что такое lcf в остойчивости судна

Остойчивость. Какие виды рассматриваются

Кривые элементов теоретического чертежа (гидростатические кривые).

Поправка к водоизмещению на плотность.

Расчет поправки к водоизмещению на плотность воды

Если фактическая плотность воды γ отличается от принятой (γ = 1,025 т/м 3 ), то необходимо D₁ скорректировать на фактическую плотность воды, замеренную денсиметром

Поправка на плотность воды

Найдем водоизмещение, откорректированное на плотность воды:

Определение количества груза

Масса груза определяется как разность между весом судна в грузу и порожнем без запасов

Dгр – водоизмещение судна в грузу

D₀ – водоизмещение судна порожнем

Поправка к водоизмещению на дифферент.

Расчет поправок на дифферент к водоизмещению судна.

Поскольку истинное водоизмещение судна, имеющего дифферент на корму или на нос отличается от водоизмещения, приведенного в грузовой шкале (там водоизмещение рассчитано на ровный киль), необходимо ввести поправки к водоизмещению на дифферент. Их две:

∆1 = (TPC * LCF * d * 100)/LBP

где TPC – количество тонн на 1 см осадки. Снимается с грузовой шкалы.

LCF – ордината ЦТ относительно мидельшпангоута (в метрах)

d – дифферент судна (в метрах)

LBP – длина судна между перпендикулярами (в метрах)

где d – дифферент судна (в метрах)

d_m/d_z – разница в моменте, изменяющей дифферент на 50 см выше и на 50 см ниже средневычисленной осадки. Обычно дается в информации об остойчивости судна.

LBP – длина судна между перпендикулярами (в метрах)

Пример нахождения d_m/d_z для осадки Тср = 3,40 :

Находим дифферентующие моменты для для осадок 3,90 и 2,90, разница между ними и есть искомая величина.

LCF от миделя в корму отрицательное, от миделя в нос – положительное.

Знак поправки ∆2 всегда положительный

Общая поправка на дифферент:

∆ = ∆1 + ∆2

Найдем водоизмещение, откорректированное на дифферент

D₁ = D + ∆

Поправка к водоизмещению на изгиб.

Поправка к водоизмещению на обводы (положение марок осадок).

14. Изменение осадки при приёме малого груза.

15. Условие параллельного погружения при приёме малого груза.

Число тонн на 1см осадки.

17. Изменение осадки при приёме большого груза.

18. Расчёт водоизмещения (массы) и координат Ц.Т.

19. Чертёж размещения грузов и пользование им.

Коэффициенты полноты судна.

20. Теоретический чертёж.

Теоретический чертеж является основным проектным чертежом судна. Он

служит как для расчета мореходных качеств судна, так и для разработки общих

проектных документов судна. Теоретический чертеж содержит вычерченные в масштабе линии

сечения поверхности корпуса плоскостями, параллельными главным плоскостям

судна. Линии сечения поверхности судна плоскостями, параллельными диамет-

Эти прямые образуют сетку теоретического чертежа судна; изображенные сече-

ния составляют три проекции теоретического чертежа: проекцию на диаметраль-

Ввиду симметрии формы судна относительно диаметральной плоскости на

теоретическом чертеже вычерчивают сечения только одного борта, при этом на

чертеже корпуса с правой стороны от ДП изображают половины носовых шпан-

на оба борта. На чертеже полушироты вычерчивают ватерлинии только левого

борта. На всех трех проекциях наносится также бортовая линия палубы (линия

пересечения поверхности палубы и борта), которая при наличии седловатости па-

лубы будет пространственной кривой. Нос судна на чертеже располагается спра-

лушироту располагают под чертежом бока.

Если судно имеет значительную цилиндрическую вставку, т.е. шпангоуты

на большом протяжении в средней части имеют одинаковые очертания с мидель-

шпангоутом, то корпус располагают в средней части проекции бока.

Расчетная практика выработала рекомендации, в соответствии с которыми

число равноотстоящих шпангоутов принимают равным 21, т.е. конструктивную

длину разбивают на 20 равных частей, называемых теоретическими шпациями;

число ватерлиний выбирают в зависимости от осадки судна, например, пробивают

8-10 ватерлиний от основной плоскости до конструктивной ватерлинии и 2-3 ва-

терлинии выше нее; число батоксов обычно 2-4 с одного борта. Нумерация шпан-

левые номера. В оконечностях иногда пробивают промежуточные и дополнитель-

ные шпангоуты, присваивая им номера в соответствии с их положением по длине.

Если требуется определить ординату поверхности судна в какой-либо точке

А, не лежащей в сечении, изображенном на теоретическом чертеже, то на проек-

циях бока и полушироты проводят следы плоскости шпангоута, проходящего че-

шпангоута и откладывают их на соответствующих ватерлиниях и батоксах на

проекции корпуса, проводят сечение шпангоута, на котором измеряют ординату

на уровне точки А. Аналогично можно строить на полушироте участок ватерли-

нии, проходящей через точку А, используя ординаты шпангоутов и аппликаты

батоксов, снятых с корпуса и бока.

Масштаб теоретического чертежа выбирается исходя из размеров судна и

Сечение корпуса. Главные сечения и главные размерена≫ судна диаметральной ПЛОСКОСТЬЮ

состоит из палубной ли-

нии, имеющей подъем в нос и корму, образуя седловатость палубы; линии фор-

штевня, имеющей большое разнообразие очертаний; килевой линии, обычно го-

ризонтальной прямой, но иногда имеющей наклон в корму (конструктивный

дифферент), и линии ахтерштевня с кормовым подзором.

Остойчивость. Какие виды рассматриваются.

Источник

Остойчивость судов и лодок — расчет и диаграмма

Остойчивость судов, лодок, катамаранов или яхт — это свойство, позволяющее плавсредству регулировать равновесие и противостоять воздействующим на него внешним факторам, которые могут вызвать крен или дифферент. Под понятием равновесие принимается положение плавсредства, имеющее допустимую величину углов дифферента и крена.

Отклоненное от такого положения плавучее средство должно самостоятельно возвращаться к сбалансированному равновесию. Иными словами остойчивость отвечает за балансирование судов на водной поверхности и проявляется когда оно выходит из изначального равновесия.

Остойчивость – одно из ключевых качеств судна, помогающее ему бороться с сильным ветром, волнами, штормом и иными внешними воздействиями. Каждое судно обладает своим запасом остойчивости (зависит от водоизмещения), уберегающим его от опрокидывания.

Виды и критерии остойчивости судна

В зависимости от плоскости наклонения различают два вида остойчивости судна: поперечная отвечает за балансирование при крене, продольная – при дифференте. Большинство морских судов имеют удлиненную форму своего корпуса, следовательно, они наиболее уязвимы при крене, нежели при дифференте.

По этой причине при постройке морского судна уделяется особое внимание именно его поперечной остойчивости. К продольному виду особых требований нет, так как удлиненные суда практически невозможно перевернуть через нос или корму.

По характеру воздействующих на судно сил бывает динамическая и статическая остойчивость, различие в которых зависит от воздействующих внешних факторов и определяется по следующим критериям:

По наклонению остойчивость разделяют на остойчивость на больших углах наклона и начальную остойчивость (на малых углах).

Расчет остойчивости судна

На плавучее средство оказывают воздействие 2 силы: вес самого плавсредства – точка его приложения именуется центром тяжести (ЦТ) и воздействие воды – точка приложения именуется центром величины (ЦВ). Когда судно (лодка, катамаран, яхта) находится в выровненном положении, вышеуказанные силы располагаются на одной вертикальной линии и совпадают с диаметральной плоскостью (ДП).

Допустим, что внешняя сила накренила плавсредство, тогда по причине увеличения подводного объема одного борта и уменьшения его у другого центр величины перемещается в сторону накрененного борта.

Сила поддержания в точке М (обозначение метацентра) пересекает ДП. Указанная точка является своеобразным рычагом, при нажатии на который плавсредство наклоняется на угол θ. Длина данного рычага представляет собой отрезок от ЦТ до М, обозначается она h и называется высотой метацентра.

Пример диаграммы устойчивости для катамарана и плота:

Плечо остойчивости рассчитывается по формуле I = h Sinθ, где h – это величина нормируемая. Для расчета нормируемой величины применяется формула h = rМ + ZC — ZG. Обозначение приведенных в формуле величин:

После постройки корабля или маломерного судна величина h подвергается экспериментальному тестированию, для которого используется опыт кренования. На корабле, который не имеет крена, в сторону одного из бортов двигают определенный груз P на расстояние b.

Таким образом искусственно создается момент крена МКР. Корабль приходит в положение, при котором МКР = МВОССТ, приобретая некоторый угол крена θ. Здесь величина h рассчитывается по следующей формуле: h = Pb/(Dθ). А угол крена измеряется отвесом или кренометром.

Безусловно, остойчивость следует увеличивать любыми средствами, потому что это поможет уменьшить угол крена и повысить плавучесть и непотопляемость судна. В некоторых случаях бывает опасение, что если у плавучего средства завышена остойчивость, то его раскачивание станет порывистым, потому что плавсредство «настроено» на внешне воздействие коротких волн.

Суда, имеющие небольшое водоизмещение и низкую посадку, часто подвергаются сильному раскачиванию при малом волнении водной поверхности, но это вовсе не означает, что они могут не выдержать штормового ветра и перевернуться. Стандарты ГИМС определяют, что величина плеча остойчивости любых вариантов нагрузки (кроме пустых судов), должна быть больше 0.5 м.

Действия человека, который управляет плавучим средством в аварийной ситуации – это отдельно изучаемая тема. Для подробного ознакомления с ней судоводителям-любителям следует почерпнуть информацию об остойчивости в специализированной профессиональной литературе, в которой разбираются случаи, связанные с аварийной остойчивостью при посадке судна на мель или получении им пробоины, в результате которой плавсредство может заполняться водой.

Надеемся, теперь вы знаете такое понятие как остойчивость судна и примерно представляете как её рассчитывать.

Если у вас есть вопросы — задайте их в комментариях. Ну а в следующей статье Вы узнаете, как пользоваться лазерным дальномером.

Источник

Критерии остойчивости

2. Критерии остойчивости:

— метавысота не менее 0,15 метров

— угол крена соответствующий максимуму ДСО, должен быть не менее 30°

— максимальное плечо ДСО при угле им должно быть не менее 0,25 для судов с L 105 м.

— угол заката диаграммы должен быть не менее 60°

— критерий погоды

— критерий ускорения

Для производства расчетов и построения диаграммы статической остойчивости суда снабжаются различного рода вспомогательной документацией, интерполяционными таблицами и кривыми.

К числу такой вспомогательной документации относятся:

– пантокарены, или интерполяционные кривые плеч формы;

– универсальные диаграммы статической остойчивости.

Практическое построение диаграммы статической остойчивости с помощью пантокарен, при заданном состоянии нагрузки судна, т. е. при заданном значении водоизмещения, осуществляется следующим образом:

– на оси абсцисс откладываем точку А, соответствующую объемному водоизмещению при заданной средней осадке судна;

– из точки А восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривыми пантокарен, точки В, С. М;

– из точек пересечения перпендикуляра с кривыми пантокарен В, С,…проводим горизонтальные прямые параллельные оси абсцисс до пересечения с осью ординат;

Теперь, зная значение плеч формы, для построения диаграммы статической остойчивости нам необходимо найти значение плеч статической остойчивости по формуле:

, где

G – возвышение центра тяжести судна находится обычным путем (судовой расчет);

ZC – возвышение центра величины, определяется с помощью кривых элементов теоретического чертежа.

Из точки, соответствующей углу крена в 90°, проводится вторая ось ординат, на которой отмечаются либо метацентрическая высота h, либо возвышение центра тяжести над основной плоскостью ZG.

Зная водоизмещение и метацентрическую высоту можно легко построить диаграмму статической остойчивости, для чего:

– на универсальной диаграмме по второй оси ординат откладываем значение метацентрической высоты h, либо ZG (в нашем случае точка А = 0,24м.);

– найденную точку А соединяем прямой (в нашем случае пунктирной линией) с началом координат, линия АО;

– в семействе кривых находим нужную нам кривую нашего водоизмещения, допустим = 16500т. Если кривой нужного нам водоизмещения нет, то мы наносим ее сами методом интерполяции между кривыми большего и меньшего водоизмещении (кривая = 16500т. нанесена пунктиром);

— метавысота не менее 0,15 метров

— угол крена соответствующий максимуму ДСО, должен быть не менее 30°

— максимальное плечо ДСО при угле им должно быть не менее 0,25 для судов с L 105 м.

— угол заката диаграммы должен быть не менее 60°

— критерий погоды

— критерий ускорения

Для производства расчетов и построения диаграммы статической остойчивости суда снабжаются различного рода вспомогательной документацией, интерполяционными таблицами и кривыми.

К числу такой вспомогательной документации относятся:

– пантокарены, или интерполяционные кривые плеч формы;

– универсальные диаграммы статической остойчивости.

Практическое построение диаграммы статической остойчивости с помощью пантокарен, при заданном состоянии нагрузки судна, т. е. при заданном значении водоизмещения, осуществляется следующим образом:

– на оси абсцисс откладываем точку А, соответствующую объемному водоизмещению при заданной средней осадке судна;

– из точки А восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривыми пантокарен, точки В, С. М;

– из точек пересечения перпендикуляра с кривыми пантокарен В, С,…проводим горизонтальные прямые параллельные оси абсцисс до пересечения с осью ординат;

Теперь, зная значение плеч формы, для построения диаграммы статической остойчивости нам необходимо найти значение плеч статической остойчивости по формуле:

, где

G – возвышение центра тяжести судна находится обычным путем (судовой расчет);

ZC – возвышение центра величины, определяется с помощью кривых элементов теоретического чертежа.

Из точки, соответствующей углу крена в 90°, проводится вторая ось ординат, на которой отмечаются либо метацентрическая высота h, либо возвышение центра тяжести над основной плоскостью ZG.

Зная водоизмещение и метацентрическую высоту можно легко построить диаграмму статической остойчивости, для чего:

– на универсальной диаграмме по второй оси ординат откладываем значение метацентрической высоты h, либо ZG (в нашем случае точка А = 0,24м.);

– найденную точку А соединяем прямой (в нашем случае пунктирной линией) с началом координат, линия АО;

– в семействе кривых находим нужную нам кривую нашего водоизмещения, допустим = 16500т. Если кривой нужного нам водоизмещения нет, то мы наносим ее сами методом интерполяции между кривыми большего и меньшего водоизмещении (кривая = 16500т. нанесена пунктиром);

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЬШЕГО ДИНАМИЧЕСКОГО МОМЕНТА и вызываемого им угла крена, который может выдержать судно, не опрокидываясь при шквале с подветра.

Судно имело крен на тот борт, с которого налетел шквал.

Для решения этой задачи продляем ДСО в сторону отрицательных углов крена (влево и вниз).

по оси абсцисс, в сторону отрицательных углов крена, откладываем отрезок ОА, соответствующий начальному углу крена и = –200.

– из точки А вверх и вниз восстанавливаем перпендикуляр.

– подбираем положение горизонтальной линии ВГ таким образом, чтобы заштрихованные площади БВД и ДЕГ были равны;

– отрезок БА, в масштабе плеч вертикальной оси, покажет величину приведенного плеча начального кренящего момента, под действием которого судно имело постоянный начальный крен и = –20°,

– в этом случае отрезок АВ, в масштабе плеч вертикальной оси, укажет искомую величину приведенного плеча внезапно действующего дополнительного момента. Величину самого момента найдем исходя из формулы:

– для определения угла крена, который получит судно под действием этого момента, из точки Г опустим перпендикуляр на ось абсцисс. Положение точки Ж укажет значение динамического угла крена

По диаграмме динамической остойчивости задача решается так:

продолжаем ДДО в сторону отрицательных углов крена – влево;

– на горизонтальной оси, продолженной части диаграммы, отмечаем точку А, соответствующую начальному углу крена

– из точки А восстанавливаем перпендикуляр АБ до пересечения с кривой ДДО;

– из точки Б проводим две прямые линии:

а/ касательную БВ к верхней части кривой ДДО;

б/ прямую БД, параллельную оси абсцисс, на которой откладываем отрезок БД равный одному радиану (57,3°);

– точки Д восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с для определения кренящего момента, созданного шквалом, из касательной БВ

Поперечная остойчивость катамаранов намного выше, чем у шверботов, но продольная — ниже, поэтому при одинаковом со шверботом «М»-дифферентующем моменте катамаран будет иметь дифферент в несколько раз больше (Крючков, 1964). Если из двух байдарок собрать катамаран, то от этого продольная остойчивость байдарок не уменьшится. Но поскольку у такого катамарана резко возрастет поперечная остойчивость, то относительно ее продольная остойчивость теперь будет казаться сравнительно меньшей. Однако, как говорилось выше, катамараны могут проигрывать и по абсолютной величине продольной остойчивости. Этому можно дать следующее объяснение. Поскольку у катамарана груз и экипаж вынесены на каркас, то поплавки в целях уменьшения сопротивления воды обычно делают более узкими, с малым развалом бортов и сильно заостренными оконечностями, т. е. корпуса имеют малую площадь сечения Sквл или коэффициент его полноты а много меньше единицы. Это-то и приводит к уменьшению продольной остойчивости катамаранов по сравнению с однокорпусными судами примерно одинаковой длины — ведь продольная остойчивость пропорциональна не только L2, но и а2. Поэтому в спортивном судостроении принято: для того чтобы поперечная и продольная остойчивости катамарана были одинаковыми, необходимо длину поплавков по КВЛ взять по крайней мере в 2 раза больше конструктивной ширины катамарана Во (между продольными осями поплавков).

Диаграммы статической остойчивости — это кривые, отображающие зависимость восстанавливающего момента т или его плеча / от величины угла наклонения ц, причем обычно для больших значений последнего, когда в формулах от значений углов в радианах надо переходить к их тригонометрическим функциям: т = РL= Ph sinц). Каждая диаграмма строится для определенных значений водоизмещения и ординаты ЦТ. Были рассчитаны (рис. 3, а) диаграммы статической остойчивости для модели катамарана (рис. 2) из двух поплавков-параллелепипедов, причем длина и ширина катамарана были приняты равными. Прямоугольная форма поплавков взята по соображениям удобства вычислений. Это позволило вычислять объемы, поддерживающие силы, их равнодействующие и точки, в которых они приложены, по более простым, точным формулам, используя простейшие геометрические соотношения.

На диаграмме поперечной остойчивости (кривая I для зависимости плеча L от угла крена ц) можно выделить три характерных участка. Первый прямолинейный участок простирается от ц=0° до угла отрыва цотр., т. е. до такого крена, когда происходит отрыв внешнего поплавка от поверхности воды, а восстанавливающий момент достигает своей наибольшей величины. У катамаранов обычно цотр. = 9—12°. Поскольку на этом участке с увеличением крена восстанавливающий момент автоматически также растет, то равновесие здесь будет устойчивое — катамаран кажется непереворачиваемым.

На втором участке, после того как крен превзойдет угол отрыва, равновесие станет неустойчивым — восстанавливающий момент будет падать с ростом крена, и катамаран станет переворачиваться все легче и легче. Другими словами, если под действием опрокидывающей силы крен катамарана превзошел угол отрыва, то для того, чтобы предотвратить опрокидывание судна, необходимо или уменьшить кренящий момент, например у парусников потравить шкоты, или увеличить восстанавливающий момент, например экипажу открепиться.

Третий участок диаграммы находится за точкой «заката диаграммы остойчивости» — критического значения угла крена цкр., при котором сила поддержания Р и сила тяжести G вновь окажутся на одной прямой, а восстанавливающий момент упадет до нуля. При дальнейшем креновании на этом участке восстанавливающий момент станет отрицательной величиной, т. е. при углах крена больше критического значения судно завершит опрокидывание под действием собственного веса, если даже переворачивающая сила перестанет действовать.

Диаграмма продольной статической остойчивости (кривая II) построена для той же модели катамарана для случая опрокидывания его через торцы поплавков. Она в общих чертах повторяет вышерассмотренную. Главное отличие состоит в том, что максимальное значение продольного восстанавливающего момента примерно в 2,5 раза меньше, чем при крене на борт. Это объясняется тем, что при дифференте на нос или корму точка приложения поддерживающей силы ЦВ смещается па меньшую величину, чем при таком же крене на борт.

Диаграмма статической остойчивости (кривая III) построена для квадратного плота, имеющего те же размерения, что и катамаран, и сплошное заполнение габаритов водоизмещающим материалом. Полное водоизмещение такого плота Vmax=H•B получается в 3 раза больше, чем у катамарана, а относительная высота борта F/H возрастет до 0,83 вместо 0,5. Из сопоставления диаграмм I, II и III видно, что максимальный восстанавливающий момент у плота будет примерно в 2 раза больше, чем такое же значение момента продольной остойчивости у катамарана, но все же останется на 25% меньше максимальной величины восстанавливающего момента для поперечной остойчивости последнего. Это объясняется следующими обстоятельствами. Увеличение запаса плавучести и относительной высоты борта плота привели к тому, что наибольшее возможное перемещение точки ЦВ к борту (Хцв) при его наклонении стало таким же, как при крене катамарана на борт. Однако плечи соответствующих восстанавливающих моментов не сравнялись, поскольку у катамарана при малых углах крена перемещение точки ЦВ к борту происходит на большую величину, чем у плота.

Наконец, диаграмма продольной статической остойчивости (кривая IV) показывает, что увеличение длины L поплавков катамарана пирамидальными заострениями на 33% хотя и дало приращение их полного объема всего на 5,5%, но привело к росту плеча и самого момента продольной остойчивости на 22%. Этот пример еще раз показал большое влияние водоизмещающих объемов на периферии судна на его остойчивость. В справочнике вахтенного офицера говорится, что при уходе под воду палубы в оконечностях судна его продольная остойчивость заметно падает (Проничкин, 1975).

Из рассмотрения диаграмм можно сделать следующие выводы. Во-первых, остойчивость самодельных туристских судов обеспечивается прежде всего достаточным запасом их плавучести. Так, у катамаранов, чтобы в полной мере реализовать присущую им высокую поперечную остойчивость, полный объем каждого поплавка должен превосходить объемное водоизмещение всего судна в полном грузу. Катамаран должен иметь возможность «встать» на один поплавок. Во-вторых, эффективно повышать остойчивость формы можно, не столько увеличивая защищенные от воды объемы, сколько располагая их на удалении от середины судна. Так, если катамарану добавить в середину третий поплавок — превратить его в тримаран,— то его поперечная остойчивость упадет. В то же время продольную остойчивость катамарана можно существенно увеличить, если (при достаточном запасе плавучести) «вырезать» средние части его поплавков. Собственно, так а построены модульные плоты А. Фомина и А. Чернышева, которые не имеют сплошных ни продольных, ни поперечных поплавков. Эти плоты построены весьма рационально с точки зрения получения высокой остойчивости при эффективном использовании водоизмещающих емкостей. В-третьих, появившаяся в печати характеристика «эффективная ширина плота» неудачна, так как она неоднозначно связана с величиной остойчивости. Дело в том, что величина восстанавливающего момента определяется формой не всего корпуса судна, а только той его части, которая погружена в воду. Эта часть корпуса в судостроении традиционно характеризуется точкой ЦВ а длиной плеча остойчивости.

Динамическая остойчивость рассматривается, когда внешние силы вызывают наклонения судна со значительными угловыми скоростями, как, например, при действии шквального ветра, «взрывной» волны и т. п. Наибольший угол наклонения, который достигает судно при динамическом действии кренящего момента, называется динамическим углом крена (дифферента). Из практики хорошо известно, что порыв ветра опрокидывает парусную лодку много легче, чем ровный ветер большей силы. Дело в том, что в первом случае судно по инерции накренится больше, чем до угла, при котором наступит равновесие кренящего и восстанавливающего моментов. Чтобы погасить инерцию и остановить опрокидывание, восстанавливающий момент должен произвести работу, равную работе момента, создающего это наклонение.

На диаграмме статической остойчивости работу некоторого кренящего момента можно показать площадью прямоугольника, ограниченного сверху горизонтальной прямой, проведенной на уровне МKp., и ординатой некоторого вызванного им угла наклонения (рис. 4, б, точки ОАВС). В свою очередь, работа восстанавливающего момента изобразится площадью, ограниченной ординатой того же угла и отрезком кривой момента остойчивости от начала координат до точки Д. Если величину угла наклонения подобрать так, чтобы обе указанные площади стали одинаковыми, то это и будет значением динамического угла крена цдин. По данным справочника (1975), в пределах прямолинейной части диаграммы статической остойчивости при внезапном приложении постоянного кренящего (дифферентующего) момента величина динамического угла наклонения будет примерно вдвое больше соответствующего угла статической остойчивости цст.

Диаграмму динамической остойчивости, выражающую зависимость величины работы восстанавливающего момента от угла наклонения, можно построить следующим образом. По диаграмме статической остойчивости (кривая I на рис. 3, б) находится ряд значений плеча L статического момента, которые берутся через равные интервалы угла крена (например, через ∆ф=5° = 0,0873 радиана). Дальнейшие вычисления проводятся по таблице 1, Значения плеча динамической остойчивости LДИн., соответствующие каждому значению L, определяются по формуле LДИн = 1\2∆ц∑», где ∆ц — приращение угла в радианах, а ∑»— сумма нарастающим итогом из строки 4 таблицы 1.

Кривая IV (рис. 3,6) отображает диаграмму динамической остойчивости, вычисленную указанным способом по диаграмме поперечной статической остойчивости (кривая I) исходной модели катамарана. Чтобы по этой диаграмме найти угол динамического крена, надо еще построить график работы кренящего момента. Для этого из точки N, где угол ц=1 радиану=57,3°, проводится вертикальная линия NM, на которой откладывается в соответствующем масштабе величина кренящего момента Мкр.. Полученная таким способом точка М соединяется с началом координат. На пересечении этой прямой с диаграммой динамической остойчивости и расположены

значения угла динамического крена. Если через начало координат 0 провести касательную к кривой динамической остойчивости, то точка касания даст значение критического угла крена цкр.; g, при котором произойдет опрокидывание судна, а пересечение касательной с прямой NM укажет соответствующее минимальное значение динамического кренящего момента. В рассчитанном примере для рассматриваемой модели катамарана величина динамического критического угла крена для поперечной остойчивости получилась примерно в 2 раза меньше, чем соответствующее значение для статической остойчивости. Таким образом, в первом приближении можно считать, что динамическая остойчивость самодельных туристских судов вдвое меньше их статической остойчивости.

На остойчивость судна помимо формы погруженной в воду части корпуса влияет также его вес. Рассмотрим это влияние несколько подробнее. Прежде всего существуют суда, у которых вообще отсутствует остойчивость формы — это подводные лодки в полностью погруженном состоянии. Для того чтобы в этом случае восстанавливающий момент имел положительное значение, необходимо, чтобы центр водоизмещения был расположен выше центра тяжести. При этом все метацентры совпадают с точкой ЦВ, а плечо моментов остойчивости L = hsinц, где h — возвышение центра величины ЦВ над центром тяжести ЦТ.

Весьма близкая картина наблюдается у килеватых яхт, где центр тяжести смещается вниз при помощи тяжелого балластного фальшкиля. Следует отметить одну характерную особенность диаграммы статической остойчивости у судов этого типа — она не имеет «точки заката », и величина восстанавливающего момента монотонно нарастает, достигая максимума при наклонениях, равных 90°.

У самодельных туристских судов центр тяжести практически всегда находится выше центра величины водоизмещения. В этом случае влияние остойчивости веса не будет однозначным и потребует более подробного рассмотрения. Прежде всего следует отметить, что остойчивость порожних и сильно перегруженных судов, как правило, падает. Это обусловлено происходящими одновременно изменениями остойчивости формы, например сокращением площади ватерлинии, а во втором случае — и потерей запаса плавучести. При изменении количества и размещения груза в пределах, предусмотренных конструкцией судна, решающее влияние на остойчивость оказывает изменение положения центра тяжести. Из схемы действия сил для модели катамарана (рис. 2) непосредственно следует соотношение: —∆L=∆hsinц, где ∆L — изменение плеча остойчивости; ∆h — изменение высоты точки ЦТ над ЦВ; ц — величина угла наклонения. Другими словами, увеличение высоты центра тяжести приводит к уменьшению плеча восстанавливающего момента, причем это уменьшение будет сильнее сказываться по мере роста угла наклонения.

Указанные закономерности хорошо просматриваются на диаграммах поперечной статической остойчивости для модели катамарана (рис. 3, б). Исходная диаграмма (кривая I) соответствует высоте 0,5 м точки ЦТ над палубой. Диаграммы II и III построены для случая, когда высота точки ЦТ над точкой ЦВ уменьшена на 1/4 и в 2 раза соответственно. Из сопоставления этих диаграмм следует, что даже существенное изменение высоты центра тяжести сравнительно слабо сказалось на начальной остойчивости катамарана — так, максимальная величина восстанавливающего момента при угле отрыва возросла всего на 5 и 11% соответственно, а сам угол отрыва практически не изменился.

Заметно большие изменения произошли на нисходящих ветвях диаграмм II и III — они стали менее крутыми, а величина критического угла возросла на 15 и 33% соответственно. Следовательно, суда с высоким центром тяжести при крене, превосходящем угол отрыва, будут опрокидываться более быстро, экипаж может не успеть парировать возмущение, например открениванием, и судно завершит переворот. Таким образом, увеличение водоизмещения на периферии судна и понижение центра тяжести влияют на остойчивость не эквивалентно. Первый способ приводит к подъему всей диаграммы остойчивости (пропорционально квадрату В0), а второй сказывается значительно слабее и в основном на нисходящей ветви статической диаграммы остойчивости.

На легких туристских и спортивных судах, когда их остойчивости не хватает, чтобы противодействовать внешнему кренящему моменту, экипаж прибегает к открениванию. Сущность этого практического приема состоит в том, что экипаж смещением собственного веса (реже груза) к борту, противоположному крену, создает искусственный кренящий момент, противоположный действию внешних сил. При этом происходит временное смещение центра тяжести судна в горизонтальной плоскости, которое тем больше, чем сильнее сместился экипаж от плоскости ДП и чем больше величина отношения Pэ\P, т. е. веса экипажа к общему весу судна. Применение откренивания при дифферентах менее эффективно.

Источник