강의 №4

안정성의 일반 조항. 낮은 경사에서의 안정성. 메타 중심, 메타 중심 반경, 메타 중심 높이. 메타 중심 안정성 공식. 선박에서 화물을 이동할 때 착륙 매개변수 및 안정성 결정. 느슨한 화물 및 액체 화물의 안정성에 대한 영향.

롤링 경험.

안정 외부 힘에 의해 정상적인 평형 위치에서 벗어나 이러한 힘이 종료된 후 원래 위치로 돌아갈 수 있는 선박의 능력이라고 합니다. 선박을 정상적인 평형 상태에서 벗어나게 할 수 있는 외부 힘에는 바람, 파도, 상품과 사람의 이동, 선박이 회전할 때 발생하는 원심력 및 모멘트가 포함됩니다. 네비게이터는 선박의 특징을 알아야 하고 선박의 안정성에 영향을 미치는 요인을 정확하게 평가해야 합니다.

가로 및 세로 안정성을 구별하십시오. 선박의 횡방향 안정성은 무게 중심의 상대적 위치에 의해 특징지어집니다. G그리고 크기의 중심 와 함께.측면 안정성을 고려하십시오.

선박이 작은 각도(5-10°)로 한쪽으로 기울어지면(그림 1), CV는 점 C에서 점으로 이동합니다. 따라서 표면에 수직으로 작용하는 지지력은 점에서 직경 평면(DP)과 교차합니다. 중.

롤 동안 지지력의 방향이 계속되는 선박의 DP와 교차점을 호출합니다. 초기 메타 센터 중. 지지력 적용 지점으로부터의 거리 와 함께초기 메타 센터에 호출 메타 중심 반경 .

그림 1 - C낮은 굽에서 선박에 작용하는 정적 힘

초기 메타 센터로부터의 거리 중무게 중심으로 G~라고 불리는 초기 메타 중심 높이 .

초기 메타 중심 높이는 선박의 낮은 경사에서 안정성을 특징으로 하며 미터 단위로 측정되며 선박의 초기 안정성에 대한 기준입니다. 일반적으로 모터보트 및 보트의 초기 메타센트릭 높이는 0.5 이상이면 양호한 것으로 간주됩니다. 중,일부 선박의 경우 0.35 이상은 허용되지 않습니다. 중.

급격한 기울기로 인해 배가 굴러가고 스톱워치는 자유 굴림의 기간, 즉 한 극단 위치에서 다른 극단 위치로 그리고 뒤로 완전히 흔들리는 시간을 측정합니다. 용기의 가로 메타 중심 높이는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

, 중

어디 에- 선박의 폭, 중; 티- 피칭 기간, 초.

Fig. 1의 곡선은 얻어진 결과를 평가하는 역할을 한다. 2, 데이터에 따라 구축 국가에서 디자인한 보트.

Ri.2 - Z용기 길이에 대한 초기 메타 중심 높이의 의존성

초기 메타센트릭 높이가 , 위의 공식에 의해 결정된 는 음영 막대 아래에 있을 것이며 이는 선박이 부드럽게 굴러갈 것이지만 초기 안정성이 충분하지 않아 항해가 위험할 수 있음을 의미합니다. 메타 센터가 음영 처리 된 스트립 위에 있으면 선박은 빠른 (날카로운) 롤링이 특징이지만 안정성이 증가하므로 그러한 선박은 항해에 더 적합하지만 거주성은 불만족스럽습니다. 최적의 값은 음영 처리된 띠 영역에 속합니다.

측면 중 하나의 선박 목록은 각도로 측정됩니다. 수직선과 중심 평면의 새로운 경사 위치 사이.

굽이 있는 쪽은 반대쪽보다 더 많은 물을 옮기고 CV는 롤 방향으로 이동합니다. 그러면 지지력과 무게의 합력이 불균형하여 어깨가 다음과 같은 한 쌍의 힘을 형성합니다.

.

무게와 지지력의 반복적인 작용은 복원 모멘트로 측정됩니다.

.

어디 디- 선박의 중량과 동일한 부력; 엘- 안정성 어깨.

이 공식을 메타 중심 안정성 공식이라고 하며 메타 중심이 일정하다고 간주될 수 있는 작은 경사 각도에만 유효합니다. 큰 굽 각도에서 메타 센터는 일정하지 않으므로 복원 모멘트와 굽 각도 사이의 선형 관계가 위반됩니다.

작은 ( ) 및 큰( ) 중심 반경은 A.P. Van der Fliet 교수의 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

;
.

선박에 있는 화물의 상대적 위치에 따라 항해자는 항상 선박이 충분히 안정적이고 롤링에 덜 영향을 받는 메타센트릭 높이의 가장 유리한 값을 찾을 수 있습니다.

횡경사 모멘트는 이동 거리와 동일한 어깨만큼 선박을 가로질러 이동한 화물 중량의 곱입니다. 체중이 75인 경우 킬로그램,은행에 앉아 있으면 배를 가로질러 0.5만큼 이동합니다. 중,힐링 모멘트는 75 * 0.5 = 37.5와 같습니다. kg/m

배를 10° 기울이는 순간을 변경하려면 직경 평면에 대해 완전히 대칭인 전체 변위로 배를 적재해야 합니다. 선박의 적재는 양측에서 측정한 흘수에 의해 확인되어야 합니다. 경사계는 0 °를 나타내도록 DP에 엄격하게 수직으로 설치됩니다.

그런 다음 경사계가 10°를 표시할 때까지 미리 표시된 거리에서 하중(예: 사람)을 이동해야 합니다. 검증을 위한 실험은 다음과 같이 수행되어야 합니다. 배를 한쪽으로 굽힌 다음 다른 쪽에서 굽습니다. 다양한(최대 가능한 최대) 각도에서 힐링 선박의 고정 모멘트를 알면 선박의 안정성을 평가할 수 있는 정적 안정성 다이어그램(그림 3)을 구성할 수 있습니다.

그림 3 - 정적 안정성 다이어그램

선박의 너비를 늘리고 CG를 낮추고 선미 불을 설치하여 안정성을 높일 수 있습니다.

선박의 CG가 CG 아래에 위치하면 롤 중 지지력의 크기와 방향은 변하지 않지만 적용 지점이 선박의 경사쪽으로 이동하기 때문에 선박은 매우 안정적인 것으로 간주됩니다(그림 4, ㅏ). 따라서 힐링 시 양의 복원 모멘트와 함께 한 쌍의 힘이 형성되어 직선 용골에서 선박을 정상적인 수직 위치로 되돌리는 경향이 있습니다. 임을 쉽게 확인할 수 있다 시간> 0, 메타 중심 높이 0. 이것은 대형 용골 요트에 일반적이며 더 큰 기존 선체 보트에는 일반적이지 않습니다.

CG가 CG 위에 위치하면 3가지 경우의 안정성이 가능하며, 이는 네비게이터가 잘 알고 있어야 합니다.

1차 안정의 경우

메타 중심 높이 시간>0. 무게 중심이 크기 중심 위에 있으면 용기의 기울어 진 위치에서 지지력의 작용선이 무게 중심 위의 지름 평면을 가로 지릅니다 (그림 4, b).

그림 4 - 안정된 선박의 경우

이 경우 양의 복원 모멘트를 갖는 한 쌍의 힘도 형성됩니다. 이것은 가장 일반적인 형태의 선박의 전형입니다. 이 경우 안정성은 신체와 높이의 무게 중심 위치에 따라 다릅니다. 힐링 시, 힐링면이 물에 들어가 추가 부력을 생성하여 선박을 수평으로 만드는 경향이 있습니다. 그러나 선박이 롤 방향으로 이동할 수 있는 액체 및 벌크 화물로 굴러갈 때 무게 중심도 롤 방향으로 이동합니다. 굴러가는 동안 무게 중심이 크기 중심과 메타 중심을 연결하는 수직선 너머로 이동하면 배는 전복됩니다.

무관심한 평형상태의 불안정한 수독의 두 번째 경우

메타 중심 높이 시간= 0. CG가 CG 위에 있으면 롤 동안 지지력의 작용선이 CG MG=0을 통과합니다(그림 5).

그림 5 - 무관심한 평형 상태의 불안정한 선박의 경우

이 경우 CV는 항상 CG와 동일한 수직에 위치하므로 복원력 쌍이 없습니다. 외력의 영향이 없으면 선박은 직선 위치로 돌아갈 수 없습니다. 이 경우 선박에 액체 및 벌크 화물을 운송하는 것은 특히 위험하고 완전히 허용되지 않습니다. 약간의 흔들림으로 선박이 전복됩니다. 이것은 둥근 프레임의 보트에 일반적입니다.

불안정 평형 상태의 불안정한 선박의 세 번째 경우

메타 중심 높이 시간<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.

그림 6 - C불안정한 평형 상태의 불안정한 선박의 광선

분석된 사례는 메타센터가 선박의 CG 위에 위치하면 선박이 안정적인 것으로 나타났습니다. CG가 낮을수록 선박이 더 안정적입니다. 실제로 이것은 화물을 갑판이 아닌 하부 실과 화물창에 배치함으로써 이루어집니다.

선박에 대한 외력의 영향과 화물의 불충분한 고정으로 인해 선박에서 화물을 이동할 수 있습니다. 이 요소가 선박의 착륙 매개 변수와 안정성의 변화에 ​​미치는 영향을 고려해 보겠습니다.

화물의 수직 이동.

그림 1 - 하중의 수직 이동이 메타 중심 높이의 변화에 ​​미치는 영향

작은 하중의 움직임으로 인한 선박의 착륙 및 안정성의 변화를 결정합시다. 점에서 수직 방향(그림 1)으로 바로 그거죠 . 화물의 질량이 변하지 않기 때문에 선박의 변위는 변하지 않습니다. 따라서 첫 번째 평형 조건이 충족됩니다.
. 하나의 물체가 움직일 때 전체 계의 CG가 같은 방향으로 움직인다는 것은 이론 역학을 통해 알 수 있습니다. 따라서 선박의 CG 지점으로 이동 , 그리고 수직 자체는 이전과 같이 크기 중심을 통과합니다. .

두 번째 평형 조건이 충족됩니다.
.

우리의 경우 두 평형 조건이 모두 충족되기 때문에 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. 화물이 수직으로 움직일 때 선박은 평형 위치를 변경하지 않습니다.

초기 횡방향 안정성의 변화를 고려하십시오. 물에 잠긴 선체의 체적과 흘수선의 면적의 모양은 변하지 않았기 때문에 크기 중심의 위치는 하중을 수직으로 움직일 때 가로 메타 센터는 변경되지 않습니다. 함선의 CG만 움직이므로 메타센트릭 높이가 감소합니다.
, 만큼 잘
, 어디
, 어디 - 운송된 화물의 무게, kN; - 화물 CG가 수직 방향으로 이동한 거리, 중.

그래서 새로운 가치를
, 여기서 하중을 위로 이동할 때 기호(+)를 사용하고 아래로 이동할 때 기호(-)를 사용합니다.

하중이 위로 수직으로 이동하면 선박의 횡방향 안정성이 감소하고, 아래로 이동할 때 횡방향 안정성이 증가하는 것을 공식에서 알 수 있습니다.

안정성의 변화는 제품과 동일합니다.
. 횡방향 안정성의 변화는 배수량이 많은 선박이 작은 선박보다 상대적으로 작기 때문에 배수량이 큰 선박에서 화물의 이동은 소형 선박보다 안전합니다.

하중의 가로 수평 이동.

화물 이동 점에서 바로 그거죠 (그림 2) 멀리서 배를 비스듬히 굴릴 것입니다. 하중의 이동선과 평행한 방향으로 CG의 변위.

그림 2 - 하중의 횡방향 이동 중 힐링 모멘트의 발생

구석에 기대어 , 선박은 새로운 평형 위치, 즉 선박의 중력에 도달합니다. , 이제 지점에 적용됨 그리고 지속력
, 지점에 적용 , 새로운 흘수선에 수직인 하나의 수직선을 따라 작용합니다.
.

하중의 움직임은 경사 모멘트의 형성으로 이어집니다.

,

어디 -화물 이동의 어깨, 중.

메타센트릭 안정성 공식에 따른 복원 모멘트

.

선박이 평형 상태에 있으므로,
, 하중의 횡방향 이동 중 힐의 각도
. 롤 각도가 작기 때문에,
.

선박에 이미 초기 경사각이 있는 경우 화물의 수평 이동 후 경사각은
.

"...조심하세요! 외눈박이 대장이 소리쳤다. 하지만 이미 때는 늦었습니다. Vasyukin의 드레드노트 우현쪽에 너무 많은 팬이 모였습니다. 무게 중심을 변경한 바지선은 진동하지 않고 물리 법칙에 따라 완전히 뒤집혔습니다.

고전 문학의 이 에피소드를 예시로 사용할 수 있습니다. 안정성 상실승객이 한쪽으로 몰리기 때문에 무게 중심이 이동하지 않습니다. 항상 그런 것은 아니지만 불행히도 문제는 재미있는 수영으로 제한됩니다. 안정성의 상실은 종종 배의 죽음으로 이어지고 종종 사람들, 때로는 수백 명의 사람들이 동시에 (최근의 비극을 기억하십시오 - 배의 죽음 " 불가리아" ... - 에드. .).

세계 조선의 역사에서 세기 초에 미국의 다중 갑판 강 증기선 Slocum 장군에게 일어난 것과 유사한 많은 사례가 기록됩니다. 그 설계자는 승객의 편의를 위해 모든 것을 제공했지만, 700명의 주민 모두가 동시에 상부 산책로 데크로 올라가면서 동시에 보드에 접근하여 경치를 감상한다면 배가 어떻게 행동할지 확인하지 않았습니다...

안정성 상실은 소형 선박 사고의 가장 흔한 원인 중 하나입니다. 그렇기 때문에 각 선장은 그의 배가 어떻게 생겼는지에 관계없이 카약이나 변위 보트, 물 위에 쉬고있는 각 사람들은 "물리학 법칙"에 대한 아이디어가 있어야합니다. 이에 대한 무지는 Vasyukin에게 값비싼 대가를 치렀습니다. 즉, 조선소에서 안정성이라고 부르는 선박의 내항성에 관한 것입니다.

안정- 이것은 외부 힘의 횡경사 작용에 저항하고 이 작용이 종료된 후 직선 위치로 복귀하는 선박의 능력입니다. 이 용어는 러시아가 해양 강국이 된 18세기에 우리나라에 나타났습니다. 기원과 의미에서 그것은 일반적인 단어 "지속 가능성"의 변형입니다.

우리는 일상 생활에서 균형의 안정성에 끊임없이 직면하고 있습니다. 의자가 소파보다 넘어지기 쉽다는 것은 우리에게 비밀이 아닙니다. 빈 책장은 책으로 가득 찬 책장보다 가볍습니다. 갈비뼈 위로 무거운 상자를 뒤집을 때 가장 먼저 힘을 가하면 더 쉬워지고 마지막으로 상자의 무게 중심을 통해 수직으로 그린 ​​조건선이 갈비뼈 위로 지나갈 때 상자가 저절로 뒤집힙니다. , 우리의 참여 없이. 낮고 넓은 상자가 높고 좁은 상자보다 모서리를 넘기가 더 어렵고 무거운 상자가 가벼운 상자보다 어렵다는 것을 확인하면 단단한 표면에서 신체의 안정성이 다음과 같다는 결론에 도달할 수 있습니다 무게 중심에서 지지면 가장자리까지의 수평 거리와 어깨 레버에 의해 결정됩니다. 무게와 어깨가 클수록 몸이 더 안정적입니다.

이 간단한 법칙은 떠 있는 배에도 유효하지만 여기서 문제는 단단한 표면 대신 물이 "전복" 배를 지지하는 역할을 한다는 사실로 인해 복잡합니다. 원칙적으로 방금 설명한 경우와 같이 선박의 안정성은 무게와 어깨에 의해 결정됩니다. 즉, 두 힘이 작용하는 지점의 상호 배열입니다.

그 중 하나가 무게, 즉 중력이 선박의 무게 중심(CG)에 가해지며 항상 수직으로 아래로 향하게 하는 것입니다.

다른 하나는 부력 또는 유지력. 부유선에 대한 아르키메데스의 법칙에 따르면 이 힘은 중력과 크기가 같지만 수직으로 위쪽으로 향합니다. 지지력의 합력이 적용되는 지점은 선박의 받침점입니다! 이 점은 물에 잠긴 선체 체적의 중심에 위치하며 부력의 중심 또는 크기의 중심(이력서).

선박이 직선 위치에서 자유롭게 떠 있을 때 CV는 항상 CG와 동일한 수직에 있으며 선박에 작용하는 동일하고 반대되는 힘이 균형을 이룹니다. 그러나 이제 힐링 세력이 배에 작용하기 시작했습니다. 이것은 반드시 승객의 움직임은 아닙니다. 그것은 돌풍이 될 수도 있고, 요트에 대해 이야기한다면 돛에 가해지는 압력, 가파른 파도, 예인선의 요동, 가파른 순환의 원심력, 물에서 옆으로 떠오르는 목욕하는 사람일 수 있습니다. , 등

이 힐링 힘의 순간의 작용, 즉. 힐링 모멘트, 기울이기 - 배를 굴립니다. 동시에, 선박의 CG는 위치를 변경하지 않습니다. 물론 이것이 동일한 "Vasyukin" 경우이고 경사 방향으로 이동할 수 있는 선박에 그러한 하중이 없는 경우는 예외입니다. 배는 기울어져도 계속 뜨기 때문에, 즉 아르키메데스의 법칙이 계속 작용하기 때문에, 물에 들어가는 쪽의 잠긴 체적의 증가는 물을 빠져나가는 반대쪽의 잠긴 체적의 동일한 감소에 해당합니다. 물. 잊지 말자. 선박의 무게는 경사 순간의 작용으로 인해 변하지 않습니다. 따라서 잠긴 부피의 총 값은 변경되지 않은 상태로 유지되어야 합니다!

수중 볼륨의 이러한 재분배로 인해 CV의 위치가 변경됩니다. 즉, 선박의 경사 방향으로 멀어집니다. 결과적으로 지원하는 힘의 순간이 발생하여 선박의 직접적인 위치를 복원하는 경향이 있으므로 호출됩니다. 회복의 순간.

선박이 안정성을 유지하는 동안 롤이 증가함에 따라 증가하는 복원 모멘트는 힐링 모멘트와 같아지고 반대 방향으로 향하기 때문에 그 작용을 완전히 "마비"시킵니다. 이는 경사력의 크기가 더 이상 변경되지 않으면 선박이 일정한 목록으로 계속 떠 있다는 것을 의미합니다. 횡경사력의 작용이 멈추고 횡경사 모멘트가 없으면 복원 모멘트가 즉시 배를 곧게 펴게 됩니다.

계획 2로 돌아가서 롤 중에 발생하는 복원 모멘트의 값이 클수록 어깨가 더 크다고 가정할 수 있습니다. 즉, CV의 새 위치와 CV의 변경되지 않은 위치 사이의 수평 거리입니다. 그것이 그것이 불리는 이유입니다 안정성 어깨. 이 어깨가 존재하는 한 복원 모멘트가 유효합니다. 함선은 유지되지만 롤이 추가로 증가하여 어깨가 사라지는 즉시 CV는 CG와 동일한 수직에 있게 되고 더 이상의 노력은 필요하지 않습니다. 배를 전복시켜야 하는 경우 안정성을 잃게 됩니다. 즉, 전복됩니다.

크기 중심이 경사 방향으로 더 멀리 갈 수 있습니다. 안정성 어깨가 클수록 선박을 뒤집기가 더 어려워집니다. 즉, 더 안정적입니다. 그렇기 때문에 넓은 선박은 좁은 선박보다 항상 눈에 띄게 안정적입니다. 너비 1.6m의 4노 얄에서는 노 젓는 사람이 큰 위험 없이 일어나 걸을 수 있지만, 너비 0.7m의 아카데믹 8에서는 노 젓는 사람 한 명이 더 강하게 발을 쉬거나 노를 들어올리면 충분하다. 조금 더 높아서 위협적인 롤을 유발합니다!

가장 작은 보트에 충분한 너비를 갖는 것이 특히 중요합니다. 안정성과 흘수선의 완전성에 상당한 영향을 미칩니다. 즉, 측면이 최대 길이와 너비로 구성된 직사각형의 비율이 현재 흘수선 영역을 차지하는지 여부를 나타냅니다. 다른 조건이 동일하다면 흘수선 충만도가 더 큰 선박은 선수와 선미에 날카로운 흘수선이 있는 선박보다 항상 더 안정적입니다.

특히 낮은 경사각에서의 안정성은 주로 선체의 모양, 즉 선체의 수중 부분의 부피 분포에 따라 다릅니다. 결국, 안정성은 현재 흘수선의 너비뿐만 아니라 실제로 잠긴 체적의 중심인 "받침점"의 위치에 의해 결정됩니다.

안정성의 관점에서 볼 때, 추진 조건에 따라 변위 선박에 자주 사용되는 반원형 섹션이 가장 덜 유리합니다. 반원형 부분에 가까운 부분에는 노를 젓는 학술용 보트의 선체와 활공용으로 설계되지 않은 비교적 좁고 긴 보트가 있습니다. 직사각형 단면은 초기 안정성의 특성이 더 높습니다. 이러한 종류의 섹션은 tuzik 및 punt 셔틀과 같은 최소 길이의 보트에서 만들어집니다. 그러나 중간 부분의 흘수(및 부피) 감소로 인해 수중 볼륨이 측면으로 확장되면 안정성이 훨씬 더 도움이 됩니다. 예를 들어 Sportiak 및 Dolphin과 같은 최신 범용 소형 보트의 선체, 비슷한 모양을 가지고 있습니다.

동일한 경로를 따라 DP를 따라 선체를 세로로 자르고 폭이 좁은 반쪽을 배치하여 안정성을 더욱 높일 수 있습니다. 이것이 우리가 저속 플로팅 코티지 또는 팽창식 뗏목, 그리고 기록적인 속도를 위해 설계된 레이싱 모터 또는 세일링 쌍동선의 디자인으로 구현된 이중 선체 선박의 아이디어에 접근한 방법입니다.

경사각이 증가함에 따라 힐링시 물에 들어가는 영역의 선체 표면 부분의 모양이 점점 더 중요해집니다. 좋은 예는 원형 단면이 있는 통나무의 안정성 부족입니다. "롤" 중 하나가 있는 경우 - 축을 중심으로 회전 - 추가 볼륨이 물에 들어가지 않고 잠긴 부분의 모양과 CV의 위치가 변화가 없으면 회복의 순간이 없습니다.

같은 이유로 모터보트의 측면을 막는 유행도 해롭습니다. 이해할 수 있습니다. 롤이 증가하면 흘수선의 너비가 증가하지 않을 뿐만 아니라 그 반대의 경우도 있습니다. 감소합니다! 따라서 급격한 회전에서 오래된 Kazankas는 종종 뒤집혀 이미 다소 좁은 선미에서 측면이 안쪽으로 막혔습니다.

그리고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 안정성을 높이는 조치는 측면의 붕괴와 상단 가장자리를 따라 추가 부력 요소를 고정하는 것입니다. 설명은 간단합니다. 힐링 시 볼륨은 지지를 위해 가장 필요한 위치, 즉 큰 레버리지를 제공하는 정확히 물에 들어갑니다. 원칙적으로 표면에 플레어가 있고 상대적으로 좁은 수로가 있는 선박은 좋은 속력과 높은 안정성을 겸비합니다. 예를 들어, 고대 갤리선은 알다시피 "엔진"의 힘이 제한되고 속도와 항해에 대한 요구 사항이 상당히 높은 선체 모양을 가졌습니다. 같은 목적을 위해 마른 갈대 묶음이 가벼운 Cossack "갈매기"의 측면에 묶여있었습니다.

사실, 우리의 관광객용 범선은 카약의 측면에 풍선을 부착하는 동일한 기술을 사용합니다. 항해 시 카약의 안정성을 높이는 훨씬 더 효과적인 수단은 크로스바에 장착된 사이드 플로트입니다. 평평한 용골에서 그들은 물 위로 올라가 움직임을 늦추지 않습니다. 돛의 풍압이 트리마란 카약을 기울이면 바람이 불어오는 플로트가 물에 들어가 DP에서 멀리 떨어진 매우 유리한 위치에 추가 지지대 역할을 합니다.

글라이딩 모터 보트의 다양한 측면 부착물은 유사한 목적으로 사용됩니다. boules 및 sponsons: 주차장 및 이동 중에 보트 또는 모터보트의 안정성을 향상시킵니다. 동일한 "Kazanka"는 추가 부력 볼륨의 설치로 인해 "Whirlwind"로 작동하는 경우에도 더 안전해집니다. 선미가 분명히 과부하가 걸리거나 주차장에서 힐링할 때 물에 들어가는 선미 부울입니다. 똑바로 움직일 때 불의 낮은 작업 표면은 흐르는 수선 위에 있으며 Kazanka에 위험한 급격한 회전으로이 표면이 "작동"하기 시작합니다. 활공하는 동안 그것에 형성된 유체 역학적 양력은 롤의 증가를 방지합니다. 순환.

유효 수선 길이, 너비보다 작지만 가장 작은 선박의 안정성에도 큰 영향을 미칩니다. 다음은 예시적인 경우입니다. 단면 관광 카약을 한 번 테스트했습니다. 단일 3 섹션 버전에서 보트는 너무 "스포츠적"인 것으로 판명되었습니다. "학생 소녀"로 노를 젓는 경험이없는 사람들은 항상 해안 근처에서 전복되었습니다. 그러나 같은 배가 "고요한" 관광선이 되었기 때문에 0.8m 길이의 또 다른 중간 섹션을 추가하는 것으로 충분했습니다.

안정성은 선박의 또 다른 항해에 적합한 품질인 가라앉지 않는 것과 매우 밀접하게 관련되어 있습니다. 우리는 이 두 가지 특성과 상당 부분이 실제를 결정한다는 점을 강조합니다. 건현. 건현이 낮 으면 이미 작은 힐 각도에서 데크가 물에 들어가고 유효 수선의 너비가 감소하기 시작하고 그 순간부터 안정 팔과 복원 모멘트가 떨어지기 시작합니다. 개방형 - 갑판이없는 보트는 측면 상단 가장자리의 물에 들어간 후 즉시 채우고 전복합니다 (이것이 배 이론에 경험이없는 Vasyukinites가 겪은 고통입니다!). 건현이 높을수록 허용 경사각이 커지며 임계값을 범람각이라고 합니다.

목록의 위험한 증가와 범람 각도 접근의 가장 명백한 지표는 보트 롤 측면의 표면 높이 감소입니다. 말할 필요도 없이, 보트가 작을수록 모든 롤이 더 위험할수록 실제 건현의 모든 센티미터가 더 중요합니다! 제조업체가 지정한 보트의 적재 용량을 초과하는 것은 절대 허용되지 않습니다(과적재)! 보트가 해안을 떠나는 순간 이미 기울어져 있는 방식으로 짐을 놓는 것은 위험합니다. 결국, 이는 실제로 측면 높이와 보트의 안정성 여유를 즉시 감소시킵니다!

우리가 건현의 실제 높이에 대해 이야기하는 것은 우연이 아닙니다. "큰"조선의 역사는 물 표면 근처에서 기울어 질 때 측면의 일부 열린 구멍이 실수로 밝혀 졌기 때문에 전체 선박과 무해한 선박이 안정성을 잃은 많은 경우를 알고 있습니다.

학자 A.P. Krylov가 흥미로운 이야기를 들려줍니다. 84문을 갖춘 King George가 처녀 항해를 떠나기 전(1782년 포츠머스에서 일어났습니다), Kingston의 오작동을 수정하기 위해 특별히 제작되었습니다. 열린 총 포트의 아래쪽 행 가장자리는 동시에 수면 위 5-8cm에 불과했습니다. 함선의 위험한 위치를 인지하지 못한 선임 장교는 실제 측면 높이인 8m가 아닌 5~8cm 정도였을 때 팀을 함포로 불러 위로 올리라고 명령했다. 깃발. 분명히 선원들은 굽은 쪽을 따라 달리고 있었고 목록이 약간 증가하면 배가 탑승하고 바닥에 800 명 이상의 사람들을 태울 수있을만큼 충분했습니다 ...

따라서 선박의 안정성에 필요한 조건은 측면의 충분한 너비와 높이입니다. 이제 해명을 해보자. 사실 안정성은 보통 초기(힐 각도 10~20° 이내)와 안정성으로 나뉩니다. 높은 경사에서. 소형 선박의 경우 우선 초기 안정성의 너비와 특성이 중요합니다. 홍수 각도가 일반적으로 초기 안정성 내에 있기 때문에 큰 힐 각도에서의 안정성은 대부분 "도달하지 않습니다". 더 큰 항해에 적합하고 갑판이 폐쇄된 선박의 경우 건현 높이가 더 중요하므로 높은 경사에서 안정성을 제공합니다.

이제 우리는 완전히 명백하고 실질적으로 매우 중요한 한 가지 조건에 주목합니다. 배가 더 안정적이고, 무게 중심이 낮을수록. roly-poly 및 roly-poly에 대한 높은 "안정성"이 무엇인지 모두 알고 있습니다! 우리 자신의 경험에서 모든 사람은 작은 보트가 서서 한 은행에서 다른 은행으로 이동하려고 할 때 어떻게 흔들리기 시작하는지 잘 알고 있습니다. CG(어깨) 높이가 증가하면 힐링 모멘트가 증가합니다. 크게, 사람의 체중 자체는 변하지 않지만 ...

그렇기 때문에 너비가 일반적으로 위험한 최소 한계인 동일한 카약에서 바닥에 거의 직접 앉아야 하는 이유입니다. 다른 예시. 돛대를 요울에 올리면 일정 높이에서 가해지는 돛에 풍압이 가해집니다. 발생하는 중요한 힐링 모멘트를 보상하려면 같은 방식으로 안정성을 높여야 합니다. 전체 팀이 캔에서 바닥으로 바뀝니다.

그리고 세 번째 예. 컬렉션 편집자는 긴 스윙 노로 노를 젓기 위해 설계된 다소 좁은 2 인승 보트 (사진 참조)에 대해 알게되었습니다. 보트의 운전 성능은 우수한 것으로 판명되었지만 "그러나"가 하나있었습니다. 프로젝트 작성자가 보트를 테스트 사이트로 운전하는 동안 그는 이미 뒤집어졌습니다! 보트를 시험해 본 편집자들도 물 속에 있는 자신을 발견했습니다. 그러나 캔의 높이를 150mm 낮추는 것으로 충분했습니다. 상황이 바뀌 었습니다.

가장 엄격한 중량 절감 체제에도 불구하고 안정성이 특히 엄격한 요구 사항의 대상이 되는 이러한 선박은 특히 중앙 난방을 낮추기 위해 "사중"인 밸러스트를 취해야 합니다. 일반적으로 순항 요트와 구명정은 선박의 설계가 허용하는 한 낮게 고정된 영구적인 고체 밸러스트를 운반합니다. (밸러스트를 낮출수록 전체 선박의 CG의 특정 높이를 제공하는 데 필요한 것이 줄어듭니다!) 이러한 선박에서는 CG를 CG 아래에 배치하려고 합니다. 그런 다음 안정성 레버의 최대 값은 최대 90 "의 매우 큰 롤로 달성됩니다. 비교를 위해 대부분의 기존 해상 보트는 60-75 °의 롤에서도 전복된다고 말하면 충분합니다.

때때로 그들은 임시 액체 안정기를 사용합니다. 따라서 항해에 적합한 모터보트와 바닥 윤곽이 용골된 보트에서 주차장(롤)의 낮은 초기 안정성은 종종 바닥 부분의 특수 밸러스트 탱크에 물을 넣어 이동 중에 자동으로 비워지는 물을 보충함으로써 보상해야 합니다.

굽이 있는 선박의 CG가 제자리에 유지되는 것이 매우 중요합니다. 범선에서 모든 무거운 물체가 움직이지 않도록 단단히 고정되어 있는 것은 우연이 아닙니다. 그러나 안정성을 잃을 수 있으므로 위험하다고 간주되는 물품이 있습니다. 이들은 곡물과 소금에서 신선한 생선에 이르기까지 모든 종류의 벌크 화물이며 선박이 기울어지는 방향으로 무작위로 쏟아집니다. (1957년에 4,500톤의 재화중량을 지닌 마지막 대형 화물 범선인 거대한 4개의 돛대가 있는 Barque Pamir가 전복되어 사망한 것은 허리케인 동안 벌크 화물(곡물)의 변위 때문이었습니다!) 액체 화물은 특히 위험합니다. 우리는 선박 이론의 깊이로 가지 않을 것이지만, 이 경우 안정성을 감소시키는 것은 넘치는 액체 화물의 무게가 아니라 정확히 그것의 자유 표면적.

독자는 이 위험한 액체 화물을 실은 유조선이 어떻게 바다와 대양을 가로질러 떠오를 것인지 물을 것입니다. 첫째, 유조선 선체는 가로 및 세로 불침투성 격벽으로 별도의 구획인 탱크로 나뉘며 상부에는 소위 펜더 격벽을 놓고 자유 표면을 추가로 "파괴"합니다(두 부분으로 나누면 유해한 영향을 줄입니다 안정성에 4배). 둘째, 탱크가 완전히 침수되었습니다.

같은 이유로 보트에는 넓은 연료 탱크 하나보다 좁은 연료 탱크 두 개를 사용하는 것이 좋습니다. 폭풍이 지나가기 전의 모든 예비 탱크는 완전히 채워져야 합니다(선원의 말에 따르면 탱크를 밀어 넣어야 함). 먼저 한 탱크에서 끝까지, 다음 탱크에서 액체를 차례로 소비해야하므로 레벨이 그 중 하나만 무료입니다.

소형 선박의 가장 큰 적은 총 중량이 작더라도 선창에 있는 물입니다. 일단 새로운 작업 보트가 테스트를 위해 나왔습니다. 첫 번째 회전에서 순환하는 동안 보트가 비정상적으로 큰 롤을 얻고 매우 "마지 못해"떠납니다. 우리는 선미 해치를 열었습니다. 그리고 물이 산꼭대기에서 걷고 있는 것을 보았고, 이음새에서 거의 눈에 띄지 않는 균열을 통해 거기에 도달했습니다.

작은 선박의 선체를 적시에 배수하고 신선한 날씨에 다양한 구멍과 누수를 통해 물이 내부로 들어 가지 않도록 조치를 취하는 것이 매우 중요합니다.

정리되지 않은 승객의 위험과 함께 우리는 안정성에 대한 대화를 시작했습니다. 이제 몇 가지 기본 이론으로 무장했으므로 소형 선박에서 확립된 행동 규칙을 엄격하게 준수해야 할 필요성을 다시 한 번 강조합니다. 결국, 실수로 경량 모터보트에 탑승한 승객은 배의 배수량의 거의 1/5에 해당하는 거대한 횡경사 힘입니다! 그리고 조타실이있는 Progress-4에 동시에 탑승하기로 결정한 두 명의 승객은 배를 전복시키는 실질적인 위협입니다 (지난 여름 Kalinin에서 비극적 인 결과를 초래 한 두 가지 사례가 발생했습니다).

손님을 "순양함"에 초대할 때 정중하지만 단호하게 지시하고 기존 안전 규칙을 숙지하십시오. 가장 작은 배에서는 때로는 최대 높이까지 일어서고 여기저기로 이동하는 것이 불가능하며 사람들은 이것을 모를 수도 있습니다!

지금까지 DH의 위치는 바뀌면 안된다는 말이 있었다. 그러나 롤의 반대 방향으로 CG의 전방위적인 움직임이 높은 결과를 달성하기 위한 가장 중요한 조건인 스포츠 선박의 많은 종류가 있습니다. 우리는 가벼운 경주용 딩기 및 쌍동선의 기울기, 때로는 순항 및 경주 요트에 대해 이야기하고 있습니다. 사다리꼴의 도움으로 선외에 매달려있는 운동 선수는 체중으로 CG를 밀고 안정성 암을 증가시켜 롤을 줄이고 전복을 피할 수 있습니다 ...

마지막으로 어떤 조건에서는 안정적인 선박이라도 다른 조건에서는 충분히 안정적이지 않을 수 있다는 점을 염두에 두어야 합니다. 특히 정지 상태일 때와 운전 중일 때 안정성이 다를 수 있습니다. 따라서 하나는 또한 고려해야합니다 주행 안정성. 예를 들어, 주차장에서 파도 위를 항해할 때 옆에 앉은 승객에게 반응조차 하지 않는 변위 보트가 갑자기 그의 방향으로 굴러 가기 시작합니다. 보트는 마치 "매달려"있고 인접한 두 파도의 마루에 선미와 활을 얹고 가장 넓은 중간 부분 전체가 파도 구멍에 있기 때문에 충만합니다. 우리에게 이미 알려진 흘수선이 줄어들었고 안정성이 즉시 감소했습니다.

모터 보트를 계획할 때 일반적으로 안정성을 유지하기 위해 이동하는 동안 발생하는 상당한 유체 역학적 힘이 증가합니다. 그러나 그것들은 또한 전복을 유발할 수 있습니다. 예를 들어, 너무 급격하게 회전할 때 프로펠러가 멈추는 방향의 변화와 회전을 위해 바깥쪽 광대뼈에 압력이 급격히 증가하면(드리프트로 인해) 위험한 한 쌍의 힘이 만들어지며, 이는 종종 배를 바깥쪽으로 돌려 선회합니다.

마지막으로 조선소는 횡경사력의 동적 적용 사례를 별도로 분석합니다(특수 개념도 있습니다- 복원력): 큰 외부 하중의 갑작스럽고 단기적인 적용으로 선박의 거동은 기존의 정적 안정성 계획과 완전히 다를 수 있습니다. 그렇기 때문에 폭풍우가 치는 조건에서 스콜과 파도 충격의 역학적 영향으로 가장 가혹한 바다 조건에서 항해하도록 특별히 설계된 겉보기에 절대적으로 안정적인 요트가 전복됩니다. (Chichester, Baranovsky, Lewis 및 기타 고독한 무모한 사람들의 요트가 뒤집혔습니다! 여기서 미묘한 점은 조선소도 이것을 예견했다는 것입니다. 요트는 즉시 평평한 용골에 올라서 다시 안정되었습니다.)

물론 엔지니어들은 "이 배는 안정적이고 그다지 좋지 않습니다"와 같은 평가에 만족하지 않습니다. 조선소는 다음 기사에서 논의할 정확한 값으로 안정성을 특성화합니다.

초대형 유조선이든 노 젓는 보트이든 모든 선박을 설계할 때 설계자는 특별한 복원성 계산을 수행하고 선박이 테스트될 때 설계와 실제 복원도의 적합성을 먼저 확인합니다. 새로운 선박이 설계된 조건에서 정상적으로 작동하는 동안의 안정성이 충분하다는 것을 보장하기 위해 소련 등록부와 같은 기관이 특별히 발행하는 사항을 준수합니다. 안정성 기준준수를 모니터링합니다. 선박 프로젝트를 만드는 설계자는 이러한 안정성 표준에 따라 모든 계산을 수행하고 미래의 선박이 파도와 바람의 영향으로 전복될 것인지 확인합니다. 당연히 특정 유형의 선박에는 추가 요구 사항이 부과됩니다. 그래서 여객선은 이제 한쪽에 모든 승객이 모이는 경우와 순환을 위한 경사(이 경우 경사각은 갑판이 물에 들어가는 각도를 초과하지 않아야 하며, 12 °). 예인선은 예인선의 저크(Jerk) 작용에 대해 점검하고 강 예인선은 예인선의 정적 효과에 대해 점검합니다.

계산 결과는 선장에 대한 지시와 함께 "선박의 안정성에 관한 정보"라는 가장 중요한 선박 문서 중 하나에 기록됩니다.

소형 보트의 경우 River Register는 특별 프로그램에 따라 수행된 선두 선박의 본격적인 시험도 인정합니다. 이러한 테스트는 의심스러운 경우 해당 계산을 대체할 수 있습니다.

항해 및 기술 검사에 의해 통제되는 소형 유람선은 아직 충분히 명확하고 단순한 안정성 기준을 갖고 있지 않습니다. 이러한 선박의 내항성은 주로 최소 건현과 길이 대 너비 비율(2.3에서 1로)을 설정하여 표준화됩니다. 건현의 높이에 따라 NTI(현재 GIMS)는 소형 선박을 세 가지 등급으로 나눕니다. 두 번째 - 350mm 이상; 세 번째 - 최소 500mm.

상업용 소형 보트와 함께 제공되는 지침에는 일반적으로 안정성을 유지하기 위한 기본 권장 사항이 포함되어 있습니다. 각 아마추어 항해사는 선박을 조종할 수 있는 권리에 대한 인증서를 발급하기 전에 안전 규칙을 소개합니다.

E. A. Morozov, "KiYa", 1978

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초기 선박 안정성

1. 안정성의 일반 개념

안정성은 선박이 평형 위치에서 벗어나는 힘에 저항하고 이러한 힘이 종료된 후 원래 평형 위치로 돌아갈 수 있는 능력입니다.

선박의 평형 조건은 수면에 대해 주어진 위치에서 지속적으로 부유하기에 충분하지 않습니다. 또한 선박의 균형이 안정적이어야 합니다. 역학에서 평형의 안정성이라고 불리는 속성은 선박 이론에서 일반적으로 안정성이라고 합니다. 따라서 부력은 주어진 착륙과 안정성 -이 위치의 보존과 함께 선박의 평형 위치에 대한 조건을 제공합니다.

용기의 안정성은 경사각이 증가함에 따라 변하고 특정 값에서 완전히 손실됩니다. 따라서 H = 0, W = 0인 평형 위치에서 작은(이론적으로 극미한) 편차에서 선박의 안정성을 연구한 다음 안정성의 특성, 큰 경사에서 허용 한계를 결정하는 것이 적절해 보입니다.

작은 경사각에서의 선박의 안정성(초기 안정성)과 큰 경사각에서의 안정성을 구별하는 것이 일반적입니다.

작은 기울기를 고려할 때 선형 이론의 틀 내에서 선박의 초기 안정성을 연구하고 그 특성의 간단한 수학적 종속성을 얻을 수 있는 여러 가정을 할 수 있습니다. 큰 경사각에서의 선박 안정성은 세련된 비선형 이론을 사용하여 연구됩니다. 당연히 선박의 안정성 속성은 통일되고 수용된 분할은 순전히 방법론적입니다.

선박의 안정성을 연구할 때 그 기울기는 가로 및 세로의 두 개의 상호 수직인 평면에서 고려됩니다. 선박이 경사각에 의해 결정되는 횡단면에서 기울어지면 횡단 안정성이 연구됩니다. 트림의 각도에 의해 결정되는 세로 평면의 경사로 세로 안정성을 연구하십시오.

상당한 각가속도(액체 화물의 펌핑, 구획으로의 물의 느린 흐름) 없이 선박의 기울기가 발생하면 안정성을 정적이라고 합니다.

어떤 경우에는 선박을 기울이는 힘이 갑자기 작용하여 상당한 각 가속도(바람 스콜, 파도 서지 등)를 일으킵니다. 이러한 경우 동적 안정성이 고려됩니다.

안정성은 선박의 매우 중요한 해상 속성입니다. 부력과 함께 추진 및 기동을 보장하는 데 필요한 수면에 대해 주어진 위치에서 선박의 항해를 보장합니다. 선박의 안정성이 감소하면 비상 롤링 및 트림이 발생할 수 있으며, 안정성이 완전히 상실되면 선박이 전복될 수 있습니다.

선박의 안정성이 위험한 수준으로 저하되는 것을 방지하기 위해 모든 선원은 다음을 수행해야 합니다.

항상 선박의 안정성에 대한 명확한 아이디어를 가지고 있습니다.

안정성을 감소시키는 이유를 파악하십시오.

안정성을 유지하고 회복하기 위한 모든 수단과 조치를 알고 적용할 수 있습니다.

2. 선박의 동일한 부피 경사. 오일러의 정리

선박의 안정성은 수중 부피의 크기는 변하지 않고 선박의 수중 부분의 모양만 변하는 이른바 등체적 경사에서 연구됩니다.

선박 경사와 관련된 주요 정의를 소개하겠습니다.

경사 축은 두 수선 평면의 교차선입니다.

경사면은 경사축에 수직인 평면으로 선박 평형의 초기 위치에 해당하는 CV를 통과합니다.

경사각 - 경사면에서 측정 된 경사축 (흘수선 평면 사이의 각도)에 대한 선박의 회전 각도.

등량 흘수선 - 선박이 기울어지면 같은 크기의 쐐기 모양의 부피를 잘라내는 흘수선. 그 중 하나는 선박이 기울어지면 물에 들어가고 다른 하나는 물을 떠납니다.

쌀. 1. 오일러 정리의 고찰

알려진 초기 흘수선으로 오일러의 정리를 사용하여 동일한 부피의 흘수선을 구성합니다. 이 정리에 따르면 선박의 기울기가 무한히 작을 때 동일한 부피의 흘수선의 평면은 공통 기하학적 중심(무게 중심)을 통과하는 직선을 따라 교차하거나 무한히 작은 등 부피 기울기의 축이 다음을 통과합니다. 원래 수선 영역의 기하학적 중심.

오일러의 정리는 오차가 작을수록 경사각이 작은 유한한 작은 경사에도 적용될 수 있습니다.

기울기 And 1012 0 과 Sh 23 0 에서 연습에 충분한 정확도를 제공한다고 가정합니다. 이 각도 내에서 선박의 초기 안정성이 고려됩니다.

아시다시피 선박이 롤 없이 항해하고 트림이 0에 가까울 때 흘수선 영역의 기하학적 중심의 세로 좌표는 y f = 0이고 가로 좌표는 x f 0입니다. 따라서 이 경우 우리는 횡방향의 작은 등체적 경사의 축이 DP에 있고 세로의 작은 등체적 경사의 축이 DP에 수직이고 정사각형에서 오프셋되어 있다고 가정합니다. 중앙부 - 거리 x f의 프레임(그림 1).

값 x f는 선박의 흘수 d의 함수입니다. 의존성 x f (d)는 이론적 도면 요소의 곡선에 표시됩니다.

선박이 임의의 평면에서 기울어지면 동일한 체적 경사의 축도 흘수선 영역의 기하학적 중심(무게 중심)을 통과합니다.

3. 중심 및 중심 반경

힐과 트림이 없는 초기 위치에서 선박이 횡방향 또는 종방향 동일한 체적 경사를 만든다고 가정해 봅시다. 이 경우 세로 경사면은 DP와 일치하는 수직면이되고 가로경사면은 CV를 통과하는 프레임의 평면과 일치하는 수직면이 됩니다.

횡경사

선박의 직립 위치에서 CV는 DP(점 C)에 있고 부력 rV의 작용선도 DP에 있습니다(그림 2). 각도 I에서 선박의 횡경사로 잠긴 체적의 모양이 변경되고 CV는 점 C에서 점 C I로 경사 방향으로 이동하고 부력의 작용선은 DP로 기울어집니다 각도 나.

선박의 무한히 작은 횡방향 등체적 경사에서 부력 작용선의 교차점을 횡방향 메타센터(그림 2의 m점)라고 합니다. CV 궤적의 곡률 반경 r(CV 위의 가로 메타 센터의 고도)을 가로 메타 센터 반지름이라고 합니다.

일반적인 경우 CV 궤적은 복잡한 공간 곡선이며 각 경사각은 메타 센터의 자체 위치에 해당합니다(그림 3). 그러나 알려진 근사값으로 작은 등체적 기울기의 경우 궤적이 다음과 같다고 가정할 수 있습니다.

CV는 경사면에 있으며 점 m을 중심으로 한 원호입니다. 따라서 우리는 직선 위치에서 선박의 작은 가로 등량 경사 과정에서 가로 메타 센터가 DP에 있고 위치를 변경하지 않는다고 가정할 수 있습니다(r = const).

쌀. 2. 낮은 경사에서의 CV 움직임

쌀. 3. 높은 경사에서의 CV 움직임

쌀. 4. 가로 메타 중심 반경에 대한 식의 유도

횡단 메타센트릭 반경 r에 대한 표현은 선박의 작은 횡단 등체적 기울기의 축이 DP에 있고 이러한 기울기에서 쐐기형 부피 v가 말하자면, 물을 떠난 쪽에서 물에 들어간 쪽으로 옮겨졌습니다(그림 4).

잘 알려진 역학의 정리에 따르면, 일련의 물체에 속한 물체를 움직일 때 전체 체계의 무게 중심은 물체의 운동과 평행한 같은 방향으로 움직이며, 이러한 운동은 물체에 반비례합니다. 본체와 시스템의 중력. 이 정리는 동질체의 부피로 확장될 수도 있습니다. 나타내다:

C C I - CV 변위(체적 V의 기하학적 중심),

b - 쐐기 모양 볼륨의 기하학적 중심의 변위 v. 그런 다음 정리에 따르면

에서: C C I =

용기 길이 요소 dx에 대해 쐐기형 볼륨이 프레임 평면에서 삼각형 모양을 갖는다고 가정하면 다음을 얻습니다.

또는 낮은 각도에서

다음과 같은 경우:

dv b = y 3 AND dx.

통합하면 다음을 얻습니다.

v b = AND y 3 dx, 또는:

여기서 J x = ydx는 세로 중심축에 대한 흘수선 영역의 관성 모멘트입니다.

그러면 CV를 이동하는 표현식은 다음과 같습니다.

그림에서 알 수 있듯이. 5, 작은 각도로 그리고

씨 씨 씨 리 씨

식을 비교하면 가로 메타 중심 반경이 다음과 같다는 것을 알 수 있습니다.

r=

가로 메타 센터의 아플리케:

z m = z c + r = z c +

세로 기울기

쌀. 6. 세로 메타 중심 반경에 대한 표현의 유도

횡방향 경사와 유추하여 선박의 무한히 작은 종방향 등체적 경사에서 부력 작용선의 교차점을 종방향 메타센터(그림 6의 점 M)라고 합니다. CV 위의 세로 메타 센터의 고도를 세로 메타 센터 반경이라고합니다. 세로 반경의 값은 다음 식에 의해 결정됩니다.

R = ,

여기서 J yf 는 가로 중심축에 대한 흘수선 영역의 관성 모멘트입니다.

세로 메타 센터의 아플리케:

z m = z c + R = z c +

흘수선의 면적이 길이 방향으로 길어지기 때문에 J yf는 J x보다 훨씬 크고 따라서 R은 r보다 훨씬 큽니다. R 값은 1 2 선박 길이입니다.

메타 중심 반경과 메타 중심의 적용은 다음 논의에서 명확하게 알 수 있듯이 선박 안정성의 중요한 특성입니다. 그 값은 잠긴 체적의 요소를 계산할 때 결정되며 힐 및 트림 없이 떠 있는 선박의 경우 곡선 J x(d), J yf(d), r(d), R(d ) 이론 도면의 곡선 요소 도면에서.

4. 선박의 초기 복원성 조건

메타센트릭 하이츠

힐과 트림 없이 평형 상태로 떠 있는 선박이 초기 안정성을 갖는 조건을 구해 봅시다. 우리는 선박이 기울어져 있을 때 하중이 이동하지 않고 선박의 CG가 초기 위치에 해당하는 지점에 유지된다고 가정합니다.

선박이 기울어지면 중력 P와 부력 rV가 쌍을 이루며, 그 순간이 선박에 일정한 방식으로 작용합니다. 이 영향의 특성은 CG와 메타센터의 상대적 위치에 따라 다릅니다.

쌀. 6. 선박 안정의 첫 번째 사례

힘 P와 rV의 모멘트가 선박에 미치는 영향이 질적으로 다른 세 가지 일반적인 선박 상태의 경우가 있습니다. 가로 경사의 예에서 그것들을 고려하십시오.

첫 번째 경우(그림 6) - 메타센터가 CG 위에 위치합니다. z m > z g . 이 경우 무게 중심에 대한 크기 중심의 다른 위치가 가능합니다.

I. 초기 위치에서 크기 중심(점 C 0)은 무게 중심(점 G) 아래에 위치하지만(그림 6, a) 기울이면 크기 중심이 기울기 쪽으로 너무 많이 이동하여 metacenter(point m)는 중심선의 중력 위에 위치합니다. 힘 P와 rV의 모멘트는 선박을 원래의 평형 위치로 되돌리는 경향이 있으므로 안정적입니다. 점 m, G 및 C 0의 유사한 배열이 대부분의 선박에서 발견됩니다.

Ⅱ. 초기 위치에서 크기 중심(점 C 0)은 무게 중심(점 G) 위에 위치합니다(그림 6, b). 선박이 기울어지면 힘 P와 rV의 결과 모멘트가 선박을 곧게 펴므로 안정적입니다. 이 경우 기울일 때 크기 중심의 변위의 크기에 관계없이 한 쌍의 힘은 항상 배를 곧게 펴는 경향이 있습니다. 이는 점 G가 점 C 0 아래에 있기 때문입니다. 선박에 무조건적인 안정성을 제공하는 무게 중심의 이러한 낮은 위치는 건설적으로 구현하기 어렵습니다. 무게 중심의 이러한 배열은 특히 세일링 요트에서 찾을 수 있습니다.

쌀. 7. 선박 안정성의 두 번째 및 세 번째 경우

두 번째 경우(그림 7, a) - 메타센터가 CG 아래에 있습니다. 지엠< 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.

세 번째 경우(그림 7, b) - 메타센터가 CG와 일치합니다. z m = z g . 이 경우 선박이 기울어지면 힘 P와 rV가 동일한 수직선을 따라 계속 작용하고 모멘트는 0과 같습니다. 선박은 새 위치에서 평형 상태에 있게 됩니다. 역학에서 이것은 무관심한 평형의 경우입니다.

선박이론의 관점에서 선박안정성의 정의에 따르면 선박은 1번의 경우 안정하고 2번과 3번의 경우 안정하지 않다.

따라서 선박의 초기 안정성을 위한 조건은 CG 위의 메타센터 위치입니다. 다음과 같은 경우 선박은 횡방향으로 안정합니다.

그리고 종방향 안정성, 만약

따라서 메타센터의 물리적 의미가 명확해집니다. 이 지점은 선박의 긍정적인 초기 안정성을 박탈하지 않고 무게 중심을 올릴 수 있는 한계입니다.

W = I = 0에서 메타센터와 선박의 CG 사이의 거리를 초기 메타센터 높이 또는 단순히 메타센터 높이라고 합니다. 선박의 횡방향 및 종방향 경사면은 각각 횡방향 h 및 종방향 H 메타센트릭 높이에 해당합니다. 그것은 분명하다

h = z m - z g 및 H = z m - z g 또는

h = z c + r - z g 및 H = z c + R - z g ,

h = r - b 및 H = R - b,

여기서 b \u003d z g - z c는 CG 위의 CG 고도입니다.

보시다시피 h와 H는 메타 중심 반경에서만 다릅니다. b는 같은 값입니다.

따라서 H는 h보다 훨씬 큽니다.

b \u003d (1%) R 따라서 실제로 H \u003d R이라고 믿어집니다.

5. 메타센트릭안정성 공식 및 실제 적용

고려한 바와 같이 선박이 기울어지면 한 쌍의 힘이 작용하며 그 순간이 안정성의 정도를 나타냅니다.

횡단면에서 선박의 작은 등체적 경사(그림 8)(경사면에서 CV 이동)에서 횡단 복원 모멘트는 다음 식으로 나타낼 수 있습니다.

m 나는 \u003d P \u003d gV,

여기서 모멘트 암 \u003d l 그리고 측면 안정성 암이라고합니다.

직각 삼각형 mGK에서 우리는

l 그리고 \u003d h sin그리고 다음 :

m I \u003d P h sinI \u003d gV h sinI

또는 And의 작은 값을 고려하고 sinII 0 /57.3을 취하면 측면 안정성에 대한 메타 중심 공식을 얻습니다.

m 및 \u003d gV h 및 0 / ​​57.3

종방향 평면에서 선박의 기울기를 유추하면(그림 8) 종방향 안정성에 대한 메타센트릭 공식을 쉽게 얻을 수 있습니다.

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

여기서 M W는 종방향 복원 모멘트이고 l W는 종방향 안정성의 숄더입니다.

쌀. 8. 선박의 측면 경사

실제로는 메타 중심 높이에 의한 변위의 곱인 안정성 계수가 사용됩니다.

측면 안정성 계수

K I \u003d gV h \u003d P h

종방향 안정성 계수

K W \u003d gV H \u003d P H

안정성 계수를 고려하면 메타 중심 공식은 다음과 같은 형식을 취합니다.

m I \u003d K I I 0 / 57.3,

M W \u003d K W W 0 / 57.3

중력과 선박의 경사각에 대한 복원 모멘트의 단순한 의존성을 제공하는 메타 중심 안정성 공식은 선박 상태에서 발생하는 여러 실제 문제를 해결할 수 있습니다.

쌀. 9. 선박의 종방향 경사

특히, 이러한 공식은 알려진 질량 및 메타 중심 높이를 사용하여 주어진 경사 또는 트림 모멘트의 충격으로부터 선박이 받을 롤 각도 또는 트림 각도를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. m kr(M diff)의 영향을 받는 용기의 기울기는 롤(트림) 각도가 증가함에 따라 크기가 증가하는 복원 모멘트 m AND(M W)의 부호에서 반대의 모양으로 이어집니다. 롤 각도(트림)의 증가는 복원 모멘트가 힐링 모멘트(트림 모멘트)와 크기가 같아질 때까지 발생합니다. 조건이 충족될 때까지:

m I \u003d m cr 및 M W \u003d M diff.

그 후 선박은 롤(트림) 각도로 항해합니다.

그리고 0 \u003d 57.3 m cr / gV h,

W 0 \u003d 57.3 M diff / gV N

이 공식에서 I \u003d 1 0 및 W \u003d 1 0이라고 가정하면 선박이 1도 기울어지는 순간과 선박을 1도 자르는 순간의 값을 찾습니다.

m 1 0 = gV h = 0.0175 gV h,

M 1 0 \u003d gV H \u003d 0.0175 gV H

어떤 경우에는 센티미터 m D당 트리밍 선박의 모멘트의 크기도 사용됩니다. 각도 W의 작은 값에서 tg W W 일 때 W = (d n - d k) / L = D f / L.

이 식을 고려하여 종방향 복원 모멘트에 대한 메타 중심 공식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

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

공식 D f \u003d 1 cm \u003d 0.01 m에서 다음을 얻습니다.

m D \u003d 0.01gV H / L.

m 1 0, M 1 0 및 m D의 알려진 값을 사용하여 주어진 경사 또는 트림 모멘트가 선박에 미치는 영향으로 인한 힐 각도, 트림 각도 및 트림은 간단한 종속성에 의해 결정될 수 있습니다.

그리고 0 = m cr. / m 1 0 ; W 0 \u003d M diff / M 1 0; D f = M diff / 100m D

위의 추론에서, 초기 위치(m cr 또는 M dif의 충돌 전)에 있는 선박은 직선으로 그리고 평평한 용골에서 항해했다고 가정했습니다. 용기의 초기 위치에서 롤과 트림이 0과 다른 경우 발견된 값 I 0 , W 0 및 D f를 추가로 간주해야 합니다(dI 0 , dS 0 , dD f).

메타센트릭 안정성 공식의 도움으로 주어진 경사 각도 또는 트림 각도를 생성하기 위해 선박에 적용해야 하는 필요한 경사 또는 트리밍 모멘트를 결정하는 것도 가능합니다(측면 스킨의 구멍을 밀봉하기 위해, 프로펠러 도장 또는 검사). 힐 및 트림 없이 원래 위치에 떠 있는 선박의 경우:

m cr \u003d gV h 및 0 / ​​57.3 \u003d m 1 0 및 0;

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

또는 M diff = 100 D f m D

실제로, 메타 중심 안정성 공식은 작은 경사각에서 사용할 수 있습니다(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 . 형상안정성 및 하중안정성

이 문제를 고려하면 선박이 기울어 질 때 복원 모멘트가 발생하는 물리적 원인을 찾기 위해 안정성의 특성을 설정할 수 있습니다. 메타 중심 안정성 공식에 따라(각 I 및 W는 라디안으로 표시됨):

m I \u003d gV h I \u003d gV (r - b) I \u003d gV r I - gV b I;

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

따라서 복원 모멘트 m I, M W 및 정적 안정성의 어깨 l I, l W는 구성 요소의 대수적 합입니다.

m 나는 \u003d m f + m n; M W \u003d M f + M n;

내가 \u003d l f 나는 + l n 나; l W \u003d l f W + l n W,

순간은 어디에

m f \u003d gV r I;

M f \u003d gV R W,

형태가 안정되는 순간이라고 한다.

m n \u003d - gV b 나;

M n \u003d - gV b W,

하중과 어깨의 안정성 순간

l f 나는 \u003d m f / gV;

l f W \u003d M f / gV,

형태 안정성, 어깨의 가로 및 세로 어깨

내가 n 나 \u003d - m n / gV;

내가 n W \u003d - M n / gV,

하중 안정성의 가로 및 세로 어깨.

b \u003d z g - z c,

여기서 J x 및 J yf는 각각 가로 및 세로 중심 축에 대한 흘수선 영역의 관성 모멘트이며 모양 및 하중 모멘트는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

m f \u003d g J x I,

M f \u003d g J yf W;

m n \u003d - gV (z g - z c) 그리고,

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

형태의 안정성 모멘트는 그 물리적 성질상 항상 선박의 기울기와 반대 방향으로 작용하므로 항상 안정성을 보장합니다. 경사 축에 대한 수선 영역의 관성 모멘트로 계산됩니다. 가로 방향에 비해 훨씬 더 큰 세로 방향 안정성을 미리 결정하는 것은 형태의 안정성입니다. J yf » J x .

CV b = (z g - z c) > 0 위의 CG 위치로 인한 하중의 안정성 모멘트는 항상 선박의 안정성을 감소시키며 본질적으로 형태의 안정성에 의해서만 제공됩니다.

예를 들어 잠수 위치에 있는 잠수함과 같이 흘수선이 없는 경우 형상 모멘트가 없다고 가정할 수 있습니다(J x = 0). 잠긴 위치에서 잠수함은 특수 탱크의 밸러스트 때문에 CG 아래에 CG 위치가 있으므로 결과적으로 하중의 안정성으로 안정성이 보장됩니다.

7 . 초기 안정성 측정의 정의배

배를 똑바로 그리고 평평한 용골에 착륙

선박이 경미한 경사각과 트림으로 항해하는 경우 초기 안정성 측정은 메타센트릭 다이어그램을 사용하여 결정할 수 있습니다.

주어진 용기 질량에 대해 초기 안정성 측정의 결정은 적용 메타센터(또는 메타 중심 반경 및 적용 CV) 및 적용 CG의 결정으로 축소됩니다.

쌀. 10. 메타센트릭 다이어그램

적용 CV z c 및 메타 중심 반경 r, R은 선박의 잠긴 체적 특성이며 흘수에 따라 다릅니다. 이러한 종속성은 이론적 도면의 곡선 요소의 일부인 메타센트릭 다이어그램에 표시됩니다. 메타센트릭 다이어그램(그림 10)에 따르면 z c 및 r을 결정할 수 있을 뿐만 아니라 알려진 CG를 적용하여 혈관의 가로 메타센트릭 높이를 찾는 것이 가능합니다.

무화과에. 도 10은 화물을 받을 때 선박의 가로 메타센트릭 높이를 계산하는 순서를 나타낸다. 입고된 화물의 질량 m과 무게 중심 z의 적용을 알면 다음 공식에 의해 선박의 CG z g 1 의 새로운 적용을 결정할 수 있습니다.

z g 1 = z g + (z-z g),

여기서 z g는 화물을 받기 전 선박의 CG를 적용한 것입니다.

트림 보트 착륙

트림이있는 선박을 항해 할 때 선체의 더 많은 부분이 물에 들어가므로 흘수선 영역 (형상 안정성)이 증가하고 그에 따라 가로 메타 중심 높이가 증가합니다. 어선에서는 선미 윤곽이 선수보다 더 풍부하므로 선미로 트리밍할 때 증가하고 선수로 트리밍할 때 선박의 횡방향 안정성 감소가 예상되어야 합니다.

쌀. 11. 다이어그램 Firsov - Gundobin

트림, Firsov-Gundobin 다이어그램, KTIRPiKh의 초기 안정성 및 보간 곡선을 고려하여 선박의 가로 메타 중심 높이를 계산하기 위해 사용됩니다.

Firsov-Gundobin 다이어그램(그림 11)은 곡선 z m 및 z c를 포함한다는 점에서 Firsov 다이어그램과 다르며, 그 값은 선박 앞뒤의 알려진 드래프트에서 결정됩니다.

KTIRPiKh의 초기 안정성 다이어그램(그림 12)을 통해 알려진 질량 D와 무게 중심 x g의 가로 좌표에서 선박의 메타 센터 z m 적용을 결정할 수 있습니다.

보간 곡선의 다이어그램(그림 13)에 따르면 선박의 알려진 흘수와 선미의 흘수를 사용하여 가로 메타 중심 반경 r과 선박 크기 중심 z c 의 적용을 찾을 수 있습니다.

그림에 표시된 다이어그램. 11-13, 평평한 용골을 포함하여 선박의 모든 착륙에 대해 z m을 찾을 수 있습니다. 따라서 선박의 초기 횡방향 안정성에 대한 트림의 영향을 분석할 수 있습니다.

쌀. 12. Karelia형 트롤어선의 초기 안정성 다이어그램

안정선 메타센터 화물

쌀. 13. z c 및 r을 결정하기 위한 다이어그램

8 . 착륙에 대한 화물 이동의 영향 및선박 안정성

상품의 임의 이동 중 선박의 착륙 및 안정성을 결정하려면 수직, 횡 수평 및 종 수평 이동을 별도로 고려해야합니다.

처음에는 안정성 변화(수직 이동, 하중 들어올림)와 관련된 계산을 수행해야 함을 기억해야 합니다.

세로화물 이동

지점 1에서 지점 2까지 선박을 기울일 수 있는 순간이 생성되지 않으므로 착륙이 변경되지 않습니다(선박의 안정성이 양수인 경우 제외). 이러한 움직임은 배의 무게 중심 높이의 변화로 이어질 뿐입니다. 이 변위는 형태의 안정성이 변하지 않은 상태에서 하중의 안정성에 변화를 가져온다고 결론지을 수 있습니다. 무게 중심의 변위는 잘 알려진 이론 역학 정리에 의해 결정됩니다.

dz g \u003d (z 2 - z 1),

여기서 m은 운송된 화물의 질량,

D는 용기의 질량,

z 1 및 z 2 - 이동 전후의 화물 CG 적용.

메타 중심 높이의 증가는 다음과 같습니다.

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

화물을 이동한 후 선박은 가로 메타 중심 높이를 갖습니다.

하중의 수직 이동은 H 값에 비해 dH가 작기 때문에 세로 메타 중심 높이에 큰 변화를 일으키지 않습니다.

쌀. 14. 화물의 수직 이동

쌀. 15. 하중의 가로 수평 이동

매달린 하중

화물창에서 갑판으로 화물을 들어 올리고, 캐치를 받고, 화물 화살을 사용하여 그물을 운반하는 등의 결과로 선박에 나타납니다. 부유 하중(그림 16)은 수직으로 변위된 선박과 유사한 선박의 안정성에 영향을 미치며, 지지대에서 분리되는 순간 안정성의 변화만 즉시 발생합니다. 하중을 들어 올릴 때 펜던트의 장력이 하중의 무게와 같아지면 하중의 무게 중심이 지점 1에서 서스펜션 지점 (지점 2)으로 이동하고 더 이상 들어 올려도 안정성에 영향을 미치지 않습니다. 선박. 메타 중심 높이의 변화는 다음 공식을 사용하여 추정할 수 있습니다.

여기서 l \u003d (z 2 - z 1)는 하중 서스펜션의 초기 길이입니다.

소형 선박의 경우 안정성이 저하된 상태에서 선박 붐으로 화물을 들어올리는 것은 심각한 위험이 될 수 있습니다.

화물의 가로 수평 이동

질량이 m인 화물의 가로 수평 이동(그림 17)은 어깨(y 2 - y 1) cosI가 있는 발생 모멘트 m kr의 결과로 선박의 롤을 변경합니다.

m cr \u003d m (y 2 - y 1) cosИ \u003d m l y cosИ,

여기서 y 1 및 y 2는 이동 전후의 화물 CG 위치의 세로 좌표입니다.

힐링 m cr 및 복원 모멘트 m의 평등을 고려하고 메타 중심 안정성 공식을 사용하여 다음을 얻습니다.

Дh sinИ = m l y cosИ, 어디서

tgI \u003d m l y / Dh.

롤 각도가 작다는 점을 고려하면 tgИ = И И = И 0 /57.3이라고 가정할 수 있으며 공식은 다음 형식을 취합니다.

그리고 0 = 57.3 m l y /Dh.

화물을 이동하기 전에 선박에 롤이 있으면이 공식에서 각도를 증분으로 간주해야합니다 dI 0

쌀. 17.

화물의 세로 수평 이동

하중의 세로 수평 이동(그림 18)은 선박의 트림과 가로 메타 중심 높이의 변경으로 이어집니다. 이전 사례와 유사하게 M W = M diff를 사용하여 다음을 얻습니다.

tg W \u003d m l x / DN 또는

W 0 \u003d 57.3 m l x / DN.

실제로 길이 방향 경사는 트림의 양으로 더 자주 추정됩니다.

D f \u003d W 0 L / 57.3, 그런 다음

D f \u003d m l x L / DN,

여기서 L은 용기의 길이입니다.

선박을 1cm 미분하는 모멘트를 이용(적재계 및 KETC에 포함)

m D \u003d 0.01gV N / L (kN m / cm);

m D = 0.01DN / L = 0.01DR / L (t m / cm),

HR 이후로 우리는

D f \u003d m l x / m D (cm).

하중의 세로 이동 중 드래프트의 변화:

dd n \u003d (0.5L - x f) Df / L,

dd k \u003d - (0.5L + x f) Df / L.

그런 다음 선박의 새 초안은 다음과 같습니다.

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

d k \u003d d + dd k \u003d d - (0.5L + x f) Df / L;

여기서 x f는 피치 축의 가로 좌표입니다.

선박의 메타센트릭 높이에 대한 트림의 영향은 7.2에서 자세히 논의됩니다.

9 . 작은 하중을 받는 것이 착륙과 선박의 안정성에 미치는 영향

4.4에서 화물을 받을 때 선박의 상륙을 변경하는 것을 고려했습니다. 질량 m의 작은 하중을 받을 때 가로 메타 중심 높이 dh의 변화를 결정합시다(그림 19). 무게 중심은 응용 프로그램이 있는 지점에서 흘수선 영역의 CG와 동일한 수직선에 위치합니다. 지.

흘수 증가의 결과로 선박의 체적 변위는 dV = m / s만큼 증가하고 추가 부력 r dV가 나타나 수선 WL과 W 1 L 1 사이 층의 CG에 적용됩니다.

쌀. 19. 소형 화물의 승선

선박이 직선인 경우 추가 부력 부피의 CG 적용은 d + dd /2와 같을 것이며, 여기서 흘수 증가는 알려진 공식 dd = m / cS 또는 dd = m / q에 의해 결정됩니다. 센티미터.

선박이 각도 I로 기울어졌을 때 하중 p의 중량력과 이에 상응하는 부력 g dV는 어깨(d + dd / 2 -z) sinI로 한 쌍의 힘을 구성합니다. 이 쌍의 모멘트 dm And \u003d p (d + dd / 2 - z) sin 그리고 혈관의 초기 복원 모멘트를 증가시킵니다 m 그리고 \u003d gV h sin 따라서 하중을 받은 후 복원 모멘트는 다음과 같아집니다.

m AND 1 = m AND + dm AND, 또는

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

질량 값으로 전달하면 다음을 얻습니다.

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

방정식에서 우리는 메타 중심 높이 dh의 증분을 찾습니다.

작은 하중을 받거나 제거하는 일반적인 경우 공식은 다음과 같습니다.

여기서 +(-)는 화물을 인수(제거)할 때 대체됩니다.

라는 공식에서 알 수 있다.

디< 0 при z >(d dd /2 - h) 및

z에서 dh > 0< (d дd /2 - h), а

dh = 0에서 z = (d dd /2 - h).

방정식 z \u003d (d dd / 2-h)는 중립(제한) 평면의 방정식입니다.

중립면은 하중의 수용이 선박의 안정성을 변경하지 않는 평면입니다. 중립면 위에서 화물을 받으면 선박의 안정성이 감소하고 중립면 아래에서는 선박의 안정성이 높아집니다.

10 . 선박 안정성에 대한 액체 화물의 영향

선박에는 연료, 물 및 석유 매장량의 형태로 상당한 양의 액체 화물이 있습니다. 액체 화물이 탱크 전체를 채우면 선박의 안정성에 대한 영향은 동일한 질량의 고체 화물과 유사합니다.

m f = c f v f.

배에는 거의 항상 완전히 채워지지 않은 탱크가 있습니다. 액체에는 자유 표면이 있습니다. 화재 진압 및 선체 손상의 결과로 선박의 느슨한 표면이 생성될 수도 있습니다. 자유 표면은 초기 안정성과 높은 경사에서 선박의 안정성 모두에 강한 부정적인 영향을 미칩니다. 선박이 기울어지면 자유면을 가진 액체 화물이 경사 방향으로 흐르게 되어 선박을 굴리는 추가적인 모멘트가 발생한다. 나타난 모멘트는 선박의 복원 모멘트에 대한 부정적인 수정으로 간주 될 수 있습니다.

쌀. 20. 액체 화물의 자유 표면의 초기 안정성에 대한 영향

자유 표면 효과

자유 표면(그림 20)의 영향은 선박이 직선으로 그리고 평평한 용골에 착륙할 때 고려됩니다. 선박의 탱크 중 하나에 자유 표면이 있고 부피가 v l인 액체 화물이 있다고 가정합니다. 용기가 작은 각도로 기울어지면 액체의 자유 표면도 기울어지고 액체 q의 무게 중심은 새로운 위치 q 1 로 이동합니다. 그리고 각도가 작기 때문에 유체 중량의 작용선이 선박의 기울기 전후에 교차하는 지점 m 0 을 중심으로 반경 r 0 의 원호를 따라 이러한 움직임이 발생한다고 가정할 수 있습니다. . 메타 중심 반경과 유추하여

r 0 \u003d 나는 x / v w,

어디서? 나는 x - 종축에 ​​대한 액체의 자유 표면의 자체 관성 모멘트 (좌표 축 OX에 평행). l = r 0 , m = с zh v zh인 경우 고려 중인 경우가 정지된 경우와 동일한 안정성에 영향을 미친다는 것을 쉽게 알 수 있습니다.

쌀. 21. 무차원 계수 k의 곡선

매달린 하중에 대한 공식을 사용하여 액체의 자유 표면의 안정성에 대한 영향에 대한 공식을 얻습니다.

공식에서 알 수 있듯이 안정성에 영향을 미치는 것은 i x 입니다.

자유 표면의 관성 모멘트는 다음 공식으로 계산됩니다.

여기서 l과 b는 표면의 길이와 너비이고 k는 자유 표면의 모양을 고려한 무차원 계수입니다.

이 공식에서, 길이보다 더 큰 범위로 표면의 너비가 i x 및 따라서 dh에 영향을 미친다는 마지막 요소인 b 3에 주의를 기울여야 합니다. 따라서 넓은 구획의 자유 표면에 특히 주의할 필요가 있습니다.

동일한 거리에 n개의 종격벽을 설치한 후 직사각형 탱크의 안정성 손실이 얼마나 감소하는지 결정합시다.

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

설치 전과 격벽 설치 후 메타 중심 높이에 대한 수정 비율은 다음과 같습니다.

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

공식에서 알 수 있듯이 하나의 격벽을 설치하면 자유 표면이 안정성에 미치는 영향을 4배, 2배 - 9배 등으로 줄입니다.

계수 k는 그림의 곡선에서 결정할 수 있습니다. 21에서 위쪽 곡선은 비대칭 사다리꼴에 해당하고 아래쪽 곡선은 대칭 사다리꼴에 해당합니다. 실제 계산을 위해 계수 k는 표면적의 모양에 관계없이 직사각형 표면 k = 1/12로 취하는 것이 좋습니다.

선박 조건에서 액체 화물의 영향은 "선박의 안정성에 관한 정보"에 제공된 표를 사용하여 고려됩니다.

1 번 테이블

BMTR "Mayakovsky"형 선박의 안정성에 대한 액체 화물의 자유 표면의 영향에 대한 수정

수정, m, dh	선박 변위, m

표는 작동 조건에 따라 부분적으로 채워질 수 있는 탱크 세트에 대한 용기의 메타센트릭 높이 dh에 대한 수정을 제공합니다(표 1). 각 탱크에 대해 개별적으로 가로 안정성 계수 dm h = dh = c w i x ( 표 2). 1cm 미만의 메타 중심 높이에 대한 수정이 있는 탱크는 계산에서 고려되지 않습니다.

수정 유형에 따라 부분적으로 채워진 탱크의 액체 화물의 영향을 고려하여 선박의 메타 중심 높이가 다음 공식에 의해 구합니다.

h \u003d z m - z g - dh;

h = z m - z g - dm h /

볼 수 있듯이 자유 표면은 그대로 선박의 무게 중심을 증가 시키거나 횡단 메타 센터를 감소시킵니다.

dz g = dz m = dh = dm h /

액체 화물의 자유 표면은 선박의 종방향 안정성에도 영향을 미칩니다. 세로 메타 중심 높이에 대한 수정은 공식에 의해 결정됩니다.

dN \u003d - i i y /,

여기서 i y는 가로축(OS의 좌표축에 평행)에 대한 액체의 자유 표면의 고유 관성 모멘트입니다. 그러나 세로 메타 중심 높이 H의 중요한 값으로 인해 보정 dH는 일반적으로 무시됩니다.

액체의 자유 표면에서 고려되는 안정성 변화는 탱크 부피의 5 ~ 95% 부피가 존재할 때 발생합니다. 이러한 경우, 자유 표면은 안정성의 효과적인 손실을 초래한다고 합니다.

표 2

선박 m/v "Alexander Safontsev"의 안정성에 대한 액체 화물의 자유 표면의 영향에 대한 수정

이름		횡좌표 CG, m	아플리케 DH, m	모멘트 mx, tm	모멘트 mz, tm	자유 표면에 대한 수정, tm
DT 탱크 #3
DT 탱크 #4
DT 탱크 #5
DT 탱크 #6
탱커 DT No. 35

쌀. 22. 무효로 안정성을 상실한 경우

탱크에 액체의 매우 얇은 층이 있거나 탱크가 거의 상단까지 채워진 경우 용기가 기울어지면 자유 표면의 너비가 급격히 감소하기 시작합니다(그림 22). 따라서 자유 표면의 관성 모멘트도 급격히 감소하고 결과적으로 메타 중심 높이로 수정됩니다. 저것들. 실제로 무시할 수 있는 비효율적인 안정성 손실이 있습니다.

범람하는 액체화물 선박의 안정성에 대한 부정적인 영향을 줄이기 위해 다음과 같은 설계 및 조직 조치가 제공됩니다.

자체 관성 모멘트 i x 및 i y를 크게 줄일 수 있도록 탱크에 세로 또는 가로 격벽을 설치합니다.

하부 및 상부에 작은 구멍이 있는 종방향 또는 횡방향 격벽 격벽 탱크에 설치. 용기의 급격한 경사(예: 롤링 시)로 액체가 구멍을 통해 다소 천천히 흐르기 때문에 다이어프램이 격벽 역할을 합니다. 건설적인 관점에서 볼 때 격벽은 관통 불가능한 격벽보다 더 편리합니다. 후자의 설치는 탱크 채우기, 배수 및 환기 시스템을 크게 복잡하게 하기 때문입니다. 그러나 용기의 기울기가 길면 다이어프램이 투과성이므로 안정성에 대한 넘치는 액체의 영향을 줄일 수 없습니다.

액체 화물을 받을 때 자유 액체 표면이 형성되지 않고 탱크를 완전히 채우십시오.

액체 화물을 사용할 때 탱크의 완전한 배수를 확인하십시오. 액체 화물의 "사유"는 최소화되어야 합니다.

큰 자유 표면적을 가진 액체가 축적될 수 있는 용기의 구획에서 화물창의 건조를 확인하십시오.

기내에서 액체 화물의 수령 및 사용 지침을 엄격히 준수하십시오.

선박의 승무원이 나열된 조직적 조치를 준수하지 않을 경우 선박의 안정성이 크게 저하되고 사고가 발생할 수 있습니다.

11 . 메타센트릭의 경험적 정의선박 무게 중심의 높이와 위치

선박을 설계할 때 일반적인 하중 사례에 대해 초기 안정성이 계산됩니다. 건조된 선박의 실제 안정성은 계산 오류 및 건조 중 설계에서 벗어난 편차로 인해 계산된 것과 다릅니다. 따라서 선박에서는 초기 안정성에 대한 실험적 결정이 수행되며, 이후 선박의 CG 위치가 계산됩니다.

롤링은 다음에 따라야 합니다.

연속 건조 선박(시리즈의 첫 번째, 그 다음에는 매 5번째 선박)

비연속 건조의 각각의 새로운 선박;

개조 후 각 선박;

배수량의 변화가 2% 이상인 주요 수리, 재장비 또는 현대화 후 선박;

영구고체 밸러스트를 부설한 후의 선박으로서 무게중심의 변화를 계산으로 충분히 정확하게 결정할 수 없는 경우

안정성을 알 수 없거나 검증이 필요한 선박.

경사는 특별 "선급을 기울이기 위한 지침"에 따라 등록에 대한 검사원의 입회하에 수행되어야 합니다.

롤링의 본질은 다음과 같습니다. 롤링은 m kr = m 그리고 롤로 선박의 평형 위치를 결정하는 등식에 기초하여 수행됩니다. 그리고 0 . 경사 모멘트는 거리 l y 에서 선박의 폭을 따라 이동하는 하중(경사 안정기)에 의해 생성됩니다. 선박의 낮은 경사 한계 내에서:

m cr = m l y .

그런 다음 등식에서 m l y = cV h AND 0 /57.3

h = 57.3m l y /cVI 0 임을 찾으십시오.

주 평면 z g 위의 선박 CG 고도와 CG x g의 가로 좌표는 다음 식에서 결정됩니다.

z g = z c + r - h; 및 x g = x c .

트림이 없거나 작은 경우 z c , r 및 x c 값은 변위 V 값에 따라 이론 도면의 곡선 요소를 사용하여 결정됩니다. 트림이 있는 경우 이러한 양은 다음과 같아야 합니다. 특별한 계산에 의해 결정됩니다. 변위 V는 심화 표시에 따라 선수와 선미에 의한 선박의 흘수 측정을 기반으로 하는 Bonjean 척도에서 발견됩니다. 바닷물의 밀도는 비중계를 사용하여 결정됩니다.

롤 밸러스트 m의 질량과 이송 암 y가 설정되고 롤 각도 AND 0의 값이 측정됩니다.

기울어지기 전에 선박의 하중은 가능한 한 가벼운 변위(98 104%)에 가까워야 합니다. 선박의 메타센트릭 높이는 0.2m 이상이어야 하며 이를 위해 밸러스트가 허용됩니다.

보급품과 예비 부품은 제자리에 있어야 하고 화물은 고정되어야 하며 물, 연료, 기름 탱크는 배수되어야 합니다. 밸러스트 탱크가 채워져 있으면 눌러 넣어야 합니다.

기울어 진 밸러스트는 DP와 관련하여 여러 줄의 특수 랙 양쪽에있는 선박의 열린 데크에 놓입니다. 선박을 가로질러 운반되는 기울어진 안정기의 질량은 약 3°의 경사각을 제공해야 합니다.

롤 각도를 측정하기 위해 특수 저울(최소 3미터 길이) 또는 경사계가 준비됩니다. 각도 측정을 위해 선박 경사계를 사용하는 것은 상당한 오류를 주기 때문에 허용되지 않습니다.

경사는 선박의 목록이 0.5 0 를 초과하지 않는 조용한 날씨에서 수행됩니다. 수역의 깊이는 땅을 만지거나 진흙탕에서 선체의 일부를 찾는 것을 제외해야 합니다. 선박은 자유롭게 나열할 수 있어야 하며, 이를 위해 계류 라인의 느슨함을 제공하고 선박이 다른 선박의 벽이나 선체에 닿지 ​​않도록 해야 합니다.

경험은 명령에 따라 좌우로 수행되는 롤 밸러스트 이송과 이송 전후의 롤 각도 측정으로 구성됩니다.

롤 기간에 의한 초기 안정성의 결정은 잘 알려진 "캡틴" 공식을 기반으로 합니다.

어디서 f I - 선박의 자체 온보드 진동 기간;

C 및 - 관성 계수;

B는 용기의 너비입니다.

각 경사 시험에서 선박의 롤 주기를 결정하는 것이 권장되며, 배수량이 300톤 미만인 선박의 경우 그 결정이 필수입니다. fI를 결정하는 수단은 경사계 또는 스톱워치(최소 3명의 관찰자)입니다.

배의 흔들림은 배의 기울기가 5 8 0이 될 때까지 배의 진동에 맞춰 조정된 승무원이 좌우로 점프하여 수행됩니다. 선장의 공식은 선박이 선박의 하중 상태에 대해 파도에 있을 때 대략적인 메타센트릭 높이를 결정할 수 있도록 합니다. 동시에 동일한 선박의 경우 관성 계수 C I의 값이 동일하지 않으며 적재 및 화물 배치에 따라 다르다는 점을 기억해야 합니다. 일반적으로 빈 용기의 관성 계수는 ​​적재된 용기의 관성 계수보다 큽니다.

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안정평형 위치에서 벗어나는 힘에 저항하고 이러한 힘이 종료된 후 원래 평형 위치로 돌아가는 선박의 능력이라고 합니다.

획득한 선박의 평형 조건은 수면에 대해 주어진 위치에서 지속적으로 부유하기에 충분하지 않습니다. 또한 선박의 균형이 안정적이어야 합니다. 역학에서 평형의 안정성이라고 불리는 속성은 선박 이론에서 일반적으로 안정성이라고 합니다. 따라서 부력은 주어진 착륙과 함께 선박의 평형 위치에 대한 조건을 제공하고 안정성은 이 위치의 보존을 보장합니다.

용기의 안정성은 경사각이 증가함에 따라 변하고 특정 값에서 완전히 손실됩니다. 따라서 Θ = 0, Ψ = 0인 평형 위치에서 작은(이론적으로 극미한) 편차에서 선박의 안정성을 연구한 다음 안정성의 특성, 큰 경사에서 허용 한계를 결정하는 것이 적절해 보입니다.

구별하는 것이 관례 낮은 경사각에서의 선박 안정성(초기 안정성) 및 높은 경사각에서의 안정성.

작은 기울기를 고려할 때 선형 이론의 틀 내에서 선박의 초기 안정성을 연구하고 그 특성의 간단한 수학적 종속성을 얻을 수 있는 여러 가정을 할 수 있습니다. 큰 경사각에서의 선박 안정성은 세련된 비선형 이론을 사용하여 연구됩니다. 당연히 선박의 안정성 속성은 통일되고 수용된 분할은 순전히 방법론적입니다.

선박의 안정성을 연구할 때 그 기울기는 가로 및 세로의 두 개의 상호 수직인 평면에서 고려됩니다. 선박이 경사각에 의해 결정되는 횡단면에서 기울어질 때, 그것은 연구됩니다. 측면 안정성; 트림 각도에 의해 결정된 세로 평면의 경사로 그것을 연구하십시오. 종방향 안정성.

상당한 각가속도(액체 화물 펌핑, 구획으로의 느린 물 흐름) 없이 선박의 기울기가 발생하면 안정성을 호출합니다. 공전.

어떤 경우에는 선박을 기울이는 힘이 갑자기 작용하여 상당한 각 가속도(바람 스콜, 파도 서지 등)를 일으킵니다. 이러한 경우 고려 동적안정.

안정성은 선박의 매우 중요한 해상 속성입니다. 부력과 함께 추진 및 기동을 보장하는 데 필요한 수면에 대해 주어진 위치에서 선박의 항해를 보장합니다. 선박의 안정성이 감소하면 비상 롤링 및 트림이 발생할 수 있으며, 안정성이 완전히 상실되면 선박이 전복될 수 있습니다.

선박의 안정성이 위험한 수준으로 저하되는 것을 방지하기 위해 모든 선원은 다음을 수행해야 합니다.

항상 선박의 안정성에 대한 명확한 아이디어를 가지고 있습니다.

안정성을 감소시키는 이유를 파악하십시오.

안정성을 유지하고 회복하기 위한 모든 수단과 조치를 알고 적용할 수 있습니다.

힐과 트림 없이 평형 상태로 떠 있는 선박이 초기 안정성을 갖는 조건을 구해 봅시다. 우리는 선박이 기울어져 있을 때 하중이 이동하지 않고 선박의 CG가 초기 위치에 해당하는 지점에 유지된다고 가정합니다.

선박이 기울어지면 중력 P와 부력 γV가 한 쌍을 이루며, 그 모멘트는 선박에 일정한 방식으로 작용합니다. 이 영향의 특성은 CG와 메타센터의 상대적 위치에 따라 다릅니다.

그림 3.9 - 선박 안정성의 첫 번째 사례

힘 P와 γV의 모멘트의 영향이 질적으로 다른 선박 상태의 세 가지 일반적인 경우가 있습니다. 가로 경사의 예에서 그것들을 고려하십시오.

첫 번째 경우(그림 3.9) - 메타 센터는 CG 위에 있습니다. z m > z g . 이 경우 무게 중심에 대한 크기 중심의 다른 위치가 가능합니다.

1) 초기 위치에서는 크기 중심(점 C 0)이 무게 중심(점 G) 아래에 위치하지만(그림 3.9, a) 기울이면 크기 중심이 기울기 방향으로 너무 많이 이동 메타센터(포인트 m)가 무게중심선 위에 위치한다는 것. 힘 P와 γV의 모멘트는 선박을 원래의 평형 위치로 되돌리는 경향이 있으므로 안정적입니다. 점 m, G 및 C 0의 유사한 배열이 대부분의 선박에서 발견됩니다.

2) 초기 위치에서 크기 중심(점 C 0)은 무게 중심(점 G)보다 위에 위치합니다(그림 3.9, b). 배가 기울어지면 힘 P와 γV의 결과 모멘트가 배를 곧게 펴고 따라서 안정적입니다. 이 경우 기울일 때 크기 중심의 변위의 크기에 관계없이 한 쌍의 힘은 항상 배를 곧게 펴는 경향이 있습니다. 이는 점 G가 점 C 0 아래에 있기 때문입니다. 선박에 무조건적인 안정성을 제공하는 무게 중심의 이러한 낮은 위치는 건설적으로 구현하기 어렵습니다. 무게 중심의 이러한 배열은 특히 세일링 요트에서 찾을 수 있습니다.

그림 3.10 - 선박 안정성의 두 번째 및 세 번째 경우

두 번째 경우(그림 3.10, a) - 메타 센터는 CG 아래에 있습니다. 지엠< 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.

세 번째 경우(그림 3.10, b) - 메타 센터는 CG와 일치합니다. z m = z g . 이 경우 선박이 기울어지면 힘 P와 γV가 동일한 수직선을 따라 계속 작용하고 모멘트는 0과 같습니다. 선박은 새 위치에서 평형 상태가 됩니다. 역학에서 이것은 무관심한 평형의 경우입니다.

선박이론의 관점에서 선박안정성의 정의에 따르면 선박은 1번의 경우 안정하고 2번과 3번의 경우 안정하지 않다.

따라서 선박의 초기 안정성을 위한 조건은 CG 위의 메타센터 위치입니다. z m > z g 이면 선박의 횡방향 안정성이 있습니다. (3.7)

z m > z g 인 경우 종방향 안정성. (3.8)

따라서 메타센터의 물리적 의미가 명확해집니다. 이 지점은 선박의 긍정적인 초기 안정성을 박탈하지 않고 무게 중심을 올릴 수 있는 한계입니다.

Ψ = Θ = 0에서 메타센터와 선박의 CG 사이의 거리를 이라고 합니다. 초기 메타 중심 높이또는 단순히 메타센트릭 높이.선박의 횡방향 및 종방향 경사면은 각각 횡방향 h 및 종방향 H 메타센트릭 높이에 해당합니다. 그것은 분명하다

h = z m – z g 및 H = z m – z g , (3.9)

또는 h = z c + r – z g 및 H = z c + R – z g , (3.10)

h = r – α 및 H = R – α, 3.11)

여기서 α = z g – z c는 CV 위의 CT 고도입니다.

보시다시피 h와 H는 메타 중심 반경에서만 다릅니다. α는 같은 양입니다.

, 따라서 H는 h보다 훨씬 큽니다.

α \u003d (1%) R 따라서 실제로 H \u003d R이라고 믿어집니다.

선박 불침몰성

가라앉지 않는충분한 부력과 안정성을 유지하기 위해 건물의 일부가 범람한 후 선박의 능력이라고 합니다. 부력 및 안정성과 달리 가라앉지 않는 것은 선박의 독립적인 내항성이 아닙니다. 가라앉지 않는 것은 선박의 속성이라고 할 수 있습니다 내항성을 유지하다선체의 수밀 체적의 일부가 침수되었을 때, 불침몰성 이론은 손상된 선박의 부력 및 안정성 이론으로 특징지을 수 있다.

가라앉지 않는 능력이 좋은 선박은 하나 이상의 구획이 침수되었을 때 무엇보다도 먼저 물에 떠 있어야 하고 전복을 방지할 수 있는 충분한 안정성을 가져야 합니다. 또한 선박은 드래프트, 롤 및 트림에 따라 달라지는 추진력을 잃지 않아야 합니다. 흘수, 중요한 목록 및 트림의 증가는 선박의 움직임에 대한 물의 저항을 증가시키고 프로펠러 및 선박 메커니즘의 효율성을 손상시킵니다. 선박은 또한 좋은 조향 장치와 함께 롤과 트림에 의존하는 제어성을 유지해야 합니다.

Unsinkability는 선박의 생존 가능성의 요소 중 하나입니다. 왜냐하면 unsinkability의 손실은 선박과 사람의 죽음과 같은 심각한 결과와 관련이 있기 때문입니다. 따라서 그 제공은 조선소와 승무원 모두에게 가장 중요한 작업 중 하나입니다. 실제로 선박 수명의 모든 단계에서 침몰 가능성이 보장됩니다. 조선소는 선박의 설계, 건설 및 수리 단계에서; 손상되지 않은 선박의 작동 중 승무원에 의해; 긴급 상황에서 직접 승무원. 이러한 구분에서 세 가지 측정 세트에 의해 가라 앉지 않는 것이 보장됩니다.

선박의 설계, 건설 및 수리 중에 수행되는 구조적 조치;

예방적이며 선박 운항 중에 수행되는 조직적 및 기술적 조치;

사고 후 침몰 가능성을 방지하기 위한 조치로, 침수 방지, 안정성 복원 및 손상된 선박의 교정을 목표로 합니다.

건설적인 활동.이러한 조치는 선박의 설계 및 건조 단계에서 수행되며 주어진 수의 구획이 침수될 때 비상 선박의 착륙 및 안정성의 변화가 최소 허용 한도를 초과하지 마십시오. 선체 손상 시 예비 부력을 사용하는 가장 효과적인 방법은 선박을 수밀 격벽과 갑판으로 구획으로 나누는 것입니다. 실제로 선박에 내부 구획이 없는 경우 수중 구멍이 있는 경우 선체가 물로 채워지고 선박은 부력 예비를 사용할 수 없습니다. 선박을 구획으로 나누는 것은 해상 선급 등록의 "해양 선박의 분류 및 건조에 관한 규칙"의 파트 V에 따라 수행됩니다. 손상되지 않은 선박의 흘수선으로 구획으로 나눌 때 사용되며 그 위치는 선박 문서에 기록됩니다. 화물 흘수선 세분화. 하나 이상의 부종이 범람한 후 손상된 선박의 수선이라고 합니다. 비상 흘수선. 손상 흘수선이 다음과 일치하면 선박은 부력을 잃습니다. 침수 한계선- 격벽갑판의 외부표면과 측면에서 측판의 외부표면과의 교차선. 한계선 아래의 선박 부분의 최대 길이는 선박을 구획으로 나누는 길이. 아래에 격벽 데크횡 수밀 격벽이 선박의 전체 폭에 걸쳐 있는 최상층 갑판을 이해합니다.

선박의 손상된 구획에 부은 물의 양은 다음을 사용하여 결정됩니다. 실내 투과 계수μ는 방의 총 이론 부피에 대한 구획이 범람되었을 때 물로 채울 수 있는 부피의 비율입니다. 다음과 같은 투자율 계수가 규제됩니다.

메커니즘이 점유한 건물의 경우 - 0.85;

상품 또는 재고가 있는 건물의 경우 - 0.6;

주거용 건물 및 투과성이 높은 화물(빈 컨테이너 등)이 있는 건물의 경우 - 0.95;

빈 탱크 및 밸러스트 탱크의 경우 - 0.98.

선박의 불침몰성(unsinkability)의 중요한 특징은 최대 홍수 길이, 침수 후 조건부 구획의 최대 길이로 이해되며, 침투 계수가 0.80이고 선박을 구획으로 나누는 해당 화물 흘수선의 흘수와 초기 트림이 없는 경우 비상 사태 흘수선이 침수 한계선에 닿을 것입니다.

가라앉지 않음을 보장하기 위한 중요한 건설적 조치는 방수 구획의 윤곽을 따라 설치되는 내구성이 있고 방수되는 클로저(문, 해치, 목)를 만드는 것입니다. 수밀격벽의 모든 미닫이문 및 힌지문에 대하여 그 위치를 나타내기 위하여 항해선교에 지시기를 설치하여야 한다. 선박의 수밀성과 강도는 수중부뿐만 아니라 선체의 표면부에서도 확보되어야 하는데, 이는 선체표면이 손상시 소모되는 부력여유량을 결정하기 때문이다.

침몰 가능성에 대한 승무원의 적극적인 투쟁을 위해 배는 다음을 제공합니다.

선박 시스템 생성(경사, 트림, 배수, 배수, 액체 화물 펌핑, 범람, 하강 및 우회, 밸러스트)

비상 장비 및 자재 공급.

이러한 폐쇄, 시스템 및 메커니즘은 최대 효율성으로 올바른 사용을 보장하기 위해 적절하게 표시되어야 합니다. 비상 대기 지역은 비상 포스트. 이것은 특별한 방이나 식료품 저장실, 갑판의 상자 및 방패가 될 수 있습니다. 선박 시스템의 원격 시작을 위한 장치를 이러한 포스트로 가져올 수 있습니다.

조직적 및 기술적 조치.침수 가능성을 보장하기 위한 조직적 및 기술적 조치는 물이 구획으로 들어가는 것을 방지할 뿐만 아니라 선박의 착륙 및 안정성을 유지하여 침수 또는 전복을 방지하기 위해 운항 중에 선박의 승무원에 의해 수행됩니다. 이러한 활동에는 다음이 포함됩니다.

가라앉지 않는 투쟁을 위한 선원의 적절한 조직과 체계적인 훈련;

가라앉지 않는 투쟁의 모든 기술적 수단의 유지, 즉각적인 사용 가능성을 보장하는 상태에서 비상 공급;

마모(부식)를 확인하기 위해 모든 선체 구조의 상태를 체계적으로 모니터링하고, 설정된 마모 표준을 초과하는 경우 현재 또는 중간 수리 중 개별 구조 요소를 교체합니다.

선체 구조의 계획된 그림;

수밀 문, 해치 및 창의 뒤틀림 및 처짐 제거, 모든 타격 장치를 양호한 상태로 유지하고 체계적으로 조정합니다.

특히 선박을 도킹할 때 선외 개구부 제어

액체 연료의 수용 및 소비 지침을 엄격히 준수합니다.

적재 방식으로 화물을 고정하고 피칭 중(특히 선박을 가로질러) 이동을 방지합니다.

액체평형수를 취하여 얼음제거조치(치핑, 온수세척)를 하여 선박의 결빙으로 인한 복원성 손실보상

무적을 위해 싸워라.가라앉지 않기 위한 투쟁은 선박의 부력과 안정성을 유지하고 복원할 뿐만 아니라 추진력과 조종성을 제공하는 위치로 가져오는 것을 목표로 하는 승무원의 일련의 행동으로 이해됩니다.

침몰 불능 투쟁은 배가 손상을 입은 직후에 수행되며 다음으로 구성됩니다. 들어오는 물과 싸우고 상태를 평가하고 안정성을 복원하고 선박을 곧게 펴기 위한 조치를 취합니다.

들어오는 물과의 싸움선박으로 물의 침입을 감지하고 선박을 통해 외부 물의 침입 및 추가 확산을 방지하거나 제한하고 제거하기 위한 가능한 조치를 취하는 것으로 구성됩니다. 동시에 측면, 격벽, 플랫폼의 불침투성을 복원하고 비상 구획의 견고함을 보장하기 위한 조치가 취해지고 있습니다. 작은 구멍, 열린 이음새, 균열은 나무 쐐기와 마개(조각)로 밀봉됩니다(그림 3.11). 더 큰 구멍은 단단한 금속 패치 또는 매트로 덮여 있으며 방패로 눌러져 있습니다.

그림 3.11 - 나무 쐐기 및 플러그: 그림 3.12 - 클램핑 볼트:

, b, c - 쐐기; d, e - 플러그 a - 접이식 브래킷 포함; b, c - 후크.

고정을 위해 비상 장비 키트에는 특수 볼트 및 클램프, 스페이서 바 및 쐐기가 포함됩니다(그림 3.12 3.15). 설명된 방법으로 구멍을 밀봉하는 것은 임시 조치입니다. 물을 펌핑 한 후 구멍을 뚫어 시멘트 상자를 배치하여 견고성의 최종 복원이 수행됩니다. 작은 구멍의 성공 여부는 구멍의 위치(표면 또는 수중), 선박 내부에서 구멍의 접근성, 모양 및 찢어진 금속 가장자리의 위치(선체 내부 또는 외부)에 따라 다릅니다.

그림 3.13 - 금속 패치:

a - 밸브; b - 클램핑 볼트 포함; 1 - 상자 모양의 몸체; 2 - 보강재; 3 - 슬라이딩 스톱용 소켓; 4 - 후크 볼트 막대 용 플러그가있는 분기 파이프; 5 - 밸브; 6 - 꼬리 끝을 고정하기 위한 구멍; 7.8 - 접이식 브래킷이 있는 클램핑 볼트; 9 - 손잡이가 있는 너트; 10 - 압력 디스크.

그림 3.14 - 금속 슬라이딩 스톱:

1.8 - 스러스트 베어링; 2,3 - 손잡이가 있는 너트; 4 - 핀; 5 - 외부 튜브; 6 - 내부 튜브; 7 - 경첩

비상구에 인접한 건물에서는 다양한 누출(파이프라인, 케이블 등의 격벽 글랜드의 견고성 위반)을 통해 여과된 결과 물이 들어갈 수 있습니다. 이 경우 코킹, 쐐기 또는 플러그로 기밀을 복원하고 격벽 자체를 비상철근으로 보강하여 좌굴 또는 파괴를 방지합니다.

그림 3.15 - 비상 클램프: a - 채널형 프레임용 그립 포함; b - 전구형 프레임용 그립; 1 - 클램프; 2 - 클램핑 나사; 3 - 클램핑 나사 핸들; 4 - 너트 슬라이더; 5 - 잠금 나사; 6 - 볼트 2개 고정

채널 바; 7- 캡처

그림 3.16 - 소프트 패치

a - 교육적; 1 - 캔버스; 2 - 펌웨어; 3 - 릭트로스; 4 - 코너 골무; 5 - 제어용 크렝겔; b - 박제: 1 - 2층 캔버스 커버; 2 - 박제 매트; 3 - 펌웨어; 4 - 각진 골무; c - 경량: 1 - 각진 골무; 2 - 릭트로스; 3 - 레일용 포켓; 4 - 파이프의 스페이서 레일; 5.7 - 캔버스 레이어; 6 - 펠트 패드; g - 체인 메일: 1.2 - 캔버스 쿠션의 이중층; 3 - 패치 lyktros; 4 - 그리드 링; 5 - 캔버스 와셔; 6 - 메쉬 릭트로스

연약한 석고(그림 3.16)는 구멍을 임시로 밀봉하는 주요 수단입니다. 구멍은 어느 곳에서나 선체의 윤곽을 따라 꼭 맞을 수 있기 때문입니다.

문헌:: p.36-47; : p.37-53, 112-119: : p.42-52; : 와 함께. 288-290.

자제를 위한 질문:

1. 선박의 주요 치수는 무엇입니까?

2. 선박의 감항성을 정의합니까?

3. 선박의 부력?

4. 선박의 모든 체적 작동 특성에 대한 정의를 제공합니까?

5. 로드 라인을 그리고 빗에서 문자를 해독?

6. 배의 가라앉지 않는 성질을 무엇이라고 합니까?

7. 어떤 조직적 및 기술적 조치가 가라앉지 않음을 보장합니까?

8. 선박의 안정성이라고 하는 것은 무엇입니까?

9. 메타 중심 높이의 정의를 제공합니까?

스티어링 기어

방향타 디자인

현대 선박의 방향타는 내부 보강 리브가있는 수직 날개로 수직 축을 중심으로 회전하며 해상 선박의 면적은 DP의 잠긴 부분 면적의 1/10 - 1/60입니다 (선박의 길이와 흘수의 곱: LT).

방향타의 형상은 선박의 선미단 형상과 프로펠러의 위치에 따라 크게 좌우된다.

깃털 프로파일의 모양에 따라 방향타는 평면과 유선형으로 나뉩니다. 프로파일 스티어링 휠은 내부에 리브와 수직 다이어프램이 있는 2개의 볼록한 외부 쉘로 구성되며 서로 용접되고 강성을 높이기 위해 프레임을 형성하며 양쪽에 용접된 강판으로 덮여 있습니다.

프로파일 방향타는 라멜라 방향타에 비해 여러 가지 장점이 있습니다.

스티어링 휠에 가해지는 수직 압력의 값이 더 높습니다.

스티어링 휠을 돌리는 데 필요한 토크가 적습니다.

또한 유선형 방향타는 선박의 추진력을 향상시킵니다. 따라서 그는 가장 큰 용도를 찾았습니다.

방향타의 내부 공동은 물이 내부로 들어가는 것을 방지하는 다공성 물질로 채워져 있습니다. 러더 블레이드는 리브와 함께 러더피스에 부착됩니다(그림 4.1). 러더피스는 러더 포스트에 방향타를 걸기 위한 힌지와 함께 주조(또는 단조)되며, 이는 선미 기둥의 필수 부분인 러더 포스트(주물은 때때로 용접 구조로 대체됨)입니다.

방향타 면적의 크기는 선박의 유형과 목적에 따라 다릅니다. 필요한 방향타 면적의 대략적인 평가를 위해 일반적으로 S/LT 비율이 사용되며, 이는 하나의 방향타가 있는 해상 운송 선박의 경우 1.8-2.7이고 탱커의 경우 1.8-2.2입니다.

예인선 - 3-6; 연안항해선의 경우 - 2.3-3.3.

에 의해 연결 방법몸과 지원의 수펜 패시브 방향타는 다음과 같이 나뉩니다.

단순(다중 지원)(그림 4.2, a, 6);

반 정지(단일 지지 - 스톡에 매달리고 한 지점에서 본체에 지지됨)(그림 4.2, c);

정지됨(지원되지 않음, 주식에 정지됨)(그림 4.2, d).

에 의해 축 위치펜과 관련된 볼러는 구별됩니다.

방향타는 균형이 맞지 않고(보통) 스톡 축이 펜의 앞쪽 가장자리 근처를 통과합니다.

밸런싱, 방향타의 앞쪽 가장자리에서 일정 거리에 위치한 볼러의 축. 세미 서스펜션 밸런싱 러더는 세미 밸런싱이라고도합니다.

불균형 방향타는 단일 로터 선박, 반 균형 및 균형 - 모든 선박에 설치됩니다. 외부(균형) 방향타를 사용하면 방향타를 이동하는 데 필요한 토크를 줄여 조향 장치의 출력을 줄일 수 있습니다.

그림 4.1 - 반 매달린 균형 잡힌 유선형 스티어링 휠이 있는 조향 장치: 1 - 방향타, 2 - 루데르피스; 3 - 볼러의 낮은 스러스트 베어링; 4 - 헬멧 파이프; 5 - 스톡의 상부 지지 스러스트 베어링; 6 - 조향기; 7 - 예비 롤러 스티어링 기어; 8 - 주식; 9 - 방향타의 하단 핀; 10 - 러더포스트

방향타 스톡- 이것은 방향타가 회전하는 거대한 샤프트입니다. 스톡의 하단은 일반적으로 곡선 모양을 가지며 발로 끝납니다. 이는 스톡과 방향타를 볼트로 연결하는 플랜지로 수리 중에 방향타를 쉽게 제거할 수 있습니다. 때로는 플랜지 대신에(또는 콘 연결이 사용됩니다. 많은 유형의 선박에서 스톡과 선체에 방향타를 부착하는 것은 공통점이 많고 약간 다릅니다.

방향타 스톡은 선체의 견고함을 보장하고 높이에 적어도 두 개의 지지대(베어링)가 있는 키 포트 튜브를 통해 선체의 후미 간격으로 들어갑니다. 하부 지지대는 조타 장치 포트 파이프 위에 있으며 일반적으로 물이 선박의 선체로 들어가는 것을 방지하는 스터핑 박스 씰이 있습니다. 상부 지지대는 섹터 또는 경운기가 고정되는 장소에 직접 배치됩니다. 일반적으로 상부 지지대(스러스트 베어링)는 스톡에 환형 돌출부가 만들어지는 스톡과 방향타의 질량을 취합니다.

방향타 외에도 추진기는 선박에 사용됩니다. 선박 선체의 횡단 채널에 설치된 프로펠러를 통해 DP에 수직인 방향으로 견인력을 생성하고 선박이 움직이지 않거나 매우 낮은 속도로 움직일 때 제어성을 제공합니다. 비효율적입니다. 고정 또는 가변 피치 프로펠러, 베인 프로펠러 또는 펌프가 프로펠러로 사용됩니다. 스러스터는 선수 또는 선미 끝에 있으며 일부 선박에서는 이러한 장치 2개가 선수와 선미 끝에 설치됩니다. 이 경우 그 자리에서 선박을 선회할 수 있을 뿐만 아니라 메인 프로펠러를 사용하지 않고 선박을 옆으로 이동시키는 것도 가능하다. 핸들링을 개선하기 위해 스톡과 특수 밸런싱 방향타에 고정된 회전 노즐도 있습니다.

통제 포스트

부분 통제 체계스티어링 기어에는 다음이 포함됩니다.

서보 전기 시스템이 있는 제어 포스트;

제어 스테이션에서 전기 모터로의 전기 전송.

선박의 전자 유압식 조향 장치의 원격 제어에는 Aist 제어 시스템이 널리 사용됩니다. 자이로 컴퍼스 및 조향 기계와 함께 "자동", "추적", "단순", "수동"의 네 가지 제어 유형을 제공합니다.

제어 유형 "자동", "추적"이 주요 유형입니다. 이러한 유형의 조향 기계 제어가 오작동하는 경우 "단순"으로 전환됩니다. 원격 전기 전송 시스템의 작동이 실패하는 경우 "수동" 보기로 전환됩니다.

"Aist" 시스템의 구성 요소는 제어 패널(PU) - 자동 조종 장치 "Aist", 액추에이터(IM-1) 및 조향 센서(RD)입니다.

주 제어 포스트는 조향 나침반과 자이로콤파스 중계기 근처의 조타실에 있습니다. 스티어링 휠 또는 스티어링 컨트롤 패널은 일반적으로 자동 조종 장치와 동일한 열에 장착됩니다. 전기 변속기의 주요 요소는 스티어링 칼럼에 배치되고 전기 배선으로 경운기 구획의 주 구동 전기 모터에 연결된 컨트롤러 시스템입니다.

조향 기계

조향 기계. 현재 전기 및 유압의 두 가지 유형의 조향 기계가 널리 사용됩니다. 조향 기계의 작동은 케이블, 롤러, 전기 또는 유압 변속기를 사용하여 조타실에서 원격으로 제어됩니다. 현대 선박에서는 마지막 두 가지가 가장 일반적입니다.

스티어링 기어

해군의 선박에는 다양한 조타 장치가 사용되며 그 중 조타 장치는 다음과 같습니다. 전기 및 유압국내외 생산의 원동력. 그들은 스티어링 모터의 힘을 스톡으로 전달합니다.

그 중 두 가지 주요 유형의 드라이브가 널리 알려져 있습니다.

전기 모터의 기계적 섹터 경운기 드라이브(그림 4.3)는 중소형 선박에 사용됩니다.

이 드라이브에서 틸러는 방향타 스톡에 단단히 고정됩니다. 스톡에 자유롭게 장착 된 섹터는 스프링 쇼크 업소버의 도움으로 틸러에 연결되고 기어로 스티어링 모터와 연결됩니다.

방향타는 섹터와 틸러를 통해 전기 모터에 의해 이동되고 파도 충격으로 인한 동적 하중은 충격 흡수 장치에 의해 감쇠됩니다.

그림 4.3 - 기계 섹터 틸러 드라이브가 있는 조향 장치

전기 모터에서:

1 - 수동(비상) 휠 드라이브; 2 - 경운기; 3 - 감속기; 4 - 조향 부문; 5- 전기 모터; 6 - 스프링, 7 - 방향타 스톡; 8 프로파일 모양의 스티어링 휠; 9 - 웜 휠 및 브레이크 세그먼트; 10 - 벌레.

전기 변속기가있는 섹터 조향 기계의 제어 방식은 다음과 같습니다.

그림 4.4

그림 4.5 - 유압식 조향 제어 방식

투 플런저 스티어링 머신:

1 - 스티어링 휠 위치 센서; 2 - 케이블 네트워크; 3 - 오일 펌프의 전동기 구동; 4 - 오일 펌프; 5 - 스티어링 칼럼; 6 - 방향타 위치 리피터; 7- 원격 모터 수신기; 8- 조향기의 유압 실린더; 9- 방향타 스톡; 10 - 송유관; 11 - 서보 시스템의 로드 피드백 조정; 12 - 원격 모터 센서; 13 - 송유관.

유압 실린더의 파워 플런저 드라이브는 현대 선박에 사용됩니다(그림 4.5). 두 개의 유압 실린더, 오일 펌프, 텔레모터 및 유압 시스템으로 구성됩니다.

장치의 작동은 다음과 같습니다. 조타실에 위치한 스티어링 휠이 회전하면 제어 스테이션의 텔레다이나믹 센서가 유압 시스템에 의해 텔레모터 실린더로 펌핑되는 오일 압력 형태의 명령 신호를 생성합니다. 이 신호의 작용으로 텔레모터는

유압 실린더 중 하나에 동력 오일의 접근을 여는 레버 피드백 시스템. 이 경우 펌프의 압력을받는 오일은 한 실린더에서 다른 실린더로 옮겨져 피스톤을 움직이고 틸러, 스톡 및 방향타를 올바른 방향으로 돌립니다. 그 후 조정 막대가 0 위치로 돌아가고 센서와 리피터가 스티어링 휠의 새 위치를 고정합니다.

강한 파도나 큰 빙원이 방향타를 칠 때 유압 실린더의 오일 압력이 증가하지 않도록 유압 시스템에는 안전 밸브와 충격 흡수 스프링이 장착되어 있습니다.

텔레모터가 고장난 경우 틸러 컴파트먼트에서 조향기를 수동으로 제어할 수 있습니다.

두 오일 펌프가 모두 고장나면 수동 방향타 변속으로 전환되며 유압 시스템 파이프가 유압 실린더에 직접 연결되어 제어 스테이션에서 스티어링 휠을 회전시켜 압력을 생성합니다.

유사한 작동 원리를 가진 2 플런저 조향기 장치의 레이아웃이 그림 4.6에 나와 있습니다. 이 기계는 전체 조타 장치의 최고 효율을 제공하기 때문에 현대 선박에 가장 널리 사용됩니다. 그들에서 유압 실린더의 작동유 압력은 먼저 플런저의 병진 운동으로 직접 변환 된 다음 기계적 전달을 통해 틸러에 단단히 연결된 방향타 스톡의 회전 운동으로 변환됩니다. 스티어링 기어의 요구되는 오일 압력과 동력은 가변 용량의 래디얼 피스톤 펌프에 의해 형성되며, 이는 조타실에서 스티어링 휠의 명령을 받는 텔레모터에 의해 실린더에 분배됩니다.

선박의 순 운반 능력의 활용 계수(이 지표를 변경하기 위한 공식, 설명 및 한계).

안정평형 위치에서 벗어나는 힘에 저항하고 이러한 힘이 종료된 후 원래 평형 위치로 돌아가는 선박의 능력이라고 합니다.

4장 "부력"에서 얻은 선박의 평형 조건은 수면에 대해 주어진 위치에서 지속적으로 부유하기에 충분하지 않습니다. 또한 선박의 균형이 안정적이어야 합니다. 역학에서 평형의 안정성이라고 불리는 속성은 선박 이론에서 일반적으로 안정성이라고 합니다. 따라서 부력은 주어진 착륙과 함께 선박의 평형 위치에 대한 조건을 제공하고 안정성은 이 위치의 보존을 보장합니다.

용기의 안정성은 경사각이 증가함에 따라 변하고 특정 값에서 완전히 손실됩니다. 따라서 Θ = 0, Ψ = 0인 평형 위치에서 작은(이론적으로 극미한) 편차에서 선박의 안정성을 연구한 다음 안정성의 특성, 큰 경사에서 허용 한계를 결정하는 것이 적절해 보입니다.

구별하는 것이 관례 낮은 경사각에서의 선박 안정성(초기 안정성) 및 높은 경사각에서의 안정성.

작은 기울기를 고려할 때 선형 이론의 틀 내에서 선박의 초기 안정성을 연구하고 그 특성의 간단한 수학적 종속성을 얻을 수 있는 여러 가정을 할 수 있습니다. 큰 경사각에서의 선박 안정성은 세련된 비선형 이론을 사용하여 연구됩니다. 당연히 선박의 안정성 속성은 통일되고 수용된 분할은 순전히 방법론적입니다.

선박의 안정성을 연구할 때 그 기울기는 가로 및 세로의 두 개의 상호 수직인 평면에서 고려됩니다. 선박이 경사각에 의해 결정되는 횡단면에서 기울어질 때, 그것은 연구됩니다. 측면 안정성; 트림 각도에 의해 결정된 세로 평면의 경사로 그것을 연구하십시오. 종방향 안정성.

상당한 각가속도(액체 화물 펌핑, 구획으로의 느린 물 흐름) 없이 선박의 기울기가 발생하면 안정성을 호출합니다. 공전.

어떤 경우에는 선박을 기울이는 힘이 갑자기 작용하여 상당한 각 가속도(바람 스콜, 파도 서지 등)를 일으킵니다. 이러한 경우 고려 동적안정.

안정성은 선박의 매우 중요한 해상 속성입니다. 부력과 함께 추진 및 기동을 보장하는 데 필요한 수면에 대해 주어진 위치에서 선박의 항해를 보장합니다. 선박의 안정성이 감소하면 비상 롤링 및 트림이 발생할 수 있으며, 안정성이 완전히 상실되면 선박이 전복될 수 있습니다.

선박의 안정성이 위험한 수준으로 저하되는 것을 방지하기 위해 모든 선원은 다음을 수행해야 합니다.

항상 선박의 안정성에 대한 명확한 아이디어를 가지고 있습니다.

안정성을 감소시키는 이유를 알고;

안정성을 유지하고 회복하기 위한 모든 수단과 조치를 알고 적용할 수 있습니다.