ОСТІЙНІСТЬ, хитавиця
Адреса: 150000 м. Ярославль, вул. Кірова 5/23а факс: (4852) 79-09-88; (4852) 79-09-57; (4852) 79-09-62
Телефон довіри (4852)79-09-01
| ЙДЕ ЗАВАНТАЖЕННЯзачекайте. |
РОЗДІЛ ТРЕТІЙ
СУДОВА ПРАКТИКА
Глава XI. КОРОТКІ ВІДОМОСТІ ПРО НАВІГАЦІЙНІ ЯКОСТІ СУДНА
§ 41. ОСТІЙНІСТЬ
Остійливістю називається здатність судна, виведеного з положення нормальної рівноваги будь-якими зовнішніми силами, повертатися у своє початкове становище після припинення дії цих сил. До зовнішніх сил, здатних вивести судно з положення нормальної рівноваги, належать вітер, хвилі, переміщення вантажів і людей, а також відцентрові сили та моменти, що виникають при поворотах судна. Судновод зобов'язаний знати особливості свого судна та правильно оцінювати фактори, що впливають на його стійкість. Розрізняють поперечну та поздовжню стійкість.
Поперечна стійкість судна характеризується взаємним розташуванням центру тяжкості G та центру величини.
Якщо судно нахилити па один борт на малий кут (5-10 °) (рис. 89), ЦВ переміститься з точки С до точки С 1. Відповідно сила підтримки, що діє перпендикулярно до поверхні, перетне діаметральну площину (ДП) в точці М.
Точка перетину ДП судна з продовженням напряму сили підтримки при кріпленні називається початковим метацентром М. Відстань від точки докладання сили підтримки до початкового метацентру називається метацентричним радіусом.
Відстань від початкового метацентру М до центру тяжкості G називається початковою метацентричною висотою h0.
Початкова метацентричнависота характеризує стійкість при малих способах судна, вимірюється в метрах і є критерієм початкової стійкості судна. Як правило, початкова метацентрична висота мотолодок і катерів вважається хорошою, якщо вона більше 0,5 м, для деяких суден вона допустима менше, але не менше 0,35 м.
Рекомендується практично початкову метацентричну висоту (для кілюватих суден) визначати наступним наближеним способом.
Різким нахилом викликається поперечна хита судна і секундоміром вимірюється період вільної хитавиці, тобто час повного розмаху від одного крайнього положення до іншого і назад. Поперечну метацентричну висоту судна визначають за такою формулою:
h 0 = 0,525( ) 2 м,
Т - період хитавиці, сек.
Для оцінки отриманих результатів є крива на рис. 90, побудована за даними вдало спроектованих катерів. Якщо початкова метацентрична висота ао, визначена за наведеною вище формулою, виявиться нижче заштрихованої смуги, то означає, що судно буде мати плавну хитавицю, але недостатню початкову стійкість, і плавання на ньому може бути небезпечним. Якщо метацентр розташований вище заштрихованої смуги, судно буде відрізнятися стрімкою (різкою) хитавицею, але підвищеною стійкістю, і отже таке судно більш мореплавне, але житло на ньому незадовільне. Оптимальними будуть значення, що потрапляють до зони заштрихованої смуги.
Стійкість мотолодки і катерів повинна витримувати такі умови: кут крену повністю укомплектованого судна з мотором від розміщення на борту вантажу, що дорівнює 60% встановленої вантажопідйомності, повинен бути меншим за куток заливання.
Встановлена вантажопідйомність суднавключає вага пасажирів і вага додаткового вантажу (спорядження, провіант).
Нахил судна на один із бортів вимірюється кутом між новим нахиленим положенням діаметральної площини з вертикальною лінією. При крені на кут q рівнодіюча вага судна утворює з площиною ДП той самий кут q.
Нахилений борт витіснятиме води більше, ніж протилежний, і ЦВ зміститься у бік крену.
Тоді рівнодіючі сили підтримки та ваги будуть неврівноваженими, що утворять пару сил із плечем, рівним
Повторна дія сил ваги та підтримки вимірюється відновлюючим моментом
M = Dl = Dh 0sin q.
Де D - сила плавучості, що дорівнює силі ваги судна;
l - плече стійкості.
Ця формула називається метацентричною формулою стійкості і справедлива тільки для малих кутів крену, при яких метацентр можна вважати постійним. При великих кутах крену метацентр не є постійним, унаслідок чого порушується лінійна залежність між відновлюючим моментом та кутами крену.
Взаємним розташуванням вантажу на судні судноводій завжди може знайти найбільш вигідне значення метацентричної висоти, при якій судно буде досить стійким і менше зазнавати хитавиці.
Нахиляючим моментом називається добуток ваги вантажу, що переміщується впоперек судна, на плече, що дорівнює відстані переміщення. Якщо людина вагою 75 кг, що сидить на банку, переміститься впоперек судна на 0,5 м, то момент, що хрещує, дорівнюватиме 75 * 0,5 = 37,5 кг/м.
Рис 91. Діаграма статичної стійкості
Для зміни моменту, що нахиляє судно на 10°, треба завантажити судно до водотоннажності абсолютно симетрично щодо діаметральної площини. Завантаження судна слід перевірити по опадів,вимірюваним з обох бортів. Креномер встановлюється строго перпендикулярно до діаметральної площини таким чином, щоб він показав 0°.
Після цього треба переміщати вантажі (наприклад, людей) на заздалегідь розмічені відстані, поки креномер не покаже 10°. Досвід для перевірки слід зробити так: нахилити судно на один, а потім на інший борт. Знаючи моменти, що кріплять судно на різні (до найбільшого можливого) кути, можна побудувати діаграму статичної стійкості (рис. 91), що оцінить стійкість судна.
Стійкість можна збільшувати за рахунок збільшення ширини судна, зниження ЦТ, пристрою кормових булів.
Якщо центр тяжіння судна розташований нижче центру величини, то судно вважається вельми стійким, оскільки сила підтримки при крені не змінюється за величиною та напрямом, але точка її застосування зміщується у бік нахилу судна (рис. 92, а). Тому при крені утворюється пара сил з позитивним моментом, що відновлює, що прагнуть повернути судно в нормальне вертикальне положення па прямий кіль. Легко переконатися, що h>0, при цьому метацентрична висота дорівнює 0. Це типово для яхт з важким кілем і нетипово для більших суден із звичайним пристроєм корпусу.
Якщо центр тяжіння розташований вище за центр величини, то можливі три випадки стійкості, які судноводій повинен добре знати.
Перший випадок стійкості
Метацентрична висота h>0. Якщо центр тяжіння розташований вище центру величини, то при похилому положенні судна лінія дії сили підтримки перетинає діаметральну площину вище центру тяжіння (рис. 92 б).
У цьому випадку також утворюється пара сил з позитивним моментом, що відновлює. ЦеХарактерно більшість судів нормальної форми. У цьому випадку стійкість залежить від корпусу і положення центру ваги по висоті. При крені борт, що крениться, входить у воду і створює додаткову плавучість, що прагне вирівняти судно. Однак при крені судна з рідкими та сипучими вантажами, здатними переміщатися у бік крену, центр ваги також зміститься у бік крену. Якщо центр тяжіння при крені переміститься за вертикальну лінію, що з'єднує центр величини з метацентром, судно перекинеться.
Другий випадок нестійкого судка при байдужій рівновазі
Метацентрична висота h = 0. Якщо центр тяжіння лежить вище за центр величини, то при крене лінія дії сили підтримки проходить через центр тяжіння MG = 0 (рис. 93). У даному випадку центр величини завжди розташовується на одній вертикалі з центром тяжіння, тому пара сил, що відновлюється, відсутня. Без впливу зовнішніх сил судно не може повернутись у пряме положення. В даному випадку особливо небезпечно і зовсім неприпустимо перевозити на судні рідкі та сипкі вантажі: при найменшій хитавиці судно перевернеться. Це властиво шлюпкам із круглим шпангоутом.
Третій випадок нестійкого судна при нестійкій рівновазі
Метацентрична висота h
Ідея створення, дизайн та адміністрування сайту: Полтавський Віктор Олексійович