Criteriul de stabilitate în înălțime metacentric al vasului: formula

Definiția înălțimii metacentrice poate fi formulată după cum urmează. Ce este asta? Aceasta este distanța dintre centrul de greutate și metacentrul navei. Definiția în sine nu este foarte clară și, prin urmare, trebuie adăugat că de foarte multe ori această înălțime este exprimată prin stabilitatea navei. Acest lucru se datorează faptului că metacenterul este principalul criteriu pentru determinarea acestei foarte mari stabilități.

Concepte generale

După cum sa menționat anterior, înălțimea metacentrică este înălțimea centrului de greutate deasupra metacentrului navei în sine. Este important să știm că cu cât valoarea acestei caracteristici este mai mare, cu atât mai mare va fi stabilitatea inițială a vasului. Dacă, din anumite motive, această înălțime se abate față de o valoare negativă, acest lucru indică faptul că nava nu va putea pluti fără călcâi. Ce înseamnă asta? Admiterea valorilor negative ale înălțimii metacentrice nu este posibilă. Deși ... Obțineți un răspuns corect la întrebarea dacă o navă cu o valoare negativă a acestei altitudini se va întoarce, cu siguranță nu este. Deoarece teoria stabilității se extinde numai la înclinațiile navelor care nu depășesc 10 grade.

Reguli și forțe

Este important de observat că există reguli ale Comunităților de clasificare care monitorizează funcționarea tehnică a navelor. În aceste documente este descris faptul că este posibil să se opereze numai acele nave ale căror înălțime metacentrică nu este mai mică de 0,2 metri. Pentru a înțelege cum se va comporta corpul cu înălțimea zero, vă puteți imagina un butoi care plutește în apă. Acest parametru al corpului dat va fi egal cu 0, iar mișcarea lui va avea loc de-a lungul axei longitudinale de fiecare dată când este afectată de orice forță exterioară, de exemplu, val sau vânt.

O altă bază care permite navei să plutească este forța gravitației. Și, de asemenea, Arhimede forțează. Firește, forța gravitațională va trage nava în jos, adică în partea de jos. Valoarea numerică a acestei caracteristici este egală cu greutatea sa și se aplică centrului de greutate al navei. Forța arhimedeză sau, așa cum se mai numește, forța de flotabilitate, împinge vasul marin din apă. Forța acestui efect este egală cu deplasarea navei, care este aplicată în centrul volumului subacvatic.

Munca forțelor

În poziția "directă" a navei se dovedește că aceste două forțe se echilibrează și se află în același plan vertical. Din acest motiv, nava este capabilă să navigheze în apă. În cazul în care apare o bancă a unei nave, centrul volumului subacvatic al CV-ului se deplasează în partea laterală a înclinării navei. Deplasarea se datorează modificării formei părții subacvatice a corpului. În plus, atunci când CV-ul se deplasează într-una din laturi, apare un moment de recuperare care va contracara ruloul navei. Dacă se produce o înclinare, CW începe să facă o întoarcere în jurul punctului, care este numit convențional metacenter m.

Distanța de la acest punct condiționat al centrului meteorologic m la centrul de greutate al navei CT va fi înălțimea sa. De exemplu, o valoare numerică a înălțimii metacentrice pentru vasle ordinare, care va fi suficient pentru a se asigura că oamenii pot sta în condiții de siguranță în jos și se ridice în picioare, este egală cu 0,3 m. În principiu, nimic complicat.

Cum se asigură stabilitatea

Știind tot ceea ce a fost descris mai sus, există o întrebare clară despre modul de evaluare a securității barca, navigatie iaht, nava, etc.? Cum să înțelegeți cât de mari sunt șansele navei să se întoarcă de la situația "înăbușită" într-o stare normală, directă?

Pentru a realiza acest lucru, este necesar să se îmbunătățească stabilitatea vasului. Există mai multe metode dovedite pentru acest lucru. Stabilitatea suficient de mare poate fi asigurată de faptul că la bordul navei va fi plasat balast fix. Cu toate acestea, trebuie să se țină seama de faptul că centrul de greutate al navei va fi coborât la o sarcină suplimentară. În constructori de nave, marinari și toți cei care sunt familiarizați cu afacerile maritime, există o regulă: fiecare kilogram de marfă situată sub linia de apă, va crește stabilitatea navei, dar fiecare kilogram peste această linie va agrava poziția navei.

Reconstrucția navei

Pentru a crește greutatea, de exemplu, iahturi, este echipat cu un astfel de lucru ca un keel de balast fix. Dar, aici este important să rețineți că aceasta poate fi plasată numai pe tipul de iaht clasic. Orice alte specii cu astfel de chile vor fi prea grele. Iahtele clasice sunt stabilitatea absolută a unei nave fluviale, așa cum se numește. Chestia este că această categorie de nave se poate îndrepta aproape după orice rostogolire. Unghiul de călcâi, care este necesar pentru a se asigura că vasul nu este restabilit, este de 155 de grade. Acesta este parametrul unui iaht, cum ar fi Contessa 32. Cu alte cuvinte, un vas de râu din această clasă se va putea recupera într-o poziție directă chiar și după ce va fi răsturnat cu un chile.

Este important să se înțeleagă faptul că navele mari au o stabilitate mai mare a formei inițial din cauza dimensiunii lor. Un alt aspect important este că apa de mare nu trebuie să intre în interiorul navei în timp ce se rostogoleste prin vreo deschizătură. Dacă se întâmplă acest lucru, lichidul aflat la bord poate anula toată stabilitatea. Acest lucru se va întâmpla din cauza faptului că greutatea apei care a căzut va face nava mai grea. Înălțimea metacentrică va fi deranjată datorită deplasării centrului de greutate. Și nava va începe să se scufunde.

Nave cu suprastructură

Există un tip de navă care are o suprastructură impermeabilă la apă. Firește, apa nu poate intra în interiorul unei astfel de nave, ceea ce înseamnă că stabilitatea va rămâne la același nivel chiar și cu o bancă mare. Acest principiu a devenit fundamental în inventarea bărcilor de salvare, tambururilor. Există plute de salvare și bărci, care sunt considerate aproape impermeabile datorită designului lor. Astfel de categorii de nave sunt capabile să se recupereze chiar și după ce s-au întors complet.

Puteți lua, de exemplu, un yacht de navigație, care are un mod dificil de a îmbunătăți stabilitatea navei. Metoda se numește bancare. Și esența ei constă în faptul că, atunci când înclinați, va deplasa greutatea echipajului, balastul sau chila balansieră pe întreaga lățime a vasului. Până în prezent, sunt folosite multe tipuri de balast. Și, de asemenea, există o nouă, care constă în prezența aripilor subacvatice controlate.

Înălțimea experimentală

Mai departe. Pentru a calcula experimental înălțimea metacentrică a navei, puteți deplasa o încărcătură mare în jurul navei. Deplasarea încărcăturii trebuie să aibă loc la o anumită distanță Q de la locul în care a fost inițial localizată. De asemenea, atunci când se deplasează un obiect, este necesar să se măsoare un unghi de rotație mic, care este notat ca af. Valoarea numerică a acestei caracteristici va corespunde unghiului de înclinație a navei.

Aceasta va arata ca inaltimea transversala metacentrica in formula:

h₀ = 0,525 (W / T) 2, m

B este lățimea vasului, care trebuie măsurată în metri, iar T este perioada de rulare, determinată în secunde.

Această metodă de calcul, precum și metoda experimentală de determinare, au devenit principalele prevederi care au permis să se ia înălțimea metacenterului navei pentru criteriul principal al stabilității sale.

Navele cu nave

În prezent, navele de navigație sunt printre cele mai periculoase din punct de vedere al funcționării, precum și cele mai exigente în ceea ce privește stabilitatea. Lucru este că, atunci când naviga nava de vânt, care vor fi expuse în mod constant la aer sever că aceste condiții vor fi punctul principal, care creează o oportunitate pentru bancă. Este din cauza prezenței navelor naviga cu stâlpi mari și lungi și, în consecință, vele mari, necesită prezența balastului grele staționare suplimentar, care reduce foarte mult centrul de greutate al navei, crescând astfel valoarea înălțimii metacentrice.

Este foarte important să observăm că adesea fac greșelile de a evalua stabilitatea navei numai prin metacentrul său. Desigur, această înălțime va fi principalul criteriu. Cu toate acestea, nu se poate ignora avantajele care există în întreaga diagramă de stabilitate statică. Nu este numai înălțimea metacenterului.

Cazuri de instabilitate

Există trei cazuri de instabilitate a navelor. Să le analizăm mai detaliat.

Primul caz apare în acea situație, dacă înălțimea h> 0. Acest lucru se datorează faptului că centrul de greutate este mai mare decât centrul de magnitudine. Dacă aceste condiții sunt îndeplinite și nava se înclină în ambele părți, linia de acțiune a forței de sprijin va traversa planul diametral mai mare decât centrul de greutate.

Cel de-al doilea caz de instabilitate va apărea atunci când înălțimea metacentrică este zero. În acest caz, practic, ca și cel precedent, centrul de greutate va fi mai mare decât centrul de magnitudine. Și când nava este înclinată, se va întâmpla ca linia DH să treacă de-a lungul liniei de mărime. În acest caz, centrul de mărime va fi întotdeauna situat în aceeași poziție verticală cu centrul de greutate. Cu acest aranjament de forțe, perechea de restaurare care aliniază nava va fi pur și simplu absentă. Fără influența forțelor externe, nava nu va putea să se întoarcă în poziția sa originală, directă.

Cel de-al treilea caz apare dacă h<0. În acest caz, DH va fi mai mare decât valoarea centru, și într-o poziție înclinată menținerea liniei de acțiune forță va opri axa liniei sub DH. În acest caz, cu cea mai mică înclinație, se va forma o pereche negativă de forțe, care va acționa asupra navei și va duce la răsturnarea acesteia.