Вопрос № 2: «Понятие об остойчивости корабля при больших углах наклонения».
2.1. «Диаграмма статической остойчивости».
При наклонениях корабля на углы более 12° близкая к линейной зависимость между восстанавливающим моментом и углом крена нарушается. Поэтому при больших углах наклонения пользоваться метацентрической формулой остойчивости нельзя, поскольку mθ ≠ D h θ.
Для решения практических задач, связанных с большими углами наклонения, используется диаграмма статической остойчивости (ДСО), которая представляет собой график зависимости плеча статической остойчивости или восстанавливающего момента от угла крена: l = f(θ), mθ = f(θ). ДСО рассчитываются и строятся, как правило, для спецификационных нагрузок (при Dст, Dн, Dп) и некоторых неспецификационных нагрузок ( обледенения корпуса, наличие па корабле десанта, военной техники и т.д.).
При рассмотрении ДСО (рис. 3) видно, что с ростом крена плечо статической остойчивости, а следовательно, и восстанавливающий момент, сначала растет до некоторого максимума (точка А), затем уменьшается и в точке В обращается в нуль, а далее, приобретает отрицательное значение. Ордината точки А соответствует максимальному значению плеча статической остойчивости и восстанавливающего момента и характеризует запас статической остойчивости при плавании корабля в прямом положении. Абсцисса точки А есть предельный угол статического наклонения θмах, так как при этом положении корабля запас его остойчивости равен нулю.
Точка В определяет угол заката диаграммы θзак который является углом полной потери остойчивости корабля. θзак определяет тот наибольший угол крена, при котором корабль, предоставленный самому себе, уже не возвращается в исходное положение равновесия. Корабль, кренящийся по инерции после прекращения действия кренящих моментов, может наклоняться не опрокидываясь лишь до угла заката диаграммы. Координаты максимума, угол заката и протяженность являются характеристиками ДСО.
Рис. 3 Диаграмма статической остойчивости.
2.1. «Диаграмма динамической остойчивости».
И
Рис. 4 Диаграмма статической и динамической остойчивости.
Под динамической остойчивостью понимается способность корабля выдерживать не опрокидываясь динамическое воздействие кренящих моментов (шквального ветра, взрывной волны, рывка буксирного троса, быстрого заполнения отсеков одного борта и т.д.). При положении к кораблю таких моментов его поведение отличается от поведения при статическом приложении моментов. Если при статическом приложении кренящей пары в каждый момент времени наблюдается равенство кренящего и восстанавливающего моментов, то при динамическом приложении это равенство нарушается.
Диаграмма динамической остойчивости представляет собой график функции
Тθ = φ(θ), где (24)
Тθ - работа восстанавливающего момента (рис. 4).
Работа восстанавливающего момента является мерой динамической остойчивости корабля и выражается площадью диаграммы статической остойчивости:
θдин
Тθ = ∫ · mθ dθ (25)
θ
Так как: mθ = φ(θ), то
θдин
Тθ = ∫ · mθ dθ = φ(θ) (26)
θ
Следовательно, ДДО есть интегральная кривая от диаграммы статической остойчивости. Это определяет свойства диаграммы динамической остойчивости:
- любая ордината ДДО есть в масштабе площадь ДСО по этому ординату, то есть отрезок be представляет собой работу восстанавливающего момента, изображенную на ДСО площадью оас;
- точка перегиба ДДО соответствует максимуму ДСО;
- максимум ДДО соответствует точке пересечения ДСО с осью абсцисс.
Вся площадь диаграммы статической остойчивости является запасом динамической остойчивости.
Начальная остойчивость есть частный случай остойчивости при больших наклонениях, поэтому диаграмма статической остойчивости одновременно характеризует и начальную остойчивость. Формула mθ = D h θ характеризующая восстанавливающий момент на малых углах наклонения, определяет на ДСО начальную касательную.
Имея ДСО данного корабля, можно указать для него пределы применимости этой формулы: метацентрическую формулу остойчивости можно применять лишь для таких углов крена, при которых ДСО еще незначительно отходит от начальной касательной (θ1,рис.4).
Вывод по второму вопросу:
Показатели ДСО являются мерами остойчивости на больших углах наклонения. В практике наиболее часто используются восстанавливающий момент или плечо статической остойчивости, угол максимума и угол заката ДСО, а также запас динамической остойчивости.
С помощью ДСО и ДДО можно решать многие практические задачи, связанные с остойчивостью корабля.
Вывод по теме занятия.
Остойчивость обеспечивает сохранение кораблем определенного положения равновесия и является одним из важнейших мореходных качеств корабля, поддержанию которого наряду с плавучестью необходимо уделять повседневное внимание . В неостойчивом положении равновесия корабль плавать не может.
-
Рассмотрена на заседании военной кафедры № 3
Протокол № ___ от «___» ____________ 20__ г.
|
|
Врио начальника учебной части – заместитель начальника ВК № 3 ФВО |
|
|
майор |
|
|
А.Белоусов |
|
|
Лекцию разработал: |
|
|
Преподаватель ВК № 3 ФВО |
|
|
капитан 1 ранга |
|
|
А.Тудаков |