บรรยาย №4

บทบัญญัติทั่วไปของความมั่นคง ความเสถียรที่ความลาดเอียงต่ำ Metacenter, รัศมี metacentric, ความสูง metacentric สูตรเสถียรภาพเมตาเซนตริก การกำหนดพารามิเตอร์การลงจอดและความมั่นคงเมื่อเคลื่อนย้ายสินค้าบนเรือ อิทธิพลต่อความมั่นคงของสินค้าที่หลวมและเหลว

ประสบการณ์กลิ้ง

ความเสถียร เรียกว่าความสามารถของเรือซึ่งนำออกจากตำแหน่งสมดุลปกติโดยกองกำลังภายนอกใด ๆ เพื่อกลับสู่ตำแหน่งเดิมหลังจากสิ้นสุดกองกำลังเหล่านี้ แรงภายนอกที่สามารถดึงเรือออกจากสภาวะสมดุลปกติ ได้แก่ ลม คลื่น การเคลื่อนย้ายสิ่งของและผู้คน ตลอดจนแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางและโมเมนต์ที่เกิดขึ้นเมื่อเรือเลี้ยว ผู้เดินเรือมีหน้าที่ต้องทราบคุณลักษณะของเรือของตนและประเมินปัจจัยที่ส่งผลต่อเสถียรภาพอย่างถูกต้อง

แยกแยะความแตกต่างระหว่างความมั่นคงตามขวางและตามยาว ความมั่นคงตามขวางของเรือมีลักษณะโดยตำแหน่งสัมพัทธ์ของจุดศูนย์ถ่วง จีและศูนย์กลางของขนาด กับ.พิจารณาความมั่นคงด้านข้าง

หากเรือเหยียบด้านใดด้านหนึ่งเป็นมุมเล็กๆ (5-10 °) (รูปที่ 1) CV จะเคลื่อนจากจุด C ไปยังจุด ดังนั้นแรงสนับสนุนที่กระทำในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวจะตัดผ่านระนาบเส้นทแยงมุม (DP) ที่จุดนั้น เอ็ม.

จุดตัดของ DP ของเรือที่มีความต่อเนื่องของทิศทางของแรงสนับสนุนในระหว่างการหมุนเรียกว่า metacenter เริ่มต้น เอ็ม. ระยะห่างจากจุดที่ใช้กำลังสนับสนุน กับไปยัง metacenter เริ่มต้นเรียกว่า รัศมี metacentric .

รูปที่ 1 - Cแรงสถิตที่กระทำต่อเรือด้วยส้นต่ำ

ระยะทางจาก metacenter เริ่มต้น เอ็มสู่จุดศูนย์ถ่วง จีเรียกว่า ความสูง metacentric เริ่มต้น .

ความสูงของเมตาเซนตริกเริ่มต้นจะแสดงลักษณะความเสถียรที่ความลาดเอียงต่ำของภาชนะ วัดเป็นเมตร และเป็นเกณฑ์สำหรับความเสถียรเริ่มต้นของภาชนะ ตามกฎแล้วความสูง metacentric เริ่มต้นของเรือยนต์และเรือถือว่าดีถ้ามากกว่า0.5 เมตรสำหรับเรือบางลำจะได้รับอนุญาตน้อยกว่า แต่ไม่น้อยกว่า 0.35 เมตร

ความเอียงที่แหลมคมทำให้เรือหมุนได้ และนาฬิกาจับเวลาจะวัดระยะเวลาการหมุนฟรี นั่นคือ เวลาที่แกว่งเต็มที่จากตำแหน่งสุดขั้วหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งและย้อนกลับ ความสูง metacentric ตามขวางของเรือถูกกำหนดโดยสูตร:

, ม

ที่ไหน ที่- ความกว้างของเรือ เมตร; ตู่- ระยะเวลาการขว้างก.ล.ต.

เส้นโค้งในรูปที่ 1 ใช้เพื่อประเมินผลลัพธ์ที่ได้ 2 สร้างขึ้นตามข้อมูล เรือที่ออกแบบในประเทศ

Ri.2 - Zการพึ่งพาความสูง metacentric เริ่มต้นกับความยาวของเรือ

ถ้าความสูง metacentric เริ่มต้น ซึ่งกำหนดโดยสูตรข้างต้น จะอยู่ใต้แถบแรเงา ซึ่งหมายความว่าเรือจะหมุนอย่างราบรื่น แต่ความมั่นคงเริ่มต้นไม่เพียงพอ และการนำทางบนเรืออาจเป็นอันตรายได้ หาก metacenter อยู่เหนือแถบแรเงา เรือจะมีลักษณะการหมุนอย่างรวดเร็ว (คม) แต่มีเสถียรภาพเพิ่มขึ้น ดังนั้น เรือดังกล่าวจึงเหมาะกับการเดินเรือมากขึ้น แต่สภาพความเป็นอยู่ของเรือนั้นไม่น่าพอใจ ค่าที่เหมาะสมที่สุดจะอยู่ภายในโซนของแถบแรเงา

รายชื่อเรือด้านใดด้านหนึ่งวัดจากมุม ระหว่างตำแหน่งเอียงใหม่ของระนาบกึ่งกลางกับเส้นแนวตั้ง

ด้านส้นจะแทนที่น้ำมากกว่าด้านตรงข้าม และ CV จะเลื่อนไปในทิศทางของการม้วน แล้วแรงลัพธ์ของการรองรับและน้ำหนักจะไม่สมดุล ทำให้เกิดแรงคู่ที่มีไหล่เท่ากับ

.

การกระทำซ้ำๆ ของน้ำหนักและแรงรองรับจะวัดจากช่วงเวลาฟื้นฟู:

.

ที่ไหน ดี- แรงลอยตัวเท่ากับแรงน้ำหนักของเรือ l- ไหล่มั่นคง

สูตรนี้เรียกว่าสูตรความคงตัวของเมตาเซนตริก และใช้ได้เฉพาะกับมุมส้นเล็กเท่านั้น ซึ่งเมตาเซ็นเตอร์ถือได้ว่าเป็นค่าคงที่ ที่มุมส้นสูง metacenter จะไม่คงที่ อันเป็นผลมาจากความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างโมเมนต์การคืนสภาพกับมุมของส้นรองเท้าถูกละเมิด

เล็ก ( ) และใหญ่ ( ) metacentric radii สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรของ Professor A.P. Van der Fliet:

;
.

โดยตำแหน่งสัมพัทธ์ของสินค้าบนเรือ ระบบนำทางสามารถค้นหาค่าที่ดีที่สุดของความสูง metacentric ได้เสมอ ซึ่งเรือจะมีความเสถียรเพียงพอและมีการกลิ้งน้อยลง

โมเมนต์ส้นสูงเป็นผลคูณของน้ำหนักของสินค้าที่เคลื่อนย้ายข้ามเรือโดยไหล่เท่ากับระยะทางของการเคลื่อนไหว ถ้าคนน้ำหนัก75 กิโลกรัม,นั่งบนฝั่งจะเคลื่อนข้ามเรือ 0.5 เมตรจากนั้นช่วงเวลาที่ส้นเท้าจะเท่ากับ 75 * 0.5 = 37.5 กก./ม.

ในการเปลี่ยนช่วงเวลาที่เหยียบเรือ 10 ° จำเป็นต้องโหลดเรือไปยังตำแหน่งเต็ม สมมาตรอย่างสมบูรณ์เกี่ยวกับระนาบ diametrical การบรรทุกของเรือควรตรวจสอบโดยร่างที่วัดจากทั้งสองด้าน ติดตั้ง inclinometer ในแนวตั้งฉากกับ DP อย่างเคร่งครัดเพื่อให้แสดง 0 °

หลังจากนั้น จำเป็นต้องเคลื่อนย้ายสิ่งของ (เช่น คน) ในระยะทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า จนกว่า inclinometer จะแสดง 10 ° ควรทำการทดลองตรวจสอบดังนี้: เหยียบเรือด้านใดด้านหนึ่งแล้วอีกด้านหนึ่ง เมื่อทราบช่วงเวลาการทอดสมอของเรือที่กำลังเคลื่อนตัวในมุมต่างๆ (สูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้) จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างไดอะแกรมความเสถียรแบบสถิต (รูปที่ 3) ซึ่งจะช่วยให้สามารถประเมินความมั่นคงของเรือได้

รูปที่ 3 - ไดอะแกรมของความเสถียรแบบสถิต

เพิ่มความคงตัวได้โดยการเพิ่มความกว้างของถัง ลด CG และติดตั้งลูกประคบท้าย

หาก CG ของเรือรบอยู่ต่ำกว่า CG แสดงว่าเรือรบมีความเสถียรมาก เนื่องจากแรงสนับสนุนในระหว่างการหมุนไม่เปลี่ยนแปลงในขนาดและทิศทาง แต่จุดที่ใช้งานจะเปลี่ยนไปทางเอียงของเรือ (รูปที่ 4) ก) ดังนั้นเมื่อเหยียบส้นเท้า กองกำลังคู่หนึ่งจะก่อตัวขึ้นพร้อมกับช่วงเวลาการฟื้นตัวที่เป็นบวก ซึ่งจะทำให้เรือกลับสู่ตำแหน่งแนวตั้งปกติบนกระดูกงูตรง มันง่ายที่จะตรวจสอบได้ว่า ชม.>0 โดยมีความสูงเมตาเซนตริกเท่ากับ 0 ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับเรือยอทช์ที่มีกระดูกงูหนัก และไม่ปกติสำหรับเรือลำใหญ่ทั่วไป

หาก CG อยู่เหนือ CG แสดงว่ามีความเสถียรสามกรณี ซึ่งระบบนำทางควรทราบเป็นอย่างดี

กรณีที่ 1 ของความมั่นคง

ความสูงเมตาเซนตริก ชม.>0. หากจุดศูนย์ถ่วงอยู่เหนือจุดศูนย์กลางของขนาด ด้วยตำแหน่งเอียงของเรือ แนวการกระทำของแรงสนับสนุนจะตัดผ่านระนาบเส้นทแยงมุมเหนือจุดศูนย์ถ่วง (รูปที่ 4, b)

รูปที่ 4 - กรณีของเรือที่มั่นคง

ในกรณีนี้ กองกำลังคู่หนึ่งที่มีโมเมนต์การคืนค่าเป็นบวกก็จะเกิดขึ้นเช่นกัน นี่เป็นเรื่องปกติของเรือที่มีรูปร่างตามอัตภาพส่วนใหญ่ ความเสถียรในกรณีนี้ขึ้นอยู่กับร่างกายและตำแหน่งของจุดศูนย์ถ่วงในความสูง เมื่อเหยียบส้น ด้านที่ยึดส้นเท้าจะลงไปในน้ำและสร้างแรงลอยตัวเพิ่มเติม ซึ่งจะทำให้เรือมีระดับ อย่างไรก็ตาม เมื่อเรือเคลื่อนที่ด้วยสินค้าที่เป็นของเหลวและสินค้าเทกองที่สามารถเคลื่อนที่ในทิศทางการหมุนได้ จุดศูนย์ถ่วงก็จะเปลี่ยนไปในทิศทางการม้วนด้วย หากจุดศูนย์ถ่วงระหว่างการเคลื่อนตัวออกนอกเส้นดิ่งที่เชื่อมจุดศูนย์กลางของขนาดกับศูนย์กลางเมตาเซ็นเตอร์ เรือก็จะพลิกคว่ำ

กรณีที่ 2 ซูโดกไม่เสถียรกับดุลยภาพไม่แยแส

ความสูงเมตาเซนตริก ชม.= 0 หาก CG อยู่เหนือ CG ดังนั้นในระหว่างการหมุนแนวการกระทำของแรงสนับสนุนจะผ่าน CG MG=0 (รูปที่ 5)

รูปที่ 5 - กรณีของเรือที่ไม่เสถียรที่มีความสมดุลไม่แยแส

ในกรณีนี้ CV จะอยู่ในแนวดิ่งเดียวกันกับ CG เสมอ ดังนั้นจึงไม่มีแรงคู่ที่จะฟื้นฟู หากไม่ได้รับอิทธิพลจากแรงภายนอก เรือจะไม่สามารถกลับสู่ตำแหน่งตรงได้ ในกรณีนี้ การขนส่งสินค้าที่เป็นของเหลวและสินค้าเทกองบนเรือเป็นสิ่งที่อันตรายอย่างยิ่งและไม่สามารถยอมรับได้โดยสิ้นเชิง: เรือจะพลิกคว่ำด้วยการโยกเพียงเล็กน้อย นี่เป็นเรื่องปกติสำหรับเรือที่มีโครงกลม

กรณีที่ 3 ของเรือที่ไม่เสถียรในสภาวะสมดุลที่ไม่เสถียร

ความสูงเมตาเซนตริก ชม.<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.

รูปที่ 6 - Cลำแสงของเรือที่ไม่เสถียรในสมดุลที่ไม่เสถียร

กรณีที่มีการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าเรือรบมีความเสถียรหาก metacenter อยู่เหนือ CG ของเรือรบ ยิ่ง CG ตกต่ำ เรือก็ยิ่งมีความมั่นคงมากขึ้น ในทางปฏิบัติ ทำได้โดยการวางสินค้าที่ไม่ได้อยู่บนดาดฟ้า แต่อยู่ในห้องด้านล่างและเก็บสินค้า

เนื่องจากอิทธิพลของแรงภายนอกบนเรือ ตลอดจนผลของการยึดสินค้าที่แข็งแรงไม่เพียงพอ จึงสามารถเคลื่อนย้ายบนเรือได้ ให้เราพิจารณาอิทธิพลของปัจจัยนี้ต่อการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์การลงจอดของเรือและความเสถียร

การเคลื่อนย้ายสินค้าในแนวตั้ง

รูปที่ 1 - ผลของการเคลื่อนที่ในแนวตั้งของโหลดต่อการเปลี่ยนแปลงความสูงเมตาเซนตริก

ให้เราตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงในการลงจอดและความมั่นคงของเรือที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของสินค้าขนาดเล็ก ในทิศทางแนวตั้ง (รูปที่ 1) จากจุด อย่างแน่นอน . เนื่องจากมวลของสินค้าไม่เปลี่ยนแปลง การกระจัดของเรือจึงยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นเงื่อนไขดุลยภาพแรกจึงเป็นไปตาม:
. เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วจากกลไกทางทฤษฎีว่าเมื่อวัตถุตัวใดตัวหนึ่งเคลื่อนที่ CG ของทั้งระบบจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน ดังนั้น CG . ของเรือ ย้ายไปยังจุด และแนวดิ่งเองจะผ่านเหมือนเมื่อก่อนผ่านจุดศูนย์กลางของขนาด .

จะเป็นไปตามเงื่อนไขสมดุลที่สอง:
.

เนื่องจากในกรณีของเราทั้งสองเงื่อนไขสมดุลตรงกัน เราสามารถสรุปได้: เมื่อสินค้าถูกเคลื่อนย้ายในแนวตั้ง เรือจะไม่เปลี่ยนตำแหน่งสมดุล

พิจารณาการเปลี่ยนแปลงเสถียรภาพตามขวางเริ่มต้น เนื่องจากรูปทรงของปริมาตรของตัวเรือที่จมอยู่ในน้ำและพื้นที่ของแนวน้ำไม่เปลี่ยนแปลง ตำแหน่งของจุดศูนย์กลางขนาด และ metacenter ตามขวางยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเคลื่อนย้ายโหลดในแนวตั้ง เฉพาะ CG ของเรือรบเท่านั้นที่จะเคลื่อน ซึ่งจะทำให้ความสูง metacentric ลดลง
, เช่นเดียวกับ
, ที่ไหน
, ที่ไหน - น้ำหนักของสินค้าที่ขนส่ง กิโลนิวตัน; - ระยะทางที่ CG สินค้าเคลื่อนที่ในแนวตั้ง ม.

ดังนั้นค่าใหม่
โดยที่เครื่องหมาย (+) ถูกใช้เมื่อทำการเคลื่อนย้ายสินค้าขึ้น และใช้เครื่องหมาย (-) ลง

จะเห็นได้จากสูตรที่ว่าการเคลื่อนที่ในแนวตั้งของน้ำหนักบรรทุกขึ้นทำให้ความมั่นคงด้านข้างของถังลดลง และเมื่อเคลื่อนที่ลง ความคงตัวด้านข้างจะเพิ่มขึ้น

ความคงตัวเปลี่ยนแปลงเท่ากับตัวสินค้า
. การเปลี่ยนแปลงเสถียรภาพตามขวางจะค่อนข้างเล็กสำหรับเรือที่มีการกระจัดขนาดใหญ่กว่าสำหรับเรือที่มีลำขนาดเล็ก ดังนั้นบนเรือที่มีการเคลื่อนย้ายขนาดใหญ่ การเคลื่อนย้ายสินค้าจึงปลอดภัยกว่าบนเรือขนาดเล็ก

การเคลื่อนที่ในแนวนอนตามขวางของโหลด

การเคลื่อนย้ายสินค้า จากจุดหนึ่ง อย่างแน่นอน (รูปที่ 2) ในระยะไกล จะทำให้เรือหมุนเป็นมุม และการเคลื่อนที่ของ CG ในทิศทางขนานกับแนวการเคลื่อนที่ของโหลด

มะเดื่อ 2 - การเกิดขึ้นของโมเมนต์ส้นเท้าระหว่างการเคลื่อนที่ตามขวางของโหลด

เอนเอียงเข้ามุม , เรือมาถึงตำแหน่งสมดุลใหม่, แรงโน้มถ่วงของเรือ , ตอนนี้ใช้ที่จุด และคงอำนาจไว้
, สมัครตรงจุด , กระทำตามแนวตั้งฉากหนึ่งตั้งฉากกับตลิ่งใหม่
.

การเคลื่อนที่ของน้ำหนักบรรทุกจะทำให้เกิดจังหวะการพลิกคว่ำ:

,

ที่ไหน - ไหล่ของการเคลื่อนย้ายสินค้า ม.

ฟื้นฟูโมเมนต์ตามสูตร metacentric ของความเสถียร

.

เนื่องจากเรืออยู่ในสมดุลแล้ว
และดังนั้นมุมของส้นระหว่างการเคลื่อนไหวตามขวางของโหลด
. เนื่องจากมุมม้วนมีขนาดเล็ก
.

หากเรือมีมุมเริ่มต้นของส้นเท้าอยู่แล้ว หลังจากเคลื่อนย้ายสินค้าในแนวนอน มุมของส้นจะเป็น
.

"...ระวัง! กัปตันตาเดียวส่งเสียงแหลม แต่มันก็สายเกินไปแล้ว มีแฟน ๆ สะสมอยู่บนกราบขวาของเรือเดรดนอตของ Vasyukin มากเกินไป เมื่อเปลี่ยนจุดศูนย์ถ่วงแล้ว เรือก็ไม่สั่นและพลิกกลับตามกฎของฟิสิกส์

บทนี้จากวรรณกรรมคลาสสิกสามารถใช้เป็นตัวอย่างได้ สูญเสียความมั่นคงจากการเคลื่อนตัวจากจุดศูนย์ถ่วงเนื่องจากการสะสมของผู้โดยสารด้านใดด้านหนึ่ง ไม่เสมอไป โชคไม่ดีที่เรื่องนี้จำกัดอยู่แค่การว่ายน้ำที่ตลก: การสูญเสียความมั่นคงมักจะนำไปสู่ความตายของเรือ และบ่อยครั้งที่ผู้คน บางครั้งหลายร้อยคนในเวลาเดียวกัน (ระลึกถึงโศกนาฏกรรมล่าสุด - การตายของเรือ " บัลแกเรีย" ... - ed. .)

ในประวัติศาสตร์ของการต่อเรือโลก มีการบันทึกหลายกรณี คล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อต้นศตวรรษกับนายพลสโลคัม เรือกลไฟแม่น้ำหลายสำรับของอเมริกา นักออกแบบได้จัดเตรียมทุกอย่างเพื่อความสะดวกของผู้โดยสาร แต่ไม่ได้ตรวจสอบว่าเรือจะมีพฤติกรรมอย่างไรหากผู้อยู่อาศัยทั้ง 700 คนขึ้นไปที่ดาดฟ้าสำหรับเดินเล่นด้านบนพร้อมกันและเข้าหาคณะกรรมการเพื่อชมทิวทัศน์...

การสูญเสียเสถียรภาพเป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของอุบัติเหตุทางเรือขนาดเล็ก นั่นคือเหตุผลที่กัปตันแต่ละคนไม่ว่าเรือของเขาจะหน้าตาเป็นอย่างไร - คายัคหรือพูดเป็นเรือลอยน้ำ แต่ละคนที่พักผ่อนบนน้ำต้องมีแนวคิดเรื่อง "กฎแห่งฟิสิกส์" ความไม่รู้ซึ่งทำให้ Vasyukin เสียค่าใช้จ่ายอย่างมาก กล่าวอีกนัยหนึ่งเกี่ยวกับความเหมาะสมของการเดินเรือของเรือซึ่งผู้ต่อเรือเรียกว่าความมั่นคง

ความเสถียร- นี่คือความสามารถของเรือในการต้านทานการกระแทกของแรงภายนอกและกลับสู่ตำแหน่งตรงหลังจากสิ้นสุดการกระทำนี้ คำนี้ปรากฏในประเทศของเราในศตวรรษที่ 18 เมื่อรัสเซียกลายเป็นมหาอำนาจทางทะเล ในแหล่งกำเนิดและความหมาย มันคือการเปลี่ยนแปลงของคำว่า "ความยั่งยืน" ทั่วไป

เรากำลังเผชิญกับความมั่นคงของความสมดุลในชีวิตประจำวันอย่างต่อเนื่อง ไม่ใช่เรื่องแปลกสำหรับเราที่เก้าอี้จะคว่ำได้ง่ายกว่าโซฟา และตู้หนังสือเปล่าก็เบากว่าตู้หนังสือหนึ่งเล่ม พลิกกล่องหนักๆ ทับซี่โครง ขั้นแรกเราใช้ความพยายามอย่างเต็มที่ จากนั้นมันก็จะง่ายขึ้นสำหรับเรา และในที่สุด เมื่อเส้นเงื่อนไขที่ลากในแนวตั้งผ่านจุดศูนย์ถ่วงของกล่องผ่านซี่โครง กล่องจะพลิกกลับเอง โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของเรา เมื่อตรวจสอบให้แน่ใจว่ากล่องกว้างต่ำนั้นยากกว่ากล่องสูงและแคบ และกล่องที่หนักกว่านั้นยากกว่ากล่องเบา เราสามารถสรุปได้ว่าความมั่นคงของร่างกายบนพื้นผิวที่แข็งนั้น กำหนดโดยน้ำหนักและระยะทางแนวนอนจากจุดศูนย์ถ่วงถึงขอบของระนาบรองรับ - คันโยกไหล่ ยิ่งน้ำหนักและไหล่มากเท่าไร ร่างกายก็จะยิ่งมั่นคง

กฎง่ายๆ นี้ใช้ได้กับเรือลอยน้ำเช่นกัน แต่ในที่นี้ เรื่องนี้กลับซับซ้อนเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าแทนที่จะเป็นพื้นผิวแข็ง น้ำทำหน้าที่เป็นตัวรองรับสำหรับเรือที่ "พลิกคว่ำ" ตามหลักการแล้ว ความเสถียรของเรือจะขึ้นอยู่กับน้ำหนักและไหล่ ซึ่งเป็นการจัดเรียงจุดที่ใช้แรงสองแรงร่วมกัน

หนึ่งในนั้นคือน้ำหนัก กล่าวคือ แรงโน้มถ่วง ซึ่งใช้ที่จุดศูนย์ถ่วงของเรือ (CG) และพุ่งลงไปในแนวตั้งเสมอ

อีกอย่างคือแรงลอยตัวหรือ พลังที่ค้ำจุน. ตามกฎหมายของอาร์คิมิดีสสำหรับเรือลอยน้ำ แรงนี้มีขนาดเท่ากับแรงโน้มถ่วง แต่ถูกพุ่งขึ้นไปในแนวตั้ง จุดประสงค์ของแรงสนับสนุนที่เป็นผลลัพธ์คือจุดศูนย์กลางของเรือรบ! จุดนี้อยู่ตรงกลางปริมาตรของตัวเรือที่จมอยู่ในน้ำเรียกว่าจุดศูนย์กลางการลอยตัวหรือ ศูนย์กลางของขนาด(ประวัติย่อ).

เมื่อเรือลอยได้อย่างอิสระในตำแหน่งตรง CV จะอยู่ในแนวดิ่งเดียวกันกับ CG เสมอ และแรงที่เท่ากันและตรงข้ามที่กระทำบนเรือจะมีความสมดุล แต่ตอนนี้กองกำลังส้นเท้าเริ่มกระทำบนเรือ ไม่จำเป็นต้องเป็นการเคลื่อนย้ายผู้โดยสาร อาจเป็นลมกระโชกแรงหรือถ้าเรากำลังพูดถึงเรือยอทช์เพียงแค่ความกดดันบนใบเรือคลื่นสูงชันการกระตุกของสายลากแรงเหวี่ยงในกระแสน้ำที่สูงชันการลอยขึ้นจากน้ำ ด้านข้าง ฯลฯ เป็นต้น

การกระทำของช่วงเวลาแห่งพลังนี้เช่น ช่วงเวลาส้นตีน, เอียง - หมุนเรือ ในเวลาเดียวกัน CG ของเรือจะไม่เปลี่ยนตำแหน่งเว้นแต่แน่นอนว่านี่เป็นกรณี "Vasyukin" เดียวกันและไม่มีภาระดังกล่าวบนเรือที่สามารถเคลื่อนที่ไปในทิศทางของความลาดชัน เนื่องจากเรือยังคงลอยอยู่แม้ในขณะที่กำลังเหยียบ นั่นคือกฎของอาร์คิมิดีสยังคงทำงานต่อไป การเพิ่มขึ้นของปริมาตรที่แช่ที่ด้านข้างของด้านที่ลงไปในน้ำสอดคล้องกับการลดลงเท่ากันในปริมาตรที่แช่อยู่ฝั่งตรงข้ามโดยปล่อยให้ น้ำ. อย่าลืมว่าน้ำหนักของเรือไม่เปลี่ยนแปลงจากการกระทำของจังหวะที่ส้นเท้า ดังนั้นมูลค่ารวมของปริมาตรที่แช่จะต้องไม่เปลี่ยนแปลง!

เนื่องจากการกระจายปริมาตรใต้น้ำนี้ ตำแหน่งของ CV จึงเปลี่ยนไป - มันจะเคลื่อนออกไปยังส่วนท้ายของเรือ เป็นผลให้เกิดกองกำลังสนับสนุนขึ้นมาโดยมุ่งที่จะฟื้นฟูตำแหน่งตรงของเรือจึงเรียกว่า ช่วงเวลาแห่งการฟื้นฟู.

ในขณะที่เรือรักษาเสถียรภาพ โมเมนต์การฟื้นคืนซึ่งเพิ่มขึ้นเมื่อม้วนเพิ่มขึ้น จะเท่ากับโมเมนต์ที่ส้นเท้า และเนื่องจากมันถูกชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม การกระทำของมันจึง "ทำให้เป็นอัมพาต" โดยสมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่าหากขนาดของแรงเคลื่อนตัวไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป เรือก็จะลอยต่อไปด้วยรายการคงที่ หากการกระทำของกองกำลังหยุดนิ่งและไม่มีจังหวะใด ๆ ช่วงเวลาแห่งการฟื้นฟูจะทำให้เรือตรงทันที

จากรูปแบบที่ 2 เราสามารถสรุปได้ว่าค่าของช่วงเวลาการฟื้นฟูที่เกิดขึ้นระหว่างการหมุนจะยิ่งมากขึ้น ไหล่ก็จะมากขึ้น - ระยะห่างในแนวนอนระหว่างตำแหน่งใหม่ของ CV และตำแหน่งที่ไม่เปลี่ยนแปลงของ CV จึงเรียกว่า ไหล่ที่มั่นคง. ตราบใดที่ไหล่นี้ยังคงอยู่ ช่วงเวลาแห่งการฟื้นฟูจะมีผล - เรือรบยังคงอยู่ แต่ทันทีที่ไหล่หายไปพร้อมกับการม้วนที่เพิ่มขึ้นอีก CV จะอยู่ในแนวดิ่งเดียวกันกับ CG โดยไม่ต้องพยายามอีกต่อไป จะต้องพลิกคว่ำเรือเสียความมั่นคง-จะพลิกคว่ำ

ยิ่งศูนย์กลางของขนาดสามารถไปในทิศทางของความเอียงได้มากเท่านั้น - ยิ่งไหล่มีเสถียรภาพมากเท่าไหร่ก็ยิ่งพลิกเรือได้ยากขึ้นเท่านั้นนั่นคือยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น นั่นคือเหตุผลที่ว่าทำไมภาชนะขนาดกว้างจึงมั่นคงกว่าภาชนะที่แคบอย่างเห็นได้ชัดเสมอ บนไม้พายสี่ใบซึ่งมีความกว้าง 1.6 ม. ฝีพายสามารถลุกขึ้นและเดินได้โดยไม่มีความเสี่ยงมากนัก แต่ในเชิงวิชาการกว้างแปด 0.7 ม. ก็เพียงพอแล้วสำหรับนักพายคนหนึ่งที่จะพักเท้าให้แน่นขึ้นหรือยกพาย สูงขึ้นเล็กน้อยทำให้เกิดการม้วนงอ!

สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือต้องมีความกว้างเพียงพอบนเรือลำที่เล็กที่สุด ส่งผลกระทบต่อความมั่นคงและความสมบูรณ์ของตลิ่งอย่างมีนัยสำคัญนั่นคือตัวบ่งชี้สัดส่วนของสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งด้านข้างมีความยาวและความกว้างสูงสุดครอบครองพื้นที่ของตลิ่งปัจจุบัน สิ่งอื่นที่เท่าเทียมกัน เรือที่มีความสมบูรณ์ของเส้นน้ำที่มากขึ้นมักจะมีเสถียรภาพมากกว่าที่มีเส้นน้ำที่แหลมคมในหัวเรือและท้ายเรือ

ความเสถียร โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มุมเอียงต่ำ ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับรูปร่างของตัวถัง - ขึ้นอยู่กับการกระจายปริมาตรของส่วนใต้น้ำของตัวถัง ในท้ายที่สุด ความเสถียรไม่ได้ถูกกำหนดโดยความกว้างของตลิ่งน้ำในปัจจุบัน แต่โดยตำแหน่งของ "ศูนย์กลาง" - ศูนย์กลางของปริมาตรที่จมอยู่ใต้น้ำจริงๆ

จากมุมมองของความมั่นคงส่วนที่ได้เปรียบน้อยที่สุดคือส่วนครึ่งวงกลมซึ่งตามเงื่อนไขของการขับเคลื่อนมักจะใช้สำหรับเรือขนย้าย ใกล้กับส่วนครึ่งวงกลมมีตัวเรือของเรือพายวิชาการ เช่นเดียวกับเรือที่ค่อนข้างแคบและยาวซึ่งไม่ได้ออกแบบมาสำหรับการร่อน ส่วนสี่เหลี่ยมมีลักษณะความเสถียรเริ่มต้นสูงกว่า ส่วนประเภทนี้สร้างขึ้นบนเรือที่มีความยาวขั้นต่ำ - ทูซิกและเรือท้องแบน อย่างไรก็ตาม หากปริมาตรใต้น้ำถูกขยายออกไปด้านข้างเนื่องจากการลดลงของร่าง (และปริมาตร) ในส่วนตรงกลาง ความมั่นคงจะได้รับประโยชน์มากยิ่งขึ้น: ตัวถังของเรือเล็กสากลใหม่ล่าสุดเช่น Sportiak และ Dolphin มีรูปร่างคล้ายกัน

ตามเส้นทางเดียวกัน คุณสามารถเพิ่มความมั่นคงเพิ่มเติมโดยการตัดตัวถังตามยาว - ตามแนว DP - และวางครึ่งแคบที่ความกว้างบางส่วน นี่คือวิธีที่เราเข้าถึงแนวคิดของเรือสองลำซึ่งรวมอยู่ในการออกแบบกระท่อมลอยน้ำความเร็วต่ำหรือแพเป่าลม และมอเตอร์แข่งหรือเรือคาตามารันที่ออกแบบมาสำหรับความเร็วเป็นประวัติการณ์

ด้วยมุมเอียงที่เพิ่มขึ้น รูปร่างของส่วนพื้นผิวของตัวเรือในพื้นที่ที่เข้าสู่น้ำเมื่อเหยียบส้นเท้ามีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ตัวอย่างที่ดีคือการขาดความมั่นคงของท่อนซุงที่มีหน้าตัดเป็นวงกลม: ด้วย "การหมุน" ใด ๆ ของมัน - การหมุนรอบแกน - ไม่มีปริมาตรเพิ่มเติมเข้าไปในน้ำ, รูปร่างของส่วนที่แช่และตำแหน่งของ CV ทำ ไม่เปลี่ยนแปลงไม่มีช่วงเวลาฟื้นฟู

ด้วยเหตุผลเดียวกัน การกีดขวางด้านข้างของเรือยนต์ที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นแฟชั่นก็เป็นอันตรายเช่นกัน เป็นที่เข้าใจ: เมื่อม้วนเพิ่มขึ้นความกว้างของตลิ่งไม่เพียง แต่เพิ่มขึ้น แต่บางครั้งในทางกลับกัน - มันลดลง! ดังนั้นเมื่อถึงทางเลี้ยวที่แหลมคม Kazankas เก่ามักจะพลิกกลับซึ่งมีการอุดตันของด้านข้างเข้าด้านในในท้ายเรือที่ค่อนข้างแคบอยู่แล้ว

และในทางกลับกัน: มาตรการที่เพิ่มความมั่นคงคือการยุบด้านข้างและการยึดองค์ประกอบการลอยตัวเพิ่มเติมตามขอบด้านบน คำอธิบายนั้นง่าย: เมื่อเหยียบคันเร่ง ปริมาตรจะเข้าสู่แหล่งน้ำตรงจุดที่พวกเขาต้องการการสนับสนุนมากที่สุด - ซึ่งให้แรงหนุนที่มาก โดยหลักการแล้ว เรือที่มีเปลวไฟบนพื้นผิวและแนวน้ำที่ค่อนข้างแคบจะรวมความเร็วที่ดีเข้ากับความเสถียรสูง ตัวอย่างเช่น โรงอาหารโบราณมีรูปทรงตัวถัง ซึ่งอย่างที่คุณทราบ พลังของ "เครื่องยนต์" ถูกจำกัด และข้อกำหนดสำหรับความเร็วและความสามารถในการเดินเรือก็ค่อนข้างสูง เพื่อจุดประสงค์เดียวกันมัดกกแห้งมัดไว้ด้านข้างของ "นางนวล" ของคอซแซคเบา

อันที่จริง เรือท่องเที่ยวของเราใช้เทคนิคเดียวกัน โดยติดลูกโป่งเป่าลมเข้ากับด้านข้างของเรือคายัค วิธีที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นในการเพิ่มความเสถียรของเรือคายัคเมื่อแล่นเรือคือทุ่นลอยด้านข้างที่ติดตั้งบนคานขวาง บนกระดูกงูที่เท่ากันพวกมันจะลอยอยู่เหนือน้ำและไม่เคลื่อนไหวช้าลง เมื่อแรงดันลมบนใบเรือเอียงเรือคายัคทริมมารัน ทุ่นลอยลมจะเข้าสู่น้ำและทำหน้าที่เป็นตัวรองรับเพิ่มเติมซึ่งอยู่ในเกณฑ์ดีมาก - ห่างไกลจาก DP

อุปกรณ์เสริมด้านข้างที่หลากหลายบนเรือยนต์ที่แล่นได้นั้นมีจุดประสงค์ที่คล้ายกัน - ลูกเปตองและสปอนสัน: พวกมันปรับปรุงความเสถียรของเรือหรือเรือยนต์ทั้งในลานจอดรถและขณะเคลื่อนที่ "Kazanka" แบบเดียวกันจะปลอดภัยยิ่งขึ้นแม้ว่าจะใช้งานกับ "ลมกรด" เนื่องจากการติดตั้งการลอยตัวเพิ่มเติม - ลูกเปตองท้ายเรือลงไปในน้ำเมื่อท้ายเรือบรรทุกเกินพิกัดอย่างเห็นได้ชัดหรือเมื่อเหยียบในที่จอดรถ เมื่อเคลื่อนตัวตรงไปข้างหน้า พื้นผิวการทำงานด้านล่างของลูกเปตองอยู่เหนือแนวน้ำที่ไหล และด้วยการหักเลี้ยวที่แหลมคมซึ่งเป็นอันตรายต่อ Kazanka พื้นผิวนี้จะเริ่ม "ทำงาน": แรงยกของอุทกพลศาสตร์ที่เกิดขึ้นระหว่างการร่อนจะป้องกันไม่ให้การหมุนเพิ่มขึ้น การไหลเวียน

ความยาวตลิ่งที่มีประสิทธิภาพแม้ว่าจะมีขอบเขตน้อยกว่าความกว้าง แต่ก็ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความเสถียรของเรือที่เล็กที่สุด นี่เป็นกรณีตัวอย่าง ครั้งหนึ่งเคยมีการทดสอบเรือคายัคท่องเที่ยวแบบแบ่งส่วน ในรุ่นสามตอนเดียว เรือลำนั้น "สปอร์ต" เกินไป: ผู้ที่ไม่มีประสบการณ์ในการพายเรือ "สาววิชาการ" มักจะล่มใกล้ชายฝั่งอย่างสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม มันก็เพียงพอแล้วที่จะเพิ่มอีกส่วนตรงกลางยาว 0.8 ม. เนื่องจากเรือลำเดียวกันกลายเป็นเรือท่องเที่ยวที่ "สงบ"

ความเสถียรนั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับคุณภาพทางทะเลอื่นของเรือ - การจมไม่ได้ เราเน้นว่าคุณสมบัติทั้งสองนี้และในขอบเขตขนาดใหญ่เป็นตัวกำหนดจริง ฟรีบอร์ด. หากฟรีบอร์ดต่ำ จากนั้นในมุมเล็ก ๆ ของส้นเท้า ดาดฟ้าจะลงไปในน้ำ ความกว้างของตลิ่งที่มีประสิทธิภาพจะเริ่มลดลง และตั้งแต่นั้นมา แขนทรงตัวและช่วงการฟื้นฟูจะเริ่มลดลง เรือเปิดโล่งหลังจากลงไปในน้ำที่ขอบด้านบนของด้านข้างเติมและพลิกคว่ำทันที (นี่คือวิธีที่ Vasyukinites ซึ่งไม่เคยมีประสบการณ์ในทฤษฎีของเรือต้องทนทุกข์ทรมาน!) เป็นที่ชัดเจนว่ายิ่งฟรีบอร์ดสูงเท่าใด มุมส้นรองเท้าก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งค่าวิกฤตที่เรียกว่ามุมน้ำท่วม

ตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนที่สุดของการเพิ่มที่เป็นอันตรายในรายการและเมื่อเข้าใกล้มุมน้ำท่วมคือความสูงของพื้นผิวที่ด้านข้างของม้วนเรือลดลง จำเป็นต้องพูด ยิ่งเรือเล็ก ยิ่งม้วน ยิ่งอันตราย ยิ่งฟรีบอร์ดจริงทุกเซนติเมตรยิ่งสำคัญ! เป็นที่ยอมรับไม่ได้อย่างยิ่งที่จะเกินกำลังรับน้ำหนักของเรือที่ระบุโดยผู้ผลิต (บรรทุกเกินพิกัด)! การวางสัมภาระในลักษณะที่เรือแล่นไปในขณะที่ออกจากฝั่งเป็นเรื่องอันตราย: ท้ายที่สุด การทำเช่นนี้จะลดความสูงที่แท้จริงของด้านข้างและระยะขอบความมั่นคงของเรือของคุณทันที!

ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่เรากำลังพูดถึงความสูงที่แท้จริงของกระดานอิสระ ประวัติความเป็นมาของการต่อเรือ "ใหญ่" รู้หลายกรณีเมื่อเรือทั้งหมดและไม่เป็นอันตรายสูญเสียความมั่นคงเพียงเพราะความจริงที่ว่าเมื่อเหยียบใกล้ผิวน้ำจะมีรูเปิดด้านข้างโดยบังเอิญ

นักวิชาการ A.P. Krylov เล่าเรื่องที่น่าสนใจ ก่อนที่เรือ 84 กระบอก King George จะออกเดินทางครั้งแรก (มันเกิดขึ้นในปี 1782 ในเมืองพอร์ตสมัธ) เรือลำนี้ได้รับการเสริมส้นเป็นพิเศษเพื่อแก้ไขการทำงานผิดปกติของคิงส์ตัน ขอบของแถวล่างของช่องปืนเปิดอยู่ในเวลาเดียวกันเพียง 5-8 ซม. เหนือผิวน้ำ เจ้าหน้าที่อาวุโสไม่รู้ตำแหน่งอันตรายของเรือเมื่ออยู่ 5-8 ซม. นี้และไม่ใช่ 8 ม. ปกติซึ่งเป็นความสูงที่แท้จริงของด้านข้างจึงสั่งให้ทีมเรียกปืนเพื่อยก ธง. เห็นได้ชัดว่าพวกกะลาสีกำลังวิ่งไปตามส้นเท้าและการเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในรายการก็เพียงพอแล้วสำหรับเรือที่จะขึ้นเรือและบรรทุกผู้คนมากกว่า 800 ไปที่ด้านล่าง ...

ดังนั้น เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับความมั่นคงของเรือคือความกว้างและความสูงของด้านข้างที่เพียงพอ มาทำความกระจ่างตอนนี้ ความจริงก็คือความมั่นคงมักจะแบ่งออกเป็นเริ่มต้น (ภายในมุมของส้นสูงถึง 10-20 °) และความมั่นคง ที่มุมเอียงสูง. สำหรับเรือขนาดเล็ก อย่างแรกเลย ความกว้างและลักษณะของการทรงตัวเริ่มต้นมีความสำคัญ: การทรงตัวที่มุมส้นสูงส่วนใหญ่มักจะ "ไม่ถึง" เนื่องจากมุมน้ำท่วมมักจะอยู่ภายในความมั่นคงเริ่มต้น สำหรับเรือเดินทะเลขนาดใหญ่และเรือปิด - สำรับ ความสูงของฟรีบอร์ดมีความสำคัญมากกว่า โดยให้ความมั่นคงที่ทางลาดสูง

ตอนนี้เราสังเกตเห็นอีกเงื่อนไขหนึ่งที่ชัดเจนและสำคัญมากในทางปฏิบัติ: ยิ่งเรือมีความมั่นคงมากขึ้น จุดศูนย์ถ่วงที่ต่ำกว่าคือ. ทุกคนรู้ว่าสิ่งที่พวกเขาเป็นหนี้ "ความมั่นคง" สูงของพวกเขาต่อ roly-poly และ roly-poly! จากประสบการณ์ของเรา ทุกคนตระหนักดีว่าเรือลำเล็กเริ่มแกว่งเมื่อยืนขึ้นและพยายามเคลื่อนจากฝั่งหนึ่งไปยังอีกฝั่งหนึ่ง: ด้วยความสูงของ CG (ไหล่) ที่เพิ่มขึ้น ช่วงเวลาที่เหยียบย่ำเพิ่มขึ้น อย่างมีนัยสำคัญแม้ว่าน้ำหนักของบุคคลนั้นจะไม่เปลี่ยนแปลง ...

นั่นคือเหตุผลที่บนเรือคายัคเดียวกันซึ่งมีความกว้างตามกฎแล้วอยู่ที่ขีด จำกัด ขั้นต่ำที่อันตรายคุณต้องนั่งที่ด้านล่างเกือบโดยตรง ตัวอย่างอื่น. เมื่อวางเสากระโดง แรงลมกดดันใบเรือที่ความสูงระดับหนึ่งจะปรากฏขึ้น เพื่อชดเชยช่วงเวลาสำคัญที่เกิดขึ้น จำเป็นต้องเพิ่มความมั่นคงในลักษณะเดียวกัน - ทั้งทีมเปลี่ยนจากกระป๋องเป็นด้านล่าง

และตัวอย่างที่สาม บรรณาธิการของคอลเลกชั่นทำความคุ้นเคยกับเรือสองที่นั่งที่ค่อนข้างแคบ (ดูรูป) ซึ่งออกแบบมาสำหรับการพายด้วยพายสวิงยาว ประสิทธิภาพการขับขี่ของเรือนั้นยอดเยี่ยม แต่มีสิ่งหนึ่งที่ "แต่": ในขณะที่ผู้เขียนโครงการกำลังขับเรือไปยังไซต์ทดสอบ เขาได้พลิกกลับแล้ว! บรรณาธิการที่ลองเรือก็พบว่าตัวเองอยู่ในน้ำ อย่างไรก็ตาม การลดความสูงของกระป๋องลง 150 มม. ก็เพียงพอแล้ว - สถานการณ์เปลี่ยนไปแล้ว

แม้จะมีระบอบการลดน้ำหนักที่เข้มงวดที่สุด แต่เรือเหล่านั้นซึ่งมีความเสถียรซึ่งอยู่ภายใต้ข้อกำหนดที่เข้มงวดโดยเฉพาะอย่างยิ่งต้องรับ "น้ำหนักตาย" - บัลลาสต์โดยเฉพาะเพื่อลดความร้อนจากส่วนกลาง โดยปกติ เรือยอทช์และเรือชูชีพสำหรับล่องเรือจะมีบัลลาสต์ที่เป็นของแข็งถาวร โดยจะทอดสมอให้ต่ำที่สุดเท่าที่ออกแบบได้ (ยิ่งคุณสามารถวางบัลลาสต์ได้ต่ำเท่าใด ก็ยิ่งจำเป็นต้องใช้น้อยลงเพื่อให้มีความสูงที่แน่นอนของ CG ของทั้งเรือรบ!) บนเรือรบดังกล่าว พวกเขาพยายามวาง CG ไว้ใต้ CG จากนั้น ค่าสูงสุดของคันโยกเสถียรภาพจะทำได้ด้วยการม้วนที่ใหญ่มาก - สูงถึง 90 " สำหรับการเปรียบเทียบ พอเพียงที่จะบอกว่าเรือเดินทะเลทั่วไปส่วนใหญ่พลิกคว่ำแม้ที่ม้วน 60-75 °

บางครั้งใช้บัลลาสต์เหลวชั่วคราว ดังนั้น สำหรับเรือยนต์และเรือที่มีรูปทรงก้นกบ มักจะต้องชดเชยความเสถียรเริ่มต้นที่ต่ำในที่จอดรถ (ม้วน) โดยนำน้ำเข้าไปในถังบัลลาสต์พิเศษที่ส่วนล่าง ซึ่งจะเทออกโดยอัตโนมัติระหว่างการเคลื่อนไหว

เป็นสิ่งสำคัญมากที่ CG ของเรือส้นสูงยังคงอยู่: ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่วัตถุหนักทั้งหมดจะถูกยึดไว้อย่างแน่นหนาเพื่อป้องกันไม่ให้เคลื่อนย้ายบนเรือใบ อย่างไรก็ตาม มีสินค้าที่ถือว่าเป็นอันตรายเพราะอาจทำให้สูญเสียความมั่นคงได้ สินค้าเหล่านี้เป็นสินค้าเทกองทุกประเภท ตั้งแต่เมล็ดพืชและเกลือไปจนถึงปลาสด โดยจะสุ่มหกไปในทิศทางที่เรือเอียง (มันมาจากการเคลื่อนย้ายของสินค้าเทกอง - เมล็ดพืช - ที่เรือสำเภาสี่เสาขนาดใหญ่ Pamir ซึ่งเป็นเรือใบบรรทุกสินค้าขนาดใหญ่ลำสุดท้ายที่มีน้ำหนักถึง 4500 ตัน พลิกคว่ำและเสียชีวิตระหว่างพายุเฮอริเคนในปี 1957!) สินค้าเหลวมีอันตรายเป็นพิเศษ . เราจะไม่เข้าไปในส่วนลึกของทฤษฎีของเรือ แต่เราเน้นว่าในกรณีนี้น้ำหนักของสินค้าเหลวที่ล้นนั้นไม่มากนักซึ่งทำให้เสถียรภาพลดลง แต่อย่างแน่นอน พื้นที่ผิวว่างของมัน.

ผู้อ่านจะถามอย่างไร แล้วเรือบรรทุกที่บรรทุกของเหลวอันตรายนี้ลอยข้ามทะเลและมหาสมุทร? ประการแรกตัวเรือบรรทุกจะถูกแบ่งโดยกำแพงกั้นขวางตามขวางและตามยาวออกเป็นช่องแยก - รถถังและในส่วนบนของพวกเขาพวกเขาวางแผงกั้นบังโคลนที่เรียกว่านอกจากนี้ "ทำลาย" พื้นผิวอิสระ (แบ่งออกเป็น 2 ส่วนช่วยลดผลกระทบที่เป็นอันตราย เสถียรขึ้น 4 เท่า) ประการที่สอง รถถังถูกน้ำท่วมอย่างสมบูรณ์

ด้วยเหตุผลเดียวกัน บนเรือ ควรมีถังน้ำมันเชื้อเพลิงที่แคบกว่าสองถังมากกว่าถังกว้างหนึ่งถัง ต้องเติมถังสำรองทั้งหมดก่อนถึงทางผ่านของพายุ (อย่างที่ลูกเรือบอกว่าต้องกดเข้าไป) ในทางกลับกันจำเป็นต้องใช้ของเหลว - ก่อนไปสิ้นสุดจากถังหนึ่งจากนั้นจึงเลือกจากถังถัดไปเพื่อให้ระดับว่างในถังเดียวเท่านั้น

ศัตรูตัวฉกาจของเรือลำเล็กคือน้ำที่กักขัง แม้ว่าน้ำหนักรวมจะน้อยก็ตาม เมื่อเรือลำใหม่ออกมาทำการทดสอบ เมื่อถึงโค้งแรก สังเกตว่าเรือได้ม้วนใหญ่ผิดปกติในระหว่างการหมุนเวียนและปล่อย "อย่างไม่เต็มใจ" อย่างมาก เราเปิดประตูท้าย - และเห็นว่าน้ำกำลังเดินอยู่ใน Afterpeak ซึ่งผ่านรอยแยกที่แทบไม่สังเกตเห็นได้ในรอยต่อ

มันสำคัญมากที่จะต้องระบายน้ำออกจากลำเรือเล็กในเวลาที่เหมาะสม เพื่อใช้มาตรการเพื่อให้แน่ใจว่าในสภาพอากาศที่สดชื่น น้ำจะไม่เข้าไปในรูและรอยรั่วต่างๆ

ด้วยอันตรายจากผู้โดยสารที่ไม่เป็นระเบียบ เราจึงเริ่มการสนทนาเกี่ยวกับความมั่นคง ตอนนี้เรามีทฤษฎีพื้นฐานติดอาวุธแล้ว เราขอเน้นย้ำอีกครั้งถึงความจำเป็นในการปฏิบัติตามกฎความประพฤติที่กำหนดไว้บนเรือลำเล็กๆ อย่างเคร่งครัด ท้ายที่สุดแล้ว ผู้โดยสารที่ขึ้นเรือยนต์ขนาดเล็กนั้นเป็นแรงผลักดันมหาศาล ซึ่งเกือบ 1/5 ของการกระจัดของเรือ! และผู้โดยสารสองคนที่ตัดสินใจส่งต่อเรือ Progress-4 พร้อมโรงจอดรถพร้อม ๆ กันเป็นภัยคุกคามที่แท้จริงที่จะทำให้เรือพลิกคว่ำ (กรณีดังกล่าวสองกรณีซึ่งมีผลที่น่าเศร้าเกิดขึ้นที่คาลินินเมื่อฤดูร้อนที่แล้ว)

เมื่อเชิญแขกมาที่ "เรือลาดตระเวน" แนะนำให้พวกเขาอย่างสุภาพแต่เด็ดขาด ทำความคุ้นเคยกับกฎความปลอดภัยที่มีอยู่ บนเรือลำที่เล็กที่สุด บางครั้งมันเป็นไปไม่ได้ที่จะยืนขึ้นเต็มที่และเคลื่อนตัวจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง และผู้คนอาจไม่รู้เรื่องนี้!

จนถึงขณะนี้ ได้มีการกล่าวว่าตำแหน่งของ DH ไม่ควรเปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตาม มีเรือกีฬาหลายประเภทที่การเคลื่อนไหวรอบทิศทางของ CG ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนเป็นเงื่อนไขที่สำคัญที่สุดสำหรับการบรรลุผลลัพธ์ที่สูง เรากำลังพูดถึงการเอียงของเรือบดและเรือคาตามารันแบบเบา และบางครั้งก็ล่องเรือและแข่งเรือยอทช์ การแขวนลงน้ำด้วยความช่วยเหลือของสี่เหลี่ยมคางหมูนักกีฬากด CG ด้วยน้ำหนักของเขาและเพิ่มแขนที่มั่นคงซึ่งทำให้ลดการม้วนและหลีกเลี่ยงการพลิกคว่ำ ...

สุดท้ายนี้ พึงระลึกไว้เสมอว่าแม้แต่เรือที่มีเสถียรภาพในบางสภาวะก็อาจไม่เสถียรพอสำหรับเรือลำอื่น ความเสถียรอาจแตกต่างกันไป โดยเฉพาะเมื่ออยู่กับที่และขณะขับรถ จึงต้องคำนึงถึง เสถียรภาพในการขับขี่. ตัวอย่างเช่น เรือโดยสารซึ่งในที่จอดรถไม่ตอบสนองต่อผู้โดยสารที่นั่งด้านข้าง เมื่อแล่นไปตามคลื่น ทันใดนั้นก็เริ่มหมุนไปในทิศทางของเขา ปรากฎว่าเรือในขณะที่ "ห้อย" วางท้ายเรือและโค้งคำนับบนยอดของคลื่นสองลูกที่อยู่ติดกันและเนื่องจากความจริงที่ว่าส่วนตรงกลางทั้งหมดซึ่งกว้างที่สุดอยู่ในช่องคลื่นความบริบูรณ์ ของสายน้ำที่เราทราบแล้วลดลงและความมั่นคงลดลงทันที

ในการวางแผนเรือยนต์ กองกำลังอุทกพลศาสตร์ที่สำคัญซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนไหวเพื่อรักษาเสถียรภาพ ตามกฎจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม มันยังสามารถทำให้เกิดการพลิกคว่ำได้ เช่น เมื่อเลี้ยวเร็วเกินไป การเปลี่ยนทิศทางของใบพัดหยุดและเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (เนื่องจากการดริฟท์) แรงกดที่โหนกแก้มด้านนอกทำให้เกิดแรงคู่ที่อันตรายซึ่ง มักจะหันเรือออกไปด้านนอกเพื่อเลี้ยว

ในที่สุด ผู้ต่อเรือแยกวิเคราะห์กรณีของการใช้แรงส้นเท้าแบบไดนามิก (นอกจากนี้ยังมีแนวคิดพิเศษ - เสถียรภาพแบบไดนามิก): ด้วยการใช้โหลดภายนอกขนาดใหญ่อย่างกะทันหันและในระยะสั้น พฤติกรรมของเรืออาจแตกต่างไปจากแผนเสถียรภาพแบบคงที่แบบคลาสสิกอย่างสิ้นเชิง ด้วยเหตุนี้ ในสภาพที่มีพายุ ด้วยผลกระทบด้านลบของพายุและคลื่นกระทบ เรือยอทช์ที่ดูเหมือนมีเสถียรภาพอย่างสมบูรณ์จึงถูกพลิกคว่ำ ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการแล่นเรือในสภาพมหาสมุทรที่รุนแรงที่สุด (เรือยอทช์ของ Chichester, Baranovsky, Lewis และคนบ้าระห่ำคนเดียวหันหลังกลับ! ความละเอียดอ่อนที่ช่างต่อเรือมองเห็นล่วงหน้าเช่นกัน: เรือยอทช์ลุกขึ้นบนกระดูกงูทันทีและมีเสถียรภาพอีกครั้ง)

แน่นอน วิศวกรไม่พอใจกับการประเมินเช่น "เรือลำนี้มีเสถียรภาพและไม่ค่อยดีนัก"; ช่างต่อเรือกำหนดลักษณะความมั่นคงด้วยค่าที่แน่นอน ซึ่งจะกล่าวถึงในบทความถัดไป

เมื่อออกแบบเรือใดๆ ไม่ว่าจะเป็น supertanker หรือเรือพาย นักออกแบบจะทำการคำนวณความเสถียรเป็นพิเศษ และเมื่อเรือได้รับการทดสอบ จะต้องตรวจสอบความสอดคล้องของความเสถียรที่แท้จริงกับการออกแบบก่อน เพื่อให้มีการรับประกันความมั่นคงของเรือใหม่ใด ๆ ในระหว่างการปฏิบัติงานตามปกติในสภาพที่ได้รับการออกแบบเพียงพอโดยสังเกตองค์กรเช่นปัญหาทะเบียนล้าหลังเป็นพิเศษ มาตรฐานความมั่นคงแล้วติดตามการปฏิบัติตาม นักออกแบบที่สร้างโครงการเรือดำเนินการคำนวณทั้งหมด นำโดยมาตรฐานความมั่นคงเหล่านี้ ตรวจสอบว่าเรือในอนาคตจะพลิกคว่ำภายใต้อิทธิพลของคลื่นและลม โดยปกติจะมีข้อกำหนดเพิ่มเติมสำหรับเรือบางประเภท ดังนั้นตอนนี้เรือโดยสารจึงถูกตรวจสอบกรณีของการสะสมของผู้โดยสารทั้งหมดในด้านใดด้านหนึ่งและแม้ในขณะที่ส้นเท้าเพื่อการไหลเวียน (ในกรณีนี้มุมของส้นเท้าไม่ควรเกินมุมที่ดาดฟ้าเข้าสู่น้ำและมูลค่าของ 12 °) เรือลากจูงถูกตรวจสอบการกระทำของการกระตุกของสายลากและลากจูงในแม่น้ำเพื่อดูผลกระทบที่คงที่ของสายลาก

ผลลัพธ์ของการคำนวณพร้อมกับคำแนะนำสำหรับกัปตันเรือ ถูกบันทึกไว้ในเอกสารที่สำคัญที่สุดฉบับหนึ่งซึ่งเรียกว่า "ข้อมูลเกี่ยวกับความเสถียรของเรือ"

สำหรับเรือขนาดเล็ก River Register ยังยอมรับการทดสอบเต็มรูปแบบของเรือนำที่ดำเนินการตามโปรแกรมพิเศษ ในกรณีที่น่าสงสัย การทดสอบเหล่านี้อาจแทนที่การคำนวณที่เกี่ยวข้อง

กองเรือสันทนาการขนาดเล็กซึ่งควบคุมโดยการนำทางและการตรวจสอบทางเทคนิค ยังไม่มีมาตรฐานความมั่นคงที่ชัดเจนและเรียบง่ายเพียงพอ ความเหมาะสมในการเดินเรือของเรือดังกล่าวเป็นมาตรฐานหลักโดยการสร้างกระดานอิสระขั้นต่ำและอัตราส่วนความยาวต่อความกว้าง (จาก 2.3 ถึง 1) ขึ้นอยู่กับความสูงของกระดานอิสระ NTI (ปัจจุบันคือ GIMS) แบ่งเรือขนาดเล็กออกเป็นสามประเภท: ครั้งแรก - ด้วยกระดานอิสระอย่างน้อย 250 มม. ที่สอง - ไม่น้อยกว่า 350 มม. ที่สาม - อย่างน้อย 500 มม.

คำแนะนำที่มาพร้อมกับเรือเล็กเพื่อการพาณิชย์มักจะมีคำแนะนำพื้นฐานสำหรับการรักษาเสถียรภาพ นักเดินเรือสมัครเล่นแต่ละคนจะได้รับการแนะนำให้รู้จักกับกฎความปลอดภัยก่อนที่จะออกใบรับรองสำหรับสิทธิ์ในการบังคับเรือ

E.A. Morozov, "KiYa", 1978

ส่งงานที่ดีของคุณในฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงานจะขอบคุณเป็นอย่างยิ่ง

โฮสต์ที่ http://www.allbest.ru/

ความมั่นคงของเรือเบื้องต้น

1. แนวคิดทั่วไปของความมั่นคง

ความเสถียรคือความสามารถของเรือรบในการต้านทานแรงที่เบี่ยงเบนจากตำแหน่งสมดุล และกลับสู่ตำแหน่งสมดุลดั้งเดิมหลังจากสิ้นสุดแรงเหล่านี้

สภาพสมดุลของภาชนะไม่เพียงพอสำหรับให้ลอยอย่างต่อเนื่องในตำแหน่งที่กำหนดซึ่งสัมพันธ์กับพื้นผิวของน้ำ นอกจากนี้ยังจำเป็นที่ความสมดุลของเรือจะมีเสถียรภาพ คุณสมบัติซึ่งในกลศาสตร์เรียกว่าเสถียรภาพของสมดุลในทฤษฎีของเรือมักจะเรียกว่าความมั่นคง ดังนั้นการลอยตัวจึงเป็นเงื่อนไขสำหรับตำแหน่งสมดุลของเรือที่มีการลงจอดและความมั่นคง - การรักษาตำแหน่งนี้

ความเสถียรของเรือเปลี่ยนไปตามการเพิ่มขึ้นของมุมเอียงและจะหายไปอย่างสมบูรณ์ในระดับหนึ่ง ดังนั้นจึงควรศึกษาความเสถียรของเรือในการเบี่ยงเบนเล็กน้อย (ในทางทฤษฎี) จากตำแหน่งสมดุลด้วย H = 0, W = 0 จากนั้นกำหนดลักษณะของความเสถียร ขีดจำกัดที่อนุญาตที่มุมเอียงขนาดใหญ่

เป็นเรื่องปกติที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างความเสถียรของภาชนะที่มุมเอียงเล็กน้อย (ความเสถียรเริ่มต้น) และความเสถียรที่มุมเอียงขนาดใหญ่

เมื่อพิจารณาความโน้มเอียงเล็กน้อย เป็นไปได้ที่จะตั้งสมมติฐานจำนวนหนึ่งที่ทำให้สามารถศึกษาความเสถียรเริ่มต้นของเรือภายในกรอบของทฤษฎีเชิงเส้นและรับการพึ่งพาทางคณิตศาสตร์อย่างง่ายของคุณลักษณะของมัน ศึกษาความเสถียรของเรือที่มุมเอียงขนาดใหญ่โดยใช้ทฤษฎีไม่เชิงเส้นที่ผ่านการขัดเกลา โดยธรรมชาติแล้ว สมบัติด้านความมั่นคงของเรือจะรวมกันเป็นหนึ่งเดียว และส่วนที่ยอมรับได้นั้นเป็นวิธีการอย่างหมดจด

เมื่อศึกษาความเสถียรของเรือ ความเอียงจะพิจารณาเป็นระนาบตั้งฉากสองระนาบ - ตามขวางและตามยาว เมื่อเรือเอียงในระนาบขวางซึ่งกำหนดโดยมุมของส้นเท้าจะมีการศึกษาความมั่นคงตามขวาง ด้วยความโน้มเอียงในระนาบตามยาวซึ่งกำหนดโดยมุมของการตัดแต่ง ศึกษาความเสถียรตามยาวของมัน

หากความเอียงของเรือเกิดขึ้นโดยไม่มีการเร่งความเร็วเชิงมุมอย่างมีนัยสำคัญ (การสูบน้ำของสินค้าที่เป็นของเหลว, การไหลของน้ำเข้าไปในห้องอย่างช้าๆ) ความมั่นคงจะเรียกว่าคงที่

ในบางกรณี แรงที่เอียงเรือกระทำอย่างกะทันหัน ทำให้เกิดความเร่งเชิงมุมอย่างมีนัยสำคัญ (ลมพายุ คลื่นกระชาก ฯลฯ) ในกรณีเช่นนี้ จะพิจารณาถึงความเสถียรแบบไดนามิก

ความเสถียรเป็นสมบัติทางทะเลที่สำคัญมากของเรือ ร่วมกับทุ่นลอยน้ำช่วยให้การเดินเรือของเรืออยู่ในตำแหน่งที่กำหนดโดยสัมพันธ์กับพื้นผิวน้ำ ซึ่งจำเป็นต่อแรงขับและการเคลื่อนตัว ความมั่นคงของเรือที่ลดลงอาจทำให้เกิดการพลิกคว่ำและการตัดแต่งฉุกเฉิน และการสูญเสียความมั่นคงอย่างสมบูรณ์อาจทำให้เรือพลิกคว่ำได้

เพื่อป้องกันไม่ให้เสถียรภาพของเรือลดลง ลูกเรือทุกคนจะต้อง:

มีความคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับความมั่นคงของเรือเสมอ

รู้สาเหตุที่ทำให้เสถียรภาพลดลง

รู้และสามารถใช้วิธีการและมาตรการทั้งหมดเพื่อรักษาและฟื้นฟูความมั่นคง

2. ความเอียงปริมาตรเท่ากันของเรือ ทฤษฎีบทออยเลอร์

เสถียรภาพของเรือได้รับการศึกษาภายใต้ความเอียงของปริมาตรที่เท่ากันซึ่งขนาดของปริมาตรใต้น้ำยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและมีเพียงรูปร่างของส่วนใต้น้ำของเรือเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง

ให้เราแนะนำคำจำกัดความหลักที่เกี่ยวข้องกับความโน้มเอียงของเรือ:

แกนของความเอียงคือเส้นตัดของระนาบของสองตลิ่ง

ระนาบเอียง - ระนาบตั้งฉากกับแกนเอียงผ่านจุดศูนย์ถ่วงซึ่งสอดคล้องกับตำแหน่งเริ่มต้นของสมดุลของเรือ

มุมเอียง - มุมของการหมุนของเรือรอบแกนเอียง (มุมระหว่างระนาบของตลิ่งน้ำ) วัดในระนาบของความเอียง

สายน้ำที่มีปริมาตรเท่ากัน - สายน้ำที่เมื่อเอียงภาชนะ ตัดปริมาตรรูปลิ่มที่มีขนาดเท่ากันออก ซึ่งหนึ่งในนั้นเมื่อเอียงภาชนะ จะลงไปในน้ำ และอีกสายหนึ่งออกจากน้ำ

ข้าว. 1. การพิจารณาทฤษฎีบทออยเลอร์

ด้วยเส้นน้ำเริ่มต้นที่รู้จัก ทฤษฎีบทของออยเลอร์ถูกใช้เพื่อสร้างแนวน้ำที่มีปริมาตรเท่ากัน ตามทฤษฎีบทนี้ ด้วยความโน้มเอียงเล็กน้อยของเรือ ระนาบของเส้นน้ำที่มีปริมาตรเท่ากันตัดกันเป็นเส้นตรงที่ผ่านจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตร่วมกัน (จุดศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วง) หรือแกนของความเอียงที่มีปริมาตรเท่ากันที่มีปริมาตรเท่ากันเล็กอนันต์ไหลผ่าน ศูนย์กลางทางเรขาคณิตของพื้นที่ต้นน้ำ

ทฤษฎีบทของออยเลอร์ยังสามารถนำไปใช้กับความเอียงขนาดเล็กที่มีขอบเขตจำกัดด้วยข้อผิดพลาดที่น้อยกว่า มุมเอียงที่เล็กกว่า

ควรจะมีความแม่นยำเพียงพอสำหรับการฝึกฝนที่มุมเอียง และ 1012 0 และ Sh 23 0 . ภายในมุมเหล่านี้ จะพิจารณาความเสถียรเบื้องต้นของเรือ

ดังที่คุณทราบเมื่อเรือแล่นโดยไม่มีการหมุนและมีการตัดแต่งใกล้กับศูนย์ พิกัดของศูนย์กลางทางเรขาคณิตของพื้นที่ตลิ่ง y f = 0 และ abscissa x f 0 ดังนั้นในกรณีนี้เราสามารถสรุปได้ว่า แกนของความเอียงปริมาตรเท่ากันขนาดเล็กตามขวางอยู่ใน DP และแกนของความเอียงปริมาตรเท่ากันตามยาวตามยาวเล็กน้อยจะตั้งฉากกับ DP และออฟเซ็ตจากสี่เหลี่ยมจัตุรัส ส่วนกลาง - เฟรมที่ระยะ x ฉ (รูปที่ 1)

ค่า x f เป็นฟังก์ชันของร่าง d ของเรือรบ การพึ่งพา x f (d) ถูกนำเสนอบนเส้นโค้งขององค์ประกอบของการวาดภาพตามทฤษฎี

เมื่อเรือเอียงในระนาบใดก็ได้ แกนของความเอียงที่มีปริมาตรเท่ากันจะเคลื่อนผ่านจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิต (จุดศูนย์ถ่วง) ของบริเวณตลิ่งด้วย

3. Metacentres และรัศมี metacentric

ให้เราสมมติว่าเรือจากตำแหน่งเริ่มต้นโดยไม่มีส้นและส่วนตกแต่งทำให้มีความเอียงเท่ากันตามขวางหรือตามยาว ในกรณีนี้ ระนาบของความเอียงตามยาวจะเป็นระนาบแนวตั้งที่ตรงกับ DP และระนาบของความเอียงตามขวางจะเป็นระนาบแนวตั้งที่ตรงกับระนาบของเฟรมที่ลากผ่าน CV

ความเอียงตามขวาง

ในตำแหน่งตั้งตรงของเรือ CV อยู่ใน DP (จุด C) และแนวการกระทำของแรงลอยตัว rV ก็อยู่ใน DP ด้วย (รูปที่ 2) ด้วยความเอียงตามขวางของภาชนะที่มุม I รูปร่างของปริมาตรที่แช่จะเปลี่ยนไป CV จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของการเอียงจากจุด C ไปยังจุด C I และแนวการกระทำของแรงลอยตัวจะเอียงไปที่ DP ในมุม I

จุดตัดของเส้นการกระทำของแรงลอยตัวที่ความเอียงปริมาตรเท่ากันตามขวางที่มีปริมาตรเท่ากันตามขวางขนาดเล็กไม่สิ้นสุดเรียกว่า metacenter ตามขวาง (จุด m ในรูปที่ 2) รัศมีความโค้งของวิถี CV r (ระดับความสูงของ metacenter ตามขวางเหนือ CV) เรียกว่ารัศมี metacentric ตามขวาง

ในกรณีทั่วไป CV trajectory เป็นเส้นโค้งเชิงพื้นที่ที่ซับซ้อน และมุมเอียงแต่ละมุมสอดคล้องกับตำแหน่ง metacenter ของตัวเอง (รูปที่ 3) อย่างไรก็ตาม สำหรับความโน้มเอียงที่มีปริมาตรเท่ากันเล็กน้อย โดยมีค่าประมาณที่ทราบ เราสามารถสันนิษฐานได้ว่าวิถี

CV อยู่ในระนาบของความเอียงและเป็นส่วนโค้งของวงกลมที่มีศูนย์กลางที่จุด m ดังนั้น เราสามารถสรุปได้ว่าในกระบวนการเอียงเล็กน้อยตามปริมาตรตามขวางของเรือจากตำแหน่งตรง metacenter ตามขวางจะอยู่ใน DP และไม่เปลี่ยนตำแหน่ง (r = const)

ข้าว. 2. การเคลื่อนไหวของ CV ที่ความโน้มเอียงต่ำ

ข้าว. 3. การเคลื่อนไหวของ CV ที่ความโน้มเอียงสูง

ข้าว. 4. เพื่อหาที่มาของนิพจน์สำหรับรัศมี metacentric ตามขวาง

การแสดงออกของรัศมีเมตาเซนตริกตามขวาง r ได้มาจากเงื่อนไขที่ว่าแกนของความเอียงที่มีปริมาตรเท่ากันตามขวางขนาดเล็กของเรืออยู่ใน DP และด้วยความเอียงดังกล่าว ปริมาตรรูปลิ่ม v ก็เหมือนเดิม ย้ายจากด้านที่ปล่อยน้ำไปทางด้านที่ลงไปในน้ำ (รูปที่ 4)

ตามทฤษฎีบทกลศาสตร์ที่รู้จักกันดี เมื่อเคลื่อนที่ร่างกายที่เป็นของระบบวัตถุ จุดศูนย์ถ่วงของระบบทั้งหมดจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันขนานกับการเคลื่อนไหวของร่างกาย และการเคลื่อนไหวเหล่านี้แปรผกผันกับ แรงโน้มถ่วงของร่างกายและระบบตามลำดับ ทฤษฎีบทนี้ยังสามารถขยายไปถึงปริมาตรของวัตถุที่เป็นเนื้อเดียวกันได้ แสดงว่า:

C C I - การกระจัดของ CV (ศูนย์เรขาคณิตของปริมาตร V)

b - การกระจัดของศูนย์กลางทางเรขาคณิตของปริมาตรรูปลิ่ม v. ตามทฤษฎีบท

จาก: C C I =

สำหรับองค์ประกอบความยาวของเรือ dx สมมติว่าปริมาตรรูปลิ่มมีรูปร่างของสามเหลี่ยมในระนาบของเฟรม เราได้รับ:

หรือมุมต่ำ

ถ้าโดย แล้ว:

dv b = y 3 และ dx

การบูรณาการ เราได้รับ:

v b = AND y 3 dx หรือ:

โดยที่ J x = ydx คือโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่ตลิ่งที่สัมพันธ์กับแกนกลางตามยาว

จากนั้นนิพจน์สำหรับการย้าย CV จะมีลักษณะดังนี้:

ดังจะเห็นได้จากรูปที่ 5 ในมุมเล็ก ๆ And

C C ฉัน r ฉัน

เมื่อเปรียบเทียบนิพจน์ เราพบว่ารัศมี metacentric ตามขวาง:

ร=

Applique ของ metacenter ตามขวาง:

z m = z c + r = z c +

ความเอียงตามยาว

ข้าว. 6. เพื่อหาที่มาของนิพจน์สำหรับรัศมี metacentric ตามยาว

โดยการเปรียบเทียบกับความเอียงตามขวาง จุดตัดของเส้นการกระทำของแรงพยุงที่ความเอียงตามปริมาตรเท่ากันตามยาวขนาดเล็กอย่างไม่สิ้นสุดของเรือเรียกว่า metacenter ตามยาว (จุด M ในรูปที่ 6) ระดับความสูงของ metacenter ตามยาวเหนือ CV เรียกว่ารัศมี metacentric ตามยาว ค่าของรัศมีตามยาวถูกกำหนดโดยนิพจน์:

ร = ,

โดยที่ J yf คือโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่แนวน้ำที่สัมพันธ์กับแกนกลางตามขวาง

การปะติดของ metacenter ตามยาว:

z m = z c + R = z c +

เนื่องจากพื้นที่ของตลิ่งถูกยืดออกในแนวยาว J yf มากกว่า J x มากและดังนั้น R จึงมากกว่า r มาก ค่าของ R คือ 1 2 ความยาวของเรือรบ

Metacentric radii และการประยุกต์ใช้ metacentres จะชัดเจนจากการสนทนาต่อไปนี้ ลักษณะสำคัญของความเสถียรของเรือรบ ค่าของพวกเขาถูกกำหนดเมื่อคำนวณองค์ประกอบของปริมาตรที่แช่และสำหรับเรือที่ลอยโดยไม่มีส้นและการตัดแต่งพวกมันจะถูกแทนด้วยเส้นโค้ง J x (d), J yf (d), r (d), R (d ) ในการวาดภาพองค์ประกอบโค้งของการวาดภาพเชิงทฤษฎี

4. สภาวะความมั่นคงเบื้องต้นของเรือ

ความสูง metacentric

ให้เราหาเงื่อนไขที่เรือที่ลอยอยู่ในสภาวะสมดุลโดยไม่มีส้นและส่วนเสริมจะมีความมั่นคงในขั้นต้น เราถือว่าน้ำหนักบรรทุกไม่ขยับเมื่อเรือเอียง และ CG ของเรือรบยังคงอยู่ที่จุดที่สอดคล้องกับตำแหน่งเริ่มต้น

เมื่อเรือเอียง แรงโน้มถ่วง P และแรงลอยตัว rV จะก่อตัวเป็นคู่ ซึ่งโมเมนต์ที่กระทำต่อเรือในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง ลักษณะของผลกระทบนี้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ของ CG และ metacenter

ข้าว. 6. กรณีแรกความมั่นคงของเรือ

มีสามกรณีทั่วไปของสถานะของเรือที่ผลกระทบต่อโมเมนต์ของแรง P และ rV นั้นแตกต่างกันในเชิงคุณภาพ พิจารณาจากตัวอย่างความเอียงตามขวาง

กรณีที่ 1 (รูปที่ 6) - metacenter อยู่เหนือ CG นั่นคือ z m > z ก. ในกรณีนี้ ตำแหน่งที่แตกต่างกันของจุดศูนย์กลางขนาดที่สัมพันธ์กับจุดศูนย์ถ่วงอาจเป็นไปได้

I. ในตำแหน่งเริ่มต้น จุดศูนย์กลางของขนาด (จุด C 0) จะอยู่ด้านล่างจุดศูนย์ถ่วง (จุด G) (รูปที่ 6, a) แต่เมื่อเอียง จุดศูนย์กลางของขนาดจะเปลี่ยนไปตามทิศทางเอียง ดังนั้น มากว่า metacenter (จุด m) นั้นอยู่เหนือแรงโน้มถ่วงของเรือศูนย์กลาง โมเมนต์ของแรง P และ rV มีแนวโน้มที่จะทำให้เรือกลับสู่ตำแหน่งสมดุลเดิม ดังนั้นจึงมีเสถียรภาพ การจัดเรียงจุด m, G และ C 0 ที่คล้ายกันนั้นพบได้ในเรือรบส่วนใหญ่

ครั้งที่สอง ในตำแหน่งเริ่มต้น จุดศูนย์กลางของขนาด (จุด C 0) จะตั้งอยู่เหนือจุดศูนย์ถ่วง (จุด G) (รูปที่ 6, b) เมื่อเรือเอียง โมเมนต์ที่เกิดของแรง P และ rV จะทำให้เรือตรง ดังนั้นจึงคงที่ ในกรณีนี้ ไม่ว่าขนาดของการกระจัดของจุดศูนย์กลางของขนาดเมื่อเอียง แรงคู่หนึ่งมักจะทำให้เรือตั้งตรงเสมอ เนื่องจากจุด G อยู่ต่ำกว่าจุด C 0 ตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วงที่ต่ำเช่นนี้ ซึ่งให้ความมั่นคงบนเรือโดยไม่มีเงื่อนไข เป็นการยากที่จะนำไปใช้อย่างสร้างสรรค์ การจัดเรียงจุดศูนย์ถ่วงดังกล่าวสามารถพบได้ในเรือยอทช์โดยเฉพาะ

ข้าว. 7. กรณีที่สองและสามของความมั่นคงของเรือ

กรณีที่ 2 (รูปที่ 7, a) - metacenter อยู่ด้านล่าง CG นั่นคือ 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.

กรณีที่ 3 (รูปที่ 7, b) - metacenter เกิดขึ้นพร้อมกับ CG นั่นคือ z m = z ก. ในกรณีนี้ เมื่อเรือเอียง แรง P และ rV จะยังคงกระทำในแนวดิ่งเดียวกัน โมเมนต์ของพวกมันจะเท่ากับศูนย์ - เรือจะอยู่ในสภาวะสมดุลในตำแหน่งใหม่ ในกลศาสตร์ นี่เป็นกรณีของความสมดุลที่ไม่แยแส

จากมุมมองของทฤษฎีของเรือ ตามคำจำกัดความของความเสถียรของเรือ เรือมีเสถียรภาพในกรณีที่ 1 และไม่เสถียรใน 2 และ 3

ดังนั้น เงื่อนไขสำหรับความเสถียรเริ่มต้นของเรือคือตำแหน่งของ metacenter เหนือ CG เรือมีเสถียรภาพตามขวางถ้า

และความมั่นคงตามยาว ถ้า

ดังนั้นความหมายทางกายภาพของ metacenter จึงชัดเจน จุดนี้เป็นขีดจำกัดที่จุดศูนย์ถ่วงสามารถยกขึ้นได้โดยไม่กีดกันเสถียรภาพเริ่มต้นในเชิงบวกของภาชนะ

ระยะห่างระหว่าง metacenter และ CG ของเรือรบที่ W = I = 0 เรียกว่าความสูง metacentric เริ่มต้น หรือเพียงแค่ความสูง metacentric ระนาบตามขวางและแนวยาวของความเอียงของเรือสอดคล้องตามลำดับกับความสูงเมตาเซนตริกตามขวาง h และตามยาว H เห็นได้ชัดว่า

h = z m - z g และ H = z m - z g , หรือ

ชั่วโมง = z c + r - z g และ H = z c + R - z g ,

h = r - b และ H = R - b

โดยที่ b \u003d z g - z c คือความสูงของ CG เหนือ CG

อย่างที่คุณเห็น h และ H ต่างกันในรัศมี metacentric เท่านั้นเพราะ b เป็นค่าเดียวกัน

ดังนั้น H มากกว่า h มาก

b \u003d (1%) R ดังนั้นในทางปฏิบัติจึงเชื่อว่า H \u003d R.

5. Metacentricสูตรความคงตัวและการใช้งานจริง

เมื่อพิจารณาแล้วว่าเมื่อเรือเอียง แรงคู่หนึ่งจะกระทำ ช่วงเวลาที่บ่งบอกถึงระดับความมั่นคง

ที่ความลาดเอียงที่มีปริมาตรเท่ากันเล็กน้อยของเรือในระนาบขวาง (รูปที่ 8) (CV เคลื่อนที่ในระนาบของความเอียง) โมเมนต์การคืนค่าตามขวางสามารถแสดงได้ด้วยนิพจน์

ม. ฉัน \u003d P \u003d gV,

โดยที่ แขนโมเมนต์ \u003d ล. และเรียกว่า แขนเสถียรภาพด้านข้าง

จากสามเหลี่ยมมุมฉาก mGK เราพบว่า

ล. และ \u003d ชั่วโมง บาปแล้ว:

ม. ฉัน \u003d P ชั่วโมง บาปฉัน \u003d ก.V ชั่วโมง บาปฉัน

หรือเมื่อคำนึงถึงค่าเล็กน้อยของ And และการรับ sinII 0 /57.3 เราจะได้สูตร metacentric สำหรับความเสถียรด้านข้าง:

m และ \u003d gV ชั่วโมง และ 0 / 57.3

เมื่อพิจารณาโดยการเปรียบเทียบความเอียงของภาชนะในระนาบตามยาว (รูปที่ 8) การหาสูตรเมตาเซนตริกสำหรับความเสถียรตามยาวนั้นทำได้ง่าย:

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

โดยที่ M W คือโมเมนต์การคืนตัวตามยาว และ l W คือไหล่ของความมั่นคงตามยาว

ข้าว. 8. ความเอียงด้านข้างของเรือ

ในทางปฏิบัติ ใช้ค่าสัมประสิทธิ์ความเสถียร ซึ่งเป็นผลคูณของการกระจัดโดยความสูงเมตาเซนตริก

ค่าสัมประสิทธิ์ความมั่นคงด้านข้าง

KI \u003d gV h \u003d P h

ค่าสัมประสิทธิ์ความคงตัวตามยาว

K W \u003d gV H \u003d P H

โดยคำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์ความเสถียร สูตร metacentric จะอยู่ในรูปแบบ

ม. ฉัน \u003d K ฉัน ฉัน 0 / 57.3,

M W \u003d K W W 0 / 57.3

สูตรเสถียรภาพ Metacentric ซึ่งให้การพึ่งพาช่วงเวลาการฟื้นฟูอย่างง่าย ๆ กับแรงโน้มถ่วงและมุมเอียงของเรือช่วยให้สามารถแก้ปัญหาในทางปฏิบัติที่เกิดขึ้นในสภาพของเรือได้

ข้าว. 9. ความเอียงตามยาวของเรือ

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สูตรเหล่านี้สามารถใช้เพื่อกำหนดมุมการหมุนหรือมุมการตัดแต่งที่เรือรบจะได้รับจากผลกระทบของการชนหรือโมเมนต์การตัดแต่งที่กำหนด ด้วยมวลและความสูงของเมตาเซนตริกที่ทราบ ความเอียงของเรือภายใต้อิทธิพลของ m kr (M diff) นำไปสู่การปรากฏตัวของสิ่งที่ตรงกันข้ามในสัญญาณของโมเมนต์การฟื้นฟู m และ (M W) เพิ่มขึ้นในขนาดเมื่อมุมม้วน (ตัดแต่ง) เพิ่มขึ้น การเพิ่มมุมของการหมุน (การตัดแต่ง) จะเกิดขึ้นจนกว่าช่วงเวลาการฟื้นตัวจะมีขนาดเท่ากับโมเมนต์ส้นเท้า (โมเมนต์การตัดแต่ง) เช่น จนกว่าจะตรงตามเงื่อนไข:

m ฉัน \u003d m cr และ M W \u003d M แตกต่าง

หลังจากนั้นเรือจะแล่นด้วยมุมม้วน (ตัด):

และ 0 \u003d 57.3 m cr / gV ชั่วโมง

W 0 \u003d 57.3 M ดิฟ / gV N

สมมติว่าในสูตรเหล่านี้ I \u003d 1 0 และ W \u003d 1 0 เราพบค่าของโมเมนต์ของเรือที่เอียงไปหนึ่งองศา และโมเมนต์ที่ตัดแต่งเรือหนึ่งองศา:

m 1 0 = gV ชั่วโมง = 0.0175 gV ชั่วโมง,

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

ในบางกรณี ค่าของโมเมนต์ของการตัดแต่งเรือต่อเซนติเมตร m D ก็ถูกใช้เช่นกัน ด้วยค่ามุม W เล็กน้อย เมื่อ tg W W, W = (d n - d k) / L = D f / L

เมื่อพิจารณานิพจน์นี้แล้ว สูตร metacentric สำหรับโมเมนต์การคืนค่าตามยาวสามารถเขียนได้ดังนี้:

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

สมมติว่าในสูตร D f \u003d 1 cm \u003d 0.01 m เราได้รับ:

m D \u003d 0.01 gV H / L.

ด้วยค่าที่ทราบของ m 1 0, M 1 0 และ m D มุมของส้น มุมการตัดแต่งและการตัดแต่งจากเอฟเฟกต์บนเรือของช่วงส้นหรือช่วงการตัดแต่งที่กำหนดสามารถกำหนดได้โดยการพึ่งพาอย่างง่าย:

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

จากเหตุผลข้างต้น สันนิษฐานว่าเรืออยู่ในตำแหน่งเริ่มต้น (ก่อนผลกระทบของ m cr หรือ M dif) แล่นตรงและบนกระดูกงูเท่ากัน หากในตำแหน่งเริ่มต้นของเรือ การม้วนและการตัดแต่งต่างจากศูนย์ ค่าที่พบของ I 0 , W 0 และ D f ควรพิจารณาเพิ่มเติม (dI 0 , dS 0 , dD f)

ด้วยความช่วยเหลือของสูตรเสถียรภาพ metacentric ยังเป็นไปได้ที่จะกำหนดว่าต้องใช้ช่วงเวลาการส้นหรือตัดแต่งใดที่จำเป็นกับเรือเพื่อสร้างมุมส้นหรือมุมตัดแต่งที่กำหนด (เพื่อวัตถุประสงค์ในการปิดผนึกรูในผิวหนังด้านข้าง ทาสีหรือตรวจสอบใบพัด) สำหรับเรือที่ลอยอยู่ในตำแหน่งเดิมโดยไม่มีส้นและส่วนตกแต่ง:

m cr \u003d gV ชั่วโมง และ 0 / 57.3 \u003d m 1 0 และ 0;

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

หรือ M diff = 100 D f m D

ในทางปฏิบัติ สามารถใช้สูตรความคงตัวเมตาเซนตริกที่มุมเอียงเล็กน้อย (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 . ความเสถียรของรูปร่างและความเสถียรของโหลด

การพิจารณาปัญหานี้ทำให้เราสามารถกำหนดธรรมชาติของความมั่นคง เพื่อค้นหาสาเหตุทางกายภาพของการเกิดขึ้นของช่วงเวลาแห่งการฟื้นฟูเมื่อเรือเอียง ตามสูตรความคงตัวของเมตาเซนตริก (มุม I และ W แสดงเป็นเรเดียน):

ม. ฉัน \u003d gV h ฉัน \u003d gV (r - b) ฉัน \u003d gV r ฉัน - gV b ฉัน;

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

ดังนั้น ช่วงเวลาการกู้คืน m I, M W และไหล่ของความเสถียรคงที่ l I, l W คือผลรวมเชิงพีชคณิตของส่วนประกอบ:

ม. ฉัน \u003d ม. ฉ + ม. n; M W \u003d M f + M n;

l ฉัน \u003d l f ฉัน + l n ฉัน; ล. W \u003d ล. ฉ W + l n W,

ช่วงเวลาไหน

m f \u003d gV r ฉัน;

M f \u003d gV R W,

เรียกว่าโมเมนต์ความมั่นคงของฟอร์ม,โมเมนต์

m n \u003d - gV b ฉัน;

M n \u003d - gV b W,

ช่วงเวลาแห่งความมั่นคงของการบรรทุกและไหล่

l ฉ ฉัน \u003d m f / gV;

ล. ฉ W \u003d M f / gV,

ไหล่ตามขวางและตามยาวของความมั่นคงของรูปร่าง ไหล่

l n I \u003d - m n / gV;

l n W \u003d - M n / gV,

ไหล่ตามขวางและตามยาวของความมั่นคงในการรับน้ำหนัก

b \u003d z g - z c,

โดยที่ J x และ J yf เป็นโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่แนวน้ำที่สัมพันธ์กับแกนกลางตามขวางและตามยาวตามลำดับ จากนั้นรูปร่างและโมเมนต์โหลดสามารถแสดงได้ดังนี้:

m f \u003d ก. J x ฉัน

M f \u003d ก. J yf W;

m n \u003d - gV (z g - z c) และ

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

โดยธรรมชาติทางกายภาพ ช่วงเวลาของความมั่นคงของรูปแบบจะกระทำไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการเอียงของภาชนะเสมอ ดังนั้นจึงให้ความมั่นคงเสมอ คำนวณจากโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่ตลิ่งรอบแกนเอียง มันคือความเสถียรของรูปแบบที่กำหนดความคงตัวตามยาวที่มากกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับความคงตัวตามขวาง J yf » J x .

โมเมนต์ความมั่นคงของโหลดเนื่องจากตำแหน่งของ CG เหนือ CV b = (z g - z c) > 0 จะลดความเสถียรของเรือเสมอและโดยพื้นฐานแล้วจะให้ความเสถียรของแบบฟอร์มเท่านั้น

สามารถสันนิษฐานได้ว่าหากไม่มีเส้นน้ำ ตัวอย่างเช่น ในเรือดำน้ำในตำแหน่งที่จมอยู่ใต้น้ำ จะไม่มีโมเมนต์ของรูปร่าง (J x = 0) ในตำแหน่งที่จมอยู่ใต้น้ำ เรือดำน้ำเนื่องจากมีการถ่วงดุลของรถถังพิเศษ มีตำแหน่ง CG ที่ต่ำกว่า CG ส่งผลให้เสถียรภาพของโหลดมีความมั่นคง

7 . นิยามของมาตรการความมั่นคงเบื้องต้นเรือ

ลงเรือตรงและบนกระดูกงูคู่

ในกรณีที่เรือแล่นโดยมีมุมที่ส้นและส่วนปิดที่ไม่มีนัยสำคัญ การวัดเสถียรภาพเบื้องต้นสามารถกำหนดได้โดยใช้แผนภาพเมตาเซนตริก

สำหรับมวลของภาชนะที่กำหนด การกำหนดมาตรการความคงตัวเริ่มต้นจะลดลงเป็นการกำหนด metacenter ของแอปพลิเคชัน (หรือรัศมี metacentric และ applicate CV) และ CG ของแอปพลิเคชัน

ข้าว. 10. แผนภาพ Metacentric

ใช้ CV z c และ metacentric radii r, R เป็นลักษณะของปริมาตรที่จมอยู่ใต้น้ำของเรือและขึ้นอยู่กับร่าง การพึ่งพาอาศัยกันเหล่านี้ถูกนำเสนอในไดอะแกรม metacentric ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบเส้นโค้งของการวาดภาพเชิงทฤษฎี ตามแผนภาพเมตาเซนตริก (รูปที่ 10) ไม่เพียงแต่จะกำหนด z c และ r ได้เท่านั้น แต่ด้วยการใช้ CG ที่รู้จัก เพื่อค้นหาความสูงเมตาเซนตริกตามขวางของเรือ

ในรูป 10 แสดงลำดับการคำนวณความสูง metacentric ตามขวางของเรือเมื่อรับสินค้า เมื่อทราบมวลของสินค้าที่ได้รับ m และจุดศูนย์ถ่วง z ที่ประยุกต์ เป็นไปได้ที่จะกำหนดการใช้งานใหม่ของ CG z g 1 ของเรือตามสูตร:

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

โดยที่ z g คือแอปพลิเคชันของ CG ของเรือก่อนรับสินค้า

ตัดแต่งเรือลงจอด

เมื่อแล่นเรือด้วยการตัดแต่งส่วนที่เต็มของตัวเรือจะเข้าสู่น้ำซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของพื้นที่ตลิ่ง (ความเสถียรของรูปร่าง) และดังนั้นความสูง metacentric ตามขวาง ในเรือประมง โครงร่างท้ายเรือจะเต็มมากกว่าส่วนโค้ง ดังนั้น เมื่อทำการเล็มไปที่ท้ายเรือ การเพิ่มขึ้น และเมื่อทำการเล็มไปยังส่วนโค้ง ความมั่นคงตามขวางของเรือควรลดลง

ข้าว. 11. แผนภาพ Firsov - Gundobin

ในการคำนวณความสูง metacentric ตามขวางของเรือ โดยคำนึงถึงการตัดแต่ง ไดอะแกรม Firsov-Gundobin ความเสถียรเริ่มต้นของ KTIRPiKh และเส้นโค้งการแก้ไข

แผนภาพ Firsov-Gundobin (รูปที่ 11) แตกต่างจากไดอะแกรม Firsov ตรงที่มีเส้นโค้ง z m และ z c ค่าที่กำหนดจากร่างที่รู้จักของเรือด้านหน้าและท้ายเรือ

แผนภาพของความเสถียรเริ่มต้นของ KTIRPiKh (รูปที่ 12) ช่วยให้คุณกำหนดการใช้งาน metacenter ของเรือ z m จากมวล D ที่รู้จักและจุดศูนย์ถ่วง x ก.

ตามไดอะแกรมของเส้นโค้งการแก้ไข (รูปที่ 13) ด้วยร่างที่รู้จักของเรือด้านหน้าและท้ายเรือ เป็นไปได้ที่จะพบรัศมี metacentric ตามขวาง r และการประยุกต์ใช้ศูนย์กลางของขนาดของเรือ z c .

ไดอะแกรมที่แสดงในรูปที่ 11-13 ช่วยให้คุณค้นหา z m สำหรับการลงจอดของเรือรวมถึงบนกระดูกงูที่เท่ากัน ดังนั้นจึงทำให้สามารถวิเคราะห์ผลกระทบของการตัดแต่งต่อความมั่นคงตามขวางเริ่มต้นของเรือได้

ข้าว. 12. แผนภาพแสดงเสถียรภาพเบื้องต้นของเรือลากอวนประเภท Karelia

เสถียรภาพเรือ metacenter สินค้า

ข้าว. 13. ไดอะแกรมสำหรับกำหนด z c และ r

8 . ผลกระทบของการเคลื่อนย้ายสินค้าต่อการลงจอดและความมั่นคงของเรือ

ในการพิจารณาการลงจอดและความมั่นคงของเรือในระหว่างการเคลื่อนย้ายสินค้าโดยพลการ จำเป็นต้องพิจารณาการเคลื่อนที่ในแนวนอนแนวตั้ง แนวนอน และแนวยาวแยกกัน

ต้องจำไว้ว่าในตอนแรกจำเป็นต้องทำการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงความมั่นคง (การเคลื่อนไหวในแนวตั้ง, การยกน้ำหนัก)

แนวตั้งการเคลื่อนย้ายสินค้า

จากจุดที่ 1 ถึงจุดที่ 2 จะไม่สร้างช่วงเวลาที่สามารถเอียงเรือได้ ดังนั้นการลงจอดของมันจะไม่เปลี่ยนแปลง (เว้นแต่ความเสถียรของเรือยังคงเป็นบวก) การเคลื่อนไหวดังกล่าวนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความสูงของจุดศูนย์ถ่วงของเรือเท่านั้น สรุปได้ว่าการกระจัดนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในความเสถียรของโหลดโดยที่ความเสถียรของรูปแบบไม่เปลี่ยนแปลง การกระจัดของจุดศูนย์ถ่วงถูกกำหนดโดยทฤษฎีบทที่รู้จักกันดีของกลศาสตร์เชิงทฤษฎี:

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

โดยที่ m คือมวลของสินค้าที่ขนส่ง

D คือมวลของเรือ

z 1 และ z 2 - ใช้กับ CG สินค้าก่อนและหลังการเคลื่อนไหว

ความสูงของ metacentric ที่เพิ่มขึ้นจะเป็น:

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

เรือหลังจากเคลื่อนย้ายสินค้าจะมีความสูง metacentric ตามขวาง:

การเคลื่อนที่ในแนวตั้งของโหลดไม่ได้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในความสูงเมตาเซนตริกตามยาว เนื่องจากความเล็กของ dH เมื่อเทียบกับค่าของ H

ข้าว. 14. การเคลื่อนย้ายสินค้าในแนวตั้ง

ข้าว. 15. การเคลื่อนที่ในแนวนอนตามขวางของโหลด

โหลดที่ถูกระงับ

พวกเขาปรากฏบนเรืออันเป็นผลมาจากการยกสินค้าจากที่เก็บสินค้าไปที่ดาดฟ้า, รับจับ, ลากอวนด้วยความช่วยเหลือของลูกศรบรรทุกสินค้า ฯลฯ โหลดแบบแขวน (รูปที่ 16) มีผลคล้ายกันกับความเสถียรของเรือเช่นเดียวกับการแทนที่ในแนวตั้ง เฉพาะการเปลี่ยนแปลงในความมั่นคงจะเกิดขึ้นทันทีในขณะที่แยกออกจากส่วนรองรับ เมื่อยกของขึ้น เมื่อความตึงในจี้เท่ากับน้ำหนักบรรทุก จุดศูนย์ถ่วงของน้ำหนักบรรทุกจะเคลื่อนจากจุดที่ 1 ไปที่จุดระงับ (จุดที่ 2) และการยกต่อไปจะไม่ส่งผลต่อเสถียรภาพของน้ำหนักบรรทุก เรือ. การเปลี่ยนแปลงความสูงเมตาเซนตริกสามารถประมาณได้โดยใช้สูตร

โดยที่ l \u003d (z 2 - z 1) คือความยาวเริ่มต้นของการระงับโหลด

สำหรับเรือขนาดเล็ก ในสภาวะที่เสถียรภาพลดลง การยกของด้วยบูมของเรืออาจเป็นอันตรายได้

การเคลื่อนที่ในแนวขวางของสินค้า

การเคลื่อนที่ในแนวนอนตามขวางของสินค้าที่มีมวล m (รูปที่ 17) นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในการหมุนของเรืออันเป็นผลมาจากโมเมนต์ที่เกิดขึ้น ม. kr ด้วยไหล่ (y 2 - y 1) cosИ

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

โดยที่ y 1 และ y 2 เป็นพิกัดของตำแหน่งของ CG สินค้าก่อนและหลังการเคลื่อนไหว

เมื่อพิจารณาถึงความเท่าเทียมกันของส้นเท้า m cr และการฟื้นฟูโมเมนต์ m และจากการใช้สูตรความเสถียรของเมตาเซนตริก เราได้รับ:

Дh sinИ = m l y cosИ มาจากไหน

tgI \u003d m l y / Dh.

เมื่อพิจารณาว่ามุมม้วนมีขนาดเล็ก เราสามารถสรุปได้ว่า tgИ = И И = И 0 /57.3 และสูตรจะอยู่ในรูปแบบ

และ 0 = 57.3 m l y / Dh

หากก่อนขนย้ายสินค้าเรือมีม้วนแล้วในสูตรนี้ควรพิจารณามุมที่เพิ่มขึ้น dI 0

ข้าว. 17.

การเคลื่อนย้ายสินค้าในแนวนอนตามยาว

การเคลื่อนที่ในแนวนอนตามยาวของโหลด (รูปที่ 18) นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในการตัดแต่งของเรือและความสูงของ metacentric ตามขวาง จากการเปรียบเทียบกับกรณีก่อนหน้า โดยที่ M W = M ต่างกัน เราจะได้:

tg W \u003d m l x / DN หรือ

กว้าง 0 \u003d 57.3 ม. x / DN

ในทางปฏิบัติ ความเอียงตามยาวมักถูกประเมินโดยปริมาณการตัดแต่ง

D f \u003d W 0 L / 57.3 จากนั้น

D f \u003d m l x L / DN

โดยที่ L คือความยาวของเรือ

ใช้โมเมนต์แยกภาชนะ 1 ซม. (รวมอยู่ในเครื่องชั่งโหลดและ 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),

ตั้งแต่ H R เราได้รับ

D f \u003d m l x / m D (ซม.)

การเปลี่ยนแปลงของร่างระหว่างการเคลื่อนที่ตามยาวของโหลด:

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

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

จากนั้นร่างใหม่ของเรือจะเป็น:

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;

โดยที่ x f คือ abscissa ของแกน pitch

ผลกระทบของการตัดแต่งบนความสูงของ metacentric ของเรือรบมีรายละเอียดอยู่ใน 7.2

9 . อิทธิพลของการรับน้ำหนักเล็กน้อยในการลงจอดและความมั่นคงของเรือ

การเปลี่ยนการลงจอดของเรือเมื่อรับสินค้าได้รับการพิจารณาใน 4.4 ให้เรากำหนดการเปลี่ยนแปลงความสูง metacentric ตามขวาง dh เมื่อรับมวลเล็กน้อย m (รูปที่ 19) ซึ่งจุดศูนย์ถ่วงจะอยู่ในแนวตั้งเดียวกันกับ CG ของพื้นที่ตลิ่งที่จุดด้วยแอปพลิเคชัน ซี

เป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของร่างการกระจัดปริมาตรของเรือจะเพิ่มขึ้น dV = m / s และแรงลอยตัวเพิ่มเติม r dV จะปรากฏขึ้น ใช้ใน CG ของชั้นระหว่างตลิ่ง WL และ W 1 L 1 .

ข้าว. 19. การยอมรับบนเรือสินค้าขนาดเล็ก

เมื่อพิจารณาให้ภาชนะเป็นด้านตรง การใช้ CG ของปริมาตรการลอยตัวเพิ่มเติมจะเท่ากับ d + dd /2 โดยที่การเพิ่มขึ้นแบบร่างถูกกำหนดโดยสูตรที่ทราบ dd = m / cS หรือ dd = m / q ซม.

เมื่อเรือเอียงที่มุม I แรงน้ำหนักของโหลด p และแรงลอยตัวเท่ากับมัน ก. dV ประกอบเป็นกองกำลังคู่ที่มีไหล่ (d + dd / 2 -z) sinI ช่วงเวลาของคู่นี้ dm และ \u003d p (d + dd / 2 - z) บาป และเพิ่มช่วงเวลาการกู้คืนเริ่มต้นของเรือ ม. และ \u003d gV h บาป และดังนั้นช่วงเวลาการกู้คืนหลังจากได้รับภาระจะเท่ากับ

m AND 1 = m AND + dm AND หรือ

(gV + g dV) (h + dh) บาปฉัน \u003d gV h บาปฉัน + ก. dV (d + dd / 2 - z) บาปฉัน

ผ่านไปยังค่ามวล เราจะได้

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

จากสมการ เราจะพบการเพิ่มขึ้นของความสูงเมตาเซนตริก dh:

สำหรับกรณีทั่วไปของการรับหรือลบโหลดขนาดเล็ก สูตรจะอยู่ในรูปแบบ:

โดยที่ + (-) ถูกแทนที่เมื่อรับ (ถอด) สินค้า

ดูได้จากสูตรที่ว่า

dh< 0 при z >(d dd /2 - h) และ

dh > 0 ที่ z< (d дd /2 - h), а

dh = 0 ที่ z = (d dd /2 - h)

สมการ z \u003d (d dd / 2 - h) คือสมการของระนาบที่เป็นกลาง (จำกัด)

ระนาบที่เป็นกลางคือระนาบที่การรับน้ำหนักไม่เปลี่ยนความเสถียรของเรือ การรับสินค้าเหนือระนาบกลางจะลดความมั่นคงของเรือ ใต้ระนาบกลางจะเพิ่มสูงขึ้น

10 . อิทธิพลของสินค้าเหลวต่อความมั่นคงของเรือ

เรือมีสินค้าของเหลวจำนวนมากในรูปของเชื้อเพลิง น้ำ และน้ำมันสำรอง ถ้าสินค้าที่เป็นของเหลวเต็มถัง ผลกระทบต่อความมั่นคงของเรือจะคล้ายกับสินค้าที่เป็นของแข็งเทียบเท่ากับมวล

m ฉ = ค ฉ ฉ ฉ ฉ

บนเรือมีแทงค์ที่เติมไม่เต็มเกือบทุกครั้งนั่นคือ ของเหลวมีพื้นผิวที่เป็นอิสระในนั้น พื้นผิวที่หลวมบนเรือสามารถสร้างขึ้นได้จากการดับเพลิงและความเสียหายของตัวเรือ พื้นผิวอิสระมีผลกระทบเชิงลบอย่างมากต่อทั้งความเสถียรเริ่มต้นและความเสถียรของภาชนะที่มุมเอียงสูง เมื่อเรือเอียง บรรทุกของเหลวที่มีพื้นผิวอิสระจะไหลไปในทิศทางเอียง ซึ่งจะสร้างช่วงเวลาเพิ่มเติมที่หมุนเรือ ช่วงเวลาที่ปรากฏนั้นถือได้ว่าเป็นการแก้ไขเชิงลบต่อช่วงเวลาการฟื้นตัวของเรือรบ

ข้าว. 20. อิทธิพลต่อความเสถียรเริ่มต้นของพื้นผิวว่างของสินค้าที่เป็นของเหลว

เอฟเฟกต์พื้นผิวฟรี

อิทธิพลของพื้นผิวอิสระ (รูปที่ 20) จะได้รับการพิจารณาเมื่อเรือลงจอดตรงและบนกระดูกงูเท่ากัน สมมติว่าในหนึ่งในถังของเรือมีสินค้าเหลวที่มีปริมาตร v l มีพื้นผิวว่าง เมื่อภาชนะเอียงทำมุมเล็กน้อย และพื้นผิวที่ว่างของของเหลวก็จะเอียงด้วย และจุดศูนย์ถ่วงของของเหลว q จะเคลื่อนไปยังตำแหน่งใหม่ q 1 . เนื่องจากความเล็กของมุม และเราสามารถสรุปได้ว่าการเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้นตามส่วนโค้งของวงกลมรัศมี r 0 ที่มีศูนย์กลางที่จุด ม. 0 ซึ่งเส้นการกระทำของน้ำหนักของไหลตัดกันก่อนและหลังความเอียงของเรือ . โดยการเปรียบเทียบกับรัศมีเมตาเซนตริก

r 0 \u003d i x / v w,

โดยที่ ผม x - โมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นผิวอิสระของของเหลวที่สัมพันธ์กับแกนตามยาว (ขนานกับแกนพิกัด OX) เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าคดีที่อยู่ระหว่างการพิจารณามีผลเช่นเดียวกันกับความมั่นคงเช่นเดียวกับเคสที่ถูกระงับ โดยที่ l = r 0 , และ m = с zh v zh

ข้าว. 21. ความโค้งของสัมประสิทธิ์ไร้มิติ k

โดยใช้สูตรสำหรับโหลดที่แขวนลอย เราได้รับสูตรสำหรับผลกระทบต่อความเสถียรของพื้นผิวอิสระของของเหลว:

ดังจะเห็นได้จากสูตร มันคือ i x ที่ส่งผลต่อความเสถียร

โมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นผิวอิสระคำนวณโดยสูตร

โดยที่ l และ b คือความยาวและความกว้างของพื้นผิว และ k คือสัมประสิทธิ์ไร้มิติที่คำนึงถึงรูปร่างของพื้นผิวอิสระ

ในสูตรนี้ ควรให้ความสนใจกับปัจจัยสุดท้าย - b 3 ที่ความกว้างของพื้นผิวมากกว่าความยาว ส่งผลกระทบต่อ i x และดังนั้น dh ดังนั้นจึงจำเป็นต้องระมัดระวังเป็นพิเศษกับพื้นผิวที่ว่างในช่องกว้างๆ

ให้เราพิจารณาว่าการสูญเสียความมั่นคงในถังสี่เหลี่ยมจะลดลงเท่าใดหลังจากติดตั้งกั้นตามยาวที่ระยะห่างเท่ากัน

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

อัตราส่วนการแก้ไขต่อความสูงเมตาเซนตริกก่อนการติดตั้งและหลังการติดตั้งกั้นจะเป็น

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

ดังจะเห็นได้จากสูตร การติดตั้งแผงกั้นหนึ่งอันช่วยลดอิทธิพลของพื้นผิวอิสระที่มีต่อความมั่นคงได้ 4 เท่า สองเท่า 9 เท่า เป็นต้น

ค่าสัมประสิทธิ์ k สามารถหาได้จากเส้นโค้งในรูปที่ 21 ซึ่งโค้งด้านบนสอดคล้องกับสี่เหลี่ยมคางหมูที่ไม่สมมาตร ส่วนล่างเป็นเส้นโค้งสมมาตร สำหรับการคำนวณในทางปฏิบัติ ค่าสัมประสิทธิ์ k โดยไม่คำนึงถึงรูปร่างของพื้นที่ผิว แนะนำให้ใช้เช่นเดียวกับพื้นผิวสี่เหลี่ยม k = 1/12

ภายใต้สภาพของเรือ อิทธิพลของสินค้าเหลวจะถูกนำมาพิจารณาโดยใช้ตารางที่ให้ไว้ใน “ข้อมูลเกี่ยวกับความเสถียรของเรือ”

ตารางที่ 1

การแก้ไขอิทธิพลของพื้นผิวอิสระของสินค้าของเหลวต่อความมั่นคงของเรือประเภท BMTR“ Mayakovsky”

การแก้ไข m, dh	การเคลื่อนย้ายเรือ m

ตารางให้การแก้ไขความสูง metacentric ของเรือ dh สำหรับชุดของถังซึ่งอาจเติมบางส่วน (ตารางที่ 1) ให้กับค่าสัมประสิทธิ์ความเสถียรตามขวางตามสภาพการทำงาน dm h = dh = c w i x สำหรับแต่ละถังแยกกัน ( ตารางที่ 2). ถังที่มีการแก้ไขความสูงเมตาเซนตริกน้อยกว่า 1 ซม. จะไม่ถูกนำมาพิจารณาในการคำนวณ

ขึ้นอยู่กับประเภทของการแก้ไขความสูงของ metacentric ของเรือโดยคำนึงถึงผลกระทบของสินค้าเหลวในถังที่บรรจุบางส่วนนั้นพบโดยสูตร

ชั่วโมง \u003d z m - z g - dh;

ชั่วโมง = z m - z g - dm h /

ดังจะเห็นได้ว่าพื้นผิวอิสระจะเพิ่มจุดศูนย์ถ่วงของเรือหรือลด metacenter ตามขวางโดย

dz g = dz m = dh = dm h /

การปรากฏตัวของพื้นผิวที่ว่างของสินค้าที่เป็นของเหลวยังส่งผลต่อความมั่นคงตามยาวของเรือด้วย การแก้ไขความสูงเมตาเซนตริกตามยาวจะถูกกำหนดโดยสูตร

dN \u003d - กับฉัน ฉัน y /,

โดยที่ i y คือโมเมนต์ความเฉื่อยที่แท้จริงของพื้นผิวอิสระของของเหลวที่สัมพันธ์กับแกนตามขวาง (ขนานกับแกนพิกัดของ OS) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากค่าที่มีนัยสำคัญของความสูงเมตาเซนตริกตามยาว H การแก้ไข dH มักจะถูกละเลย

การเปลี่ยนแปลงความเสถียรที่พิจารณาจากพื้นผิวที่ว่างของของเหลวนั้นเกิดขึ้นเมื่อมีปริมาตรตั้งแต่ 5 ถึง 95% ของปริมาตรของถัง ในกรณีเช่นนี้ กล่าวกันว่าพื้นผิวอิสระส่งผลให้สูญเสียความเสถียรอย่างมีประสิทธิผล

ตารางที่ 2

การแก้ไขอิทธิพลของพื้นผิวอิสระของสินค้าของเหลวต่อความมั่นคงของเรือ m/v "Alexander Safontsev"

ชื่อ		Abscissa CG, m	Applique DH, m	โมเมนต์ mx, tm	โมเมนต์ mz, tm	การแก้ไขสำหรับพื้นผิวอิสระ tm
DT ถัง #3
DT ถัง #4
DT ถัง #5
DT ถัง #6
เรือบรรทุกน้ำมัน DT No. 35

ข้าว. 22. กรณีสูญเสียความมั่นคงอย่างไม่ถูกต้อง

หากมีของเหลวเพียงชั้นบางๆ ในถัง หรือเกือบเต็มถังแล้ว ความกว้างของพื้นผิวที่ว่างจะเริ่มลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเอียงถัง (รูปที่ 22) ดังนั้นโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นผิวอิสระจะลดลงอย่างรวดเร็วด้วย และด้วยเหตุนี้ การแก้ไขความสูงเมตาเซนตริก เหล่านั้น. มีการสูญเสียความมั่นคงที่ไม่มีประสิทธิภาพซึ่งในทางปฏิบัติสามารถเพิกเฉยได้

เพื่อลดผลกระทบด้านลบต่อความมั่นคงของเรือบรรทุกสินค้าเหลวที่ล้นนั้นได้มีการจัดเตรียมมาตรการด้านการออกแบบและองค์กรดังต่อไปนี้:

การติดตั้งแผงกั้นตามยาวหรือตามขวางในถัง ซึ่งทำให้สามารถลดโมเมนต์ความเฉื่อย i x และ i y ได้อย่างมาก

การติดตั้งในถังไดอะแฟรมกั้นตามยาวหรือตามขวางที่มีรูเล็กๆ ที่ส่วนล่างและส่วนบน ด้วยความเอียงของภาชนะ (เช่น เมื่อหมุน) ไดอะแฟรมจะทำหน้าที่เป็นแผงกั้น เนื่องจากของเหลวจะไหลผ่านรูค่อนข้างช้า จากมุมมองเชิงสร้างสรรค์ ไดอะแฟรมสะดวกกว่าผนังกั้นที่ไม่สามารถเจาะทะลุได้ เนื่องจากการติดตั้งส่วนหลังทำให้ระบบการเติม การระบาย และการระบายอากาศมีความซับซ้อนอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ด้วยความเอียงของภาชนะเป็นเวลานาน ไดอะแฟรมที่สามารถซึมผ่านได้ ไม่สามารถลดผลกระทบของของเหลวที่ล้นต่อความเสถียรได้

เมื่อได้รับสินค้าที่เป็นของเหลว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เติมน้ำมันเต็มถังโดยไม่ทำให้เกิดพื้นผิวของเหลวอิสระ

เมื่อใช้สินค้าที่เป็นของเหลว ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการระบายน้ำออกจากถังอย่างสมบูรณ์ "สต็อคตาย" ของสินค้าเหลวควรมีน้อยที่สุด

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าช่องเก็บของในภาชนะแห้งสนิท โดยที่ของเหลวที่มีพื้นที่ผิวว่างขนาดใหญ่สามารถสะสมได้

ปฏิบัติตามคำแนะนำในการรับและใช้จ่ายสินค้าที่เป็นของเหลวบนเรืออย่างเคร่งครัด

การไม่ปฏิบัติตามมาตรการขององค์กรที่ระบุไว้โดยลูกเรือของเรืออาจทำให้สูญเสียความมั่นคงของเรืออย่างมีนัยสำคัญและทำให้เกิดอุบัติเหตุ

11 . นิยามประสบการณ์ของ metacentricความสูงและตำแหน่งของจุดศูนย์ถ่วงของเรือ

เมื่อออกแบบเรือ ความเสถียรเริ่มต้นจะถูกคำนวณสำหรับกล่องบรรจุทั่วไป ความเสถียรที่แท้จริงของเรือที่สร้างขึ้นนั้นแตกต่างจากที่คำนวณได้เนื่องจากข้อผิดพลาดในการคำนวณและการเบี่ยงเบนจากการออกแบบที่ทำขึ้นระหว่างการก่อสร้าง ดังนั้นบนเรือจึงมีการทดลองกำหนดความเสถียรเริ่มต้น - เอียงด้วยการคำนวณตำแหน่งของ CG ของเรือในภายหลัง

การกลิ้งควรอยู่ภายใต้:

เรือที่มีการก่อสร้างต่อเนื่อง (ลำแรกแล้วต่อจากนั้นทุก ๆ ห้าลำของซีรีส์)

เรือลำใหม่แต่ละลำของการก่อสร้างแบบไม่ต่อเนื่อง

เรือแต่ละลำหลังการปรับปรุงใหม่

เรือหลังการซ่อมแซมครั้งใหญ่ การปรับปรุงอุปกรณ์หรือการปรับปรุงให้ทันสมัยโดยมีการเปลี่ยนแปลงการกระจัดมากกว่า 2%

เรือหลังจากวางบัลลาสต์ที่เป็นของแข็งถาวรแล้ว หากการเปลี่ยนแปลงจุดศูนย์ถ่วงไม่สามารถกำหนดได้ด้วยการคำนวณที่แม่นยำเพียงพอ

เรือที่ไม่ทราบความเสถียรหรือจำเป็นต้องตรวจสอบ

การเอียงจะต้องดำเนินการต่อหน้าผู้สำรวจต่อทะเบียนตาม "คำแนะนำสำหรับการเอียงเรือลงทะเบียน" พิเศษ

สาระสำคัญของการกลิ้งมีดังนี้ การกลิ้งจะดำเนินการบนพื้นฐานของความเท่าเทียมกัน ม. kr = ม. และซึ่งกำหนดตำแหน่งสมดุลของเรือด้วยการม้วน และ 0 . ช่วงเวลาการเหยียบส้นนั้นถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนย้ายสิ่งของ (บัลลาสต์ส้นสูง) ไปตามความกว้างของเรือในระยะทาง l y ; ภายในขอบเขตของความลาดเอียงต่ำของเรือ:

m cr = m l y .

จากนั้นจากความเท่าเทียมกัน m l y = cV ชั่วโมง และ 0 /57.3

พบว่า h = 57.3 m l y /cVI 0 .

ระดับความสูงของ CG ของเรือรบเหนือระนาบหลัก z g และ abscissa ของ CG x g ถูกกำหนดจากนิพจน์:

z g = z c + r - h; และ x ก. = x ค .

ค่า z c , r และ x c ในกรณีที่ไม่มีหรือเล็กของการตัดแต่งจะถูกกำหนดโดยใช้องค์ประกอบโค้งของการวาดภาพตามทฤษฎีตามค่าของการกระจัด V. ในการปรากฏตัวของการตัดแต่ง ปริมาณเหล่านี้จะต้องเป็น กำหนดโดยการคำนวณพิเศษ การกระจัด V พบในระดับ Bonjean โดยพิจารณาจากการวัดร่างของเรือด้วยธนูและท้ายเรือตามรอยความลึก ความหนาแน่นของน้ำทะเลถูกกำหนดโดยใช้ไฮโดรมิเตอร์

มีการตั้งค่ามวลของม้วนบัลลาสต์ m และแขนส่ง l y ค่าของมุมของม้วน และ 0 จะถูกวัด

ก่อนเอียง บรรทุกของเรือควรอยู่ใกล้ที่สุดเท่าที่จะทำได้ (98 104%) ความสูงของ metacentric ของเรือต้องมีอย่างน้อย 0.2 ม. เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ อนุญาตให้ใช้บัลลาสต์

วัสดุและอะไหล่ต้องอยู่ในสถานที่ปกติ สินค้าต้องปลอดภัย และถังเก็บน้ำ น้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันต้องระบายออก ต้องกดถังบัลลาสต์หากเติม

บัลลาสต์แบบเอียงวางอยู่บนดาดฟ้าเปิดของเรือทั้งสองด้านบนชั้นวางพิเศษในหลายแถวที่สัมพันธ์กับ DP มวลของบัลลาสต์เอียงที่บรรทุกข้ามเรือควรมีมุมเอียงประมาณ 3 0 .

ในการวัดมุมม้วน ได้เตรียมมาตราส่วนพิเศษ (ยาวอย่างน้อย 3 เมตร) หรือ inclinographs การใช้ inclinometers ของเรือในการวัดมุมเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ เนื่องจากมีข้อผิดพลาดที่สำคัญ

การเอียงจะดำเนินการในสภาพอากาศสงบโดยมีรายการเรือไม่เกิน 0.5 0 ความลึกของพื้นที่น้ำไม่ควรสัมผัสกับพื้นหรือค้นหาส่วนของตัวเรือในพื้นดินที่เป็นโคลน เรือต้องสามารถลงรายการได้อย่างอิสระ ซึ่งจำเป็นต้องจัดให้มีแนวจอดเรือหย่อน และไม่ให้เรือสัมผัสกับผนังหรือตัวเรือของเรือลำอื่น

ประสบการณ์ประกอบด้วยการถ่ายโอนโรล-บัลลาสต์ตามคำสั่งจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง และการวัดมุมการหมุนก่อนและหลังการถ่ายโอน

การกำหนดความเสถียรเริ่มต้นตามระยะเวลาการม้วนขึ้นอยู่กับสูตร "กัปตัน" ที่รู้จักกันดี:

โดยที่ ฉ ผม - ระยะเวลาของการแกว่งบนเรือของตัวเอง;

C และ - สัมประสิทธิ์เฉื่อย;

B คือความกว้างของเรือ

ขอแนะนำให้กำหนดระยะเวลาการหมุนของเรือในการทดสอบการเอียงแต่ละครั้ง และสำหรับเรือที่มีระวางขับน้ำน้อยกว่า 300 ตัน การกำหนดนั้นถือเป็นข้อบังคับ วิธีการกำหนด fI คือ inclinograph หรือนาฬิกาจับเวลา (ผู้สังเกตการณ์อย่างน้อยสามคน)

การโยกตัวของเรือดำเนินการโดยลูกเรือที่ประสานกันกระโดดจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งในเวลาที่มีการแกว่งของเรือจนกระทั่งความเอียงของเรือคือ 5 8 0 . สูตรของกัปตันทำให้สามารถประมาณความสูงเมตาเซนตริกได้โดยประมาณเมื่อเรืออยู่ในคลื่นสำหรับสถานะใดๆ ของการบรรทุกของเรือ ในเวลาเดียวกัน ต้องจำไว้ว่าสำหรับเรือลำเดียวกัน ค่าสัมประสิทธิ์เฉื่อย C I ไม่เหมือนกัน ขึ้นอยู่กับการบรรทุกและการจัดวางสินค้า ตามกฎแล้ว สัมประสิทธิ์เฉื่อยของถังเปล่าจะมากกว่าค่าสัมประสิทธิ์เฉื่อย

โฮสต์บน Allbest.ru

...

เอกสารที่คล้ายกัน

ความมั่นคงเช่นเดียวกับความสามารถของเรือในการทนต่อช่วงเวลาส้นเท้าภายนอกโดยไม่มีผลกระทบโดยบังเอิญ การจำแนกความเสถียรวิธีการกระจัด การวัดความเสถียรด้วยโมเมนต์ฟื้นฟู สูตรการทรงตัวเบื้องต้น มุมม้วน

การนำเสนอ, เพิ่ม 04/16/2011


แนวคิดเรื่องความมั่นคงและการตัดแต่งของเรือ การคำนวณพฤติกรรมของเรือในการเดินทางระหว่างน้ำท่วมของรูที่มีเงื่อนไขซึ่งเกี่ยวข้องกับช่องของประเภทที่หนึ่ง สอง และสาม มาตรการปรับสภาพเรือให้ตรงโดยการรับมือน้ำท่วมและฟื้นฟู

วิทยานิพนธ์, เพิ่ม 03/02/2012


ข้อเสนอเกี่ยวกับความมั่นคงและความไม่จมของเรือ แบ่งภาระออกเป็นบทความที่ขยายใหญ่ขึ้น ขั้นตอนในการรับและใช้จ่ายของสินค้าหลักและร้านค้าโดยใช้ตารางโหลดแบบง่าย ตารางการโหลดที่ปลอดภัย และโนโมแกรมความเสถียร

การนำเสนอ, เพิ่ม 04/16/2011


การคำนวณระยะเวลาการเดินทางของเรือ ปริมาณสำรอง การเคลื่อนตัว และความมั่นคงก่อนบรรทุก ตำแหน่งของร้านเรือสินค้าและน้ำบัลลาสต์ การกำหนดพารามิเตอร์ของการลงจอดและการบรรทุกของเรือหลังจากการบรรทุก ความเสถียรแบบสถิตและไดนามิก

ภาคเรียนที่เพิ่ม 12/20/2556


การจัดทำแผนการขนส่งสินค้าและการคำนวณความมั่นคงของเรือตามข้อมูลสารสนเทศด้านความมั่นคง การควบคุมการลงจอดและเสถียรภาพตามผลของการใช้เชื้อเพลิงและน้ำ ป้องกันการรั่วซึมของเรือและชุบน้ำ

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 02/09/2009


การคำนวณผลกระทบของการเคลื่อนย้ายสินค้าจากจุด A ไปยังจุด B การเคลื่อนย้ายสินค้าในระนาบขวางและแนวนอนข้ามเรือ การคำนวณการเปลี่ยนแปลงในไดอะแกรมความเสถียรคงที่ อิทธิพลของการรับน้ำหนักแบบแขวนต่อความมั่นคงที่ส้นสูง

การนำเสนอ, เพิ่ม 04/18/2011


ทางเลือกของตำแหน่งสินค้าที่เป็นไปได้ การประมาณการการกระจัดน้ำหนักและพิกัดเรือ การประเมินองค์ประกอบของปริมาตรที่จมอยู่ใต้น้ำของเรือรบ การคำนวณความสูงของเมตาเซนตริกของเรือ การคำนวณและการสร้างไดอะแกรมความเสถียรแบบสถิตและไดนามิก

งานคอนโทรลเพิ่ม 04/03/2014


ความน่าจะเป็นของการพลิกคว่ำเรือ สถานการณ์การออกแบบ "เกณฑ์สภาพอากาศ" ในข้อกำหนดของทะเบียนการขนส่งทางทะเลของรัสเซีย การหาโมเมนต์พลิกคว่ำและความน่าจะเป็นของการอยู่รอดของเรือ ข้อกำหนดสำหรับการลงจอดและความมั่นคงของเรือที่เสียหาย

การนำเสนอ, เพิ่ม 04/16/2011


การกำหนดเวลาทำงานและปริมาณสำรองของเรือสำหรับเที่ยวบิน พารามิเตอร์การกระจัดระหว่างการลงจอดครั้งแรกของเรือ กระจายสินค้าและสินค้า. การคำนวณการลงจอดและความมั่นคงเริ่มต้นของเรือตามวิธีการรับน้ำหนักเล็กน้อย ตรวจสอบความแข็งแรงตามยาวของตัวถัง

งานคอนโทรลเพิ่ม 11/19/2012


พารามิเตอร์ทางเทคนิคของเรือสากล ลักษณะของสินค้า การกระจายสินค้าตามพื้นที่บรรทุก ข้อกำหนดแผนการขนส่งสินค้า การกำหนดเวลาการกระจัดและการเดินทางโดยประมาณ ตรวจสอบความแข็งแรงและการคำนวณความมั่นคงของเรือ

ความเสถียรเรียกว่าความสามารถของเรือในการต้านทานแรงที่เบี่ยงเบนจากตำแหน่งสมดุลและกลับสู่ตำแหน่งสมดุลเดิมหลังจากสิ้นสุดแรงเหล่านี้

สภาวะสมดุลที่ได้รับของเรือไม่เพียงพอที่เรือจะลอยอย่างต่อเนื่องในตำแหน่งที่กำหนดซึ่งสัมพันธ์กับผิวน้ำ นอกจากนี้ยังจำเป็นที่ความสมดุลของเรือจะมีเสถียรภาพ คุณสมบัติซึ่งในกลศาสตร์เรียกว่าเสถียรภาพของสมดุลในทฤษฎีของเรือมักจะเรียกว่าความมั่นคง ดังนั้นการลอยตัวจึงเป็นเงื่อนไขสำหรับตำแหน่งสมดุลของเรือที่มีการลงจอดที่กำหนด และความมั่นคงช่วยให้สามารถรักษาตำแหน่งนี้ไว้ได้

ความเสถียรของเรือเปลี่ยนไปตามการเพิ่มขึ้นของมุมเอียงและจะหายไปอย่างสมบูรณ์ในระดับหนึ่ง ดังนั้นจึงควรศึกษาความเสถียรของเรือในการเบี่ยงเบนเล็กน้อย (ในทางทฤษฎี) จากตำแหน่งสมดุลด้วย Θ = 0, Ψ = 0 จากนั้นกำหนดลักษณะของความเสถียร ขีดจำกัดที่อนุญาตที่มุมเอียงขนาดใหญ่

เป็นธรรมเนียมที่จะต้องแยกแยะ ความคงตัวของภาชนะที่มุมเอียงต่ำ (ความเสถียรเริ่มต้น) และความเสถียรที่มุมเอียงสูง.

เมื่อพิจารณาความโน้มเอียงเล็กน้อย เป็นไปได้ที่จะตั้งสมมติฐานจำนวนหนึ่งที่ทำให้สามารถศึกษาความเสถียรเริ่มต้นของเรือภายในกรอบของทฤษฎีเชิงเส้นและรับการพึ่งพาทางคณิตศาสตร์อย่างง่ายของคุณลักษณะของมัน ศึกษาความเสถียรของเรือที่มุมเอียงขนาดใหญ่โดยใช้ทฤษฎีไม่เชิงเส้นที่ผ่านการขัดเกลา โดยธรรมชาติแล้ว สมบัติด้านความมั่นคงของเรือจะรวมกันเป็นหนึ่งเดียว และส่วนที่ยอมรับได้นั้นเป็นวิธีการอย่างหมดจด

เมื่อศึกษาความเสถียรของเรือ ความเอียงจะพิจารณาเป็นระนาบตั้งฉากสองระนาบ - ตามขวางและตามยาว เมื่อเรือเอียงในระนาบขวางซึ่งกำหนดโดยมุมของส้นเท้าจะทำการศึกษา ความมั่นคงด้านข้าง; ด้วยความโน้มเอียงในระนาบตามยาวที่กำหนดโดยมุมตัดแต่ง ศึกษามัน ความมั่นคงตามยาว.

หากความเอียงของเรือเกิดขึ้นโดยไม่มีความเร่งเชิงมุมอย่างมีนัยสำคัญ (การปั๊มสินค้าที่เป็นของเหลว, น้ำไหลเข้าห้องช้า) จะเรียกว่าความมั่นคง คงที่.

ในบางกรณี แรงที่เอียงเรือกระทำอย่างกะทันหัน ทำให้เกิดความเร่งเชิงมุมอย่างมีนัยสำคัญ (ลมพายุ คลื่นกระชาก ฯลฯ) ในกรณีเช่นนี้ให้พิจารณา พลวัตความมั่นคง

ความเสถียรเป็นสมบัติทางทะเลที่สำคัญมากของเรือ ร่วมกับทุ่นลอยน้ำช่วยให้การเดินเรือของเรืออยู่ในตำแหน่งที่กำหนดโดยสัมพันธ์กับพื้นผิวน้ำ ซึ่งจำเป็นต่อแรงขับและการเคลื่อนตัว ความมั่นคงของเรือที่ลดลงอาจทำให้เกิดการพลิกคว่ำและการตัดแต่งฉุกเฉิน และการสูญเสียความมั่นคงอย่างสมบูรณ์อาจทำให้เรือพลิกคว่ำได้

เพื่อป้องกันไม่ให้เสถียรภาพของเรือลดลง ลูกเรือทุกคนจะต้อง:

มีความคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับความมั่นคงของเรือเสมอ

รู้สาเหตุที่ทำให้เสถียรภาพลดลง

รู้และสามารถใช้วิธีการและมาตรการทั้งหมดเพื่อรักษาและฟื้นฟูความมั่นคง

ให้เราหาเงื่อนไขที่เรือที่ลอยอยู่ในสภาวะสมดุลโดยไม่มีส้นและส่วนเสริมจะมีความมั่นคงในขั้นต้น เราถือว่าน้ำหนักบรรทุกไม่ขยับเมื่อเรือเอียง และ CG ของเรือรบยังคงอยู่ที่จุดที่สอดคล้องกับตำแหน่งเริ่มต้น

เมื่อเรือเอียง แรงโน้มถ่วง P และแรงลอยตัว γV ก่อตัวเป็นคู่ ซึ่งเป็นโมเมนต์ที่กระทำต่อเรือในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง ลักษณะของผลกระทบนี้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ของ CG และ metacenter

รูปที่ 3.9 - กรณีแรกของความเสถียรของเรือ

มีสามกรณีทั่วไปของสถานะของเรือที่อิทธิพลของโมเมนต์ของแรง P และ γV ที่มีต่อมันนั้นแตกต่างกันในเชิงคุณภาพ พิจารณาจากตัวอย่างความเอียงตามขวาง

กรณีที่ 1(รูปที่ 3.9) - metacenter อยู่เหนือ CG นั่นคือ z m > z ก. ในกรณีนี้ ตำแหน่งที่แตกต่างกันของจุดศูนย์กลางขนาดที่สัมพันธ์กับจุดศูนย์ถ่วงอาจเป็นไปได้

1) ในตำแหน่งเริ่มต้น จุดศูนย์กลางของขนาด (จุด C 0) จะอยู่ต่ำกว่าจุดศูนย์ถ่วง (จุด G) (รูปที่ 3.9, a) แต่เมื่อเอียง จุดศูนย์กลางของขนาดจะเปลี่ยนไปตามทิศทางเอียงมาก ว่า metacenter (จุด m) นั้นอยู่เหนือจุดศูนย์ถ่วงของยาน โมเมนต์ของแรง P และ γV มีแนวโน้มที่จะทำให้เรือกลับสู่ตำแหน่งสมดุลดั้งเดิม ดังนั้นจึงคงที่ การจัดเรียงจุด m, G และ C 0 ที่คล้ายกันนั้นพบได้ในเรือรบส่วนใหญ่

2) ในตำแหน่งเริ่มต้น จุดศูนย์กลางของขนาด (จุด C 0) จะอยู่เหนือจุดศูนย์ถ่วง (จุด G) (รูปที่ 3.9, b) เมื่อเรือเอียง ช่วงเวลาที่เกิดของแรง P และ γV จะทำให้เรือตรง ดังนั้นจึงคงที่ ในกรณีนี้ ไม่ว่าขนาดของการกระจัดของจุดศูนย์กลางของขนาดเมื่อเอียง แรงคู่หนึ่งมักจะทำให้เรือตั้งตรงเสมอ เนื่องจากจุด G อยู่ต่ำกว่าจุด C 0 ตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วงที่ต่ำเช่นนี้ ซึ่งให้ความมั่นคงบนเรือโดยไม่มีเงื่อนไข เป็นการยากที่จะนำไปใช้อย่างสร้างสรรค์ การจัดเรียงจุดศูนย์ถ่วงดังกล่าวสามารถพบได้ในเรือยอทช์โดยเฉพาะ

รูปที่ 3.10 - กรณีที่สองและสามของความเสถียรของเรือ

กรณีที่ 2(รูปที่ 3.10, a) - metacenter อยู่ด้านล่าง CG นั่นคือ z m< 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.

กรณีที่ 3(รูปที่ 3.10, b) - metacenter เกิดขึ้นพร้อมกับ CG นั่นคือ z m = z ก. ในกรณีนี้ เมื่อเรือเอียง แรง P และ γV จะยังคงกระทำในแนวดิ่งเดียวกัน โมเมนต์ของพวกมันจะเท่ากับศูนย์ - เรือจะอยู่ในสภาวะสมดุลในตำแหน่งใหม่ ในกลศาสตร์ นี่เป็นกรณีของความสมดุลที่ไม่แยแส

จากมุมมองของทฤษฎีของเรือ ตามคำจำกัดความของความเสถียรของเรือ เรือมีเสถียรภาพในกรณีที่ 1 และไม่เสถียรใน 2 และ 3

ดังนั้น เงื่อนไขสำหรับความเสถียรเริ่มต้นของเรือคือตำแหน่งของ metacenter เหนือ CG เรือรบมีเสถียรภาพตามขวาง ถ้า z m > z g , (3.7)

และความมั่นคงตามยาวถ้า z m > z g (3.8)

ดังนั้นความหมายทางกายภาพของ metacenter จึงชัดเจน จุดนี้เป็นขีดจำกัดที่จุดศูนย์ถ่วงสามารถยกขึ้นได้โดยไม่กีดกันเสถียรภาพเริ่มต้นในเชิงบวกของภาชนะ

ระยะห่างระหว่าง metacenter และ CG ของเรือรบที่ Ψ = Θ = 0 เรียกว่า ความสูง metacentric เริ่มต้นหรือง่ายๆ ความสูงเมตาเซนตริกระนาบตามขวางและแนวยาวของความเอียงของเรือสอดคล้องตามลำดับกับความสูงเมตาเซนตริกตามขวาง h และตามยาว H เห็นได้ชัดว่า

ชั่วโมง = z m – z g และ H = z m – z g , (3.9)

หรือ h = z c + r – z g และ H = z c + R – z g , (3.10)

ชั่วโมง = r – α และ H = R – α, 3.11)

โดยที่ α = z g – z c คือระดับความสูงของ CT เหนือ CV

อย่างที่คุณเห็น h และ H ต่างกันในรัศมี metacentric เท่านั้นเพราะ α เป็นปริมาณเท่ากัน

ดังนั้น H จึงมากกว่า h มาก

α \u003d (1%) R ดังนั้นในทางปฏิบัติจึงเชื่อว่า H \u003d R.

เรือไม่จม

จมไม่ได้เรียกว่าความสามารถของเรือหลังน้ำท่วมบางส่วนของสถานที่เพื่อรักษาทุ่นลอยน้ำและความมั่นคงเพียงพอ การไม่จม ซึ่งแตกต่างจากการลอยตัวและความมั่นคง ไม่ใช่ความเหมาะสมของการเดินเรือโดยอิสระของเรือ ความไม่จมสามารถเรียกได้ว่าเป็นสมบัติของเรือ รักษาความเป็นทะเลของพวกเขาเมื่อส่วนหนึ่งของปริมาตรที่รั่วซึมของตัวเรือถูกน้ำท่วม และทฤษฎีการไม่จมสามารถกำหนดลักษณะได้ว่าเป็นทฤษฎีการลอยตัวและความมั่นคงของเรือที่เสียหาย

เรือที่ไม่สามารถจมได้ดี เมื่อหนึ่งห้องหรือมากกว่าถูกน้ำท่วม ก่อนอื่นต้องลอยอยู่และมีความมั่นคงเพียงพอเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการพลิกคว่ำ นอกจากนี้ เรือจะต้องไม่สูญเสียแรงขับ ซึ่งขึ้นอยู่กับการดริฟต์ การม้วน และการตัดแต่ง การเพิ่มขึ้นของร่าง รายการที่สำคัญและการตัดแต่งเพิ่มความต้านทานของน้ำต่อการเคลื่อนที่ของเรือและทำให้ประสิทธิภาพของใบพัดและกลไกของเรือลดลง เรือยังต้องรักษาความสามารถในการควบคุม ซึ่งด้วยเกียร์บังคับเลี้ยวที่ดี ขึ้นอยู่กับการม้วนและการตัดแต่ง

การไม่จมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของความอยู่รอดของเรือ เนื่องจากการสูญเสียการจมไม่ได้มีความเกี่ยวข้องกับผลร้ายแรง - การเสียชีวิตของเรือและผู้คน ดังนั้นการจัดหาให้เป็นหนึ่งในภารกิจที่สำคัญที่สุดสำหรับทั้งผู้ต่อเรือและลูกเรือ ในทางปฏิบัติ จะรับประกันการจมไม่ได้ในทุกขั้นตอนของชีวิตของเรือ: โดยผู้ต่อเรือในขั้นตอนของการออกแบบ การก่อสร้างและการซ่อมแซมเรือ โดยลูกเรือในระหว่างการปฏิบัติการของเรือที่ไม่เสียหาย ลูกเรือโดยตรงในกรณีฉุกเฉิน จากการแบ่งส่วนดังกล่าว การปฏิบัติตามมาตรการสามชุด

มาตรการโครงสร้างที่ดำเนินการระหว่างการออกแบบ การก่อสร้าง และการซ่อมแซมเรือ

มาตรการเชิงองค์กรและทางเทคนิคที่เป็นการป้องกันและดำเนินการในระหว่างการปฏิบัติการของเรือ

มาตรการต่อสู้กับการจมน้ำหลังเกิดอุบัติเหตุ โดยมุ่งเป้าไปที่การต่อต้านการซึมของน้ำ ฟื้นฟูความมั่นคง และยืดเรือที่เสียหายให้ตรง

กิจกรรมสร้างสรรค์มาตรการเหล่านี้ดำเนินการในขั้นตอนของการออกแบบและก่อสร้างเรือ และลดลงจนถึงการกำหนดระยะการลอยตัวและความมั่นคงดังกล่าว เพื่อที่ว่าเมื่อจำนวนช่องที่กำหนดถูกน้ำท่วม การเปลี่ยนแปลงในการลงจอดและความมั่นคงของเรือฉุกเฉิน ไม่เกินขีดจำกัดขั้นต่ำที่อนุญาต วิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับการใช้ทุ่นลอยน้ำสำรองในกรณีที่เกิดความเสียหายต่อตัวเรือ คือ การแบ่งตัวเรือออกเป็นส่วนๆ โดยใช้ผนังกั้นและดาดฟ้าแบบกันน้ำ อันที่จริง หากเรือไม่มีการแบ่งส่วนภายในออกเป็นช่องต่างๆ เมื่อมีรูใต้น้ำ ตัวเรือจะเติมน้ำและเรือจะไม่สามารถใช้สำรองทุ่นลอยน้ำได้ การแบ่งเรือออกเป็นช่องต่างๆ ดำเนินการตามส่วนที่ 5 ของ "กฎสำหรับการจำแนกและการสร้างเรือเดินทะเล" ของทะเบียนการเดินเรือของการขนส่ง สายน้ำของเรือที่ไม่เสียหายซึ่งใช้ในการแบ่งออกเป็นช่องซึ่งตำแหน่งที่บันทึกไว้ในเอกสารของเรือเรียกว่า แผนกขนส่งสินค้าทางน้ำ. สายน้ำของเรือที่เสียหายหลังจากน้ำท่วมหนึ่งหรือหลายอาการบวมน้ำเรียกว่า สายน้ำฉุกเฉิน. เรือจะสูญเสียการลอยตัวหากความเสียหายของสายน้ำเกิดขึ้นพร้อมกับ เส้น จำกัด ของการแช่- เส้นตัดของพื้นผิวด้านนอกของการชุบดาดฟ้ากั้นกับพื้นผิวด้านนอกของการชุบด้านข้างที่ด้านข้าง ความยาวสูงสุดของส่วนของเรือที่อยู่ต่ำกว่าเส้นระยะขอบคือ ความยาวของการแบ่งส่วนของเรือออกเป็นส่วน ๆ. ภายใต้ ดาดฟ้ากั้นทำความเข้าใจกับดาดฟ้าบนสุดซึ่งมีกำแพงกั้นน้ำขวางตามขวางตลอดความกว้างของเรือ

ปริมาณน้ำที่เทลงในช่องที่เสียหายของเรือถูกกำหนดโดยใช้ ค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านของห้องμ คืออัตราส่วนของปริมาตรที่สามารถเติมน้ำได้เมื่อห้องถูกน้ำท่วมจนถึงปริมาตรตามทฤษฎีทั้งหมดของห้อง ค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านต่อไปนี้ถูกควบคุม:

สำหรับสถานที่ที่ถูกครอบครองโดยกลไก - 0.85;

สำหรับสถานที่ที่ถูกครอบครองโดยสินค้าหรือหุ้น - 0.6;

สำหรับสถานที่อยู่อาศัยและสถานที่ที่ครอบครองโดยสินค้าที่มีการซึมผ่านสูง (ภาชนะเปล่า ฯลฯ ) - 0.95;

สำหรับถังเปล่าและบัลลาสต์ - 0.98

ลักษณะสำคัญของการจมของเรือคือ ความยาวน้ำท่วมสูงสุดซึ่งเข้าใจว่าเป็นความยาวสูงสุดของช่องตามเงื่อนไขหลังจากน้ำท่วมซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านเท่ากับ 0.80 โดยมีร่างของแนวน้ำขนส่งสินค้าที่เกี่ยวข้องในการแบ่งเรือออกเป็นส่วน ๆ และในกรณีที่ไม่มีการตกแต่งเริ่มต้นในกรณีฉุกเฉิน ระดับน้ำจะแตะเส้นขีด จำกัด ของการแช่

มาตรการเชิงสร้างสรรค์ที่สำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการจมคือการสร้างตัวปิดที่ทนทานและกันน้ำได้ (ประตู, ฟัก, คอ) ที่ติดตั้งตามแนวขอบของช่องกันน้ำ ซึ่งควรจะทำงานได้ดีเมื่อเหยียบส้นเท้า เล็มขอบ และคลื่นทะเล สำหรับประตูบานเลื่อนและบานพับทั้งหมดในแผงกั้นแบบกันน้ำ ต้องมีไฟแสดงบนสะพานนำทางเพื่อระบุตำแหน่ง การรั่วซึมและความแข็งแรงของเรือจะต้องไม่เฉพาะในส่วนใต้น้ำเท่านั้น แต่ยังต้องรับประกันในส่วนพื้นผิวของตัวเรือด้วย เนื่องจากส่วนหลังจะเป็นตัวกำหนดระยะขอบลอยที่ใช้ในกรณีที่เกิดความเสียหาย

สำหรับการต่อสู้อย่างแข็งขันของลูกเรือเพื่อการจม เรือยังจัดเตรียมสำหรับ:

การสร้างระบบเรือ (การยก, การตัดแต่ง, การระบายน้ำ, การระบายน้ำ, การสูบน้ำบรรทุกของเหลว, น้ำท่วม, โคตรและบายพาส, บัลลาสต์);

จัดหาอุปกรณ์และวัสดุฉุกเฉิน

การปิด ระบบ และกลไกดังกล่าวต้องได้รับการทำเครื่องหมายอย่างเหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าใช้งานได้ถูกต้องและมีประสิทธิภาพสูงสุด พื้นที่จัดเตรียมฉุกเฉินเรียกว่า โพสต์ฉุกเฉิน. เหล่านี้อาจเป็นห้องพิเศษหรือตู้กับข้าว กล่อง และโล่บนดาดฟ้า อุปกรณ์สำหรับการเริ่มต้นระบบเรือจากระยะไกลสามารถนำไปที่โพสต์ดังกล่าวได้

มาตรการขององค์กรและทางเทคนิคมาตรการเชิงองค์กรและทางเทคนิคเพื่อให้แน่ใจว่าลูกเรือของเรือสามารถถูกน้ำท่วมได้ในระหว่างการดำเนินการเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเข้าสู่ช่องเก็บของตลอดจนการรักษาการลงจอดและความมั่นคงของเรือป้องกันไม่ให้น้ำท่วมหรือพลิกคว่ำ กิจกรรมเหล่านี้รวมถึง:

การจัดระเบียบที่เหมาะสมและการฝึกอบรมลูกเรืออย่างเป็นระบบสำหรับการต่อสู้เพื่อการล่มสลาย

การบำรุงรักษาวิธีการทางเทคนิคทั้งหมดสำหรับการต่อสู้เพื่อ unsinkability การจัดหาฉุกเฉินในสภาพที่รับประกันความเป็นไปได้ของการใช้งานทันที

การตรวจสอบสภาพของโครงสร้างตัวถังทั้งหมดอย่างเป็นระบบเพื่อตรวจสอบการสึกหรอ (การกัดกร่อน) การเปลี่ยนองค์ประกอบโครงสร้างแต่ละรายการระหว่างการซ่อมแซมในปัจจุบันหรือขนาดกลาง ในกรณีที่เกินอัตราการสึกหรอที่กำหนดไว้

ภาพวาดตามแผนของโครงสร้างตัวถัง

ขจัดการบิดเบี้ยวและความหย่อนคล้อยของประตู บานประตูและหน้าต่างแบบกันน้ำ การเว้นระยะอย่างเป็นระบบ และการบำรุงรักษาอุปกรณ์ตีนตะขาบทั้งหมดให้อยู่ในสภาพดี

การควบคุมช่องเปิดนอกเรือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบท่ากับเรือ

การปฏิบัติตามคำแนะนำอย่างเคร่งครัดสำหรับการรับและการใช้เชื้อเพลิงเหลว

การยึดสินค้าในลักษณะที่จัดเก็บและป้องกันการเคลื่อนย้ายระหว่างการทอย (โดยเฉพาะข้ามเรือ)

การชดเชยการสูญเสียความเสถียรที่เกิดจากไอซิ่งของเรือโดยใช้บัลลาสต์เหลวและใช้มาตรการเพื่อเอาน้ำแข็งออก (บิ่น ล้างด้วยน้ำร้อน)

ต่อสู้เพื่อความอยู่ยงคงกระพันการต่อสู้เพื่อความไม่จมนั้นเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นชุดของการกระทำของลูกเรือที่มุ่งรักษาและอาจฟื้นฟูการสำรองการลอยตัวและความมั่นคงของเรือ เช่นเดียวกับการนำไปยังตำแหน่งที่ให้การขับเคลื่อนและการควบคุม

การต่อสู้เพื่อการจมน้ำจะดำเนินการทันทีหลังจากที่เรือได้รับความเสียหายและประกอบด้วย ต่อสู้กับน้ำที่เข้ามา ประเมินสภาพและมาตรการเพื่อฟื้นฟูเสถียรภาพและทำให้เรือตรง

ต่อสู้กับน้ำที่เข้ามาประกอบด้วยการตรวจจับการไหลเข้าของน้ำเข้าสู่เรือ ดำเนินมาตรการที่เป็นไปได้เพื่อป้องกันหรือจำกัดการไหลเข้าและการแพร่กระจายของน้ำนอกเรือผ่านเรือต่อไป รวมทั้งการกำจัดน้ำออก ในเวลาเดียวกัน กำลังดำเนินมาตรการเพื่อฟื้นฟูการไม่ซึมผ่านของด้านข้าง ผนังกั้น ชานชาลา และรับรองความแน่นของช่องฉุกเฉิน รูเล็ก ๆ ตะเข็บเปิด รอยแตกถูกปิดผนึกด้วยลิ่มไม้และปลั๊ก (สับ) (รูปที่ 3.11) รูที่ใหญ่ขึ้นถูกปกคลุมด้วยแผ่นโลหะหรือแผ่นโลหะแข็ง กดลงด้วยเกราะป้องกัน

รูปภาพ 3.11 - ลิ่มและปลั๊กทำด้วยไม้: รูปที่ 3.12 - สลักเกลียว:

a, b, c - เวดจ์; d, e - ปลั๊ก a - พร้อมขายึดแบบพับได้; b, c - เบ็ด

สำหรับการยึด ชุดอุปกรณ์ฉุกเฉินประกอบด้วยสลักเกลียวและแคลมป์พิเศษ สเปเซอร์บาร์ และเวดจ์ (รูปที่ 3.12 3.15) การอุดรูตามวิธีที่อธิบายไว้เป็นมาตรการชั่วคราว หลังจากสูบน้ำออก การฟื้นฟูความหนาแน่นขั้นสุดท้ายจะดำเนินการโดยการเทคอนกรีตลงในรู - วางกล่องซีเมนต์ ความสำเร็จของการปิดผนึกรูเล็ก ๆ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของรู (พื้นผิวหรือใต้น้ำ) การเข้าถึงรูจากด้านในเรือ รูปร่าง และตำแหน่งของขอบของโลหะที่ฉีกขาด (ภายในตัวถังหรือด้านนอก)

รูปที่ 3.13 - แผ่นโลหะ:

เอ - วาล์ว; b - พร้อมสลักเกลียว; 1 - ตัวกล่อง; 2 - ตัวทำให้แข็ง; 3 - ซ็อกเก็ตสำหรับหยุดเลื่อน; 4 - ท่อสาขาพร้อมปลั๊กสำหรับสลักเกลียวตะขอ 5 - วาล์ว; 6 - ตาไก่สำหรับยึดปลายหาง 7.8 - สลักเกลียวพร้อมขายึดแบบพับได้ 9 - น็อตพร้อมที่จับ; 10 - ดิสก์แรงดัน

รูปที่ 3.14 - ตัวหยุดเลื่อนโลหะ:

1.8 - ตลับลูกปืนกันรุน; 2,3 - ถั่วพร้อมที่จับ; 4 - พิน; 5 - ท่อด้านนอก; 6 - ยางใน; 7 - บานพับ

ในสถานที่ที่อยู่ติดกับช่องฉุกเฉิน น้ำสามารถเข้ามาได้เนื่องจากการกรองผ่านการรั่วไหลต่างๆ (การละเมิดความหนาแน่นของต่อมกั้นของท่อ, สายเคเบิล, ฯลฯ ) ในกรณีเช่นนี้ ความรัดกุมจะกลับคืนมาด้วยการกาว ลิ่มหรือปลั๊ก และตัวกั้นเองก็เสริมด้วยแถบฉุกเฉินเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการโก่งงอหรือถูกทำลาย

รูปที่ 3.15 - แคลมป์ฉุกเฉิน: a - พร้อมที่จับสำหรับเฟรมประเภทช่องสัญญาณ b - กริปสำหรับเฟรมประเภทหลอดไฟ 1 - แคลมป์; 2 - สกรูยึด; 3 - ที่จับสกรูยึด; 4 - ตัวเลื่อนน็อต; 5 - สกรูล็อค; 6 - สลักเกลียวสองตัว

แถบช่อง; 7- จับ

รูปที่ 3.16 - ซอฟต์แพตช์

เอ - การศึกษา; 1 - ผ้าใบ; 2 - เฟิร์มแวร์; 3 - lyktros; 4 - ปลอกมุม; 5 - krengels สำหรับการสิ้นสุดการควบคุม; b - ยัดไส้: 1 - ผ้าใบสองชั้น; 2 - เสื่อยัดไส้; 3 - เฟิร์มแวร์; 4 - ปลอกนิ้วเชิงมุม; c - น้ำหนักเบา: 1 - ปลอกนิ้วเชิงมุม; 2 - lyktros; 3 - กระเป๋าสำหรับราง; 4 - รางเว้นวรรคจากท่อ; 5.7 - ชั้นผ้าใบ 6 - แผ่นสักหลาด; ก. - จดหมายลูกโซ่: 1.2 - เบาะผ้าใบสองชั้น; 3 - แพทช์ lyktros; 4 – แหวนกริด; 5 - เครื่องซักผ้าผ้าใบ; 6 - ตาข่าย lyktros

พลาสเตอร์แบบอ่อน (รูปที่ 3.16) เป็นวิธีการหลักสำหรับการปิดผนึกรูชั่วคราว เนื่องจากสามารถติดเข้ากับรูปทรงของตัวเรือได้ทุกที่

วรรณกรรม:: หน้า 36-47; : หน้า 37-53, 112-119: : หน้า 42-52; : กับ. 288-290.

คำถามสำหรับการควบคุมตนเอง:

1. ขนาดหลักของเรือคืออะไร?

2. กำหนดความเหมาะสมของการเดินเรือของเรือ?

3. การลอยตัวของเรือ?

4. ให้คำจำกัดความของลักษณะการปฏิบัติงานเชิงปริมาตรทั้งหมดของเรือ?

5. วาดเส้นโหลดและถอดรหัสตัวอักษรที่หวี?

6. อะไรเรียกว่าไม่จมของเรือ?

7. มาตรการทางองค์กรและทางเทคนิคใดบ้างที่รับประกันว่าจะไม่จมน้ำ?

8. อะไรเรียกว่าความมั่นคงของเรือ?

9. ให้คำจำกัดความของความสูง metacentric?

เกียร์พวงมาลัย

การออกแบบหางเสือ

หางเสือเรือสมัยใหม่เป็นปีกแนวตั้งที่มีซี่โครงเสริมภายในหมุนรอบแกนแนวตั้งพื้นที่สำหรับเรือเดินทะเลคือ 1/10 - 1/60 ของพื้นที่ส่วนที่จมอยู่ใต้น้ำของ DP (ผลคูณของความยาวของเรือและร่าง: LT)

รูปร่างของหางเสือได้รับอิทธิพลอย่างมากจากรูปร่างของส่วนท้ายของเรือและตำแหน่งของใบพัด

ตามรูปร่างของขนนก หางเสือจะแบ่งออกเป็นทรงแบนและมีรูปทรงเพรียวบาง พวงมาลัยโปรไฟล์ประกอบด้วยเปลือกนอกนูนสองอันที่มีซี่โครงและไดอะแฟรมแนวตั้งด้านใน เชื่อมติดกันและสร้างกรอบเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่ง ซึ่งหุ้มทั้งสองด้านด้วยแผ่นเหล็กเชื่อมเข้าด้วยกัน

หางเสือโปรไฟล์มีข้อดีหลายประการเหนือหางเสือแบบแผ่น:

ค่าแรงปกติของแรงกดบนพวงมาลัยที่สูงขึ้น

แรงบิดน้อยลงในการหมุนพวงมาลัย

นอกจากนี้ หางเสือที่มีความคล่องตัวช่วยปรับปรุงคุณภาพการขับเคลื่อนของเรือ ดังนั้นเขาจึงพบประโยชน์สูงสุด

ช่องด้านในของหางเสือเต็มไปด้วยวัสดุที่มีรูพรุนซึ่งป้องกันไม่ให้น้ำเข้าไปข้างใน ใบมีดหางเสือติดอยู่กับหางเสือพร้อมกับซี่โครง (รูปที่ 4.1) Ruderpieces ถูกหล่อ (หรือปลอมแปลง) พร้อมกับบานพับสำหรับแขวนหางเสือบนเสาหางเสือ (บางครั้งการหล่อจะถูกแทนที่ด้วยโครงสร้างที่เชื่อม) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของท้ายเรือ

ขนาดของพื้นที่หางเสือขึ้นอยู่กับประเภทของเรือและวัตถุประสงค์ สำหรับการประเมินโดยประมาณของพื้นที่หางเสือที่ต้องการ มักใช้อัตราส่วน S / LT ซึ่งเท่ากับ 1.8-2.7 สำหรับเรือขนส่งทางทะเลที่มีหนึ่งหางเสือ และ 1.8-2.2 สำหรับเรือบรรทุกน้ำมัน

สำหรับเรือลากจูง - 3-6; สำหรับเรือเดินทะเลชายฝั่ง - 2.3-3.3

โดย วิธีการเชื่อมต่อกับร่างกายและ จำนวนรองรับหางเสือแบบพาสซีฟปากกาแบ่งออกเป็น:

ง่าย (รองรับหลายตัว) (รูปที่ 4.2, a, 6);

กึ่งถูกระงับ (การสนับสนุนเดี่ยว - ระงับในสต็อกและรองรับบนร่างกาย ณ จุดหนึ่ง) (รูปที่ 4.2, c);

ถูกระงับ (ไม่ได้รับการสนับสนุน ถูกระงับในสต็อก) (รูปที่ 4.2, ง)

โดย ตำแหน่งแกน baller เทียบกับปากกามีความโดดเด่น:

หางเสือไม่สมดุล (ธรรมดา) ซึ่งแกนของสต็อกจะเคลื่อนเข้าใกล้ขอบชั้นนำของปากกา

การทรงตัว แกนของลูกบอลซึ่งอยู่ห่างจากขอบนำของหางเสือ หางเสือทรงตัวแบบกึ่งแขวนเรียกอีกอย่างว่าการทรงตัวแบบกึ่งทรงตัว

หางเสือที่ไม่สมดุลถูกติดตั้งบนเรือรบใบพัดเดียว กึ่งสมดุลและสมดุล - บนเรือรบทุกลำ การใช้หางเสือนอก (สมดุล) ทำให้สามารถลดกำลังของเครื่องบังคับเลี้ยวได้โดยการลดแรงบิดที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนหางเสือ

รูปที่ 4.1 - อุปกรณ์บังคับเลี้ยวพร้อมพวงมาลัยคล่องตัวแบบกึ่งแขวนสมดุล: 1 - หางเสือ; 2 - รูเดอร์ปิส; 3 - แบริ่งแรงขับล่างของ baller; 4 - ท่อหางเสือ; 5 - แบริ่งแรงขับบนของสต็อก; 6 - เครื่องบังคับเลี้ยว; 7 - เฟืองพวงมาลัยสำรอง; 8 - หุ้น; 9 - พินล่างของใบมีดหางเสือ; 10 - ruderpost

หางเสือหุ้น- นี่คือเพลาขนาดใหญ่ที่หมุนใบมีดหางเสือ ส่วนล่างของสต็อกมักจะมีรูปร่างโค้งมนและลงท้ายด้วยอุ้งเท้า ซึ่งเป็นหน้าแปลนที่ใช้เชื่อมต่อสต็อกกับใบมีดหางเสือด้วยสลักเกลียว ซึ่งช่วยให้ถอดหางเสือได้ง่ายขึ้นในระหว่างการซ่อมแซม บางครั้งแทนที่จะใช้หน้าแปลน (หรือใช้การเชื่อมต่อแบบกรวย การติดหางเสือกับสต็อกและตัวเรือบนเรือหลายประเภทมีความเหมือนกันมากและแตกต่างกันเล็กน้อย

สต็อกหางเสือเข้าสู่ช่องว่างท้ายเรือผ่านท่อพอร์ตหางเสือ ซึ่งช่วยให้มั่นใจในความแน่นของตัวถัง และมีความสูงรองรับ (แบริ่ง) อย่างน้อยสองตัว ส่วนรองรับด้านล่างตั้งอยู่เหนือท่อหางเสือและตามกฎแล้วจะมีซีลกล่องบรรจุที่ป้องกันไม่ให้น้ำเข้าสู่ตัวเรือ ส่วนรองรับด้านบนจะวางไว้ตรงจุดที่ส่วนหรือหางเสือได้รับการแก้ไข โดยปกติส่วนรองรับด้านบน (แบริ่งแรงขับ) จะใช้มวลของสต็อกและหางเสือซึ่งมีการยื่นออกมาเป็นวงแหวนบนสต็อก

นอกจากหางเสือแล้ว เครื่องขับดันยังใช้บนเรืออีกด้วย โดยการใช้ใบพัดที่ติดตั้งในช่องขวางของตัวเรือ พวกมันจะสร้างแรงฉุดลากในทิศทางตั้งฉากกับ DP ของมัน ให้การควบคุมเมื่อเรือไม่เคลื่อนที่หรือเมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำมาก เมื่ออุปกรณ์บังคับเลี้ยวแบบธรรมดา ไม่ได้ผล ใบพัดระยะพิทช์คงที่หรือแปรผัน ใบพัดใบพัด หรือปั๊มใช้เป็นใบพัด ตัวขับดันจะอยู่ที่ปลายหัวเรือหรือท้ายเรือ และในเรือบางลำจะมีอุปกรณ์ดังกล่าวติดตั้งอยู่ที่ปลายหัวเรือและท้ายเรือ ในกรณีนี้ ไม่เพียงแต่จะทำให้เรือหมุนได้ตรงจุดเท่านั้น แต่ยังสามารถเคลื่อนไปด้านข้างโดยไม่ต้องใช้ใบพัดหลักได้อีกด้วย เพื่อปรับปรุงการจัดการ มีหัวฉีดแบบโรตารี่จับจ้องอยู่ที่สต็อกและหางเสือทรงตัวพิเศษ

โพสต์ควบคุม

ส่วนหนึ่ง แผนการควบคุมเกียร์พวงมาลัยประกอบด้วย:

เสาควบคุมด้วยระบบไฟฟ้าเซอร์โว

การส่งไฟฟ้าจากสถานีควบคุมไปยังมอเตอร์ไฟฟ้า

สำหรับการควบคุมระยะไกลของเครื่องบังคับเลี้ยวแบบไฟฟ้า-ไฮดรอลิกบนเรือ ระบบควบคุม Aist ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เมื่อใช้ร่วมกับไจโรคอมพาสและเครื่องบังคับเลี้ยว ให้การควบคุมสี่ประเภท: "อัตโนมัติ", "การติดตาม", "ง่าย", "แมนนวล"

ประเภทของการควบคุม "อัตโนมัติ", "การติดตาม" เป็นหลัก ในกรณีที่ระบบควบคุมพวงมาลัยประเภทนี้ทำงานผิดปกติ จะถูกโอนไปยัง "แบบง่าย" ในกรณีที่ระบบส่งกำลังไฟฟ้าระยะไกลเกิดความล้มเหลว ให้สลับไปที่มุมมอง "แบบแมนนวล"

ส่วนประกอบของระบบ "Aist" คือแผงควบคุม (PU) - ระบบขับเคลื่อนอัตโนมัติ "Aist", แอคทูเอเตอร์ (IM-1) และเซ็นเซอร์พวงมาลัย (RD)

เสาควบคุมหลักตั้งอยู่ในโรงจอดรถใกล้กับเข็มทิศบังคับเลี้ยวและตัวทำซ้ำไจโรเข็มทิศ พวงมาลัยหรือแผงควบคุมพวงมาลัยมักจะติดตั้งอยู่ในคอลัมน์เดียวกันกับชุดออโตไพลอต องค์ประกอบหลักของระบบส่งกำลังคือระบบควบคุมที่วางอยู่ในคอพวงมาลัยและเชื่อมต่อโดยการเดินสายไฟฟ้าไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าของไดรฟ์หลักในช่องหางเสือ

เครื่องบังคับเลี้ยว

เครื่องบังคับเลี้ยว. ปัจจุบันมีการใช้เครื่องบังคับเลี้ยวสองประเภท - ไฟฟ้าและไฮดรอลิก การทำงานของเครื่องบังคับเลี้ยวถูกควบคุมจากระยะไกลจาก wheelhouse โดยใช้สายเคเบิล ลูกกลิ้ง ระบบเกียร์แบบไฟฟ้าหรือแบบไฮดรอลิก บนเรือรบสมัยใหม่ สองลำสุดท้ายเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด

เกียร์พวงมาลัย

เกียร์บังคับเลี้ยวแบบต่างๆ ใช้ในเรือของกองทัพเรือ ซึ่งเกียร์บังคับเลี้ยวด้วย ไฟฟ้าและ ไฮดรอลิคการขับเคลื่อนการผลิตในประเทศและต่างประเทศ พวกเขาส่งกำลังของมอเตอร์บังคับเลี้ยวไปยังสต็อก

ในหมู่พวกเขา ไดรฟ์สองประเภทหลักเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย

ไดรฟ์ไถนาภาคเครื่องกลจากมอเตอร์ไฟฟ้า (รูปที่ 4.3) ใช้กับเรือที่มีขนาดลำเล็กและขนาดกลาง

ในไดรฟ์นี้ หางเสือถูกยึดเข้ากับหางเสืออย่างแน่นหนา ส่วนที่ติดตั้งอย่างอิสระบนสต็อกนั้นเชื่อมต่อกับหางเสือโดยใช้โช้คอัพสปริงและด้วยมอเตอร์พวงมาลัย - ด้วยเกียร์

หางเสือถูกเลื่อนโดยมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านส่วนและหางเสือ และโหลดแบบไดนามิกจากคลื่นกระแทกจะถูกหน่วงด้วยโช้คอัพ

รูปที่ 4.3 - อุปกรณ์บังคับเลี้ยวพร้อมตัวขับหางเสือภาคกลไก

จากมอเตอร์ไฟฟ้า:

1 - ขับเคลื่อนล้อด้วยมือ (ฉุกเฉิน) 2 - หางเสือ; 3 - ตัวลด; 4 - ภาคบังคับเลี้ยว; 5- มอเตอร์ไฟฟ้า; 6 - สปริง 7 - หางเสือ; พวงมาลัยรูปทรง 8 โปรไฟล์; 9 - ส่วนของล้อหนอนและเบรก 10 - เวิร์ม

โครงร่างการควบคุมของเซกเตอร์พวงมาลัยพร้อมระบบส่งกำลังแสดงบน

รูปที่4.4

รูปที่ 4.5 - โครงร่างการควบคุมพวงมาลัยไฮดรอลิก

เครื่องบังคับเลี้ยวแบบสองลูกสูบ:

1 - เซ็นเซอร์ตำแหน่งพวงมาลัย 2 - เครือข่ายเคเบิล; 3 - ขับมอเตอร์ไฟฟ้าของปั้มน้ำมัน 4 - ปั้มน้ำมัน; 5 - คอพวงมาลัย; 6 - ทวนตำแหน่งหางเสือ; 7- เครื่องรับเทเลโมเตอร์; 8- กระบอกไฮดรอลิกของเครื่องบังคับเลี้ยว; 9- หางเสือ; 10 - ท่อส่งน้ำมัน; 11 - การปรับความคิดเห็นแกนของระบบเซอร์โว 12 - เซ็นเซอร์ telemotor; 13 - ท่อส่งน้ำมัน

ไดรฟ์ลูกสูบกำลังจากกระบอกสูบไฮดรอลิกใช้กับเรือสมัยใหม่ (รูปที่ 4.5) ประกอบด้วยกระบอกสูบไฮดรอลิก 2 กระบอก ปั้มน้ำมัน เทเลมอเตอร์ และระบบไฮดรอลิก

การทำงานของเครื่องมีดังนี้ เมื่อพวงมาลัยที่อยู่ในโรงล้อหมุน เซ็นเซอร์เทเลไดนามิกของสถานีควบคุมจะสร้างสัญญาณคำสั่งในรูปของแรงดันน้ำมัน ซึ่งระบบไฮดรอลิกสูบเข้าไปในกระบอกสูบของเทเลมอเตอร์ ภายใต้การกระทำของสัญญาณนี้ เทเลโมเตอร์จะขับ

ระบบป้อนกลับแบบคันโยกซึ่งเปิดการเข้าถึงของน้ำมันกำลังไปยังกระบอกสูบไฮดรอลิกตัวใดตัวหนึ่ง ในกรณีนี้ น้ำมันภายใต้แรงดันของปั๊มจะถูกถ่ายโอนจากกระบอกสูบหนึ่งไปยังอีกกระบอกสูบหนึ่ง โดยเคลื่อนลูกสูบและหมุนหางเสือ สต็อก และหางเสือไปในทิศทางที่ถูกต้อง หลังจากนั้นแกนปรับจะกลับไปที่ตำแหน่งศูนย์และเซ็นเซอร์และตัวทำซ้ำจะแก้ไขตำแหน่งใหม่ของพวงมาลัย

เพื่อไม่ให้แรงดันน้ำมันในกระบอกสูบไฮดรอลิกเพิ่มขึ้นเมื่อคลื่นแรงหรือน้ำแข็งก้อนใหญ่กระทบหางเสือ ระบบไฮดรอลิกจึงติดตั้งวาล์วนิรภัยและสปริงดูดซับแรงกระแทก

ในกรณีที่เทเลมอเตอร์ชำรุด สามารถควบคุมเครื่องบังคับเลี้ยวได้ด้วยตนเองจากช่องหางเสือ

เมื่อปั๊มน้ำมันทั้งสองไม่ทำงาน ปั๊มทั้งสองจะเปลี่ยนไปใช้การเปลี่ยนเกียร์หางเสือแบบแมนนวล ซึ่งท่อระบบไฮดรอลิกเชื่อมต่อโดยตรงกับกระบอกสูบไฮดรอลิก ทำให้เกิดแรงดันในกระบอกสูบโดยการหมุนพวงมาลัยในสถานีควบคุม

เลย์เอาต์ของยูนิตของเครื่องบังคับเลี้ยวแบบสองลูกสูบที่มีหลักการทำงานที่คล้ายคลึงกันแสดงในรูปที่ 4.6 เครื่องจักรเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเรือรบสมัยใหม่ เนื่องจากให้ประสิทธิภาพสูงสุดของเกียร์บังคับเลี้ยวทั้งหมด ในนั้น แรงดันของน้ำมันใช้งานในกระบอกสูบไฮดรอลิกจะถูกแปลงโดยตรงก่อนเป็นการเคลื่อนที่เชิงแปลของลูกสูบ จากนั้นผ่านการส่งผ่านทางกลไปสู่การเคลื่อนที่แบบหมุนของสต็อกหางเสือ ซึ่งเชื่อมต่อกับหางเสืออย่างแน่นหนา แรงดันน้ำมันที่ต้องการและกำลังของเฟืองพวงมาลัยนั้นเกิดจากปั๊มลูกสูบแบบเรเดียลที่มีความจุที่หลากหลาย และเทเลมอเตอร์จะกระจายไปทั่วกระบอกสูบซึ่งได้รับคำสั่งจากพวงมาลัยจากโรงจอดรถ

ปัจจัยการใช้ประโยชน์ของความสามารถในการบรรทุกสุทธิของเรือ (สูตร คำอธิบาย และข้อจำกัดในการเปลี่ยนตัวบ่งชี้นี้)

ความเสถียรเรียกว่าความสามารถของเรือในการต้านทานแรงที่เบี่ยงเบนจากตำแหน่งสมดุลและกลับสู่ตำแหน่งสมดุลเดิมหลังจากสิ้นสุดแรงเหล่านี้

สภาวะสมดุลของเรือที่ได้รับในบทที่ 4 "การลอยตัว" นั้นไม่เพียงพอสำหรับเรือที่จะลอยอย่างต่อเนื่องในตำแหน่งที่กำหนดซึ่งสัมพันธ์กับผิวน้ำ นอกจากนี้ยังจำเป็นที่ความสมดุลของเรือจะมีเสถียรภาพ คุณสมบัติซึ่งในกลศาสตร์เรียกว่าเสถียรภาพของสมดุลในทฤษฎีของเรือมักจะเรียกว่าความมั่นคง ดังนั้นการลอยตัวจึงเป็นเงื่อนไขสำหรับตำแหน่งสมดุลของเรือที่มีการลงจอดที่กำหนด และความมั่นคงช่วยให้สามารถรักษาตำแหน่งนี้ไว้ได้

ความเสถียรของเรือเปลี่ยนไปตามการเพิ่มขึ้นของมุมเอียงและจะหายไปอย่างสมบูรณ์ในระดับหนึ่ง ดังนั้นจึงควรศึกษาความเสถียรของเรือในการเบี่ยงเบนเล็กน้อย (ในทางทฤษฎี) จากตำแหน่งสมดุลด้วย Θ = 0, Ψ = 0 จากนั้นกำหนดลักษณะของความเสถียร ขีดจำกัดที่อนุญาตที่มุมเอียงขนาดใหญ่

เป็นธรรมเนียมที่จะต้องแยกแยะ ความคงตัวของภาชนะที่มุมเอียงต่ำ (ความเสถียรเริ่มต้น) และความเสถียรที่มุมเอียงสูง.

เมื่อพิจารณาความโน้มเอียงเล็กน้อย เป็นไปได้ที่จะตั้งสมมติฐานจำนวนหนึ่งที่ทำให้สามารถศึกษาความเสถียรเริ่มต้นของเรือภายในกรอบของทฤษฎีเชิงเส้นและรับการพึ่งพาทางคณิตศาสตร์อย่างง่ายของคุณลักษณะของมัน ศึกษาความเสถียรของเรือที่มุมเอียงขนาดใหญ่โดยใช้ทฤษฎีไม่เชิงเส้นที่ผ่านการขัดเกลา โดยธรรมชาติแล้ว สมบัติด้านความมั่นคงของเรือจะรวมกันเป็นหนึ่งเดียว และส่วนที่ยอมรับได้นั้นเป็นวิธีการอย่างหมดจด

เมื่อศึกษาความเสถียรของเรือ ความเอียงจะพิจารณาเป็นระนาบตั้งฉากสองระนาบ - ตามขวางและตามยาว เมื่อเรือเอียงในระนาบขวางซึ่งกำหนดโดยมุมของส้นเท้าจะทำการศึกษา ความมั่นคงด้านข้าง; ด้วยความโน้มเอียงในระนาบตามยาวที่กำหนดโดยมุมตัดแต่ง ศึกษามัน ความมั่นคงตามยาว.

หากความเอียงของเรือเกิดขึ้นโดยไม่มีความเร่งเชิงมุมอย่างมีนัยสำคัญ (การปั๊มสินค้าที่เป็นของเหลว, น้ำไหลเข้าห้องช้า) จะเรียกว่าความมั่นคง คงที่.

ในบางกรณี แรงที่เอียงเรือกระทำอย่างกะทันหัน ทำให้เกิดความเร่งเชิงมุมอย่างมีนัยสำคัญ (ลมพายุ คลื่นกระชาก ฯลฯ) ในกรณีเช่นนี้ให้พิจารณา พลวัตความมั่นคง

ความเสถียรเป็นสมบัติทางทะเลที่สำคัญมากของเรือ ร่วมกับทุ่นลอยน้ำช่วยให้การเดินเรือของเรืออยู่ในตำแหน่งที่กำหนดโดยสัมพันธ์กับพื้นผิวน้ำ ซึ่งจำเป็นต่อแรงขับและการเคลื่อนตัว ความมั่นคงของเรือที่ลดลงอาจทำให้เกิดการพลิกคว่ำและการตัดแต่งฉุกเฉิน และการสูญเสียความมั่นคงอย่างสมบูรณ์อาจทำให้เรือพลิกคว่ำได้

เพื่อป้องกันไม่ให้เสถียรภาพของเรือลดลง ลูกเรือทุกคนจะต้อง:

มีความคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับความมั่นคงของเรืออยู่เสมอ

รู้สาเหตุที่ทำให้เสถียรภาพลดลง

รู้และสามารถประยุกต์ใช้ทุกวิถีทางและมาตรการเพื่อรักษาและฟื้นฟูความมั่นคง