содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

6.

ОСТОЙЧИВОСТЬ СУДНА НА БОЛЬШИХ УГЛАХ НАКЛОНЕНИЯ

При наклонении судна   в поперечной   плоскости на   большой угол 6 (рис. 7) теорема Эйлера недействительна и ось наклонения уже не проходит в общем случае через центр   тяжести   площади начальной ватерлинии, отвечающей прямому    положению судна.

Поперечный метацентр mθ в общем    случае выходит   из диаметральной плоскости; его положение определяется    метацентрическим радиусом

                             rθ = Ixθ /V,        (6.1)

где  Ixθ — центральный момент инерции площади ватерлинии   от­носительно ее продольной оси.

Если из центра величины С опустить перпендикуляр CN на линию действия силы плавучести судна в его наклонном положе­нии, то плечо статической остойчивости  l можно представить как разность

l = CN – СB = lФ - lв = lФ – a sinθ1        (6.2)

Отрезок  lФ  называют плечом остойчивости формы, так как при данных водоизмещении судна и угле крена его величина зависит только от координат центра величины, определяемых формой подводного объема судна. Отрезок  lв  = a sinθ1 называют плечом остойчивости веса, так как при данном угле крена его величина зависит только от возвышения а центра тяжести судна G над центром  величины С.

Разделение плеча остойчивости на две части имеет своей целью выделение той его части (плеча веса), которая зависит от данного

состояния нагрузки судна и, сле­довательно, может быть определе­на только на судне. Основная же часть (плечо формы) может быть рассчитана заранее в функции водоизмещения и угла крена, а ре­зультаты такого расчета могут быть выданы на судно, в виде со­ответствующих графиков.

Плечо   статической остойчиво­сти l при   большом   угле   наклонения не может быть определено метацентрической формулой (1.5). Кривую, выражающую зависимость плеча статической остойчивости l или восстанавливающего момента Р1 от угла кре­на θ, называют диаграммой статической остойчивости (рис. 8). По оси абсцисс диаграммы откладывают значения угла крена: положительные (на правый борт) вправо и отрицательные (на левый борт) влево от начала координат. По оси ординат отклады­вают значения плеча остойчивости или восстанавливающего мо­мента, т. е. строят диаграмму «в плечах» или «в моментах». В си­лу симметрии корпуса судна относительно диаметральной плос­кости обычно ограничиваются построением только одной половины диаграммы остойчивости для положительных значений углов крена — на правый борт.

При положительной начальной остойчивости характерными точками диаграммы являются: точка O — положение устойчивого равновесия судна; точки В и В', расположенные симметрично относительно начала координат О и определяющие углы заката диаграммы θ3, при которых судно находится в положении неустой­чивого равновесия. При углах крена меньше угла заката судно остой­чиво, так как восстанавливающий момент стремится вернуть его в положение устойчивого равновесия. Наибольшая по абсолютно­му значению ордината диаграммы, определяемая точками А или А', называется максимальным плечом диаграммы или макси­мальным восстанавливающим моментом, а отвечающий этой орди­нате угол крена — углом максимума диаграммы остойчивости. Наибольшая ордината диаграммы соответствует предельному кренящему моменту, статическое приложение которого еще не вызывает опрокидывания судна.

Если в начале координат провести касательную ОА к диа­грамме статической остойчивости (рис. 9), а в точке В, отвечаю­щей углу крена 1 рад (57,3°), восстановить перпендикуляр к оси абсцисс, то отрезок АВ этого перпендикуляра от оси абсцисс до точки пересечения с касательной будет равен начальной метацентрической высоте судна h (или коэффициенту остойчивости Kθ, если диаграмма построена «в моментах»).

На рис. 9 наглядно показаны допустимые пределы использо­вания метацентрической формулы остойчивости (1.6), графи­ком которой является касательная ОА. При малых θ прямая ОА и кривая ОСЕ, выражающая действительный

закон изменения плеча остойчивости или восстанавливающего момента по углу 9, практически совпадают. Резкое расхождение между ними начина­ется обычно после входа кромки палубы в воду или выхода из во­ды скулы судна.

На рис. 10 изображена диаг­рамма статической остойчивости судна, имеющего в прямом поло­жении отрицательную остойчи­вость. В этом случае положениям неустойчивого равновесия судна будут отвечать не только точки заката диаграммы В и В', но и начало координат О. Положениям устойчивого равновесия будут соответствовать две точки — С и С'. Таким образом, судно с отрицательной начальной остойчивостью не может плавать в пря­мом

положении; оно будет иметь крен θ1 на правый борт или равный ему крен на левый борт в зависимости от случайных внешних причин (ветра, волнения, перекладки руля и т. д.). Однако видно, что наличие отрицательной начальной остойчивости еще не может служить основанием для заключения о том, что судно вообще неостойчиво и должно опрокинуться. Судно опро­кидывается только в том случае, когда его диаграмма остойчивости примет вид, показанный на рис. 10 пунктиром, и будет пере­секать ось абсцисс только в одной точке — нулевой.

Диаграмма статической остойчивости, построенная для данного состояния нагрузки судна, используется для того, чтобы подтвер­дить выполнение требований Регистра СССР к остойчивости на больших углах крена. Такое подтверждение может быть потребо­вано в тех случаях, когда нагрузка судна не соответствует типовой (предусмотренной в Информации об остойчивости) и (или) его остойчивость вызывает сомнения.

Также с помощью диаграммы статической остойчивости может быть определен крен судна в тех случаях, когда метацентрическая формула, пригодная только для малых углов крена, оказывается неприменимой.

Для нахождения угла крена на диаграмме статической остой­чивости строят кривую кренящего момента MKp= f(θ) или креня­щего плеча lKp = MKp /P = f(θ). Точки пересечения этой кривой с диаграммой остойчивости определят положения устойчивого и неустойчивого равновесия судна. Например, кренящее плечо при горизонтально-поперечном переносе груза на расстояние (y2 – у1) выразится зависимостью

lKp = [т (y2 – у1) cos θ] /Δ.        (б.3)

Углу статического крена θ1 (положению статического равно­весия) будет соответствовать точка А пересечения косинусоиды (6.2) с диаграммой остойчивости (рис. 11). Точка В определит угол θ2, отвечающий положению неустойчивого равновесия.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..