Stabilitatea este capacitatea unui vas deviat de la poziția de echilibru de a reveni la ea după încetarea forțelor care au cauzat abaterea.

Înclinațiile navei pot apărea din acțiunea valurilor care se apropie, din cauza inundării asimetrice a compartimentelor în timpul unei gropi, de la circulatia marfurilor, presiunea vantului, datorita receptiei sau cheltuielilor de marfa.

Înclinarea navei în plan transversal se numește rola, iar în longitudinal tunde. Unghiurile formate în acest caz sunt notate respectiv cu θ și ψ

Stabilitatea pe care o are o navă în înclinații longitudinale se numește longitudinal. Este, de regulă, destul de mare, iar pericolul de a răsturna vasul prin prova sau pupa nu apare niciodată.

Se numește stabilitatea vasului cu înclinări transversale transversal. Este cea mai importantă caracteristică a navei, care determină navigabilitatea acesteia.

Există stabilitate transversală inițială la unghiuri mici ale călcâiului (până la 10 - 15 °) și stabilitate la înclinări mari, deoarece momentul de restabilire la unghiuri mici și mari ale călcâiului este determinat în diferite moduri.

stabilitatea initiala. Daca vasul se afla sub influenta unui moment de calcare extern M KR(de exemplu, presiunea vântului) se va rostogoli cu un unghi θ (unghiul dintre original WL 0 si curent WL 1 linii de plutire), apoi, din cauza unei modificări a formei părții subacvatice a navei, centrul de mărime CU trece la un punct De la 1(Fig. 5). Puterea de sustinere yV va fi aplicat la punct C1și îndreptată perpendicular pe linia de plutire actuală WL 1 . Punct M situat la intersectia planului diametral cu linia de actiune a fortelor de sustinere si se numeste metacentrul transversal. Forța de greutate a navei R rămâne în centrul de greutate G.Împreună cu puterea yV formează o pereche de forțe care împiedică înclinarea vasului de momentul de înclinare M KR. Momentul acestei perechi de forțe se numește moment de restabilire M V. Valoarea lui depinde de umăr l=GKîntre forțele de greutate și de susținere a unui vas înclinat: M B \u003d Pl \u003d Ph sin θ, Unde h- cota de punct M deasupra CG-ului navei g, numit înălțime metacentrică transversală navă.

Orez. 5. Acţiunea forţelor în timpul rulării navei.

Din formula se poate observa că valoarea momentului de restaurare cu atât mai mult cu atât mai mult h. Prin urmare, înălțimea metacentrică poate servi ca măsură de stabilitate pentru un anumit vas.

Valoare h a unei nave date la un anumit pescaj depinde de poziția centrului de greutate al navei. Dacă încărcăturile sunt plasate astfel încât centrul de greutate al navei să ia o poziție mai înaltă, atunci înălțimea metacentrică va scădea și, odată cu aceasta, brațul de stabilitate statică și momentul de restabilire, adică stabilitatea navei va scădea. Odată cu scăderea poziției centrului de greutate, înălțimea metacentrică va crește, stabilitatea vasului va crește.

Deoarece pentru unghiuri mici sinusurile lor sunt aproximativ egale cu unghiurile măsurate în radiani, putem scrie MB = Phθ.

Înălțimea metacentrică poate fi determinată din expresie h = r + z c - z g , Unde z c- ridicarea CV-ului peste OL; r- raza metacentrică transversală, adică ridicarea metacentrului deasupra CV-ului; z g- ridicarea CG-ului navei deasupra celui principal.

Pe o navă construită, înălțimea metacentrică inițială este determinată empiric - înclinat, adică înclinarea transversală a navei prin deplasarea unei sarcini de o anumită greutate, numită roll-ballast.

Stabilitate la unghiuri înalte ale călcâiului. Pe măsură ce rulajul navei crește, momentul de restabilire crește mai întâi, apoi scade, devine egal cu zero și apoi nu numai că nu împiedică înclinarea, ci, dimpotrivă, contribuie la aceasta (Fig. 6).

Orez. 6. Diagrama stabilității statice.

Deoarece deplasarea pentru o anumită stare de sarcină este constantă, momentul de restabilire se modifică numai datorită unei modificări a umărului stabilitate laterală l st. Conform calculelor stabilității transversale la unghiuri mari de călcâi, diagramă de stabilitate statică, care este un grafic care exprimă dependența l st din unghiul de rulare. Diagrama de stabilitate statică este construită pentru cele mai tipice și periculoase cazuri de încărcare a navelor.

Folosind diagrama, este posibil să se determine unghiul de înclinare dintr-un moment de înclinare cunoscut sau, dimpotrivă, să se găsească momentul de înclinare dintr-un unghi de înclinare cunoscut. Înălțimea metacentrică inițială poate fi determinată din diagrama de stabilitate statică. Pentru a face acest lucru, un radian egal cu 57,3 ° este eliminat de la originea coordonatelor, iar perpendiculara este restabilită la intersecția cu tangenta la curba umerilor de stabilitate la origine. Segmentul dintre axa orizontală și punctul de intersecție de pe scara diagramei va fi egal cu înălțimea metacentrică inițială.

Cu o acţiune lentă (statică) a momentului de înclinare, starea de echilibru în timpul unei rostogoliri apare dacă se respectă condiţia de egalitate a momentelor, adică. M KR \u003d M B(Fig. 7).

Orez. 7. Determinarea unghiului de rulare din acțiunea forței aplicate static (a) și dinamic (b).

Odată cu acțiunea dinamică a momentului de înclinare (o rafală de vânt, o smucitură a cablului de remorcare la bord), nava, înclinându-se, capătă o viteză unghiulară. Prin inerție, va trece de poziția de echilibru static și va continua să se încline până când munca momentului de înclinare devine egală cu munca momentului de restabilire.

Valoarea unghiului de înclinare sub acțiunea dinamică a momentului de înclinare poate fi determinată din diagrama de stabilitate statică. Linia orizontală a momentului de călcare se continuă spre dreapta până în zonă ODSE(lucrarea momentului de înclinare) nu va deveni egală cu aria figurii AMBII(lucrare de restabilire a momentului). În același timp, zona OASE este comună, așa că ne putem limita la compararea zonelor OH DAȘi ABC.

Dacă aria delimitată de curba momentului de restabilire este insuficientă, nava se va răsturna.

Stabilitatea navelor maritime trebuie să îndeplinească cerințele Registrului, conform cărora este necesar să se îndeplinească condiția (așa-numitul criteriu meteorologic): K \u003d M def min / M d max ≥ 1" unde M def min- moment minim de răsturnare (moment minim de înclinare aplicat dinamic, ținând cont de tanar), sub influența căruia vasul nu își va pierde încă stabilitatea; M d max- moment de călcarea aplicat dinamic din presiunea vântului la cea mai proastă opțiune de încărcare în ceea ce privește stabilitatea.

În conformitate cu cerințele Registrului, brațul maxim al diagramei de stabilitate statică lmax nu trebuie să fie mai mică de 0,25 m pentru navele cu lungimea de 85 m și nu mai mică de 0,20 m pentru navele de peste 105 m la un unghi de înclinare θ mai mare de 30°. Unghiul de pantă al diagramei (unghiul la care curba brațelor de stabilitate intersectează axa orizontală) pentru toate navele trebuie să fie de cel puțin 60°.

Influența mărfurilor lichide asupra stabilității. Dacă rezervorul nu este umplut până la vârf, adică are o suprafață lichidă liberă, atunci când este înclinat, lichidul se va revărsa în direcția rolei și centrul de greutate al vasului se va deplasa pe aceeași parte. Aceasta va duce la o scădere a brațului de stabilitate și, în consecință, la o scădere a momentului de restabilire. În același timp, cu cât rezervorul este mai larg, în care există o suprafață liberă a lichidului, cu atât mai semnificativă va fi scăderea stabilității laterale. Pentru a reduce influența suprafeței libere, este recomandabil să reduceți lățimea rezervoarelor și să vă străduiți să vă asigurați că în timpul funcționării există un număr minim de rezervoare cu o suprafață liberă a lichidului.

Influența mărfurilor în vrac asupra stabilității. La transportul mărfurilor în vrac (cereale), se observă o imagine ușor diferită. La începutul înclinării, sarcina nu se mișcă. Abia atunci când unghiul de călcâie depășește unghiul de repaus, încărcătura începe să se reverse. În acest caz, încărcătura vărsată nu se va întoarce la poziția anterioară, dar, rămânând în lateral, va crea o rulare reziduală, care, cu momente de înclinare repetate (de exemplu, furtuni), poate duce la pierderea stabilității și la răsturnarea vasul.

Pentru a preveni scurgerea cerealelor în cale, sunt instalate semi-pereți longitudinali suspendați - plăci de schimbare sau stivuiți saci de cereale deasupra cerealelor turnate în cală (însac de marfă).

Efectul unei sarcini suspendate asupra stabilității. Dacă încărcătura se află în cală, atunci când este ridicată, de exemplu, de o macara, are loc, parcă, un transfer instantaneu al încărcăturii către punctul de suspendare. Ca rezultat, CG-ul navei se va deplasa vertical în sus, ceea ce va duce la o scădere a brațului momentului de redresare atunci când nava primește o rulare, adică la o scădere a stabilității. În acest caz, scăderea stabilității va fi cu atât mai mare, cu atât este mai mare masa încărcăturii și înălțimea suspensiei acesteia.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Găzduit la http://www.allbest.ru/

Stabilitatea inițială a navei

1. Concept general despre stabilitate

Stabilitatea este capacitatea unei nave de a rezista forțelor care o abate de la poziția sa de echilibru și de a reveni la poziția inițială de echilibru după încetarea acestor forțe.

Condițiile de echilibru ale vasului nu sunt suficiente pentru ca acesta să plutească constant într-o poziție dată față de suprafața apei. De asemenea, este necesar ca echilibrul vasului să fie stabil. Proprietatea, care în mecanică se numește stabilitatea echilibrului, în teoria navei se numește de obicei stabilitate. Astfel, flotabilitatea oferă condițiile pentru poziția de echilibru a navei cu o aterizare dată, iar stabilitatea - păstrarea acestei poziții.

Stabilitatea vasului se modifică odată cu creșterea unghiului de înclinare și la o anumită valoare se pierde complet. Prin urmare, pare oportun să se studieze stabilitatea navei la abateri mici (teoretic infinitezimale) de la poziția de echilibru cu H = 0, W = 0, iar apoi să se determine caracteristicile stabilității acesteia, limitele admisibile ale acestora la înclinații mari.

Se obișnuiește să se facă distincția între stabilitatea unei nave la unghiuri mici de înclinare (stabilitatea inițială) și stabilitatea la unghiuri mari de înclinare.

Când se iau în considerare înclinații mici, este posibil să se facă o serie de ipoteze care să permită studierea stabilității inițiale a vasului în cadrul teoriei liniare și obținerea unor dependențe matematice simple ale caracteristicilor sale. Stabilitatea vasului la unghiuri mari de înclinare este studiată folosind o teorie neliniară rafinată. Desigur, proprietatea de stabilitate a navei este unificată, iar diviziunea acceptată este pur metodologică.

Când se studiază stabilitatea unui vas, înclinațiile sale sunt luate în considerare în două planuri reciproc perpendiculare - transversal și longitudinal. Când vasul este înclinat în plan transversal, determinat de unghiurile de călcâie, se studiază stabilitatea transversală a acestuia; cu înclinări în plan longitudinal, determinate de unghiurile de tăiere, studiați stabilitatea longitudinală a acestuia.

Dacă înclinarea navei are loc fără accelerații unghiulare semnificative (pomparea mărfurilor lichide, curgerea lentă a apei în compartiment), atunci stabilitatea se numește statică.

În unele cazuri, forțele care înclină vasul acționează brusc, provocând accelerații unghiulare semnificative (furtună de vânt, val de val etc.). În astfel de cazuri, se ia în considerare stabilitatea dinamică.

Stabilitatea este o proprietate nautică foarte importantă a unei nave; impreuna cu flotabilitatea asigura navigatia navei intr-o pozitie data fata de suprafata apei, necesara pentru a asigura propulsia si manevra. O scădere a stabilității navei poate provoca o rulare de urgență și o compensare, iar o pierdere completă a stabilității poate provoca răsturnarea acesteia.

Pentru a preveni o scădere periculoasă a stabilității navei, toți membrii echipajului trebuie:

Aveți întotdeauna o idee clară despre stabilitatea navei;

Cunoașteți motivele care reduc stabilitatea;

Să cunoască și să fie capabil să aplice toate mijloacele și măsurile pentru menținerea și restabilirea stabilității.

2. Înclinări de volum egale ale vasului. teorema lui Euler

Stabilitatea unui vas este studiată sub așa-numitele înclinări de volum egal, în care mărimea volumului subacvatic rămâne neschimbată și doar forma părții subacvatice a vasului se modifică.

Să introducem principalele definiții legate de înclinațiile navei:

Axa de înclinare este linia de intersecție a planurilor a două linii de plutire;

Plan de înclinare - un plan perpendicular pe axa de înclinare, care trece prin centrul de greutate, corespunzător poziției inițiale de echilibru a navei;

Unghiul de înclinare - unghiul de rotație al navei în jurul axei de înclinare (unghiul dintre planurile liniilor de plutire), măsurat în planul de înclinare;

Linii de apă cu volum egal - linii de apă care, atunci când vasul este înclinat, taie volume egale în formă de pană, dintre care unul, când vasul este înclinat, intră în apă, iar celălalt iese din apă.

Orez. 1. Considerarea teoremei lui Euler

Cu o linie de plutire inițială cunoscută, teorema lui Euler este folosită pentru a construi o linie de plutire de volum egal cu aceasta. Conform acestei teoreme, cu o înclinare infinit mică a vasului, planele liniilor de plutire cu volum egal se intersectează de-a lungul unei linii drepte care trece prin centrul lor geometric comun (centrul de greutate), sau axa unei înclinații cu volum egal infinit de mici trece prin centrul geometric al zonei liniei de plutire inițială.

Teorema lui Euler poate fi aplicată și înclinațiilor mici finite, cu cât eroarea este mai mică, cu atât unghiul de înclinare este mai mic.

Se presupune că precizia suficientă pentru exersare este asigurată la înclinații And 1012 0 și Sh 23 0 . În aceste unghiuri se ia în considerare stabilitatea inițială a vasului.

După cum știți, atunci când nava navighează fără rostogolire și cu un trim aproape de zero, ordonata centrului geometric al ariei liniei de plutire y f = 0 și abscisa x f 0. Prin urmare, în acest caz, putem presupune că axa înclinării transversale a volumului mic egal se află în DP, iar axa înclinării longitudinale a volumului mic egal este perpendiculară pe DP și decalată față de pătrat. secțiunea mediană - cadru la distanța x f (Fig. 1).

Valoarea x f este o funcție de pescajul navei d. Dependenţa x f (d) este prezentată de curbele elementelor desenului teoretic.

Când nava este înclinată într-un plan arbitrar, axa înclinațiilor de volum egal va trece și prin centrul geometric (centrul de greutate) al zonei liniei de plutire.

3. Metacentri și razele metacentrice

Să presupunem că nava din poziția inițială fără călcâi și tăiere face înclinări transversale sau longitudinale de volum egal. În acest caz, planul înclinărilor longitudinale va fi un plan vertical care coincide cu DP, iar planul înclinărilor transversale va fi un plan vertical care coincide cu planul cadrului care trece prin CV.

Înclinații transversale

În poziţia verticală a navei, CV este în DP (punctul C), iar linia de acţiune a forţei de flotabilitate rV se află, de asemenea, în DP (Fig. 2). Cu înclinarea transversală a vasului la un unghi I, forma volumului scufundat se modifică, CV-ul se deplasează în direcția înclinării din punctul C în punctul C I și linia de acțiune a forței de flotabilitate va fi înclinată spre DP la un unghi I.

Punctul de intersecție al liniilor de acțiune ale forței de flotabilitate la o înclinare transversală de volum egal infinit de mică a vasului se numește metacentru transversal (punctul m din Fig. 2). Raza de curbură a traiectoriei CV r (elevarea metacentrului transversal deasupra CV) se numește raza metacentrică transversală.

În cazul general, traiectoria CV este o curbă spațială complexă, iar fiecare unghi de înclinare corespunde propriei poziții a metacentrului (Fig. 3). Totuși, pentru înclinări mici de volum egal, cu o aproximare cunoscută, putem presupune că traiectoria

CV-ul se află în planul de înclinare și este un arc de cerc centrat în punctul m. Astfel, putem presupune că în procesul unei mici înclinări transversale de volum egal a navei dintr-o poziție dreaptă, metacentrul transversal se află în DP și nu își schimbă poziția (r = const).

Orez. 2. Mișcare CV la înclinații mici

Orez. 3. Mișcare CV la înclinații mari

Orez. 4. La derivarea expresiei pentru raza metacentrică transversală

Expresia razei metacentrice transversale r se obține din condiția ca axa micii înclinații transversale de volum egal a vasului să se afle în DP și că, cu o astfel de înclinare, volumul în formă de pană v este, parcă, transferat din partea care a părăsit apa către partea care a intrat în apă (Fig. 4).

Conform binecunoscutei teoreme a mecanicii, la mutarea unui corp aparținând unui sistem de corpuri, centrul de greutate al întregului sistem se va deplasa în aceeași direcție paralel cu mișcarea corpului, iar aceste mișcări sunt invers proporționale cu forțele gravitaționale ale corpului și respectiv ale sistemului. Această teoremă poate fi extinsă și la volumele corpurilor omogene. Denota:

C C I - deplasarea CV (centrul geometric al volumului V),

b - deplasarea centrului geometric al volumului în formă de pană v. Apoi, conform teoremei

din: C C I =

Pentru elementul de lungime a vasului dx, presupunând că volumul în formă de pană are forma unui triunghi în planul cadrului, obținem:

sau la unghi mic

Dacă până, atunci:

dv b = y 3 ȘI dx.

Integrând, obținem:

v b = AND y 3 dx sau:

unde J x = ydx este momentul de inerție al zonei liniei de plutire față de axa centrală longitudinală.

Atunci expresia pentru mutarea CV-ului va arăta astfel:

După cum se poate observa din fig. 5, la un unghi mic Și

C C I r I

Comparând expresiile, constatăm că raza metacentrică transversală:

r=

Aplicarea metacentrului transversal:

z m = z c + r = z c +

Înclinații longitudinale

Orez. 6. La derivarea expresiei pentru raza metacentrică longitudinală

Prin analogie cu înclinațiile transversale, punctul de intersecție a liniilor de acțiune ale forței de flotabilitate la o înclinare longitudinală de volum egal infinit de mică a vasului se numește metacentru longitudinal (punctul M din Fig. 6). Ridicarea metacentrului longitudinal deasupra CV-ului se numește raza metacentrică longitudinală. Valoarea razei longitudinale este determinată de expresia:

R = ,

unde J yf este momentul de inerție al zonei liniei de plutire față de axa centrală transversală.

Aplicarea metacentrului longitudinal:

z m = z c + R = z c +

Deoarece aria liniei de plutire este alungită în direcția longitudinală, J yf este mult mai mare decât J x și, în consecință, R este mult mai mare decât r. Valoarea lui R este de 1 2 lungimi de nave.

Razele metacentrice și aplicațiile metacentrelor sunt, după cum va fi clar din discuția care urmează, caracteristici importante ale stabilității unei nave. Valorile lor sunt determinate la calcularea elementelor volumului scufundat și pentru o navă care plutește fără călcâi și trim, ele sunt reprezentate de curbele J x (d), J yf (d), r (d), R (d). ) în desenul elementelor curbe ale desenului teoretic.

4. Starea stabilității inițiale a navei

înălțimi metacentrice

Să găsim condiția în care o navă care plutește în echilibru fără călcâi și trim va avea stabilitate inițială. Presupunem că încărcăturile nu se deplasează atunci când nava este înclinată și CG-ul navei rămâne în punctul corespunzător poziției inițiale.

Când vasul este înclinat, forța gravitației P și forțele de flotabilitate rV formează o pereche, al cărei moment acționează asupra vasului într-un anumit fel. Natura acestui impact depinde de poziția relativă a CG și a metacentrului.

Orez. 6. Primul caz de stabilitate a navei

Există trei cazuri tipice ale stării vasului pentru care impactul asupra acestuia al momentului forțelor P și rV este diferit calitativ. Considerați-le pe exemplul înclinațiilor transversale.

Primul caz (Fig. 6) - metacentrul este situat deasupra CG, adică. z m > z g . În acest caz, este posibilă o locație diferită a centrului de mărime față de centrul de greutate.

I. În poziția inițială, centrul de mărime (punctul C 0) este situat sub centrul de greutate (punctul G) (Fig. 6, a), dar când este înclinat, centrul de mărime se deplasează spre înclinare atât de mult încât metacentrul (punctul m) este situat deasupra gravitației centrale a navei. Momentul forțelor P și rV tinde să readucă nava în poziția inițială de echilibru și, prin urmare, este stabilă. Un aranjament similar al punctelor m, G și C 0 se găsește pe majoritatea navelor.

II. În poziția inițială, centrul de mărime (punctul C 0) este situat deasupra centrului de greutate (punctul G) (Fig. 6, b). Când nava este înclinată, momentul rezultat al forțelor P și rV îndreptează nava și, prin urmare, este stabilă. În acest caz, indiferent de dimensiunea deplasării centrului de mărime atunci când este înclinată, o pereche de forțe tinde întotdeauna să îndrepte nava. Acest lucru se datorează faptului că punctul G se află sub punctul C 0 . O poziție atât de joasă a centrului de greutate, care oferă stabilitate necondiționată pe nave, este dificil de implementat constructiv. O astfel de aranjare a centrului de greutate poate fi găsită în special pe iahturile cu vele.

Orez. 7. Al doilea și al treilea caz de stabilitate a navei

Al 2-lea caz (Fig. 7, a) - metacentrul este situat sub CG, adică. z m< 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.

Al 3-lea caz (Fig. 7, b) - metacentrul coincide cu CG, i.e. z m = z g . În acest caz, atunci când nava este înclinată, forțele P și rV continuă să acționeze de-a lungul aceleiași verticale, momentul lor este egal cu zero - nava va fi într-o stare de echilibru în noua poziție. În mecanică, acesta este un caz de echilibru indiferent.

Din punctul de vedere al teoriei navei, în conformitate cu definiția stabilității navei, nava este stabilă în primul caz, și nu stabilă în al 2-lea și al 3-lea.

Deci, condiția pentru stabilitatea inițială a vasului este locația metacentrului deasupra CG. Un vas este stabil transversal dacă

şi stabilitatea longitudinală, dacă

Prin urmare, sensul fizic al metacentrului devine clar. Acest punct este limita până la care centrul de greutate poate fi ridicat fără a priva vasul de stabilitatea inițială pozitivă.

Distanța dintre metacentru și CG-ul navei la W = I = 0 se numește înălțimea metacentrică inițială sau pur și simplu înălțimea metacentrică. Planurile transversale și longitudinale de înclinare ale vasului corespund respectiv înălțimilor metacentrice transversale h și longitudinale H. Este evident că

h = z m - z g și H = z m - z g sau

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

h = r - b și H = R - b,

unde b \u003d z g - z c este cota CG deasupra CG.

După cum puteți vedea, h și H diferă doar în razele metacentrice, deoarece b este aceeași valoare.

Prin urmare, H este mult mai mare decât h.

b \u003d (1%) R, prin urmare, în practică, se crede că H \u003d R.

5. Metacentricformulele de stabilitate și aplicarea lor practică

După cum sa considerat, atunci când vasul este înclinat, acţionează o pereche de forţe, al căror moment caracterizează gradul de stabilitate.

Cu mici înclinări de volum egal ale vasului în plan transversal (Fig. 8) (CV se mișcă în planul de înclinare), momentul transversal de restabilire poate fi reprezentat prin expresia

m I \u003d P \u003d gV,

unde brațul de moment \u003d l Și se numește brațul de stabilitate laterală.

Din triunghiul dreptunghic mGK găsim că

l Și \u003d h păcatȘi, atunci:

m I \u003d Ph sinI \u003d gV h sinI

Sau, ținând cont de valorile mici ale lui și și luând sinII 0 /57,3, obținem formula metacentrică pentru stabilitatea laterală:

m și \u003d gV h și 0 / 57,3

Având în vedere prin analogie înclinarea vasului în plan longitudinal (Fig. 8), este ușor de obținut formula metacentrică pentru stabilitatea longitudinală:

M W \u003d P l W \u003d gV H sin W \u003d gV H W 0 / 57,3,

unde M W este momentul de restabilire longitudinală și l W este umărul stabilității longitudinale.

Orez. 8. Înclinarea laterală a vasului

În practică, se utilizează coeficientul de stabilitate, care este produsul deplasării cu înălțimea metacentrică.

Coeficient de stabilitate laterală

K I \u003d gV h \u003d P h

Coeficientul de stabilitate longitudinală

K W \u003d gV H \u003d P H

Ținând cont de coeficienții de stabilitate, formulele metacentrice vor lua forma

m I \u003d K I I 0 / 57,3,

M W \u003d K W W 0 / 57,3

Formulele de stabilitate metacentrică, care dau o dependență simplă a momentului de restabilire de forța gravitațională și de unghiul de înclinare al navei, permit rezolvarea unui număr de probleme practice apărute în condițiile navei.

Orez. 9. Înclinarea longitudinală a vasului

În special, aceste formule pot fi utilizate pentru a determina unghiul de rulare sau unghiul de compensare pe care nava îl va primi în urma impactului unui anumit moment de înclinare sau de compensare, cu o masă cunoscută și înălțime metacentrică. Înclinarea vasului sub influența m kr (M diff) duce la apariția opusului în semnul momentului de restabilire m și (M W) crescând în mărime cu creșterea unghiului de rostogolire (trim). O creștere a unghiului de rulare (trim) va avea loc până când momentul de restabilire devine egal ca mărime cu momentul de înclinare (moment de tăiere), adică. până când este îndeplinită condiția:

m I \u003d m cr și M W \u003d M dif.

După aceea, nava va naviga cu unghiuri de rostogolire (trim):

Și 0 \u003d 57,3 m cr / gV h,

W 0 \u003d 57,3 M difer / gV N

Presupunând în aceste formule I \u003d 1 0 și W \u003d 1 0, găsim valorile momentului de înclinare a navei cu un grad și momentul de tăiere a navei cu un grad:

m 1 0 = gV h = 0,0175 gV h,

M 1 0 \u003d gV H \u003d 0,0175 gV H

În unele cazuri, se utilizează și mărimea momentului navei de tăiere pe centimetru m D. La o valoare mică a unghiului W, când tg W W, W = (d n - d k) / L = D f / L.

Luând în considerare această expresie, formula metacentrică pentru momentul de restabilire longitudinală poate fi scrisă astfel:

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

Presupunând în formula D f \u003d 1 cm \u003d 0,01 m, obținem:

m D \u003d 0,01 gV H / L.

Cu valorile cunoscute ale m 1 0, M 1 0 și m D, unghiul de călcâi, unghiul de tăiere și unghiul de tăiere din efectul asupra vasului al unui anumit moment de înclinare sau de tăiere poate fi determinat prin dependențe simple:

Și 0 = m cr. / m 1 0 ; W 0 \u003d M dif / M 1 0; D f = M dif / 100 m D

În raționamentul de mai sus, s-a presupus că nava în poziția inițială (înainte de impactul m cr sau M dif) naviga drept și pe o chilă uniformă. Dacă, în poziția inițială a navei, ruliu și trim diferă de zero, atunci valorile găsite ale I 0 , W 0 și D f ar trebui considerate suplimentare (dI 0 , dS 0 , dD f).

Cu ajutorul formulelor de stabilitate metacentrică, este, de asemenea, posibil să se determine ce moment necesar de înclinare sau de tăiere trebuie aplicat vasului pentru a crea un anumit unghi de înclinare sau unghi de tăiere (în scopul etanșării unei găuri în pielea laterală, vopsirea sau inspectarea elicelor). Pentru o navă care plutește în poziția inițială fără călcâi și tăiere:

m cr \u003d gV h Și 0 / 57,3 \u003d m 1 0 Și 0;

M dif \u003d gV H W 0 / 57,3 \u003d M 1 0 W 0

sau M dif = 100 D f m D

În practică, formulele de stabilitate metacentrică pot fi utilizate la unghiuri mici de înclinare (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 . Stabilitatea formei și stabilitatea sarcinii

Luarea în considerare a acestei probleme ne permite să stabilim natura stabilității, să aflăm cauzele fizice ale apariției unui moment de restabilire când vasul este înclinat. În conformitate cu formulele de stabilitate metacentrică (unghiurile I și W sunt exprimate în radiani):

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

Astfel, momentele de restabilire m I, M W și umerii stabilității statice l I, l W sunt suma algebrică a componentelor lor:

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

l I \u003d l f I + l n I; l W \u003d l f W + l n W,

unde sunt momentele

m f \u003d gV r I;

M f \u003d gV R W,

numite momentele de stabilitate ale formei, momentele

m n \u003d - gV b I;

M n \u003d - gV b W,

momentele de stabilitate a încărcăturii și umerilor

l f I \u003d m f / gV;

l f W \u003d M f / gV,

umerii transversali si longitudinali de stabilitate a formei, umerii

l n I \u003d - m n / gV;

l n W \u003d - M n / gV,

umerii transversali și longitudinali ai stabilității sarcinii.

b \u003d z g - z c,

unde J x și J yf sunt momentul de inerție al ariei liniei de plutire în raport cu axele centrale transversale și, respectiv, longitudinale, atunci forma și momentele de încărcare pot fi reprezentate ca:

m f \u003d g J x I,

M f \u003d g J yf W;

m n \u003d - gV (z g - z c) Și,

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

Prin natura sa fizică, momentul de stabilitate al formei acționează întotdeauna în direcția opusă înclinării vasului și, prin urmare, asigură întotdeauna stabilitatea. Se calculează în funcție de momentul de inerție al zonei liniei de plutire în jurul axei de înclinare. Stabilitatea formei este cea care predetermina o stabilitate longitudinală semnificativ mai mare în comparație cu cea transversală. J yf » J x .

Momentul de stabilitate a sarcinii datorat poziției CG deasupra CV b = (z g - z c) > 0, reduce întotdeauna stabilitatea vasului și, în esență, este asigurat doar de stabilitatea formei.

Se poate presupune că, în absența unei linii de plutire, de exemplu, într-un submarin aflat în poziție scufundată, nu există moment de formă (J x = 0). În poziție scufundată, submarinul, datorită balastării tancurilor speciale, are o poziție CG sub CG, drept urmare, stabilitatea acestuia este asigurată de stabilitatea încărcăturii.

7 . Definiţia măsurilor de stabilitate iniţialănavă

Aterizarea unei nave drepte și pe o chilă uniformă

În cazurile în care nava navighează cu unghiuri nesemnificative de călcâie și de trim, măsurile inițiale de stabilitate pot fi determinate folosind diagrame metacentrice.

Pentru o anumită masă a vasului, determinarea măsurilor inițiale de stabilitate se reduce la determinarea metacentrilor aplicați (sau a razelor metacentrice și a CV-ului aplicat) și a CG aplicat.

Orez. 10. Diagrama metacentrică

Aplicați CV z c și razele metacentrice r, R sunt caracteristici ale volumului scufundat al vasului și depind de pescaj. Aceste dependențe sunt prezentate pe diagrama metacentrică, care face parte din elementele de curbă ale desenului teoretic. Conform diagramei metacentrice (Fig. 10), este posibil nu numai să se determine z c și r, dar cu o aplicație CG cunoscută, să se găsească înălțimea metacentrică transversală a vasului.

Pe fig. 10 prezintă secvența de calcul a înălțimii metacentrice transversale a navei la primirea mărfii. Cunoscând masa încărcăturii primite m și aplicația centrului său de greutate z, este posibil să se determine noua aplicație a CG z g 1 a navei prin formula:

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

unde z g este aplicația CG al navei înainte de a primi încărcătura.

Trim aterizarea bărcii

Când navighează cu o navă cu asietă, secțiunile mai pline ale carenei intră în apă, ceea ce duce la o creștere a zonei liniei de plutire (stabilitatea formei) și, în consecință, la înălțimea metacentrică transversală. La vasele de pescuit, contururile pupei sunt mai pline decât cele de la prova, prin urmare, la tăierea la pupă, este de așteptat o creștere, iar la tăierea la prova, este de așteptat o scădere a stabilității transversale a navei.

Orez. 11. Diagrama Firsov - Gundobin

Pentru a calcula înălțimea metacentrică transversală a vasului, ținând cont de trim, se folosesc diagramele Firsov-Gundobin, stabilitatea inițială a KTIRPiKh și curbele de interpolare.

Diagrama Firsov-Gundobin (Fig. 11) diferă de diagrama Firsov prin faptul că conține curbele z m și z c , ale căror valori sunt determinate din pescajele cunoscute ale navei înainte și înapoi.

Diagrama stabilității inițiale a KTIRPiKh (Fig. 12) vă permite să determinați aplicația metacentrului navei z m din masa cunoscută D și abscisa centrului său de greutate x g .

Conform diagramei curbelor de interpolare (Fig. 13), cu pescajele cunoscute ale navei înainte și înapoi, este posibil să se găsească raza metacentrică transversală r și aplicația centrului de mărime al navei z c .

Diagramele prezentate în fig. 11-13, vă permit să găsiți z m pentru orice aterizare a navei, inclusiv pe o chilă uniformă. Prin urmare, ele fac posibilă analiza efectului trimului asupra stabilității transversale inițiale a vasului.

Orez. 12. Diagrama stabilității inițiale a traulerului de tip Karelia

navă de stabilitate metacenter marfă

Orez. 13. Diagrama pentru determinarea z c și r

8 . Efectul mișcării încărcăturii asupra aterizării șistabilitatea vasului

Pentru a determina aterizarea și stabilitatea navei în timpul mișcării arbitrare a mărfurilor, este necesar să se ia în considerare separat mișcarea verticală, orizontală transversală și orizontală longitudinală.

Trebuie amintit că la început este necesar să se efectueze calcule legate de modificarea stabilității (mișcare verticală, ridicare a sarcinii)

verticalmișcarea încărcăturii

De la punctul 1 la punctul 2 nu creează un moment capabil să încline nava și, prin urmare, aterizarea acesteia nu se schimbă (cu excepția cazului în care stabilitatea navei rămâne pozitivă). O astfel de mișcare nu duce decât la o modificare a înălțimii centrului de greutate al navei. Se poate concluziona că această deplasare duce la o modificare a stabilității sarcinii cu stabilitatea formei neschimbată. Deplasarea centrului de greutate este determinată de binecunoscuta teoremă a mecanicii teoretice:

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

unde m este masa încărcăturii transportate,

D este masa vasului,

z 1 și z 2 - aplicații ale încărcăturii CG înainte și după mișcare.

Creșterea înălțimilor metacentrice va fi:

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

Nava după mutarea încărcăturii va avea o înălțime metacentrică transversală:

Mișcarea verticală a sarcinii nu duce la o modificare semnificativă a înălțimii metacentrice longitudinale, datorită micșorării dH față de valoarea lui H.

Orez. 14. Mișcarea pe verticală a încărcăturii

Orez. 15. Mișcarea transversală orizontală a sarcinii

sarcini suspendate

Ele apar pe navă ca urmare a ridicării încărcăturii de la cală pe punte, a primirii unei capturi, a tragerii plaselor cu ajutorul săgeților de marfă etc. O sarcină suspendată (Fig. 16) are un efect similar asupra stabilității unui vas ca și a uneia deplasate pe verticală, doar schimbarea stabilității are loc instantaneu în momentul separării acestuia de suport. La ridicarea sarcinii, când tensiunea din pandantiv devine egală cu greutatea încărcăturii, centrul de greutate al sarcinii se deplasează de la punctul 1 la punctul de suspensie (punctul 2), iar ridicarea ulterioară nu va afecta stabilitatea încărcăturii. navă. Modificarea înălțimii metacentrice poate fi estimată folosind formula

unde l \u003d (z 2 - z 1) este lungimea inițială a suspensiei de sarcină.

Pe navele mici, în condiții de stabilitate redusă, ridicarea unei încărcături cu brațuri de nave poate fi un pericol semnificativ.

Mișcarea orizontală transversală a încărcăturii

Mișcarea orizontală transversală a unei încărcături cu masa m (Fig. 17) duce la o modificare a ruliului vasului ca urmare a momentului de apariție m kr cu un umăr (y 2 - y 1) cosИ.

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

unde y 1 și y 2 sunt ordonatele poziției încărcăturii CG înainte și după mișcare.

Având în vedere egalitatea înclinării m cr și a momentelor de restabilire m Și, folosind formula de stabilitate metacentrică, obținem:

Дh sinИ = m l y cosИ, de unde

tgI \u003d m l y / Dh.

Având în vedere că unghiurile de rulare sunt mici, putem presupune că tgИ = И И = И 0 /57,3, iar formula va lua forma

Și 0 = 57,3 m l y /Dh.

Dacă înainte de a muta încărcătura, nava a avut o rulare, atunci în această formulă unghiul ar trebui considerat ca un increment dI 0

Orez. 17.

Mișcarea orizontală longitudinală a încărcăturii

Mișcarea longitudinală orizontală a încărcăturii (Fig. 18) duce la modificarea înălțimii vasului și a înălțimii metacentrice transversale. Prin analogie cu cazul anterior, cu M W = M dif, obținem:

tg W \u003d m l x / DN sau

L 0 \u003d 57,3 m l x / DN.

În practică, înclinațiile longitudinale sunt estimate mai des în funcție de cantitatea de tăiere

D f \u003d W 0 L / 57,3, atunci

D f \u003d m l x L / DN,

unde L este lungimea vasului.

Folosind momentul care diferențiază vasul cu 1 cm (inclus în scala de încărcare și KETC)

m D \u003d 0,01 gV N / L (kN m / cm);

m D = 0,01 DN / L = 0,01 DR / L (t m / cm),

din moment ce H R obținem

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

Modificarea pescajului în timpul mișcării longitudinale a sarcinii:

dd n \u003d (0,5L - x f) Df / L,

dd k \u003d - (0,5L + x f) Df / L.

Apoi, noul pescaj al navei va fi:

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;

unde x f este abscisa axei pasului.

Efectul trimului asupra înălțimii metacentrice a navei este discutat în detaliu în 7.2.

9 . Influența primirii unei sarcini mici asupra aterizării și stabilității navei

Modificarea aterizării navei la primirea mărfurilor a fost luată în considerare la 4.4. Să determinăm modificarea înălțimii metacentrice transversale dh atunci când primim o sarcină mică de masă m (Fig. 19), al cărei centru de greutate este situat pe aceeași verticală cu CG a zonei liniei de plutire în punctul cu aplicatul. z.

Ca urmare a creșterii pescajului, deplasarea volumetrică a navei va crește cu dV = m/s și va apărea o forță suplimentară de flotabilitate r dV, aplicată în CG al stratului dintre liniile de plutire WL și W 1 L 1 .

Orez. 19. Acceptarea la bordul unei marfă mică

Considerând ca nava să fie cu laturi drepte, aplicarea CG a volumului suplimentar de flotabilitate va fi egală cu d + dd /2, unde creșterea pescajului este determinată de formulele cunoscute dd = m / cS sau dd = m / q cm.

Când nava este înclinată la un unghi I, forța de greutate a sarcinii p și forța de flotabilitate egală cu aceasta g dV formează o pereche de forțe cu umăr (d + dd / 2 -z) sinI. Momentul acestei perechi dm Și \u003d p (d + dd / 2 - z) sin Și crește momentul inițial de restabilire al vasului m Și \u003d gV h sin Și, prin urmare, momentul de restabilire după primirea sarcinii devine egal cu

m ȘI 1 = m ȘI + dm ȘI, sau

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

trecând la valori de masă, obținem

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

Din ecuație găsim incrementul înălțimii metacentrice dh:

Pentru cazul general al primirii sau scoaterii unei sarcini mici, formula ia forma:

unde + (-) este înlocuit la primirea (scoaterea) încărcăturii.

Din formula se vede că

dh< 0 при z >(d dd /2 - h) și

dh > 0 la z< (d дd /2 - h), а

dh = 0 la z = (d dd /2 - h).

Ecuația z \u003d (d dd / 2 - h) este ecuația planului neutru (limitator).

Planul neutru este planul pe care acceptarea unei sarcini nu modifică stabilitatea navei. Primirea încărcăturii deasupra planului neutru reduce stabilitatea navei, sub planul neutru o mărește.

10 . Influența mărfurilor lichide asupra stabilității navei

Nava are o cantitate semnificativă de marfă lichidă sub formă de rezerve de combustibil, apă și petrol. Dacă o marfă lichidă umple întregul rezervor, efectul acesteia asupra stabilității navei este similar cu cel al unei încărcături solide echivalente de masă.

m f = c f v f.

Pe navă, există aproape întotdeauna rezervoare care nu sunt complet umplute, adică. lichidul are o suprafață liberă în ele. Suprafețele libere pe o navă pot fi create, de asemenea, ca urmare a stingerii incendiilor și a deteriorarii carenei. Suprafețele libere au un efect negativ puternic atât asupra stabilității inițiale, cât și asupra stabilității vasului la înclinații mari. Când vasul este înclinat, încărcătura lichidă având o suprafață liberă curge în direcția de înclinare, creând astfel un moment suplimentar care rulează vasul. Momentul apărut poate fi considerat ca o corecție negativă a momentului de restabilire a navei.

Orez. 20. Influența asupra stabilității inițiale a suprafeței libere a unei încărcături lichide

Efect de suprafață gratuit

Influența suprafeței libere (Fig. 20) va fi luată în considerare atunci când nava aterizează drept și pe o chilă uniformă. Să presupunem că într-unul din tancurile navei se află o marfă lichidă cu un volum v l, având o suprafață liberă. Când vasul este înclinat la un unghi mic Și, suprafața liberă a lichidului se va înclina și ea, iar centrul de greutate al lichidului q se va muta într-o nouă poziție q 1 . Datorită micii unghiului Și, putem presupune că această mișcare are loc de-a lungul unui arc de cerc de rază r 0 centrat în punctul m 0 , în care liniile de acțiune ale greutății fluidului se intersectează înainte și după înclinarea navei. . Prin analogie cu raza metacentrică

r 0 \u003d i x / v w,

unde i x - momentul propriu de inerție al suprafeței libere a lichidului față de axa longitudinală (paralel cu axa de coordonate OX). Este ușor de observat că cazul în cauză are același efect asupra stabilității ca și cazul suspendat, unde l = r 0 și m = с zh v zh.

Orez. 21. Curbele coeficientului adimensional k

Folosind formula pentru o sarcină suspendată, obținem formula pentru efectul asupra stabilității suprafeței libere a lichidului:

După cum se poate vedea din formulă, i x este cel care afectează stabilitatea.

Momentul de inerție al suprafeței libere se calculează prin formula

unde l și b sunt lungimea și lățimea suprafeței, iar k este un coeficient adimensional care ia în considerare forma suprafeței libere.

În această formulă, trebuie acordată atenție ultimului factor - b 3, că lățimea suprafeței, într-o măsură mai mare decât lungimea, afectează i x și, prin urmare, dh. Astfel, este necesar să fim deosebit de atenți la suprafețele libere din compartimentele largi.

Să stabilim cât de mult va scădea pierderea stabilității într-un rezervor dreptunghiular după instalarea a n pereți longitudinali la distanțe egale unul de celălalt

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

Raportul dintre corecții la înălțimea metacentrică înainte de instalare și după instalarea pereților etanși va fi

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

După cum se poate observa din formule, instalarea unui perete etanș reduce influența suprafeței libere asupra stabilității de 4 ori, de două ori de 9 ori etc.

Coeficientul k poate fi determinat din curba din fig. 21, în care curba superioară corespunde unui trapez asimetric, cea inferioară unuia simetric. Pentru calcule practice, coeficientul k, indiferent de forma suprafeței, este indicat să se ia ca pentru suprafețele dreptunghiulare k = 1/12.

În condițiile navei, influența mărfurilor lichide este luată în considerare folosind tabelele din „Informații privind stabilitatea navei”.

tabelul 1

Corectarea influenței suprafețelor libere ale mărfurilor lichide asupra stabilității navei de tip BMTR „Mayakovsky”

Corecție, m, dh	Deplasarea vasului, m

Tabelele oferă corecții la înălțimea metacentrică a navei dh pentru un set de rezervoare, care, în funcție de condițiile de funcționare, pot fi umplute parțial (Tabelul 1) la coeficientul de stabilitate transversală dm h = dh = c w i x pentru fiecare rezervor separat ( Masa 2). Rezervoarele cu corecții la înălțimea metacentrică mai mică de 1 cm nu sunt luate în considerare în calcule.

În funcție de tipul de corecție, înălțimea metacentrică a navei, ținând cont de efectul mărfurilor lichide în tancurile parțial umplute, se găsește prin formule

h \u003d z m - z g - dh;

h = z m - z g - dm h /

După cum se poate observa, suprafețele libere, așa cum ar fi, măresc centrul de greutate al vasului sau reduc metacentrul său transversal cu

dz g = dz m = dh = dm h /

Manifestarea suprafeței libere a încărcăturii lichide afectează și stabilitatea longitudinală a navei. Corecția la înălțimea metacentrică longitudinală va fi determinată de formulă

dN \u003d - cu i i y /,

unde i y este momentul intrinsec de inerție al suprafeței libere a lichidului față de axa transversală (paralelă cu axa de coordonate a OS). Totuși, datorită valorii semnificative a înălțimii metacentrice longitudinale H, corecția dH este de obicei neglijată.

Schimbarea considerată a stabilității de la suprafața liberă a lichidului are loc în prezența volumului acestuia de la 5 la 95% din volumul rezervorului. În astfel de cazuri, se spune că suprafața liberă are ca rezultat o pierdere efectivă a stabilității.

masa 2

Corecție pentru influența suprafețelor libere ale mărfurilor lichide asupra stabilității navei m/v "Alexander Safontsev"

Nume		Abscisa CG, m	Aplicație CG, m	Moment mx, tm	Moment mz, tm	Corecții pentru suprafețe libere, tm
Rezervorul DT #3
Rezervorul DT #4
Rezervorul DT #5
Rezervorul DT #6
Cisternă DT nr. 35

Orez. 22. Caz de pierdere invalidă a stabilității

Dacă în rezervor există doar un strat foarte subțire de lichid sau rezervorul este umplut aproape până la vârf, atunci lățimea suprafeței libere începe să scadă brusc când vasul este înclinat (Fig. 22). În consecință, momentul de inerție al suprafeței libere va suferi și o scădere bruscă și, în consecință, o corecție la înălțimea metacentrică. Acestea. există o pierdere ineficientă a stabilității, care practic poate fi ignorată.

Pentru a reduce impactul negativ asupra stabilității navei al mărfurilor lichide care se revarsă pe acesta, sunt prevăzute următoarele măsuri de proiectare și organizare:

Instalarea pereților etanși longitudinali sau transversali în rezervoare, ceea ce face posibilă reducerea drastică a propriilor momente de inerție i x și i y;

Instalarea în rezervoare a diafragmelor de perete longitudinale sau transversale având mici orificii în părțile inferioare și superioare. Cu o înclinare ascuțită a vasului (de exemplu, la rulare), diafragma acționează ca un perete, deoarece lichidul curge prin găuri destul de lent. Din punct de vedere constructiv, diafragmele sunt mai convenabile decât pereții etanși impenetrabili, deoarece atunci când acestea din urmă sunt instalate, sistemele de umplere, drenare și ventilare a rezervoarelor devin mult mai complicate. Cu toate acestea, cu înclinații mari ale navei, diafragmele, fiind permeabile, nu pot reduce efectul revărsării lichidului asupra stabilității;

La primirea mărfurilor lichide, asigurați umplerea completă a rezervoarelor fără formarea de suprafețe lichide libere;

Când utilizați mărfuri lichide, asigurați-vă drenarea completă a rezervoarelor; „stocurile moarte” de mărfuri lichide ar trebui să fie minime;

Asigurați uscarea calelor în compartimentele vasului, unde lichid cu suprafata mare suprafata libera;

Urmați cu strictețe instrucțiunile pentru primirea și cheltuirea mărfurilor lichide la bord.

Nerespectarea măsurilor organizatorice enumerate de către echipajul navei poate duce la o pierdere semnificativă a stabilității navei și poate provoca un accident.

11 . Definiție cu experiență a metacentriculuiînălţimea şi poziţia centrului de greutate al navei

La proiectarea unei nave, stabilitatea sa inițială este calculată pentru cazurile de încărcare tipice. Stabilitatea reală a navei construite diferă de cea calculată din cauza erorilor de calcul și a abaterilor de la proiectare realizate în timpul construcției. Prin urmare, pe nave se efectuează o determinare experimentală a stabilității inițiale - înclinată, cu calculul ulterior al poziției CG-ului navei.

Derularea ar trebui să fie supusă:

Nave de construcție în serie (prima și apoi fiecare a cincea navă a seriei);

Fiecare navă nouă de construcție fără serie;

Fiecare navă după renovare;

Nave după reparații majore, reechipare sau modernizare cu o modificare a deplasării mai mare de 2%;

Nave după așezarea balastului solid permanent, dacă modificarea centrului de greutate nu poate fi determinată cu suficientă precizie prin calcul;

Nave a căror stabilitate este necunoscută sau trebuie verificată.

Înclinarea se efectuează în prezența inspectorului la Registrul în conformitate cu „Instrucțiunea specială pentru înclinarea navelor registrului”.

Esența rulării este următoarea. Laminarea se efectuează pe baza egalității m kr = m And, care determină poziția de echilibru a navei cu o rulare And 0 . Momentul de înclinare este creat prin deplasarea încărcăturilor (balast de înclinare) de-a lungul lăţimii vasului la o distanţă l y ; în limitele înclinațiilor joase ale navei:

m cr = m l y .

Atunci din egalitatea m l y = cV h ŞI 0 /57,3

găsiți că h = 57,3 m l y /cVI 0 .

Cota CG a navei deasupra planului principal z g și abscisa CG x g sunt determinate din expresiile:

z g = z c + r - h; și x g = x c .

Valorile z c , r și x c în cazul absenței sau micii tăieturi sunt determinate folosind elementele curbe ale desenului teoretic în funcție de valoarea deplasării V. În prezența unei tăieturi, aceste cantități trebuie să fie determinate printr-un calcul special. Deplasarea V se găsește pe scara Bonjean pe baza măsurării pescajului navei de către prova și pupa în funcție de semnele adâncirii. Densitatea apei de mare se determină cu ajutorul unui hidrometru.

Se setează masa balastului de ruliu m și brațului de transfer l y, se măsoară valoarea unghiului de ruliu ȘI 0.

Înainte de înclinare, sarcina navei ar trebui să fie cât mai aproape posibil de deplasarea sa ușoară (98 104%). Înălțimea metacentrică a navei trebuie să fie de cel puțin 0,2 m. Pentru a realiza acest lucru, este permis balast.

Consumabilele și piesele de schimb trebuie să fie în locurile lor obișnuite, încărcătura trebuie asigurată, iar rezervoarele pentru apă, combustibil, ulei trebuie drenate. Rezervoarele de balast, dacă sunt umplute, trebuie să fie presate.

Balastul înclinat este așezat pe puntea deschisă a navei pe ambele părți pe rafturi speciale pe mai multe rânduri față de DP. Masa balastului înclinat transportat peste vas ar trebui să asigure un unghi de înclinare de aproximativ 3 0 .

Pentru măsurarea unghiurilor de rulare se pregătesc cântare speciale (de cel puțin 3 metri lungime) sau inclinografe. Utilizarea inclinometrelor de navă pentru măsurarea unghiurilor este inacceptabilă, deoarece dau o eroare semnificativă.

Înclinarea se efectuează pe vreme calmă, cu lista navei care nu depășește 0,5 0 . Adâncimea zonei de apă ar trebui să excludă atingerea solului sau găsirea unei părți a carenei pe un teren noroios. Nava trebuie să se poată lista în mod liber, pentru care este necesar să se prevadă slăbirea liniilor de acostare și să se excludă ca nava să atingă peretele sau corpul altei nave.

Experiența constă în transferuri roll-ballast efectuate la comandă dintr-o parte în alta și măsurători ale unghiului de rulare înainte și după transfer.

Determinarea stabilității inițiale după perioada de rulare se bazează pe binecunoscuta formulă „căpitanului”:

unde f I - perioada de oscilații proprii la bord ale navei;

C Și - coeficient de inerție;

B este lățimea vasului.

Se recomandă determinarea perioadei de rulare a navei la fiecare test de înclinare, iar pentru navele cu deplasare mai mică de 300 de tone determinarea acesteia este obligatorie. Mijlocul pentru determinarea fI este un inclinograf sau cronometre (cel puțin trei observatori).

Legănarea navei se realizează prin salturi coordonate ale echipajului dintr-o parte în alta în timp cu oscilațiile navei până când înclinarea navei este de 5 8 0 . Formula căpitanului face posibilă determinarea aproximativă a înălțimii metacentrice atunci când nava se află într-un val pentru orice stare a încărcăturii navei. În același timp, trebuie amintit că pentru aceeași navă valoarea coeficientului de inerție C I nu este aceeași, depinde de încărcarea acesteia și de plasarea încărcăturii. De regulă, coeficientul de inerție al unui vas gol este mai mare decât cel al unui vas încărcat.

Găzduit pe Allbest.ru

...

Documente similare

Stabilitatea ca abilitatea unei nave de a rezista momentelor exterioare de calcare fără consecințe accidentale. Clasificarea stabilității, metode de deplasare. Măsurarea stabilității prin momentul de restabilire. Formule de stabilitate de bază, unghiuri de rulare.

prezentare, adaugat 16.04.2011


Conceptul de stabilitate și trim al navei. Calculul comportamentului unei nave într-o călătorie în timpul inundării unei găuri condiționate aferente compartimentului din prima, a doua și a treia categorie. Măsuri de îndreptare a navei prin contrainundare și restaurare.

teză, adăugată 03.02.2012


Propuneri privind stabilitatea și inafundabilitatea navei. Împărțirea încărcăturii sale în articole mărite. Procedura de primire și cheltuire a mărfurilor și depozitelor principale folosind un tabel de încărcare simplificat, un program de încărcare sigur și nomograme de stabilitate.

prezentare, adaugat 16.04.2011


Calculul duratei călătoriei navei, al rezervelor, al deplasării și al stabilității înainte de încărcare. Amplasarea depozitelor navale, încărcăturii și apei de balast. Determinarea parametrilor de debarcare și încărcare a navei după încărcare. Stabilitate statică și dinamică.

lucrare de termen, adăugată 20.12.2013


Întocmirea unui plan de marfă și calculul stabilității navei în conformitate cu datele din Informația privind stabilitatea. Controlul aterizării și stabilității pe baza rezultatelor consumului de combustibil și apă. Prevenirea scurgerilor de apă de balastare și placare a navelor.

rezumat, adăugat la 02.09.2009


Calculul efectului deplasării mărfii de la punctul A la punctul B. Deplasarea mărfii în plan transversal și orizontal de-a lungul navei. Calculul modificării diagramei de stabilitate statică. Influența sarcinilor suspendate asupra stabilității la unghiuri mari de călcâi.

prezentare, adaugat 18.04.2011


Alegerea unei posibile variante de plasare a încărcăturii. Estimarea deplasării greutății și coordonatele navei. Evaluarea elementelor volumului scufundat al navei. Calculul înălțimilor metacentrice ale vasului. Calculul si construirea unei diagrame de stabilitate statica si dinamica.

lucrare de control, adaugat 04.03.2014


Probabilitatea de a răsturna vasul. Situația de proiectare „Criteriul vremii” în cerințele Registrului maritim de transport maritim rusesc. Determinarea momentului de răsturnare și a probabilității de supraviețuire a navei. Cerințe pentru aterizarea și stabilitatea unei nave avariate.

prezentare, adaugat 16.04.2011


Determinarea timpului de rulare și a rezervelor navei pentru zbor. Parametrii de deplasare în timpul aterizării inițiale a navei. Distributie de stocuri si marfa. Calculul aterizării și stabilității inițiale a navei conform metodei de primire a unei sarcini mici. Verificarea rezistentei longitudinale a carenei.

lucrare de control, adaugat 19.11.2012


Specificatii tehnice vas universal. Caracteristicile mărfurilor, distribuția lor pe spații de marfă. Cerințele planului de marfă. Determinarea deplasării estimate și a timpului de călătorie. Verificarea rezistenței și calculul stabilității navei.

Stabilitatea (stabilitatea) este una dintre cele mai importante navigabilitate a navei, care este asociată cu probleme extrem de importante legate de siguranța navigației. Pierderea stabilității înseamnă aproape întotdeauna moartea navei și foarte adesea a echipajului. Spre deosebire de alte modificări ale navigabilității, o scădere a stabilității nu se manifestă într-un mod vizibil, iar echipajul navei, de regulă, nu este conștient de pericolul iminent până când ultimele secundeînainte de a se răsturna. Prin urmare, studiului acestei secțiuni a teoriei navei trebuie să i se acorde cea mai mare atenție.

Pentru ca nava să plutească într-o anumită poziție de echilibru față de suprafața apei, ea trebuie nu numai să satisfacă condițiile de echilibru, ci și să poată rezista forțelor externe care încearcă să o scoată din poziția de echilibru și după terminarea aceste forțe revin la poziția inițială. Prin urmare, echilibrul navei trebuie să fie stabil sau, cu alte cuvinte, nava trebuie să aibă stabilitate pozitivă.

Astfel, stabilitatea este capacitatea unui vas, scos din echilibru de forțele externe, de a reveni la poziția inițială de echilibru după încetarea acestor forțe.

Stabilitatea vasului este asociată cu echilibrul său, care servește ca o caracteristică a acestuia din urmă. Dacă echilibrul navei este stabil, atunci nava are stabilitate pozitivă; dacă echilibrul său este indiferent, atunci nava are stabilitate zero și, în sfârșit, dacă echilibrul navei este instabil, atunci are stabilitate negativă.

Cisternul Kapitan Shiryaev
Sursa: fleetphoto.ru

Acest capitol va lua în considerare înclinațiile transversale ale navei în planul cadrului din mijlocul navei.

Stabilitatea în timpul înclinărilor transversale, adică atunci când are loc o rulare, se numește transversală. În funcție de unghiul de înclinare al vasului, stabilitatea transversală este împărțită în stabilitate la unghiuri mici de înclinare (până la 10-15 grade), sau așa-numita stabilitate inițială și stabilitate la unghiuri mari de înclinare.

Înclinațiile vasului apar sub acțiunea unei perechi de forțe; momentul acestei perechi de forțe, care face ca nava să se rotească în jurul axei longitudinale, se va numi Mcr de inclinare.

Dacă Mcr, aplicat navei, crește treptat de la zero la o valoare finală și nu provoacă accelerații unghiulare și, în consecință, forțe de inerție, atunci stabilitatea cu o astfel de înclinare se numește statică.

Momentul de înclinare care acționează asupra vasului duce instantaneu la apariția accelerației unghiulare și a forțelor de inerție. Stabilitatea care se manifestă cu o astfel de înclinație se numește dinamică.

Stabilitatea statică este caracterizată prin apariția unui moment de restabilire, care tinde să readucă nava în poziția inițială de echilibru. Stabilitatea dinamică se caracterizează prin munca acestui moment de la începutul până la sfârșitul acțiunii sale.

Luați în considerare înclinarea transversală cu volum egal a vasului. Vom presupune că în poziția inițială nava are o aterizare directă. În acest caz, forța de sprijin D' acționează în DP și se aplică în punctul C - centrul dimensiunii navei (Centrul de flotabilitate-B).

Orez. 1

Să presupunem că nava sub acțiunea momentului de înclinare a primit o înclinare transversală la un unghi mic θ. Apoi centrul de mărime se va deplasa din punctul C în punctul C 1 și forța de sprijin, perpendiculară pe noua linie de plutire efectivă B 1 L 1, va fi îndreptată la un unghi θ față de planul diametral. Liniile de acțiune ale direcției inițiale și noi ale forței de sprijin se vor intersecta în punctul m. Acest punct de intersecție a liniei de acțiune a forței de susținere la o înclinație de volum egal infinit de mică a unui vas plutitor se numește metacentru transversal (metacentru).

Puteți da o altă definiție a metacentrului: centrul de curbură al curbei de deplasare a centrului de mărime în planul transversal se numește metacentru transversal.

Raza de curbură a curbei de deplasare a centrului de mărime în plan transversal se numește raza metacentrică transversală (sau raza metacentrică mică) (Raza metacentrului). Este determinată de distanța de la metacentrul transversal m până la centrul de mărime C și se notează cu litera r.

Raza metacentrică transversală poate fi calculată folosind formula:

adică, raza metacentrică transversală este egală cu momentul de inerție Ix al ariei liniei de plutire față de axa longitudinală care trece prin centrul de greutate al acestei zone, împărțit la deplasarea volumului V corespunzătoare acestei linii de plutire.

Condiții de stabilitate

Să presupunem că nava, care se află într-o poziție directă de echilibru și plutește de-a lungul liniei de plutire a liniei aeriene, ca urmare a acțiunii momentului de înclinare extern Mkr, s-a înclinat astfel încât linia de plutire inițială a liniei aeriene cu noua linie de plutire efectivă B 1 L 1 formează un unghi mic θ. Datorită modificării formei părții de carenă scufundată în apă, se va modifica și distribuția forțelor de presiune hidrostatică care acționează asupra acestei părți a carenei. Centrul de mărime al navei se va deplasa în direcția ruliului și se va deplasa din punctul C în punctul C 1 .

Forța de sprijin D', rămânând neschimbată, va fi îndreptată vertical în sus perpendicular pe noua linie de plutire efectivă, iar linia ei de acțiune va traversa DP în metacentrul transversal m original.

Poziția centrului de greutate al navei rămâne neschimbată, iar forța de greutate P va fi perpendiculară pe noua linie de plutire B 1 L 1 . Astfel, forțele P și D', paralele între ele, nu se află pe aceeași verticală și, prin urmare, formează o pereche de forțe cu un umăr GK, unde punctul K este baza perpendicularei coborâte din punctul G spre direcția de acțiune a forței de sprijin.

Perechea de forțe formată din greutatea navei și forța de sprijin, care tinde să readucă nava în poziția inițială de echilibru, se numește pereche de restabilire, iar momentul acestei perechi se numește momentul de restabilire Мθ.

Problema stabilității unei nave cu călcâi este decisă de direcția de acțiune a momentului de restaurare. Dacă momentul de restabilire tinde să readucă nava în poziția inițială de echilibru, atunci momentul de restabilire este pozitiv, stabilitatea navei este de asemenea pozitivă - nava este stabilă. Pe fig. 2 prezintă locația forțelor care acționează asupra navei, ceea ce corespunde unui moment pozitiv de restabilire. Este ușor de verificat că un astfel de moment apare dacă CG se află sub metacentru.

Orez. 2 Orez. 3

Pe fig. 3 arată cazul opus, când momentul de restabilire este negativ (CG se află deasupra metacentrului). El tinde să devieze și mai mult nava din poziția de echilibru, deoarece direcția acțiunii acesteia coincide cu direcția de acțiune a momentului de înclinare extern Mkr. În acest caz, nava nu este stabilă.

Teoretic, se poate presupune că momentul de restabilire când nava este înclinată este zero, adică forța de greutate a navei și forța de sprijin sunt situate pe aceeași verticală, așa cum se arată în fig. 4.

Orez. 4

Absența unui moment de restabilire duce la faptul că, după încheierea momentului de înclinare, nava rămâne într-o poziție înclinată, adică nava este într-un echilibru indiferent.

Astfel, după poziţia reciprocă a metacentrului transversal m şi C.T. G poate fi judecat după semnul momentului de restabilire sau, cu alte cuvinte, pe stabilitatea navei. Deci, dacă metacentrul transversal este deasupra centrului de greutate (Fig. 2), atunci nava este stabilă.

Dacă metacentrul transversal este situat sub centrul de greutate sau coincide cu acesta (Fig. 3, 4), nava nu este stabilă.

De aici apare conceptul de înălțime metacentrică (înălțimea metacentrică): înălțimea metacentrică transversală este cota metacentrului transversal deasupra centrului de greutate al vasului în poziția inițială de echilibru.

Înălțimea metacentrică transversală (Fig. 2) este determinată de distanța de la centrul de greutate (punctul G) la metacentrul transversal (punctul m), adică segmentul mG. Acest segment este o valoare constantă, deoarece și C.T. , iar metacentrul transversal nu își schimbă poziția la înclinații joase. În acest sens, este convenabil să-l luăm drept criteriu pentru stabilitatea inițială a vasului.

Dacă metacentrul transversal este deasupra centrului de greutate al navei, atunci înălțimea metacentrică transversală este considerată pozitivă. Atunci condiția de stabilitate a navei poate fi dată în următoarea formulare: nava este stabilă dacă înălțimea sa metacentrică transversală este pozitivă. O astfel de definiție este convenabilă prin faptul că permite să se judece stabilitatea navei fără a lua în considerare înclinația acesteia, adică la un unghi de călcarea egal cu zero, atunci când nu există deloc moment de restabilire. Pentru a stabili ce date trebuie să fie disponibile pentru a obține valoarea înălțimii metacentrice transversale, să ne întoarcem la Fig. 5, care arată locația relativă a centrului de mărime C, a centrului de greutate G și a metacentrului transversal m al vasului, care are o stabilitate transversală inițială pozitivă.

Orez. 5

Figura arată că înălțimea metacentrică transversală h poate fi determinată prin una dintre următoarele formule:

h = Z C ± r - Z G ;

Înălțimea metacentrică transversală este adesea determinată folosind ultima egalitate. Aplicația metacentrului transversal Zm poate fi găsită din diagrama metacentrică. Principalele dificultăți în determinarea înălțimii metacentrice transversale a navei apar atunci când se determină aplicarea centrului de greutate ZG, care este determinată folosind tabelul rezumativ al sarcinii de masă a navei (problema a fost luată în considerare în prelegere -).

În literatura străină, desemnarea punctelor corespunzătoare și a parametrilor de stabilitate poate arăta așa cum se arată mai jos în Fig. 6.

Orez. 6

• unde K este punctul chilei;
• B - centrul de flotabilitate;
• G - centrul de greutate;
• M - metacentru transversal (metacentru);
• KV - aplicatul centrului de mărime;
• KG - aplica centru de greutate;
• CM — aplicatul metacentrului transversal;
• VM - raza metacentrică transversală (Radius metacentrului);
• BG - ridicarea centrului de greutate deasupra centrului de mărime;
• GM - înălțime metacentrică transversală (înălțime metacentrică).

Umărul stabilității statice, desemnat în literatura noastră ca GK, este desemnat în literatura străină ca GZ.

Lectură recomandată:

Există concepte de stabilitate de următoarele tipuri: statică și dinamică, cu înclinări mici ale vasului și cu înclinări mari.

Stabilitate statică - stabilitatea vasului cu o înclinare treptată, lină a vasului, când forțele de inerție și rezistența la apă pot fi neglijate.

Legile stabilității inițiale își păstrează valabilitatea doar până la un anumit unghi de călcâi. Valoarea acestui unghi depinde de tipul navei și de starea încărcării acestuia. Pentru navele cu stabilitate inițială scăzută (carrieri de pasageri și de lemn), unghiul maxim de înclinare este de 10-12 grade, pentru tancuri și nave de marfă uscată până la 25-30 de grade. Locația CG (centrul de greutate) și CG (centrul de mărime) sunt principalii factori care afectează stabilitatea atunci când nava se rostogolește.

Elemente de bază ale stabilității: deplasarea ∆ , umărul momentului de restabilire (umărul stabilității statice) - lct, raza metacentrică inițială - r,

înălțimea metacentrică transversală - h, unghiul de rulare - Ơ, momentul de restabilire - MV

Moment de înclinare - Mkr, coeficient de stabilitate -K, înălțime a centrului de greutate Zg,

cota centrului de mărime -Zc, criteriul meteo-K, DSO (diagrama de stabilitate statică), DDO (diagrama de stabilitate dinamică).

DSO - dă descriere completa stabilitatea vasului : înălțimea metacentrică transversală, umărul stabilității statice, unghiul limită al DSO, unghiul de apus al DSO.

DSO vă permite să rezolvați următoarele sarcini:

• magnitudinea momentului de înclinare de la deplasarea sarcinii și momentul de răsturnare;
• crearea expunerii necesare a lateralului pentru repararea carenei, armăturilor exterioare;
• determinarea celei mai mari valori a momentului de înclinare aplicat static pe care nava îl poate rezista fără să se răstoarne, și ruliu pe care îl va primi în acest caz;
• determinarea unghiului de rulare a navei din momentul de înclinare aplicat instantaneu în absența unei rulări inițiale;
• determinarea unghiului de rulare dintr-un moment de înclinare aplicat brusc în prezența unei rulări inițiale în direcția momentului de înclinare;
• determinarea unghiului de rulare dintr-un moment de călcare aplicat brusc în prezența unei rulări inițiale în direcția opusă acțiunii momentului de călcare.
• Determinarea unghiului de rulare la deplasarea mărfii de-a lungul punții;
• Determinarea momentului static de răsturnare și a unghiului static de răsturnare;
• Determinarea momentului dinamic de răsturnare și a unghiului dinamic de răsturnare;
• Determinarea momentului de calcare necesar pentru îndreptarea vasului;
• Determinarea greutății încărcăturii în timpul mișcării căreia nava își va pierde stabilitatea;
• Ce se poate face pentru a îmbunătăți stabilitatea vasului.

Standardizarea stabilității la cererea Registrului de transport maritim al Rusiei și Ucrainei:

1. brațul maxim al stabilității statice a DSO este mai mare de sau = 0,25 m cu lungimea maximă a navei mai mică de sau = 80 m și mai mare sau = 0,20 m cu lungimea navei mai mare de sau = 105 m;
2. unghiul maxim al diagramei mai mare de sau = 30 de grade;
3. unghi de apus DSO mai mult sau = 60 de grade. și 55 de grade, ținând cont de înghețare

4. criteriu meteorologic - K mai mult de sau \u003d 1, iar atunci când navighează în Atlanticul de Nord - 1,5

5. înălțimea metacentrică transversală corectată pentru toate opțiunile de încărcare

ar trebui să fie întotdeauna pozitiv, iar pentru navele de pescuit nu mai puțin de -0,05 m.

Caracteristicile de ruliu ale unui vas depind de înălțimea metacentrică. Cu cât înălțimea metacentrică este mai mare, cu atât tanajul este mai ascuțit și mai intens, ceea ce afectează negativ asigurarea încărcăturii și integritatea acesteia și, în general, siguranța întregii nave.

Valoarea aproximativă a înălțimii metacentrice optime pentru diferite vase în metri:

• marfă-pasager tonaj mare 0,0-1,2 m, tonaj mediu 0,6-0,8 m.
• marfă uscată de tonaj mare 0,3-1,5 m., tonaj mediu 0,3-1,0 m.
• cisterne mari 1,5-2,5 m.

Pentru navele de marfă uscată de tonaj mediu, au fost determinate patru zone de stabilitate pe baza observațiilor din teren:

A - zona de rulare sau stabilitate insuficientă-h|B =0,0-0,02 - când astfel de nave se rotesc la viteză maximă, apare o listă de până la 15-18 grade.

B - zona de stabilitate optima h|B=).02-0,05 – în mare agitată, navele se confruntă cu rulare lină, locuibilitatea echipajului este bună, forțele inerțiale laterale nu depășesc 10% din greutatea încărcăturii pe punte.

B - zona de disconfort sau stabilitate crescută h|B=0,05-0,10 - tanaj ascuțit, condițiile de lucru și de odihnă pentru echipaj sunt slabe, forțele inerțiale laterale ajung la 15-20% din greutatea încărcăturii pe punte.

Zona G de stabilitate excesivă sau distrugere h|B mai mare de 0,10 - forțele inerțiale transversale la rulare pot atinge 50% din gravitatea încărcăturii pe punte, în timp ce încărcătura este spartă, părțile de tachelaj pe punte (inele, obuze), bastionul navei sunt distruse, ceea ce duce la pierderea încărcăturii și moartea navei.

Informațiile privind stabilitatea navei oferă de obicei calcule complete de stabilitate, fără înghețare:

• 100% magazine navale fără marfă
• 50% din magazinele navei și 50% mărfuri, dintre care pot fi marfă pe punte
• 50% inventar și 100% marfă
• 25% din magazinele navei, fără marfă, marfă pe punte
• 10% magazine navale, 95% marfă.

Tinand cont de givraj, la fel + cu balast in tancuri.

Pe lângă calcularea stabilității pentru cazurile de încărcare tipice cu și fără givră, informațiile despre stabilitate vă permit să efectuați un calcul complet al stabilității navei pentru cazurile de încărcare nestandard. În acest caz, este necesar:

• Aveți o imagine exactă a locației încărcăturii în spațiile de marfă, în tone;
• Date în tone pentru rezervoarele din stocul navelor: păcură grea, motorină, ulei, apă;
• Alcătuiți un tabel de greutăți pentru o anumită sarcină a navei, calculați momentele CG ale navei

raportat la axele verticală și orizontală și se aplică vertical și orizontal -

• Calculați sumele greutăților (deplasarea totală a navei), valoarea momentului longitudinal al CG al navei (ținând cont de semnele + și -), momentul static vertical
• Determinați aplicația și abscisa CG al navei ca momente corespunzătoare împărțite la deplasarea brută actuală a navei în tone
• În funcție de cantitatea de rezerve în % și de încărcătură în %, conform tabelelor de referință (curba limită), este aproximativ să se estimeze dacă nava este stabilă sau nu și dacă este necesar să se introducă balast suplimentar de apă de mare în dublul navei. -rezervoare de fund.
• Determinați curbele de trim ale bărcii (consultați tabelele din Informații privind stabilitatea)
• Determinați înălțimea metacentrică transversală inițială ca diferență între aplicația centrului de mărime - și aplicația centrului de greutate, selectați din tabele (aplicați Informații privind stabilitatea - denumită în continuare "Informații") corecția suprafeței libere la valoarea metacentrică transversală - determină valoarea metacentrică transversală corectată.
• Cu valorile calculate ale deplasării navei pentru o anumită călătorie și înălțimea metacentrică corectată, introduceți diagrama umerilor curbelor de stabilitate statică (atașată în „Informații”) și după 10 grade construiți un DSS al stabilității statice. umerii din unghiul călcâiului la o deplasare dată (diagrama lui Reed)
• Din diagrama DSO eliminați toate datele principale în conformitate cu cerințele Registrului de transport maritim al Ucrainei, Rusia.
• Determinați valoarea amplitudinii de rulare calculată condiționată pentru acest caz de încărcare, folosind recomandările din datele de referință.Măriți această amplitudine cu 2-5 grade datorită presiunii vântului (se ia în considerare presiunea vântului de 6-7 puncte). Luând în considerare toți factorii care acționează simultan, această amplitudine poate atinge valori de -15-50 de grade.
• Continuați DSO în direcția valorilor negative ale abscisei și lăsați deoparte valoarea amplitudinii de pas calculate la stânga coordonatelor zero, apoi restabiliți perpendiculara din punctul de pe valoarea negativă a axei absciselor. Cu ochiul, trageți o linie orizontală paralelă cu axa absciselor astfel. Astfel încât aria din stânga axei x și din dreapta DSO sunt egale. (vezi exemplu) - determinați umărul momentului de răsturnare.
• În același timp, îndepărtați brațul momentului de răsturnare din DSO și calculați momentul de răsturnare ca produsul dintre deplasare și brațul momentului de răsturnare.
• În funcție de valoarea pescajului mediu (calculat mai devreme), selectați valoarea momentului de călcare din tabelele suplimentare (Informații)
• Calculați criteriul meteo -K, dacă îndeplinește cerințele Registrului de transport maritim al Ucrainei, inclusiv toate celelalte 4 criterii, atunci calculul de stabilitate se termină aici, dar în conformitate cu cerințele Codului IMO de stabilitate pentru nave de toate tipurile din -1999, este necesar să existe în plus două criterii de stabilitate, care pot fi determinate doar din DDO (Dynamic Stability Diagram).Când nava navighează în condiții de polei, calculați criteriul meteo pentru aceste condiții.
• Construcția diagramelor de stabilitate dinamică DDO este mai ușor de realizat pe baza diagramei DSO, folosind schema din Tabel. 8 (p. 61 - L.R. Aksyutin "Planul de marfă al navei" - Odesa-1999 sau p. 22-24 "Controlul stabilității navelor maritime" - Odesa-2003) - pentru a calcula umerii stabilității dinamice. Dacă, conform diagramei momentelor limită din Informația privind stabilitatea, nava este stabilă conform calculelor noastre, atunci nu este necesar să se calculeze DDO-.

În conformitate cu cerințele Codului de stabilitate IMO-1999 (Rezoluția OMI A.749 (18) din iunie 1999)

· înălțimea metacentrică transversală minimă GM o -0,15 m pentru navele de pasageri, iar pentru pescuit - mai mare sau egală cu 0,35;

· umăr de stabilitate statică nu mai mică de 0,20 m;

· DSO maxim cu braț de stabilitate statică maximă - mai mult sau egal cu 25 de grade;

· umăr de stabilitate dinamică la un unghi de rulare de mai mult sau plus 30 de grade - nu mai puțin de -0,055 m-rad .; (metru)

umăr de stabilitate dinamică la 40 de grade (sau unghi de inundare) nu mai puțin de - 0,09 m-rad.; (metru)

Diferența umerilor de stabilitate dinamică la 30 și 40 de grade - nu mai puțin de 0,03 m-rad (metru)

· criteriu meteo mai mult de sau = unu (1) - pentru nave mai mult de sau = 24 m.

· unghi suplimentar de bandare din cauza vântului constant pentru navele de pasageri nu mai mult de 10 grade, pentru toate celelalte nave nu mai mult de 16 grade sau 80% din unghiul la care marginea punții intră în apă, în funcție de unghiul care este minim .

La 15 iunie 1999, Comitetul pentru Siguranța în Navigație a OMI a emis circulara 920 - Manual de încărcare și stabilitate a modelului, care recomandă ca toate statele cu flotă să furnizeze tuturor navelor un manual special pentru calcularea încărcării și stabilității navei, în care să dea tipurile de sarcină optimă și calcule de stabilitate ale navei, oferă toate simbolurile și abrevierile date în același timp, cum să controlați stabilitatea, aterizarea navei și rezistența longitudinală a acesteia. Acest manual conține toate abrevierile și unitățile pentru calculele de mai sus, tabele pentru calcularea stabilității și a momentelor încovoietoare.

In mare verificarea înălțimii metacentrice transversale a vasului se realizează conform unei formule aproximative care ia în considerare lățimea vasului - B (m), perioada de tanaj - To (sec) și C - coeficientul de la 0,6 - la 0,88, in functie de tipul vasului si sarcina acestuia - h = (CB / To) 2 cu o precizie de 85-90% .(h-m).

Pentru a îndeplini RGZ pe tema „Transportul mărfurilor cu regim special și periculoase”, puteți folosi manualul autorului „Calculul planului de marfă al navei” publicat de SevNTU.

Obțineți o sarcină specifică pentru calcularea planului de marfă de la profesor. Original

Informațiile despre stabilitatea vasului sunt la profesor. Pentru a efectua calcule

pentru această navă, studentul trebuie să facă copii ale tabelelor de calcul și ale graficelor din „Informații”. Utilizarea altor „Informații privind stabilitatea navei” în timpul practicii de producție maritimă pentru propria navă specifică și marfa transportată este permisă să fie protejată de RGZ.

Stabilitatea este capacitatea unui vas deviat de la poziția de echilibru de a reveni la ea după încetarea forțelor care au cauzat abaterea.

Înclinațiile navei pot apărea din acțiunea valurilor care se apropie, din cauza inundării asimetrice a compartimentelor în timpul unei gropi, din deplasarea mărfurilor, presiunii vântului, din cauza acceptării sau a cheltuirii mărfurilor.

Înclinarea vasului în plan transversal se numește ruliu, iar în plan longitudinal - trim. Unghiurile formate în acest caz sunt notate respectiv cu θ și ψ

Stabilitatea pe care o are o navă cu înclinări longitudinale se numește longitudinală. Este, de regulă, destul de mare, iar pericolul de a răsturna vasul prin prova sau pupa nu apare niciodată.

Stabilitatea vasului cu înclinații transversale se numește transversală. Este cea mai importantă caracteristică a navei, care determină navigabilitatea acesteia.

Există stabilitate transversală inițială la unghiuri mici ale călcâiului (până la 10 - 15 °) și stabilitate la înclinări mari, deoarece momentul de restabilire la unghiuri mici și mari ale călcâiului este determinat în diferite moduri.

stabilitatea initiala. Dacă nava, sub influența momentului de înclinare extern al MKR (de exemplu, presiunea vântului), se rostogolește cu un unghi θ (unghiul dintre WL0 inițial și liniile de plutire WL1 curente), atunci, din cauza unei modificări a forma părții subacvatice a navei, centrul de mărime C se va deplasa în punctul C1 (Fig. 5). Forța de sprijin yV va fi aplicată în punctul C1 și direcționată perpendicular pe linia de plutire efectivă WL1. Punctul M este situat la intersecția planului diametral cu linia de acțiune a forțelor de sprijin și se numește metacentru transversal. Forța de greutate a navei P rămâne la centrul de greutate G. Împreună cu forța yV, formează o pereche de forțe care împiedică înclinarea navei de momentul de înclinare al MKR. Momentul acestei perechi de forțe se numește momentul de restabilire al MW. Valoarea acestuia depinde de umărul l=GK dintre forțele de greutate și de sprijin ale vasului înclinat: MB = Pl =Ph sin θ, unde h este cota punctului M deasupra CG al vasului G, numită metacentric transversal. inaltimea vasului.

Din formula se poate observa că valoarea momentului de restabilire este cu atât mai mare, cu atât mai mare h. Prin urmare, înălțimea metacentrică poate servi ca măsură de stabilitate pentru un anumit vas.

Valoarea h a unei nave date la un anumit pescaj depinde de poziția centrului de greutate al navei. Dacă încărcăturile sunt plasate astfel încât centrul de greutate al navei să ia o poziție mai înaltă, atunci înălțimea metacentrică va scădea și, odată cu aceasta, brațul de stabilitate statică și momentul de restabilire, adică stabilitatea navei va scădea. Odată cu scăderea poziției centrului de greutate, înălțimea metacentrică va crește, stabilitatea vasului va crește.

Deoarece pentru unghiurile mici sinusurile lor sunt aproximativ egale cu unghiurile măsurate în radiani, putem scrie МВ = Рhθ.

Înălțimea metacentrică poate fi determinată din expresia h = r + zc - zg, unde zc este cota CV-ului deasupra OL; r - raza metacentrică transversală, adică elevația metacentrului deasupra CV-ului; zg - cota CG al navei deasupra celui principal.

Pe o navă construită, înălțimea metacentrică inițială este determinată empiric - prin înclinare, adică înclinarea transversală a navei prin deplasarea unei sarcini de o anumită greutate, numită roll-ballast.

Stabilitate la unghiuri înalte ale călcâiului. Pe măsură ce rulajul navei crește, momentul de restabilire crește mai întâi, apoi scade, devine egal cu zero și apoi nu numai că nu împiedică înclinarea, ci, dimpotrivă, contribuie la aceasta.


Deoarece deplasarea pentru o anumită stare de sarcină este constantă, momentul de restabilire se modifică numai datorită unei modificări a brațului de stabilitate laterală lst. Conform calculelor de stabilitate transversală la unghiuri mari de călcâie, se construiește o diagramă de stabilitate statică, care este un grafic care exprimă dependența lui lst de unghiul de călcâie. Diagrama de stabilitate statică este construită pentru cele mai tipice și periculoase cazuri de încărcare a navelor.

Folosind diagrama, este posibil să se determine unghiul de înclinare dintr-un moment de înclinare cunoscut sau, dimpotrivă, să se găsească momentul de înclinare dintr-un unghi de înclinare cunoscut. Înălțimea metacentrică inițială poate fi determinată din diagrama de stabilitate statică. Pentru a face acest lucru, un radian egal cu 57,3 ° este eliminat de la originea coordonatelor, iar perpendiculara este restabilită la intersecția cu tangenta la curba umerilor de stabilitate la origine. Segmentul dintre axa orizontală și punctul de intersecție de pe scara diagramei va fi egal cu înălțimea metacentrică inițială.

Cu o acțiune lentă (statică) a momentului de înclinare, starea de echilibru în timpul rulării apare dacă este îndeplinită condiția de egalitate a momentelor, adică MKR = MV


Odată cu acțiunea dinamică a momentului de înclinare (o rafală de vânt, o smucitură a cablului de remorcare la bord), nava, înclinându-se, capătă o viteză unghiulară. Prin inerție, va trece de poziția de echilibru static și va continua să se încline până când munca momentului de înclinare devine egală cu munca momentului de restabilire.

Valoarea unghiului de înclinare sub acțiunea dinamică a momentului de înclinare poate fi determinată din diagrama de stabilitate statică. Linia orizontală a momentului de înclinare se continuă spre dreapta până când zona ODSE (lucrarea momentului de înclinare) devine egală cu aria figurii OBE (lucrarea momentului de restabilire). În același timp, zona OACE este comună, așa că ne putem limita la a compara zonele ODA și ABC.

Dacă aria delimitată de curba momentului de restabilire este insuficientă, nava se va răsturna.

Stabilitatea navelor maritime trebuie să respecte cerințele Registrului, conform cărora este necesar să se îndeplinească următoarea condiție (așa-numitul criteriu meteorologic): К=Mopmin / Мднmax ≥ 1» nava nu își va pierde încă stabilitatea; Mdnmax - moment de înclinare aplicat dinamic din presiunea vântului la cea mai proastă opțiune de încărcare în ceea ce privește stabilitatea.

În conformitate cu cerințele Registrului, brațul maxim al diagramei de stabilitate statică lmax nu trebuie să fie mai mic de 0,25 m pentru navele cu lungimea de 85 m și nu mai mic de 0,20 m pentru navele de peste 105 m la un unghi de înclinare θ mai mare. peste 30°. Unghiul de pantă al diagramei (unghiul la care curba brațelor de stabilitate intersectează axa orizontală) pentru toate navele trebuie să fie de cel puțin 60°.

Influența mărfurilor lichide asupra stabilității. Dacă rezervorul nu este umplut până la vârf, adică are o suprafață lichidă liberă, atunci când este înclinat, lichidul se va revărsa în direcția rolei și centrul de greutate al vasului se va deplasa pe aceeași parte. Aceasta va duce la o scădere a brațului de stabilitate și, în consecință, la o scădere a momentului de restabilire. În același timp, cu cât rezervorul este mai larg, în care există o suprafață liberă a lichidului, cu atât mai semnificativă va fi scăderea stabilității laterale. Pentru a reduce influența suprafeței libere, este recomandabil să reduceți lățimea rezervoarelor și să vă străduiți să vă asigurați că în timpul funcționării există un număr minim de rezervoare cu o suprafață liberă a lichidului.

Influența mărfurilor în vrac asupra stabilității. La transportul mărfurilor în vrac (cereale), se observă o imagine ușor diferită. La începutul înclinării, sarcina nu se mișcă. Abia atunci când unghiul de călcâie depășește unghiul de repaus, încărcătura începe să se reverse. În acest caz, încărcătura vărsată nu se va întoarce la poziția anterioară, dar, rămânând în lateral, va crea o rulare reziduală, care, cu momente de înclinare repetate (de exemplu, furtuni), poate duce la pierderea stabilității și la răsturnarea vasul.

Pentru a preveni scurgerea cerealelor în cale, se instalează semiperte longitudinale suspendate - deasupra cerealelor turnate în cală se pun scânduri de schimb sau saci de cereale (însac de marfă).

Efectul unei sarcini suspendate asupra stabilității. Dacă încărcătura se află în cală, atunci când este ridicată, de exemplu, de o macara, are loc, parcă, un transfer instantaneu al încărcăturii către punctul de suspendare. Ca rezultat, CG-ul navei se va deplasa vertical în sus, ceea ce va duce la o scădere a brațului momentului de redresare atunci când nava primește o rulare, adică la o scădere a stabilității. În acest caz, scăderea stabilității va fi cu atât mai mare, cu atât este mai mare masa încărcăturii și înălțimea suspensiei acesteia.