ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТОЙЧИВОСТИ


§ 2, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТОЙЧИВОСТИ

Метацентрическая высота. В жизни модели судна, так же как и в жизни судна, случается, что какие-либо причины, например ветер, заставляют ее наклониться на правый или левый борт. Такое наклонение называется креиом.

Остойчивостью в теории корабля называется способность судна возвращаться в вертикальное положение после того, как причина крена прекратила свое действие.

Остойчивость — очень важное свойство судна, и теория корабля уделяет много внимания способам численной оценки остойчивости судна еще до его постройки.

После постройки судна существенно увеличить его остойчивость почти невозможно. Для модели корабля остойчивость является также очень важным свойством, но изменить это свойство, после того как модель построена, удается очень часто, если модель может принять балласт, не превысив заданного водоизмещения. Все же нередко бывает необходимо определить, хоти бы приближенно, остойчивость модели до окончания ее постройки.

Для того чтобы судно накренилось, к нему должна быть приложена сила. Эта сила должна быть приложена таким образом, чтобы возник крепящий момент. Если на судно, находящееся на плаву в вертикальном положении, положить груз так, чтобы ЦТ груза пришелся точно над ЦТ судна, т. е. по диаметральной плоскости, то хотя к судну приложена сила, оно не накренится. Если тот же груз положить сбоку от ЦТ судна, не и диаметральной плоскости (рис. 68), то судно накренится, так как при таком положении груза появится кренящий момент. Крепящим моментом в этом случае является произведение веса груза на расстояние от диаметральной плоскости до центра тяжести положенного груза. Это расстояние носит название плеча кренящего момента.

Если па судне, иаходя-. щемся на плаву в вертикальном положении, переместить какой-либо груз в поперечном направлении, то возникающий при этом кренящий момент будет равен произведению силы веса перемещенного груза, на расстояние, на которое груз был перемещен. Если вес

Рас. 68. Кренящий момент от смещения груза

95 -

пер емещ энного груза был равен, например, 200 кг, а плечо равно 5 ж, то кренящий момент будет равен 200.5=1000 кем (килограммометров).

Если на судно, находящееся на плаву, сбоку подует ветер, то судно также накренится и в таком положении будет перемещаться в сторону подветренного борта. В этом случае подводная часть корпуса будет испытывать сопротивление воды (боковое сопротивление), которое будет равно силе ветра и приложено в центре бокового сопротивления примерно на глубине половины осадки (рис. 69). В этом случае кренящий момент будет равен произведению силы, с которой ветер давит на судно, на расстояние от точки приложения силы ветра до центра,бокового сопротивления.

Если во всех этих случаях после прекращения действия кренящего момента, например после того, как смещенный груз будет возвращен на место, или после того, как ветер стихнет, судно вернется в свое прежнее положение, то говорят, что такое судно остойчиво. Если же судно под действием крепящего момента накренилось настолько, что продолжает увеличивать свой крен я после того, как кренящий момент прекратил действовать, и, наконец, опрокидывается, то говорят, что судно II е о с т о й ч и в о.

На рис. 70 схематически показан поперечный разрез нена-крененного судна. Центр вытесненного судном объема воды (иентр величины) и, следовательно, сила поддержания судна расположены в диаметральной плоскости, так как корпус симметричен.

На рис. 71 показано накрененное судно. После накрепения некоторый объем судна (заштрихован слева)', ранее бывший

Рас. 69. Крепящий момент от давления ветра — 96 —

под водой, вышел из воды, а справа такой же объем вошел в воду, ввиду чего центр объема подводной части (ЦВ) сместился вправо.

Так как сила поддержания воды, действующая вертикально снизу вверх, всегда приложена в центре подводного

объема (в точке ЦВ), то после иакреиения судна она будет действовать уже не из прежнего положения центра подводного объема, а из центра нового подводного объема. Произведение силы поддержания и кратчайшего расстояния между ней и си-

Рис. 70. На судне в нормальном положении ЦТ и ЦВ расположены па общей вертикали в ДП

лой тяжести носит название восстанавливающего момента.

Восстанавливающий момент стремится вернуть судно в вертикальное положение.

Судію, изображенное на рис. 7!, остойчиво, так как после прекращения действия кренящей силы восстанавливающий момент возвратит судно в нормальное положение.

Предположим теперь, что при накренении судна центр подводного объема сместился очень мало (рис. 72), так что сила поддержания осталась слева от ЦТ. В этом случае момент силы поддержания будет не устранять, а увеличивать креп судна, так как будет стремиться повернуть судно в ту сторону, в которую оно накренено. Ввиду этого после прекращения действия кренящей силы судно будет продолжать накреняться

&

, МЕТАЦЕНТР М

/ НЕИЗМЕННОЕ ' **/### ПОЛОЖЕНИЕ^

ВП ^'-' '

ОБЪЕМ ВЫШЕДШИЙ ИЗ 80ДЫ

И АП РАВНЕНИЕ ВОССТАНАВЛИВАЮЩЕГО МОМЕНТА

-ПЛЕЧО

ВОССТАНАВЛИВАЮЩЕГО МОМЕНТА / дд

ОБЪЕМ ВОШЕДШИЙ 8 ВОДУ

Рас. /-?• При накренении ЦВ перемещается в сторону крена

7 Морской моделизм

— 97 —

и не вернется в вертикальное положение. Такое судно называется нсостойчивым.

Сравнивая рис. 71 и 72, можно заметить» что если точка М, которая является точкой пересечения направления силы поддержания с диаметральной плоскостью, оказывается выше ЦТ (рис. 71), то судно остойчиво; если ниже ЦТ (рис. 72),— судно нсостойчиво.

Точка AJ п о с и г назва п ц е

НАПРАВЛЕНИЕ

Рис. ~;'2. Судно, г кривого при irnq L'iKMi]:ii

t!.il С Ж’НІЛ С,Til 4*10111- М.'ІДО. 1 ЛКХТ.'І I iTlLlJl llh.'ilU -

:.i(.їм(-*111’ и’дршнідтлиает судно

метацентра.

Обратим внимание на следующее: 1. Центр тяжести судна при пакре-ііогіли не перемещается; он может переместиться только в том случае, если при крене какие-либо грузы на судне сместятся,

В обоих примерах (рис. 71, 72) ЦТ расположен над центром величины (ЦВ). Сели же ЦТ судна расположен ниже малом смещении ЦВ ел од о в а т е л ы і о;, та кое

центра величины, то даже при самом метацентр будет лежить выше ЦТ, и, судно обязательно будет остойчивым (рис. 73).

Расстояние от мегацентра (М) до ЦТ носит название м е т а ц е а т р н ч с с к о й высоты. Чем больше метацец-

НАПРАВЛСННЕ

Рис. /3. Судно, у которого ЦТ ниже центра

величины, всегда остойчиво

98 -

Трическая высота, тем больше остойчивость судна. Так как плечо восстанавливающего момента /, как видно из предыдущих рисунков, увеличивается либо когда центр величины перемещается при наклонениях судна ближе к борту, т. е. при увеличении ширины судна, либо когда ЦТ располагается ниже, то для увеличения остойчивости стремятся увеличивать ширину корпуса и возможно ниже располагать все грузы на судне.

Из практики судостроения известно, что если метацентри-ческая высота при крене 10—15° достигает определенной .величины, то судно достаточно остойчиво при нормальных для моря условиях плавания, Метацептрпчсскуго высоту судна при крене 10—15° называют начальной мета центрической вы со то и.

В табл. И даны значения мета центрической высоты для 10— 15 крепа, при которых суда являются достаточно остойчивыми. Мег а центри чес кая высота в судостроении обозначается буквами УЙЛо _

Уменьшая приведенное и таблице значение МО по закону механического подобия в . раз (Ї. — масштабное число), ыгд получим значение ЛІ(, которым должна сила дат ь модель, чтобы быть в отношении остойчивости подобной судну,

Однако условия плавания модели часто бывают относительно более тяжелыми, нем условия плавании судна; столідіовсмнш моделей между собой, случайные смещения грузов, непропорционально сильный ветер п т. п. Поэтому мет.'щептрнческая

Т л и л и ц л f 4

Значения надалі,ьюй (при 10—15° крона) метацентрической высоты для различных типов судов

Типы судов

1ІЙЧ.1 линяя мстлщ'птрпчаская пиала ЛЮ. м

Линкоры ...........

Крейсера...........

Эсминцы...........

Канонирские лодки ......

Большие пассажирские . . . . Средине н малые пассажирские Большие грузо-пассажирские . .

Большие прудовые ......

Средине Грузов!,1C ......

Родные пассажирские .....

Винтовые буксиры ......

Ледоколы . , . ; .......

Рыболовные..........

Парусные грузовые

О,И- 1,8 0,( — 0,9 0,3 — 0,75 0 5 — 0,8 0,5-- - 1,5 0,6 - 0,8 0,6— 1,2 0,3— 1,5 0,3,— 1,0 3,0-5,0 0,5 — 0,7 1,0 —4,0 0,7-0,8 0,6 — 0,9-

7*

99 -

высота модели должна быть в 2—3 раза большей, чем подобная, т. е. большей, чем метацентрическая высота судна, деленная на масштабное число X.

Покажем теперь, как можно вычислить метацентрическую высоту модели при проектировании. Допустим, что нам известны положение центра величины и положение центра тяжесш модели по высоте (т. е. известны расстояния от основной линии до ЦТ и ЦВ). Тогда для определения метацен три ческой высоты М г надо на чертеже мидель-шпангоута отметить положение точек ЦТ и ЦВ, а затем найти точку, в которую переместится ЦВ после пакрепения судна на 10—15. Определив эту точку, надо провести из нее прямую под соответствующим углом (10 — 15°) к вертикали и продолжить ее до пересечения с диаметральной плоскостью (рис. 74). Эта точка пересечения и является точкой М (метацентром), а искомая метацептриче-ская высота равна расстоянию от этой тонки до ЦТ.

Определение положения центра величины по высоте. Для нахождения положения ЦВ после пакрепения можно поступить следующим образом: проведем на проекции <• корпус» (рис. -75) ватерлинию, наклоненную (вправо или влево) к нормальной ватерлинии, например па 10 \ и вырежем из топкого и гладкого плотного картона все вычерченные шпангоуты (обе половины каждого шпангоута), срезая их сверху по наклонной ватерлинии (промежуточные шпангоуты не вырезаются). Сложив шпангоуты друг па друга так, чтобы они совпадали по диаметральной плоскости и по наклонной ватерлинии, и скрепив их тонкой ниткой в двух —трех местах (рис. 76), подвесим весь пакет за нитку, привязанную в любой точке пакета, к гвоздю, вбитому в степу, а затем прочертим на пакете шпангоутов продолжение нити подвеса. После этого повюрим подвешивание, закрепив нитку подвеса в любой другой точке пакета (пить второго подвеса па рис. 76), и при помощи линейки, приложенной к инти, прочертим вторую линию —про-



Морской моделизм, 1955



Белый Бим Черное ухо смотреть онлайн в хорошем качестве
Дама с попугаем онлайн в хорошем качестве
Опасно для жизни! онлайн в хорошем качестве