Metacentric критерий за височина - стабилност на съда: формула

Дефиницията на метацентричната височина може да бъде формулирана както следва. Какво е това? Това е разстоянието между центъра на тежестта и метацентъра на кораба. Самата дефиниция не е много ясна и затова трябва да се добави, че много често тази височина се изразява чрез стабилността на съда. Това е така, защото метацентърът е основният критерий за определяне на тази много стабилност.

Общи понятия

Както беше посочено по-горе, метацентричната височина е височината на центъра на тежестта над метацентъра на самия кораб. Важно е да се знае, че колкото по-голяма е стойността на тази характеристика, толкова по-голяма ще бъде първоначалната стабилност на съда. Ако по някаква причина тази височина се отклонява към отрицателна стойност, това означава, че корабът няма да може да се движи без крак. Какво означава това? Да не се допусне отрицателни стойности на метацентричната височина по никакъв начин не е възможно. Въпреки че ... Получаване на точен отговор на въпроса дали кораб с отрицателна стойност на тази надморска височина ще се обърне, определено не е. Тъй като теорията за стабилността се простира само до наклона на корабите, които не надвишават 10 градуса.

Правила и сили

Важно е да се отбележи, че съществуват правила за класификация на общности, които следят техническата експлоатация на корабите. В тези документи е описано, че е възможно да се експлоатират само онези кораби, чиято метацентрична височина не е по-малка от 0,2 метра. За да разберете как тялото ще се държи с нулева височина, можете да си представите варел, плаващ във водата. Този параметър на тялото е равно на 0, но движението му ще настъпи по надлъжната ос всеки път, когато тя ще се отрази всяка външна сила, например, вълна или вятър.

Друга основа, която позволява на кораба да плава, е силата на гравитацията. И също така Архимед силата. Естествено, силата на гравитацията ще издърпа кораба надолу, тоест до дъното. Числената стойност на тази характеристика е равна на нейното тегло и се прилага към центъра на тежестта на кораба. Архимедовата сила или, както се нарича и плаващата сила, изтласква морския съд от водата. Силата на този ефект е равна на изместването на кораба, което се прилага в центъра на подводния обем.

Работа на силите

В "директното" положение на кораба се оказва, че тези две сили се равняват взаимно и са в същата вертикална равнина. Поради това корабът може да се движи по водата. В случай, че се появи банка на кораба, центърът на подводния обем на автобиография се премества встрани от наклона на кораба. Изместването се дължи на факта, че формата на подводната част на тялото се променя. Освен това, когато CV се премества в една от страните, възниква възстановителен момент, който ще противодейства на ролката на съда. Ако се появи наклон, CW, тъй като започва да прави обръщане около точката, която обикновено се нарича метацентър m.

Разстоянието от тази условна точка на метеорологичния център m до центъра на тежестта на съда CT ще бъде неговата височина. Например, числова стойност на метацентрична височина за обикновен гребна лодка, която ще бъде достатъчна, за да се гарантира, че хората могат безопасно да седнат и да се изправя, е равна на 0.3 m. По принцип, нищо сложно.

Как да се осигури стабилност

Познавайки всичко описано по-горе, има ясен въпрос за това как да се оцени сигурността лодка, ветроходство яхта, кораба и т.н.? Как да разберем колко велики са шансовете на кораба да се върне от ситуацията "да стои" в нормално, пряко състояние?

За да се постигне това, е необходимо да се подобри стабилността на съда. Има няколко доказани начина за това. Достатъчна стабилност може да бъде осигурена от факта, че на борда на кораба ще бъде поставен неподвижен баласт. Все пак трябва да се има предвид, че центърът на тежестта на съда ще бъде намален при допълнително натоварване. В корабостроители, моряци и всички, които се запознават с морското дело, има едно правило: всеки килограм товар намира под линията на водата, ще се увеличи стабилността на кораба, но всеки килограм над тази линия ще се влоши положението на кораба.

Реконструкция на кораба

За да се увеличи теглото, например, яхти, той е оборудван с такова нещо като фиксиран баласт кил. Но тук е важно да се отбележи, че може да се постави само на класическия тип яхта. Всички други видове с такъв кил ще бъдат твърде тежки. Класическите яхти са абсолютната стабилност на речния кораб, както се нарича. Работата е, че тази категория кораби може да се изправи почти след всяко преобръщане. Ъгълът на петата, който е необходим, за да се гарантира, че съдът не е възстановен, е 155 градуса. Тази опция е лодка, тъй като Контеса 32. Говорейки с други думи, една река кораб от този клас може да бъде възстановен в изправено положение, дори и след преобръщане на кила нагоре.

Важно е да се разбере, че големите съдове имат по-голяма стабилност на формата първоначално поради размера им. Друга важна точка е, че морската вода не трябва да влиза в кораба, докато се накланя през люкове или отвори. Ако това се случи, течността на борда може да обезвреди цялата стабилност. Това ще се случи поради факта, че теглото на падащата вода ще направи кораба по-тежък. Метацентричната височина ще бъде нарушена поради изместването на центъра на тежестта. И корабът ще започне да потъва.

Кораби с надстройка

Има един вид кораб, който има водонепроницаема надстройка. Естествено, водата не може да влезе в такъв кораб, което означава, че стабилността ще остане на същото ниво дори при голяма банка. Този принцип е станал фундаментален при изобретяването на спасителни лодки, барабани. Има спасителни салове и лодки, които се считат за почти непропускливи поради дизайна им. Такива категории кораби са в състояние да се възстановят дори след като са се обърнали напълно.

Можете да вземете например ветроходна яхта, която има един сложен начин за подобряване на стабилността на кораба. Методът се нарича банкиране. И същността му се крие във факта, че когато накланяте, ще преместите теглото на екипажа, баласта или люлеещия се кил по цялата ширина на съда. Към днешна дата се използват много различни видове баласт. Също така има и един нов, който се състои в наличието на подводно контролирани крила.

Експериментална височина

По-нататък. За да се изчисли експериментално метацентричната височина на кораба, можете да преместите голям товар около кораба. Преместването на товара трябва да се извършва на определено разстояние Q от мястото, където то е било първоначално разположено. Също така, при преместване на обект е необходимо да се измери малък ъгъл на въртене, означен като "af". Числената стойност на тази характеристика ще съответства на ъгъла на наклона на кораба.

Това ще изглежда като напречната метацентрична височина във формулата:

з₀ = 0,525 (W / T) 2, m

B е ширината на съда, която трябва да бъде измерена в метри, а T е периодът на валцоване, определен в секунди.

Този метод на изчисление, както и експерименталният метод за определяне, се превърнаха в основните разпоредби, позволяващи да се вземе височината на метацентъра на кораба за основния критерий за неговата стабилност.

Плавателни съдове

В момента плаващи кораби са сред най-опасните по отношение на експлоатацията, както и най-взискателните за стабилност. Работата е там, че когато вятър платното на този кораб ще бъдат постоянно изложени на тежко въздух, че тези условия ще бъдат основната точка, която създава възможност за банката. Това се дължи на присъствието на кораби плават с големи и дълги мачти и, като следствие, големи платна, изисква наличието на допълнителен стационарен тежък баласт, което значително намали центъра на тежестта на кораба, което води до повишаване на стойността на метацентрична височина.

Много е важно да се отбележи, че често правят грешката да оценят стабилността на кораба само чрез неговия метацентър. Разбира се, тази височина ще бъде основният критерий. Не може обаче да се пренебрегнат предимствата, които съществуват в цялата диаграма на статичната устойчивост. Има не само височината на метацентъра.

Случаи на нестабилност

Има три случая на нестабилност на кораба. Нека ги разгледаме по-подробно.

Първият случай възниква в тази ситуация, ако височината h> 0. Това се дължи на факта, че центърът на тежестта е по-висок от центъра на мащаба. Ако тези условия са изпълнени и корабът се накланя от двете страни, линията на действие на опорната сила ще пресече диаметърната равнина, по-висока от центъра на тежестта.

Вторият случай на нестабилност ще възникне, когато метацентричната височина е нула. В този случай, практически, както в предишния, центърът на тежестта ще бъде по-висок от центъра на магнитуда. И когато корабът е наклонен, ще се случи, че DH линия ще премине по линията на мащаба. В този случай центърът на величината винаги ще бъде разположен в същата вертикална посока с центъра на тежестта. С тази подредба на силите възстановяващата двойка, която подравнява кораба, просто ще отсъства. Без влиянието на външни сили корабът няма да може да се върне в първоначалното си положение.

Третият случай възниква, ако h<0. В този случай, DH ще бъде по-висока от стойността на централната и в наклонено положение поддържане сила линия на действие ще спре следа осовата линия под DH. В този случай, при най-малък наклон, ще се образува отрицателна двойка сили, която ще действа върху плавателния съд и ще доведе до преобръщане.