A hajó elméletének alapjai. Működési, hajózási és manőverezési tulajdonságok. A hajó stabilitásának fogalma

A stabilitás egy olyan edény azon képessége, amelyet egy külső hatás kihozott az egyensúlyi helyzetből, és a hatás megszűnése után visszatér hozzá.

A stabilitás fő jellemzője a helyreállító nyomaték, amelynek elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy a hajó ellenálljon az áruk elmozdulásából, szél, hullámok és egyéb tényezők hatására fellépő billenő- és trimmelő nyomatékok statikus vagy dinamikus (hirtelen) hatásának. okokból. A billenő (trim) és visszaállító nyomatékok ellentétes irányúak, és az edény egyensúlyi helyzetében egyenlőek.

Létezik keresztirányú stabilitás, amely megfelel az edény keresztirányú síkban való dőlésének (az edény gördülése), és hosszirányú stabilitás (az edény trime).

Hosszirányú stabilitás tengeri hajók nyilvánvalóan biztosított, és ennek megsértése gyakorlatilag lehetetlen, miközben az áruk elhelyezése és mozgása az oldalsó stabilitás megváltozásához vezet.

Amikor a hajó meg van döntve, a nagyságközéppontja (CV) egy bizonyos görbe mentén mozog, amelyet CV-pályának neveznek. A hajó kis dőlésénél (legfeljebb 12°) feltételezzük, hogy a CV pályája egybeesik egy lapos görbével, amely egy r sugarú ívnek tekinthető, amelynek középpontja az m pontban van (1. ábra).

Az r sugarat az ér keresztirányú metacentrikus sugarának nevezzük, m középpontja pedig az ér kezdeti metacentruma.

A metacentrum a pálya görbületi középpontja, amely mentén a C érték középpontja elmozdul a hajó dőlésének folyamatában. Ha a dőlés a keresztirányú síkban (gördülés) történik, akkor a metacentrumot keresztirányúnak vagy kicsinek, míg a hosszanti síkban (trim) lévő dőlést hosszantinak vagy nagynak nevezzük. Ennek megfelelően megkülönböztetünk keresztirányú (kis) r és hosszanti (nagy) R metacentrikus sugarakat, amelyek a C pálya görbületi sugarait jelentik a gurulás és a trimmelés során.

A kezdeti metacentrum m és a hajó G tömegközéppontja közötti távolságot kezdeti metacentrikus magasságnak (vagy egyszerűen metacentrikus magasságnak) nevezzük, és h betűvel jelöljük. A kezdeti metacentrikus magasság a hajó stabilitásának mértéke.

h \u003d z c + r - z g; h z m ~ z c ; h \u003d r - a,

• ahol α a súlypont (CG) magassága a súlypont felett.

Metacentrikus magasság (m.h.) - a metacentrum és a hajó súlypontja közötti távolság. M.v. az edény kezdeti stabilitásának mértéke, amely meghatározza a helyreállítási nyomatékokat kis dőlés- vagy trimmszögeknél. A növekvő m.v. a hajó stabilitása javul. Az ér pozitív stabilitásához szükséges, hogy a metacentrum az ér CG felett legyen. Ha m.v. negatív, azaz a metacentrum a hajó CG-je alatt helyezkedik el, a hajóra ható erők billenőnyomatékot képeznek, nem pedig visszaállító nyomatékot, és a hajó kezdeti gurulással (negatív stabilitás) úszik, ami nem megengedett.

Rizs. 1 A kezdeti oldalstabilitás elemei: OG - a súlypont megemelése a gerinc fölé; OM a metacentrum magassága a gerinc felett; GM, metacentrikus magasság; CM a metacentrikus sugár; m a metacentrum; G a súlypont; C - nagyságközéppont

Az m metacentrumnak a hajó G tömegközéppontjához viszonyított elhelyezkedésének három lehetséges esete van:

• az m metacentrum a G ér CG-je felett helyezkedik el (h > 0). Kis dőlés esetén a gravitációs és felhajtóerők olyan erőpárt hoznak létre, amelynek nyomatéka hajlamos visszaállítani a hajót eredeti egyensúlyi helyzetébe;
• A G ér CG-je az m metacentrum felett helyezkedik el (h< 0). В этом случае момент пары сил веса и плавучести будет стремиться увеличить крен судна, что ведет к его опрокидыванию;
• A G hajó CG-je és az m metacentrum egybeesik (h = 0). A hajó instabilan fog viselkedni, mivel az erőpárnak nincs karja.

A metacentrum fizikai jelentése az, hogy ez a pont az a határ, ameddig a hajó súlypontja megemelhető anélkül, hogy a hajót megvonná a pozitív kezdeti stabilitástól.

Statikus stabilitási diagram

Az edény stabilitását kis dőlésszögeknél (θ kisebb, mint 12 0) kezdetinek nevezzük, ebben az esetben a helyreállító nyomaték lineárisan függ a dőlésszögtől.

Tekintsük a hajó azonos térfogatú dőléseit a keresztirányú síkban. Ennek során feltételezzük, hogy:

• a θ dőlésszög kicsi (12°-ig);
• a CV pálya SS 1 görbe szakasza a dőléssíkban fekvő körív;
• a felhajtóerő hatásvonala a hajó ferde helyzetében az m kezdeti metacentrumon halad át.

Ilyen feltételezések szerint egy erőpár (súly- és felhajtóerő) össznyomatéka a GK váll dőléssíkjában hat, amelyet a statikus stabilitás vállának nevezünk, és maga a nyomaték a visszaállító nyomaték, és ezt jelöljük. M c.

Ezt a képletet metacentrikus oldalstabilitási képletnek nevezik.

Ha a hajó keresztirányú dőlésszöge meghaladja a 12°-ot, a fenti kifejezés nem használható, mivel a ferde vízvonal súlypontja eltolódik az átmérős síktól, és a nagyságközéppont nem mozog körív, de változó görbületű, azaz metacentrikus görbe mentén a sugár megváltoztatja az értékét.

A stabilitási problémák megoldására nagy sarokszögeknél egy statikus stabilitási diagramot (DSD) használnak, amely egy grafikon, amely a statikus stabilitási vállak dőlésszögétől való függését fejezi ki (2. ábra).

A statikus stabilitás diagramja pantocarens - grafikonok segítségével készült, amelyek az lφ alakú stabilitási vállnak a hajó térfogati elmozdulásától és a dőlésszögtől való függését mutatják. Egy adott hajó pantokarénjei vannak beépítve tervezőiroda 0-tól 90 0-ig terjedő dőlésszögeknél 0-tól üres hajótól a teljes terhelésű hajó elmozdulásáig (vannak táblázatok az elméleti rajz ívelt elemeiről a hajón).

A DSO felépítéséhez a következőkre lesz szüksége:

• a pantocaren abszcissza tengelyén félre kell tenni egy pontot, amely megfelel az edény térfogati elmozdulásának a betöltés befejezésekor;
• állítsa vissza a merőlegest a kapott pontból, és olvassa le az 1f értékeit a görbékről a 10, 20 0 stb. dőlési szögekre;
• számítsa ki a statikus stabilitás vállát a következő képlet szerint:

l \u003d l f - a * sin θ \u003d l f - (Z g - Z c) * sin θ,

• ahol a \u003d Z g - Z c (ebben az esetben a hajó CG Zg alkalmazását az adott elmozdulásnak megfelelő terhelés kiszámításából találjuk meg - egy speciális táblázatot töltenek ki, és a CV Z c alkalmazását - az elméleti rajz ívelt elemeinek táblázataiból);
• alkossunk egy l 1 f görbét és egy α∗sinθ szinuszost, amelyek ordinátáinak különbségei az l statikus stabilitás vállai.

A statikus stabilitási diagram ábrázolásához az abszcissza tengelyre fektesse a 0 fokban mért gördülési szögeket, az ordináta tengely mentén pedig a statikus stabilitási vállakat méterben (3. ábra). A diagram egy bizonyos elmozdulásra készült.

ábrán. A 9.3 a hajó bizonyos állapotait mutatja különböző dőlésszögeknél:

• I. pozíció (θ = 0 0) - a statikus egyensúlyi helyzetnek felel meg (l= 0);
• II. pozíció (θ = 20 0) - megjelent egy statikus stabilitású váll (1 = 0,2 m);
• III. pozíció (θ = 37 0) - a statikus stabilitási kar elérte maximumát (I = 0,35 m);
• IV. pozíció (θ = 60 0) - a statikus stabilitási kar csökken (I = 0,22 m);
• V pozíció (θ = 83 0) — a statikus stabilitási kar nulla. A hajó statikus instabil egyensúlyi helyzetben van, mivel a dőlés enyhe növekedése is a hajó felborulását okozza;
• VI pozíció (θ = 100°) - a statikus stabilitási kar negatív lesz, és a hajó felborul.

A III. pozíciónál nagyobb pozíciókból kiindulva a hajó nem tud önállóan visszatérni az egyensúlyi helyzetbe anélkül, hogy külső erőt ne alkalmazna.

Így az edény stabil a dőlésszögben nullától 83°-ig. A görbe és az abszcissza tengely metszéspontját, amely megfelel az ér felborulási szögének (0 = 83 0), a diagram naplemente pontjának nevezzük, ezt a szöget pedig a diagram naplemente szögének.

Az a maximális M kr max dőlési nyomaték, amelyet az edény felborulás nélkül kibír, megfelel a maximális statikus stabilitási karnak.

A statikus stabilitás diagramja segítségével az ismert M 1 dőlési nyomatékból meghatározhatja a dőlésszöget, amely szél, hullámok, rakomány elmozdulása stb. hatására keletkezett. Ennek meghatározásához az M 1 pontból vízszintes vonalat kell húzni. amíg nem metszi a diagram görbéjét, és a kapott pontból merőlegest engedünk le az abszcissza tengelyére (θ = 26 0). A fordított probléma ugyanúgy megoldódik.

A statikus stabilitási diagram alapján meg lehet határozni a kezdeti metacentrikus magasság értékét (3. ábra), amelynek megtalálásához szükséges:

• az x tengely 57,3°-os (egy radiános) dőlésszögének megfelelő pontjából állítsa vissza a merőlegest;
• az origóból rajzoljunk egy érintőt a görbe kezdeti szakaszára;
• mérjük meg az abszcissza tengelye és az érintő közé zárt merőleges szakaszát, amely megegyezik a hajó metacentrikus magasságával a stabilitási karok skáláján.

Dinamikus stabilitási diagram

A gyakorlatban egy hajót gyakran érint hirtelen dinamikus pillanat (szélfújás, hullámfújás, vontatási törés stb.). Ebben az esetben az edény dinamikus dőlésszöget kap, bár rövid távú, de jelentősen meghaladja azt a dőlést, amely ugyanazon pillanat statikus hatására bekövetkezhet.

Képzeljük el, hogy egy normál (egyenes) helyzetben lévő hajóra hirtelen egy M cr billenőnyomaték hat, amelynek hatására a hajó folyamatosan növekvő sebességgel (gyorsulással) kezd gurulni, mivel a kezdeti időszakban az M visszaállító nyomaték ben sokkal lassabban fog növekedni M kr. Miután a hajó eléri a θ ST statikus egyensúlyi szöget, azaz amikor M cr = M in, a szögsebesség maximális. A tehetetlenség hatására a hajó tovább gurul, de csökkenő szögsebességgel (lassulás). Ez azzal magyarázható, hogy M in több lesz, mint M cr.

Egy ponton a szögsebesség 0 lesz, a hajó dőlése leáll (a hajó "lefagy" a gurulás alján), és a dőlésszög eléri a maximumot. Ezt a szöget dinamikus gördülési szögnek θdyn nevezzük. Ezután a hajó elkezd visszatérni eredeti helyzetébe.

A dinamikus billenőnyomaték alatt, amelyet általában borulási nyomatéknak neveznek, az edényre ható maximális nyomaték értékét értjük, amelyet az edény felborulása nélkül képes ellenállni.

A dinamikus stabilitás az edény azon képességére utal, hogy ellenáll a billenőnyomaték dinamikus hatásainak.

A dinamikus stabilitás relatív mértéke a dinamikus stabilitás válla ldyn.

A visszaállító nyomaték vagy a dinamikus stabilitási kar munkájának a dőlésszögtől való függését kifejező görbét dinamikus stabilitási diagramnak (DDO) nevezzük.

A dinamikus stabilitás diagramjának grafikus ábrázolása a statikus stabilitás diagramjához viszonyítva az 1. ábrán látható. 4, amely azt mutatja, hogy:

• a statikus stabilitás diagramjának az abszcissza tengellyel való metszéspontjai megfelelnek a dinamikus stabilitás diagram extrémumának O és D pontjainak;
• a statikus stabilitási diagram maximumának A pontja megfelel a dinamikus stabilitási diagram C inflexiós pontjának;
• a dinamikus stabilitási diagram egy bizonyos θ sarokszögnek megfelelő ordinátája egy skálán képviseli az ennek a sarokszögnek megfelelő statikus stabilitási diagram területét (az ábrán árnyékolva).

Hajókörülmények között általában egy ismert statikus stabilitási diagram alapján készítenek dinamikus stabilitási diagramot, a dinamikus stabilitási vállak kiszámításának sémája az 1. ábrán látható. 5:

A dinamikus stabilitási diagram elkészítésekor (6. ábra) a fenti táblázat eredményei szerint a dinamikus billenőnyomatékot állandónak tekintjük a dőlési szögeken. Ezért munkája lineárisan függ a θ szögtől, és az ƒ(θ) = 1 cr *θ szorzat grafikonja az origón áthaladó egyenes ferde vonalként jelenik meg a dinamikus stabilitási diagramon. Felépítéséhez elég egy 1 radiános tekercsnek megfelelő ponton áthúzni egy függőlegest, és ezen a függőlegesen egy adott 1 kr-es vállát félretenni. Az E pontot az O origóval összekötő egyenes a kívánt ƒ (θ) \u003d 1 kr * θ grafikont ábrázolja, azaz a billenőnyomaték grafikonját, a P hajó súlyához viszonyítva. Ez az egyenes keresztezzük a dinamikus stabilitás diagramját az A és B pontokban. Az A pont abszcisszája határozza meg a θ dinamikus gurulás szögét, amelynél a billenő- és helyreállító nyomatékok munkája egyenlő. A B pontnak nincs gyakorlati jelentősége.

Ha az így megszerkesztett l cr *θ szorzat grafikonja egyáltalán nem keresztezi a dinamikus stabilitási diagramot, akkor ez azt jelenti, hogy a hajó felborul.

Ahhoz, hogy megtaláljuk azt a felborulási nyomatékot, amelyet az edény felborulás nélkül még elvisel, a dinamikus stabilitási diagram érintőjét a koordináták origójától kell megrajzolni addig, amíg az a D pontban nem metszi az 1 radiános hengernek megfelelő függőlegest. Ennek a függőlegesnek az abszcissza tengelyétől az érintővel való metszéspontjáig terjedő szakasza adja meg az 1 def borítási nyomaték vállát, magát a nyomatékot pedig úgy határozzuk meg, hogy megszorozzuk az 1 def vállát a P edény súlyával. A C érintési pont határozza meg a dinamikus gördülés határszögét θ dyn.prep.

Stabilitási kritériumok

A lajstromszabályok a következő stabilitási kritériumokat vezették be minden 20 méteres vagy annál hosszabb szállítóhajóra:

• Kritérium erős szélés a gördülési (időjárási) K értéknek nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie egynél, azaz az M opr borulási nyomaték és az M cr dőlési nyomaték aránya nagyobb vagy egyenlő, mint 1;
• a statikus stabilitási diagram maximális karjának legalább 0,25 m-nek kell lennie az L hosszúságú hajók esetében< 80 м и не менее 0,20 м для судов длиной L>105 m 0 > 30°-os dőlésszögnél. Köztes hajóhosszúságok esetén az l max lineáris interpolációval van meghatározva;
• annak a dőlésszögnek, amelynél a stabilitási kar eléri a maximumot, legalább 30°-nak kell lennie;
• a statikus stabilitási diagram dőlésszögének legalább 60°-nak kell lennie;
• a korrigált kezdeti metacentrikus h magasságnak legalább 0,15 m-nek kell lennie;
• a K* gyorsulási feltételnek legalább egynek kell lennie. A gyorsulási kritériumot a hajó összetett rakodásának változataira, vagy a rakterek részleges vagy teljes betöltésére kis fajlagos rakodási térfogatú rakományokkal (ólom stb.) számítják ki.

Minden szállítóhajó rendelkezik számítógépes program egy adott hajó leszállásának, szilárdságának és stabilitásának kiszámításához. Ezt a programot a lajstrom végzi, és csak jóváhagyása után lehet rakományeszközként használni.

A behajózó hajókra téli idő a téli szezonális zónákban a fő terhelési lehetőségek mellett a stabilitást a jegesedés figyelembevételével is ellenőrizni kell. A jegesedés számításánál figyelembe kell venni az elmozdulás változásait, a tömegközéppont emelkedést és a jegesedés miatti szélterületet. A jegesedési stabilitásra vonatkozó számítást a legrosszabb esetre kell elvégezni, a tervezési terhelési eset stabilitásához viszonyítva. A jég tömege a stabilitás ellenőrzésekor jegesedés esetére beleszámít a túlterhelésbe, és nem számít bele a hajó hordképességébe. A nyitott fedélzetek általános vízszintes vetületének területének négyzetméterenkénti jégtömege a Nyilvántartási követelményeknek megfelelően 30 kg. A fedélzetek teljes vízszintes vetületének tartalmaznia kell az összes nyitott fedélzet és átjáró vízszintes vetületeinek összegét, függetlenül a felettük lévő előtetőktől. Az ebből a terhelésből származó magassági pillanatot a fedélzet és az átmenetek megfelelő szakaszainak súlypontjának magassága határozza meg. A vitorlafelület négyzetméterére eső jég tömegét 15 kg-nak kell tekinteni.

Olvasásra ajánlott.

12. § A hajók tengeri alkalmassága. 1. rész

Ezeknek a tulajdonságoknak a matematikai elemzéssel történő tanulmányozását egy speciális tudományág végzi - hajóelmélet.

Ha a probléma matematikai megoldása lehetetlen, akkor tapasztalathoz folyamodnak, hogy megtalálják a szükséges függőséget és ellenőrizzék az elmélet következtetéseit a gyakorlatban. Csak a hajó teljes tengeri alkalmasságának tapasztalatainak átfogó tanulmányozása és tesztelése után kezdik meg a létrehozását.

A „hajóelmélet” tantárgy tengeri alkalmasságát két részben tanulmányozzák: hajó statikája és dinamikája. A statika az úszóhajó egyensúlyi törvényeit és a kapcsolódó tulajdonságokat vizsgálja: felhajtóerőt, stabilitást és elsüllyeszthetetlenséget. A dinamika tanulmányozza a hajót mozgásban, és figyelembe veszi annak tulajdonságait, mint például a kezelhetőség, a dőlésszög és a meghajtás.

Ismerkedjünk meg a hajó tengeri alkalmasságával.

A hajó felhajtóereje annak a képességének nevezték, hogy bizonyos merülésnél a vízen marad, a hajó rendeltetésének megfelelően szállítva a tervezett rakományt.

Egy úszó hajóra mindig két erő hat: a) egyrészt, súlyerők, egyenlő magának a hajónak és a rajta lévő összes rakomány tömegének összegével (tonnában számolva); a súly eredő erejét alkalmazzuk a hajó súlypontja(CG) a G pontban, és mindig függőlegesen lefelé irányul; b) másrészt fenntartó erők, vagy felhajtóerők(tonnában kifejezve), vagyis a víz nyomása a hajótest elmerült részére, amelyet a hajótest elmerült részének térfogatának és annak a víznek a térfogati tömegének a szorzata határoz meg, amelyben a hajó lebeg. Ha ezeket az erőket a hajó víz alatti térfogatának súlypontjában a C pontban alkalmazott eredővel fejezzük ki, az ún. nagyságközéppont(CV), akkor ez az eredő az úszóhajó minden helyzetére mindig függőlegesen felfelé irányul (10. ábra).

Elmozdulás a bemerült testrész térfogata köbméterben kifejezve. A térfogati elmozdulás a felhajtóerő mértéke, az általa kiszorított víz tömegét ún. súlyelmozdulás D) és tonnában van kifejezve.

Arkhimédész törvénye szerint az úszó test súlya megegyezik a test által kiszorított folyadék térfogatának tömegével,

Ahol y a külső víz térfogattömege, t/m 3, a számítások szerint édesvíz esetén 1000, tengervíz esetében pedig 1,025.

Rizs. 10. Úszó hajóra ható erők és ezen erők eredőjének alkalmazási pontjai.

P = D; x g \u003d x c.

A hajó DP-hez viszonyított szimmetriája miatt nyilvánvaló, hogy a G és C pontoknak ebben a síkban kell lenniük, akkor

Y g = y c = 0.

A felszíni edények G súlypontja általában a C tömegközéppont felett van, ebben az esetben

Néha kényelmesebb a hajótest víz alatti részének térfogatát a hajó fő méretei és az általános teljesség együtthatója alapján kifejezni, pl.

Ekkor a súlyelmozdulás a következőképpen ábrázolható

Ha V n-vel jelöljük a hajótest teljes térfogatát a felső fedélzetig, feltéve, hogy minden oldalnyílás vízmentesen zárva van, akkor azt kapjuk,

A V n - V különbséget, amely a vízálló hajótest bizonyos térfogatát jelenti a terhelési vízvonal felett, felhajtóerőnek nevezzük. Abban az esetben, ha vészhelyzetben víz kerül a hajótestbe, annak merülése megnő, de a felhajtóerő miatt a hajó a felszínen marad. Így a felhajtóerő tartalék nagyobb lesz, mint több magasság szabad víz áthatolhatatlan oldala. Ezért a felhajtóerő tartaléka a hajó fontos jellemzője, amely biztosítja annak elsüllyeszthetetlenségét. A normál vízkiszorítás százalékában van kifejezve, és a következő minimumértékekkel rendelkezik: folyami hajóknál 10-15%, tartályhajóknál 10-25%, szárazteherhajóknál 30-50%, jégtörőknél 80-90%, és személyhajók 80-100 %.

Rizs. 11. Fúrja meg a kereteket

Tekintettel arra, hogy az eredő erő nyomatéka megegyezik az alkotó erők ugyanazon síkra vonatkoztatott nyomatékainak összegével, a tömegek és a statikus nyomatékok összegzése után a teljes hajóra vonatkozóan meghatározzuk a hajó G tömegközéppontjának koordinátáit. a z c fővonaltól mért magasságot az elméleti rajzból trapéz módszerrel táblázatos formában határozzuk meg.

Ugyanebből a célból segédgörbéket, úgynevezett fúrógörbéket használnak, amelyeket szintén az elméleti rajz szerint rajzolnak meg.

Két görbe van: fúrjon a keretek mentén és fúrjon a vízvonalak mentén.

Fúrás a kereteken(11. ábra) jellemzi a hajótest víz alatti részének térfogatának eloszlását a hajó hossza mentén. A következő módon épül fel. A hozzávetőleges számítások módszerével az elméleti rajz alapján meghatározzák az egyes keretek elmerült részének területét (w). Az abszcissza tengelyen az edény hosszát a kiválasztott léptékben ábrázoljuk, és az elméleti rajz kereteinek helyzetét. Az ezekből a pontokból visszanyert ordinátákon a számított keretek megfelelő területei egy adott léptékben vannak ábrázolva.

Az ordináták végeit egy sima görbe köti össze, amely a keretek mentén lévő fúró.

Rizs. 12. Fúrás a vízvonalak mentén.

Rizs. 13. Rakományméret-görbe.

1) az egyes harcosok területei megfelelő léptékben fejezik ki a hajó térfogati elmozdulását;

2) a harci terület súlypontjának abszcissza a keretek mentén, a hajó hosszának skáláján mérve, megegyezik a hajó méretének középpontjának abszcisszájával x c;

3) a vízvonalak mentén a harci terület súlypontjának ordinátája a merülési skálán mérve megegyezik a hajó z c magnitúdójának középpontjának ordinátájával. Rakomány mérete egy görbét ábrázol (13. ábra), amely a V hajó térfogati elmozdulását jellemzi a T merülésétől függően. Ebből a görbéből meghatározhatja a hajó merülésétől függő vízkiszorítását, vagy megoldhatja az inverz problémát.

Ez a görbe az elméleti rajz egyes vízvonalaira előre kiszámított térfogati elmozdulások alapján derékszögű koordinátarendszerben épül fel. Az y tengelyen, egy kiválasztott léptékben, mindegyik vízvonalra felrajzolják a hajó merülését, és rajtuk keresztül vízszintes vonalakat húznak, amelyeken szintén meghatározott léptékben a megfelelő vízvonalakra kapott eltolási értéket ábrázolják. A kapott szegmensek végeit egy sima görbe köti össze, amit ún rakomány mérete.

A rakományméret segítségével meghatározható az átlagos merülés változása a rakomány fogadásából vagy kiadásából, vagy a hajó merülése adott vízkiszorításból stb.

Stabilitás a hajó azon képességét nevezzük, hogy ellenáll a dőlést okozó erőknek, és ezeknek az erőknek a megszűnése után visszatér eredeti helyzetébe.

A hajók dőlése különböző okok miatt lehetséges: a szembejövő hullámok hatására, a rekeszek aszimmetrikus elárasztása lyuk során, az áruk mozgása, a szélnyomás, az áruk átvétele vagy kiadása stb.

Az ér dőlésszögét a keresztirányú síkban ún tekercs, és a hosszanti síkban - d következtethető; az ebben az esetben képzett szögek rendre O-t és y-t jelölnek,

Megkülönböztetni kezdeti stabilitás , azaz stabilitás kis sarokszögeknél, amelynél az él felső fedélzet elkezd bejutni a vízbe (de legfeljebb 15° magas oldalú felszíni edények esetén), és stabilitás nagy dőlésszögeknél .

Képzeld el, hogy az akció alatt külső erők az edény 9-es szögben gurulást kapott (14. ábra). Ennek eredményeként a hajó víz alatti részének térfogata megőrizte értékét, de megváltoztatta az alakját; a jobb oldalon további térfogat került a vízbe, a bal oldalon pedig ugyanekkora térfogat jött ki a vízből. A nagyságközéppont a kezdeti C helyzetből az edény gördülése felé mozdult el, az új térfogatpont súlypontjába - C 1 . Amikor a hajó dőlt, a G pontban kifejtett P gravitáció és a C pontban kifejtett D támasztóerő, amely merőleges marad az új vízvonalra B 1 L 1, erőpárt alkot a GK vállal, amely merőleges pont G a támasztóerők irányába .

Ha a támasztóerő irányát a C 1 ponttól addig folytatjuk, amíg az eredeti irányával a C pontból nem metszi, akkor a kezdeti stabilitás feltételeinek megfelelő kis dőlésszögeknél ez a két irány az M pontban metszi egymást, ún. keresztirányú metacentrum .

Az MC metacentruma és nagyságközéppontja közötti távolságot ún keresztirányú metacentrikus sugár, jelölése p, valamint az M pont és a G hajó súlypontja közötti távolság - keresztirányú metacentrikus magasság h 0. ábra adatai alapján. 14 személyazonosságot készíthet

H 0 \u003d p + z c - z g.

Egy GMR derékszögű háromszögben az M csúcsnál bezárt szög egyenlő lesz a 0 szöggel. Ennek a befogószögéből és a szemközti szögéből meghatározható a GK szár, amely válla m a helyreállító pár GK=h 0 sin 8, és a visszaállítási momentum Mrest = DGK lesz. A váll értékeket behelyettesítve megkapjuk a kifejezést

Mrest = Dh 0 * sin 0,

Rizs. 14. A hajó gurulásakor ható erők.

A tipikus terhelési esetek metacentrikus magasságát a hajó tervezési folyamata során számítják ki, és ez a stabilitás mértékeként szolgál. A keresztirányú metacentrikus magasság értéke a fő hajótípusok esetében 0,5-1,2 m tartományban van, és csak a jégtörőknél éri el a 4,0 m-t.

A hajó keresztirányú stabilitásának növelése érdekében csökkenteni kell a súlypontját. Ezt a rendkívül fontos tényezőt mindig szem előtt kell tartani, különösen a hajó üzemeltetése során, és szigorúan figyelembe kell venni a duplafenekű tartályokban tárolt üzemanyag és víz fogyasztását.

Hosszanti metacentrikus magasság H 0 a keresztirányúhoz hasonlóan számítják ki, de mivel ennek tíz vagy akár több száz méterben kifejezett értéke mindig nagyon nagy - egytől másfél hajóhosszig, így az ellenőrző számítás után a hajó hosszirányú stabilitása gyakorlatilag nem számítják ki, értéke csak abban az esetben érdekes, ha a hajó orrának vagy farának merülését határozzák meg a rakomány hosszirányú mozgása során, vagy amikor a rekeszeket a hajó hosszában elárasztják.

Rizs. 15. Oldalirányú stabilitás hajó, a rakomány helyétől függően: a - pozitív stabilitás; b - egyensúlyi helyzet - az edény instabil; c - negatív stabilitás.

A korábban levont következtetések, mint már említettük, gyakorlatilag érvényesek a kezdeti stabilitásra, azaz kis szögben történő dőléskor.

A keresztirányú stabilitás kiszámításakor nagy dőlésszögeknél (a hosszirányú dőlések a gyakorlatban nem nagyok) a nagyságközép, a metacentrum, a keresztirányú metacentrikus sugár és a GK visszaállító nyomatékkar változó helyzetét határozzák meg a hajó dőlésszögének különböző szögeihez. Egy ilyen számítást az egyenes helyzettől kezdve 5-10 ° -on át a sarokszögig, amikor a helyreállító váll nullára fordul, és az ér negatív stabilitást kap.

E számítás szerint az edény stabilitásának vizuális megjelenítéséhez nagy dőlésszögeknél építenek statikus stabilitási diagram(más néven Reed diagram), amely a statikus stabilitási kar (GK) vagy a visszaállító nyomaték Mrest függését mutatja a 8 sarokszögtől (16. ábra). Ezen a diagramon az abszcissza tengely mentén a gördülési szögek, az ordináta tengely mentén pedig a helyreállító nyomatékok vagy a helyreállító pár vállainak értéke, mivel azonos térfogatú hajlásoknál, amelyeknél a hajó D vízkiszorítása állandó marad, a a helyreállítási nyomatékok arányosak a stabilitási vállokkal.

Rizs. 16. A statikus stabilitás diagramja.

1) minden szögben, ahol a görbe az abszcissza tengelye felett helyezkedik el, a kiegyenlítő vállak és nyomatékok pozitívak, és a hajó stabilitása pozitív. Azoknál a dőlésszögeknél, amikor a görbe az abszcissza tengelye alatt helyezkedik el, a hajó instabil lesz;

2) a diagram maximuma határozza meg a 0 max dőlés határszögét és a dőlésnyomaték határát a hajó statikus dőlésszögénél;

3) azt a 8 szöget, amelyben a görbe leszálló ága metszi az x tengelyt, ún. diagram naplemente szög. Ennél a sarokszögnél a helyreállító váll nullával egyenlő;

4) ha az abszcissza tengelyén 1 radiánnal (57,3°) egyenlő szöget zárunk be, és ebből a pontból merőlegest állítunk fel addig, amíg az nem metszi az origóból a görbére húzott érintőt, akkor ez a merőleges a a diagram egyenlő lesz a kezdeti metacentrikus h 0 magassággal.

Nagy befolyás a stabilitást a mozgó, azaz laza, valamint a szabad (nyitott) felülettel rendelkező folyékony és ömlesztett rakományok befolyásolják. Az edény megdöntésekor ezek a terhek a gurulás irányába kezdenek mozogni, és ennek eredményeként az egész hajó súlypontja már nem egy fix G pontban lesz, hanem ugyanabban a pontban kezd el mozogni. irányba, ami a keresztirányú stabilitási kar csökkenését okozza, ami egyenértékű a metacentrikus magasság csökkenésével az ebből adódó összes következménnyel együtt. Az ilyen esetek elkerülése érdekében a hajókon lévő összes rakományt rögzíteni kell, és a folyékony vagy ömlesztett rakományt olyan konténerekbe kell meríteni, amelyek kizárják a rakomány transzfúzióját vagy kiömlését.

A billenőnyomatékot létrehozó erők lassú fellépésével a billenő hajó megáll, ha a dőlés és a visszaállítási nyomatékok egyenlőek. Külső erők hirtelen fellépése, például széllökés, a vontató fedélzetre húzása, dőlésszög, lövegből való széles szárnyú lövedék stb. hatására a hajó megdöntve szögsebességet vesz fel, és még ezeknek az erőknek a megszűnésével is a tehetetlenségi nyomatékkal egy további szögig tovább gurul mindaddig, amíg az edény forgó mozgásának teljes kinetikus energiája (élőereje) fel nem merül, és szögsebessége nulla lesz. A hajónak ezt a dőlését hirtelen fellépő erők hatására nevezzük dinamikus dőlésszög. Ha statikus billenőnyomaték mellett a hajó csak egy bizonyos 0 ST dőléssel lebeg, akkor ugyanazon billenőnyomaték dinamikus hatása esetén felborulhat.

A dinamikus stabilitás elemzése során a hajó minden egyes elmozdulása esetén építenek dinamikus stabilitási diagramok, amelyek ordinátái adott skálán a megfelelő dőlésszögekhez tartozó statikus stabilitási nyomatékok görbéje által alkotott területeket jelentik, azaz kifejezik a helyreállító pár munkáját, amikor a hajót 0 szögben döntik, kifejezve. radiánban. A forgó mozgásnál, mint tudod, a munka egyenlő a pillanat és a forgásszög szorzatával, radiánban kifejezve,

T 1 \u003d M kp 0.

Ezen diagram szerint minden, a dinamikus stabilitás meghatározásával kapcsolatos kérdés az alábbiak szerint megoldható (17. ábra).

A dőlésszög dinamikusan alkalmazott dőlőnyomatékkal úgy határozható meg, hogy a diagramon a dőléspár grafikonját ugyanabban a léptékben ábrázoljuk; e két grafikon metszéspontjának abszcissza adja a szükséges 0 DIN szöget.

Ha egy adott esetben a rögzítési nyomatéknak állandó értéke van, azaz M kr \u003d const, akkor a munka kifejezésre kerül

T 2 \u003d M kp 0.

És a grafikon úgy fog kinézni, mint egy egyenes, amely az origón halad át.

Ahhoz, hogy ezt az egyenest a dinamikus stabilitási diagramra fel tudjuk építeni, egy radiánnal egyenlő szöget kell berajzolni az abszcissza tengely mentén, és a kapott pontból ordinátát kell rajzolni. Miután az ordináták skáláján felrajzoltuk az M cr értékét egy Nn szakasz formájában (17. ábra), meg kell húzni egy ON egyenest, amely a dőléspár kívánt munkarendje.

Rizs. 17. A dőlésszög és a korlátozó dinamikus dőlés meghatározása a dinamikus stabilitás diagramja szerint.

Az M cr nyomaték növekedésével a szekáns ON felveheti a határhelyzetet, és az origóból a dinamikus stabilitás diagramjába húzott külső OT érintővé alakul. Így az érintkezési pont abszcisszája a dinamikus dőlések dinamikus határszöge lesz 0. Ennek az érintőnek a radiánnak megfelelő ordinátája fejezi ki az M krms dinamikus hajlásoknál a korlátozó dőlési nyomatékot.

Vitorlázás közben a hajó gyakran dinamikus külső erőhatásoknak van kitéve. Ezért a dinamikus dőlési nyomaték meghatározásának képessége az edény stabilitásának eldöntésekor nagy gyakorlati jelentőséggel bír.

A hajók elvesztésének okainak vizsgálata arra a következtetésre jut, hogy a hajók elsősorban a stabilitásvesztés miatt vesznek el. A stabilitás elvesztésének korlátozása érdekében különféle feltételekúszás, regisztráció Szovjetunió Kidolgozták a szállító- és halászflotta hajóinak stabilitására vonatkozó szabványokat. Ezekben a szabványokban a fő mutató a hajó azon képessége, hogy fenntartsa a pozitív stabilitást a gördülés és a szél együttes hatására. A hajó akkor teljesíti a stabilitási szabványok alapvető követelményét, ha a rakodás legrosszabb forgatókönyve esetén az M CR kisebb, mint az M ODA.

Ugyanakkor a hajó minimális borulási nyomatékát a statikus vagy dinamikus stabilitás diagramjaiból határozzuk meg, figyelembe véve a folyékony rakományok szabad felületének hatását, a gördülést és a hajó vitorlaszámítási elemeit különböző hajóterhelési esetekre.

A szabványok számos stabilitási követelményt írnak elő, például: M KR

Elsüllyeszthetetlen hajó felhajtóerőt és stabilitást fenntartó képességének nevezték egy alkatrész elárasztása után belső terek víz jön a fedélzetről.

A hajó elsüllyeszthetetlenségét a felhajtóerő tartaléka és a pozitív stabilitás megőrzése biztosítja részben elárasztott helyiségekkel.

Ha a hajó külső hajótestén lyukat kapott, akkor a rajta átfolyó Q víz mennyiségét a kifejezéssel jellemezzük.

G - 9,81 m/s²

H - a furat középpontjának távolsága a vízvonaltól, m.

Még egy kis lyuk esetén is akkora lesz a hajótestbe jutó víz mennyisége, hogy a fenékvízszivattyúk nem képesek megbirkózni vele. Ezért vízelvezető eszközöket helyeznek el a hajón, csak a lyuk lezárása után vagy az illesztések szivárgása után bejutott víz eltávolításának számítása alapján.

A hajón keresztül a lyukba áramló víz elterjedésének megakadályozása érdekében konstruktív intézkedéseket kell tenni: a hajótest fel van osztva külön rekeszek vízzáró válaszfalak és fedélzetek. Egy ilyen felosztásnál lyuk esetén egy vagy több korlátozott rekesz elárasztódik, ami növeli a hajó merülését, és ennek megfelelően csökken a hajó szabadoldala és felhajtóereje.

Előre
Tartalomjegyzék
Vissza

Stabilitás a hajónak azt a képességét nevezzük, hogy ellenáll az egyensúlyi helyzetből kiváltó erőknek, és ezen erők megszűnése után visszatér eredeti egyensúlyi helyzetébe.

A 4. "Úszóképesség" fejezetben kapott egyensúlyi feltételek a hajónak nem elegendőek ahhoz, hogy a vízfelszínhez képest egy adott helyzetben állandóan lebeghessen. Az is szükséges, hogy az edény egyensúlya stabil legyen. Azt a tulajdonságot, amelyet a mechanikában az egyensúlyi stabilitásnak neveznek, a hajó elméletében általában stabilitásnak nevezik. Így a felhajtóerő biztosítja a feltételeket a hajó egyensúlyi helyzetéhez adott leszállás mellett, a stabilitás pedig ennek a pozíciónak a megőrzését.

Az edény stabilitása a dőlésszög növekedésével változik, és egy bizonyos értéknél teljesen elveszik. Ezért célszerűnek tűnik az edény stabilitásának vizsgálata az egyensúlyi helyzettől való kis (elméletileg végtelenül kicsi) eltéréseknél Θ = 0, Ψ = 0 mellett, majd meghatározni stabilitásának jellemzőit, azok megengedett határait nagy dőlésszögeknél.

Különbséget szokás tenni hajóstabilitás kis dőlésszögeknél (kezdeti stabilitás) és stabilitás nagy dőlésszögeknél.

A kis dőlésszögek figyelembe vételekor számos olyan feltételezés lehetséges, amelyek lehetővé teszik az edény kezdeti stabilitásának tanulmányozását a lineáris elmélet keretein belül, és jellemzőinek egyszerű matematikai függőségeit. Az edények stabilitását nagy dőlésszögeknél egy finomított nemlineáris elmélet segítségével vizsgálják. Természetesen a hajó stabilitási tulajdonsága egységes, és az elfogadott felosztás tisztán módszertani jellegű.

Az edény stabilitásának tanulmányozásakor annak dőléseit két egymásra merőleges síkban veszik figyelembe - keresztirányú és hosszanti. Amikor az edényt a dőlésszögek által meghatározott keresztirányú síkban megdöntik, azt tanulmányozzák oldalirányú stabilitás; a hosszsíkban lévő dőlésszögekkel, amelyeket a trimmszögek határoznak meg, tanulmányozzuk hosszirányú stabilitás.

Ha a hajó dőlése jelentős szöggyorsulások nélkül történik (folyékony rakomány szivattyúzása, lassú vízáramlás a rekeszbe), akkor a stabilitást ún. statikus.

Egyes esetekben az edényt billentő erők hirtelen hatnak, jelentős szöggyorsulást okozva (szélfújás, hullámhullám stb.). Ilyen esetekben fontolja meg dinamikus stabilitás.

A stabilitás a hajó nagyon fontos tengeri tulajdonsága; a felhajtóerővel együtt biztosítja a hajó adott helyzetben a vízfelülethez viszonyított navigációját, amely a meghajtás és a manőver biztosításához szükséges. A hajó stabilitásának csökkenése vészhelyzeti gurulást és dőlést, a stabilitás teljes elvesztése pedig felborulását okozhatja.

A hajó stabilitásának veszélyes csökkenésének megelőzése érdekében a személyzet minden tagja köteles:

mindig legyen világos elképzelése a hajó stabilitásáról;

ismerje a stabilitást csökkentő okokat;

minden eszközt és intézkedést ismerni és alkalmazni tud a stabilitás fenntartása és helyreállítása érdekében.

A következő típusú stabilitási fogalmak léteznek: statikus és dinamikus, az edény kis dőlésszögével és nagy dőlésszöggel.

Statikus stabilitás - az edény stabilitása az edény fokozatos, egyenletes megdöntésével, amikor a tehetetlenségi és vízálló erők figyelmen kívül hagyhatók.

A kezdeti stabilitás törvényei csak egy bizonyos dőlésszögig tartják meg érvényüket. Ennek a szögnek az értéke a hajó típusától és terhelési állapotától függ. Alacsony kezdeti stabilitású hajóknál (utas- és faszállítók) a maximális dőlésszög 10-12 fok, tartályhajóknál és szárazáruhajóknál 25-30 fok. A CG (súlypont) és a CG (nagyságpont) elhelyezkedése a fő tényezők, amelyek befolyásolják a hajó gurulása során a stabilitást.

A stabilitás alapelemei: elmozdulás ∆ , a visszaállító nyomaték válla (statikus stabilitás válla) - lct, kezdeti metacentrikus sugár - r,

keresztirányú metacentrikus magasság - h, dőlésszög - Ơ, visszaállító nyomaték - MV

Billenőnyomaték - Mkr, stabilitási együttható -K, a tömegközéppont emelkedése Zg,

magassági középpont -Zc, Időjárási kritérium-K, DSO (statikus stabilitási diagram), DDO (dinamikus stabilitási diagram).

DSO - ad teljes leírás hajó stabilitása : keresztirányú metacentrikus magasság, statikus stabilitás válla, DSO határszöge, DSO naplemente szöge.

A DSO a következő feladatok megoldását teszi lehetővé:

• a teher elmozdulásából és a borulási nyomatékból származó billenőnyomaték nagysága;
• a hajótest, a külső szerelvények javításához szükséges oldal kihelyezésének kialakítása;
• meghatározás legnagyobb statikusan alkalmazott billenőnyomaték, amelyet a hajó felborulás nélkül kibír, és az ebben az esetben kapott dőlésszög;
• a hajó dőlési szögének meghatározása a pillanatnyi dőlési nyomatékból kezdeti dőlés hiányában;
• a dőlésszög meghatározása hirtelen fellépő billenőnyomatékból egy kezdeti dőlés jelenlétében a billenőnyomaték irányában;
• a dőlésszög meghatározása hirtelen fellépő billenőnyomatékból egy kezdeti dőlés jelenlétében a billenőnyomaték hatásával ellentétes irányban.
• A dőlésszög meghatározása a rakomány fedélzeten történő mozgatásakor;
• Statikus borulási nyomaték és statikus borulási szög meghatározása;
• A dinamikus borulási nyomaték és a dinamikus borulási szög meghatározása;
• A hajó kiegyenesítéséhez szükséges dőlési nyomaték meghatározása;
• Annak a rakománynak a súlyának meghatározása, amelynek mozgása során a hajó elveszíti stabilitását;
• Mit lehet tenni a hajó stabilitásának javítása érdekében?

A stabilitás szabványosítása az oroszországi és ukrán hajózási nyilvántartás kérésére:

1. a DSO statikus stabilitásának maximális karja nagyobb vagy = 0,25 m, ha a hajó maximális hossza kisebb vagy = 80 m vagy több, vagy = 0,20 m, ha a hajó hossza meghaladja a vagy = 105 m-t;
2. diagram maximális szöge nagyobb vagy = 30 fok;
3. naplemente szöge DSO több vagy = 60 fok. és 55 fok, figyelembe véve a jegesedést

4. időjárási kritérium - K több mint vagy \u003d 1, és az Atlanti-óceán északi részén hajózva - 1,5

5. korrigált keresztirányú metacentrikus magasság minden rakodási lehetőséghez

mindig pozitívnak kell lennie, és halászhajók esetében legalább -0,05 m.

Az edény gördülési jellemzői a metacentrikus magasságtól függenek. Minél nagyobb a metacentrikus magasság, annál élesebb és intenzívebb a dőlésszög, ami negatívan befolyásolja a rakomány rögzítését és épségét, és általában az egész hajó biztonságát.

Különböző edények optimális metacentrikus magasságának hozzávetőleges értéke méterben:

• rakomány-utas nagy űrtartalom 0,0-1,2 m, közepes űrtartalom 0,6-0,8 m.
• nagy űrtartalmú száraz rakomány 0,3-1,5 m, közepes űrtartalom 0,3-1,0 m.
• nagy tartályhajók 1,5-2,5 m.

Mert száraz teherszállító hajókátlagos tonnatartalom a helyszíni megfigyelések alapján négy stabilitási zónát azonosítottak:

A - roll zóna vagy elégtelen stabilitás-h|B =0,0-0,02 - amikor az ilyen hajók teljes sebességgel fordulnak, akár 15-18 fokos dőlés is előfordul.

B - optimális stabilitási zóna h|B=).02-0,05 – viharos tengeren a hajók gördülékenyen gördülnek, a legénység lakhatósága jó, az oldalirányú tehetetlenségi erők nem haladják meg a fedélzeti rakomány gravitációjának 10%-át.

B - kellemetlen zóna vagy fokozott stabilitás h|B=0,05-0,10 - a legénység éles dőlés-, munka- és pihenési feltételei rosszak, az oldalirányú tehetetlenségi erők elérik a fedélzeti rakomány gravitációjának 15-20%-át.

A túlzott stabilitás G-zónája vagy roncsolás h|B több, mint 0,10 - a gördülésre ható keresztirányú tehetetlenségi erők elérhetik a fedélzeti rakomány gravitációjának 50%-át, miközben a rakomány eltörik, a fedélzeti kötélzet részei (gyűrűk, kagylók), a hajó bástyája megsemmisül, ami rakomány elvesztése és a hajó halála.

A hajó stabilitási információi általában teljes stabilitási számításokat adnak jegesedés nélkül:

• 100%-ban rakomány nélküli hajóüzletek
• 50%-a hajó készlete és 50%-a rakomány, amely lehet fedélzeti rakomány
• 50% készlet és 100% rakomány
• 25% a hajó üzletei, nincs rakomány, rakomány a fedélzeten
• 10% hajóüzletek, 95% rakomány.

Jegesedést is figyelembe véve ugyanaz + tankokban ballaszttal.

A tipikus, jeges és jegesedés nélküli rakodási esetek stabilitásának kiszámítása mellett a stabilitásra vonatkozó információk lehetővé teszik a hajó stabilitásának teljes számítását a nem szabványos rakodási eseteknél. Ebben az esetben szükséges:

• Pontos képe legyen a rakomány helyéről a rakterekben tonnában;
• Adatok tonnában a hajóállomány tartályaira vonatkozóan: nehéz fűtőolaj, gázolaj, olaj, víz;
• Készítsen súlytáblázatot adott hajóterheléshez, számítsa ki a hajó CG-nyomatékait!

a függőleges és vízszintes tengelyhez viszonyítva, és függőlegesen és vízszintesen is alkalmazható -

• Számítsa ki a súlyok összegét (a hajó teljes vízkiszorítása), a hajó CG hosszirányú nyomatékának értékét (figyelembe véve a + és - jeleket), a függőleges statikus nyomatékot
• Határozza meg a hajó súlypontjának alkalmazását és abszcisszán a megfelelő nyomatékokat osztva a hajó jelenlegi bruttó vízkiszorításával tonnában
• A referenciatáblázatok szerinti készletek %-ban és a rakomány %-ban kifejezett mennyisége alapján a referenciatáblázatok szerint (határgörbe) durva megbecsülni, hogy a hajó stabil-e vagy sem, és szükség van-e további tengervíz ballaszt felvételére a hajó kettősébe. - alsó tartályok.
• Határozza meg a hajó trimmelési görbéit (lásd a táblázatokat a Stabilitási információkban)
• Határozza meg a kezdeti keresztirányú metacentrikus magasságot, mint a nagyságpont alkalmazása - és a súlypont alkalmazása közötti különbséget, majd válassza ki a táblázatokból (stabilitási információk függeléke - a továbbiakban "információ") a korrekciót szabad felület a keresztirányú metacentrikus értékhez - határozza meg a korrigált keresztirányú metacentrikus értéket.
• Az edény elmozdulásának számított értékeivel ezt a járatotés a korrigált metacentrikus magassággal adja meg a statikus stabilitási görbék vállai diagramját (az "Információ"-ban mellékelve) és 10 fok után készítse el a statikus stabilitási vállak DSS-ét adott elmozdulásnál a sarokszögből (Reed diagramja). )
• A DSO diagramból távolítsa el az összes fő adatot az ukrán, oroszországi hajózási nyilvántartás követelményeinek megfelelően.
• Határozza meg erre a terhelési esetre a feltételesen számított gördülési amplitúdó értékét a referenciaadatokban szereplő ajánlások alapján, ezt az amplitúdót növelje 2-5 fokkal a szélnyomás miatt (6-7 pontos szélnyomást vesszük figyelembe). Az összes ható tényezőt egyidejűleg figyelembe véve ez az amplitúdó elérheti a -15-50 fokos értékeket.
• Folytassa a DSO-t az abszcissza negatív értékeinek irányába, és tegye félre a számított emelkedési amplitúdó értékét a nulla koordinátáktól balra, majd állítsa vissza a merőlegest az abszcissza tengelyének negatív értékén lévő pontból. Szem segítségével rajzoljon egy vízszintes vonalat, amely párhuzamos az abszcissza tengellyel, így. Úgy, hogy az x-tengelytől balra és a DSO-tól jobbra eső terület egyenlő legyen. (lásd a példát) - határozza meg a borulási nyomaték vállát.
• Ezzel egyidejűleg vegye le a billenőnyomaték kart a DSO-ról, és számítsa ki a borítási nyomatékot az elmozdulás és a billenőnyomaték kar szorzataként.
• Az átlagos merülés (korábban számított) értéke szerint válassza ki a dőlésnyomaték értékét további táblázatokból (Információ)
• Számítsa ki a -K időjárási kritériumot, ha megfelel az ukrán hajózási nyilvántartás követelményeinek, beleértve az összes többi 4 kritériumot, akkor a stabilitás számítás itt véget ér, de az IMO minden típusú hajóra vonatkozó stabilitási kódex követelményei szerint A -1999-es évtől még két stabilitási kritérium szükséges, amelyeket csak a DDO-ból (Dynamic Stability Diagram) lehet meghatározni.. Amikor a hajó jeges körülmények között közlekedik, számítsa ki az időjárási kritériumot ezekre a feltételekre.
• A DDO - dinamikus stabilitási diagramok felépítése könnyebben kivitelezhető a DSO diagram alapján, a táblázat sémájával. 8 (61. o. - L. R. Aksyutin "A hajó rakományterve" - ​​Odessza-1999 vagy 22-24. o. "Tengeri hajók stabilitásellenőrzése" - Odessza-2003) - a dinamikus stabilitás vállainak kiszámításához. Ha a Stabilitási tájékoztatóban szereplő határoló nyomatékok diagramja szerint a hajó számításaink szerint stabil, akkor nem szükséges DDO-t számolni.

Az IMO-1999 Stabilitási Szabályzat követelményei szerint (IMO 1999. júniusi A.749 (18) határozat)

a minimális keresztirányú metacentrikus magasság GM o -0,15 m személyszállító hajók, és horgászat esetén - 0,35 vagy annál nagyobb;

· statikus stabilitású váll legalább 0,20 m;

· maximális DSO maximális statikus stabilitási karral - 25 fok vagy annál nagyobb;

· dinamikus stabilitású váll 30 foknál nagyobb vagy plusz dőlési szögnél - legalább -0,055 m-rad .; (méter)

dinamikus stabilitás válla 40 fokban (vagy elárasztási szögben) legalább - 0,09 m-rad.; (méter)

A dinamikus stabilitási vállak különbsége 30 és 40 fokban - legalább 0,03 m-rad. (méter)

· időjárási kritérium több mint vagy = egy (1) - a vagy = 24 m-nél nagyobb hajók esetében.

· további dőlésszög az állandó szél miatt személyhajóknál legfeljebb 10 fok, minden más hajó esetében legfeljebb 16 fok vagy annak a szögnek a 80%-a, amelynél a fedélzet széle a vízbe kerül, attól függően, hogy melyik szög a minimális .

1999. június 15-én az IMO Navigációs Biztonsági Bizottsága kiadta a 920. számú körlevelet – Modell loading and stability Manual, amely azt ajánlja, hogy minden flottával rendelkező állam biztosítson minden hajó számára egy speciális kézikönyvet a hajó terhelésének és stabilitásának kiszámításához, amelyben megadja. a hajó optimális terhelési és stabilitási számításainak típusait, adja meg az összes jelet és rövidítést egyszerre, hogyan szabályozható a hajó stabilitása, leszállása és hosszanti szilárdsága. Ez a kézikönyv tartalmazza a fenti számításokhoz szükséges összes rövidítést és mértékegységet, valamint táblázatokat a stabilitás és a hajlítónyomaték kiszámításához.

A tengerben az edény keresztirányú metacentrikus magasságának ellenőrzése egy hozzávetőleges képlet szerint történik, amely figyelembe veszi az edény szélességét - B (m), az emelkedési periódust - To (s) és C - együtthatót 0,6 - 0,88 között, a hajó típusától és terhelésétől függően - h = (CB / To) 2 85-90%-os pontossággal .(h-m).

A "Különleges rendszer és veszélyes áruk szállítása" tárgyú RGZ teljesítéséhez használhatja a SevNTU által kiadott "A hajó rakománytervének kiszámítása" című szerzői kézikönyvet.

Kérjen a tanártól egy konkrét feladatot a rakományterv kiszámításához. Eredeti

A hajó stabilitásával kapcsolatos információk a tanárnál vannak. Számítások elvégzésére

ehhez az edényhez a tanulónak másolatot kell készítenie a számítási táblázatokról és grafikonokról az „Információ”-ból. Az RGZ védi az egyéb „A hajó stabilitására vonatkozó információk” felhasználását a tengeri gyártás során a saját, meghatározott hajóra és a szállított rakományra vonatkozóan.

41. § Stabilitás.

A stabilitás egy olyan hajó azon képessége, amelyet bármely külső erő kihozott a normál egyensúlyi helyzetéből, és ezen erők megszűnése után visszatér eredeti helyzetébe. A külső erők, amelyek kimozdíthatják a hajót a normál egyensúlyi helyzetből, közé tartozik a szél, a hullámok, az áruk és az emberek mozgása, valamint a centrifugális erők és a hajó elfordulásakor fellépő pillanatok. A navigátor köteles ismerni hajója jellemzőit és helyesen felmérni a stabilitását befolyásoló tényezőket. Különbséget kell tenni a keresztirányú és a hosszirányú stabilitás között.

89. ábra Statikus erők, amelyek alacsony sarkú hajón hatnak

A hajó keresztirányú stabilitását a G tömegközéppont és a C nagyságpont egymáshoz viszonyított helyzete jellemzi.

Ha a hajót az egyik oldalon kis szögben (5-10°) megdöntjük (89. ábra), a CV a C pontból a C 1 pontba mozog. Ennek megfelelően a felszínre merőlegesen ható támasztóerő keresztezi az átmérőt. sík (DP) az M pontban.

A hajó DP metszéspontját a támasztóerő irányának kreppnél történő folytatásával M kezdeti metacentrumnak nevezzük. A C támasztóerő alkalmazási pontja és a kezdeti metacentrum közötti távolságot metacentrikus sugárnak nevezzük.

A kezdeti M metacentrum és a G tömegközéppont távolságát h 0 kezdeti metacentrikus magasságnak nevezzük.

A kezdeti metacentrikus magasság jellemzi a hajó stabilitását kis dőlésszögeknél, méterben mérik, és a hajó kezdeti stabilitásának kritériuma. Általános szabály, hogy a motorcsónakok és csónakok kezdeti metacentrikus magassága akkor tekinthető jónak, ha több mint 0,5 m, egyes hajóknál kevesebb, de legalább 0,35 megengedett m.

Rizs. 90. A kezdeti metacentrikus magasság függése az ér hosszától

Az éles dőlés hatására a hajó elgurul, és stopperrel mérik a szabad gurulás időtartamát, azaz a teljes lendület idejét egytől. szélső pozíció másikra és vissza. Az edény keresztirányú metacentrikus magasságát a következő képlet határozza meg:

h 0 \u003d 0,525 () 2 m,

Ahol BAN BEN- a hajó szélessége, m;

T- dobási periódus, mp.

Az 1. ábrán látható görbe a kapott eredmények értékelésére szolgál. 90, jól megtervezett hajók szerint épült. Ha a fenti képlettel meghatározott kezdeti metacentrikus h o magasság az árnyékolt sáv alatt van, az azt jelenti, hogy a hajó gördülése egyenletes lesz, de kezdeti stabilitása elégtelen, és a hajózás veszélyes lehet. Ha a metacentrum az árnyékolt sáv felett helyezkedik el, a hajót gyors (éles) gördüléssel, de megnövekedett stabilitással lehet megkülönböztetni, ezért egy ilyen hajó tengerre alkalmasabb, de a lakhatóság nem kielégítő. Az optimális értékek az árnyékolt sáv zónájába esnek.

Stabilitás motorcsónakok és csónakok ki kell bírnia a következő feltételeket: egy teljesen felszerelt, motoros hajó dőlésszöge a megállapított teherbírás 60%-ának megfelelő terheléstől a fedélzeten kisebb legyen, mint az elárasztási szög.

A hajó megállapított teherbírása magában foglalja az utasok súlyát és a kiegészítő rakomány (felszerelés, ellátás) súlyát.

A hajó dőlését az egyik oldalon a középvonal új ferde helyzete és a függőleges vonal közötti szög méri. Amikor egy q szögön át dől, a hajó súlyának eredője a DP síkjával azonos q szöget zár be.

A sarkú oldal több vizet fog kiszorítani, mint az ellenkező oldal, és a CV a tekercs irányába tolódik el.

Ekkor a támasztó és súly eredő erői kiegyensúlyozatlanok lesznek, és olyan erőpárt képeznek, amelynek váll egyenlő

l = h 0sin q.

A súly- és támasztóerők ismételt hatását a visszaállító nyomaték méri

M = Dl = Dh 0sin q.

ahol D a felhajtóerő, amely egyenlő a hajó súly erejével;

l - stabilitás váll.

Ezt a képletet metacentrikus stabilitási képletnek nevezik, és csak kis dőlésszögekre érvényes, amelyeknél a metacentrum állandónak tekinthető. Nagy sarokszögeknél a metacentrum nem állandó, aminek következtében a visszaállító nyomaték és a sarokszögek lineáris kapcsolata megsérül.

A rakomány hajón elfoglalt relatív helyzete alapján a navigátor mindig megtalálja a metacentrikus magasság legkedvezőbb értékét, amelynél a hajó kellően stabil lesz és kevésbé lesz kitéve a gurulásnak.

A billenőnyomaték annak a rakománynak a súlyának a szorzata, amelyet a hajón a mozgási távolsággal megegyező váll mozgat. Ha egy 75 súlyú személy kg, a parton ülve 0,5-tel áthalad a hajón m, akkor a dőlési nyomaték 75 * 0,5 = 37,5 lesz kg/m.

91. ábra. Statikus stabilitási diagram

A hajó dőlésszögének 10°-kal történő megváltoztatásához a hajót teljes elmozdulásig kell betölteni, teljesen szimmetrikusan az átmérős síkra nézve. A hajó rakodását mindkét oldalról mért merüléssel kell ellenőrizni. A dőlésmérőt szigorúan az átmérős síkra merőlegesen kell beállítani úgy, hogy 0°-ot mutasson.

Ezt követően a terheket (például embereket) előre megjelölt távolságra kell mozgatni, amíg a dőlésmérő 10 ° -ot nem mutat. Az igazolási kísérletet a következőképpen kell elvégezni: a hajót az egyik oldalon, majd a másik oldalon kell megdönteni. A billenő hajó rögzítési nyomatékainak ismeretében különböző (legnagyobb) szögekben lehetséges egy statikus stabilitási diagram (91. ábra) felépítése, amely a hajó stabilitását értékeli.

A stabilitás növelhető a hajó szélességének növelésével, a súlypont leeresztésével és a tat golyóival.

Ha az edény tömegközéppontja a nagyságközéppont alatt van, akkor az edény nagyon stabilnak tekinthető, mivel a gördülés során fellépő támasztóerő nagysága és iránya nem változik, de az alkalmazási pont eltolódik az edény irányába. az edény dőlése (92. ábra, a). Ezért dőléskor egy olyan erőpár jön létre, amely pozitív helyreállító nyomatékkal rendelkezik, és arra törekszik, hogy a hajót egyenes gerincen normál függőleges helyzetbe hozza vissza. Könnyen belátható, hogy h>0, míg a metacentrikus magasság 0. Ez jellemző a nehéz gerincű jachtokra, és atipikus többre. nagy hajók hagyományos testfelépítéssel.

Ha a tömegközéppont a nagyságközéppont felett helyezkedik el, akkor a stabilitás három esete lehetséges, amivel a navigátornak tisztában kell lennie.

A stabilitás első esete.

Metacentrikus magasság h>0. Ha a súlypont a nagyságközéppont felett helyezkedik el, akkor az edény ferde helyzetével a támasztóerő hatásvonala keresztezi a súlypont feletti átmérős síkot (92. ábra, b).

Rizs. 92. Az állandó hajó esete

Ebben az esetben egy pozitív visszaállító nyomatékú erőpár is kialakul. Ez jellemző a legtöbb hagyományos formájú hajóra. A stabilitás ebben az esetben a testtől és a súlypont magassági helyzetétől függ. A dőléskor a dőlő oldal behatol a vízbe, és további felhajtóerőt hoz létre, ami a hajó vízszintbe állítását eredményezi. Ha azonban egy hajó folyékony és ömlesztett rakományokkal gördül, amelyek képesek a gördülési irányban mozogni, akkor a súlypont is a gördülés irányába tolódik el. Ha a súlypont a dobás során túllép a nagyságközéppontot a metaközépponttal összekötő függővonalon, akkor a hajó felborul.

Az instabil sudok második esete közömbös egyensúly mellett.

Metacentrikus magasság h \u003d 0. Ha a tömegközéppont a nagyságközéppont felett van, akkor hengerrel a támasztóerő hatásvonala átmegy a súlyponton MG \u003d 0 (93. ábra). Ebben az esetben a nagyságközéppont mindig ugyanazon a függőlegesen helyezkedik el a súlyponttal, így nincs helyreállító erőpár. Külső erők hatása nélkül a hajó nem térhet vissza egyenes helyzetbe. Ebben az esetben különösen veszélyes és teljesen elfogadhatatlan a folyékony és ömlesztett rakományok hajón történő szállítása: a legkisebb ringatással a hajó felborul. Ez jellemző a kerek vázas csónakokra.

A harmadik eset, amikor egy instabil hajó instabil egyensúlyban van.

Metacentrikus magasság h<0. Центр тяжести расположен выше центра величины, а в наклонном положении судна линия действия силы поддержания пересекает след диаметральной плоскости ниже центра тяжести (рис. 94).

A gravitációs erő és a támasztó erő a legkisebb saroknál negatív helyreállító nyomatékú erőpárt alkot, és a hajó felborul.

Rizs. 93. Egy instabil hajó esete közömbös egyensúlyban

Rizs. 94. Egy instabil hajó esete instabil egyensúlyban

Az elemzett esetek azt mutatják, hogy a hajó akkor stabil, ha a metacentrum a hajó súlypontja felett helyezkedik el. Minél lejjebb esik a súlypont, annál stabilabb a hajó. A gyakorlatban ezt úgy érik el, hogy a rakományt nem a fedélzetre, hanem az alsó helyiségekben és rakterekben helyezik el.