Стабилност на бродот на вода. Латерална стабилност

Надолжната стабилност на пловилото е многу повисока од неговата попречна стабилност, така што за безбедно навигација најважно е да се обезбеди соодветна попречна стабилност.

Во зависност од големината на наклонот, се разликува стабилност при мали агли на наклон ( почетна стабилност) и стабилност при големи агли на наклон.

Во зависност од природата на дејствувачките сили, се разликуваат статичка и динамичка стабилност.

Статичка стабилност- се смета под дејство на статички сили, односно применетата сила не се менува по големина. Динамичка стабилност- се смета под дејство на променливи (т.е. динамични) сили, на пример ветер, морски бранови, движење на товар итн.

Почетна странична стабилност

Почетна странична стабилност. Систем на сили кои дејствуваат на бродот

За време на тркалањето, стабилноста се смета за почетна под агли до 10-15°. Во овие граници, силата на исправување е пропорционална на аголот на тркалањето и може да се одреди со користење на едноставни линеарни врски.

Во овој случај, се претпоставува дека отстапувањата од положбата на рамнотежа се предизвикани од надворешни сили кои не ја менуваат ниту тежината на садот ниту положбата на неговиот центар на гравитација (CG). Тогаш потопениот волумен не се менува во големина, туку се менува во форма. Наклоните со еднаков волумен одговараат на водни линии со еднаков волумен, отсекувајќи ги потопените волумени на трупот со еднаква големина. Линијата на пресек на рамнините на водената линија се нарекува оска на наклон, која, со еднакви волуменски наклони, поминува низ центарот на гравитација на областа на водената линија. Со попречни наклони, лежи во централната рамнина.

Слободни површини

Сите случаи дискутирани погоре претпоставуваат дека центарот на гравитација на садот е неподвижен, односно нема оптоварувања што се движат при навалување. Но, кога постојат такви оптоварувања, нивното влијание врз стабилноста е многу поголемо од другите.

Типичен случај е течен товар (гориво, масло, баласт и котелска вода) во резервоари кои се делумно наполнети, односно со слободни површини. Таквите товари може да се прелеат кога се навалуваат. Ако течниот товар целосно го наполни резервоарот, тоа е еквивалентно на цврст фиксен товар.

Ефект на слободната површина врз стабилноста

Ако течноста не го наполни целосно резервоарот, т.е. има слободна површина која секогаш зазема хоризонтална положба, тогаш кога бродот се навалува под агол θ течноста тече кон наклонот. Слободната површина ќе го заземе истиот агол во однос на KVL.

Нивоата на течен товар отсекуваат еднакви волумени на резервоари, т.е. тие се слични на водни линии со еднаков волумен. Затоа, моментот предизвикан од прелевање на течен товар за време на ролна δm θ, може да се претстави слично на моментот на стабилност на обликот мѓ, само δm θспротивно м f со знак:

δm θ = - γ f i x θ,

Каде јас x- момент на инерција на слободната површина на течното оптоварување во однос на надолжната оска што минува низ центарот на гравитација на оваа област, γ ѓ- специфична тежина на течен товар

Потоа, моментот на враќање во присуство на течно оптоварување со слободна површина:

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

Каде ч- попречна метацентрична висина во отсуство на трансфузија, h 1 = h − γ f i x /γV- вистинска попречна метацентрична висина.

Ефектот на iridescent тежина дава корекција на попречната метацентрична висина δ h = - γ f i x /γV

Густините на водата и течниот товар се релативно стабилни, односно главното влијание врз корекцијата го врши обликот на слободната површина, поточно нејзиниот момент на инерција. Тоа значи дека на страничната стабилност влијае главно ширината и надолжната должина на слободната површина.

Физичкото значење на негативната корективна вредност е дека присуството на слободни површини е секогаш намалувастабилност. Затоа, се преземаат организациски и конструктивни мерки за нивно намалување:

Кога на бродот се применува момент на потпетици m kr, константна по големина, добива позитивно забрзување со кое почнува да се тркала. Како што се навалувате, моментот на враќање се зголемува, но на почетокот до аголот θ ул, на која m cr = m θ, тоа ќе биде помалку пета. По постигнување на аголот на статичка рамнотежа θ ул, кинетичката енергија на ротационото движење ќе биде максимална. Затоа, бродот нема да остане во рамнотежна положба, туку поради кинетичката енергија ќе се тркала понатаму, но полека, бидејќи моментот на исправање е поголем од моментот на потпетици. Претходно акумулираната кинетичка енергија се гаси со вишокот на работа на обновувачкиот вртежен момент. Штом големината на оваа работа е доволна за целосно да се изгасне кинетичката енергија, аголната брзина ќе стане нула и бродот ќе престане да се потпира.

Најголемиот агол на наклон што бродот го добива од динамичен момент се нарекува динамичен агол на петицата θ din. Спротивно на тоа, аголот на тркалање со кој бродот ќе плови под влијание на истиот момент (според условот m cr = m θ), се нарекува статички агол на тркалање θ ул.

Ако се повикаме на дијаграмот за статичка стабилност, работата се изразува со површината под кривата на исправен момент м во. Соодветно на тоа, динамичниот агол на тркалање θ dinможе да се утврди од еднаквоста на областите ОАБИ BCD, што одговара на вишокот на работа на обновувачкиот вртежен момент. Аналитички истата работа се пресметува како:

во опсег од 0 до θ din.

Достигнувајќи го динамичниот агол на банката θ din, бродот не доаѓа во рамнотежа, туку под влијание на вишок момент на исправување почнува да забрзува за да се исправи. Во отсуство на отпорност на вода, бродот ќе влезе во непридушени осцилации околу положбата на рамнотежа при потпетици θ st Морски речник - Садот за ладење Ivory Tirupati почетната стабилност е негативна Стабилноста е способност на пловниот брод да се спротивстави на надворешните сили што предизвикуваат да се тркала или да се намали и да се врати во состојба на рамнотежа по завршувањето на нарушувањето... ... Википедија

Сад чиј труп се издигнува над водата кога се движи под влијание на силата на подигање создадена од крилата потопени во водата. Патентот за садот бил издаден во Русија во 1891 година, но овие садови почнале да се користат во втората половина на 20 век... ... Голема советска енциклопедија

Теренско возило способно да се движи и на копно и на вода. Амфибиското возило има зголемен волумен на запечатено тело, кое понекогаш се надополнува со монтирани плови за подобра пловност. Движење по вода... ... Енциклопедија на технологијата

- (Малејски) тип на едрење, страничната стабилност на рогот е обезбедена со пловичка за подигање, прикачена. до главниот тело со попречни греди. Бродот е сличен на едрење катамаран. Во античко време, П. служел како средство за комуникација за Тихиот Океан... ... Голем енциклопедиски политехнички речник

водоземец Енциклопедија „Авијација“

водоземец- (од грчкиот амфибиос кој води двоен начин на живот) хидроавион опремен со опрема за слетување и способен да биде базиран и на површината на водата и на копнените аеродроми. Најзастапени се чамците А. Полетување од водата... ... Енциклопедија „Авијација“

ПРЕДАВАЊЕ бр.4

Општи одредби за стабилност. Стабилност при ниски наклони. Метацентар, метацентричен радиус, метацентрична висина. Метацентрични формули на стабилност. Одредување на параметрите за слетување и стабилност при движење на товар на брод. Влијание врз стабилноста на лабав и течен товар.

Наклонето искуство.

Стабилност е способноста на бродот, отстранет од позиција на нормална рамнотежа од какви било надворешни сили, да се врати во првобитната положба по престанокот на дејството на овие сили. Надворешните сили кои можат да го поместат бродот од позиција на нормална рамнотежа вклучуваат: ветер, бранови, движење на товар и луѓе, како и центрифугални сили и моменти што се појавуваат кога бродот се врти. Навигаторот е должен да ги знае карактеристиките на неговиот брод и правилно да ги процени факторите кои влијаат на неговата стабилност.

Се прави разлика помеѓу попречната и надолжната стабилност. Латералната стабилност на садот се карактеризира со релативната положба на центарот на гравитација Ги центар на големина СО.Да ја разгледаме латералната стабилност.

Ако бродот е навален од едната страна под мал агол (5-10°) (слика 1), централната точка ќе се движи од точката C до точката. Според тоа, потпорната сила која делува нормално на површината ќе ја пресече централната рамнина (DP) во точката М.

Точката на пресек на ДП на садот со продолжување на насоката на потпорната сила за време на тркалање се нарекува почетен метацентар М. Растојание од точката на примена на потпорната сила СОдо почетниот метацентар се нарекува метацентричен радиус .

Сл.1 – Встатички сили кои дејствуваат на бродот на ниски потпетици

Растојание од почетниот метацентар Мдо центарот на гравитација Гповикани почетна метацентрична висина .

Почетната метацентрична висина ја карактеризира стабилноста при мали наклони на садот, се мери во метри и е критериум за почетната стабилност на садот. По правило, почетната метацентрична висина на моторните чамци и глисерите се смета за добра ако е поголема од 0,5 m,за некои бродови е дозволено помалку, но не помалку од 0,35 м.

Остриот наклон предизвикува тркалање на бродот, а периодот на слободно тркалање се мери со стоперката, односно времето на полн замав од едната крајна положба во другата и назад. Попречната метацентрична висина на садот се одредува со формулата:

, м

Каде ВО- ширина на садот, m; Т- период на тркалање, сек.

За да ги оцените добиените резултати, користете ја кривата на сл. 2, изграден според податоци dacha дизајнирани чамци.

Ри.2 – ВЗависност на почетната метацентрична висина од должината на садот

Ако почетната метацентрична висина , определен со горната формула, ќе биде под засенчената линија, што значи дека бродот ќе има мазно тркалање, но недоволна почетна стабилност, а пловењето по него може да биде опасно. Ако метацентарот се наоѓа над засенчената лента, бродот ќе се карактеризира со брзо (остро) тркалање, но зголемена стабилност, и затоа, таков брод е попловен, но неговата вселива е незадоволителна. Оптималните вредности ќе бидат оние што спаѓаат во областа на засенчената лента.

Ролната на бродот од едната страна се мери со аголот помеѓу новата навалена положба на централната рамнина со вертикалната линија.

Страната со потпетица ќе помести повеќе вода од спротивната страна, а центарот на гравитација ќе се префрли кон петицата. Тогаш резултантните сили на поддршка и тежина ќе бидат неурамнотежени, формирајќи пар сили со рамо еднакво на

Повтореното дејство на силите за тежина и поддршка се мери со моментот на исправување:

Каде Д- пловна сила еднаква на тежината на садот; л- рачка за стабилност.

Оваа формула се нарекува формула за метацентрична стабилност и важи само за мали агли на тркалање, при кои метацентарот може да се смета за константен. При големи агли на тркалање, метацентарот не е константен, како резултат на што е нарушена линеарната врска помеѓу моментот на исправување и аглите на тркалање.

мали ( ) и големи ( ) метацентричните радиуси може да се пресметаат со помош на формулите на професорот А.П. Фан дер Флит:

;
.

Според релативната положба на товарот на бродот, навигаторот секогаш може да ја најде најповолната вредност на метацентричната висина, на која бродот ќе биде доволно стабилен и помалку подложен на подигнување.

Моментот на потпетици е производ на тежината на товарот што се движи низ садот со рамо еднакво на растојанието на движење. Ако некое лице тежи 75 килограм,седењето на брегот ќе се движи низ бродот за 0,5 m,тогаш моментот на петицата ќе биде еднаков на 75 * 0,5 = 37,5 kg/m.

За да го промените моментот кога бродот го потпира за 10°, неопходно е да се натовари бродот до целосно поместување целосно симетрично во однос на централната рамнина. Вчитувањето на садот треба да се провери со нацрти измерени од двете страни. Инклинометарот е инсталиран строго нормално на DP, така што покажува 0°.

По ова, треба да преместувате товари (на пример, луѓе) на претходно обележани растојанија додека инклинометарот не покаже 10°. Тестниот експеримент треба да се изврши на следниов начин: навалете го бродот од едната, а потоа од другата страна. Познавајќи ги моментите на прицврстување на бродот што се потпира под различни (до најголеми можни) агли, можно е да се конструира дијаграм за статичка стабилност (сл. 3), кој ќе овозможи проценка на стабилноста на бродот.

Сл.3 – Дијаграм за статичка стабилност

Стабилноста може да се зголеми со зголемување на ширината на садот, спуштање на центарот на гравитација и инсталирање на строги пловци.

Ако CG на садот се наоѓа под CV, тогаш садот се смета за многу стабилен, бидејќи потпорната сила за време на тркалањето не се менува во големината и насоката, но точката на нејзината примена се поместува кон навалувањето на садот. (Сл. 4, а). Затоа, кога се потпира, се формираат пар сили со позитивен момент на враќање, кои имаат тенденција да го вратат бродот во неговата нормална вертикална положба на директен кил. Лесно е да се потврди тоа ч>0, додека метацентричната висина е 0. Ова е типично за јахти со тежок кил и нетипично за повеќе големи бродовисо конвенционален дизајн на домување.

Ако CG се наоѓа над CV-то, тогаш можни се три случаи на стабилност, за кои навигаторот треба добро да знае.

1. случај на стабилност

Метацентрична висина ч>0. Ако центарот на гравитација се наоѓа над центарот на големината, тогаш кога садот е во навалена положба, линијата на дејство на потпорната сила ја пресекува централната рамнина над центарот на гравитација (слика 4, б).

Сл. 4 – Случај од стабилна плочка

Во овој случај, се формираат и неколку сили со позитивен момент на враќање. Ова е типично за повеќето чамци со конвенционален облик. Стабилноста во овој случај зависи од трупот и положбата на центарот на гравитација во висина. Кога се потпира, страната на потпетица влегува во водата и создава дополнителна пловност, со тенденција да се израмни бродот. Меѓутоа, кога бродот се тркала со течен и рефус товар што може да се движи кон ролната, центарот на гравитација исто така ќе се префрли кон ролната. Ако тежиштето за време на тркалањето се движи подалеку од линијата што го поврзува центарот на големина со метацентарот, тогаш бродот ќе се преврти.

Втор случај на нестабилен сад во индиферентна рамнотежа

Метацентрична висина ч= 0. Ако CG лежи над CG, тогаш за време на тркалање линијата на дејство на потпорната сила поминува низ CG MG = 0 (сл. 5).

Сл. 5 - Случај на нестабилен сад во индиферентна рамнотежа

Во овој случај, CV-то секогаш се наоѓа на иста вертикала со CG, така што нема повратен пар сили. Без влијание на надворешни сили, бродот не може да се врати во исправена положба. Во овој случај, особено е опасно и целосно неприфатливо да се транспортира течен и рефус товар на брод: со најмало лулање, бродот ќе се преврти. Ова е типично за чамци со тркалезна рамка.

Трет случај на нестабилен брод со нестабилна рамнотежа

Метацентрична висина ч<0. ЦТ расположен выше ЦВ, а в наклонном положении судна линия действия силы поддержания пересекает след диаметральной плоскости ниже ЦТ (рис. 6). Сила тяжести и сила поддержания при малейшем крене образуют пару сил с отрицательным восстанавливающим моментом и судно опрокидывается.

Сл.6 - Взрак на нестабилен брод во нестабилна рамнотежа

Анализираните случаи покажуваат дека бродот е стабилен доколку метацентарот е лоциран над CG на бродот. Колку пониско оди CG, толку е постабилен бродот. Во пракса, тоа се постигнува со поставување на товар не на палубата, туку во долните простории и држачи.

Поради влијанието на надворешните сили на бродот, како и како резултат на недоволно силно обезбедување на товарот, можно е тој да се движи по бродот. Да го разгледаме влијанието на овој фактор врз промените во параметрите за слетување на садот и неговата стабилност.

Вертикално движење на товарот.

Сл. 1 – Влијанието на вертикалното движење на товарот врз промената на метацентричната висина

Дозволете ни да ја одредиме промената во слетувањето и стабилноста на садот предизвикани од движењето на мал товар во вертикална насока (сл. 1) од точката точно . Бидејќи масата на товарот не се менува, поместувањето на садот останува непроменето. Затоа, првиот услов за рамнотежа е задоволен:
. Од теоретската механика е познато дека кога едно од телата се движи, CG на целиот систем се движи во иста насока. Затоа, CG на бродот ќе се пресели во точка , а самата вертикала ќе помине, како и досега, низ центарот на количината .

Вториот услов за рамнотежа ќе биде исполнет:
.

Бидејќи во нашиот случај се исполнети двата услови на рамнотежа, можеме да заклучиме: Кога товарот се движи вертикално, бродот не ја менува својата рамнотежна положба.

Да ја разгледаме промената во почетната странична стабилност. Бидејќи обликот на волуменот на трупот на бродот потопен во вода и површината на водната линија не се променија, позицијата на центарот на вредноста а попречниот метацентар останува непроменет кога товарот се движи вертикално. Се движи само CG на бродот, што ќе резултира со намалување на метацентричната висина
, и
, каде
, Каде - тежина на транспортираниот товар, kN; - растојанието со кое CG на товарот се помести во вертикална насока, м.

Значи новото значење
, каде што знакот (+) се користи при поместување на товарот нагоре, а знакот (-) се користи надолу.

Од формулата може да се види дека вертикалното движење на товарот нагоре предизвикува намалување на страничната стабилност на садот, а при движење надолу, страничната стабилност се зголемува.

Промената на стабилноста е еднаква на производот
. Промената на страничната стабилност ќе биде релативно помала за брод со големо поместување отколку за брод со мало поместување, затоа, на бродови со големо поместување, движењето на товарот е побезбедно отколку на малите бродови.

Попречно хоризонтално движење на товарот.

Преместување на товар од точка точно (сл.2) на растојание ќе предизвика бродот да се тркала под агол и поместување на неговиот CG во насока паралелна со линијата на движење на товарот.

Сл. 2 – Појавување на моментот на потпеткување при попречно движење на товарот

Потпирајќи се под агол , бродот доаѓа до нова рамнотежна позиција, гравитацијата на бродот , сега се применува во точката и одржување на моќта
, се применува во точката , дејствувајте по една вертикална нормална на новата водна линија
.

Движењето на товарот доведува до формирање на момент на потпетици:

Каде - рамото што го движи товарот, м.

Момент на исправување според формулата за метацентрична стабилност

Бидејќи бродот е во рамнотежа, тогаш
и , каде е аголот на тркалање при попречно движење на товарот
. Бидејќи аголот на ролна е мал, тогаш
.

Ако бродот веќе има почетен агол на петицата, тогаш по хоризонталното движење на товарот аголот на петицата ќе биде
.

Стабилносте способноста на бродот да се спротивстави на силите кои го отстапуваат од неговата рамнотежна положба и да се врати во првобитната рамнотежна положба откако ќе престане дејството на овие сили.

Добиените услови за рамнотежа на садот не се доволни за тој постојано да лебди во дадена положба во однос на површината на водата. Исто така, неопходно е рамнотежата на садот да биде стабилна. Својството, кое во механиката се нарекува стабилност на рамнотежа, во теоријата на бродот обично се нарекува стабилност. Така, пловноста обезбедува услови за рамнотежна положба на садот со дадено слетување, а стабилноста обезбедува зачувување на оваа позиција.

Стабилноста на садот се менува со зголемување на аголот на наклон и при одредена вредност целосно се губи. Затоа, се чини соодветно да се проучи стабилноста на садот при мали (теоретски бесконечно мали) отстапувања од положбата на рамнотежа со Θ = 0, Ψ = 0, а потоа да се утврдат карактеристиките на неговата стабилност, нивните дозволени граници при големи склоности.

Вообичаено е да се разликува стабилност на садот при мали агли на наклон (почетна стабилност) и стабилност при големи агли на наклон.

Кога се разгледуваат малите склоности, можно е да се направат голем број претпоставки кои овозможуваат да се проучи почетната стабилност на садот во рамките на линеарната теорија и да се добијат едноставни математички зависности на неговите карактеристики. Стабилноста на садот при големи агли на наклон се проучува со помош на рафинирана нелинеарна теорија. Природно, својството за стабилност на садот е униформно и прифатената поделба е чисто методолошка по природа.

При проучување на стабилноста на садот, се земаат предвид неговите наклонетости во две меѓусебно нормални рамнини - попречни и надолжни. Кога бродот се навалува во попречната рамнина, определена со аглите на тркалата, се проучува странична стабилност; кога наклоните во надолжната рамнина се одредуваат со аглите на дотерување, проучете го надолжна стабилност.

Ако бродот се навалува без значителни аголни забрзувања (пумпање течен товар, бавен проток на вода во купето), тогаш стабилноста се нарекува статични.

Во некои случаи, силите што го наведнуваат бродот делуваат ненадејно, предизвикувајќи значителни аголни забрзувања (ветер, превртување на бранови, итн.). Во такви случаи, размислете динамиченстабилност.

Стабилноста е многу важна пловна особина на бродот; заедно со пловноста, обезбедува пловење на садот во дадена положба во однос на површината на водата, неопходно за да се обезбеди движење и маневрирање. Намалувањето на стабилноста на садот може да предизвика итно превртување и дотерување, а целосното губење на стабилноста може да предизвика негово превртување.

За да се спречи опасно намалување на стабилноста на бродот, сите членови на екипажот се обврзани да:

Секогаш имајте јасно разбирање за стабилноста на садот;

Знајте ги причините кои ја намалуваат стабилноста;

Знајте и умеете да ги применувате сите средства и мерки за одржување и враќање на стабилноста.

Дозволете ни да најдеме услов под кој бродот што плови во состојба на рамнотежа без ролна или дотерување ќе има почетна стабилност. Претпоставуваме дека товарите не се поместуваат кога бродот се навалува и тежиштето на бродот останува во точката што одговара на почетната положба.

Кога бродот се навалува, силата на гравитацијата P и пловната сила γV формираат пар, чиј момент делува на бродот на одреден начин. Природата на овој ефект зависи од релативната положба на CG и метацентарот.

Слика 3.9 - Прв случај на стабилност на бродот

Постојат три можни карактеристични случаи на состојбата на садот за кои влијанието врз него од моментот на силите P и γV е квалитативно различно. Ајде да ги разгледаме користејќи го примерот на попречни склоности.

1-ви случај(Слика 3.9) - метацентарот се наоѓа над CG, т.е. z m > z g . Во овој случај, можна е различна локација на центарот на големина во однос на центарот на гравитација.

1) Во почетната положба, центарот на големина (точка C 0) се наоѓа под центарот на гравитација (точка G) (Слика 3.9, а), но кога е наклонет, центарот на големина се поместува кон наклонот толку многу што метацентар (точка m) се наоѓа над центарот на гравитација сад. Моментот на силите P и γV има тенденција да го врати садот во првобитната положба на рамнотежа и затоа е стабилен. Сличен распоред на точките m, G и C 0 се наоѓа на повеќето бродови.

2) Во почетната положба, центарот на големина (точка C 0) се наоѓа над центарот на гравитација (точка G) (Слика 3.9,б). Кога бродот се навалува, добиениот момент на силите P и γV го исправа бродот и затоа е стабилен. Во овој случај, без оглед на големината на поместувањето на центарот на големина при навалување, парот сили секогаш има тенденција да го исправи бродот. Ова се објаснува со фактот дека точката G лежи под точката C 0. Ваквата ниска позиција на центарот на гравитација, обезбедувајќи безусловна стабилност на бродовите, е тешко да се спроведе структурно. Овој распоред на центарот на гравитација може да се најде особено на едрени јахти.

Слика 3.10 - Втор и трет случај на стабилност на бродот

2-ри случај(Слика 3.10,а) – метацентарот се наоѓа под CG, т.е. z m< z g . В этом случае при наклонении судна момент сил Р и γV стремится еще больше отклонить судно от исходного положения равновесия, которое, следовательно, является неустойчивым. В этом случае наклонения судно имеет отрицательный восстанавливающий момент, т.е. оно не остойчиво.

3-ти случај(Слика 3.10,б) - метацентарот се совпаѓа со CG, т.е. z m = z g. Во овој случај, кога бродот се навалува, силите P и γV продолжуваат да дејствуваат по истата вертикала, нивниот момент е еднаков на нула - бродот ќе биде во состојба на рамнотежа во новата положба. Во механиката, ова е случај на индиферентна рамнотежа.

Од гледна точка на теоријата на бродот, во согласност со дефиницијата за стабилност на бродот, бродот е стабилен во 1-виот случај, а не стабилен во 2-ри и 3-ти случаи.

Значи, услов за почетна стабилност на садот е локацијата на метацентарот над CG. Садот има странична стабилност ако z m > z g , (3.7)

и надолжна стабилност ако z m > z g. (3.8)

Оттука физичкото значење на метацентарот станува јасно. Оваа точка е граница до која може да се подигне центарот на гравитација без да се лиши садот од позитивна почетна стабилност.

Растојанието помеѓу метацентарот и центарот на гравитација на бродот на Ψ = Θ = 0 се нарекува почетна метацентрична висинаили едноставно метацентрична висина.Попречните и надолжните рамнини на наклон на садот одговараат, соодветно, на попречните h и надолжните H метацентрични висини. Очигледно е дека

h = z m – z g и H = z m – z g, (3.9)

или h = z c + r – z g и H = z c + R – z g, (3.10)

h = r – α и H = R – α, 3,11)

каде α = z g – z c е издигнувањето на CG над CV.

Како што можете да видите, h и H се разликуваат само во метацентричните радиуси, бидејќи α е иста количина.

, така што H е значително поголем од h.

α = (1%) R, па во пракса се смета дека H = R.

Непотопливост на бродот

Непотопливосте способноста на садот да одржува доволна пловност и стабилност по поплавување на дел од просториите. Непотопливоста, за разлика од пловноста и стабилноста, не е независна пловидба на бродот. Непотопливоста може да се нарече својство на брод ја одржува својата морска способносткога дел од водоотпорниот волумен на трупот е поплавен, а теоријата на непотопливост може да се окарактеризира како теорија на пловност и стабилност на оштетен брод.

Сад со добра непотопливост, кога еден или повеќе прегради се поплавени, пред сè, мора да остане на површина и да има доволна стабилност за да спречи да се преврти. Покрај тоа, бродот не треба да го губи погонот, што зависи од нацртот, тркалањето и дотерувањето. Зголемувањето на провевот, значителната потпетица и облогата ја зголемуваат отпорноста на водата на движењето на садот и ја нарушуваат ефикасноста на пропелерите и механизмите на бродот. Садот, исто така, мора да одржува контролираност, што, со работен уред за управување, зависи од ролната и облогата.

Непотопливоста е еден од елементите на опстанокот на бродот, бидејќи губењето на непотонување е поврзано со страшни последици - смрт на бродот и луѓето, така што обезбедувањето е една од најважните задачи и за бродоградителите и за екипажот. Во пракса, непотопливоста е обезбедена во сите фази од животот на бродот: од бродоградители во фазите на проектирање, изградба и поправка на бродот; од страна на екипажот за време на работа на неоштетен брод; екипажот директно во вонредна ситуација. Од оваа поделба произлегува дека непотопливоста е обезбедена со три групи мерки:

Конструктивни мерки што се спроведуваат при проектирање, изградба и поправка на брод;

Организациско-технички мерки кои се превентивни и се спроведуваат во текот на работата на бродот;

Мерки за борба против непотопливоста по несреќа, насочени кон борба против приливот на вода, враќање на стабилноста и исправување на оштетениот сад.

Конструктивни активности.Овие мерки се спроведуваат во фазите на проектирање и конструкција на садот и се сведуваат на доделување на такви резерви на пловност и стабилност, така што при поплавување на даден број прегради, промената во слетувањето и стабилноста на оштетениот сад не оди подалеку од минималните дозволени граници. Најефективното средство за користење на резервната пловност во случај на оштетување на трупот е да се подели садот на прегради со водонепропустливи прегради и палуби. Навистина, ако бродот нема внатрешни поделби во прегради, тогаш ако има подводна дупка, трупот ќе се наполни со вода и бродот нема да може да ја користи својата пловна резерва. Поделбата на бродовите во прегради се врши во согласност со Дел V од Правилата за класификација и изградба морски садови” Поморски регистар на превозот. Водената линија на недопрениот брод, што се користи при делење на прегради, чија положба е запишана во документацијата на бродот, се нарекува делење на карго водната линија во прегради. Водената линија на оштетен сад по потонувањето на еден или повеќе едеми се нарекува итна водна линија. Бродот ја губи својата резерва на пловност ако се совпадне итна водна линија гранична линија на потопување– линијата на вкрстување на надворешната површина на палубата на преградата со надворешната површина на страничното обложување на страна. Најголемата должина на делот од садот кој се наоѓа под максималната линија за потопување е должината на поделбата на садот во прегради. Под преградна палубаразбирање на најгорната палуба, до која попречните водонепропустливи прегради се протегаат низ целата ширина на садот.

Количината на вода што се влеа во оштетениот оддел на садот се одредува со користење коефициент на пропустливост на просторијатаμ е односот на волуменот што може да се наполни со вода кога преградата е преплавена со вкупниот теоретски волумен на просторијата. Следниве коефициенти на пропустливост се регулирани:

За простории зафатени со машини – 0,85;

За простории окупирани со товар или залихи – 0,6;

За станбени простории и простории зафатени со товар со висока пропустливост (празни контејнери и сл.) – 0,95;

За празни и баласт резервоари – 0,98.

Важна карактеристика на непотопливоста на бродот е максимална должина на поплава, што се подразбира како најголема должина на условен оддел по поплавување, со коефициент на пропустливост еднаков на 0,80, со нацрт на соодветната водна линија за оптоварување за поделба на бродот на прегради и во отсуство на почетната обвивка, итна водна линија ќе допрете ја граничната линија на потопување.

Важна конструктивна мерка за да се обезбеди непотопливост е создавањето на силни и водоотпорни затворачи (врати, отвори, вратови) инсталирани по должината на контурата на водоотпорниот оддел, кои треба да работат добро за време на листа, облоги и морските бранови. За сите лизгачки и шарки врати во водонепропустливи прегради, треба да се обезбедат индикатори на навигацискиот мост за да се покаже нивната положба. Водоотпорноста и јачината на садот мора да се обезбедат не само во подводниот дел, туку и во надводниот дел од трупот, бидејќи вториот ја одредува резервата на пловност што се троши во случај на оштетување.

За активната борба на екипажот за непотонување, бродот предвидува и:

Создавање на бродски системи (петање, дотерување, одводнување, одводнување, пумпање на течен товар, поплавување, одводнување и бајпас, баластирање);

Набавка на опрема и материјали за итни случаи.

Таквите затворачи, системи и механизми мора да бидат соодветно означени за да се обезбеди нивна правилна употреба и максимална ефикасност. Се повикуваат местата каде што се концентрирани итни средства постови за итни случаи. Овие можат да бидат посебни простории или складишта, кутии и штитови на палубата. Уредите за далечинско стартување за бродски системи може да се инсталираат на такви столбови.

Организациски и технички мерки.Организациските и техничките мерки за да се обезбеди непотопливост ги спроведува екипажот на бродот за време на работата со цел да се спречи влегување на вода во преградите, како и да се одржи слетувањето и стабилноста на бродот, спречувајќи негово поплавување или превртување. Таквите настани вклучуваат:

Правилна организација и систематска подготовка на екипажот за борба за непотопливост;

Одржување на сите технички средства за борба против непотонливост и итни залихи во состојба која гарантира можност за нивна непосредна употреба;

Систематско следење на состојбата на сите конструкции на трупот со цел да се провери нивното абење (корозија), замена на поединечни структурни елементи при рутински или среднорочни поправки во случај на надминување на утврдените стандарди за абење;

Систематско боење на структури на трупот;

Елиминирање на изобличувања и опуштање на водонепропустливи врати, отвори и отвори, систематско движење наоколу и одржување на сите уреди за заптивање во добра состојба;

Контрола на надворешните отвори, особено при приклучување на бродот;

Строго придржување кон упатствата за примање и консумирање течни горива;

Обезбедување на товар на складиран начин и спречување на нивното движење за време на спуштањето (особено преку бродот);

Надомест за губење на стабилноста предизвикана од замрзнување на садот со прием на течен баласт и преземање мерки за отстранување на мразот (чипкање, миење со топла вода);

Борбата за непотопливост.Борбата за непотопливост се подразбира како збир на активности на екипажот насочени кон одржување и евентуално обновување на пловните и стабилноста резервите на бродот, како и доведување во позиција што обезбедува погон и контролирање.

Борбата за непотонување се спроведува веднаш откако бродот ќе добие штета и се состои од борба против влезната вода, проценка на нејзината состојба и мерки за враќање на стабилноста и исправување на садот.

Борба со влезната водасе состои од откривање на влегување на вода во садот, преземање можни мерки за спречување или ограничување на влегувањето и понатамошното ширење на морската вода низ садот, како и негово отстранување. Во исто време, се преземаат мерки за враќање на затегнатоста на страните, преградите, платформите и обезбедување на затегнатост на одделите за итни случаи. Мали дупки, лабави шевови, пукнатини се запечатени со дрвени клинови и приклучоци (рифови) (слика 3.11). Поголемите дупки се покриени со тврда метална фластер или мат притисната надолу со штит.

Слика 3.11 - Дрвени клинови и приклучоци: Слика 3.12 - Завртки за стегање:

a, b, c – клинови; d, e – приклучоци a – со преклопен држач; б, в – куки.

За нивно прицврстување, комплетот за итни случаи вклучува специјални завртки и стеги, шипки за растојание и клинови (Слика 3.12 3.15). Пополнувањето на дупката користејќи ги опишаните методи е привремена мерка. По испумпувањето на водата, конечното обновување на затегнатоста се врши со бетонирање на дупката - поставување на цементна кутија. Успехот на запечатување мали дупки зависи од нивната локација (над или под вода), од пристапноста на дупката од внатрешноста на бродот, од неговата форма и локацијата на рабовите на искинатиот метал (внатре или надвор од трупот).

Слика 3.13 - Метални лепенки:

а – вентил; б – со завртка за стегање; 1 – тело во облик на кутија; 2 – зацврстувачи; 3 – приклучок за лизгачки стоп; 4 – цевки со приклучоци за шипките на завртките на куката; 5 – вентил; 6 – дупчиња за прицврстување на краевите под килимот; 7.8 – завртка за стегање со држач за преклопување; 9 – навртка со рачки; 10 – диск за притисок.

Слика 3.14 - Метално лизгачко стоп:

1.8 – потисни лежишта; 2,3 – навртки со рачки; 4 – игла; 5 – надворешна цевка; 6 – внатрешна цевка; 7 – шарка

Во просториите во непосредна близина на одделот за итни случаи, водата може да навлезе како резултат на нејзината филтрација преку разни протекувања (повреда на затегнатоста на заптивките на преградите на цевководи, кабли, итн.). Во такви случаи, затегнатоста се обновува со заградување, клинови или приклучоци, а самите прегради се зајакнуваат со итни греди за да се спречи нивното испакнување или уништување.

Слика 3.15 - Стегач за итни случаи: a – со рачки за рамки од типот на канал; б – рачка за рамки од типот на сијалица; 1 – стегач; 2 – завртка за стегање; 3 – рачки на завртките за стегање; 4 – навртка за лизгање; 5 – завртки за заклучување; 6 – завртки кои држат два

канал ленти; 7- фаќање

Слика 3.16 – Меки закрпи

а – едукативни; 1- платно; 2 – фирмвер; 3 – ликтрос; 4 – аголни напрстоци; 5 – кренгел за контролен крај; б – полнети: 1 – двослојна платнена покривка; 2 – полнета подлога; 3 – фирмвер; 4 – аголна напрсток; в – лесен: 1 – аголен напрсток; 2 – ликтрос; 3 – џеб за летви; 4 – шина за разделување од цевка; 5,7 - слоеви на платно; 6 – филц рампа; g – калч: 1,2 – двослоен платнена перница; 3 – ликтроси на фластерот; 4 – мрежен прстен; 5 – мијалник за платно; 6 – ликтрос мрежа

Меките малтери (слика 3.16) се главното средство за привремено запечатување на дупките, бидејќи тие можат цврсто да се вклопат по контурите на трупот на бродот каде било.

Литература:: стр.36-47; : стр.37-53, 112-119: : стр.42-52; : Со. 288-290.

Прашања за самоконтрола:

1. Кои се главните димензии на садот?

2. Дефинирајте ја пловидбата на бродот?

3. Пловната резерва на садот?

4. Дефинирајте ги сите волуметриски оперативни карактеристики на садот?

5. Нацртајте линија за оптоварување и дешифрирајте ги буквите на чешел?

6. Што се нарекува непотопливост на брод?

7. Кои организациски и технички мерки обезбедуваат непотопливост?

8. Што се нарекува стабилност на брод?

9. Дефинирај метацентрична висина?

Управувачка опрема

Дизајни на кормило

Модерното кормило на бродот е вертикално крило со внатрешни зајакнувачки ребра, ротирачки околу вертикална оска, чија површина за морските бродови е 1/10 - 1/60 од површината на потопениот дел на ДП (на производ на должината на садот и неговиот нацрт: LT).

Обликот на кормилото е значително под влијание на обликот на задниот крај на садот и локацијата на пропелерот.

Според обликот на профилот на пердувите, кормилата се поделени на рамен и рационализиран профил. Профилниот волан се состои од две конвексни надворешни обвивки, кои имаат ребра и вертикални дијафрагми однатре, заварени едни со други и формираат рамка за зголемување на цврстината, која е покриена од двете страни со челични лимови заварени на него.

Профилните волан имаат голем број на предности во однос на табличките:

Повисок нормален притисок на воланот;

Потребен е помал вртежен момент за вртење на воланот.

Покрај тоа, рационализираното кормило ги подобрува погонските квалитети на садот. Затоа, најде најголема примена.

Внатрешната празнина на сечилото на кормилото е исполнета со порозен материјал што спречува водата да влезе внатре. Сечилото на кормилото е прикачено на кормилото заедно со ребрата (слика 4.1). Рудерот се излева (или кова) заедно со јамки за закачување на кормилото на столбот (кастингот понекогаш се заменува со заварена структура), што е составен дел на столбот.

Големината на површината на сечилото на кормилото зависи од видот на садот и неговата намена. За груба проценка на потребната површина на кормилото, обично се користи односот S/LT, кој за бродови за поморски транспорт со едно кормило е 1,8-2,7, за танкери - 1,8-2,2;

за влечење - 3-6; за крајбрежни бродови - 2,3-3,3.

Од страна на метод на поврзувањесо тело и број на поддржувачиПасивните кормила со пенкало се поделени на:

Едноставно (мулти-поддршка) (Слика 4.2, а, 6);

Полу-суспендиран (една потпора - суспендиран на залиха и потпрен на телото во една точка) (Слика 4.2, в);

Суспендирано (неподдржано, суспендирано на залиха) (Слика 4.2, г).

Од страна на позиција на оскатаЗалихите во однос на пердувот се разликуваат:

Кормилата се неурамнотежени (конвенционални), во кои оската на залиха минува во близина на предниот раб на пердувот;

Избалансирано, оската на залихата се наоѓа на одредено растојание од предниот раб на воланот. Полу-суспендираните кормила за балансирање се нарекуваат и полу-балансирачки кормила.

Неурамнотежените кормила се инсталирани на бродови со еден ротор, полубалансирани и избалансирани - на сите бродови. Употребата на суспендирани (балансирачки) кормила ви овозможува да ја намалите моќноста на управувачката машина со намалување на вртежниот момент потребен за префрлување на воланот.

Слика 4.1 - Уред за управување со полу-суспендиран избалансиран рационализиран волан: 1 - сечило на кормилото; 2 - рудерпис; 3 - пониско потпорно лежиште на залихата; 4 - цевка за кормило; 5 - горно потисно лежиште на залихата; 6 - управувачка опрема; 7 - резервен погон на волан со ролери; 8 - акции; 9 - долна игла на кормилото; 10 - столб на кормилото

Залиха на кормило- ова е масивна осовина со која се врти сечилото на кормилото. Долниот крај на стеблото обично има заоблен облик и завршува со шепа - прирабница што служи за поврзување на столчето со сечилото на кормилото со завртки, што го олеснува отстранувањето на кормилото за време на поправките. Понекогаш, наместо прирабничка врска, се користи конусна врска.Прикачувањето на сечилото на кормилото на залихата и трупот на многу типови на бродови има многу заедничко и малку се разликува.

Столбот на кормилото влегува во задниот столб на трупот преку цевката за кормило, која обезбедува затегнатост на трупот и има најмалку две потпори (лежишта) во висина. Долната потпора се наоѓа над цевката за кормило и, по правило, има заптивка со жлезда што ја спречува водата да влезе во трупот на бродот; горната потпора се наоѓа директно на местото каде што е прицврстен секторот или бокалот. Вообичаено, горната потпора (лежиштето за потиснување) ја зема масата на ножот и сечилото на кормилото, за што е направено прстенесто испакнување на стеблото.

Освен кормила, бродовите користат погони. Со помош на погонска единица инсталирана во попречниот канал на трупот на бродот, тие создаваат влечна сила во правец нормална на неговата ДП, обезбедувајќи контрола кога садот не се движи или кога се движи со екстремно мали брзини, при конвенционално управување уредите се неефикасни. Како погони се користат пропелери со фиксен или прилагодлив чекор, пропелери или пумпи. Потиснувачите се наоѓаат во лакот или во крајните краеви, а на некои бродови се инсталирани два такви уреди и во лакот и во крајните краеви. Во овој случај, можно е не само да се сврти садот на самото место, туку и да се движи во задоцнување без употреба на главни погонски мотори. За да се подобри управувањето, има и ротациони приклучоци монтирани на стеблото и специјални кормила за балансирање.

Контролна станица

Дел контролни колауправувачката опрема вклучува:

Контролна станица со електричен систем за следење;

Електричен пренос од контролната станица до електричниот мотор.

Системот за контрола „Aist“ е широко користен за далечинско управување на електрохидраулични машини за управување на бродови. Заедно со жирокомпасот и управувачката опрема, тој обезбедува четири типа на контрола: „Автоматско“, „Следење“, „Едноставно“, „Рачно“.

Видовите на контрола „Автоматски“ и „Следи“ се главните. Доколку овие типови на контрола не функционираат, управувачот се префрла на „Едноставно“. Во случај на дефект на далечинскиот електричен преносен систем, тие се префрлаат во режимот „Рачен“.

Компонентите на системот „Aist“ се контролната табла (PU) - автопилотот „Aist“, погонот (IM-1) и сензорот за управување (RS).

Главната контролна станица се наоѓа во тркалата во близина на главниот компас и повторувачот на жирокомпасот. Воланот или контролната табла на воланот обично се монтираат на истата колона со единицата за автопилот. Главниот елемент на електричниот менувач е систем на контролери лоцирани во управувачкиот столб и поврзани со електрични инсталации со главниот погонски мотор во преградата за тркала.

Управувачки брзини

Управувачки машини. Во моментов, широко се користат два вида машини за управување - електрични и хидраулични. Работата на управувачките запчаници се контролира од далечина од тркалата со помош на кабел, валјак, електричен или хидрауличен менувач. Последните две се најчести на модерните бродови.

Управувачки брзини

На поморските бродови се користат разновидни управувачки запчаници, меѓу кои и управувачки запчаници со електрични и хидрауличнипогони на домашно и странско производство. Тие обезбедуваат пренос на силите на управувачкиот мотор на залиха.

Меѓу нив, нашироко се познати два главни типа на погони.

Механички погон од електричен мотор (слика 4.3) се користи кај садови со мало и средно поместување.

Во овој погон, бокалот е цврсто прикачен на стеблото на кормилото. Секторот, лабаво монтиран на залиха, е поврзан со пилотката со помош на пружински амортизер, а со управувачкиот мотор - со менувач.

Воланот се поместува со електричен мотор низ секторот и бокалот, а динамичните оптоварувања од ударите на брановите се апсорбираат од амортизерите.

Слика 4.3 - Управувачки уред со механички секторски погон

од електричен мотор:

1 - рачен (итен) погон на воланот; 2 - филер; 3 - менувач; 4 - сектор за управување; 5- електричен мотор; 6 - пролет, 7 - управувач; Фигуриран волан со 8 профили; 9 - сегмент од тркалото на црви и сопирачката; 10 – црв.

Контролниот дијаграм за секторско управувачка машина со електричен менувач е прикажан во

Слика 4.4

Слика 4.5 - Контролен дијаграм на хидрауличен уред за управување

Машина за управување со два клипови:

1 - сензор за положба на воланот; 2 - кабелска мрежа; 3 - погонски мотор на пумпа за масло; 4 - пумпа за масло; 5 - управувачки столб; 6 - повторувач на позицијата на кормилото; 7- телемоторен приемник; 8- хидраулични цилиндри на управувачката машина; 9- управувач; 10 - нафтена линија; 11 - прилагодлива прачка за повратни информации на системот за следење; 12 - телемоторен сензор; 13 – нафтена линија.

Моќен клип погон од хидраулични цилиндри се користи на современи бродови (Слика 4.5). Се состои од два хидраулични цилиндри, пумпа за масло, телемотор и хидрауличен систем.

Уредот работи на следниов начин. Кога воланот сместен во тркалото се ротира, телединамичкиот сензор на контролната станица генерира команден сигнал во форма на притисок на маслото, кој се пумпа во цилиндерот на телемоторот од хидрауличниот систем. Под влијание на овој сигнал, телемоторот се активира

систем за повратни информации со лост, кој овозможува пристап на маслото за напојување до еден од хидрауличните цилиндри. Во овој случај, маслото под притисок на пумпата се префрла од еден цилиндар во друг, придвижувајќи го клипот и вртејќи го бокалот, залихата и сечилото на кормилото во саканата насока. По ова, шипката за прилагодување се враќа во нулта положба, а сензорот и повторувачот ја снимаат новата положба на воланот.

За да се спречи зголемувањето на притисокот на маслото во хидрауличните цилиндри кога силен бран или голема ледена лента ќе го погоди сечилото на кормилото, хидрауличниот систем е опремен со сигурносни вентили и пружини што апсорбираат удари.

Ако телемоторот не успее, управувачот може рачно да се контролира од преградата за боење.

Ако и двете пумпи за масло откажат, тие се префрлаат на рачно менување на воланот, за што цевките на хидрауличниот систем се директно поврзани со хидрауличните цилиндри, создавајќи притисок во нив со ротирање на воланот во контролниот столб.

Распоредот на единиците на машината за управување со двојно клип со сличен принцип на работа е прикажан на слика 4.6. Овие машини се најшироко користени на модерни бродови, бидејќи обезбедуваат најголема ефикасност на целата опрема за управување. Во нив, притисокот на работното масло во хидрауличните цилиндри директно се претвора, прво во преводно движење на клипот, а потоа преку механички менувач во ротационото движење на управувачкиот столб, кој е цврсто поврзан со бокалот. Потребниот притисок на маслото и моќноста на управувачката машина се генерираат со радијални клипни пумпи со променлив капацитет, а се дистрибуираат меѓу цилиндрите со телемотор, кој добива команда од кормилото од тркалата.

Коефициентот на искористеност на нето носивоста на садот (формула, нејзино објаснување и граници за промена на овој индикатор).

Условите за рамнотежа на садот добиени во Поглавје 4 „Пловеност“ не се доволни за тој постојано да лебди во дадена положба во однос на површината на водата. Исто така, неопходно е рамнотежата на садот да биде стабилна. Својството, кое во механиката се нарекува стабилност на рамнотежа, во теоријата на бродот обично се нарекува стабилност. Така, пловноста обезбедува услови за рамнотежна положба на садот со дадено слетување, а стабилноста обезбедува зачувување на оваа позиција.

За да се спречи опасно намалување на стабилноста на бродот, сите членови на екипажот се обврзани да:

секогаш имајте јасно разбирање за стабилноста на садот;

ги знаат причините кои ја намалуваат стабилноста;

знае и умее да ги применува сите средства и мерки за одржување и враќање на стабилноста.

"...Внимавај! - чкрипе едноокиот капетан. Но, веќе беше доцна. Премногу аматери се акумулирале на десната страна на Васјукин драдноут. Откако го промени центарот на гравитација, шлеп не се двоумеше и, во целосна согласност со законите на физиката, се преврте“.

Оваа епизода од класичната литература може да се користи како илустративен пример губење на стабилностод поместување на центарот на гравитација поради акумулација на патници од едната страна. За жал, работата не е секогаш ограничена на забавно пливање: губењето на стабилноста често доведува до смрт на бродот, а често луѓето, понекогаш и неколку стотици луѓе одеднаш (да се потсетиме на неодамнешната трагедија - смртта на моторот брод „Бугарија“ ... - забелешка на уредникот .).

Во историјата на светското бродоградба, голем број случаи слични на она што се случи на почетокот на векот со американскиот мулти-палуба со речен пароброд„Генерал Слокум“. Неговите дизајнери обезбедија сè за удобноста на патниците, но не проверуваа како ќе се однесува бродот доколку сите 700 негови жители се искачат на горната палуба на шеталиштето одеднаш и истовремено се приближат на страната за да му се восхитуваат на глетката...

Губењето на стабилноста е една од најчестите причини за несреќи на мали бродови. Затоа секој од капетаните, без оглед на тоа како изгледа неговиот брод - кајак или, да речеме, чамец за поместување, секој од оние што се релаксираат на вода, мора да има разбирање за „законите на физиката“, чие непознавање скапо ги чинеше Васиукините. Со други зборови, за пловиот квалитет на бродот, кој бродоградителите го нарекуваат стабилност.

Стабилност- ова е способност на бродот да се спротивстави на дејството на надворешните сили и да се врати во исправена положба по прекинот на оваа акција. Овој термин се појави кај нас во 18 век, кога Русија стана поморска сила; по потекло и значење е варијација на заедничкиот збор „одржливост“.

Стабилноста на рамнотежата постојано се среќаваме во секојдневниот живот. За нас не е тајна дека е полесно да се чука стол отколку софа; а празен плакар е полесен од полн со книги. Кога превртуваме тешка кутија преку работ, прво вложуваме најголем напор, потоа ни станува полесно, и на крајот, кога конвенционалната линија нацртана вертикално низ центарот на гравитација на кутијата ќе помине преку работ, кутијата се превртува. свој, без наше учество. Откако се уверивме дека ниската, широка кутија е потешко да се преврти од високата и тесната, а тешката е потешка од лесната, можеме да дојдеме до заклучок дека стабилноста на телото на тврда површина се одредува според неговата тежина и хоризонталното растојание од центарот на гравитација до работ на потпорната рамнина - рачката на рамото Колку е поголема тежината и потпора, толку е постабилно телото.

Овој едноставен закон важи и за пловечки брод, но тука работата се усложнува поради фактот што наместо цврста површина, водата служи како потпора за садот што се „превртува“. Во принцип, како и во случајот штотуку беше опишан, стабилноста на бродот се одредува според неговата тежина и потпора - релативната положба на точките на примена на две сили.

Една од нив е тежината, т.е. силата на гравитација применета во центарот на гравитација на садот (CG) и секогаш насочена вертикално надолу.

Другата е пловната сила или одржување на сила. Според законот на Архимед, за пловечки брод оваа сила е еднаква по големина на силата на гравитацијата, но е насочена вертикално нагоре. Точката на примена на резултантните потпорни сили е потпора на садот! Оваа точка се наоѓа во центарот на волуменот на трупот потопен во вода и се нарекува центар на пловност или центар на големина(CV).

Кога бродот плови слободно во исправена положба, центарот на гравитација е секогаш на иста вертикала со центарот на гравитација, а еднаквите и спротивни сили што дејствуваат на бродот се избалансирани. Но, тогаш на бродот почнаа да дејствуваат потпетици. Не мора да се работи за преместување на патници; ова може да биде налет на ветер или, ако зборуваме за јахта, само нејзиниот притисок врз едрата, стрмен бран, непредвидлива сила на јажето за влечење, центрифугална сила во стрмна циркулација, подигнување на капачот од водата. страната итн итн.

Дејството на моментот на оваа сила на петицата, т.е. момент на потпетици, навалува - бродските потпетици. Во овој случај, CG на бродот не ја менува својата позиција, освен ако, се разбира, ова е истиот случај „Васјукин“ и нема товари на бродот што можат да се движат кон навалување. Со оглед на тоа што бродот продолжува да плови дури и кога е потпрен, т.е. Архимедовиот закон продолжува да работи, зголемувањето на потопениот волумен на страната што влегува во водата одговара на подеднакво намалување на потопениот волумен на спротивната страна што ја напушта водата. Да не заборавиме: тежината на садот не се менува поради моментот на петицата; затоа, вкупната вредност на потопениот волумен треба да остане непроменета!

Поради оваа прераспределба на подводниот волумен, позицијата на централната точка се менува - таа се оддалечува во насока на потпетието на бродот; како резултат на тоа, се јавува момент на потпорни сили, со тенденција да се врати правата положба на садот и затоа се нарекува момент на враќање.

Додека бродот ја одржува стабилноста, моментот на исправање, кој се зголемува како што се зголемува ролната, станува еднаков на моментот на потпетување и, бидејќи е насочен во спротивна насока, целосно го „парализира“ неговото дејство. Ова значи дека ако големината на силите на потпетицата повеќе не се менува, бродот ќе продолжи да плови со постојан список; ако дејството на силите за потпирање престане и нема момент на запек, моментот на исправање веднаш ќе го исправи бродот.

Осврнувајќи се на дијаграмот 2, можеме да претпоставиме дека големината на моментот на исправување што произлегува за време на тркалањето ќе биде поголема, колку е поголемо рамото - хоризонталното растојание помеѓу новата положба на центарот на гравитација и непроменетата положба на центарот на гравитација; затоа се вика стабилност рамо. Сè додека ова рамо е таму, моментот на исправање е активен - бродот се задржува, но штом рамото исчезне со дополнително зголемување на ролната - центарот на гравитација ќе биде на истата вертикала со центарот на гравитација, нема понатаму ќе бидат потребни напори за да се преврти бродот, тој ќе ја изгуби стабилноста - ќе се преврти.

Колку подалеку центарот на големина може да оди кон наклонот - колку е поголема рачката за стабилност, толку е потешко да се преврти бродот, т.е., толку е постабилен. Затоа широк брод секогаш ќе биде значително постабилен од тесниот. На браздата со четири весла со широчина од 1,6 м, веслачите можат да станат и да одат без поголем ризик, но на академски јаз со осум весла со ширина од 0,7 м, доволно е еден веслач посилно да си ја притисне ногата или кренете го веслото малку погоре за да се појави заканувачки список!

Особено е важно да се има доволно светло на најмалите чамци. На нивната стабилност исто така значително влијае комплетноста на водената линија, т.е., показател за тоа кој дел од правоаголникот, чии страни се составени од максимална должина и ширина, е окупиран од областа на тековната водна линија. Сите останати нешта се еднакви, бродовите со поголема водна линија се секогаш постабилни од оние со остри водни линии на лакот и на крмата.

Стабилноста, особено при мали агли на наклон, во голема мера зависи од обликот на трупот - од распределбата на волумените на подводниот дел од трупот. На крајот на краиштата, на крајот на краиштата, стабилноста се одредува не само од ширината на ефективната водна линија, туку од положбата на „потпорна точка“ - центарот на всушност потопениот волумен.

Од гледна точка на стабилност, најмалку поволни се полукружните делови, кои, поради условите на пловење, често се користат за садови за поместување; Трупот на веслачките академски чамци, како и релативно тесните и долгите чамци кои не се дизајнирани за планирање, имаат близок до полукружен пресек. Правоаголен пресекима повисоки карактеристики на почетната стабилност; Овој вид на дел е направен на чамци со минимална должина - шлепери и шатлови. Ако ги поместите подводните волумени на страните со намалување на провевот (и волуменот) во средниот дел, стабилноста ќе има уште поголема корист: трупот на најновите универзални мали чамци, како што се Sportiac и Dolphin, имаат слична форма.

Следејќи ја истата патека, можете дополнително да ја зголемите стабилноста со сечење на телото по должина - долж DP - и распоредување на тесните половини до одредена ширина. Така дојдовме до идејата за брод со двојно труп, кој е отелотворен во дизајните и на пловечките куќички со мала брзина или на сплавовите на надувување, и на тркачките мотори или едриличарските катамарани дизајнирани за рекордни брзини.

Со зголемување на аглите на наклон, сè повисока вредностПовршинскиот дел на трупот, исто така, добива облик во областа што влегува во водата за време на списокот. Јасен пример е недостатокот на стабилност на трупецот со кружен пресек: за каква било „ролна“ - ротација околу оската - не влегува дополнителен волумен во водата, обликот на потопениот дел и положбата на централната точка прават не се менува и не се појавува момент за исправање.

Од истата причина, некогаш модерното попречување на страните на моторните чамци е исто така штетно. Ова е разбирливо: со зголемување на петицата, ширината на водената линија не само што не се зголемува, туку понекогаш, напротив, се намалува! Затоа, на остри кривини, често се превртуваше стариот Казанка, на кој страните беа навалени навнатре во веќе прилично тесниот заден дел.

И обратно: мерки кои ја зголемуваат стабилноста се заобленоста на страните и прицврстувањето на дополнителни пловни елементи долж нивните горни рабови. Објаснувањето е едноставно: кога се потпираат, волумените влегуваат во водата токму онаму каде што се најпотребни за поддршка - каде што обезбедуваат голема потпора. Во принцип, брод со комора од рамки на површината и релативно тесна водена линија комбинира добри брзински карактеристики со висока стабилност. На пример, древните галии имаа ваква форма на трупот, каде што, како што е познато, моќта на „моторот“ беше ограничена, а барањата за брзина и морска способност беа доста високи. За истата цел, снопови суви трски беа врзани над водата по страните на лесните козачки „галеби“.

Всушност, нашите туристи со едрилици ја користат истата техника, прицврстувајќи цилиндри на надувување на страните на нивните кајаци. Уште поефикасно средство за зголемување на стабилноста на кајаците при пловење се страничните плови монтирани на попречни шипки. На рамномерен кил тие се движат над водата и не забавуваат. Кога притисокот на ветерот на едрото го навалува тримаранскиот кајак, подветрениот плови влегува во водата и служи како дополнителна потпора, лоцирана многу поволно - далеку од ДП.

Различни странични фитинзи на моторните садови за планирање - испакнатини и спонзони - служат за слична цел: тие ја подобруваат стабилноста на чамецот или моторниот чамец и кога е во мирување и додека се движите. Истата „Казанка“ станува побезбедна дури и кога работи со „Вихрем“ благодарение на инсталирањето на дополнителни волумени на пловност - строги булови, кои влегуваат во водата кога крмата е јасно преоптоварена или кога се потпира на мирување. Кога се движите право напред, долната работна површина на буловите е над водената линија што тече, а за време на остри кривини кои се опасни за Казанка, оваа површина почнува да „работи“: хидродинамичката сила на подигање што се создава на неа за време на планирањето спречува зголемување на се тркалаат за време на циркулацијата.

Ефективна должина на водената линија, иако во помала мера од ширината, исто така значително влијае на стабилноста на најмалите бродови. Еве еден случај. Еднаш беше тестиран пресечен туристички кајак. Во верзијата со едносед, три дела, бродот се покажа како премногу „спортски“: оние што немаа искуство со веслање во „академски“ чамци секогаш се превртеа во близина на брегот. Сепак, беше доволно да се додаде уште еден среден дел долг 0,8 m, а истиот брод стана „мирен“ туристички брод.

Стабилноста е многу тесно поврзана со уште еден пловен квалитет на бродот - непотопливоста. Да нагласиме: и двете од овие квалитети во голема мера се детерминирани од реалното слободен табла. Ако таблата е ниска, тогаш дури и при мали агли на петицата, палубата ќе влезе во водата, ширината на ефективната водна линија ќе почне да се намалува и од овој момент ќе почнат да се намалуваат рачката за стабилност и моментот на исправање. Отворено - чамци без палуби, откако ќе навлезат во водата на горниот раб на страната, веднаш се поплавуваат и се превртуваат (точно така настрадаа Васиукините, кои не беа искусни во теоријата на бродови!). Јасно е дека колку е повисоко слободното табла, толку е поголем дозволениот агол на петицата, чија критична вредност се нарекува агол на поплава.

Најочигледен показател за опасно зголемување на тркалањето и приближување до аголот на поплавување е намалувањето на висината на таблата на дното на ролната на бродот. Непотребно е да се каже, што помал брод, колку е поопасна секоја ролна, толку е поважен секој сантиметар од вистинската висина на таблата! Апсолутно е неприфатливо да се надмине носивоста на бродот наведена од производителот (преоптоварување)! Опасно е да ги распоредите товарите на таков начин што бродот има список веќе во моментот на поаѓање од брегот: на крајот на краиштата, ова веднаш ја намалува вистинската висина на страната и маргината на стабилност на вашиот брод!

Не случајно зборуваме за вистинската висина на таблата. Историјата на „големото“ бродоградба знае многу случаи кога недопрените бродови ја изгубиле стабилноста само поради фактот што за време на списокот на површината на водата, случајно се појавиле некои отворени дупки на страната.

Академик А.П.Крилов раскажува интересна приказна. Пред бродот со 84 пиштоли „Крал Џорџ“ да тргне на своето прво патување (ова се случи во 1782 година во Портсмут), тој беше специјално потпетиран за да се поправи некој вид дефект во кингстоновите. Рабовите на долниот ред на отворени порти за пиштоли се покажаа на ниво само 5-8 см над површината на водата. Високиот офицер, не сфаќајќи ја опасната положба на бродот, кога овие 5-8 см, а не вообичаените 8 м, беа вистинската висина на страната, нареди тимот да биде повикан до пушките за да го подигне знамето. Очигледно, морнарите трчаа по навалената страна и мало зголемување на ролната беше доволно за бродот да падне на бродот и да пренесе повеќе од 800 луѓе на дното...

Значи, неопходните услови за стабилност на садот се неговата доволна ширина и висина на страната. Ајде сега да направиме појаснување. Факт е дека стабилноста обично се дели на почетна (во аголот на тркалање до 10-20 °) и стабилност при поголеми склоности. За малите бродови, најважно е, пред сè, ширината и карактеристиките на почетната стабилност: стабилноста при големи агли на петицата најчесто „не се остварува“, бидејќи аголот на поплавување обично лежи во границите на почетната стабилност. . За поголеми пловни и затворени пловила, поважна е височината на слободниот таб, што обезбедува стабилност при големи наклони.

Сега да забележиме уште еден сосема очигледен и практично многу важен услов: колку е постабилен садот, толку пониско се наоѓа неговиот центар на гравитација. Секој знае на што ја должат својата висока „стабилност“ роли-полиите и тамблерите! Од нашето сопствено искуство, секој добро знае како секој мал брод почнува да се ниша кога ќе застане до целосна висина и ќе се обиде да оди од еден брег до друг: со зголемување на висината на CG (рамо), големината на моментот на петицата значително се зголемува, иако тежината на самата личност не се менува ...

Затоа на истите кајаци, чија ширина, по правило, е на опасна минимална граница, треба да седите речиси директно на дното. Друг пример. Кога ќе се постави јарбол на браздата, на одредена височина се појавува сила на притисок на ветерот врз едрата; за да се компензира за значајниот момент на потпетици што се појавува, неопходно е да се зголеми стабилноста на ист начин - целиот тим се префрла од конзервите до дното.

И третиот пример. Уредниците на колекцијата се запознаа со прилично тесен чамец со две седишта (види слика), дизајниран за веслање со долги весла. Изведбата на бродот се покажа како одлична, но имаше едно „но“: додека авторот на проектот го возел бродот до местото на тестирање, тој веќе се превртел! Во вода се најдоа и уредниците кои го пробаа бродот. Сепак, беше доволно да се намали висината на лименките за 150 mm - ситуацијата се промени.

И покрај најстрогиот режим за заштеда на тежина, оние бродови чија стабилност е предмет на особено строги барања треба да преземат „мртва тежина“ - баласт - посебно за да ја намалат централната гравитација. Типично крстарење јахти и чамци за спасувањеносат постојан цврст баласт, фиксиран толку ниско колку што дозволува дизајнот на бродот. (Колку пониско можете да го поставите баластот, толку помалку ќе биде потребно за да се обезбеди одредена висина на CG на целиот брод!) На таквите бродови тие се обидуваат да го стават CG под CG. Потоа максимална вреднострамо на стабилност ќе се постигне со многу голема ролна - до 90". За споредба, доволно е да се каже дека повеќето конвенционални морски чамци се превртуваат веќе при тркалање од 60-75°.

Понекогаш се користи привремен течен баласт. Така, на моторни чамци и чамци со забиено дно, ниската почетна стабилност при паркирање (превртување) често треба да се компензира со примање вода во специјални резервоари за баласт на дното, кои автоматски се празнат за време на движењето.

Многу е важно центарот на гравитација на садот со потпетици да остане на своето место: не е случајно што на едрилиците сите тешки предмети се безбедно прицврстени за да ги спречат да се движат. Сепак, има товари кои се сметаат за опасни бидејќи можат да предизвикаат губење на стабилноста. Тоа се сите видови на рефус товар - од жито и сол до свежа риба, случајно истурени во насока на навалување на бродот. (Токму поради поместувањето на рефус товар - жито - огромниот барк Памир со четири јарболи, последниот голем товарен едреник со мртва тежина од 4500 тони, се преврте и загина во 1957 година за време на ураган!) Течниот товар е особено опасен . Нема да навлегуваме во длабочините на теоријата на бродот, но ќе нагласиме дека во овој случај не е толку тежината на блескавиот течен товар што ја намалува стабилноста, туку напротив. неговата слободна површина.

Како тогаш, читателот може да праша, дали танкери што го носат овој опасен течен товар пловат по морињата и океаните? Прво, трупот на танкерот е поделен со попречни и надолжни непробојни прегради на посебни прегради - резервоари, а во нивниот горен дел се поставени таканаречените прегради на калниците, кои дополнително ја „разбиваат“ слободната површина (кршењето на 2 дела ги намалува штетните ефект врз стабилноста за 4 пати). Второ, резервоарите се целосно наполнети.

Од истите причини, подобро е да има двајца на брод резервоарот за горивопотесен од еден широк. Сите резервни резервоари мора целосно да се наполнат пред премин со бура (како што велат морнарите - притиснати). Течностите мора да се консумираат една по една - прво од еден резервоар до крај, па од следниот, така што нивото е слободно само во еден од нив.

Страшниот непријател на малите бродови е водата во складиштето, дури и ако нејзината вкупна тежина е мала. Еден ден нов работен брод излезе на тестирање. На самиот прв свиок, беше забележано дека за време на циркулацијата бродот добил невообичаено голем список и многу „не сакал“ да излезе од него. Го отворивме задниот отвор и видовме дека водата тече во последователниот врв, откако стигна таму низ едвај забележлива пукнатина на шевот.

Многу е важно навремено да се исцедат трупот на малите бродови и да се преземат мерки за да се осигура дека при свежо време водата не влегува внатре низ разни дупки и протекување.

Овој разговор за стабилност го започнавме со опасност од неорганизирани патници. Сега, кога сме вооружени со некоја основна теорија, уште еднаш да ја нагласиме потребата строго да се придржуваме до утврдените правила на однесување на сите мали бродови. На крајот на краиштата, поради превид, патникот кој се качува на лесен моторен чамец создава огромна сила на потпетици, што изнесува речиси 1/5 од поместувањето на бродот! И двајца патници кои решаваат да одат истовремено на „Прогрес-4“ со тркалото се вистинска закана за превртување на бродот (минатото лето во Калинин се случија два такви инциденти со трагични исходи).

Кога поканувате гости на вашиот „крстосувач“, учтиво, но цврсто поучете ги и запознајте ги постоечки правилабезбедност. На најмалите бродови можеби нема да можете да издржите до целосна висина и да се движите од место до место, но луѓето можеби не го знаат ова!

Досега се зборуваше дека ставот на ГО не треба да се менува. Сепак, постои голема класа на спортски садови за кои целосното движење на CG во насока спротивна на ролната е најважниот услов за постигнување високи резултати. Станува збор за лесни тркачки гумени чамци и катамарани, а понекогаш и за крстарење и тркачки јахти. Виси над бродот со помош на трапез, спортистот го движи CG со својата тежина и ја зголемува стабилноста на раката, што му овозможува да го намали тркалањето, па дури и да избегне превртување...

Конечно, треба да се има на ум дека дури и сад кој е стабилен во некои услови може да не е доволно стабилен во други. Стабилноста може да варира, особено кога сте паркирани и додека возите. Затоа, и ние треба да земеме предвид стабилност на трчање. На пример, чамец со поместување, кој кога е паркиран не реагира дури ни на патник кој седи од страна, кога плови по брановите, одеднаш почнува да се врти кон него. Излегува дека чамецот како да „виси“, потпирајќи ја својата крма и лакот на врвовите на два соседни бранови, а поради фактот што целиот негов среден дел, најширокиот, завршува во брановидното корито, веќе познатата полнота. на водената линија е намалена и стабилноста веднаш се намали.

При планирање на моторни чамци, значајните хидродинамички сили што се појавуваат за време на движењето за одржување на стабилноста, по правило, се зголемуваат. Сепак, тие исто така можат да предизвикаат превртување: на пример, ако вртењето е премногу остро, промената на насоката на запирањето на пропелерот и нагло зголемување (поради нанос) на притисокот на брадата надворешно кон кривината создаваат опасно пар сили, кои често го превртуваат чамецот преку страничниот надворешен до кривината.

Конечно, бродоградителите одделно ги анализираат случаите на динамична примена на силите за потпетици (исто така постои и посебен концепт - динамичка стабилност): со ненадејна и краткотрајна примена на големи надворешни оптоварувања, однесувањето на садот може да биде сосема различно од класичните шеми на статичка стабилност. Токму затоа, во бурни услови, под неповолното динамичко влијание на шум и бранови удари, се превртуваат навидум апсолутно стабилни јахти, специјално дизајнирани за пловење во најтешките океански услови. (Јахтите на Чичестер, Барановски, Луис и другите осамени дрскости се превртеа! Суптилноста тука е што и бродоградителите го предвидоа ова: јахтите веднаш застанаа на рамномерен јазил и повторно станаа стабилни.)

Се разбира, инженерите не се задоволни со проценките како „овој брод е стабилен, но тој брод не е многу стабилен“; бродоградителите ја карактеризираат стабилноста со точни вредности, за кои ќе се дискутира во следната статија.

При дизајнирање на кој било брод, било да е тоа супертанкер или веслачки чамец, дизајнерите прават посебни пресметки за стабилноста, а кога пловилото се тестира, првото нешто што го прават е да проверат дали вистинската стабилност се совпаѓа со дизајнот. За да се осигура дека стабилноста на кој било нов брод за време на нормална, компетентна работа во условите за кои е дизајниран е доволна, организациите за следење како што е Регистарот на СССР специјално издаваат Стандарди за стабилноста потоа следете ја нивната усогласеност. Дизајнерите кои го создаваат дизајнот на бродот ги вршат сите пресметки, водени од овие стандарди за стабилност и проверуваат дали идниот брод ќе се преврти под влијание на бранови и ветер. Секако, дополнителни барања се наметнуваат на одредени типови на пловни објекти. Значи, патнички бродовиСега проверуваат случаи на акумулација на сите патници од едната страна, па дури и кога се потпираат во оптек (во овој случај, аголот на петицата не треба да го надминува аголот под кој палубата влегува во водата и вредност од 12°). Садовите за влечење се тестираат за непредвидливото јаже за влечење, а речните влечни исто така се тестираат за статичкиот ефект на јажето за влечење.

Резултатите од пресметките, заедно со упатствата до капетанот на бродот, се документирани во еден од најважните документи на бродот, наречен „Информации за стабилноста на бродот“.

За малите пловни објекти, Регистарот на реките исто така препознава тестови на водечкиот брод во целосен обем, извршени според посебна програма. Овие тестови можат, во сомнителни случаи, да ги заменат соодветните пресметки.

Малата рекреативна флота, контролирана од навигациски и технички прегледи, сè уште нема доволно јасни и едноставни стандарди за стабилност. Морската способност на таквите пловни објекти е стандардизирана главно со воспоставување на минимална висина на одборот и сооднос меѓу должината и ширината (од 2,3 до 1). Во зависност од висината на слободното табла, HTI (сега GIMS) ги дели малите пловила во три класи: првата - со слободен одбор од најмалку 250 mm; вториот - најмалку 350 mm; трето - најмалку 500 mm.

Упатствата што ги придружуваат малите чамци произведени од индустријата обично содржат основни препораки за одржување на стабилноста. Секој пловец аматер се запознава со правилата за безбедност пред да му се издаде потврда за право на управување со пловило.

Е. А. Морозов, „КиЈа“, 1978 година