المحاضرة №4

أحكام الاستقرار العامة. الاستقرار عند الميول المنخفضة. مركز ميتاسنتر ، نصف قطر متري ، ارتفاع مركزي. صيغ الاستقرار المترية. تحديد معاملات الهبوط والاستقرار عند نقل البضائع على متن السفينة. التأثير على استقرار الشحنات السائلة والسائلة.

تجربة المتداول.

استقرار تسمى قدرة السفينة ، التي خرجت من وضع التوازن الطبيعي من قبل أي قوى خارجية ، على العودة إلى موقعها الأصلي بعد إنهاء هذه القوى. تشمل القوى الخارجية التي يمكن أن تخرج السفينة من التوازن الطبيعي: الرياح ، والأمواج ، وحركة البضائع والأشخاص ، بالإضافة إلى قوى الطرد المركزي واللحظات التي تحدث عندما تنقلب السفينة. الملاح ملزم بمعرفة سمات سفينته وتقييم العوامل التي تؤثر على استقرارها بشكل صحيح.

يميز بين الاستقرار العرضي والطولي. يتميز الثبات العرضي للسفينة بالموضع النسبي لمركز الثقل جيومركز الحجم مع.ضع في اعتبارك الاستقرار الجانبي.

إذا كانت السفينة مرفوعة إلى جانب واحد بزاوية صغيرة (5-10 درجات) (الشكل 1) ، فإن السيرة الذاتية ستنتقل من النقطة C إلى النقطة. وفقًا لذلك ، فإن قوة الدعم التي تعمل بشكل عمودي على السطح ستعبر المستوى القطري (DP) عند النقطة م.

يتم استدعاء نقطة تقاطع DP للسفينة مع استمرار اتجاه قوة الدعم أثناء التدحرج metacenter الأولي م. المسافة من نقطة تطبيق قوة الدعم معإلى metacenter الأولي يسمى نصف قطر متري .

الشكل 1 - جقوى ثابتة تعمل على سفينة في الكعب المنخفض

المسافة من مركز metacenter الأولي مإلى مركز الجاذبية جياتصل ارتفاع المركز الأولي .

يميز الارتفاع المتري الأولي الثبات عند المنحدرات المنخفضة للسفينة ، ويقاس بالأمتار وهو معيار للاستقرار الأولي للسفينة. كقاعدة عامة ، يُعتبر الارتفاع المركزي الأولي للزوارق البخارية والقوارب جيدًا إذا كان أكثر من 0.5 مبالنسبة لبعض السفن ، يجوز أقل من 0.35 م.

يتسبب الميل الحاد في تدحرج السفينة وتقيس ساعة الإيقاف فترة التدحرج الحر ، أي وقت التأرجح الكامل من موضع أقصى إلى آخر والعكس. يتم تحديد الارتفاع المتري العرضي للسفينة بواسطة الصيغة:

, م

أين في- عرض السفينة ، م ؛ تي- فترة التصويب ، ثانية.

يعمل المنحنى في الشكل 1 على تقييم النتائج المتحصل عليها. 2 ، بناء على البيانات القوارب ذات التصميم القطري.

Ri.2 - Zاعتماد الارتفاع المركزي الأولي على طول السفينة

إذا كان ارتفاع المركز الأولي ، التي تحددها الصيغة أعلاه ، ستكون أسفل الشريط المظلل ، مما يعني أن السفينة ستتمتع بلفافة سلسة ، لكن الاستقرار الأولي غير كافٍ ، وقد يكون التنقل عليها خطيرًا. إذا كان المركز الرئيسي يقع فوق الشريط المظلل ، فسوف تتميز السفينة بالدوران السريع (الحاد) ، مع زيادة الاستقرار ، وبالتالي ، فإن مثل هذه السفينة تكون أكثر ملاءمة للإبحار ، ولكن قابلية السكن عليها غير مرضية. تقع القيم المثلى داخل منطقة النطاق المظلل.

قائمة السفينة على أحد الجانبين تقاس بالزاوية بين الوضع المائل الجديد لمستوى المركز مع الخط العمودي.

سيحل الجانب ذو الكعب العالي من الماء أكثر من الجانب الآخر ، وستتحول السيرة الذاتية في اتجاه اللفة. عندئذٍ ستكون قوى الدعم والوزن الناتجة غير متوازنة ، وتشكل زوجًا من القوى مع كتف يساوي

.

يتم قياس العمل المتكرر للوزن وقوى الدعم بلحظة الاستعادة:

.

أين د- قوة الطفو تساوي قوة وزن السفينة ؛ ل- ثبات الكتف.

تسمى هذه الصيغة معادلة الاستقرار المترسي وهي صالحة فقط لزوايا الكعب الصغيرة ، حيث يمكن اعتبار المركز المائل ثابتًا. في الزوايا الكبيرة للكعب ، لا يكون المركز المائل ثابتًا ، ونتيجة لذلك يتم انتهاك العلاقة الخطية بين لحظة الاستعادة وزوايا الكعب.

صغير ( ) وكبيرة ( ) يمكن حساب أنصاف الأقطار المترية باستخدام معادلات الأستاذ A.P. Van der Fliet:

;
.

من خلال الموقع النسبي للبضائع على السفينة ، يمكن للملاح دائمًا العثور على القيمة الأكثر ملاءمة للارتفاع المركزي ، حيث ستكون السفينة مستقرة بدرجة كافية وأقل عرضة للتدحرج.

لحظة الكعب هي نتاج وزن الحمولة التي يتم تحريكها عبر السفينة بواسطة كتف يساوي مسافة الحركة. إذا كان الشخص بوزن 75 كلغ،الجلوس على الضفة سيتحرك عبر السفينة بمقدار 0.5 مثم ستكون لحظة الكعب 75 * 0.5 = 37.5 كجم / م.

لتغيير اللحظة التي تضغط فيها على السفينة بمقدار 10 درجات ، من الضروري تحميل السفينة إلى الإزاحة الكاملة ، المتماثلة تمامًا حول المستوى القطري. يجب فحص تحميل السفينة بواسطة غاطس تقاس من الجانبين. يتم تثبيت الميل بشكل عمودي تمامًا على DP بحيث يظهر 0 درجة.

بعد ذلك ، من الضروري نقل الأحمال (على سبيل المثال ، الأشخاص) على مسافات محددة مسبقًا حتى يظهر مقياس الميل 10 درجات. يجب إجراء تجربة للتحقق على النحو التالي: كعب السفينة من جانب ، ثم على الجانب الآخر. من خلال معرفة لحظات رسو السفينة المرتفعة في زوايا مختلفة (حتى أكبر قدر ممكن) ، من الممكن إنشاء مخطط استقرار ثابت (الشكل 3) ، والذي سيسمح بتقييم استقرار السفينة.

الشكل 3 - رسم تخطيطي للاستقرار الساكن

يمكن زيادة الاستقرار عن طريق زيادة عرض الوعاء ، وخفض CG ، وتركيب كرات المؤخرة.

إذا كان CG للسفينة يقع أسفل CG ، فإن السفينة تعتبر مستقرة جدًا ، نظرًا لأن قوة الدعم أثناء اللفة لا تتغير من حيث الحجم والاتجاه ، لكن نقطة تطبيقها تتحول نحو ميل السفينة (الشكل 4). ، أ). لذلك ، عند الكعب ، يتم تشكيل زوج من القوى مع لحظة استعادة إيجابية ، تميل إلى إعادة السفينة إلى الوضع الرأسي الطبيعي على عارضة مستقيمة. من السهل التحقق من ذلك ح> 0 ، بارتفاع مركزي يبلغ 0. هذا نموذجي لليخوت ذات عارضة ثقيلة وليست نموذجية للقوارب التقليدية الأكبر بدن السفن.

إذا كان CG موجودًا فوق CG ، فمن الممكن أن يكون هناك ثلاث حالات استقرار ، والتي يجب أن يكون الملاح على دراية بها جيدًا.

حالة الاستقرار الأولى

ارتفاع متري ح> 0. إذا كان مركز الثقل يقع فوق مركز الحجم ، فعند الوضع المائل للسفينة ، يتقاطع خط عمل قوة الدعم مع المستوى القطري فوق مركز الجاذبية (الشكل 4 ، ب).

الشكل 4 - حالة وعاء مستقر

في هذه الحالة ، يتم أيضًا تكوين زوج من القوى مع لحظة استعادة إيجابية. هذا هو الحال بالنسبة لمعظم السفن ذات الشكل التقليدي. يعتمد الاستقرار في هذه الحالة على الجسم وموقع مركز الثقل في الارتفاع. عند الكعب ، يدخل جانب الكعب إلى الماء ويخلق طفوًا إضافيًا ، يميل إلى تسوية السفينة. ومع ذلك ، عندما تتدحرج السفينة مع البضائع السائلة والسائبة القادرة على التحرك في اتجاه التدحرج ، فإن مركز الثقل سيتحول أيضًا في اتجاه التدحرج. إذا تحرك مركز الثقل أثناء لفة إلى ما وراء الخط الراقي الذي يربط مركز المقدار بالمركز الرئيسي ، فإن السفينة سوف تنقلب.

الحالة الثانية لسودوك غير مستقر بتوازن غير مبال

ارتفاع متري ح= 0. إذا كان CG يقع فوق CG ، فعندئذٍ يمر خط عمل قوة الدعم أثناء التدحرج عبر CG MG = 0 (الشكل 5).

الشكل 5 - حالة سفينة غير مستقرة ذات توازن غير مبال

في هذه الحالة ، تقع السيرة الذاتية دائمًا على نفس الرأسي مع CG ، لذلك لا يوجد زوج من القوى المستعادة. بدون تأثير القوى الخارجية ، لا يمكن للسفينة العودة إلى وضع مستقيم. في هذه الحالة ، من الخطر بشكل خاص وغير مقبول تمامًا نقل الشحنات السائلة والسائبة على متن سفينة: مع أدنى اهتزاز ، تنقلب السفينة. هذا هو الحال بالنسبة للقوارب ذات الإطار الدائري.

الحالة الثالثة لسفينة غير مستقرة في حالة توازن غير مستقر

ارتفاع متري ح<0. ЦТ расположен выше ЦВ, а в наклонном положении судна линия действия силы поддержания пересекает след диаметральной плоскости ниже ЦТ (рис. 6). Сила тяжести и сила поддержания при малейшем крене образуют пару сил с отрицательным восстанавливающим моментом и судно опрокидывается.

الشكل 6 - جشعاع لسفينة غير مستقرة في توازن غير مستقر

تظهر الحالات التي تم تحليلها أن السفينة مستقرة إذا كان مركز metacenter أعلى من CG للسفينة. كلما انخفض CG ، زادت ثبات السفينة. في الممارسة العملية ، يتم تحقيق ذلك من خلال وضع البضائع ليس على سطح السفينة ، ولكن في الغرف السفلية والمخازن.

نظرًا لتأثير القوى الخارجية على السفينة ، وكذلك نتيجة التثبيت القوي غير الكافي للبضائع ، فمن الممكن نقلها على متن السفينة. دعونا ننظر في تأثير هذا العامل على التغيير في معايير هبوط السفينة واستقرارها.

الحركة العمودية للبضائع.

الشكل 1 - تأثير الحركة العمودية للحمل على التغير في ارتفاع المركز

دعونا نحدد التغيير في هبوط السفينة واستقرارها الناجم عن حركة حمولة صغيرة في الاتجاه العمودي (الشكل 1) من النقطة بالضبط . نظرًا لأن كتلة الشحنة لا تتغير ، فإن إزاحة السفينة تظل دون تغيير. لذلك ، يتم استيفاء شرط التوازن الأول:
. من المعروف من الميكانيكا النظرية أنه عندما يتحرك أحد الأجسام ، يتحرك CG للنظام بأكمله في نفس الاتجاه. لذلك ، فإن CG للسفينة الانتقال إلى نقطة ، والرأسي نفسه سيمر ، كما كان من قبل ، من خلال مركز المقدار .

سيتم استيفاء شرط التوازن الثاني:
.

نظرًا لاستيفاء شرطي التوازن في حالتنا ، يمكننا أن نستنتج: عندما يتم نقل الشحنة رأسياً ، لا تغير السفينة موضع توازنها.

ضع في اعتبارك التغيير في الاستقرار العرضي الأولي. نظرًا لأن أشكال حجم بدن السفينة مغمورة في الماء ومنطقة خط الماء لم تتغير ، فإن موضع مركز الحجم ويبقى مركز metacenter المستعرض دون تغيير عند تحريك الحمل عموديًا. يتحرك CG الخاص بالسفينة فقط ، مما يؤدي إلى انخفاض في الارتفاع المركزي
، إلى جانب
، أين
، أين - وزن الحمولة المنقولة ، كيلو نيوتن; - المسافة التي قطعتها CG للبضائع في الاتجاه العمودي ، م.

لذا فإن القيمة الجديدة
، حيث يتم استخدام العلامة (+) عند تحريك الحمولة لأعلى ، ويتم استخدام العلامة (-) لأسفل.

يمكن أن نرى من الصيغة أن الحركة الرأسية للحمل لأعلى تؤدي إلى انخفاض في الاستقرار الجانبي للسفينة ، وعند التحرك لأسفل ، يزيد الاستقرار الجانبي.

التغيير في الاستقرار يساوي المنتج
. سيكون التغيير في الاستقرار المستعرض أصغر نسبيًا بالنسبة للسفينة ذات الإزاحة الكبيرة مقارنة بالسفينة ذات الإزاحة الصغيرة ، وبالتالي ، على السفن ذات الإزاحة الكبيرة ، تكون حركة البضائع أكثر أمانًا من السفن الصغيرة.

الحركة الأفقية المستعرضة للحمل.

حركة البضائع من نقطة بالضبط (الشكل 2) عن بعد سوف يتسبب في انقلاب السفينة بزاوية وإزاحة CG في الاتجاه الموازي لخط حركة الحمل.

التين ... 2 - حدوث لحظة كعب أثناء الحركة العرضية للحمل

يميل في الزاوية ، تأتي السفينة في وضع توازن جديد ، وهو جاذبية السفينة ، يتم تطبيقه الآن عند هذه النقطة وقوة الاستدامة
، يتم تطبيقه عند هذه النقطة ، تعمل على طول عمودي واحد عمودي على خط الماء الجديد
.

تؤدي حركة الحمل إلى تكوين لحظة كعب:

,

أين - حركة البضائع على الكتف ، م.

استعادة اللحظة وفقًا لمعادلة الاستقرار المترية

.

بما أن السفينة في حالة توازن إذن
ومن أين زاوية الكعب أثناء الحركة العرضية للحمل
. نظرًا لأن زاوية اللف صغيرة ،
.

إذا كان للسفينة بالفعل زاوية كعب أولية ، فبعد الحركة الأفقية للبضائع ، ستكون زاوية الكعب
.

"...كن حذرا! صر القبطان أعور. ولكن كان قد فات. تراكم عدد كبير جدًا من المعجبين على الجانب الأيمن من مدرعة Vasyukin. بعد تغيير مركز الثقل ، لم تتأرجح البارجة وانقلبت وفقًا لقوانين الفيزياء.

يمكن استخدام هذه الحلقة من الأدب الكلاسيكي كمثال توضيحي فقدان الاستقرارمن تحريك مركز الثقل نتيجة تراكم الركاب على جانب واحد. ليس دائمًا ، للأسف ، الأمر يقتصر على السباحة المضحكة: فقدان الاستقرار غالبًا ما يؤدي إلى موت السفينة ، وغالبًا ما يؤدي الأشخاص ، أحيانًا عدة مئات من الأشخاص في نفس الوقت (تذكر المأساة الأخيرة - موت السفينة " بلغاريا "... - محرر.).

في تاريخ بناء السفن في العالم ، تم تسجيل عدد من الحالات ، على غرار ما حدث في بداية القرن مع الباخرة النهرية الأمريكية متعددة الأسطح جنرال سلوكم. قدم مصمموها كل شيء لراحة الركاب ، لكنهم لم يتحققوا من كيفية تصرف السفينة إذا صعد جميع سكانها البالغ عددهم 700 في وقت واحد إلى سطح الكورنيش العلوي وفي نفس الوقت اقتربوا من اللوحة للاستمتاع بالمنظر ...

يعد فقدان الاستقرار أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لحوادث المراكب الصغيرة. هذا هو السبب في أن كل من القباطنة ، بغض النظر عن شكل سفينته - قوارب الكاياك أو ، على سبيل المثال ، قارب الإزاحة ، يجب أن يكون لدى كل من يستريح على الماء فكرة عن "قوانين الفيزياء" ، الجهل الذي كلف Vasyukin غاليًا. بمعنى آخر ، حول صلاحية السفينة للإبحار ، وهو ما يسميه بناة السفن الاستقرار.

استقرار- هذه هي قدرة السفينة على مقاومة عمل الكعب للقوى الخارجية والعودة إلى الوضع المستقيم بعد إنهاء هذا الإجراء. ظهر هذا المصطلح في بلدنا في القرن الثامن عشر ، عندما أصبحت روسيا قوة بحرية ؛ في الأصل والمعنى ، إنها تباين في الكلمة الشائعة "الاستدامة".

نواجه باستمرار استقرار التوازن في الحياة اليومية. لا يخفى على أحد أن قلب الكرسي أسهل من الانقلاب على الأريكة ؛ وخزانة الكتب الفارغة أخف من خزانة مملوءة بالكتب. عندما نقلب صندوقًا ثقيلًا فوق ضلع ، فإننا نبذل جهدًا أكبر أولاً ، ثم يصبح الأمر أسهل بالنسبة لنا ، وأخيرًا ، عندما يمر خط شرطي مرسوم عموديًا عبر مركز ثقل الصندوق فوق الضلع ، ينقلب الصندوق من تلقاء نفسه بدون مشاركتنا. بعد التأكد من أن صندوقًا عريضًا منخفضًا يصعب تجاوزه أكثر من صندوق طويل وضيق ، وأن الصندوق الثقيل أكثر صعوبة من الصندوق الخفيف ، يمكننا التوصل إلى استنتاج مفاده أن استقرار الجسم على سطح صلب هو يتحدد بوزنه والمسافة الأفقية من مركز الثقل إلى حافة المستوى الداعم - ذراع الكتف. كلما زاد الوزن والكتف ، زاد استقرار الجسم.

هذا القانون البسيط صالح أيضًا لسفينة عائمة ، ولكن هنا الأمر معقد بسبب حقيقة أنه بدلاً من السطح الصلب ، يعمل الماء كدعم للسفينة "المنقلبة". من حيث المبدأ ، كما في الحالة الموضحة للتو ، يتم تحديد استقرار السفينة من خلال وزنها وكتفها - الترتيب المتبادل لنقاط تطبيق قوتين.

أحدها هو الوزن ، أي الجاذبية ، المطبق في مركز ثقل السفينة (CG) ويتم توجيهه دائمًا عموديًا لأسفل.

والآخر هو قوة الطفو أو القوة الداعمة. وفقًا لقانون أرخميدس بالنسبة للسفينة العائمة ، فإن هذه القوة تساوي الجاذبية من حيث الحجم ، ولكنها موجهة عموديًا لأعلى. نقطة تطبيق قوى الدعم الناتجة هي نقطة ارتكاز السفينة! تقع هذه النقطة في وسط حجم الهيكل المغمور في الماء وتسمى مركز الطفو أو مركز الحجم(السيرة الذاتية).

عندما تطفو السفينة بحرية في وضع مستقيم ، تكون السيرة الذاتية دائمًا على نفس الوضع الرأسي مع CG ، وتكون القوى المتساوية والمضادة التي تعمل على السفينة متوازنة. ولكن الآن بدأت القوات الموالية في التحرك على متن السفينة. هذه ليست بالضرورة حركة الركاب. يمكن أن تكون عاصفة من الرياح أو ، إذا كنا نتحدث عن يخت ، فقط ضغطه على الأشرعة ، أو موجة شديدة الانحدار ، أو هزة من خط القطر ، أو قوة طرد مركزي في دورة شديدة الانحدار ، أو صعود مستحم من الماء فوق الجانب ، وما إلى ذلك ، وما إلى ذلك.

فعل لحظة هذه القوة العاقلة ، أي لحظة الكعب، يميل - لفات السفينة. في الوقت نفسه ، لا يغير CG للسفينة الوضع ، ما لم تكن هذه ، بالطبع ، هي نفس حالة "Vasyukin" ولا توجد مثل هذه الأحمال على السفينة التي يمكن أن تتحرك في اتجاه المنحدر. نظرًا لأن السفينة تستمر في الطفو حتى عند الكعب ، أي أن قانون أرخميدس يستمر في العمل ، فإن الزيادة في الحجم المغمور على جانب الجانب الذي يدخل الماء تقابل انخفاضًا متساويًا في الحجم المغمور على الجانب الآخر مما يترك ماء. دعونا لا ننسى: وزن الوعاء لا يتغير من تأثير لحظة الكعب ؛ لذلك ، يجب أن تظل القيمة الإجمالية للحجم المغمور دون تغيير!

بسبب إعادة توزيع الحجم تحت الماء ، يتغير موضع السيرة الذاتية - يتحرك بعيدًا نحو كعب السفينة ؛ نتيجة لذلك ، تظهر لحظة من قوى الدعم ، تميل إلى استعادة الموقع المباشر للسفينة وبالتالي استدعاؤها استعادة اللحظة.

بينما يحافظ الوعاء على ثباته ، فإن لحظة الاستعادة ، التي تتزايد مع زيادة التدحرج ، تصبح مساوية لعزم الكعب ، وبما أنها موجهة في الاتجاه المعاكس ، فإنها "تشل" عملها تمامًا. هذا يعني أنه إذا لم يتغير حجم قوى الكعب بعد الآن ، ستستمر السفينة في الطفو بقائمة ثابتة ؛ إذا توقف عمل قوى الكعب ولم تكن هناك لحظة راحة ، فإن لحظة الاستعادة ستعمل على تقويم السفينة على الفور.

بالانتقال إلى المخطط 2 ، يمكننا أن نفترض أن قيمة لحظة الاستعادة التي تنشأ أثناء لفة ستكون أكبر ، وكلما زاد الكتف - المسافة الأفقية بين الموضع الجديد للسيرة الذاتية والموقف غير المتغير للسيرة الذاتية ؛ هذا هو سبب تسميته كتف الاستقرار. طالما أن هذا الكتف موجود ، فإن لحظة الاستعادة سارية المفعول - تحتفظ السفينة ، ولكن بمجرد اختفاء الكتف مع زيادة أخرى في لفة ، ستكون السيرة الذاتية على نفس الوضع الرأسي مع CG ، ولن يتم بذل المزيد من الجهود أن تنقلب السفينة ، ستفقد الاستقرار - ستنقلب.

كلما ابتعد مركز الحجم في اتجاه الميل - كلما زاد كتف الثبات ، زادت صعوبة قلب الوعاء ، أي كلما كان أكثر ثباتًا. هذا هو السبب في أن السفينة العريضة ستكون دائمًا أكثر استقرارًا بشكل ملحوظ من السفينة الضيقة. في اليال ذو الأربع مجاديف ، والذي يبلغ عرضه 1.6 متر ، يستطيع المجدفون النهوض والمشي دون الكثير من المخاطرة ، ولكن على سطح أكاديمي يبلغ عرضه ثمانية 0.7 متر ، يكفي أن يريح المجدف قدمه بقوة أكبر أو يرفع المجذاف أعلى قليلاً لتسبب في لفة تهديد!

من المهم بشكل خاص أن يكون لديك عرض كافٍ على أصغر القوارب. يؤثر بشكل كبير على ثباتها واكتمال خط الماء ، أي مؤشر على نسبة المستطيل ، التي تتكون جوانبها من أقصى طول وعرض ، تحتل مساحة خط الماء الحالي. عند تساوي الأشياء الأخرى ، تكون الأوعية ذات امتلاء أكبر لخط الماء دائمًا أكثر استقرارًا من تلك التي تحتوي على خطوط مائية حادة في القوس والمؤخرة.

يعتمد الاستقرار ، خاصة عند الزوايا المنخفضة للميل ، إلى حد كبير على شكل الهيكل - على توزيع أحجام الجزء الموجود تحت الماء من الهيكل. بعد كل شيء ، في النهاية ، يتم تحديد الاستقرار ليس فقط من خلال عرض خط الماء الحالي ، ولكن من خلال موضع "نقطة الارتكاز" - مركز الحجم المغمور بالفعل.

من وجهة نظر الاستقرار ، أقل فائدة هي الأقسام نصف الدائرية ، والتي ، وفقًا لظروف الدفع ، غالبًا ما تستخدم لسفن الإزاحة ؛ بالقرب من الأقسام نصف الدائرية ، توجد هياكل للقوارب الأكاديمية للتجديف ، فضلاً عن القوارب الطويلة والضيقة نسبيًا غير المصممة للانزلاق. يتميز القسم المستطيل بخصائص أعلى من الاستقرار الأولي ؛ يتكون هذا النوع من الأقسام على متن القوارب ذات الطول الأدنى - عربات التوزيك والمكوكات. ومع ذلك ، إذا امتدت الأحجام تحت الماء إلى الجانبين بسبب انخفاض في السحب (والحجم) في الجزء الأوسط ، فإن الاستقرار سيستفيد أكثر: أجسام هذه القوارب الصغيرة العالمية الأحدث ، على سبيل المثال ، Sportiak و Dolphin ، لها شكل مماثل.

باتباع نفس المسار ، يمكنك زيادة الاستقرار عن طريق قطع الهيكل بالطول - على طول DP - ووضع النصفين الضيقين في بعض العرض. هذه هي الطريقة التي تعاملنا بها مع فكرة السفينة ذات الهيكل المزدوج ، والتي تتجسد في تصميمات كل من الأكواخ العائمة منخفضة السرعة أو الطوافات القابلة للنفخ ، ومحركات السباق أو القوارب الشراعية المصممة لسرعات قياسية.

مع زيادة زوايا الميل ، يصبح شكل الجزء السطحي للبدن في المنطقة التي تدخل الماء عندما يصبح الكعب أكثر أهمية. وخير مثال على ذلك هو عدم استقرار سجل ذي مقطع عرضي دائري: مع أي من "التدحرج" - الدوران حول المحور - لا يدخل الماء أي حجم إضافي ، كما أن شكل الجزء المغمور وموضع السيرة الذاتية يعملان لا يتغير ، لا توجد لحظة استعادة.

للسبب نفسه ، فإن الانسداد الذي كان شائعًا في السابق على جوانب الزوارق البخارية ضار أيضًا. إنه أمر مفهوم: مع زيادة اللفة ، لا يزداد عرض خط الماء فحسب ، بل بالعكس في بعض الأحيان - يتناقص! لذلك ، عند المنعطفات الحادة ، غالبًا ما تنقلب كازانكا القديمة ، والتي كان لها انسداد من الجانبين إلى الداخل في الخلف الضيق بالفعل.

والعكس صحيح: التدابير التي تزيد من الثبات هي انهيار الجوانب وتثبيت عناصر طفو إضافية على طول حوافها العلوية. التفسير بسيط: عند الكعب ، تدخل الأحجام الماء بالضبط حيث تشتد الحاجة إليها للدعم - حيث توفر نفوذًا كبيرًا. من حيث المبدأ ، تجمع السفينة ذات التوهج على السطح وخط الماء الجاري الضيق نسبيًا بين السرعة الجيدة والثبات العالي. على سبيل المثال ، كان للقوادس القديمة شكل بدن ، حيث ، كما تعلم ، كانت قوة "المحرك" محدودة ، وكانت متطلبات السرعة وصلاحية الإبحار عالية جدًا. للغرض نفسه ، تم ربط حزم من القصب الجاف على جوانب "طيور النورس" القوزاق الخفيفة.

في الواقع ، تستخدم المراكب الشراعية الخاصة بالسياح نفس الأسلوب ، حيث تربط بالونات قابلة للنفخ بجوانب قوارب الكاياك. وسيلة أكثر فعالية لزيادة استقرار قوارب الكاياك عند الإبحار هي عوامات جانبية مثبتة على قضبان عرضية. على عارضة متساوية ، يذهبون فوق الماء ولا يبطئون الحركة. عندما يؤدي ضغط الرياح على الشراع إلى إمالة زورق تريماران ، فإن عوامة الريح تدخل الماء وتعمل كدعم إضافي يقع في مكان مناسب للغاية - بعيدًا عن موانئ دبي.

تخدم المرفقات الجانبية المختلفة على القوارب ذات المحركات الانزلاقية غرضًا مشابهًا - البولينج والرعاة: فهي تعمل على تحسين استقرار القارب أو الزورق البخاري في ساحة انتظار السيارات وأثناء التنقل. تصبح "Kazanka" نفسها أكثر أمانًا حتى عند العمل مع "الزوبعة" نظرًا لتركيب أحجام إضافية من الطفو - تدخل كرات المؤخرة إلى الماء عندما يكون من الواضح أن المؤخرة محملة بشكل زائد أو عند التعطيل في ساحة انتظار السيارات. عند التحرك للأمام بشكل مستقيم ، يكون سطح العمل السفلي للكرات فوق خط الماء الجاري ، ومع المنعطفات الحادة التي تشكل خطورة على Kazanka ، يبدأ هذا السطح في "العمل": قوة الرفع الهيدروديناميكية المتكونة عليه أثناء الانزلاق تمنع زيادة التدحرج الدوران.

الطول الفعال لخط الماء، على الرغم من أنه بدرجة أقل من العرض ، فإنه يؤثر أيضًا بشكل كبير على استقرار الأوعية الصغيرة. هنا حالة توضيحية. بمجرد اختبار قوارب الكاياك السياحية المقطعية. في نسخة واحدة من ثلاثة أقسام ، تبين أن القارب "رياضي" للغاية: أولئك الذين لم يكن لديهم خبرة في تجديف "الفتيات الأكاديميات" ينقلبن دائمًا بالقرب من الشاطئ. لكن كان يكفي إضافة قسم وسطي آخر بطول 0.8 متر ، حيث أصبح نفس القارب عبارة عن سفينة سياحية "هادئة".

يرتبط الاستقرار ارتباطًا وثيقًا بجودة أخرى صالحة للإبحار للسفينة - عدم قابلية الغرق. نؤكد أن كلا من هذه الصفات وإلى حد كبير تحدد الفعلي الطفو. إذا كان حد الطفو منخفضًا ، فعندئذٍ بالفعل عند زوايا كعب صغيرة ، سيدخل السطح إلى الماء ، وسيبدأ عرض خط الماء الفعال في الانخفاض ، ومن تلك اللحظة سيبدأ ذراع الثبات ولحظة الاستعادة في الانخفاض. القوارب المفتوحة بدون سطح ، بعد دخول المياه من الحافة العلوية للجانب ، تملأ وتنقلب على الفور (هكذا عانى Vasyukinites ، الذين لم يكونوا من ذوي الخبرة في نظرية السفينة!). من الواضح أنه كلما زاد ارتفاع حد الطفو ، زادت زاوية الكعب المسموح بها ، والتي تسمى قيمتها الحرجة بزاوية الفيضان.

المؤشر الأكثر وضوحًا للزيادة الخطيرة في القائمة والاقتراب من زاوية الفيضان هو انخفاض ارتفاع السطح على جانب لفة القارب. وغني عن القول ، أنه كلما كان القارب أصغر ، كلما زادت خطورة أي لفة ، زادت أهمية كل سنتيمتر من حد الطفو الفعلي! من غير المقبول إطلاقا تجاوز سعة حمولة القارب المحددة من قبل الشركة المصنعة (التحميل الزائد)! من الخطير وضع الأحمال بطريقة تجعل القارب يتأرجح بالفعل في لحظة مغادرة الشاطئ: فهذا يقلل على الفور من الارتفاع الفعلي للجانب وهامش ثبات قاربك!

ليس من قبيل المصادفة أننا نتحدث عن الارتفاع الفعلي للوح الطفو. يعرف تاريخ بناء السفن "الكبيرة" العديد من الحالات التي فقدت فيها السفن الكاملة وغير المصابة استقرارها فقط بسبب حقيقة أنه عندما تتعقب بالقرب من سطح الماء ، تبين أن بعض الثقوب المفتوحة في الجانب كانت بطريق الخطأ.

الأكاديمي أ.ب. كريلوف يروي قصة غريبة. قبل أن تبدأ سفينة King George التي يبلغ وزنها 84 مدفعًا في رحلتها الأولى (حدث ذلك في عام 1782 في بورتسموث) ، تم تصميمها بكعب خاص لتصحيح بعض الأعطال التي أصابت الملوك. كانت حواف الصف السفلي من منافذ المدفع المفتوحة في نفس الوقت 5-8 سم فقط فوق سطح الماء. الضابط الكبير ، الذي لم يكن يدرك الموقف الخطير للسفينة ، عندما كانت هذه 5-8 سم ، وليس 8 أمتار المعتاد ، كان الارتفاع الفعلي للجانب ، أمر الفريق باستدعاء المدافع لرفع علَم. من الواضح أن البحارة كانوا يركضون على طول الجانب ذي الكعب العالي ، وكانت الزيادة الطفيفة في القائمة كافية للسفينة للصعود وحمل أكثر من 800 شخص إلى القاع ...

لذلك ، فإن الشروط اللازمة لاستقرار السفينة هي عرضها وارتفاع جانبها الكافيين. دعونا نقدم توضيحا الآن. الحقيقة هي أن الثبات ينقسم عادة إلى ثبات أولي (بزاوية كعب تصل إلى 10-20 درجة) في ميول عالية. بالنسبة للسفن الصغيرة ، أولاً وقبل كل شيء ، يعد عرض وخصائص الثبات الأولي أمرًا مهمًا: الاستقرار عند الزوايا الكبيرة للكعب غالبًا "لا يصل" ، نظرًا لأن زاوية الفيضان تقع عادةً ضمن الاستقرار الأولي. بالنسبة للسفن الكبيرة الصالحة للإبحار وذات السطح المغلق ، يكون ارتفاع حد الطفو أكثر أهمية ، مما يوفر الثبات عند المنحدرات العالية.

الآن نلاحظ حالة واحدة أكثر وضوحًا ومهمة جدًا من الناحية العملية: كلما كانت السفينة أكثر استقرارًا ، انخفاض مركز جاذبيته. يعلم الجميع ما يدينون به إلى "ثباتهم" المرتفع إلى بولي بولي و ممتلئ الجسم! من تجربتنا الخاصة ، يدرك الجميع جيدًا كيف يبدأ أي قارب صغير في التأرجح عندما يقفون فيه ويحاولون الانتقال من بنك إلى آخر: مع زيادة ارتفاع CG (الكتف) ، تزداد لحظة الكعب بشكل ملحوظ بالرغم من أن وزن الشخص نفسه لا يتغير ...

هذا هو السبب في أنه على نفس زوارق الكاياك ، والتي يكون عرضها ، كقاعدة عامة ، عند حد أدنى خطير ، عليك أن تجلس مباشرة تقريبًا في الأسفل. مثال آخر. عندما يتم وضع الصاري على الانعراج ، تظهر قوة ضغط الرياح على الأشرعة المطبقة على ارتفاع معين ؛ من أجل التعويض عن لحظة الكعب الكبيرة التي تظهر ، من الضروري زيادة الاستقرار بنفس الطريقة - يتغير الفريق بأكمله من العلب إلى الأسفل.

والمثال الثالث. تعرف محررو المجموعة على قارب ضيق يتسع لمقعدين (انظر الصورة) ، مصمم للتجديف بمجاديف طويلة. تبين أن أداء القيادة للقارب كان ممتازًا ، ولكن كان هناك واحد "لكن": بينما كان مؤلف المشروع يقود القارب إلى موقع الاختبار ، كان قد سلم بالفعل! المحررون الذين جربوا القارب وجدوا أنفسهم أيضًا في الماء. ومع ذلك ، كان يكفي خفض ارتفاع العلب بمقدار 150 ملم - لقد تغير الوضع.

على الرغم من نظام حفظ الوزن الأكثر صرامة ، فإن تلك السفن ، التي يخضع استقرارها لمتطلبات صارمة بشكل خاص ، يجب أن تتحمل "ثقلًا ثقيلًا" - ثقل الموازنة ، على وجه التحديد لخفض التدفئة المركزية. عادةً ما تحمل اليخوت المبحرة وقوارب النجاة صابورة صلبة دائمة ، مثبتة عند أدنى مستوى يسمح به تصميم السفينة. (كلما أمكنك وضع الصابورة في الأسفل ، قلت الحاجة لتوفير ارتفاع معين من CG للسفينة بأكملها!) في مثل هذه السفن ، يحاولون وضع CG تحت CG. ثم يتم تحقيق أقصى قيمة لرافعة الثبات من خلال لفة كبيرة جدًا تصل إلى 90 ". للمقارنة ، يكفي أن نقول إن معظم القوارب البحرية التقليدية تنقلب حتى عند لفة 60-75 درجة.

في بعض الأحيان يأخذون صابورة سائلة مؤقتة. لذلك ، في القوارب البخارية والقوارب الصالحة للإبحار ذات المنحنيات السفلية المنحدرة ، يجب تعويض الاستقرار الأولي المنخفض في ساحة الانتظار (لفة) غالبًا عن طريق أخذ المياه إلى خزانات الصابورة الخاصة في الجزء السفلي ، والتي يتم تفريغها تلقائيًا أثناء الحركة.

من المهم جدًا أن تظل CG للسفينة ذات الكعب في مكانها: فليس من قبيل المصادفة أن يتم تثبيت جميع الأشياء الثقيلة على المراكب الشراعية بإحكام لمنعها من الحركة. ومع ذلك ، هناك سلع تعتبر خطرة لأنها يمكن أن تسبب فقدان الاستقرار. هذه كلها أنواع من البضائع السائبة - من الحبوب والملح إلى الأسماك الطازجة ، تنسكب عشوائيًا في اتجاه إمالة السفينة. (لقد كان بالضبط من إزاحة البضائع السائبة - الحبوب - أن المراكب الشراعية الضخمة Pamir ذات الأربعة صواري ، آخر زورق شراع ضخم يبلغ وزنه الثقيل 4500 طن ، انقلب وتوفي أثناء إعصار في عام 1957!) البضائع السائلة تشكل خطرًا خاصًا . لن ندخل في أعماق نظرية السفينة ، لكننا نؤكد أنه في هذه الحالة ، ليس وزن الحمولة السائلة الفائضة هو الذي يقلل من الاستقرار ، ولكن بالضبط مساحة سطحه الحرة.

يسأل القارئ كيف تطفو الناقلات التي تحمل هذه الشحنة السائلة الخطرة عبر البحار والمحيطات؟ أولاً ، يتم تقسيم هيكل الناقلة بواسطة حواجز عرضية وطولية غير منفذة إلى مقصورات منفصلة - خزانات ، وفي الجزء العلوي منها يتم وضع ما يسمى بحواجز الحاجز ، بالإضافة إلى "كسر" السطح الحر (تقسيمه إلى جزأين يقلل من التأثير الضار على الاستقرار بمقدار 4 مرات). ثانياً ، الخزانات مغمورة بالكامل.

للأسباب نفسها ، من الأفضل أن يكون لديك خزانان وقود أضيق من خزان واحد عريض على متن القارب. يجب ملء جميع الخزانات الاحتياطية قبل مرور العاصفة بالكامل (كما يقول البحارة ، يجب الضغط عليهم). من الضروري صرف السوائل بدورها - أولاً حتى النهاية من خزان واحد ، ثم من الخزان التالي ، بحيث يكون المستوى مجانيًا في واحد منهم فقط.

العدو الرهيب للسفن الصغيرة هو الماء الموجود في المخزن ، حتى لو كان وزنه الإجمالي صغيرًا. بمجرد أن خرج قارب عمل جديد للاختبار. في المنعطف الأول ، لوحظ أن القارب يتدحرج بشكل غير عادي أثناء الدوران ويغادره "على مضض". فتحنا الفتحة الخلفية - ورأينا أن الماء كان يسير في الذروة اللاحقة ، والتي وصلت إلى هناك من خلال شق بالكاد في التماس.

من المهم جدًا تجفيف أجسام السفن الصغيرة في الوقت المناسب ، واتخاذ التدابير اللازمة لضمان عدم دخول المياه في الطقس العذب إلى الداخل من خلال الثقوب والتسريبات المختلفة.

مع الخطر من الركاب غير المنظمين ، بدأنا هذه المحادثة حول الاستقرار. الآن بعد أن أصبحنا مسلحين ببعض النظريات الأساسية ، نؤكد مرة أخرى على الحاجة إلى التقيد الصارم بقواعد السلوك المعمول بها على متن أي مركبة صغيرة. بعد كل شيء ، عن طريق الخطأ ، الراكب على متن زورق بخاري خفيف هو قوة كعب هائلة ، والتي تقارب 1/5 من إزاحة السفينة! كما أن راكبين قررا المرور في نفس الوقت على متن Progress-4 مع غرفة قيادة يشكلان تهديدًا حقيقيًا لانقلاب السفينة (حدثت حالتان من هذا القبيل بنتيجة مأساوية في كالينين الصيف الماضي).

عند دعوة الضيوف إلى "الطراد" الخاص بك ، قم بتوجيههم بأدب ولكن حاسم ، قم بتعريفهم بقواعد السلامة الحالية. في أصغر السفن ، من المستحيل أحيانًا الوقوف على ارتفاعك الكامل والانتقال من مكان إلى آخر ، وقد لا يعرف الناس ذلك!

حتى الآن ، قيل إن موقف وزارة الصحة يجب ألا يتغير. ومع ذلك ، هناك فئة عديدة من السفن الرياضية التي تعتبر الحركة الشاملة لـ CG في الاتجاه المعاكس للفة هي الشرط الأكثر أهمية لتحقيق نتائج عالية. نحن نتحدث عن إمالة زوارق السباق الخفيفة والقوارب ، وأحيانًا اليخوت المبحرة والسباقات. معلقًا في الخارج بمساعدة شبه منحرف ، يدفع الرياضي CG بوزنه ويزيد ذراع الثبات ، مما يجعل من الممكن تقليل التدحرج ، وحتى تجنب الانقلاب ...

أخيرًا ، يجب ألا يغيب عن البال أنه حتى السفينة المستقرة في بعض الظروف قد لا تكون مستقرة بدرجة كافية في حالات أخرى. قد يختلف الثبات ، خاصة عند الوقوف وأثناء القيادة. لذلك ، على المرء أيضًا أن يأخذ في الاعتبار استقرار القيادة. على سبيل المثال ، يبدأ قارب الإزاحة ، الذي لا يتفاعل في ساحة الانتظار حتى مع الراكب الذي يجلس على الجانب ، عند الإبحار على الأمواج ، في التدحرج في اتجاهه فجأة. اتضح أن القارب ، كما كان ، "معلق" ، مستقرًا مؤخرته وقوسه على قمم موجتين متجاورتين ، وبسبب حقيقة أن الجزء الأوسط بأكمله ، الأوسع ، في تجويف الموجة ، الامتلاء من الخط المائي المعروف لنا قد انخفض وانخفض الاستقرار على الفور.

في تخطيط الزوارق البخارية ، تزداد القوى الهيدروديناميكية الكبيرة التي تنشأ أثناء الحركة للحفاظ على الاستقرار ، كقاعدة عامة. ومع ذلك ، يمكن أن تتسبب أيضًا في الانقلاب: على سبيل المثال ، عند الاستدارة بشكل حاد للغاية ، فإن التغيير في اتجاه توقف المروحة وزيادة حادة (بسبب الانجراف) في الضغط عند عظم الوجنة الخارجي للانعطاف يخلقان زوجًا خطيرًا من القوى ، والذي غالبًا ما يدير القارب على الجانب الخارجي للانعطاف.

أخيرًا ، يحلل بناة السفن بشكل منفصل حالات التطبيق الديناميكي لقوى الكعب (هناك أيضًا مفهوم خاص - الاستقرار الديناميكي): مع التطبيق المفاجئ والقصير للأحمال الخارجية الكبيرة ، قد يكون سلوك السفينة مختلفًا تمامًا عن مخططات الاستقرار الساكن التقليدية. لهذا السبب ، في الظروف العاصفة ، مع التأثيرات الديناميكية السلبية لتأثير العاصفة والأمواج ، يتم قلب اليخوت التي تبدو مستقرة تمامًا ، وهي مصممة خصيصًا للإبحار في أقسى ظروف المحيط. (انقلبت اليخوت في تشيتشيستر وبارانوفسكي ولويس وغيرهم من المتهورين المنفردين! وهنا تكمن الدقة في أن بناة السفن توقعوا هذا أيضًا: نهضت اليخوت على الفور على عارضة مستوية وأصبحت مستقرة مرة أخرى).

بالطبع ، المهندسين غير راضين عن تقييمات مثل "هذه السفينة مستقرة ، وهذا ليس كثيرًا" ؛ يميز بناة السفن الاستقرار بالقيم الدقيقة ، والتي سيتم مناقشتها في المقالة التالية.

عند تصميم أي سفينة ، سواء كانت ناقلة عملاقة أو قارب تجديف ، يقوم المصممون بإجراء حسابات ثبات خاصة ، وعند اختبار السفينة ، يتم التحقق أولاً من امتثال الاستقرار الفعلي للتصميم. من أجل الحصول على ضمان بأن استقرار أي سفينة جديدة أثناء تشغيلها العادي المختص في الظروف التي صممت من أجلها كافٍ ، تصدر منظمات المراقبة مثل سجل الاتحاد السوفياتي بشكل خاص معايير الاستقرارثم مراقبة امتثالهم. يقوم المصممون الذين ينشئون مشروعًا للسفينة بإجراء جميع الحسابات ، مسترشدين بمعايير الاستقرار هذه ، للتحقق مما إذا كانت السفينة المستقبلية ستنقلب تحت تأثير الأمواج والرياح. بطبيعة الحال ، يتم فرض متطلبات إضافية على أنواع معينة من السفن. لذلك ، يتم الآن فحص سفن الركاب بحثًا عن حالات تراكم جميع الركاب على جانب واحد ، وحتى عند الكعب للتداول (في هذه الحالة ، يجب ألا تتجاوز زاوية الكعب الزاوية التي يدخل فيها السطح إلى الماء ، وقيمة 12 درجة). يتم فحص زوارق السحب بحثًا عن عمل رعشة في خط القطر ، والقاطرات النهرية للتأثير الساكن لخط القطر.

يتم تسجيل نتائج الحسابات ، جنبًا إلى جنب مع التعليمات الموجهة إلى قبطان السفينة ، في واحدة من أهم وثائق السفينة ، تسمى "معلومات عن استقرار السفينة".

بالنسبة للقوارب الصغيرة ، يتعرف River Register أيضًا على التجارب الشاملة للسفينة الرائدة التي يتم إجراؤها وفقًا لبرنامج خاص. قد تحل هذه الاختبارات ، في الحالات المشكوك فيها ، محل الحسابات المقابلة.

الأسطول الترفيهي صغير الحجم ، الذي يتم التحكم فيه عن طريق عمليات التفتيش الملاحية والفنية ، لا يحتوي حتى الآن على معايير استقرار واضحة وبسيطة. يتم توحيد صلاحية هذه السفن للإبحار بشكل أساسي من خلال إنشاء حد أدنى لحد الطفو ونسبة الطول إلى العرض (من 2.3 إلى 1). اعتمادًا على ارتفاع حد الطفو ، يقسم NTI (الآن GIMS) السفن الصغيرة إلى ثلاث فئات: الأولى - مع حد طفو لا يقل عن 250 مم ؛ الثانية - لا تقل عن 350 مم ؛ الثالث - 500 ملم على الأقل.

عادةً ما تحتوي التعليمات المرفقة مع القوارب التجارية الصغيرة على توصيات أساسية للحفاظ على الاستقرار. يتم تعريف كل ملاح هاو بقواعد السلامة قبل إصدار شهادة بحقه في توجيه السفينة.

موروزوف ، "كيا" ، 1978

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

مستضاف على http://www.allbest.ru/

استقرار السفينة الأولي

1. المفهوم العام للاستقرار

الاستقرار هو قدرة السفينة على مقاومة القوى التي تحيدها عن موقع التوازن ، وتعود إلى وضع التوازن الأصلي بعد إنهاء هذه القوى.

لا تكفي ظروف توازن الوعاء لكي تطفو باستمرار في وضع معين بالنسبة لسطح الماء. من الضروري أيضًا أن يكون توازن السفينة مستقرًا. الخاصية ، التي تسمى في الميكانيكا استقرار التوازن ، في نظرية السفينة عادة ما تسمى الاستقرار. وبالتالي ، يوفر الطفو الشروط اللازمة لوضع التوازن للسفينة مع هبوط معين ، والاستقرار - الحفاظ على هذا الوضع.

يتغير استقرار الوعاء مع زيادة زاوية الميل وعند قيمة معينة يتم فقده تمامًا. لذلك ، يبدو من المناسب دراسة استقرار السفينة عند الانحرافات الصغيرة (متناهية الصغر نظريًا) عن موضع التوازن مع H = 0 ، W = 0 ، ثم تحديد خصائص ثباتها ، وحدودها المسموح بها عند الميول الكبيرة.

من المعتاد التمييز بين ثبات الوعاء عند زوايا ميل صغيرة (الثبات الأولي) والثبات عند زوايا الميل الكبيرة.

عند التفكير في الميول الصغيرة ، من الممكن عمل عدد من الافتراضات التي تجعل من الممكن دراسة الاستقرار الأولي للسفينة في إطار النظرية الخطية والحصول على تبعيات رياضية بسيطة لخصائصها. تمت دراسة ثبات السفينة عند زوايا ميل كبيرة باستخدام نظرية غير خطية مصقولة. بطبيعة الحال ، فإن خاصية استقرار السفينة موحدة والتقسيم المقبول منهجي بحت.

عند دراسة ثبات السفينة ، يتم النظر في ميولها في مستويين متعامدين بشكل متبادل - عرضي وطولي. عندما يكون الوعاء مائلاً في المستوى المستعرض ، محددًا بزوايا الكعب ، يتم دراسة ثباته العرضي ؛ مع الميول في المستوى الطولي ، التي تحددها زوايا القطع ، تدرس ثباتها الطولي.

إذا حدث ميل الوعاء بدون تسارع زاوي كبير (ضخ البضائع السائلة ، التدفق البطيء للماء في المقصورة) ، فإن الثبات يسمى ثابت.

في بعض الحالات ، تعمل القوى التي تميل الوعاء فجأة ، مسببة تسارعات زاوية كبيرة (عاصفة رياح ، موجة موجات ، إلخ). في مثل هذه الحالات ، يعتبر الاستقرار الديناميكي.

الاستقرار هو خاصية بحرية مهمة للغاية للسفينة ؛ إلى جانب الطفو ، فإنه يضمن إبحار السفينة في وضع معين بالنسبة لسطح الماء ، وهو أمر ضروري لضمان الدفع والمناورة. يمكن أن يتسبب الانخفاض في استقرار السفينة في حدوث لفة وتقليم طارئ ، ويمكن أن يؤدي الفقد الكامل للثبات إلى انقلابها.

لمنع حدوث انخفاض خطير في استقرار السفينة ، يجب على جميع أفراد الطاقم:

لديك دائمًا فكرة واضحة عن استقرار السفينة ؛

تعرف على الأسباب التي تقلل من الاستقرار ؛

معرفة والقدرة على تطبيق جميع الوسائل والإجراءات للحفاظ على الاستقرار واستعادته.

2. ميول حجم متساوية للسفينة. نظرية أويلر

تتم دراسة ثبات الوعاء تحت ما يسمى بميل متساوي الحجم ، حيث يظل حجم الحجم تحت الماء دون تغيير ، ويتغير فقط شكل الجزء الموجود تحت الماء من الوعاء.

دعونا نقدم التعريفات الرئيسية المتعلقة بميول السفن:

محور الميل هو خط تقاطع مستويات خطين مائيين ؛

مستوى الميل - مستوى عمودي على محور الميل ، يمر عبر مركز الجاذبية ، يتوافق مع الوضع الأولي لتوازن السفينة ؛

زاوية الميل - زاوية دوران الوعاء حول محور الميل (الزاوية بين مستويات خطوط الماء) ، مقاسة في مستوى الميل ؛

خطوط مائية متساوية الحجم - خطوط مائية ، عندما يميل الوعاء ، تقطع أحجامًا إسفينية الشكل ذات حجم متساوٍ ، يدخل أحدها الماء ، عندما يكون الوعاء مائلاً ، والآخر يغادر الماء.

أرز. 1. النظر في نظرية أويلر

باستخدام خط مائي مبدئي معروف ، تُستخدم نظرية أويلر لبناء خط مائي له نفس الحجم. وفقًا لهذه النظرية ، مع وجود ميل صغير جدًا للوعاء ، تتقاطع المستويات ذات الحجم المتساوي لخطوط المياه على طول خط مستقيم يمر عبر مركزها الهندسي المشترك (مركز الثقل) ، أو يمر محور ميل متساوي الحجم صغير بلا حدود عبر المركز الهندسي لمنطقة الخط المائي الأصلي.

يمكن أيضًا تطبيق نظرية أويلر على الميول الصغيرة المحدودة ذات الخطأ الأصغر ، كلما كانت زاوية الميل أصغر.

من المفترض أن الدقة الكافية للممارسة يتم توفيرها عند الميول و 1012 0 و Sh 23 0. ضمن هذه الزوايا ، يؤخذ في الاعتبار الاستقرار الأولي للسفينة.

كما تعلم ، عندما تبحر السفينة بدون لفة وبتقليم قريب من الصفر ، يكون إحداثيات المركز الهندسي لمنطقة خط الماء y f = 0 والإحداثيات x f 0. لذلك ، في هذه الحالة ، يمكننا افتراض ذلك يقع محور الميل المستعرض الصغير المتساوي الحجم في DP ، ويكون محور الميل الطولي الصغير المتساوي الحجم عموديًا على DP ويقابله المربع. القسم الأوسط - إطار على مسافة x f (الشكل 1).

القيمة x f دالة في غاطس السفينة d. يظهر الاعتماد x f (d) على منحنيات عناصر الرسم النظري.

عندما يتم إمالة السفينة في مستوى تعسفي ، سيمر محور الميول المتساوية الحجم أيضًا عبر المركز الهندسي (مركز الثقل) لمنطقة خط الماء.

3. Metacentres وأنصاف الأقطار المترية

لنفترض أن السفينة من الموضع الأولي بدون كعب وحافة تجعل الميول العرضية أو الطولية متساوية الحجم. في هذه الحالة ، سيكون مستوى الميول الطولية مستويًا رأسيًا يتزامن مع DP ، وسيكون مستوى الميول المستعرضة مستويًا رأسيًا يتزامن مع مستوى الإطار الذي يمر عبر السيرة الذاتية.

الميول المستعرضة

في الوضع الرأسي للسفينة ، تكون السيرة الذاتية في DP (النقطة C) وخط عمل قوة الطفو rV يقع أيضًا في DP (الشكل 2). مع الميل المستعرض للسفينة بزاوية I ، يتغير شكل الحجم المغمور ، تتحرك السيرة الذاتية في اتجاه الميل من النقطة C إلى النقطة C I ، ويميل خط عمل قوة الطفو إلى DP بزاوية أنا.

يُطلق على نقطة تقاطع خطوط عمل قوة الطفو عند ميل مستعرض صغير غير محدود للسفينة ذات الحجم المتساوي للمركز metacenter المستعرض (النقطة m في الشكل 2). يُطلق على نصف قطر انحناء مسار السيرة الذاتية r (ارتفاع مركز metacenter المستعرض فوق CV) نصف القطر المستعرض.

في الحالة العامة ، يكون مسار السيرة الذاتية عبارة عن منحنى مكاني معقد ، وكل زاوية ميل تتوافق مع موقعها الخاص بالمركز الرئيسي (الشكل 3). ومع ذلك ، بالنسبة للميل الصغير المتساوي الحجم ، مع تقريب معروف ، يمكننا افتراض أن المسار

تقع السيرة الذاتية في مستوى الميل وهي عبارة عن قوس لدائرة تتمحور حول النقطة m. وبالتالي ، يمكننا أن نفترض أنه في عملية ميل السفينة المستعرض الصغير المتساوي الحجم من وضع مستقيم ، يكمن مركز metacenter المستعرض في DP ولا يغير موضعه (r = const).

أرز. 2. حركة السيرة الذاتية بميول منخفضة

أرز. 3. حركة السيرة الذاتية بميول عالية

أرز. 4. لاشتقاق التعبير عن نصف قطر المتر المستعرض

يتم الحصول على التعبير عن نصف القطر المترقي المستعرض r من حالة أن محور الميل المستعرض الصغير المتساوي الحجم للسفينة يقع في DP وأنه مع هذا الميل ، يكون الحجم الإسفيني الشكل ، كما كان ، من الجانب الذي ترك الماء إلى الجانب الذي دخل الماء (الشكل 4).

وفقًا لنظرية الميكانيكا المعروفة ، عند تحريك جسم ينتمي إلى نظام أجسام ، فإن مركز ثقل النظام بأكمله سيتحرك في نفس الاتجاه الموازي لحركة الجسم ، وهذه الحركات تتناسب عكسًا مع قوى الجاذبية للجسم والنظام ، على التوالي. يمكن أيضًا أن تمتد هذه النظرية إلى أحجام الأجسام المتجانسة. دل:

C C I - إزاحة السيرة الذاتية (المركز الهندسي للحجم V) ،

ب - إزاحة المركز الهندسي للحجم الإسفين v. ثم حسب النظرية

من: C C I =

بالنسبة لعنصر طول الوعاء dx ، بافتراض أن الحجم الإسفيني له شكل مثلث في مستوى الإطار ، نحصل على:

أو بزاوية منخفضة

إذا كان بحلول ذلك الوقت:

dv b = y 3 AND dx.

التكامل ، نحصل على:

v b = AND y 3 dx أو:

حيث J x = ydx هي لحظة القصور الذاتي لمنطقة خط الماء بالنسبة للمحور المركزي الطولي.

ثم سيبدو تعبير نقل السيرة الذاتية كما يلي:

كما يظهر في الشكل. 5 ، بزاوية صغيرة و

C C أنا r أنا

بمقارنة المقادير ، نجد أن نصف القطر المستعرض للمتر:

ص =

زين من metacenter المستعرض:

ض م = ض ج + ص = ض ج +

الميول الطولية

أرز. 6. لاشتقاق التعبير عن نصف القطر الطولي للمركز

عن طريق القياس مع الميول المستعرضة ، تسمى نقطة تقاطع خطوط عمل قوة الطفو عند ميل طولي صغير لا متناهٍ متساوٍ للحجم للسفينة metacenter الطولي (النقطة M في الشكل 6). يُطلق على ارتفاع مركز metacenter الطولي فوق السيرة الذاتية نصف القطر الطولي للمركز. يتم تحديد قيمة نصف القطر الطولي بالتعبير:

R = ،

حيث J yf هي لحظة القصور الذاتي لمنطقة خط الماء بالنسبة للمحور المركزي المستعرض.

زين من metacenter الطولية:

ض م = ض ج + ص = ع ج +

نظرًا لاستطالة مساحة الخط المائي في الاتجاه الطولي ، فإن J yf أكبر بكثير من J x ، وبالتالي فإن R أكبر بكثير من r. قيمة R هي 1 2 طولين للسفن.

تعتبر أنصاف الأقطار المترية والتطبيقات الخاصة بالمراكز المركزية ، كما سيتضح من المناقشة التالية ، خصائص مهمة لاستقرار السفينة. يتم تحديد قيمها عند حساب عناصر الحجم المغمور ، وبالنسبة للسفينة العائمة بدون كعب وحافة ، يتم تمثيلها بواسطة المنحنيات J x (d) ، J yf (d) ، r (d) ، R (d ) في رسم العناصر المنحنية للرسم النظري.

4. حالة الاستقرار الأولي للسفينة

مرتفعات مترية

دعونا نجد الحالة التي بموجبها يكون للسفينة العائمة في توازن بدون كعب وحافة ثبات مبدئي. نفترض أن الأحمال لا تتغير عندما تميل السفينة ويظل CG للسفينة عند النقطة المقابلة للموضع الأولي.

عندما يكون الوعاء مائلاً ، فإن قوة الجاذبية P وقوى الطفو rV تشكل زوجًا ، تعمل لحظتهما على السفينة بطريقة معينة. تعتمد طبيعة هذا التأثير على الموضع النسبي لـ CG و metacenter.

أرز. 6. الحالة الأولى لاستقرار السفينة

هناك ثلاث حالات نموذجية لحالة السفينة يكون تأثير لحظة القوتين P و rV عليها مختلفًا نوعياً. اعتبرهم على سبيل المثال الميول المستعرضة.

الحالة الأولى (الشكل 6) - يقع metacenter فوق CG ، أي ض م> ض ز. في هذه الحالة ، من الممكن موقع مختلف لمركز الحجم بالنسبة إلى مركز الجاذبية.

1. في الموضع الأولي ، يقع مركز الحجم (النقطة C 0) أسفل مركز الجاذبية (النقطة G) (الشكل 6 ، أ) ، ولكن عند الإمالة ، يتحول مركز الحجم في اتجاه الميل لذلك بكثير من أن مركز metacenter (النقطة m) يقع فوق مركز جاذبية السفينة. تميل لحظة القوى P و rV إلى إعادة السفينة إلى موقع توازنها الأصلي ، وبالتالي فهي مستقرة. تم العثور على ترتيب مماثل للنقاط m و G و C 0 في معظم السفن.

ثانيًا. في الموضع الأولي ، يقع مركز الحجم (النقطة C 0) فوق مركز الجاذبية (النقطة G) (الشكل 6 ، ب). عندما تكون السفينة مائلة ، فإن العزم الناتج للقوى P و rV يجعل السفينة مستقيمة ، وبالتالي فهي مستقرة. في هذه الحالة ، وبغض النظر عن حجم إزاحة مركز الحجم عند الإمالة ، فإن زوجًا من القوى يميل دائمًا إلى تقويم السفينة. وذلك لأن النقطة G تقع أسفل النقطة C 0. مثل هذا الوضع المنخفض لمركز الثقل ، والذي يوفر استقرارًا غير مشروط على متن السفن ، يصعب تنفيذه بشكل بناء. يمكن العثور على مثل هذا الترتيب لمركز الثقل على وجه الخصوص في اليخوت الشراعية.

أرز. 7. الحالة الثانية والثالثة من استقرار السفينة

الحالة الثانية (الشكل 7 ، أ) - يقع metacenter أسفل CG ، أي ض م< z g . В этом случае при наклонении судна момент сил Р и гV стремится еще больше отклонить судно от исходного положения равновесия, которое, следовательно, является неустойчивым. В этом случае наклонения судно имеет отрицательный восстанавливающий момент, т.е. оно не остойчиво.

الحالة الثالثة (الشكل 7 ، ب) - يتزامن metacenter مع CG ، أي ض م = ض ز. في هذه الحالة ، عندما تكون السفينة مائلة ، تستمر القوتان P و rV في العمل على طول نفس الرأسي ، وتكون لحظتهما صفرًا - ستكون السفينة في حالة توازن في الوضع الجديد. في الميكانيكا ، هذه حالة توازن غير مبال.

من وجهة نظر نظرية السفينة ، وفقًا لتعريف استقرار السفينة ، تكون السفينة مستقرة في الحالة الأولى وغير مستقرة في الثانية والثالثة.

لذلك ، فإن شرط الاستقرار الأولي للسفينة هو موقع مركز metacenter أعلى CG. تكون السفينة مستقرة بشكل مستعرض إذا

والاستقرار الطولي ، إذا

ومن هنا يصبح المعنى المادي للمركز الرئيسي واضحًا. هذه النقطة هي الحد الذي يمكن أن يرتفع إليه مركز الثقل دون حرمان السفينة من الاستقرار الأولي الإيجابي.

المسافة بين مركز metacenter و CG للسفينة عند W = I = 0 تسمى الارتفاع المركزي الأولي أو ببساطة الارتفاع المركزي. تتوافق الطائرات المستعرضة والطولية لميل السفينة على التوالي مع الارتفاعات المترية المستعرضة h والطولية H. من الواضح أن

h = z m - z g و H = z m - z g أو

h = z c + r - z g و H = z c + R - z g ،

ح = ص - ب و ح = ص - ب ،

حيث b \ u003d z g - z c هو ارتفاع CG فوق CG.

كما ترون ، يختلف h و H فقط في نصف القطر المتر ، لأن ب هي نفس القيمة.

لذلك ، H أكبر بكثير من h.

ب \ u003d (1٪) R ، لذلك ، من الناحية العملية ، يُعتقد أن H \ u003d R.

5. ميتاسينتريصيغ الاستقرار وتطبيقها العملي

كما تم التفكير ، عند إمالة السفينة ، يعمل زوج من القوى ، واللحظة التي تحدد درجة الاستقرار.

في الميول الصغيرة المتساوية الحجم للسفينة في المستوى المستعرض (الشكل 8) (يتحرك السيرة الذاتية في مستوى الميل) ، يمكن تمثيل لحظة الاستعادة المستعرضة بالتعبير

م أنا \ u003d ف \ u003d gV ،

حيث لحظة الذراع \ u003d l ويسمى ذراع الثبات الجانبي.

من المثلث الأيمن mGK نجد ذلك

l و \ u003d h الخطيئة ، ثم:

م I \ u003d P h sinI \ u003d gV h sinI

أو ، مع مراعاة القيم الصغيرة لـ And مع أخذ sinII 0 /57.3 ، نحصل على الصيغة المترية للاستقرار الجانبي:

م و \ u003d gV · h و 0 / 57.3

بالنظر إلى ميل الوعاء في المستوى الطولي (الشكل 8) ، من السهل الحصول على الصيغة المترية للاستقرار الطولي:

M W \ u003d P l W \ u003d gV H sin W \ u003d gV H W 0 / 57.3 ،

حيث M W هي لحظة الاستعادة الطولية ، و l W هي كتف الاستقرار الطولي.

أرز. 8. الميل الجانبي للسفينة

في الممارسة العملية ، يتم استخدام معامل الاستقرار ، وهو حاصل ضرب الإزاحة بالارتفاع المركزي.

معامل الاستقرار الجانبي

K I \ u003d gV · h \ u003d P · h

معامل الثبات الطولي

K W \ u003d gV H \ u003d P H

مع الأخذ في الاعتبار معاملات الاستقرار ، ستتخذ الصيغ المترية الشكل

م I \ u003d K I I 0 / 57.3 ،

MW \ u003d KW W 0 / 57.3

تسمح صيغ الاستقرار المترية ، التي تعطي اعتمادًا بسيطًا على لحظة الاستعادة على قوة الجاذبية وزاوية ميل السفينة ، بحل عدد من المشكلات العملية التي تنشأ في ظروف السفينة.

أرز. 9. الميل الطولي للسفينة

على وجه الخصوص ، يمكن استخدام هذه الصيغ لتحديد زاوية اللف أو زاوية القطع التي ستتلقاها السفينة من تأثير لحظة كعب أو تقليم معينة ، مع كتلة معروفة وارتفاع مركزي. يؤدي ميل الوعاء تحت تأثير m kr (M diff) إلى ظهور العكس في إشارة إلى لحظة الاستعادة m و (M W) يزداد حجمها مع زيادة زاوية التدحرج (القطع). ستحدث زيادة في زاوية اللف (تقليم) حتى تصبح لحظة الاستعادة مساوية في الحجم مع لحظة الكعب (لحظة القطع) ، أي حتى يتم استيفاء الشرط:

م أنا \ u003d م كر و م ث \ u003d م فرق.

بعد ذلك ، تبحر السفينة بزوايا لف (تقليم):

و 0 \ u003d 57.3 م كر / ج.ف.

W 0 \ u003d 57.3 M فرق / gV N

إذا افترضنا في هذه الصيغ I \ u003d 1 0 و W \ u003d 1 0 ، فإننا نجد قيم لحظة كعب السفينة بدرجة واحدة ، ولحظة تقليم السفينة بدرجة واحدة:

م 1 0 = gV · h = 0.0175 gV · h ،

م 1 0 \ u003d gV H \ u003d 0.0175 gV H

في بعض الحالات ، يتم أيضًا استخدام قيمة لحظة تشذيب السفينة لكل سنتيمتر م د. مع قيمة صغيرة للزاوية W ، عندما tg W W ، W = (d n - d k) / L = D f / L.

مع أخذ هذا التعبير في الاعتبار ، يمكن كتابة الصيغة المترية للحظة الاستعادة الطولية على النحو التالي:

M W \ u003d M فرق \ u003d gV H D f / L.

بافتراض الصيغة D f \ u003d 1 سم \ u003d 0.01 م ، نحصل على:

م د \ u003d 0.01 جرام فولت H / لتر.

من خلال القيم المعروفة m 1 0 و M 1 0 و m D ، يمكن تحديد زاوية الكعب وزاوية القطع والقطع من التأثير على الوعاء لحظة كعب أو تقليم معينة من خلال التبعيات البسيطة:

و 0 = م كر. / م 1 0 ؛ W 0 \ u003d M فرق / م 1 0 ؛ د و = فرق م / 100 م د

في المنطق أعلاه ، كان من المفترض أن السفينة في الموضع الأولي (قبل تأثير m cr أو M dif) تبحر بشكل مستقيم وعلى عارضة متساوية. إذا اختلفت الأسطوانة والقطع عن الصفر في الموضع الأولي للسفينة ، فيجب اعتبار القيم الموجودة I 0 و W 0 و D f إضافية (dI 0، dS 0، dD f).

بمساعدة صيغ الثبات المترية ، من الممكن أيضًا تحديد لحظة الكعب أو التشذيب التي يجب تطبيقها على الوعاء من أجل إنشاء زاوية كعب أو زاوية تقليم معينة (لغرض سد ثقب في الجلد الجانبي ، طلاء أو فحص المراوح). لسفينة تطفو في وضعها الأصلي بدون كعب وحافة:

م كر \ u003d gV · س و 0 / 57.3 \ u003d م 1 0 و 0 ؛

فرق M \ u003d gV H W 0 / 57.3 \ u003d M 1 0 W 0

أو فرق M = 100 D و m D

في الممارسة العملية ، يمكن استخدام صيغ الاستقرار المترية بزوايا ميل صغيرة (I.< 10 0 12 0 и Ш < 5 0) но при условии, что при этих углах не входит в воду верхняя палуба или не выходит из воды скула судна. Они справедливы также при условии, что восстанавливающие моменты m И и М Ш противоположны по знаку моментам m кр и М диф, т.е., что судно обладает положительной начальной остойчивостью.

6 . استقرار الشكل واستقرار الحمل

يتيح لنا النظر في هذه المشكلة تحديد طبيعة الاستقرار ، لمعرفة الأسباب المادية لحدوث لحظة استعادة عندما يكون الوعاء مائلاً. وفقًا لصيغ الاستقرار المترية (يتم التعبير عن الزاويتين I و W بالراديان):

م أنا \ u003d gV h I \ u003d gV (r - b) أنا \ u003d gV r I - gV b I ؛

M W = rV N W = rV (R - b) W = rV R W - rV b W

وبالتالي ، فإن لحظات الاستعادة m I و M W وأكتاف الاستقرار الثابت l I و l W هي المجموع الجبري لمكوناتها:

م أنا \ u003d م و + م ن ؛ M W \ u003d M f + M n ؛

ل أنا \ u003d l و أنا + l n أنا ؛ ل W \ u003d l f W + l n W ،

اين اللحظات

م و \ u003d gV r I ؛

م و \ u003d gV R W ،

تسمى لحظات ثبات الشكل ، اللحظات

م n \ u003d - gV b I ؛

M n \ u003d - gV b W ،

لحظات ثبات الحمولة والكتفين

ل و أنا \ u003d م و / gV ؛

l و W \ u003d M f / gV ،

الكتفين المستعرضة والطولية لاستقرار الشكل والأكتاف

l n أنا \ u003d - m n / gV ؛

l n W \ u003d - M n / gV ،

أكتاف عرضية وطولية لاستقرار الحمل.

ب \ u003d ض ز - ض ج ،

حيث J x و J yf هما لحظة القصور الذاتي لمنطقة خط الماء بالنسبة إلى المحاور المركزية العرضية والطولية ، على التوالي ، ثم يمكن تمثيل لحظات الشكل والحمل على النحو التالي:

م و \ u003d ز J س أنا ،

M f \ u003d g J yf W ؛

م n \ u003d - gV (z g - z c) و ،

M n \ u003d - gV (z g - z c) W

بطبيعتها المادية ، تعمل لحظة استقرار الشكل دائمًا في الاتجاه المعاكس لميل الوعاء ، وبالتالي تضمن دائمًا الاستقرار. يتم حسابه من حيث لحظة القصور الذاتي لمنطقة خط الماء حول محور الميل. إن استقرار الشكل هو الذي يحدد مسبقًا استقرارًا طوليًا أكبر بكثير مقارنةً بالثبات العرضي. J yf »J x.

إن لحظة استقرار الحمل بسبب موضع CG فوق CV b = (z g - z c)> 0 ، تقلل دائمًا من استقرار الوعاء ، وفي جوهرها ، يتم توفيرها فقط من خلال استقرار النموذج.

يمكن الافتراض أنه في حالة عدم وجود خط مائي ، على سبيل المثال ، في غواصة في وضع مغمور ، لا توجد لحظة شكل (J x = 0). في الوضع المغمور ، يكون للغواصة ، بسبب ثقل الخزانات الخاصة ، موقع CG أسفل CG ، ونتيجة لذلك ، يتم ضمان ثباتها من خلال استقرار الحمولة.

7 . تعريف مقاييس الاستقرار الأوليسفينة

هبوط السفينة بشكل مستقيم وعلى عارضة مستوية

في الحالات التي تبحر فيها السفينة بزوايا كعب وحافة غير معتبرة ، يمكن تحديد مقاييس الثبات الأولية باستخدام المخططات المترية.

بالنسبة لكتلة معينة من الوعاء ، يتم تقليل تحديد تدابير الاستقرار الأولية إلى تحديد مراكز القياس المطبقة (أو نصف القطر المترية والسيرة الذاتية المطبقة) و CG المطبق.

أرز. 10. مخطط متري

يُعد تطبيق CV z c ونصف القطر المتري r و R من خصائص الحجم المغمور للسفينة وتعتمد على الغاطس. يتم تقديم هذه التبعيات في الرسم التخطيطي المترامي ، وهو جزء من عناصر المنحنى للرسم النظري. وفقًا للمخطط المترامي (الشكل 10) ، من الممكن ليس فقط تحديد z c و r ، ولكن أيضًا باستخدام تطبيق CG المعروف ، لإيجاد الارتفاع المركزي المستعرض للسفينة.

على التين. يوضح الشكل 10 تسلسل حساب الارتفاع المتري العرضي للسفينة عند استلام البضائع. معرفة كتلة الشحنة المستلمة م ومدى تطبيق مركز ثقلها z ، من الممكن تحديد التطبيق الجديد للسفينة CG z g 1 بالصيغة:

z g 1 = z g + (z- z g) ،

حيث z g هو تطبيق CG للسفينة قبل استلام الشحنة.

تقليم هبوط القارب

عند الإبحار بسفينة ذات حواف ، تدخل أقسام أكمل من الهيكل إلى الماء ، مما يؤدي إلى زيادة مساحة خط الماء (ثبات الشكل) ، وبالتالي الارتفاع المتري العرضي. في سفن الصيد ، تكون خطوط المؤخرة أكثر امتلاءً من المنحنيات ، لذلك ، عند التشذيب إلى المؤخرة ، يجب توقع حدوث زيادة ، وعند التشذيب إلى القوس ، يجب توقع انخفاض في الاستقرار العرضي للسفينة.

أرز. 11. رسم تخطيطي Firsov - Gundobin

لحساب الارتفاع المتري المستعرض للسفينة ، مع مراعاة التقليم ، يتم استخدام مخططات Firsov-Gundobin ، والاستقرار الأولي لـ KTIRPiKh ومنحنيات الاستيفاء.

يختلف مخطط Firsov-Gundobin (الشكل 11) عن مخطط Firsov من حيث أنه يحتوي على المنحنيات z m و z c ، والتي يتم تحديد قيمها من المسودات المعروفة للسفينة الأمامية والخلفية.

يسمح لك الرسم التخطيطي للثبات الأولي لـ KTIRPiKh (الشكل 12) بتحديد تطبيق مركز metacenter للسفينة z m من الكتلة المعروفة D والإحداثية لمركز ثقلها x g.

وفقًا للرسم التخطيطي لمنحنيات الاستيفاء (الشكل 13) ، مع المسودات المعروفة للسفينة الأمامية والخلفية ، من الممكن العثور على نصف قطر المركز المستعرض r وتطبيق مركز حجم السفينة z c.

المخططات الموضحة في الشكل. 11-13 ، تسمح لك بإيجاد z m لأي هبوط للسفينة ، بما في ذلك على عارضة مستوية. لذلك ، فإنها تجعل من الممكن تحليل تأثير القطع على الاستقرار العرضي الأولي للسفينة.

أرز. 12. رسم تخطيطي للثبات الأولي لسفينة الترولة من نوع كاريليا

استقرار السفينة metacenter

أرز. 13. رسم تخطيطي لتحديد z c و r

8 . تأثير حركة البضائع على الهبوط واستقرار السفينة

لتحديد هبوط السفينة واستقرارها أثناء الحركة التعسفية للبضائع ، من الضروري النظر بشكل منفصل في الحركة الأفقية الرأسية والعرضية والأفقية والطولية.

يجب أن نتذكر أنه في البداية من الضروري إجراء الحسابات المتعلقة بتغيير الثبات (الحركة العمودية ، رفع الحمل)

عموديحركة البضائع

من النقطة 1 إلى النقطة 2 لا يخلق لحظة قادرة على إمالة السفينة ، وبالتالي ، لا يتغير هبوطها (إلا إذا ظل استقرار السفينة إيجابيًا). مثل هذه الحركة تؤدي فقط إلى تغيير في ارتفاع مركز ثقل السفينة. يمكن الاستنتاج أن هذا الإزاحة يؤدي إلى تغيير في ثبات الحمل مع استقرار الشكل دون تغيير. يتم تحديد إزاحة مركز الثقل من خلال النظرية المعروفة للميكانيكا النظرية:

دز ز \ u003d (ض 2 - ض 1) ،

حيث م هي كتلة الشحنة المنقولة ،

D هي كتلة الوعاء ،

ض 1 و ض 2 - ينطبق على البضائع CG قبل وبعد الحركة.

ستكون الزيادة في الارتفاعات المترية:

dh \ u003d dN \ u003d - dz g \ u003d - (z 2 - z 1)

سيكون للسفينة بعد نقل الشحنة ارتفاع متري عرضي:

لا تؤدي الحركة العمودية للحمل إلى تغيير كبير في الارتفاع المركزي الطولي ، بسبب صغر dH مقارنة بقيمة H.

أرز. 14. الحركة العمودية للبضائع

أرز. 15. الحركة الأفقية المستعرضة للحمل

الأحمال المعلقة

تظهر على السفينة كنتيجة لرفع البضائع من المخزن إلى سطح السفينة ، وتلقي الصيد ، وسحب الشباك بمساعدة سهام البضائع ، إلخ. الحمل المعلق (الشكل 16) له تأثير مماثل على ثبات الوعاء مثل السفينة النازحة رأسياً ، فقط التغيير في الثبات يحدث على الفور في لحظة انفصالها عن الدعم. عند رفع الحمولة ، عندما يصبح التوتر في القلادة مساويًا لوزن الحمل ، يتحرك مركز ثقل الحمولة من النقطة 1 إلى نقطة التعليق (النقطة 2) ولن يؤثر الرفع الإضافي على استقرار وعاء. يمكن تقدير التغيير في الارتفاع المترامي باستخدام الصيغة

حيث l \ u003d (z 2 - z 1) هو الطول الأولي لتعليق التحميل.

على السفن الصغيرة ، في ظروف الاستقرار المنخفض ، يمكن أن يكون رفع الحمولة باستخدام أذرع الرافعة في السفن خطرًا كبيرًا.

الحركة الأفقية المستعرضة للبضائع

تؤدي الحركة الأفقية المستعرضة لشحنة كتلتها m (الشكل 17) إلى تغيير في لفة السفينة نتيجة لحظة الصعود m kr مع كتف (y 2 - y 1) cosИ.

م كر \ u003d م (ص 2 - ص 1) كوسИ \ u003d م ل ص كوسИ ،

حيث y 1 و y 2 هما إحداثيات موضع البضائع CG قبل وبعد الحركة.

مع الأخذ في الاعتبار المساواة بين الكعبين واستعادة اللحظات ، وباستخدام صيغة الاستقرار المترية ، نحصل على:

Дh sinИ = m l y cosИ من أين

tgI \ u003d م لتر ص / درهم.

بالنظر إلى أن زوايا الدوران صغيرة ، يمكننا أن نفترض أن tgИ = И И = И 0 /57.3 ، وستأخذ الصيغة الشكل

و 0 = 57.3 م لتر / درهم.

إذا كان للسفينة لفة قبل نقل الشحنة ، فيجب اعتبار الزاوية في هذه الصيغة زيادة dI 0

أرز. 17.

الحركة الأفقية الطولية للبضائع

تؤدي الحركة الأفقية الطولية للحمل (الشكل 18) إلى تغيير في تقليم الوعاء والارتفاع المترامي المستعرض. قياسا على الحالة السابقة ، مع فرق M W = M ، نحصل على:

tg W \ u003d m l x / DN أو

W 0 \ u003d 57.3 م لتر x / DN.

في الممارسة العملية ، غالبًا ما يتم تقدير الميول الطولية بمقدار القطع

D f \ u003d W 0 L / 57.3 ، إذن

د و \ u003d م ل × L / DN ،

حيث L هو طول السفينة.

باستخدام لحظة التفريق بين الوعاء بمقدار 1 سم (مدرج في مقياس الحمولة و KETC)

م د \ u003d 0.01 جرام فولت N / L (كيلو نيوتن · سم / سم) ؛

م D = 0.01 DN / L = 0.01 DR / L (طن م / سم) ،

منذ H R نحصل عليه

د و \ u003d م ل س / م د (سم).

التغيير في المسودة أثناء الحركة الطولية للحمل:

dd n \ u003d (0.5L - x f) Df / L ،

ي ي ك \ u003d - (0.5 لتر + س و) Df / لتر.

ثم سيكون المسودة الجديدة للسفينة:

د n \ u003d d + dd n \ u003d d + (0.5L - x f) Df / L ،

د ك \ u003d د + ي د ك \ u003d د - (0.5 لتر + س و) Df / L ؛

حيث x f هي حدود محور الملعب.

تمت مناقشة تأثير القطع على الارتفاع المترى للسفينة بالتفصيل في 7.2.

9 . تأثير تلقي حمولة صغيرة على هبوط السفينة واستقرارها

تم اعتبار تغيير هبوط السفينة عند استلام البضائع في 4.4.2. دعونا نحدد التغير في الارتفاع المتري العرضي dh عند تلقي حمولة صغيرة من الكتلة m (الشكل 19) ، حيث يقع مركز الثقل على نفس الرأسي مع CG لمنطقة خط الماء عند النقطة مع التطبيق ض.

نتيجة للزيادة في السحب ، سيزداد الإزاحة الحجمية للسفينة بمقدار dV = m / s وستظهر قوة طفو إضافية r dV ، مطبقة في CG للطبقة بين خطوط المياه WL و W 1 L 1.

أرز. 19. القبول على ظهر حمولة صغيرة

بالنظر إلى أن السفينة مستقيمة الجوانب ، فإن تطبيق CG لحجم الطفو الإضافي سيكون مساوياً لـ d + dd / 2 ، حيث يتم تحديد زيادة السحب بالصيغ المعروفة dd = m / cS أو dd = m / q سم.

عندما تميل السفينة بزاوية I ، فإن قوة وزن الحمولة p وقوة الطفو التي تساويها g dV تشكل زوجًا من القوى مع كتف (d + dd / 2 -z) sinI. لحظة هذا الزوج dm و \ u003d p (d + dd / 2 - z) الخطيئة وتزيد من لحظة الاستعادة الأولية للسفينة m و \ u003d gV h sin وبالتالي ، تصبح لحظة الاستعادة بعد تلقي الحمل مساوية لـ

م و 1 = م و + د م و ، أو

(gV + g dV) (h + dh) sin I \ u003d gV h sin I + g dV (d + dd / 2 - z) sin I ،

بالمرور إلى القيم الجماعية ، نحصل عليها

(D + m) (h + dh) الخطيئة I \ u003d D h sin I + m (d + dd / 2 - z) sin I.

من المعادلة نجد الزيادة المترية للارتفاع dh:

بالنسبة للحالة العامة لاستلام أو إزالة حمولة صغيرة ، تأخذ الصيغة الشكل:

حيث يتم استبدال + (-) عند استلام (إزالة) البضائع.

يمكن أن نرى من الصيغة أن

د< 0 при z >(ي ي ي / 2 - ح) و

dh> 0 في z< (d дd /2 - h), а

dh = 0 عند z = (d dd / 2 - h).

المعادلة z \ u003d (d dd / 2 - h) هي معادلة المستوى المحايد (المحدد).

المستوى المحايد هو المستوى الذي لا يؤدي فيه قبول الحمولة إلى تغيير استقرار السفينة. يؤدي استلام البضائع فوق المستوى المحايد إلى تقليل استقرار السفينة ، ويزيدها أسفل المستوى المحايد.

10 . تأثير البضائع السائلة على استقرار السفينة

تحتوي السفينة على كمية كبيرة من البضائع السائلة في شكل احتياطيات وقود وماء ونفط. إذا كانت الشحنة السائلة تملأ الخزان بالكامل ، فإن تأثيرها على استقرار السفينة يكون مماثلاً لتأثير شحنة صلبة مكافئة للكتلة

م و = ج و ت و.

على متن السفينة ، هناك دائمًا دبابات غير مملوءة بالكامل ، أي. السائل له سطح حر فيها. يمكن أيضًا إنشاء أسطح فضفاضة على السفينة نتيجة لمكافحة الحرائق وتلف بدن السفينة. الأسطح الحرة لها تأثير سلبي قوي على كل من الثبات الأولي واستقرار الوعاء عند الميول العالية. عندما تكون السفينة مائلة ، تتدفق البضائع السائلة ذات السطح الحر في اتجاه الميل ، مما يخلق لحظة إضافية تدور فيها السفينة. يمكن اعتبار اللحظة الظاهرة بمثابة تصحيح سلبي للحظة استعادة السفينة.

أرز. 20. التأثير على الاستقرار الأولي للسطح الحر للبضائع السائلة

تأثير السطح الحر

سيؤخذ تأثير السطح الحر (الشكل 20) في الاعتبار عندما تهبط السفينة بشكل مستقيم وعلى عارضة مستوية. لنفترض أنه يوجد في إحدى خزانات السفينة شحنة سائلة بحجم v l ، لها سطح حر. عندما يميل الوعاء بزاوية صغيرة ويميل السطح الحر للسائل أيضًا ، وسينتقل مركز ثقل السائل q إلى موضع جديد q 1. نظرًا لصغر الزاوية ، يمكننا أن نفترض أن هذه الحركة تحدث على طول قوس لدائرة نصف قطرها r 0 تتمحور حول النقطة m 0 ، حيث تتقاطع خطوط عمل وزن السائل قبل وبعد ميل السفينة . عن طريق القياس مع نصف قطر المتر

ص 0 \ u003d أنا س / ف ث ،

حيث أنا x - لحظة القصور الذاتي للسطح الحر للسائل بالنسبة للمحور الطولي (بالتوازي مع محور الإحداثيات OX). من السهل ملاحظة أن الحالة قيد النظر لها نفس التأثير على الاستقرار مثل الحالة المعلقة ، حيث l = r 0 و m = с zh v zh.

أرز. 21. منحنيات معامل البعد k

باستخدام صيغة الحمل المعلق ، نحصل على صيغة التأثير على استقرار السطح الحر للسائل:

كما يتضح من الصيغة ، فإن i x هو الذي يؤثر على الاستقرار.

يتم حساب لحظة القصور الذاتي للسطح الحر بواسطة الصيغة

حيث l و b طول وعرض السطح ، و k هو معامل بلا أبعاد يأخذ في الاعتبار شكل السطح الحر.

في هذه الصيغة ، يجب الانتباه إلى العامل الأخير - b 3 ، أن عرض السطح ، إلى حد أكبر من الطول ، يؤثر على i x وبالتالي dh. وبالتالي ، من الضروري توخي الحذر بشكل خاص من الأسطح الحرة في المقصورات الواسعة.

دعونا نحدد مقدار فقدان الاستقرار في الخزان المستطيل الذي سينخفض ​​بعد تركيب n حواجز طولية على مسافات متساوية من بعضها البعض

i x n \ u003d (n +1) k l 3 \ u003d k l b 3 / (n +1) 2.

ستكون نسبة التصحيحات إلى الارتفاع المركزي قبل التثبيت وبعد تركيب الحواجز

dh / dh n = i x / i x n = (n +1) 2.

كما يتضح من الصيغ ، فإن تركيب حاجز واحد يقلل من تأثير السطح الحر على الثبات بمقدار 4 مرات ، مرتين - 9 مرات ، إلخ.

يمكن تحديد المعامل k من المنحنى في الشكل. 21 ، حيث يتوافق المنحنى العلوي مع شبه منحرف غير متماثل ، بينما يتوافق المنحنى السفلي مع شبه منحرف غير متماثل. للحسابات العملية ، المعامل k ، بغض النظر عن شكل مساحة السطح ، من المستحسن أن تأخذ مثل الأسطح المستطيلة k = 1/12.

في ظل ظروف السفينة ، يؤخذ تأثير الشحنات السائلة في الاعتبار باستخدام الجداول الواردة في "معلومات عن استقرار السفينة".

الجدول 1

تصحيح تأثير الأسطح الحرة للبضائع السائلة على ثبات وعاء من نوع BMTR "Mayakovsky"

تصحيح ، م ، د	إزاحة السفينة ، م

تعطي الجداول تصحيحات للارتفاع المركزي للوعاء dh لمجموعة من الخزانات ، والتي ، وفقًا لظروف التشغيل ، يمكن ملؤها جزئيًا (الجدول 1) لمعامل الاستقرار العرضي dm h = dh = c w i x لكل خزان على حدة ( الجدول 2). لا تؤخذ الخزانات التي تحتوي على تصحيحات لارتفاع المركز أقل من 1 سم في الاعتبار في الحسابات.

اعتمادًا على نوع التصحيحات ، تم العثور على الارتفاع المتري للسفينة ، مع مراعاة تأثير الشحنات السائلة في الخزانات المملوءة جزئيًا ، بواسطة الصيغ

ع \ u003d ض م - ض ز - درهم ؛

h = z m - z g - dm h /

كما يمكن أن نرى ، فإن الأسطح الحرة ، كما كانت ، تزيد من مركز ثقل الوعاء أو تقلل من مركزها العرضي بواسطة

dz g = dz m = dh = dm · h /

يؤثر مظهر السطح الحر للبضائع السائلة أيضًا على الاستقرار الطولي للسفينة. ستحدد الصيغة تصحيح الارتفاع المترى الطولي

dN \ u003d - مع أنا ص / ،

حيث i y هي اللحظة الجوهرية من القصور الذاتي للسطح الحر للسائل بالنسبة إلى المحور العرضي (بالتوازي مع محور إحداثيات نظام التشغيل). ومع ذلك ، نظرًا للقيمة الكبيرة للارتفاع المترامي الطولي H ، فإن التصحيح dH عادة ما يتم إهماله.

يحدث التغيير المدروس في الثبات من السطح الحر للسائل في وجود حجمه من 5 إلى 95٪ من حجم الخزان. في مثل هذه الحالات ، يقال إن السطح الحر يؤدي إلى فقدان الاستقرار الفعلي.

الجدول 2

تصحيح لتأثير الأسطح الحرة للبضائع السائلة على ثبات السفينة م / الخامس "ألكسندر سافونتسيف"

اسم		أبسيسا سي جي ، م	زين DH ، م	لحظة MX ، tm	لحظة mz ، tm	تصحيحات للأسطح الحرة ، tm
خزان DT # 3
خزان DT # 4
خزان DT رقم 5
خزان DT # 6
ناقلة DT رقم 35

أرز. 22. حالة عدم الاستقرار

إذا كانت هناك طبقة رقيقة جدًا من السائل في الخزان ، أو إذا كان الخزان ممتلئًا إلى الأعلى تقريبًا ، فإن عرض السطح الحر يبدأ في الانخفاض بشكل حاد عند إمالة الوعاء (الشكل 22). وفقًا لذلك ، فإن لحظة القصور الذاتي للسطح الحر ستخضع أيضًا لانخفاض حاد ، وبالتالي تصحيح للارتفاع المركزي. هؤلاء. هناك خسارة غير فعالة للاستقرار ، والتي يمكن تجاهلها عمليا.

لتقليل التأثير السلبي على استقرار السفينة بسبب فائض الشحنات السائلة عليها ، يتم توفير التصميم والتدابير التنظيمية التالية:

تركيب حواجز طولية أو عرضية في الخزانات ، مما يجعل من الممكن تقليل أوقات القصور الذاتي لديهم بشكل كبير ؛

التركيب في خزانات ذات أغشية حاجزة طولية أو عرضية بها فتحات صغيرة في الأجزاء السفلية والعلوية. مع ميل حاد للوعاء (على سبيل المثال ، عند التدحرج) ، يعمل الحجاب الحاجز كحاجز ، حيث يتدفق السائل عبر الثقوب ببطء إلى حد ما. من وجهة نظر بناءة ، تعتبر الأغشية أكثر ملاءمة من الحواجز التي لا يمكن اختراقها ، حيث أن تركيب الأخيرة يعقد بشكل كبير أنظمة تعبئة الصهاريج وتصريفها وتهويتها. ومع ذلك ، مع الميول الطويلة للوعاء ، فإن الأغشية ، كونها منفذة ، لا يمكن أن تقلل من تأثير السائل الفائض على الاستقرار ؛

عند استلام البضائع السائلة ، تأكد من ملء الخزانات بالكامل دون تكوين أسطح سائلة خالية ؛

عند استخدام البضائع السائلة ، تأكد من التصريف الكامل للخزانات ؛ ينبغي أن تكون "المخزونات الميتة" من البضائع السائلة في حدها الأدنى ؛

تأكد من جفاف الحجرات في حجيرات الوعاء ، حيث يمكن أن يتراكم السائل ذو المساحة الحرة الكبيرة ؛

اتبع بدقة التعليمات الخاصة باستلام وإنفاق البضائع السائلة على متن الطائرة.

قد يؤدي عدم الامتثال للتدابير التنظيمية المدرجة من قبل طاقم السفينة إلى خسارة كبيرة في استقرار السفينة والتسبب في وقوع حادث.

11 . تعريف من ذوي الخبرة للمراكز المتريةارتفاع وموقع مركز ثقل السفينة

عند تصميم السفينة ، يتم حساب ثباتها الأولي في حالات التحميل النموذجية. يختلف الاستقرار الفعلي للسفينة المبنية عن تلك المحسوبة بسبب أخطاء الحساب والانحرافات عن التصميم الذي تم إجراؤه أثناء البناء. لذلك ، على السفن ، يتم إجراء تحديد تجريبي للثبات الأولي - الميل ، مع الحساب اللاحق لموضع CG للسفينة.

يجب أن يخضع المتداول إلى:

السفن ذات البناء التسلسلي (الأولى ، ثم كل سفينة خامسة من السلسلة) ؛

كل سفينة جديدة من البناء غير التسلسلي ؛

كل سفينة بعد التجديد ؛

السفن بعد الإصلاحات الرئيسية أو إعادة التجهيز أو التحديث مع تغيير في الإزاحة بأكثر من 2٪ ؛

السفن بعد وضع الصابورة الصلبة الدائمة ، إذا كان التغيير في مركز الثقل لا يمكن تحديده بدقة كافية عن طريق الحساب ؛

السفن التي لا يعرف استقرارها أو يحتاج إلى التحقق منها.

يتم الميل في حضور المساح إلى السجل وفقاً "للتعليمات الخاصة بإمالة السفن المسجلة".

جوهر المتداول على النحو التالي. يتم إجراء التدحرج على أساس المساواة m kr = m و ، والتي تحدد موضع توازن السفينة مع لفة و 0. يتم إنشاء لحظة الكعب عن طريق تحريك الأحمال (ثقل الكعب) على طول عرض الوعاء على مسافة l y ؛ في حدود ميول السفينة المنخفضة:

م كر = م ل ص.

ثم من المساواة m l y = cV h and 0 /57.3

أوجد أن h = 57.3 m l y / cVI 0.

يتم تحديد ارتفاع CG للسفينة فوق المستوى الرئيسي z g والإحداثيات لـ CG x g من التعبيرات:

ض ز = ض ج + ص - ح ؛ و x g ​​= x c.

يتم تحديد القيم z c و r و x c في حالة عدم وجود الزخرفة أو صغرها باستخدام العناصر المنحنية للرسم النظري وفقًا لقيمة الإزاحة V. في حالة وجود تقليم ، يجب أن تكون هذه الكميات يحددها حساب خاص. تم العثور على الإزاحة V على مقياس Bonjean بناءً على قياس غاطس الوعاء بواسطة القوس والمؤخرة وفقًا لعلامات التعميق. يتم تحديد كثافة مياه البحر باستخدام مقياس كثافة السوائل.

يتم ضبط كتلة صابورة لفة m وذراع النقل l y ، ويتم قياس قيمة زاوية اللفة و 0.

قبل الميل ، يجب أن تكون حمولة السفينة أقرب ما يمكن من إزاحة الضوء (98104٪). يجب أن يكون الارتفاع المترى للسفينة 0.2 متر على الأقل ، ولتحقيق ذلك ، يُسمح بالصابورة.

يجب أن تكون المستلزمات وقطع الغيار في أماكنها المعتادة وتأمين البضائع وخزانات المياه والوقود والزيوت. يجب الضغط على خزانات الصابورة ، إذا كانت ممتلئة.

يتم وضع الصابورة المائلة على السطح المفتوح للسفينة على كلا الجانبين على رفوف خاصة في عدة صفوف بالنسبة إلى موانئ دبي. يجب أن توفر كتلة الصابورة المائلة المنقولة عبر الوعاء زاوية كعب تبلغ حوالي 3 0.

لقياس زوايا اللف ، يتم إعداد موازين خاصة (بطول 3 أمتار على الأقل) أو مائل. من غير المقبول استخدام مقاييس ميل السفينة لقياس الزوايا ، لأنها تؤدي إلى خطأ كبير.

يتم الإنحناء في جو هادئ بحيث لا تزيد قائمة السفينة عن 0.5 0. يجب أن يستبعد عمق منطقة المياه ملامسة الأرض أو العثور على جزء من الهيكل في الأرض الموحلة. يجب أن تكون السفينة قادرة على التسجيل بحرية ، وهو أمر ضروري لتوفير تراخي خطوط الإرساء واستبعاد السفينة من ملامسة جدار أو بدن سفينة أخرى.

تتمثل التجربة في عمليات نقل الصابورة المتدحرجة التي يتم إجراؤها بناءً على الأمر من جانب إلى آخر وقياسات زاوية التدحرج قبل النقل وبعده.

يعتمد تحديد الثبات الأولي من خلال فترة التدوير على صيغة "القبطان" المعروفة:

حيث f I - فترة التذبذبات الخاصة بالسفينة على متن السفينة ؛

C و - معامل القصور الذاتي.

B هو عرض الوعاء.

يوصى بتحديد فترة انقلاب السفينة في كل اختبار ميل ، وبالنسبة للسفن التي يقل إزاحتها عن 300 طن ، يكون تحديدها إلزاميًا. وسائل تحديد fI هي الميل أو ساعات التوقف (على الأقل ثلاثة مراقبين).

يتم هز السفينة عن طريق القفز المنسق للطاقم من جانب إلى آخر في الوقت المناسب مع اهتزازات السفينة حتى ميل السفينة 5 8 0. تتيح صيغة القبطان تحديد الارتفاع المتري تقريبًا عندما تكون السفينة في موجة لأي حالة من حالات حمولة السفينة. في الوقت نفسه ، يجب أن نتذكر أنه بالنسبة لنفس السفينة ، فإن قيمة معامل القصور الذاتي C I ليست هي نفسها ، فهي تعتمد على التحميل ووضع البضائع. كقاعدة عامة ، يكون معامل القصور الذاتي للسفينة الفارغة أكبر من معامل القصور في السفينة المحملة.

استضافت على Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

الاستقرار مثل قدرة السفينة على تحمل لحظات الكعب الخارجية دون عواقب عرضية. تصنيف الاستقرار وطرق الإزاحة. قياس الثبات بلحظة الاستعادة. صيغ الثبات الأساسية ، زوايا اللف.

العرض التقديمي ، تمت الإضافة بتاريخ 16/4/2011


مفهوم ثبات السفينة وتقليمها. حساب سلوك سفينة في رحلة أثناء غمر حفرة شرطية مرتبطة بمقصورة الفئات الأولى والثانية والثالثة. تدابير لتقويم السفينة عن طريق الغمر المضاد والاستعادة.

أطروحة ، تمت إضافة 03/02/2012


مقترحات بشأن استقرار السفينة وعدم قابليتها للغرق. تقسيم حمولتها إلى مواد مكبرة. إجراء استلام وإنفاق الشحنات والمخازن الرئيسية باستخدام جدول تحميل مبسط وجدول تحميل آمن ومخططات رسومية للثبات.

العرض التقديمي ، تمت الإضافة بتاريخ 16/4/2011


حساب مدة رحلة السفينة ، والاحتياطيات ، والانزياح ، والاستقرار قبل التحميل. وضع مخازن السفن والبضائع ومياه الصابورة. تحديد معاملات الإنزال والتحميل للسفينة بعد التحميل. استقرار ثابت وديناميكي.

ورقة مصطلح تمت إضافتها في 12/20/2013


إعداد خطة الشحن وحساب استقرار السفينة وفقًا لبيانات معلومات الاستقرار. التحكم في الهبوط والاستقرار بناءً على نتائج استهلاك الوقود والماء. صابورة السفن والطلاء منع تسرب المياه.

الملخص ، تمت الإضافة في 02/09/2009


حساب تأثير نقل البضائع من النقطة "أ" إلى النقطة "ب". نقل البضائع في المستوى العرضي وأفقياً عبر السفينة. حساب التغيير في مخطط الاستقرار الثابت. تأثير الأحمال المعلقة على الثبات عند زوايا الكعب الكبيرة.

العرض التقديمي ، تمت إضافة 2011/04/18


اختيار البديل المحتمل لوضع البضائع. تقدير إزاحة الوزن وإحداثيات السفينة. تقييم عناصر حجم السفينة المغمور. حساب الارتفاعات المترية للسفينة. حساب وبناء رسم تخطيطي للاستقرار الديناميكي والثابت.

العمل الرقابي ، تمت إضافة 2014/03/04


احتمال انقلاب السفينة. حالة التصميم "معيار الطقس" في متطلبات السجل البحري الروسي للشحن. تحديد لحظة الانقلاب واحتمال بقاء السفينة. متطلبات هبوط واستقرار السفينة المتضررة.

العرض التقديمي ، تمت الإضافة بتاريخ 16/4/2011


تحديد مدة التشغيل واحتياطيات السفينة للرحلة. معلمات الإزاحة أثناء الهبوط الأولي للسفينة. توزيع المخزونات والبضائع. حساب الهبوط والاستقرار الأولي للسفينة وفقًا لطريقة استقبال حمولة صغيرة. فحص القوة الطولية للبدن.

التحكم في العمل ، تمت إضافة 11/19/2012


المعلمات التقنية للسفينة العالمية. خصائص البضائع وتوزيعها حسب مساحات الشحن. متطلبات خطة الشحن. تحديد الإزاحة المقدرة ووقت الرحلة. التحقق من متانة السفينة وحساب ثباتها.

استقرارتسمى قدرة السفينة على مقاومة القوى التي تحيدها عن وضع التوازن ، والعودة إلى وضع التوازن الأصلي بعد إنهاء هذه القوى.

شروط التوازن التي تم الحصول عليها للسفينة ليست كافية لتطفو باستمرار في وضع معين بالنسبة لسطح الماء. من الضروري أيضًا أن يكون توازن السفينة مستقرًا. الخاصية ، التي تسمى في الميكانيكا استقرار التوازن ، في نظرية السفينة عادة ما تسمى الاستقرار. وبالتالي ، يوفر الطفو الشروط اللازمة لوضع التوازن للسفينة مع هبوط معين ، ويضمن الاستقرار الحفاظ على هذا الوضع.

يتغير استقرار الوعاء مع زيادة زاوية الميل وعند قيمة معينة يتم فقده تمامًا. لذلك ، يبدو من المناسب دراسة استقرار الوعاء عند الانحرافات الصغيرة (متناهية الصغر نظريًا) عن موضع التوازن مع Θ = 0 ، Ψ = 0 ، ثم تحديد خصائص ثباتها ، وحدودها المسموح بها عند الميول الكبيرة.

من المعتاد التمييز ثبات الوعاء عند زوايا ميل منخفضة (ثبات أولي) وثبات عند زوايا ميل عالية.

عند التفكير في الميول الصغيرة ، من الممكن عمل عدد من الافتراضات التي تجعل من الممكن دراسة الاستقرار الأولي للسفينة في إطار النظرية الخطية والحصول على تبعيات رياضية بسيطة لخصائصها. تمت دراسة ثبات السفينة عند زوايا ميل كبيرة باستخدام نظرية غير خطية مصقولة. بطبيعة الحال ، فإن خاصية استقرار السفينة موحدة والتقسيم المقبول منهجي بحت.

عند دراسة ثبات السفينة ، يتم النظر في ميولها في مستويين متعامدين بشكل متبادل - عرضي وطولي. عندما يكون الوعاء مائلاً في المستوى العرضي ، تحدده زوايا الكعب ، يتم دراسته الاستقرار الجانبي؛ مع الميول في المستوى الطولي ، التي تحددها الزوايا المقطوعة ، قم بدراستها استقرار طولي.

إذا حدث ميل السفينة دون تسارع زاوي كبير (ضخ شحنة سائلة ، وبطء تدفق المياه إلى المقصورة) ، عندئذٍ يسمى الاستقرار ثابتة.

في بعض الحالات ، تعمل القوى التي تميل الوعاء فجأة ، مسببة تسارعات زاوية كبيرة (عاصفة رياح ، موجة موجات ، إلخ). في مثل هذه الحالات ، ضع في اعتبارك متحركالمزيد.

الاستقرار هو خاصية بحرية مهمة للغاية للسفينة ؛ إلى جانب الطفو ، فإنه يضمن إبحار السفينة في وضع معين بالنسبة لسطح الماء ، وهو أمر ضروري لضمان الدفع والمناورة. يمكن أن يتسبب الانخفاض في استقرار السفينة في حدوث لفة وتقليم طارئ ، ويمكن أن يؤدي الفقد الكامل للثبات إلى انقلابها.

لمنع حدوث انخفاض خطير في استقرار السفينة ، يجب على جميع أفراد الطاقم:

لديك دائمًا فكرة واضحة عن استقرار السفينة ؛

تعرف على الأسباب التي تقلل من الاستقرار ؛

معرفة والقدرة على تطبيق جميع الوسائل والإجراءات للحفاظ على الاستقرار واستعادته.

دعونا نجد الحالة التي بموجبها يكون للسفينة العائمة في توازن بدون كعب وحافة ثبات مبدئي. نفترض أن الأحمال لا تتغير عندما تميل السفينة ويظل CG للسفينة عند النقطة المقابلة للموضع الأولي.

عندما يكون الوعاء مائلاً ، تشكل قوة الجاذبية P وقوى الطفو γV زوجًا ، تعمل لحظتهما على السفينة بطريقة معينة. تعتمد طبيعة هذا التأثير على الموضع النسبي لـ CG و metacenter.

الشكل 3.9 - الحالة الأولى لاستقرار السفينة

هناك ثلاث حالات نموذجية لحالة السفينة يكون فيها تأثير لحظة القوتين P و V مختلفًا نوعياً. اعتبرهم على سبيل المثال الميول المستعرضة.

الحالة الأولى(الشكل 3.9) - يقع metacenter فوق CG ، أي ض م> ض ز. في هذه الحالة ، من الممكن موقع مختلف لمركز الحجم بالنسبة إلى مركز الجاذبية.

1) في الموضع الأولي ، يقع مركز الحجم (النقطة C 0) أسفل مركز الجاذبية (النقطة G) (الشكل 3.9 ، أ) ، ولكن عند الإمالة ، يتحول مركز الحجم في اتجاه الميل كثيرًا أن مركز metacenter (النقطة م) يقع فوق مركز سفينة الجاذبية. تميل لحظة القوى P و V إلى إعادة السفينة إلى موقع توازنها الأصلي ، وبالتالي فهي مستقرة. تم العثور على ترتيب مماثل للنقاط m و G و C 0 في معظم السفن.

2) في الموضع الأولي ، يقع مركز الحجم (النقطة C 0) فوق مركز الجاذبية (النقطة G) (الشكل 3.9 ، ب). عندما تكون السفينة مائلة ، فإن العزم الناتج للقوى P و V يجعل السفينة مستقيمة ، وبالتالي فهي مستقرة. في هذه الحالة ، وبغض النظر عن حجم إزاحة مركز الحجم عند الإمالة ، فإن زوجًا من القوى يميل دائمًا إلى تقويم السفينة. وذلك لأن النقطة G تقع أسفل النقطة C 0. مثل هذا الوضع المنخفض لمركز الثقل ، والذي يوفر استقرارًا غير مشروط على متن السفن ، يصعب تنفيذه بشكل بناء. يمكن العثور على مثل هذا الترتيب لمركز الثقل على وجه الخصوص في اليخوت الشراعية.

الشكل 3.10 - الحالة الثانية والثالثة لاستقرار السفينة

الحالة الثانية(الشكل 3.10 ، أ) - يقع المركز الرئيسي أسفل CG ، أي ض م< z g . В этом случае при наклонении судна момент сил Р и γV стремится еще больше отклонить судно от исходного положения равновесия, которое, следовательно, является неустойчивым. В этом случае наклонения судно имеет отрицательный восстанавливающий момент, т.е. оно не остойчиво.

الحالة الثالثة(الشكل 3.10 ، ب) - يتزامن metacenter مع CG ، أي ض م = ض ز. في هذه الحالة ، عندما تكون السفينة مائلة ، تستمر القوتان P و V في العمل على طول نفس الوضع الرأسي ، وتكون لحظتهما صفرًا - ستكون السفينة في حالة توازن في الوضع الجديد. في الميكانيكا ، هذه حالة توازن غير مبال.

من وجهة نظر نظرية السفينة ، وفقًا لتعريف استقرار السفينة ، تكون السفينة مستقرة في الحالة الأولى وغير مستقرة في الثانية والثالثة.

لذلك ، فإن شرط الاستقرار الأولي للسفينة هو موقع مركز metacenter أعلى CG. تتمتع السفينة بثبات عرضي إذا كانت z m> z g (3.7)

والاستقرار الطولي إذا كانت z m> z g. (3.8)

ومن هنا يصبح المعنى المادي للمركز الرئيسي واضحًا. هذه النقطة هي الحد الذي يمكن أن يرتفع إليه مركز الثقل دون حرمان السفينة من الاستقرار الأولي الإيجابي.

المسافة بين مركز metacenter و CG للسفينة عند Ψ = Θ = 0 تسمى ارتفاع المركز الأوليأو ببساطة ارتفاع متري.تتوافق الطائرات المستعرضة والطولية لميل السفينة على التوالي مع الارتفاعات المترية المستعرضة h والطولية H. من الواضح أن

h = z m - z g و H = z m - z g، (3.9)

أو h = z c + r - z g and H = z c + R - z g، (3.10)

ح = ص - α و H = R - α ، 3.11)

حيث α = z g - z c هو ارتفاع CT فوق CV.

كما ترون ، يختلف h و H فقط في نصف القطر المتر ، لأن α هي نفس الكمية.

، لذلك H أكبر بكثير من h.

α \ u003d (1٪) R ، لذلك ، من الناحية العملية ، يُعتقد أن H \ u003d R.

عدم القابلية للغرق السفينة

عدم القابلية للغرقتسمى قدرة السفينة بعد إغراق جزء من المبنى على الحفاظ على الطفو والاستقرار الكافيين. عدم القدرة على الغرق ، على عكس الطفو والاستقرار ، ليست صلاحية إبحار مستقلة للسفينة. يمكن أن يسمى عدم قابلية الغرق ملكية للسفينة الحفاظ على صلاحيتها للإبحارعندما يتم غمر جزء من الحجم المقاوم للماء من الهيكل ، ويمكن وصف نظرية عدم قابلية الغمر على أنها نظرية الطفو واستقرار السفينة المتضررة.

يجب أن تظل السفينة ذات القابلية الجيدة للغرق ، عند غمر جزء واحد أو أكثر من المقصورات ، طافية أولاً وأن تتمتع بثبات كافٍ لمنعها من الانقلاب. بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا تفقد السفينة قوة الدفع ، والتي تعتمد على السحب واللف والقطع. تؤدي الزيادة في الغاطس والقائمة الهامة والقطع البارزة إلى زيادة مقاومة الماء لحركة السفينة وتضعف كفاءة المراوح وآليات السفن. يجب أن تحافظ السفينة أيضًا على إمكانية التحكم ، والتي ، مع وجود معدات توجيه جيدة ، تعتمد على الأسطوانة والتشذيب.

يعد عدم القدرة على الغرق أحد عناصر بقاء السفينة ، نظرًا لأن فقدان القدرة على الغرق يرتبط بعواقب وخيمة - موت السفينة والأشخاص ، لذلك يعد توفيرها أحد أهم المهام لكل من بناة السفن والطاقم. من الناحية العملية ، يتم ضمان عدم القابلية للغرق في جميع مراحل عمر السفينة: بواسطة بناة السفن في مراحل تصميم السفينة وبنائها وإصلاحها ؛ من قبل الطاقم أثناء تشغيل سفينة سليمة ؛ الطاقم مباشرة في حالة الطوارئ. ويترتب على هذا التقسيم أن عدم القابلية للغرق مضمونة بثلاث مجموعات من التدابير:

التدابير الهيكلية التي يتم تنفيذها أثناء تصميم وبناء وإصلاح السفينة ؛

التدابير التنظيمية والفنية الوقائية والتي يتم تنفيذها أثناء تشغيل السفينة ؛

تدابير لمكافحة عدم القابلية للغرق بعد الحادث ، بهدف مكافحة دخول المياه واستعادة الاستقرار وتقويم السفينة المتضررة.

أنشطة بناءة.يتم تنفيذ هذه التدابير في مراحل تصميم وبناء السفينة ويتم تقليلها إلى تعيين هوامش الطفو والاستقرار بحيث أنه عند غمر عدد معين من المقصورات بالمياه ، فإن التغيير في الهبوط والاستقرار لسفينة الطوارئ لا تتجاوز الحدود الدنيا المسموح بها. أكثر الوسائل فعالية لاستخدام الطفو الاحتياطي في حالة حدوث تلف في الهيكل هو تقسيم السفينة إلى مقصورات بواسطة حواجز وأسطح مانعة لتسرب الماء. في الواقع ، إذا لم يكن للسفينة تقسيم داخلي إلى مقصورات ، فعند وجود ثقب تحت الماء ، سيمتلئ الهيكل بالماء ولن تتمكن السفينة من استخدام احتياطي الطفو. يتم تقسيم السفن إلى مقصورات وفقًا للجزء الخامس من "قواعد تصنيف وبناء السفن المبحرة" من السجل البحري للشحن. يسمى خط الماء لسفينة غير تالفة ، يستخدم عند التقسيم إلى مقصورات ، يتم تسجيل موضعها في وثائق السفينة تقسيم الخط المائي للبضائع. يسمى خط الماء لسفينة تالفة بعد فيضان واحد أو أكثر من الوذمة خط المياه في حالات الطوارئ. تفقد السفينة قدرتها على الطفو إذا تزامن الضرر مع خط الماء حد الغمر- خط تقاطع السطح الخارجي لطلاء سطح الحاجز مع السطح الخارجي للطلاء الجانبي في الجانب. أكبر طول لجزء من السفينة أسفل خط الهامش هو طول تقسيم السفينة إلى مقصورات. تحت سطح الحاجزفهم السطح العلوي ، حيث يتم جلب الفواصل العرضية الكتيمة للماء عبر عرض السفينة بالكامل.

يتم تحديد كمية الماء التي يتم سكبها في المقصورة التالفة من السفينة باستخدام معامل نفاذية الغرفةμ هي نسبة الحجم الذي يمكن ملؤه بالماء عند غمر المقصورة إلى الحجم النظري الكلي للغرفة. يتم تنظيم معاملات النفاذية التالية:

للمباني التي تشغلها الآليات - 0.85 ؛

للمباني التي تشغلها البضائع أو المخزونات - 0.6 ؛

للمباني السكنية والمباني التي تشغلها البضائع ذات النفاذية العالية (الحاويات الفارغة ، إلخ) - 0.95 ؛

بالنسبة للصهاريج الفارغة والصابورة - 0.98.

السمة المهمة لعدم قابلية السفينة للغرق أقصى طول للفيضان، والذي يُفهم على أنه أقصى طول للمقصورة الشرطية بعد غمرها ، مع معامل نفاذية يساوي 0.80 ، مع مسودة خط مائي للشحن المقابل لتقسيم السفينة إلى مقصورات وفي حالة عدم وجود تقليم أولي ، حالة الطوارئ سوف يلمس خط الماء خط الغمر الحد.

من التدابير البناءة المهمة لضمان عدم قابلية الغرق إنشاء أغلاقات متينة ومقاومة للماء (أبواب ، وأغطية ، وأعناق) مثبتة على طول محيط المقصورة المانعة لتسرب الماء ، والتي يجب أن تعمل بشكل جيد عند الكعب ، والتشذيب ، وأمواج البحر. بالنسبة لجميع الأبواب المنزلقة والمفصلية الموجودة في الحواجز المانعة لتسرب الماء ، يجب توفير مؤشرات على جسر الملاحة للإشارة إلى موضعها. يجب ضمان مقاومة الماء وقوة السفينة ليس فقط في الجزء الموجود تحت الماء ، ولكن أيضًا في الجزء السطحي من الهيكل ، لأن الأخير يحدد هامش الطفو المستهلك في حالة حدوث ضرر.

من أجل النضال النشط للطاقم من أجل عدم قابليته للغرق ، توفر السفينة أيضًا ما يلي:

إنشاء أنظمة السفن (الكعب ، والتقليم ، والصرف ، والصرف ، وضخ البضائع السائلة ، والفيضان ، والنزول والالتفاف ، والتثقيب) ؛

توريد معدات ومواد الطوارئ.

يجب وضع علامات مناسبة على عمليات الإغلاق والأنظمة والآليات هذه لضمان استخدامها الصحيح بأقصى قدر من الكفاءة. تسمى مناطق التدريج في حالات الطوارئ وظائف الطوارئ. يمكن أن تكون هذه غرف خاصة أو مخازن وصناديق ودروع على سطح السفينة. يمكن إحضار أجهزة بدء تشغيل أنظمة السفن عن بُعد إلى هذه المراكز.

التدابير التنظيمية والفنية.يتم تنفيذ التدابير التنظيمية والفنية لضمان الفيضان من قبل طاقم السفينة أثناء التشغيل من أجل منع دخول المياه إلى المقصورات ، وكذلك للحفاظ على هبوط السفينة واستقرارها ، مما يمنعها من الغمر أو الانقلاب. تشمل هذه الأنشطة:

التنظيم السليم والتدريب المنهجي للطاقم من أجل النضال من أجل عدم القابلية للغرق ؛

صيانة جميع الوسائل التقنية للنضال من أجل عدم القابلية للغرق ، وإمدادات الطوارئ في حالة تضمن إمكانية استخدامها على الفور ؛

المراقبة المنتظمة لحالة جميع هياكل الهيكل من أجل التحقق من تآكلها (التآكل) ، واستبدال العناصر الهيكلية الفردية أثناء الإصلاحات الحالية أو المتوسطة في حالة تجاوز معدلات التآكل المحددة ؛

الرسم المخطط لهياكل البدن ؛

القضاء على التشوهات وترهل الأبواب والفتحات والنوافذ المانعة لتسرب الماء ، ونظامها المنتظم وصيانة جميع أجهزة الضرب في حالة جيدة ؛

التحكم في الفتحات الخارجية ، خاصة عند رسو السفينة ؛

التقيد الصارم بتعليمات استقبال واستهلاك الوقود السائل ؛

تثبيت البضائع في وضع التخزين ومنع حركتها أثناء الرمي (خاصة عبر السفينة) ؛

التعويض عن خسائر الاستقرار الناتجة عن تثليج السفينة عن طريق أخذ الصابورة السائلة واتخاذ التدابير لإزالة الجليد (التقطيع والغسيل بالماء الساخن) ؛

الكفاح من أجل المناعة.يُفهم الكفاح من أجل عدم القابلية للغرق على أنه مجموعة من تصرفات الطاقم التي تهدف إلى الحفاظ على احتياطيات الطفو والاستقرار في السفينة وربما استعادتها ، بالإضافة إلى وضعها في وضع يوفر الدفع والقدرة على التحكم.

يتم الكفاح من أجل عدم القابلية للغرق مباشرة بعد أن تتلقى السفينة الضرر وتتكون من مكافحة المياه الواردة وتقييم حالتها وإجراءاتها لإعادة الاستقرار وتقويم السفينة.

محاربة المياه الواردةتتمثل في الكشف عن دخول المياه إلى السفينة ، واتخاذ التدابير الممكنة لمنع أو الحد من دخول وزيادة انتشار المياه الخارجية عبر السفينة ، وكذلك إزالتها. في الوقت نفسه ، يتم اتخاذ تدابير لاستعادة عدم نفاذية الجوانب ، والحواجز ، والمنصات ، وضمان إحكام مقصورات الطوارئ. يتم سد الثقوب الصغيرة والدرزات المفتوحة والشقوق بأوتاد خشبية وسدادات (شرائح) (الشكل 3.11). الثقوب الكبيرة مغطاة برقعة معدنية صلبة أو حصيرة ، يتم الضغط عليها لأسفل بدرع.

الشكل 3.11 - أسافين ومقابس خشبية: الشكل 3.12 - براغي التثبيت:

أ ، ب ، ج - أسافين ؛ د ، ه - المقابس أ - مع قوس قابل للطي ؛ ب ، ج - خطاف.

لتثبيتها ، تشتمل مجموعة معدات الطوارئ على براغي ومشابك خاصة ، وقضبان فاصلة وأوتاد (الشكل 3.12 3.15). يعد سد الثقب بالطرق الموصوفة إجراءً مؤقتًا. بعد ضخ المياه ، تتم استعادة الضيق النهائي عن طريق صب الخرسانة بالخرسانة - وضع صندوق إسمنتي. يعتمد نجاح سد الثقوب الصغيرة على موقعها (السطح أو تحت الماء) ، وإمكانية الوصول إلى الفتحة من داخل الوعاء ، وعلى شكلها وموقع حواف المعدن الممزق (داخل الهيكل أو خارجه).

الشكل 3.13 - البقع المعدنية:

أ - صمام ب - مع لقط الترباس. 1 - جسم على شكل صندوق ؛ 2 - التقوية 3 - مقبس توقف منزلق ؛ 4 - أنابيب متفرعة مع سدادات لقضبان مسامير ربط ؛ 5 - صمام 6 - الثقوب لتثبيت نهايات الذيل. 7.8 - تثبيت الترباس بقوس قابل للطي ؛ 9 - الجوز مع مقابض. 10 - قرص الضغط.

الشكل 3.14 - مصد انزلاق معدني:

1.8 - محامل الدفع ؛ 2،3 - صواميل بمقابض ؛ 4 - دبوس 5 - الأنبوب الخارجي ؛ 6 - الأنبوب الداخلي 7 - مفصلة

في المباني المجاورة لحجرة الطوارئ ، يمكن أن تدخل المياه نتيجة ترشيحها من خلال التسريبات المختلفة (انتهاك ضيق الغدد الحاجزة لخطوط الأنابيب والكابلات وما إلى ذلك). في مثل هذه الحالات ، يتم استعادة الضيق بالسد ، أو الأوتاد أو المقابس ، ويتم تقوية الفواصل الفاصلة نفسها بقضبان الطوارئ لمنعها من الالتواء أو التدمير.

الشكل 3.15 - مشبك الطوارئ: أ - مع مقابض إطارات من نوع القناة ؛ ب - قبضة لإطارات المصباح ؛ 1 - مشبك 2 - لقط المسمار. 3 - لقط مقابض المسمار ؛ 4 - منزلق الجوز ؛ 5 - مسامير التثبيت. 6 - براغي ربط اثنتين

قضبان القناة 7- القبض

الشكل 3.16 - البقع اللينة

أ - التعليمية ؛ 1 - قماش 2 - البرامج الثابتة 3 - ليكتروس 4 - الكشتبانات الزاوية. 5 - krengels لنهاية التحكم ؛ ب - محشو: 1 - غطاء قماش من طبقتين ؛ 2 - حصيرة محشوة 3 - البرامج الثابتة 4 - كشتبان زاوي ؛ ج - الوزن الخفيف: 1 - كشتبان زاوي ؛ 2 - ليكتروس 3 - جيب للسكك الحديدية ؛ 4 - سكة فاصلة من الأنبوب ؛ 5.7 - طبقات من القماش ؛ 6 - وسادة شعر ؛ ز - سلسلة البريد: 1.2 - طبقة مزدوجة من وسادة قماش ؛ 3 - باتش ليكتروس ؛ 4 - حلقة الشبكة ؛ 5 - غسالة قماش 6 - مش ليكتروس

تعتبر اللصقات اللينة (الشكل 3.16) الوسيلة الرئيسية لإغلاق الفتحات مؤقتًا ، حيث يمكن وضعها بشكل مريح على طول محيط بدن السفينة في أي مكان.

الأدب :: ص 36-47. : ص 37-53 ، 112-119:: ص 42-52 ؛ : مع. 288-290.

أسئلة لضبط النفس:

1. ما هي الأبعاد الرئيسية للسفينة؟

2. تحديد صلاحية السفينة للإبحار؟

3. طفو السفينة؟

4. إعطاء تعريف لجميع الخصائص التشغيلية الحجمي للسفينة؟

5. رسم خط تحميل وفك رموز الحروف على المشط؟

6. ما يسمى عدم قابلية السفينة للغرق؟

7. ما هي التدابير التنظيمية والتقنية التي تضمن عدم القابلية للغرق؟

8. ما يسمى استقرار السفينة؟

9. اعطاء تعريف للارتفاع المركزي؟

ترس القيادة

تصاميم الدفة

دفة السفينة الحديثة عبارة عن جناح رأسي به أضلاع تقوية داخلية ، تدور حول محور عمودي ، وتبلغ مساحة السفن البحرية 1/10 - 1/60 من مساحة الجزء المغمور من موانئ دبي. (منتج طول السفينة وغاطسها: LT).

يتأثر شكل الدفة بشكل كبير بشكل الطرف الخلفي للسفينة وموقع المروحة.

وفقًا لشكل ملف تعريف الريش ، يتم تقسيم الدفات إلى شكل مسطح وملفوف مبسط. تتكون عجلة القيادة الجانبية من غلافين خارجيين محدبين مع أضلاع وأغشية رأسية من الداخل ، ملحومة ببعضها البعض وتشكل إطارًا لزيادة الصلابة ، يتم تغطيتها من كلا الجانبين بألواح فولاذية ملحومة بها.

تتميز الدفات الجانبية بعدد من المزايا مقارنة بالدفة الرقائقية:

أعلى قيمة للقوة العادية للضغط على عجلة القيادة ؛

مطلوب عزم دوران أقل لتدوير عجلة القيادة.

بالإضافة إلى ذلك ، تعمل الدفة المبسطة على تحسين خصائص الدفع للسفينة. لذلك ، وجد أكبر فائدة.

يتم ملء التجويف الداخلي لشفرة الدفة بمادة مسامية تمنع دخول الماء إلى الداخل. يتم توصيل شفرة الدفة بقطعة الدفة مع الأضلاع (الشكل 4.1). يتم صب قطع الدفة (أو تزويرها) جنبًا إلى جنب مع مفصلات لتعليق الدفة على عمود الدفة (يتم استبدال الصب أحيانًا بهيكل ملحوم) ، وهو جزء لا يتجزأ من الدعامة.

يعتمد حجم منطقة ريشة الدفة على نوع الوعاء والغرض منه. لإجراء تقييم تقريبي لمنطقة الدفة المطلوبة ، يتم استخدام نسبة S / LT عادةً ، والتي تبلغ 1.8-2.7 لسفن النقل البحري ذات الدفة الواحدة ، و 1.8-2.2 بالنسبة إلى الناقلات ؛

للقاطرات - 3-6 ؛ لسفن الملاحة الساحلية - 2.3-3.3.

بواسطة طريقة التوصيلمع الجسم و عدد الدعاماتالدفات السلبية للقلم مقسمة إلى:

بسيط (متعدد الدعم) (الشكل 4.2 ، أ ، 6) ؛

شبه معلق (دعامة واحدة - معلقة على مخزون ومدعومة على الجسم عند نقطة واحدة) (الشكل 4.2 ، ج) ؛

معلق (غير مدعوم ، معلق على مخزون) (الشكل 4.2 ، د).

بواسطة موضع المحورتتميز baller نسبة إلى القلم:

الدفات غير متوازنة (عادية) ، حيث يمر محور الأسهم بالقرب من الحافة الأمامية للقلم ؛

الموازنة ، محور الكرة الذي يقع على مسافة ما من الحافة الأمامية للدفة. تسمى أيضًا دفات التوازن شبه المعلقة.

يتم تثبيت الدفات غير المتوازنة على سفن أحادية الدوار وشبه متوازنة ومتوازنة - على جميع السفن. يتيح استخدام الدفات الخارجية (المتوازنة) تقليل قوة آلة التوجيه عن طريق تقليل عزم الدوران المطلوب لتغيير الدفة.

الشكل 4.1 - جهاز توجيه بعجلة قيادة انسيابية متوازنة شبه معلقة: 1 - شفرة الدفة ؛ 2 - ruderpis ؛ 3 - محمل الدفع السفلي للرصاص ؛ 4 - أنبوب خوذة ؛ 5 - محمل الدعم العلوي للمخزون ؛ 6 - آلة التوجيه ؛ 7 - عجلة قيادة احتياطية ؛ 8 - المخزون 9 - دبوس سفلي من شفرة الدفة ؛ 10 - رودربوست

مخزون الدفة- هذا عمود ضخم تدور به شفرة الدفة. عادةً ما يكون للطرف السفلي للمخزون شكل منحني وينتهي بمخلب - شفة تعمل على توصيل المخزون بشفرة الدفة بالمسامير ، مما يسهل إزالة الدفة أثناء عمليات الإصلاح. في بعض الأحيان بدلاً من شفة (أو يتم استخدام وصلة مخروطية) ، فإن ربط شفرة الدفة بالمخزون والبدن في العديد من أنواع السفن له الكثير من القواسم المشتركة ويختلف قليلاً.

يدخل مخزون الدفة في الخلوص الخلفي للبدن من خلال أنبوب منفذ الدفة ، والذي يضمن إحكام الهيكل ، وله دعائم (محامل) على الأقل في الارتفاع. يقع الدعم السفلي فوق أنبوب منفذ الدفة ، وكقاعدة عامة ، يحتوي على ختم صندوق حشو يمنع الماء من دخول هيكل السفينة ؛ يتم وضع الدعم العلوي مباشرة في المكان الذي تم فيه إصلاح القطاع أو الحرث. عادةً ما يأخذ الدعم العلوي (محمل الدفع) كتلة المخزون وشفرة الدفة ، حيث يتم عمل نتوء حلقي على المخزون.

بالإضافة إلى الدفات ، يتم استخدام الدفاعات على السفن. عن طريق المروحة المثبتة في القناة العرضية لهيكل السفينة ، فإنها تخلق قوة جر في الاتجاه العمودي لموانئها ، وتوفر إمكانية التحكم عندما لا تتحرك السفينة أو عندما تتحرك بسرعات منخفضة للغاية ، عندما تكون أجهزة التوجيه التقليدية غير فعالة. تستخدم المراوح الثابتة أو المتغيرة أو مراوح الريشة أو المضخات كمراوح. توجد الدفاعات في نهايات القوس أو المؤخرة ، وفي بعض السفن ، يتم تثبيت اثنين من هذه الأجهزة في كل من نهايات القوس والمؤخرة. في هذه الحالة ، من الممكن ليس فقط قلب الوعاء على الفور ، ولكن أيضًا تحريكه جانبياً دون استخدام المراوح الرئيسية. لتحسين المناولة ، توجد أيضًا فوهات دوارة مثبتة على المخزون ودفات موازنة خاصة.

وظيفة التحكم

جزء مخططات التحكمتشمل معدات التوجيه:

مركز التحكم مع نظام كهربائي مؤازر ؛

النقل الكهربائي من محطة التحكم إلى المحرك الكهربائي.

للتحكم عن بعد في آلات التوجيه الكهروهيدروليكي على متن السفن ، يتم استخدام نظام التحكم Aist على نطاق واسع. جنبا إلى جنب مع البوصلة الجيروسكوبية وآلة التوجيه ، فإنه يوفر أربعة أنواع من التحكم: "تلقائي" ، "تتبع" ، "بسيط" ، "يدوي".

أنواع التحكم "تلقائي" ، "التتبع" هي أهمها. في حالة حدوث عطل في هذه الأنواع من التحكم في آلة التوجيه ، يتم نقلها إلى "بسيطة". في حالة حدوث فشل في تشغيل نظام النقل الكهربائي عن بُعد ، يتم التبديل إلى العرض "يدوي".

مكونات نظام "Aist" هي لوحة التحكم (PU) - الطيار الآلي "Aist" ، المشغل (IM-1) ومستشعر التوجيه (RD).

يقع مركز التحكم الرئيسي في غرفة القيادة بالقرب من بوصلة التوجيه ومكرر البوصلة الجيروسكوبية. عادة ما يتم تثبيت عجلة القيادة أو لوحة التحكم على نفس العمود مع وحدة الطيار الآلي. العنصر الرئيسي في ناقل الحركة الكهربائي هو نظام وحدات تحكم موضوعة في عمود التوجيه ومتصلة بواسطة الأسلاك الكهربائية بمحرك المحرك الكهربائي الرئيسي في حجرة الحارث.

آلات التوجيه

ماكينات التوجيه. حاليًا ، يتم استخدام نوعين من آلات التوجيه على نطاق واسع - الكهربائية والهيدروليكية. يتم التحكم في تشغيل آلات التوجيه عن بعد من غرفة القيادة ، باستخدام كابل أو بكرة أو ناقل حركة كهربائي أو هيدروليكي. في السفن الحديثة ، الأخيران هما الأكثر شيوعًا.

تروس التوجيه

يتم استخدام مجموعة متنوعة من تروس التوجيه على سفن البحرية ، من بينها تروس التوجيه الكهربائية و هيدروليكيمحركات الإنتاج المحلي والأجنبي. أنها توفر نقل قوى محرك التوجيه إلى المخزون.

من بينها ، هناك نوعان رئيسيان من محركات الأقراص معروفان على نطاق واسع.

يتم استخدام محرك الحراثة القطاعي الميكانيكي من محرك كهربائي (الشكل 4.3) في السفن ذات الإزاحة الصغيرة والمتوسطة.

في هذا المحرك ، يتم تثبيت الحارث بشكل صارم على مخزون الدفة. يتم توصيل القطاع ، الذي يتم تركيبه بحرية على المخزون ، بالرافعة بمساعدة ممتص الصدمات الزنبركي ، وبمحرك التوجيه - بواسطة ترس.

يتم نقل الدفة بواسطة محرك كهربائي عبر القطاع والحرث ، ويتم تثبيط الأحمال الديناميكية من صدمات الموجة بواسطة ممتص الصدمات.

الشكل 4.3 - جهاز توجيه بمحرك محرك ميكانيكي للقطاع

من محرك كهربائي:

1 - دفع يدوي (طارئ) ؛ 2 - الحارث 3 - مخفض 4 - قطاع التوجيه. 5- محرك كهربائي 6 - الربيع ، 7 - مخزون الدفة ؛ عجلة قيادة ذات 8 جوانب ؛ 9 - جزء من عجلة الدودة والفرامل ؛ 10 - دودة.

يتم عرض مخطط التحكم في آلة التوجيه القطاعية مع ناقل الحركة الكهربائي

الشكل 4.4

الشكل 4.5 - مخطط التحكم في التوجيه الهيدروليكي

آلة التوجيه ثنائية الغطاس:

1 - مستشعر موضع عجلة القيادة ؛ 2 - شبكة الكابل 3 - تشغيل المحرك الكهربائي لمضخة الزيت ؛ 4 - مضخة الزيت 5 - عمود التوجيه 6 - مكرر موضع الدفة ؛ 7- مستقبل المحرك عن بعد. 8- اسطوانات هيدروليكية لآلة التوجيه ؛ 9- مخزون الدفة. 10 - خط أنابيب النفط. 11 - ضبط التغذية المرتدة للقضيب لنظام المؤازرة ؛ 12 - مستشعر المحرك عن بعد ؛ 13- خط انابيب البترول.

يتم استخدام محرك المكبس الكهربائي من الأسطوانات الهيدروليكية في السفن الحديثة (الشكل 4.5). وتتكون من أسطوانتين هيدروليكيتين ومضخة زيت ومحرك عن بعد ونظام هيدروليكي.

تشغيل الجهاز كالتالي. عندما يتم تدوير عجلة القيادة الموجودة في غرفة القيادة ، يولد المستشعر الديناميكي عن بعد لمحطة التحكم إشارة أوامر على شكل ضغط الزيت ، والذي يتم ضخه في أسطوانة المحرك عن بُعد بواسطة النظام الهيدروليكي. تحت تأثير هذه الإشارة ، يقود المحرك عن بعد

نظام التغذية المرتدة للرافعة ، والذي يفتح وصول زيت الطاقة إلى إحدى الأسطوانات الهيدروليكية. في هذه الحالة ، يتم نقل الزيت تحت ضغط المضخة من أسطوانة إلى أخرى ، وتحريك المكبس وتدوير المحراث والمخزون والدفة في الاتجاه الصحيح. بعد ذلك ، يعود قضيب التعديل إلى وضع الصفر ، ويقوم المستشعر والمكرر بإصلاح الوضع الجديد لعجلة القيادة.

حتى لا يزداد ضغط الزيت في الأسطوانات الهيدروليكية عندما تضرب موجة قوية أو طوف جليدي كبير الدفة ، فإن النظام الهيدروليكي مجهز بصمامات أمان ونوابض لامتصاص الصدمات.

في حالة فشل المحرك عن بُعد ، يمكن التحكم في آلة التوجيه يدويًا من حجرة الحراثة.

عندما تفشل كلتا مضخات الزيت ، فإنها تتحول إلى التبديل اليدوي للدفة ، حيث يتم توصيل أنابيب النظام الهيدروليكي مباشرة بالأسطوانات الهيدروليكية ، مما يخلق ضغطًا فيها عن طريق تدوير عجلة القيادة في محطة التحكم.

يوضح الشكل 4.6 تخطيط وحدات آلة التوجيه ذات الغطاسين مع مبدأ التشغيل المماثل. تستخدم هذه الآلات على نطاق واسع في السفن الحديثة ، لأنها توفر أعلى كفاءة لمعدات التوجيه بأكملها. في نفوسهم ، يتم تحويل ضغط الزيت العامل في الأسطوانات الهيدروليكية مباشرة أولاً إلى الحركة الانتقالية للمكبس ، ثم من خلال ناقل الحركة الميكانيكي إلى الحركة الدورانية لمخزون الدفة ، والذي يتم توصيله بشكل صارم بالرافعة. يتم تشكيل ضغط الزيت المطلوب وقوة ترس التوجيه بواسطة مضخات مكبس شعاعي ذات سعة متغيرة ، ويتم توزيعها على الأسطوانات بواسطة محرك عن بعد ، والذي يتلقى أمرًا من عجلة القيادة من غرفة القيادة.

عامل الاستفادة من القدرة الاستيعابية الصافية للسفينة (الصيغة وشرحها وحدود تغيير هذا المؤشر).

استقرارتسمى قدرة السفينة على مقاومة القوى التي تحيدها عن وضع التوازن ، والعودة إلى وضع التوازن الأصلي بعد إنهاء هذه القوى.

شروط التوازن للسفينة التي تم الحصول عليها في الفصل 4 "الطفو" ليست كافية لكي تطفو باستمرار في وضع معين بالنسبة لسطح الماء. من الضروري أيضًا أن يكون توازن السفينة مستقرًا. الخاصية ، التي تسمى في الميكانيكا استقرار التوازن ، في نظرية السفينة عادة ما تسمى الاستقرار. وبالتالي ، يوفر الطفو الشروط اللازمة لوضع التوازن للسفينة مع هبوط معين ، ويضمن الاستقرار الحفاظ على هذا الوضع.

يتغير استقرار الوعاء مع زيادة زاوية الميل وعند قيمة معينة يتم فقده تمامًا. لذلك ، يبدو من المناسب دراسة استقرار الوعاء عند الانحرافات الصغيرة (متناهية الصغر نظريًا) عن موضع التوازن مع Θ = 0 ، Ψ = 0 ، ثم تحديد خصائص ثباتها ، وحدودها المسموح بها عند الميول الكبيرة.

من المعتاد التمييز ثبات الوعاء عند زوايا ميل منخفضة (ثبات أولي) وثبات عند زوايا ميل عالية.

عند التفكير في الميول الصغيرة ، من الممكن عمل عدد من الافتراضات التي تجعل من الممكن دراسة الاستقرار الأولي للسفينة في إطار النظرية الخطية والحصول على تبعيات رياضية بسيطة لخصائصها. تمت دراسة ثبات السفينة عند زوايا ميل كبيرة باستخدام نظرية غير خطية مصقولة. بطبيعة الحال ، فإن خاصية استقرار السفينة موحدة والتقسيم المقبول منهجي بحت.

عند دراسة ثبات السفينة ، يتم النظر في ميولها في مستويين متعامدين بشكل متبادل - عرضي وطولي. عندما يكون الوعاء مائلاً في المستوى العرضي ، تحدده زوايا الكعب ، يتم دراسته الاستقرار الجانبي؛ مع الميول في المستوى الطولي ، التي تحددها الزوايا المقطوعة ، قم بدراستها استقرار طولي.

إذا حدث ميل السفينة دون تسارع زاوي كبير (ضخ شحنة سائلة ، وبطء تدفق المياه إلى المقصورة) ، عندئذٍ يسمى الاستقرار ثابتة.

في بعض الحالات ، تعمل القوى التي تميل الوعاء فجأة ، مسببة تسارعات زاوية كبيرة (عاصفة رياح ، موجة موجات ، إلخ). في مثل هذه الحالات ، ضع في اعتبارك متحركالمزيد.

الاستقرار هو خاصية بحرية مهمة للغاية للسفينة ؛ إلى جانب الطفو ، فإنه يضمن إبحار السفينة في وضع معين بالنسبة لسطح الماء ، وهو أمر ضروري لضمان الدفع والمناورة. يمكن أن يتسبب الانخفاض في استقرار السفينة في حدوث لفة وتقليم طارئ ، ويمكن أن يؤدي الفقد الكامل للثبات إلى انقلابها.

لمنع حدوث انخفاض خطير في استقرار السفينة ، يجب على جميع أفراد الطاقم:

لديك دائمًا فكرة واضحة عن استقرار السفينة ؛

معرفة الأسباب التي تقلل الاستقرار ؛

معرفة والقدرة على تطبيق جميع الوسائل والإجراءات للحفاظ على الاستقرار واستعادته.