla, ktorá určuje jeho spôsobilosť na plavbu.

Rozlišuje sa počiatočná bočná stabilita pri malých uhloch nakláňania (do 10 - 15°) a stabilita pri veľkých sklonoch, pretože vyrovnávací moment pri malých a veľkých uhloch nakláňania sa určuje rôznymi spôsobmi.

Počiatočná stabilita. Ak loď pod vplyvom vonkajšieho momentu náklonu MKR (napríklad tlaku vetra) zachytí náklon o uhol θ (uhol medzi pôvodným WL0 a súčasnou vodoryskou WL1), potom v dôsledku zmeny v tvare podvodnej časti plavidla sa stred hodnoty C presunie do bodu C1 (obr. 5). Podperná sila yV bude pôsobiť v bode C1 a smerovať kolmo na efektívnu vodorysku WL1. Bod M sa nachádza v priesečníku diametrálnej roviny s priamkou pôsobenia podporných síl a nazýva sa priečne metacentrum. Váhová sila nádoby P zostáva v ťažisku G. Spolu so silou yV tvorí dvojicu síl, ktorá bráni nakloneniu nádoby klopným momentom MKR. Moment tejto dvojice síl sa nazýva vratný moment MV. Jeho hodnota závisí od ramena l=GK medzi silami hmotnosti a podpery naklonenej nádoby: MВ = Pl =Ph sin θ, kde h je výška bodu M nad ťažiskom nádoby G, nazývaná priečna. metacentrická výška cievy.

Zo vzorca je zrejmé, že čím väčšia je hodnota h, tým väčší je krútiaci moment. Preto môže metacentrická výška slúžiť ako miera stability pre danú nádobu.

Hodnota h daného plavidla pri určitom ponore závisí od polohy ťažiska plavidla. Ak sú bremená umiestnené tak, že ťažisko plavidla zaujme vyššiu polohu, potom sa metacentrická výška zníži a s tým sa zníži aj rameno statickej stability a vzpriamovací moment, teda stabilita plavidla. So znižovaním polohy ťažiska sa zvyšuje metacentrická výška a zvyšuje sa stabilita cievy.

Keďže pre malé uhly sú ich sínusy približne rovné veľkosti uhlov nameraných v radiánoch, môžeme písať MV = Рhθ.

Metacentrickú výšku možno určiť z výrazu h = r + zc - zg, kde zc je výška CV nad OL; r je priečny metacentrický polomer, t.j. výška metacentra nad centrálnym bodom; zg je nadmorská výška ťažiska lode nad hlavným.

Na postavenej lodi sa počiatočná metacentrická výška určuje experimentálne - sklonom, t.j. priečnym sklonom plavidla pohybom bremena určitej hmotnosti, nazývaného pätový balast.

Stabilita pri vysokých uhloch natočenia. Keď sa nakláňanie lode zväčšuje, vyrovnávací moment sa najprv zvyšuje, potom klesá, rovná sa nule a potom nielenže nezabráni nakloneniu, ale naopak k nemu prispieva.

Pretože posun pre daný stav zaťaženia je konštantný, vratný moment sa mení len v dôsledku zmeny ramena bočnej stability lst. Na základe výpočtov bočnej stability pri veľkých uhloch nakláňania sa zostrojí diagram statickej stability, čo je graf vyjadrujúci závislosť lst od uhla naklonenia. Diagram statickej stability je vytvorený pre najtypickejšie a najnebezpečnejšie prípady nakladania lode.

Pomocou diagramu môžete určiť uhol náklonu zo známeho momentu náklonu alebo naopak nájsť moment náklonu zo známeho uhla náklonu. Z diagramu statickej stability možno určiť počiatočnú metacentrickú výšku. Na tento účel sa od počiatku súradníc odloží radián rovný 57,3° a kolmica sa obnoví, kým sa nepretne s dotyčnicou ku krivke ramien stability v počiatku súradníc. 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 splnená podmienka rovnosti momentov, t.j. MKR = MV.

Pri dynamickom pôsobení klopného momentu (náryv vetra, trhnutie ťažného lana na palube) loď naklonená nadobudne uhlovú rýchlosť. Zotrvačnosťou prejde cez polohu statickej rovnováhy a bude pokračovať v nakláňaní, až kým sa práca klopného momentu nerovná práci vyrovnávacieho momentu.

Veľkosť uhla naklonenia pri dynamickom pôsobení klopného momentu možno určiť z diagramu statickej stability. Horizontálna línia klopného momentu pokračuje doprava, kým sa plocha ODSE (práca klopného momentu) nerovná ploche figúry OBE (práca vratného momentu). V tomto prípade je oblasť OACE všeobecná, takže sa môžeme obmedziť na porovnanie oblastí OACE a ABC.

Ak je oblasť ohraničená krivkou vratných momentov nedostatočná, loď sa prevrhne.

Stabilita námorných plavidiel musí spĺňať požiadavky registra, v súlade s ktorým je potrebné splniť podmienku (tzv. poveternostné kritérium): K = Moprmin / Mdnmax ≥ 1 "kde Moprmin je minimálny moment prevrátenia (minimálny dynamicky aplikovaný klopný moment zohľadňujúci klopenie), pod vplyvom ktorého loď ešte nestráca stabilitu; Mdnmax je dynamicky aplikovaný klopný moment od tlaku vetra pri najhoršom zaťažení z hľadiska stability.

V súlade s požiadavkami registra musí byť maximálne rameno diagramu statickej stability lmax minimálne 0,25 m pre lode s dĺžkou 85 m a minimálne 0,20 m pre lode nad 105 m s uhlom náklonu θ nad 30°. Uhol sklonu diagramu (uhol, pod ktorým krivka ramena stability pretína vodorovnú os) pre všetky lode musí byť aspoň 60°.

Vplyv tekutého nákladu na stabilitu. Ak nádrž nie je naplnená po vrch, to znamená, že je v nej voľná hladina kvapaliny, potom pri naklonení bude kvapalina prúdiť v smere zoznamu a ťažisko nádoby sa posunie rovnako. smer. To povedie k zníženiu stabilizačného ramena a následne k zníženiu vyrovnávacieho momentu. Navyše, 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 hromadného nákladu na stabilitu. Pri preprave hromadného nákladu (obilia) je pozorovaný mierne odlišný obraz. Na začiatku náklonu sa náklad nehýbe. Až keď uhol natočenia prekročí uhol pokoja, náklad sa začne prelievať. V tomto prípade sa rozsypaný náklad nevráti do svojej predchádzajúcej polohy, ale zostane na boku a vytvorí zvyškový náklon, ktorý pri opakovaných momentoch náklonu (napríklad prehánky) môže viesť k strate stability a prevráteniu plavidla. .

Aby sa zabránilo rozsypaniu obilia v nákladných priestoroch, inštalujú sa zavesené pozdĺžne polosypy - posuvné dosky, alebo sa na obilie nasypané do nákladného priestoru ukladajú vrecia s obilím (vrecovanie nákladu).

Vplyv zaveseného bremena na stabilitu. Ak je náklad v nákladnom priestore, potom pri jeho zdvíhaní, napríklad žeriavom, sa náklad okamžite premiestni do závesného bodu. V dôsledku toho sa ťažisko lode posunie vertikálne nahor, čo povedie k zníženiu ramena vyrovnávacieho momentu pri rolovaní lode, t.j. k zníženiu stability. V tomto prípade bude pokles stability väčší, čím väčšia bude hmotnosť nákladu a výška jeho zavesenia.

Môže byť užitočné prečítať si: