Kezdeti stabilitás. Az edény egyenlő térfogati dőlése. Euler-tétel. A hajó leszállása egyenesen és egyenletes gerincen

A stabilitás az egyensúlyi helyzetéből külső hatás által kikerült edény azon képessége, hogy e hatás megszűnése után visszatérjen oda.

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

Megkülönböztetik a keresztirányú stabilitást, amely a hajó dőlésszögének felel meg a keresztirányú síkban (edénygördülés), és a hosszirányú stabilitást (a hajó trimmelése).

Hosszirányú stabilitás tengeri hajók nyilvánvalóan biztosított és megsértése gyakorlatilag lehetetlen, míg a rakomány elhelyezése és mozgása az oldalsó stabilitás megváltozásához vezet.

Amikor a hajó megdől, a nagyságpontja (CM) egy bizonyos görbe mentén mozog, amelyet CM-pályának neveznek. Az edény kis dőlésénél (legfeljebb 12°) feltételezzük, hogy a központi pont pályája egybeesik egy lapos görbével, amely 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 nagyságrendű középpont elmozdul a hajó billentési folyamata során. Ha a dőlés a keresztirányú síkban (gördülés) történik, 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 G edény súlypontja közötti távolságot kezdeti metacentrikus magasságnak (vagy egyszerűen metacentrikus magasságnak) nevezzük, és h betűvel jelöljük. A kezdeti metacentrikus magasság a hajó stabilitásának mértéke.

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

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

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

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

A T metacentrumnak a hajó G tömegközéppontjához viszonyított elhelyezkedésének három lehetséges esete van:

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

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 kiegyenlítő nyomaték lineárisan függ a dőlésszögtől.

Tekintsük az edény egyenletes dőléseit a keresztirányú síkban. Ebben az esetben feltételezzük, hogy:

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

Ilyen feltételezések szerint néhány erő (súly- és felhajtóerő) össznyomatéka a GK kar dőléssíkjában hat, amit a statikus stabilitás karjának nevezünk, és maga a nyomaték a helyreállító nyomaték, és ezt jelöljük. M in.

Ezt a képletet az oldalsó stabilitás metacentrikus képletének nevezik.

Ha a hajót keresztirányban 12°-ot meghaladó szögben megdöntjük, a fenti kifejezés nem használható, mivel a ferde vízvonal súlypontja elmozdul a középsíktól, és a nagyságközép nem egy kör mentén mozog. ív, hanem egy változó görbületű, azaz metacentrikus görbe mentén a sugár megváltoztatja az értékét.

A stabilitási problémák megoldására nagy dőlési szögeknél egy statikus stabilitási diagramot (SSD) használnak, amely a statikus stabilitási karok dőlésszögtől való függését kifejező grafikon (2. ábra).

A statikus stabilitási diagramot a pantokarens segítségével állítjuk össze – egy grafikont, amely az lφ alak stabilitási karjainak az edény térfogati elmozdulásától és a dőlésszögétől való függését mutatja be. Egy adott hajó pantocarei be vannak építve tervezőiroda 0 és 90 0 közötti dőlésszög esetén üres hajótól teljesen megrakott hajó elmozdulásáig (a hajón található - az elméleti rajz ívelt elemeinek táblázatai).

A DSO építéséhez szüksége lesz:

• a pantocaren abszcissza tengelyén helyezzen el egy pontot, amely megfelel az edény térfogati elmozdulásának a töltés befejezésekor;
• a kapott pontból állítsa vissza a merőlegest, és távolítsa el az 1f értékeit a görbékből a 10, 20 0 stb. dőlési szögekre;
• számítsa ki a statikus stabilitás vállát a következő képlettel:

l = l f – a * sin θ = l f – (Z g – Z c) * sin θ ,

• ahol a = Z g - Z c (ebben az esetben az adott elmozdulásnak megfelelő terhelés számításából kapjuk meg az edény Zg CG alkalmazását - egy speciális táblázatot töltünk ki, és a táblázatokból találjuk meg a Z c CV alkalmazást az elméleti rajz ívelt elemei);
• alkossunk egy l 1 f görbét és egy α∗sinθ szinuszost, melynek ordinátakülönbségei az l statikus stabilitás karjai.

A statikus stabilitási diagram elkészítéséhez a gördülési szögeket 0 fokban az abszcissza tengelyen, a statikus stabilitási karokat méterben az ordináta tengely mentén ábrázoljuk (3. ábra). A diagram egy adott 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 nullával egyenlő. Az edény statikus instabil egyensúlyi helyzetben van, mivel a gördülés enyhe növekedése is az edény felborulásához vezet;
• 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 a hajó stabilan áll a dőlésszögben nullától 83°-ig. A görbe az abszcissza tengellyel való metszéspontját, amely megfelel az edény felborulási szögének (0 = 83 0), a diagram napnyugtapontjának nevezzük, és ezt a szöget a diagram naplemente szögének nevezzük.

Az a maximális M cr max billenőnyomaték, amelyet egy hajó felborulás nélkül képes ellenállni, megfelel a maximális statikus stabilitási karnak.

A statikus stabilitási diagram segítségével az ismert M 1 dőlési nyomatékból meghatározhatja a dőlésszöget, amely szél, hullámok, teherelmozdulás stb. hatására keletkezett. Meghatározásához húzzon egy vízszintes vonalat, amely az M 1 ponttól a metszéspontja a diagram görbéjével, és a kapott pontból egy merőlegest leeresztünk az abszcissza tengelyére (θ = 26 0). Az inverz probléma ugyanúgy megoldódik.

A statikus stabilitási diagram segítségével meghatározhatja a kezdeti metacentrikus magasság értékét (3. ábra), amelynek megtalálásához:

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

Dinamikus stabilitási diagram

A gyakorlatban a hajót gyakran érintik hirtelen dinamikus pillanatok (szélvihar, hullámverés, vontatási törés stb.). Ebben az esetben az edény dinamikus dőlési szöget kap, bár rövid ideig, de jelentősen meghaladja azt a dőlést, amely ugyanazon pillanat statikus hatása alatt keletkezhet.

Képzeljük el, hogy egy normál (egyenes) helyzetben lévő hajóra hirtelen egy M cr billenőnyomatékot alkalmazunk, amelynek hatására a hajó egyre nagyobb sebességgel (gyorsulással) kezd gurulni, hiszen a kezdeti időszakban a az M in egyenesítési momentum sokkal lassabban fog növekedni M kr. Miután az edény 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 nagyobb lesz, mint M cr.

Egy ponton a szögsebesség 0 lesz, a hajó dőlése megáll (a hajó „lefagy” a legmélyebb ponton), és a dőlésszög eléri a maximumot. Ezt a szöget dinamikus gördülési szögnek θdyn nevezzük. Ezután a hajó elkezd visszatérni eredeti helyzetébe.

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

A dinamikus stabilitás a hajó azon képessége, hogy ellenálljon a billenőnyomaték dinamikus hatásainak.

A dinamikus stabilitás relatív mértéke az ldin dinamikus stabilitási kar.

A kiegyenlítő nyomaték vagy a dinamikus stabilitási kar működésének a dőlésszögtől való függését kifejező görbét dinamikus stabilitási diagramnak (DSD) nevezzük.

A dinamikus stabilitási diagram grafikus ábrázolása a statikus stabilitási diagramhoz viszonyítva az ábrán látható. 4, amelyből egyértelműen kiderül, hogy:

• a statikus stabilitási diagram és az abszcissza tengely metszéspontjai megfelelnek a dinamikus stabilitási diagram O és D szélsőpontjainak;
• a statikus stabilitási diagram maximumának A pontja megfelel a dinamikus stabilitási diagram C inflexiós pontjának;
• a dinamikus stabilitási diagram bármely ordinátája, amely egy adott θ dőlési szögnek felel meg, egy skálán képviseli a statikus stabilitási diagramnak az ennek a dőlési szögnek megfelelő területét (az ábrán árnyékolva).

Hajókörülmények között általában az ismert statikus stabilitási diagram alapján készítenek dinamikus stabilitási diagramot, a dinamikus stabilitási karok kiszámítására szolgáló diagramot az 1. ábra mutatja. 5:

Amikor a fenti táblázat eredményei alapján dinamikus stabilitási diagramot készítünk (6. ábra), a dinamikus billenőnyomatékot a dőlésszögek mentén állandónak feltételezzük. Következésképpen a munkája lineárisan függ a θ szögtől, és a ƒ(θ) = 1 cr * θ szorzat grafikonja a dinamikus stabilitási diagramon a koordináták origóján áthaladó egyenes ferde vonallal lesz ábrázolva. Ennek megalkotásához elegendő egy függőlegest áthúzni az 1 radiános tekercsnek megfelelő ponton, és erre a függőlegesre egy adott 1 radiános vállát kell tenni. Az E pontot az O koordináták origójával összekötő egyenes a kívánt ƒ(θ) =1 cr *θ grafikont ábrázolja, azaz a billenőnyomaték grafikonját a P hajó súlyerejének függvényében. Ez az egyenes metszi majd A dinamikus stabilitási diagram az A és B pontokban. Az A pont abszcisszán a θ dinamikus elfordulási szöget határozzuk meg, amelynél a billenő- és kiegyenlítő nyomatékok munkája egyenlő. A B pontnak nincs gyakorlati jelentősége.

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

Ahhoz, hogy megtaláljuk azt a borulási nyomatékot, amelyet a hajó még felborulás nélkül is kibír, rajzoljunk egy érintőt a koordináták origójából a dinamikus stabilitási diagramra, amíg az a D pontban nem metszi az 1 radiános gördülésnek megfelelő függőlegest. Ennek a függőlegesnek az abszcissza tengelyétől az érintővel való metszéspontjáig terjedő szakasza adja meg az 1 opr borulási nyomaték vállát, magát a nyomatékot pedig úgy határozzuk meg, hogy megszorozzuk az 1 opr vállát az R edény súlyerőjével. A C érintőpont meghatározza a dinamikus henger határszögét θ dyn.prep.

Stabilitási kritériumok

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

• Az erős szél és dőlés (időjárás) K kritériumának nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie, mint egységgel, azaz az M opr borulási nyomaték és az M cr billenőnyomaték 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 dőlésszög mellett. Köztes edényhosszak esetén az l max értéket lineáris interpolációval határozzuk meg;
• annak a dőlési szögnek, amelynél a stabilitási kar eléri a maximumát, 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 kritériumnak legalább egységnyinek kell lennie. A gyorsulási kritériumot a hajó összetett rakodásának változataira, vagy a rakterek részleges vagy teljes betöltésére kis fajlagos rakodási térfogatú rakomány (ólom stb.) esetén számítják ki.

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

A behajózó hajókra téli idő a téli szezonális zónákban a fő terhelési eseteken kívül a stabilitást a jegesedés figyelembevételével is ellenőrizni kell. A jegesedés számításánál figyelembe kell venni az elmozdulás változásait, a súlypont emelkedést és a jegesedés miatti szélteret. A jegesedés közbeni stabilitásra vonatkozó számításokat a stabilitás szempontjából legrosszabb tervezett terhelési esetre kell elvégezni. Jegesedés esetén a stabilitás ellenőrzésekor a jég tömege túlterhelésnek számít, és nem számít bele a hajó hordképességébe. A nyitott fedélzetek teljes vízszintes vetületi területének négyzetméterenkénti jégtömegét a nyilvántartás követelményeivel összhangban 30 kg-nak kell venni. 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 függőleges nyomatékot a fedélzet és az átmenetek megfelelő szakaszainak súlypontjának magassága határozza meg. A vitorlafelület négyzetméterére eső jég tömegét 15 kg-nak kell tekinteni.

Javasolt olvasmány.

Stabilitás a cselekvés által megbillent hajó képességének nevezzük külső erők egyensúlyi helyzetből ezen erők hatásának megszűnése után térjen vissza egyensúlyi állapotba.

A hajó megdöntése olyan külső erők hatására következhet be, mint a rakomány mozgása, befogadása vagy kiürítése, szélnyomás, hullámhatás, a vontatókötél feszültsége stb.

Azt a stabilitást, amellyel a hajó a hosszirányú dőlések során rendelkezik, trimmszögekkel mérve, longitudinálisnak nevezzük. Általában elég nagy, így soha nem áll fenn annak a veszélye, hogy a hajó az orron vagy a faron keresztül felborul. A tanulmányozás során azonban meg kell határozni a hajó trimmét a külső erők hatására. Azt a stabilitást, amellyel a hajó a keresztirányú dőlések során a 6 dőlésszögekkel mérve, keresztirányúnak nevezzük.

Oldalirányú stabilitás az edény legfontosabb jellemzője, amely meghatározza annak tengeri alkalmasságés a hajózás biztonságának mértéke. Az oldalsó stabilitás vizsgálatakor különbséget kell tenni a kezdeti stabilitás (a hajó kis dőlésszögénél) és a nagy dőlésszögek esetén fennálló stabilitás között. Kezdeti stabilitás. Amikor a hajó kis szögben gurul a fent említett külső erők bármelyike ​​hatására, a központi pont a víz alatti térfogat mozgása miatt elmozdul (149. ábra). Az ebben az esetben generált helyreállító nyomaték nagysága a váll méretétől függ l= GK erők között

megdöntött hajó súlya és támasztéka. Ahogy az ábrából is látszik, a helyreállító pillanat Mv= Dl = Dh sinθ, hol h- pont magasság M a hajó CG felett G, hívott az ér keresztirányú metacentrikus magassága. Pont M az ér keresztirányú metacentrumának nevezzük.

Rizs. 149. Erők hatása, amikor a hajó gurul

A metacentrikus magasság a legfontosabb stabilitási jellemző. A kifejezés határozza meg

h = z c + r - z g,

Ahol z c- az önéletrajz OL fölé emelése; r- keresztirányú metacentrikus sugár, azaz a metacentrum emelkedése a központi pont felett; z g- a hajó CG-jének megemelése az OL fölé.

Jelentése z g a tömegterhelés kiszámításakor határozzák meg. Körülbelül lehetséges

elfogad (teljes rakományú hajóhoz) z g = (0,654-0,68) N, Ahol N- oldalmagasság a hajó közepén.

Jelentése z cÉs r elméleti rajzból vagy (durva számításokhoz) közelítő képletekkel határozzuk meg, például:

Ahol BAN BEN- a hajó szélessége, m; T- huzat, m; α - vízvonal teljességi együtthatója; δ - az általános teljesség együtthatója; NAK NEK- együttható, amely a vízvonal alakjától és teljességétől függ, és 0,086 és 0,089 között változik.

A fenti képletekből jól látható, hogy az ér oldalsó stabilitása B és α növekedésével növekszik; csökkenő T-vel és δ-vel; növekvő önéletrajzzal z c; Val vel

a központi fűtés csökkentése z g. Így széles edények, valamint edények alacsony pozíció CT. Amikor a CG csökken, azaz amikor a nehezebb terhek - gépek és berendezések - a lehető legalacsonyabb helyen vannak elhelyezve

A magasan fekvő szerkezetek (felépítmények, oszlopok, csövek, amelyek esetenként erre a célra készülnek könnyű ötvözetből) könnyítésével nő a metacentrikus magasság. És fordítva, amikor nehéz terhelés érkezik a fedélzetre, jegesedés lép fel a hajótest felületén, felépítményeken, árbocokon stb., miközben a hajó téli körülmények között halad, a hajó stabilitása csökken.

Döntő tapasztalat. Egy megépített edényen a kezdeti metacentrikus magasság meghatározása (a metacentrikus stabilitási képlet segítségével) kísérleti úton - az edény megdöntésével történik, amelyet 1,5-2 -os szögben, előre lemért teher oldalról oldalra történő átvitelével hajtanak végre. A lejtős kísérlet diagramja az ábrán látható. 150.

Rizs. 150. A dőlési kísérlet sémája.

1 - rack osztásokkal; 2 - súly és oroszlánhal; 3 - fürdő vízzel vagy olajjal; 4 - súlymenet; 5 - hordozható rögzítősúly

Sarlós pillanat M kr terhelés áthelyezése okozza R a távolba nál nél: M cr = Ru. A metacentrikus stabilitási képlet szerint h = M KP /Dθ (sin θ helyett a θ érték szerepel a kis θ hengerlési szög miatt). De θ = d/l, Ezért h = Pyl/Dd.

A képletben szereplő összes mennyiség értékét a dőléskísérlet során határozzuk meg. Az elmozdulást a mélyedés nyomai mentén mért csapadékon alapuló számítással határozzuk meg.

Kisméretű hajókon a rakomány szállítását (nyersvas, homokzsákok stb.) időnként felváltják a futó emberek, akiknek össztömege az üres hajó vízkiszorításának körülbelül 0,2-0,5%-a. A θ gördülési szöget olajfürdőbe mártott skálákkal mérjük. BAN BEN Utóbbi időben A súlyokat speciális eszközökkel helyettesítik, amelyek lehetővé teszik a dőlésszög pontos mérését a dőléskísérlet során (figyelembe véve az edény teherhordásakor fellépő ringatását) - az úgynevezett inklinográfokat.

A hajláskísérlet segítségével megállapított kezdeti metacentrikus magasság alapján a megszerkesztett ér CG helyzetét a fenti képletek segítségével számítjuk ki.

Az alábbiakban a keresztirányú metacentrikus magasság hozzávetőleges értékei láthatók különböző típusok teljes rakományú hajók:

Nagy személyszállító hajók ……………………………… 0,3-1,5

Közepes és kisméretű személyszállító hajók. . . ……………… 0,6-0,8

Nagy száraz teherszállító hajók……………………………….. 0,7-1,0

Átlag………………………………………………………………….. 0,5-0,8

Nagy tartályhajók …………………………………… 2,0-4,0

Átlag…………………………………………………………………… 0,7-1,6

Folyami személyszállító hajók………………………………….. 3.0-5.0

Bárkák……………………………………………………………2,0-10,0

Jégtörők……………………………………………………………… 1,5-4,0

Vontatók……………………………………………………… 0,5-0,8

Halászhajók …………………………………. 0,7-1,0

Stabilitás nagy dőlésszögeknél. Az edény billenési szögének növekedésével a kiegyenlítő nyomaték először növekszik (151. ábra, a-c), majd csökken, nullával egyenlővé válik, és már nem akadályozza meg, hanem éppen ellenkezőleg, elősegíti az edény további megdöntését (151. ábra). 151, d).

Rizs. 151. Erők hatása, amikor a hajó nagy szögben billen

Az elmozdulás óta D adott terhelési állapot esetén állandó marad, akkor a visszaállító nyomaték M in a tőkeáttétel változásával arányosan változik l oldalirányú stabilitás. A stabilitási karnak ez a 8 billenési szögtől függő változása kiszámítható és grafikusan ábrázolható a következő formában: statikus stabilitási diagramok(152. ábra), amely a stabilitás szempontjából legtipikusabb és legveszélyesebb hajórakodási esetekre készült.

A statikus stabilitási diagram az fontos dokumentum a hajó stabilitását jellemzi. Segítségével lehetséges a hajóra ható billenőnyomaték nagyságának ismeretében például a Beaufort-skálán meghatározott szélnyomásból (8. táblázat), vagy a rakomány fedélzetre történő áthelyezéséből az aszimmetrikusan elfogadott DP-ből. ballasztvíz vagy üzemanyag-tartalék stb. , - keresse meg a kapott dőlésszög értékét, ha ez a szög nagy (több mint 10°). A kis gördülési szög kiszámítása diagram készítése nélkül történik a fenti metacentrikus képlet segítségével.

Rizs. 152. Statikus stabilitási diagram

A statikus stabilitási diagram segítségével meghatározhatja az ér kezdeti metacentrikus magasságát, amely megegyezik a vízszintes tengely és a stabilitási karok origóban lévő görbéjének érintőjének metszéspontja közötti szegmenssel a függőlegessel. egy radiánnal egyenlő sarokszög (57,3°). Természetesen minél meredekebb a görbe az origónál, annál nagyobb a kezdeti metacentrikus magasság.

A statikus stabilitási diagram különösen akkor hasznos, ha meg kell találni a hajó dőlésszögét egy hirtelen fellépő erő hatására - az úgynevezett dinamikus erőhatás mellett.

Ha bármilyen statikusan, azaz simán, rángatás nélkül kifejtett erő hat a hajóra, akkor az általa generált billenőnyomaték dőlési szöget hoz létre, amelyet a statikus stabilitási diagramból határozunk meg (amely a kiegyenlítő nyomatékok változásának görbéje formájában van megszerkesztve). D(a dőlési szögből) a vízszintes tengellyel párhuzamosan húzott vízszintes egyenes görbéjének metszéspontjában a billenőnyomaték értékével megegyező távolságra (153. ábra, a). Ezen a ponton (pont A) dőlési nyomaték a statikus hatásból

A szél és a tenger hullámainak jellemzői

Az erő egyenlő azzal a helyreállító nyomatékkal, amely akkor következik be, amikor a hajó megdől, és hajlamos a megdőlt hajót eredeti, egyenes helyzetébe visszaállítani. Az a dőlési szög, amelynél a billenő- és kiegyenlítési nyomatékok egyenlőek, a statikusan kifejtett erőből származó kívánt dőlési szög.

Ha a billenőerő dinamikusan, azaz hirtelen hat a hajóra (szélroham, vonókötél rándulás stb.), akkor az általa okozott dőlésszöget a statikus stabilitási diagramból más módon határozzuk meg.

Rizs. 153. A dőlésszög meghatározása a hatásból statikusan ( A) és dinamikusan ( b) alkalmazott erő

A billenőnyomaték vízszintes vonala, például a szél hatásától vihar alatt, az A ponttól jobbra folytatódik (153. ábra, b), amíg az általa a diagramon belül levágott ABC terület egyenlővé nem válik a terület AOD azon kívül; ebben az esetben az egyenes helyzetének megfelelő hengerlési szög (E pont). Nap, a kívánt gördülési szög egy dinamikusan alkalmazott erő hatására. Fizikailag ez annak a dőlési szögnek felel meg, amelynél a billenőnyomaték hatása (grafikusan a téglalap területével ábrázolva) ODCE) megegyezik a helyreállítási momentum munkájával (az ábra területe MINDKÉT).

Ha a kiegyenlítő nyomatékok görbéje által határolt terület nem bizonyul elegendőnek ahhoz, hogy egyenlő legyen a rajta kívül eső billenőnyomaték által határolt alakzat területével, akkor a hajó felborul. Ezért a diagram egyik fő jellemzője, amely az edény stabilitását jelzi, a görbe és a vízszintes tengely által határolt területe. ábrán. A 154 két hajó statikus stabilitási karjának görbéit mutatja: nagy kezdeti stabilitással, de kis diagramterülettel ( 1 ) és kisebb kezdeti metacentrikus magassággal, de azzal nagyobb terület diagramok (2). A legújabb hajó több mint erős szél, stabilabb. A diagram területe általában nagyobb a magas szabadoldallal rendelkező hajóknál, és kisebb az alacsony szabadoldalas hajóknál.

Rizs. 154. Magas (1) és alacsony (2) szabadoldalas hajó statikus stabilitási görbéi

A tengerjáró hajók stabilitásának meg kell felelnie a Szovjetunió lajstromának stabilitási előírásainak, amelyek a következő feltételt írják elő fő kritériumként (úgynevezett „időjárási kritérium”): borulási nyomaték M def, azaz az a minimális dinamikusan alkalmazott nyomaték, amely a gördülő mozgás és a legrosszabb terhelés egyidejű hatására az edény felborulását okozza, nem lehet kisebb, mint az edényre dinamikusan alkalmazott billenőnyomaték M kr a szélnyomáson, azaz K = M def/M kr≥ l.00.

Ebben az esetben a billenőnyomaték értékét a statikus stabilitási diagramból egy speciális séma szerint, a billenőnyomaték értékét (kN∙m-ben) pedig ehhez viszonyítva (155. ábra) a képlet szerint találjuk meg. M kr = 0,001P in S p z n, Ahol R be- szélnyomás, MPa vagy kgf/m 2 (meghatározva a Beaufort-skála szerint a „fuvalban” oszlopban vagy a Szovjetunió lajstromtáblázata szerint); S n- vitorlafelület (a hajó felületének oldalsó vetületének területe), m 2; z n- a vitorla középpontjának vízvonal feletti magassága, m.

A statikus stabilitási diagram tanulmányozásakor az a szög, amelyben a görbe metszi a vízszintes tengelyt, érdekes - az úgynevezett naplemente szöge. A lajstromszabályok szerint a tengerjáró hajók esetében ez a szög nem lehet kisebb 60°-nál. Ugyanezek a szabályok ezt követelik meg maximális értékeket a diagramban a kiegyenlítő nyomatékokat legalább 30°-os dőlésszögnél érték el, és a maximális stabilitási kar legalább 0,25 m legyen a legfeljebb 80 m hosszú hajóknál és legalább 0,20 m a 105 m-nél hosszabb hajóknál.

Rizs. 155. A dőlésnyomaték meghatározása a szélerő hatásából

zivatarban (a vitorla területe árnyékos)

A folyékony rakomány hatása a stabilitásra. A tartályokban lévő folyékony rakomány a tartályok hiányos feltöltése esetén a hajó megdöntése esetén a billenés irányába mozdul el. Emiatt a hajó CG-je ugyanabba az irányba mozog (a ponttól G 0 pontosan G), ami a helyreállító nyomaték kar csökkenéséhez vezet. ábrán. A 156. ábra azt mutatja, hogy a stabilitási kar l 0 a folyadékterhelés elmozdulását figyelembe véve ig csökken l. Sőt, minél szélesebb a tartály vagy a rekesz szabad felület folyadék, annál nagyobb a CG mozgása, és ennek következtében annál nagyobb az oldalstabilitás csökkenése. Ezért a folyékony rakomány hatásának csökkentése érdekében igyekeznek csökkenteni a tartály szélességét, és működés közben korlátozni azon tartályok számát, amelyekben szabad szintek képződnek, azaz nem egyszerre több tartályból kell elfogyasztani az utánpótlást, hanem egyenként.

Az ömlesztett rakomány hatása a stabilitásra. Az ömlesztett rakomány magában foglal mindenféle gabonát, szenet, cementet, ércet, érckoncentrátumokat stb.

A folyékony rakomány szabad felülete mindig vízszintes marad.

Ezzel szemben az ömlesztett rakományt a nyugalmi szög jellemzi, azaz a rakomány felülete és a vízszintes sík közötti legnagyobb szög, amelynél a rakomány még nyugalomban van, és ennek túllépése esetén megindul a kiömlés. A legtöbb ömlesztett rakomány esetében ez a szög 25-35° között van.

A hajóra rakott ömlesztett rakományt is a porozitás vagy a porozitás jellemzi, vagyis a rakományrészecskék által közvetlenül elfoglalt térfogatok és a közöttük lévő üregek aránya. Ez a jellemző, mind a rakomány tulajdonságaitól, mind a raktérbe való berakodás módjától függően meghatározza a szállítás során bekövetkező zsugorodás (tömörödés) mértékét.

Rizs. 156. Folyadékterhelés szabad felületének hatásának meghatározása

a stabilitás érdekében

Ömlesztett rakomány (különösen gabona) szállítása során a hajótest rázkódása és rezgése miatti üregek kialakulása következtében az út során, a hajó hirtelen vagy nagy megdöntése során vihar hatására (a szöget túllépve) nyugalmi állapot), az egyik oldalra ömlik, és az ér kiegyenesítése után már nem térnek vissza teljesen a kiindulási helyzetbe.

Az így kiömlött rakomány (gabona) mennyisége fokozatosan növekszik és dőlést okoz, ami a hajó felborulásához vezethet. Ennek elkerülésére speciális intézkedéseket tesznek - a raktérbe öntött gabona tetejére gabonazsákokat helyeznek (rakományzsákolás), vagy további ideiglenes hosszanti válaszfalakat szerelnek fel a rakterekbe - váltódeszkákat (lásd 154. ábra). Ha ezeket az intézkedéseket nem tartják be, súlyos balesetek és akár hajók elvesztése is bekövetkezhet. A statisztikák azt mutatják, hogy a borulás miatt elveszett hajók több mint fele ömlesztett rakományt szállított.

Különös veszélyt jelent az érckoncentrátumok szállítása, amelyek az utazás során a páratartalom változásával, például kiolvadáskor vagy izzadáskor erősen mozgékonyak és könnyen oldalra mozdulnak. Az érckoncentrátumoknak ez a kevéssé vizsgált tulajdonsága számos súlyos hajóbalesetet okozott.

A következő típusú stabilitási fogalmak léteznek: statikus és dinamikus, a hajó kis dőlésszögénél és nagy dőlésszögeknél.

A statikus stabilitás az edény stabilitása az edény fokozatos, egyenletes dőlése közben, amikor a tehetetlenségi és vízálló erők figyelmen kívül hagyhatók.

A kezdeti stabilitás törvényei csak egy bizonyos dőlésszögig tartják meg érvényüket. Ennek a szögnek a nagysága a hajó típusától és terhelési állapotától függ. Alacsony kezdeti stabilitású hajóknál (személyhajók és faszállító hajók) a maximális dőlésszög 10-12 fok, tartályhajóknál és szárazteherhajóknál 25-30 fok. A CG (súlypont) és a CV (nagyságpont) elhelyezkedése a fő tényezők, amelyek befolyásolják a hajó gördülése közbeni stabilitást.

A stabilitás alapelemei: elmozdulás ∆, kiegyenlítő nyomaték kar (statikus stabilitási kar) - lct, kezdeti metacentrikus sugár - r,

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

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

az érték középpontjának emelkedése -Zc, Weather Criterion-K, DSO (statikus stabilitási diagram), DSO (dinamikus stabilitási diagram).

DSO – ad teljes leírás a 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 és a külső szerelvények javításához szükséges oldalfelület kialakítása;
• meghatározás legnagyobb érték a statikusan alkalmazott billenőnyomaték, amelyet a hajó felborulás nélkül el tud viselni, és az a dőlés, amelyet kap;
• a hajó dőlési szögének meghatározása egy azonnal alkalmazott billenőnyomatékból, 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 sarokszög meghatározása a rakomány fedélzeten történő mozgatásakor;
• Statikus billenőnyomaték és statikus billenési szög meghatározása;
• A dinamikus borulási nyomaték és a dinamikus borulási szög meghatározása;
• A hajó kiegyenesítéséhez szükséges dőlési nyomaték meghatározása;
• A rakomány súlyának meghatározása, amely mozgatásakor a hajó elveszíti stabilitását;
• Mit kell tenni a hajó stabilitásának javítása érdekében.

A stabilitás szabványosítása az oroszországi és ukrajnai hajózási nyilvántartásban előírtak szerint:

1. A maximális statikus stabilitási kar DSO több mint 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. a diagram maximális szöge nagyobb vagy = 30 fok;
3. naplemente szöge DSO több mint vagy = 60 fok. és 55 fok, figyelembe véve a jegesedést

4. időjárási kritérium - K több mint vagy = 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.

A hajó gördülési jellemzői a metacentrikus magasságtól függenek. Minél nagyobb a metacentrikus magasság, annál hirtelenebb 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.
• szárazrakomány nagy űrtartalom 0,3-1,5 m., közepes űrtartalom 0,3-1,0 m.
• nagy tartályhajók 1,5-2,5 m.

Mert száraz teherszállító hajók közepes űrtartalom, terepi megfigyelések alapján négy stabilitási zónát határoztak meg:

A - vágási zóna vagy elégtelen stabilitás - h|B = 0,0-0,02 - amikor az ilyen hajók teljes sebességgel fordulnak, akár 15-18 fokos gurulás lép fel.

B - optimális stabilitási zóna h|B=).02-0,05 – viharos tengeren a hajók simán gurulnak, a legénység lakhatósági feltételei jók, a keresztirányú tehetetlenségi erők nem haladják meg a fedélzeti rakomány gravitációs erejének 10%-át.

B - kellemetlen zóna vagy fokozott stabilitás h|B=0,05-0,10 - a legénység éles gördülési, munka- és pihenési feltételei rosszak, a keresztirányú 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 gravitációs erejének 50%-át, miközben a rakomány rögzítése eltörik, a fedélzeti kötélzet részei (szemek, bélések), a hajó védőbástyája megsemmisülnek, ami a rakomány elvesztéséhez és a hajó halálához vezet.

A hajóstabilitási információ általában teljes, jegesedés nélküli stabilitási számítást ad:

• A hajó üzleteinek 100%-a rakomány nélkül
• 50%-a hajó készlete és 50%-a rakomány, amely lehet fedélzeti rakomány
• 50% készlet és 100% rakomány
• A hajó üzleteinek 25%-a, nincs rakomány, rakomány a fedélzeten
• A hajó készleteinek 10%-a, a rakomány 95%-a.

Jegesedést is figyelembe véve ugyanaz + tankokban ballaszttal.

A jegesedéses és jegesedés nélküli tipikus rakomány esetén a stabilitás kiszámítása mellett a Stabilitási információ lehetővé teszi a hajó stabilitásának teljes kiszámítását nem tipikus terhelési esetekre. Ebben az esetben szükséges:

• Pontos képe legyen a rakomány helyéről a rakterekben tonnában;
• A hajótároló tartályok adatai tonnában: nehéz üzemanyag, gázolaj, olaj, víz;
• Készítsen súlytáblázatot egy adott érterheléshez, számítsa ki az edény CG-nyomatékait

a függőleges és vízszintes tengelyhez képest, és függőlegesen és vízszintesen is alkalmazható

• Számítsa ki a súlyok összegét (az ér teljes elmozdulása), a hajó CG hosszirányú nyomatékának értékét (figyelembe véve a + és - jeleket), valamint a függőleges statikus nyomatékot
• Határozza meg a hajó súlypontjának alkalmazását és abszcisszáját a megfelelő nyomatékok osztva a hajó jelenlegi teljes vízkiszorításával tonnában
• A készletek %-ban és a rakomány %-ban kifejezett mennyisége alapján a referenciatáblázatok (határgörbe) segítségével hozzávetőlegesen megbecsülheti, hogy a hajó stabil-e vagy sem, és szükség van-e további tengervíz ballaszt felvételére a hajó duplafenekű tartályaiba. .
• Határozza meg a hajó leszállását a trimmgörbék segítségével (lásd a stabilitási információk táblázatait)
• Határozza meg a kezdeti keresztirányú metacentrikus magasságot a nagyságközéppont applikációja - és a súlypont alkalmazása közötti különbségként, majd válassza ki a táblázatokból (Stabilitási információk függelék - a továbbiakban "Információ") a szabad felület korrekcióját a keresztirányú metacentrikushoz. érték - határozza meg a korrigált keresztirányú metacentrikus értéket.
• Az edénykiszorítás számított értékeivel ennek a repülésnekés a korrigált metacentrikus magassággal beírjuk a statikus stabilitási görbék karjainak diagramjába (az „Információban”), és 10 fok után megszerkesztjük a statikus stabilitási karok DSO-ját a sarokszögből adott elmozdulás mellett (Reed diagram )
• A DSO diagramból távolítsa el az összes alapvető adatot az ukrán és oroszországi hajózási nyilvántartás követelményeinek megfelelően.
• Adott terhelési esetre a feltételesen számított hengerlési amplitúdó értékét a referenciaadatokban található ajánlások alapján határozza meg, ezt az amplitúdót növelje 2-5 fokkal a szélnyomás miatt (6-7 pontos szélnyomást vesszük figyelembe). Az összes működési tényezőt egyidejűleg figyelembe véve ez az amplitúdó elérheti a 15-50 fokos értékeket.
• Folytassa a DSO-t a negatív abszcissza értékek irányába, és mozgassa a számított pitching amplitúdó értékét a nulla koordinátáktól balra, majd állítsa vissza a merőlegest a negatív abszcisszaértéken lévő ponttól. Szem segítségével húzzon egy vízszintes vonalat az x tengellyel párhuzamosan így. Úgy, hogy az x-tengelytől balra és a DSO-tól jobbra eső terület egyenlő legyen. (lásd a példát) - meghatározzuk a borítási nyomaték karját.
• Távolítsa el a billenőnyomaték kart a DSO-ról, és számítsa ki a borítási nyomatékot az elmozdulás és a borítónyomaték kar szorzataként.
• A (korábban számított) átlagos merülés alapján válassza ki a dőlési nyomaték értékét a 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 számítása itt véget ér, de az IMO Stabilitási Szabályzat követelményei szerint minden típusú hajóra 1999-től további két stabilitási kritérium szükséges, amelyek csak a DST-ből (dinamikus stabilitási diagram) határozhatók meg.. Ha a hajó jeges körülmények között közlekedik, akkor ezekre a feltételekre számítsa ki az időjárási kritériumot.
• Könnyebb DDO - dinamikus stabilitási diagramok elkészítése a DSO diagram alapján, a táblázat diagramja alapján. 8 (61. o. - L. R. Aksyutin „A hajó rakományterve” - Odessza - 1999 vagy 22-24. o. "Tengeri hajók stabilitásellenőrzése" - Odessza - 2003) - a dinamikus stabilitási karok kiszámításához. Ha a Stabilitási Tájékoztatásban szereplő határoló nyomatékok diagramja szerint az edény számításaink szerint stabil, akkor nem szükséges a DDO számítása.

Az IMO 1999. évi stabilitási szabályzata (1999. júniusi A.749 (18) IMO-határozat) követelményei szerint

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

· legalább 0,20 m statikus stabilitási váll;

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

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

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

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

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

· az állandó szél hatására személyszállító hajóknál a további dőlésszög 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 melyik szögben a minimum.

1999. június 15-én az IMO Tengerészeti Biztonsági Bizottsága kibocsátotta a Circular 920-Model loading and Stability Manual (Circular 920-Model loading and Stability Manual) kézikönyvet, amely azt ajánlja, hogy minden flottával rendelkező állam biztosítson minden hajó számára egy speciális kézikönyvet a hajók terhelésének és stabilitásának kiszámításához, amely megadja a terhelés típusait. Az optimális terhelés és a hajó stabilitásának számításai, megadják az ebben az esetben megadott összes szimbólumot és rövidítést., hogyan lehet ellenőrizni a hajó stabilitását, leszállását és hosszirányú szilárdságát. Ez a kézikönyv tartalmazza a fenti számításokhoz szükséges összes rövidítést és mértékegységet, valamint táblázatokat tartalmaz a stabilitás és a hajlítónyomaték kiszámításához.

A tengerben az edény keresztirányú metacentrikus magasságát egy hozzávetőleges képlet segítségével ellenőrizzük, figyelembe véve az edény szélességét - B (m), a gördülési periódust - To (s) és a C - együtthatót 0,6 és 0,88 között, az edény típusától függően terhelése pedig - h = (CB/ To) 2 85-90%-os .(h-m) pontossággal.

A „Különleges és veszélyes áruk szállítása” témában végzett RGZ végrehajtásához használhatja a SevNTU által kiadott „A hajó rakománytervének kiszámítása” című szerzői kézikönyvet.

Szerezzen be a tanártól egy konkrét feladatot a rakományterv kiszámításához. Eredeti

A hajó stabilitásával kapcsolatos információk a tanártól szerezhetők be. Számítások elvégzésére

erre az edényre vonatkozóan a tanulónak másolatot kell készítenie a számítási táblázatokról és grafikonokról az „Információ”-ból. Az RGZ védelme érdekében a saját, meghatározott hajóra és szállított rakományra vonatkozó tengeri termelési gyakorlat során egyéb „A hajó stabilitására vonatkozó információk” használata megengedett.

41. § Stabilitás.

A stabilitás egy hajó azon képessége, amelyet bármely külső erő kimozdít a normál egyensúlyi helyzetből, és ezen erők hatásának megszűnése után visszatér eredeti helyzetébe. A külső erők, amelyek kimozdíthatják a hajót a normál egyensúlyi helyzetből, közé tartozik a szél, a hullámok, a rakomány 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 tesznek keresztirányú és hosszanti stabilitás között.

89. ábra Statikus erők, amelyek alacsony sarkú hajón hatnak

A hajó oldalsó stabilitását a G tömegközéppont és a C nagyságrendi középpont egymáshoz viszonyított helyzete jellemzi.

Ha a hajót az egyik oldalon kis szögben (5-10°) megdöntjük (89. ábra), akkor a középpont a C pontból a C 1 pontba kerül. Ennek megfelelően a felszínre merőlegesen ható támasztóerő metszi a középsík (DP) az M pontban.

A hajó DP-jének metszéspontját az alátámasztott támasztóerő irányának 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 az edény kis dőlésszögénél fennálló stabilitást jellemzi, méterben mérik, és a hajó kezdeti stabilitásának ismérve. Általános szabály, hogy a motorcsónakok és motorcsónakok kezdeti metacentrikus magassága akkor tekinthető jónak, ha nagyobb, 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 a stopperóra a szabad gurulás idejét, azaz a teljes lendület idejét méri. szélső pozíció másikra és vissza. Az edény keresztirányú metacentrikus magasságát a következő képlet határozza meg:

h 0 = 0,525() 2 m,

Ahol BAN BEN- a hajó szélessége, m;

T- gördülő periódus, mp.

A kapott eredmények értékeléséhez használja az ábra görbéjét. 90, jól megtervezett hajók szerint épült. Ha a fenti képlettel meghatározott kezdeti metacentrikus h o magasság az árnyékolt sáv alattinak bizonyul, az azt jelenti, hogy a hajó simán gurul, de nem lesz megfelelő a kezdeti stabilitás, és a hajózás veszélyes lehet. Ha a metacentrum az árnyékolt sáv felett helyezkedik el, akkor az edényt gyors (éles) gurulás, de fokozott stabilitás jellemzi, ezért egy ilyen hajó jobban hajózik, de lakhatósága nem kielégítő. Az optimális értékek azok, amelyek az árnyékolt sáv területére esnek.

Stabilitás motorcsónakok és motorcsónakok 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 oldalra dőlését a középsík új ferde helyzete és a függőleges vonal közötti szög méri. Ha q szögben dőlünk, az edény súlyának eredője a DP síkkal azonos q szöget zár be.

A sarkú oldal több vizet fog kiszorítani, mint az ellenkező oldal, és a súlypont a sarok felé tolódik el.

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

l = h 0 sin q.

A súly- és támasztóerők ismételt hatását a kiegyenlítő nyomaték méri

M = Dl = Dh 0sin q.

ahol D a hajó súlyával egyenlő felhajtóerő;

l - stabilitási kar.

Ezt a képletet metacentrikus stabilitási képletnek nevezik, és csak kis dőlési szögekre érvényes, amelyeknél a metacentrum állandónak tekinthető. Nagy dőlési szögeknél a metacentrum nem állandó, aminek következtében a kiegyenlítő nyomaték és a dőlési szögek lineáris kapcsolata megsérül.

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

A billenőnyomaték annak a rakománynak a súlyának a szorzata, amelyet a hajón a mozgási távolsággal megegyező váll mozgat. Ha egy személy súlya 75 kg, 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 dőlésének 10°-os nyomatékának megváltoztatásához a hajót a középsíkhoz képest teljesen szimmetrikusan kell teljes elmozdulásra berakni. A hajó rakodását mindkét oldalon mért merüléssel kell ellenőrizni. A dőlésmérőt szigorúan a középsíkra merőlegesen kell felszerelni úgy, hogy 0°-ot mutasson.

Ezt követően a terheket (például embereket) előre megjelölt távolságra kell mozgatnia, amíg a dőlésmérő 10°-ot nem mutat. A tesztkísérletet a következőképpen kell végrehajtani: döntse meg a hajót az egyik, majd a másik oldalon. A különböző (legnagyobb) szögben billenő hajó rögzítési nyomatékainak ismeretében lehetőség nyílik egy statikus stabilitási diagram (91. ábra) összeállítására, amely értékeli a hajó stabilitását.

A stabilitás növelhető a hajó szélességének növelésével, a súlypont leengedésével és a tatbóják felszerelésével.

Ha az edény súlypontja a nagyságközéppont alatt van, akkor az edény nagyon stabilnak tekinthető, mivel a támasztóerő egy gurulás során nem változik nagyságában és irányában, de alkalmazásának pontja a dőlésszög felé tolódik el. az edény (92. ábra, a). Ezért dőléskor egy olyan erőpár jön létre, amelynek pozitív visszaállító nyomatéka van, és arra törekszik, hogy a hajót egyenes gerincen visszaállítsa normál függőleges helyzetébe. Könnyen ellenőrizhető, hogy h>0, a metacentrikus magasság 0. Ez jellemző a nehéz gerincű jachtokra, és atipikus a nagyobbakra. nagy hajók hagyományos házkialakítással.

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 tömegközéppont a nagyságközéppont felett helyezkedik el, akkor a hajó ferde helyzetében a támasztóerő hatásvonala metszi a súlypont feletti középsíkot (92. ábra, b).

Rizs. 92. Egy stabil hajó esete

Ebben az esetben egy pár pozitív visszaállító nyomatékú erő is kialakul. Ez jellemző a legtöbb hagyományos formájú csónakra. A stabilitás ebben az esetben a hajótesttől 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. Amikor azonban egy hajó olyan folyékony és ömlesztett rakományokkal gurul, amelyek a tekercs felé tud mozogni, a súlypont is a tekercs felé tolódik el. Ha a súlypont a dobás során túllép a nagyságközéppontot a metaközépponttal összekötő függővonalon, akkor a hajó felborul.

Az instabil edény második esete közömbös egyensúlyban.

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

Az instabil edény harmadik esete instabil egyensúlyban.

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 támasztóerő a legkisebb gurulásnál is negatív helyreállító nyomatékú erőpárt alkot, és a hajó felborul.

Rizs. 93. Egy instabil hajó esete közömbös egyensúlyban

Rizs. 94. Instabil egyensúlyú instabil edény esete

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.

• A dőléssíktól függően vannak oldalirányú stabilitás amikor dől és hosszirányú stabilitás vágásnál. A felszíni hajók (hajók) vonatkozásában a hajótest megnyúlt alakja miatt hosszirányú stabilitása jóval nagyobb, mint a keresztirányú stabilitás, ezért a hajózás biztonsága érdekében a legfontosabb a megfelelő oldalstabilitás biztosítása.

• A dőlés nagyságától függően megkülönböztetik a stabilitást kis dőlésszögeknél ( kezdeti stabilitás) és a stabilitás nagy dőlésszögeknél.

• A ható erők természetétől függően megkülönböztetünk statikus és dinamikus stabilitást.

Kezdeti oldalsó stabilitás

A hengerlés során a stabilitás kezdeti szögben 10-15°-ig terjed. Ezen határokon belül a kiegyenlítő erő arányos a dőlésszöggel, és egyszerű lineáris összefüggésekkel határozható meg.

Ebben az esetben azt feltételezzük, hogy az egyensúlyi helyzettől való eltérést olyan külső erők okozzák, amelyek nem változtatják meg sem az edény súlyát, sem a súlypontjának (CG) helyzetét. Ekkor az elmerült térfogat nem mérete, hanem alakja változik. Az egyenlő térfogatú hajlásszögek egyenlő térfogatú vízvonalaknak felelnek meg, levágva a hajótest azonos nagyságú merülő térfogatait. A vízvonal síkjainak metszésvonalát dőléstengelynek nevezzük, amely azonos térfogatú hajlásokkal halad át a vízvonal területének súlypontján. Keresztirányú hajlásokkal a középsíkban fekszik.

Szabad felületek

A fent tárgyalt esetek mindegyike azt feltételezi, hogy az edény súlypontja álló helyzetben van, vagyis nincsenek megdöntve elmozduló terhek. De ha ilyen terhelések léteznek, a stabilitásra gyakorolt ​​hatásuk sokkal nagyobb, mint másoké.

Tipikus eset a folyékony rakomány (üzemanyag, olaj, ballaszt és kazánvíz) részben feltöltött, azaz szabad felületű tartályokban. Az ilyen terhek megdöntve túlcsordulhatnak. Ha a folyékony rakomány teljesen feltölti a tartályt, az egyenértékű egy szilárd, rögzített rakományral.

A szabad felület hatása a stabilitásra

Ha a folyadék nem tölti meg teljesen a tartályt, azaz van egy szabad felülete, amely mindig vízszintes helyzetben van, akkor az edény ferdén döntve θ a folyadék a dőlés felé áramlik. A szabad felület ugyanolyan szöget vesz be a KVL-hez képest.

A folyékony rakomány szintjei egyenlő térfogatú tartályokat vágnak le, vagyis hasonlóak az azonos térfogatú vízvonalakhoz. Ezért az a pillanat, amelyet a folyékony rakomány túlcsordulása okoz egy tekercs közben δm θ, az alakstabilitás pillanatához hasonlóan ábrázolható m f, csak δm θ szemben m f jellel:

Ahol én x- a folyadékterhelés szabad felületének tehetetlenségi nyomatéka a terület súlypontján átmenő hossztengelyhez képest, γ f- folyékony rakomány fajsúlya

Ezután a helyreállítási pillanat szabad felületű folyadékterhelés jelenlétében:

Ahol h- transzverzális metacentrikus magasság transzfúzió hiányában, h 1 = h − γ f i x /γV- tényleges keresztirányú metacentrikus magasság.

Az irizáló súly hatása a keresztirányú metacentrikus magasság korrekcióját adja δ h = − γ f i x /γV

A víz és a folyékony rakomány sűrűsége viszonylag stabil, vagyis a korrekciót elsősorban a szabad felület alakja, pontosabban a tehetetlenségi nyomatéka befolyásolja. Ez azt jelenti, hogy az oldalsó stabilitást elsősorban a szabad felület szélessége és hosszanti hossza befolyásolja.

A negatív korrekciós érték fizikai jelentése az, hogy a szabad felületek jelenléte mindig csökkenti stabilitás. Ezért szervezeti és konstruktív intézkedéseket hoznak ezek csökkentésére:

1. a tartályok teljes préselése a laza felületek elkerülése érdekében
2. ha ez nem lehetséges, akkor a nyak alá töltsük, vagy fordítva, csak az aljára. Ebben az esetben minden dőlés élesen csökkenti a szabad felületet.
3. a szabad felületű tartályok számának szabályozása
4. osztótartályok belső áthatolhatatlan válaszfalakkal a szabad felület tehetetlenségi nyomatékának csökkentése érdekében én x

   Amikor billenőnyomatékot alkalmaznak a hajóra m kr, állandó nagyságú, pozitív gyorsulást kap, amellyel gurulni kezd. Döntéskor a helyreállítási momentum növekszik, de eleinte egészen a szögig θ st, ahol m cr = m θ, kevésbé lesz sarló. A statikus egyensúlyi szög elérésekor θ st, a forgó mozgás kinetikus energiája maximális lesz. Ezért a hajó nem marad egyensúlyi helyzetben, hanem a mozgási energia hatására tovább gurul, de lassan, mivel a kiegyenlítő nyomaték nagyobb, mint a billenőnyomaték. A korábban felhalmozott mozgási energiát a visszaállító nyomaték többletmunkája kioltja. Amint ennek a munkának a nagysága elegendő a kinetikus energia teljes kioltásához, a szögsebesség nullává válik, és a hajó leáll.

   Azt a legnagyobb dőlésszöget, amelyet egy hajó egy dinamikus pillanatból megkap, dinamikus dőlésszögnek nevezzük θ din. Ezzel szemben az a dőlésszög, amellyel a hajó lebegni fog ugyanazon nyomaték hatására (a feltételtől függően m cr = m θ), az úgynevezett statikus dőlési szög θ st.

   Ha a statikus stabilitási diagramra hivatkozunk, akkor a munkát a kiegyenlítő nyomaték görbe alatti területtel fejezzük ki m in. Ennek megfelelően a dinamikus dőlésszög θ din területek egyenlőségéből határozható meg OABÉs BCD, amely megfelel a visszaállító nyomaték többletmunkájának. Analitikailag ugyanaz a munka számítható ki:

   ,

   a 0 és a tartományban θ din.

   A dinamikus dőlésszög elérése után θ din, a hajó nem kerül egyensúlyba, hanem egy túlzott kiegyenlítő nyomaték hatására gyorsulni kezd, hogy kiegyenesedjen. Vízállóság hiányában a hajó dőléskor csillapítatlan oszcillációkba lépne az egyensúlyi helyzet körül. θ st / szerk. Fizikai enciklopédia

Hajó, a hajó azon képessége, hogy ellenálljon a külső erőknek, amelyek elgurulnak vagy eldőlnek, és visszaállnak eredeti egyensúlyi helyzetébe, miután azok működése megszűnik; a hajók egyik legfontosabb tengeri alkalmassági tulajdonsága. O. dőléskor...... Nagy Szovjet Enciklopédia

Az a tulajdonsága, hogy egy hajó függőleges helyzetben egyensúlyban van, és miután valamilyen erő hatására eltávolították onnan, hatásának megszűnése után ismét visszatér hozzá. Ez a minőség az egyik legfontosabb a hajózás biztonsága szempontjából; sok volt… … Enciklopédiai szótár F.A. Brockhaus és I.A. Ephron

G. A hajó azon képessége, hogy függőleges helyzetben lebegjen, és megdőlés után kiegyenesedjen. Efraim magyarázó szótára. T. F. Efremova. 2000... Az orosz nyelv modern magyarázó szótára, Efremova

Stabilitás, stabilitás, stabilitás, stabilitás, stabilitás, stabilitás, stabilitás, stabilitás, stabilitás, stabilitás, stabilitás, stabilitás (