Et skibs stabilitet afhænger af holdningen. Grundlæggende om skibsteori. Operationelle, sødygtige og manøvredygtige egenskaber. Faktorer, der påvirker skibets stabilitet

Fartøjets ydeevne

De mest karakteristiske operationelle egenskaber ved et lille fartøj er: passagerkapacitet,lasteevne, forskydning og hastighed.

Passagerkapacitet er en indikator svarende til antallet af udstyrede pladser til at rumme personer på skibet. Passagerkapacitet afhænger af transportkapaciteten:

P = G/100, mennesker (med bagage), eller P =G/75 mennesker (uden bagage)

I dette tilfælde afrundes resultatet til et mindre heltal. På et lille fartøj skal tilgængeligheden af ​​udstyrede sæder svare til den fastlagte passagerkapacitet for fartøjet.

Passagerkapaciteten kan tilnærmelsesvis beregnes ved hjælp af formlen:

N=Lnb Bnb/K, mennesker,

Hvor TIL - empirisk koefficient taget lig med: for motor- og robåde - 1,60; for både - 2,15.

Belastningskapacitet— skibets nyttelast, inklusive massen af ​​personer og bagage i henhold til passagerkapacitet. Der skelnes mellem dødvægt og nettotonnage.

Dødvægt - dette er forskellen mellem slagvolumen ved fuld last og ubelæsset.

Netto lastkapacitet - Dette er kun massen af ​​den nyttelast, som skibet kan tage.

For store fartøjer er enheden for ændring i bæreevne ton, for små fartøjer - kg. Belastningskapacitet C kan beregnes ved hjælp af formler, eller kan bestemmes eksperimentelt. For at gøre dette, når fartøjet er tomt, men med forsyninger og en reserve af brændstof, placeres lasten sekventielt, indtil fartøjet når vandlinjen svarende til den mindste fribordshøjde. Massen af ​​den anbragte last svarer til fartøjets bæreevne.

Forskydning . Der er to typer forskydning - masse (vægt) og volumetrisk.

Masse (vægt) forskydning - dette er massen af ​​det flydende skib, svarende til massen af ​​det vand, der er fortrængt af skibet. Måleenheden er ton.

Volumetrisk forskydning V - dette er volumenet af fartøjets undervandsdel i m3. Beregningen foretages gennem hovedmålingerne:

V = SL VT,

hvor S er koefficienten for fuldstændig forskydning, lig med 0,35 - 0,6 for små fartøjer, og en lavere værdi af koefficienten er typisk for små fartøjer med skarpe konturer. For deplacementbåde S = 0,4 - 0,55, planende både S = 0,45 - 0,6, motorbåde 5 - 0,35 - 0,5, for sejlskibe denne koefficient går fra 0,15 til 0,4.

Fart.

Hastighed er den afstand et skib tilbagelægger pr. tidsenhed. På søgående fartøjer måles hastigheden i knob (mile i timen), og på indre fartøjer - i kilometer i timen (km/t). Navigatoren på et lille fartøj anbefales at kende tre hastigheder: den højeste (maksimum), som fartøjet udvikler ved maksimal motorkraft; det mindste (minimum), hvor skibet adlyder roret; medium - den mest økonomiske til relativt store overgange. Hastigheden afhænger af motorkraften, størrelsen og formen af ​​skroget, fartøjets lastning og forskellige eksterne faktorer: bølger, vind, strømme osv.

Skibets sødygtighed

Et fartøjs evne til at holde sig flydende, interagere med vand og ikke kæntre eller synke, når det er oversvømmet, er karakteriseret ved dets sødygtighed. Disse omfatter: opdrift, stabilitet og usynkelighed.

Opdrift. Opdrift er et skibs evne til at flyde på vandoverfladen med en given dybgang. Jo mere vægt du lægger på båden, jo dybere vil den synke ned i vandet, men vil ikke miste opdrift, før vandet begynder at strømme ind i skroget.

I tilfælde af en utæthed i skroget eller et hul, samt vand, der kommer ind i fartøjet under stormvejr, øges dets vægt. Derfor skal skibet have en opdriftsreserve.

Opdriftsreserve - Dette er det vandtætte volumen af ​​skibets skrog, placeret mellem lastvandlinjen og den øverste kant af siden. Hvis der ikke er nogen opdriftsreserve, vil skibet synke, hvis selv en lille mængde vand kommer ind i skroget.

Opdriftsreserven, der er nødvendig for sikker sejlads af et fartøj, sikres ved at give fartøjet en tilstrækkelig fribordshøjde, samt tilstedeværelsen af ​​vandtætte lukninger og skotter mellem rum og opdriftsblokke - strukturelle elementer inde i skroget af et lille fartøj i form af en fast materialeblok (f.eks. polystyren) med en densitet på mindre end en . I mangel af sådanne skotter og opdriftsblokke fører ethvert hul i den undersøiske del af skroget til et fuldstændigt tab af opdriftsreserve og fartøjets død.

Opdriftsreserven afhænger af fribordets højde - jo højere fribord, jo større opdriftsreserve. Denne reserve er standardiseret af den mindste fribordshøjde, afhængig af værdien af ​​hvilken det sikre navigationsområde og den tilladte afstand fra kysten er fastsat for et bestemt lille fartøj. Fribordshøjden kan dog ikke misbruges, da dette påvirker en anden lige så vigtig kvalitet - stabiliteten

Stabilitet. Stabilitet er et skibs evne til at modstå de kræfter, der får det til at vippe, og efter ophør af disse kræfter (vind, bølger, passagerbevægelser osv.) at vende tilbage til sin oprindelige ligevægtsposition. Det samme fartøj kan have god stabilitet, hvis lasten er placeret tæt på bunden og kan helt eller delvist miste stabiliteten, hvis lasten eller personerne placeres lidt højere

Der er to typer stabilitet: tværgående og langsgående. Tværstabilitet viser sig, når skibet ruller, dvs. når den vippes om bord. Under navigationen virker to kræfter på skibet: tyngdekraft og støtte. Den resulterende D (fig. 1, a) af fartøjets tyngdekraft, rettet nedad, vil blive påført betinget ved punkt G, kaldet tyngdepunktet (CG), og den resulterende A af støttekræfterne, rettet opad, vil være betinget påført ved tyngdepunktet C af den del, der er nedsænket i vandkar, kaldet størrelsescentret (CV). Når skibet ikke har nogen trim og roll, vil CG og CV være placeret i skibets centerlinjeplan (DP).

Fig. 1 Placering af de resulterende tyngdekræfter og støtte i forhold til hinanden ved forskellige positioner af fartøjet

Ho-værdien karakteriserer fartøjets stabilitet ved lave hældninger. Positionen af ​​punktet M under disse forhold er næsten uafhængig af rullevinklen f.

Kraften D og den lige store støttekraft A danner et par kræfter med skulderen /, som skaber et genopretningsmoment MB=Dl. Dette øjeblik har en tendens til at bringe skibet tilbage til sin oprindelige position. Bemærk, at CG er under punkt M.

Forestil dig nu, at en ekstra last placeres på dækket af samme skib (fig. 1, c). Som et resultat vil CG være placeret væsentligt højere, og under et kast vil punktet M være under det. Det resulterende kraftpar vil ikke længere skabe et genoprettelsesmoment, men et væltende øjeblik Mopr. Som følge heraf vil skibet være ustabilt og kæntre.

På lateral stabilitet Skibets bredde er meget påvirket af skrogets bredde: Jo bredere skroget er, jo mere stabilt fartøjet, og omvendt, jo smallere og højere skroget er, jo dårligere stabilitet.

Til små højhastighedsfartøjer (især når man skal videre høj hastighed under hård sø) er problemet med at opretholde langsgående stabilitet ikke altid løst.

For små kølfartøjer er den initiale metacentriske højde som regel 0,3 - 0,6 m. Fartøjets stabilitet afhænger af fartøjets lastning, lastens bevægelse, passagerer og andre årsager. Jo større den metacentriske højde er, jo større er det oprettende moment og jo mere stabilt er fartøjet, men med høj stabilitet har fartøjet en skarp rulle. Stabiliteten forbedres af den lave position af motor, brændstoftank, sæder og passende placering af last og personer.

I kraftig vind, en kraftig bølge, der rammer siden, og i nogle andre tilfælde øges skibets rulning hurtigt, og der opstår et dynamisk krængningsmoment. I dette tilfælde vil skibets rulning stige, selv efter at krængnings- og opretningsmomenterne er ens. Dette sker på grund af virkningen af ​​inertikraft. Typisk er en sådan rulning dobbelt så stor som rullen fra den statiske virkning af det samme krængningsmoment. Derfor er det meget farligt at sejle i stormvejr, især for små fartøjer.

Længdestabilitet virker, når skibet vippes til stævnen eller agterstavnen, dvs. under pitching. Navigatoren bør tage højde for denne stabilitet, når den bevæger sig med høj hastighed under bølger, pga Efter at have begravet sin næse i vandet, vil en båd eller motorbåd muligvis ikke genoprette sin oprindelige position og synke, og nogle gange endda kæntre.

Faktorer, der påvirker skibets stabilitet:

a) Et fartøjs stabilitet påvirkes mest af dets bredde: Jo større det er i forhold til dets længde, sidehøjde og dybgang, jo højere stabilitet.

b) Stabiliteten af ​​et lille fartøj øges, hvis formen på den nedsænkede del af skroget ændres ved store krængningsvinkler. Dette udsagn er for eksempel grundlaget for virkningen af ​​sidebolte og skumskærme, som, når de er nedsænket i vand, skaber et yderligere opretningsmoment.

c) Stabiliteten forringes, hvis skibet har brændstoftanke med overfladespejl fra side til side, så disse tanke skal have indvendige skillevægge

d) Stabiliteten er stærkest påvirket af placeringen af ​​passagerer og last på skibet, de skal placeres så lavt som muligt. På et lille fartøj bør folk ikke have lov til at sidde om bord eller bevæge sig vilkårligt rundt, mens det bevæger sig. Ladninger skal være forsvarligt fastgjort for at forhindre deres uventede forskydning fra deres stuvepladser e) I stærk vind og bølger er virkningen af ​​krængningsmoment meget farlig for fartøjet, derfor med forringelse vejrforhold det er nødvendigt at tage skibet i ly og afvente det dårlige vejr. Hvis dette er umuligt at gøre på grund af den betydelige afstand til kysten, skal du under stormfulde forhold prøve at holde skibet "hoved mod vinden", kaste ankeret ud og køre motoren ved lav hastighed.

Usænkelig. Usinkbarhed er et skibs evne til at forblive flydende, efter at en del af skibet er blevet oversvømmet.

Usynkelighed sikres strukturelt - ved at opdele skroget i vandtætte rum, udstyre fartøjet med opdriftsblokke og dræningsmidler.

De ikke-oversvømmede volumener af skroget er oftest lavet af skumblokke. Dens nødvendige mængde og placering beregnes for at sikre en nødreserve af opdrift og holde nødfartøjet i "jævn køl" position.

Selvfølgelig, under forhold med stærk spænding, ikke alle, der modtog et hul motorbåd og båden vil sikre, at disse krav er opfyldt.

Manøvredygtighed af et lille fartøj

Et fartøjs vigtigste manøvreringsegenskaber omfatter: kontrollerbarhed, cirkulation, fremdrift og inerti

Styrbarhed. Styrbarhed er et fartøjs evne til at opretholde en given bevægelsesretning, mens den bevæger sig med en konstant rorposition (kursstabilitet) og til at ændre retningen af ​​dets bevægelse, mens den bevæger sig under indflydelse af roret (adræthed).

Bane stabilitet er et fartøjs egenskab til at opretholde en lige bevægelsesretning. Hvis skibet med roret i lige stilling afviger fra kursen, så kaldes dette fænomen normalt for skibets krøjning.

Hvis skibet med roret i lige stilling afviger fra kursen, så kaldes dette fænomen normalt for skibets krøjning.

Årsagerne til krøjning kan være permanente eller midlertidige. Konstante årsager omfatter dem, der er relateret til fartøjets designtræk: skrogets stumpe bovkonturer, uoverensstemmelse mellem fartøjets længde og dets bredde, utilstrækkeligt rorbladsareal, indflydelsen af ​​propellerrotation

Midlertidig krøjning kan være forårsaget af forkert belastning af fartøjet, vind, lavt vand, ujævne strømme osv.

Begreberne "kursstabilitet" og "agility" er modstridende, men disse kvaliteter er iboende i næsten alle skibe og karakteriserer deres kontrollerbarhed.

Styrbarheden er påvirket af mange faktorer og årsager, de vigtigste er rattets handling, propellens funktion og deres interaktion.

Agility- et skibs egenskab til at ændre bevægelsesretningen under indflydelse af roret. Denne kvalitet afhænger primært af det korrekte forhold mellem længden og bredden af ​​skroget, formen af ​​dets konturer samt rorbladets areal.

Funktioner af fartøjsstyrbarhed, når man bevæger sig fra fremad til bak

Ved udførelse af fortøjningsoperationer eller behov for omgående at standse fartøjet (fare for kollision, forhindre grundstødning, hjælpe en person over bord osv.), er det nødvendigt at skifte fra fremad til bak. I disse tilfælde skal navigatøren tage højde for, at i de første sekunder, når man ændrer driften af ​​højre rotationspropel fra fremad til baglæns, vil agterstavnen hurtigt rulle til venstre, og med en venstrerotationspropel - til højre.

Årsager, der påvirker kontrollerbarheden

Ud over roret og den roterende propel er fartøjets stabilitet og smidighed påvirket af andre faktorer samt en række designfunktioner ved fartøjet: forholdet mellem hoveddimensionerne, formen af ​​skrogets konturer, parametre for ror og propel. Styrbarheden afhænger også af sejlforhold: arten af ​​fartøjets lastning, hydrometeorologiske faktorer.

Cirkulation Hvis du flytter roret til en hvilken som helst side, mens skibet bevæger sig, vil skibet begynde at dreje og beskrive en buet linje på vandet. Denne kurve, beskrevet af fartøjets tyngdepunkt under en vending, kaldes cirkulationslinjen (fig. 2), og afstanden mellem skibets centerlinjeplan på fremadgående kurs og dets centerlinjeplan efter vending på returkursen ( 180) er den taktiske cirkulationsdiameter. Jo mindre taktisk diameter cirkulation, jo bedre manøvredygtighed af fartøjet vurderes. Denne kurve er tæt på en cirkel, og dens diameter tjener som et mål for skibets manøvredygtighed

Cirkulationsdiameteren måles normalt i meter. For små motorfartøjer er størrelsen af ​​den taktiske cirkulationsdiameter i de fleste tilfælde lig med 2-3 skibslængder. Enhver fører har brug for at kende cirkulationsdiameteren af ​​det fartøj, han skal kontrollere, da korrekt og sikker manøvrering i høj grad afhænger af dette. Fartøjets hastighed under cirkulation reduceres til 30%. Vi må aldrig glemme, at når man bevæger sig langs en kurve, virker en centrifugalkraft på skibet (fig. 3), rettet fra krumningscentret til ydersiden og påført skibets tyngdepunkt.

Fig 2 Cirkulation /—cirkulationslinje, 2—taktisk cirkulationsdiameter, 3—stabil cirkulationsdiameter

Skibets drift, der opstår som følge af centrifugalkraften, forhindres af kraften af ​​vandmodstand - lateral modstand, hvis anvendelsespunkt er placeret under tyngdepunktet. Som et resultat opstår der et par kræfter, der skaber en rulning om bord, modsat rotationsretningen. Rulningen øges, når fartøjets tyngdepunkt stiger over midten af ​​lateral modstand, og når den metacentriske højde falder.

En stigning i drejehastigheden og et fald i cirkulationsdiameteren øger rullen betydeligt, hvilket kan føre til, at fartøjet kæntrer. Foretag derfor aldrig skarpe sving, når båden bevæger sig med høj fart.

I modsætning til konventionelle forskydningsbeholdere drejer beholdere med planende konturer på cirkulationen indad (fig. 4). Dette opstår fra den ekstra løftekraft, der opstår på skroget under sideforskydning på grund af planende konturer. Samtidig sker der glidning under påvirkning af centrifugalkraft til ydersiden, hvorfor planende skibe har en lidt større cirkulation sammenlignet med forskydningsskibe.

Udover cirkulationsdiameteren bør du også kende dens tid, dvs. den tid det tager skibet at lave en 360° drejning.

De navngivne cirkulationselementer afhænger af fartøjets forskydning og arten af ​​placeringen af ​​last langs dets længde samt af hastigheden. Ved lav hastighed er cirkulationsdiameteren mindre.

Mobilitet. Fremdrift er et fartøjs evne til at bevæge sig med en bestemt hastighed med en given motorkraft, mens det overvinder modstandskræfterne mod bevægelse.

Fartøjets bevægelse er kun mulig, hvis der er en vis kraft, der kan overvinde vandets modstand - fremstødet. Ved konstant hastighed er mængden af ​​stop lig med mængden af ​​vandmodstand. Fartøjets hastighed og trækkraft hænger sammen følgende afhængighed:

R. V=ho-N.Hvor: V - skibets hastighed; K - vandmodstand; N - motorkraft; ho -Effektivitet=0,5.

Denne ligning viser, at når hastigheden stiger, øges vandmodstanden også. Denne afhængighed har dog en anden fysisk betydning og karakter for forskydningsfartøjer og planende fartøjer.

For eksempel, ved en hastighed af et forskydningsfartøj op til en værdi lig med V = 2 ÖL, km/t (L er længden af ​​fartøjet, m), består vandmodstanden K af vandets friktionsmodstand på skrogets hud og den formmodstand, der skabes af vandturbulens. Når hastigheden af ​​dette fartøj overstiger den specificerede værdi, begynder bølger at dannes, og en tredje modstand føjes til de to modstande - bølgemodstand. Bølgemodstanden øges kraftigt med stigende hastighed.

For planende fartøjer er vandmodstandens karakter den samme som for deplacementfartøjer, og hastighedsværdien er V = 8 ÖL km/t. Men med en yderligere stigning i hastigheden får skibet en betydelig trim til agterstavnen, og dets stævn stiger. Denne bevægelsesmåde kaldes transitional (fra forskydning til høvling). Et karakteristisk tegn på begyndelsen af ​​planing er en spontan stigning i fartøjets hastighed. Dette fænomen er forårsaget af det faktum, at efter at stævnen stiger, falder vandets samlede modstand mod fartøjet, det ser ud til at "flyde op" og øge hastigheden, mens den opretholder konstant kraft.

Ved høvling opstår en anden type vandmodstand - stænkmodstand, og bølgemodstanden og formmodstanden reduceres kraftigt, og deres værdier er praktisk talt reduceret til nul.

Således påvirker fire typer modstand fartøjets fremdrift:

friktionsmodstand- afhænger af området af den våde overflade af fartøjet, kvaliteten af ​​dets behandling og graden af ​​begroning (alger, bløddyr osv.);

formmodstand- afhænger af strømlining af fartøjets skrog, som igen er bedre, jo skarpere agterenden og jo større længde af fartøjet i forhold til bredden;

karakteristisk impedans- afhænger af stævnens form og fartøjets længde, jo længere fartøjet er, jo mindre bølgedannelse;

stænk modstand- afhænger af forholdet mellem kroppens bredde og længden.

Konklusion: 1. Deplacementfartøjer med et smalt skrog, runde lænselinjer og spidse stævn- og agterende oplever mindst vandmodstand.

2. For planende fartøjer, i fravær af bølger, giver et bredt fladbundet skrog med en agterstavn den mindste vandmodstand med det største hydrodynamiske løft.

Mere sødygtige planende fartøjer med køl- eller halvkølet skrog. Forøgelse af disse fartøjers hastighed opnås ved langsgående trin og lænsesprøjtskærme.

Træghed. En meget vigtig manøvreringsegenskab ved et fartøj er dets inerti. Det estimeres normalt ud fra længden af ​​bremselængden, friløbs- og accelerationsstierne samt deres varighed. Den strækning et skib tilbagelægger i tidsrummet fra det øjeblik motoren skifter fra fuld fremad til bakning, indtil skibet endelig standser kaldes bremselængde. Denne afstand udtrykkes normalt i meter, sjældnere i skibslængder. Den strækning, fartøjet tilbagelægger i tidsrummet fra det øjeblik, motoren standser kørende i fremadgående bevægelse, til fartøjet stopper fuldstændigt under påvirkning af vandmodstand, kaldes friløb. Den afstand, skibet tilbagelægger fra det øjeblik, motoren tændes til fremadgående hastighed, indtil fuld hastighed opnås ved en given motordriftstilstand, kaldes accelerationsvejen. Førerens nøjagtige viden om de ovennævnte kvaliteter af sit fartøj sikrer i høj grad sikkerheden ved manøvrering i smalle områder og vejanlæg med trange navigationsforhold. Husk! Motoriserede både har ikke bremser, så de kræver ofte betydeligt mere afstand og tid for at absorbere inerti end for eksempel en bil.

Ved den relative position af lasten på skibet kan navigatøren altid finde den mest gunstige værdi af den metacentriske højde, hvor skibet vil være tilstrækkeligt stabilt og mindre udsat for stigning.

Krængningsmomentet er produktet af vægten af ​​lasten flyttet hen over fartøjet med en skulder svarende til bevægelsesafstanden. Hvis en person vejer 75 kg, siddende på en bred vil bevæge sig hen over skibet med 0,5 m, så vil krængningsmomentet være lig med 75 * 0,5 = 37,5 kg/m.

Figur 91. Statisk stabilitetsdiagram

For at ændre det øjeblik, der krænger skibet med 10°, er det nødvendigt at laste skibet til fuld forskydning fuldstændig symmetrisk i forhold til centerplanet.

Skibets last skal kontrolleres ved dybgang målt på begge sider. Hældningsmåleren er installeret strengt vinkelret på midterplanet, så det viser 0°.

Herefter skal du flytte laster (f.eks. personer) med forud afmærkede afstande, indtil hældningsmåleren viser 10°. Testeksperimentet skal udføres som følger: vip skibet på den ene side og derefter på den anden side.

Ved at kende fastgørelsesmomenterne for et skib, der krænger i forskellige (op til de størst mulige) vinkler, er det muligt at konstruere et statisk stabilitetsdiagram (fig. 91), som vil evaluere skibets stabilitet.

Stabiliteten kan øges ved at øge fartøjets bredde, sænke tyngdepunktet og installere hækbuler.

Hvis fartøjets tyngdepunkt er placeret under størrelsescentret, anses fartøjet for meget stabilt, da støttekraften under en rulning ikke ændrer sig i størrelse og retning, men punktet for dets påføring skifter mod hældningen af karret (fig. 92, a).

Derfor, ved krængning, dannes et par kræfter med et positivt genopretningsmoment, der har tendens til at returnere skibet til dets normale lodrette position på en lige køl. Det er let at verificere, at h>0, med den metacentriske højde lig med 0. Dette er typisk for yachter med en tung køl og atypisk for større. store skibe med et konventionelt husdesign.

Hvis tyngdepunktet er placeret over størrelsespunktet, så er tre tilfælde af stabilitet mulige, som navigatøren bør være godt opmærksom på.

Det første tilfælde af stabilitet.

Metacentrisk højde h>0. Hvis tyngdepunktet er placeret over størrelsespunktet, når fartøjet er i en skrå position, skærer aktionslinjen for støttekraften centerplanet over tyngdepunktet (fig. 92, b).

Ris. 92. Sagen om et stabilt skib

I dette tilfælde dannes også et par kræfter med et positivt genoprettelsesmoment. Dette er typisk for de fleste konventionelt formede både. Stabilitet i dette tilfælde afhænger af skroget og placeringen af ​​tyngdepunktet i højden.

Ved krængning kommer krængningssiden ind i vandet og skaber yderligere opdrift, der har en tendens til at nivellere skibet. Men når et skib ruller med væske- og bulklast, der kan bevæge sig mod rullen, vil tyngdepunktet også flytte sig mod rullen. Hvis tyngdepunktet under en rulning bevæger sig ud over lodlinjen, der forbinder størrelsescentret med metacenteret, vil skibet kæntre.

Det andet tilfælde af et ustabilt kar i ligevægt.

Metacentrisk højde h = 0. Hvis tyngdepunktet ligger over størrelsespunktet, så passerer støttekraftens virkelinje under en rulning gennem tyngdepunktet MG = 0 (fig. 93).

I dette tilfælde er størrelsescentret altid placeret på samme lodret som tyngdepunktet, så der er ingen genvindende kræfter. Uden påvirkning af ydre kræfter kan skibet ikke vende tilbage til oprejst stilling.

I dette tilfælde er det især farligt og fuldstændig uacceptabelt at transportere flydende og bulklast på et skib: med den mindste gyngen vil skibet kæntre. Dette er typisk for både med en rund ramme.

Det tredje tilfælde af et ustabilt kar i ustabil ligevægt.

Metacentrisk højde h<0. Центр тяжести расположен выше центра величины, а в наклонном положении судна линия действия силы поддержания пересекает след диаметральной плоскости ниже центра тяжести (рис. 94).

Stabilitet er en af ​​de vigtigste sødygtighed for et fartøj, hvilket er forbundet med ekstremt vigtige spørgsmål vedrørende navigationssikkerhed. Tab af stabilitet betyder næsten altid skibets død og meget ofte besætningen. I modsætning til ændringer i anden sødygtighed er faldet i stabilitet ikke synligt, og skibets besætning er som regel uvidende om den forestående fare indtil de sidste sekunder før kæntring. Derfor skal den største opmærksomhed rettes mod studiet af dette afsnit af teorien om skibet.

For at et skib kan flyde i en given ligevægtsposition i forhold til vandoverfladen, skal det ikke blot opfylde ligevægtsbetingelserne, men også være i stand til at modstå ydre kræfter, der har tendens til at tage det ud af ligevægtspositionen, og efter ophøret af virkningen af ​​disse kræfter, vende tilbage til sin oprindelige position. Derfor skal skibets balance være stabil, eller med andre ord skal skibet have positiv stabilitet.

Stabilitet er således et fartøjs evne, bragt ud af en ligevægtstilstand af ydre kræfter, til at vende tilbage til sin oprindelige ligevægtsposition igen, efter at disse kræfters virkning ophører.

Fartøjets stabilitet er forbundet med dets balance, som tjener som en egenskab ved sidstnævnte. Hvis skibets balance er stabil, så har skibet positiv stabilitet; hvis dets ligevægt er ligegyldig, så har skibet nul stabilitet, og endelig, hvis skibets ligevægt er ustabil, så har det negativ stabilitet.

Tankskibskaptajn Shiryaev
Kilde: fleetphoto.ru

Dette kapitel vil undersøge skibets laterale hældninger i midtskibs rammeplanet.

Stabilitet under tværgående hældninger, dvs. når der opstår en rulning, kaldes tværgående. Afhængig af fartøjets hældningsvinkel opdeles sidestabilitet i stabilitet ved små hældningsvinkler (op til 10-15 grader), eller den såkaldte begyndelsesstabilitet og stabilitet ved store hældningsvinkler.

Skibets hældning sker under påvirkning af et par kræfter; momentet af dette kraftpar, der får fartøjet til at rotere om længdeaksen, vil blive kaldt krængnings Mkr.

Hvis Mcr påført skibet stiger gradvist fra nul til slutværdien og ikke forårsager vinkelaccelerationer og derfor inertikræfter, så kaldes stabilitet med en sådan hældning statisk.

Krængningsmomentet, der virker på skibet, fører øjeblikkeligt til forekomsten af ​​vinkelacceleration og inertikræfter. Den stabilitet, der fremkommer med en sådan hældning, kaldes dynamisk.

Statisk stabilitet er karakteriseret ved forekomsten af ​​et genopretningsmoment, som har tendens til at bringe fartøjet tilbage til dets oprindelige ligevægtsposition. Dynamisk stabilitet er karakteriseret ved arbejdet i dette øjeblik fra begyndelsen til slutningen af ​​dets handling.

Lad os overveje den ensartede tværgående hældning af fartøjet. Vi vil antage, at skibet i udgangspositionen har en lige landing. I dette tilfælde virker støttekraften D' i DP og påføres ved punkt C - midten af ​​fartøjets størrelse (center for opdrift-B).

Ris. 1

Lad os antage, at fartøjet under påvirkning af et krængningsmoment har fået en tværgående hældning i en lille vinkel θ. Så vil centrum af størrelsen bevæge sig fra punkt C til punkt C 1 og støttekraften, vinkelret på den nye eksisterende vandlinje B 1 L 1, vil blive rettet i en vinkel θ til centerplanet. Aktionslinjerne for den oprindelige og nye retning af støttekraften vil skære hinanden ved punkt m. Dette skæringspunkt for den støttende krafts virkelinje ved en uendelig lille hældning af samme volumen af ​​et flydende fartøj kaldes det tværgående metacenter.

Vi kan give en anden definition til metacentret: krumningscentret for kurven for forskydning af størrelsescentret i det tværgående plan kaldes det tværgående metacenter.

Krumningsradius for forskydningskurven af ​​midten af ​​en størrelse i tværplanet kaldes den tværgående metacentriske radius (eller lille metacentrisk radius). Det bestemmes af afstanden fra det tværgående metacenter m til centrum af størrelsen C og er angivet med bogstavet r.

Den tværgående metacentriske radius kan beregnes ved hjælp af formlen:

dvs. den tværgående metacentriske radius er lig med inertimomentet Ix af området af vandlinjen i forhold til den langsgående akse, der passerer gennem dette områdes tyngdepunkt, divideret med den volumetriske forskydning V svarende til denne vandlinje.

Stabilitetsforhold

Lad os antage, at skibet, som er i en direkte ligevægtsposition og flyder langs luftlinjens vandlinie, som følge af påvirkningen af ​​det ydre krængningsmoment Mkr, har krænget således, at luftlinjens oprindelige vandlinje med ny eksisterende vandlinje B 1 L 1 danner en lille vinkel θ. På grund af ændringen i formen af ​​skrogdelen nedsænket i vand, vil fordelingen af ​​hydrostatiske trykkræfter, der virker på denne del af skroget, også ændre sig. Midten af ​​fartøjets størrelse vil bevæge sig mod rullen og bevæge sig fra punkt C til punkt C 1.

Støttekraften D', forbliver uændret, vil blive rettet lodret opad vinkelret på den nye effektive vandlinje, og dens virkelinje vil skære DP ved det oprindelige tværgående metacenter m.

Placeringen af ​​skibets tyngdepunkt forbliver uændret, og vægtkraften P vil være vinkelret på den nye vandlinje B 1 L 1. Kræfterne P og D', parallelt med hinanden, ligger således ikke på samme lodret og danner derfor et par kræfter med armen GK, hvor punktet K er bunden af ​​vinkelret sænket fra punkt G til støttekraftens virkeretning.

Det par af kræfter, der dannes af vægten af ​​fartøjet og den understøttende kraft, der har en tendens til at returnere karret til dets oprindelige ligevægtsposition, kaldes et genopretningspar, og momentet af dette par kaldes genoprettelsesmomentet Mθ.

Spørgsmålet om stabiliteten af ​​et krænget skib afgøres af handlingsretningen for det rette øjeblik. Hvis genopretningsmomentet har tendens til at returnere skibet til dets oprindelige ligevægtsposition, så er genopretningsmomentet positivt, skibets stabilitet er også positiv - skibet er stabilt. I fig. Figur 2 viser placeringen af ​​de kræfter, der virker på skibet, hvilket svarer til et positivt genopretningsmoment. Det er let at verificere, at et sådant øjeblik opstår, hvis CG ligger under metacentret.

Ris. 2 Ris. 3

I fig. Figur 3 viser det modsatte tilfælde, når gendannelsesmomentet er negativt (tyngdepunktet ligger over metacentret). Den har en tendens til yderligere at afbøje skibet fra dets ligevægtsposition, da retningen af ​​dets handling falder sammen med virkningsretningen af ​​det ydre krængningsmoment Mkr. I dette tilfælde er skibet ikke stabilt.

Teoretisk kan det antages, at genopretningsmomentet, når fartøjet vipper, er lig med nul, dvs. fartøjets vægtkraft og støttekraften er placeret på samme lodret, som vist i fig. 4.

Ris. 4

Fraværet af et opretningsmoment fører til, at efter at krængningsmomentet ophører, forbliver skibet i en skrå position, dvs. skibet er i ligevægt.

Ifølge den relative position af det tværgående metacenter m og C.T. G kan bedømmes på tegnet af det rette moment eller med andre ord på fartøjets stabilitet. Så hvis det tværgående metacenter er over tyngdepunktet (fig. 2), så er skibet stabilt.

Hvis det tværgående metacenter er placeret under tyngdepunktet eller falder sammen med det (fig. 3, 4), er skibet ikke stabilt.

Dette giver anledning til begrebet metacentrisk højde: tværgående metacentrisk højde er højden af ​​det tværgående metacenter over fartøjets tyngdepunkt i den indledende ligevægtsposition.

Den tværgående metacentriske højde (fig. 2) bestemmes af afstanden fra tyngdepunktet (dvs. G) til det tværgående metacenter (dvs. m), dvs. segmentet mG. Dette segment er en konstant værdi, da og C.T. , og det tværgående metacenter ændrer ikke deres position ved små hældninger. I denne henseende er det praktisk at acceptere det som et kriterium for den oprindelige stabilitet af et fartøj.

Hvis det tværgående metacenter er placeret over fartøjets tyngdepunkt, anses den tværgående metacentriske højde for at være positiv. Så kan betingelsen for beholderens stabilitet gives i følgende formulering: beholderen er stabil, hvis dens tværgående metacentriske højde er positiv. Denne definition er praktisk, idet den giver mulighed for at bedømme fartøjets stabilitet uden at tage højde for dets hældning, dvs. ved en rullevinkel på nul, når der overhovedet ikke er noget opretningsmoment. For at fastslå, hvilke data der er nødvendige for at opnå værdien af ​​den tværgående metacentriske højde, lad os vende os til fig. 5, som viser den relative placering af størrelsescentret C, tyngdepunktet G og det tværgående metacenter m af et fartøj med positiv initial lateral stabilitet.

Ris. 5

Figuren viser, at den tværgående metacentriske højde h kan bestemmes ved en af ​​følgende formler:

h = ZC ± r - ZG;

Den tværgående metacentriske højde bestemmes ofte ved hjælp af den sidste lighed. Anvendelsen af ​​det tværgående metacenter Zm kan findes fra det metacentriske diagram. De største vanskeligheder med at bestemme den tværgående metacentriske højde af et fartøj opstår, når man bestemmer anvendelsen af ​​tyngdepunktet ZG, som bestemmes ved hjælp af en oversigtstabel over fartøjets massebelastning (spørgsmålet blev diskuteret i foredraget -).

I udenlandsk litteratur kan betegnelsen af ​​de tilsvarende punkter og stabilitetsparametre se ud som vist nedenfor i fig. 6.

Ris. 6

• hvor K er kølpunktet;
• B - centrum for opdrift;
• G—tyngdepunkt;
• M - tværgående metacenter;
• KV - applikation af størrelsescentret;
• KG - anvendelse af tyngdepunktet;
• KM - applikation af det tværgående metacenter;
• VM - tværgående metacentrisk radius (radius af metacentret);
• BG - højde af tyngdepunktet over størrelsespunktet;
• GM - tværgående metacentrisk højde.

Den statiske stabilitetsarm, betegnet i vores litteratur som GK, er i udenlandsk litteratur betegnet som GZ.

Foreslået læsning:

Teorien om lateral stabilitet overvejer skibets hældning, der forekommer i midtskibsplanet, og et ydre moment, kaldet krængningsmomentet, virker også i midtskibsplanet.

Uden at begrænse os til små hældninger af fartøjet for nu (de vil blive betragtet som et særligt tilfælde i afsnittet "Initial stabilitet"), lad os overveje det generelle tilfælde af krængning af fartøjet under påvirkning af et eksternt krængningsmoment konstant i tid. I praksis kan et sådant krængningsmoment for eksempel opstå fra påvirkningen af ​​en konstant vindkraft, hvis retning falder sammen med fartøjets tværplan - midtersektionsplanet. Når skibet udsættes for dette krængningsmoment, har skibet en konstant rulning til den modsatte side, hvis størrelse bestemmes af vindstyrken og det rettemoment på skibets side.

I litteraturen om skibsteori er det sædvanligt i figuren at kombinere to positioner af skibet på én gang - lige og med en liste. Den krængede position svarer til en ny position af vandlinjen i forhold til skibet, hvilket svarer til et konstant neddykket volumen, dog har formen af ​​undervandsdelen af ​​det krængede skib ikke længere symmetri: styrbord side er nedsænket mere end venstre (Fig. 1).

Alle vandlinjer svarende til én værdi af fartøjets deplacement (ved konstant vægt af fartøjet) kaldes normalt lige volumen.

Den nøjagtige gengivelse i figuren af ​​alle vandlinjer med samme volumen er forbundet med store beregningsvanskeligheder. I skibsteori er der flere teknikker til grafisk at afbilde vandlinjer med samme volumen. Ved meget små krængningsvinkler (ved uendelig lille krængningsvinkel) kan man bruge en følge af L. Eulers sætning, ifølge hvilken to vandlinjer med lige volumen, der adskiller sig med en uendeligt lille krængningsvinkel, skærer hinanden langs en lige linje, der passerer gennem deres fælles tyngdepunkt i området (ved begrænsede hældninger mister dette udsagn sin gyldighed, da hver vandlinje har sit eget tyngdepunkt i området).

Hvis vi abstraherer fra den reelle fordeling af kræfter af skibets vægt og hydrostatiske tryk, og erstatter deres virkning med koncentrerede resultanter, kommer vi til diagrammet (fig. 1). Ved fartøjets tyngdepunkt påføres en vægtkraft, der i alle tilfælde er rettet vinkelret på vandlinjen. Parallelt hermed påføres en opdriftskraft i midten af ​​fartøjets undervandsvolumen - i den såkaldte centrum af størrelse(prik MED).

På grund af det faktum, at disse kræfters adfærd (og oprindelse) er uafhængige af hinanden, virker de ikke længere langs én linje, men danner et par kræfter parallelt og vinkelret på den virkende vandlinje B 1 L 1. Med hensyn til vægtkraft R vi kan sige, at det forbliver lodret og vinkelret på vandoverfladen, og det vippede skib afviger fra lodret, og kun tegningens konvention kræver, at vektoren for vægtkraften afviges fra centerplanet. De særlige forhold ved denne tilgang er lette at forstå, hvis du forestiller dig en situation med et videokamera monteret på et skib, der på skærmen viser havets overflade skråtstillet i en vinkel svarende til skibets rullevinkel.

Det resulterende kraftpar skaber et øjeblik, som normalt kaldes genoprette øjeblik. Dette øjeblik modvirker det ydre krængningsmoment og er hovedobjektet for opmærksomhed i stabilitetsteorien.

Størrelsen af ​​gendannelsesmomentet kan beregnes ved hjælp af formlen (som for ethvert par af kræfter) som produktet af en (en af ​​to) kræfter og afstanden mellem dem, kaldet statisk stabilitet skulder:

Formel (1) angiver, at både skulderen og selve momentet afhænger af fartøjets rullevinkel, dvs. repræsentere variable (i betydningen rulle) mængder.

Det er dog ikke i alle tilfælde, at retningen af ​​gendannelsesmomentet vil svare til billedet i fig.

Hvis tyngdepunktet (som følge af de særlige forhold ved placeringen af ​​last langs fartøjets højde, for eksempel når der er overskydende last på dækket) viser sig at være ret højt, kan der opstå en situation, hvor vægtkraften er til højre for den støttende krafts virkelinje. Så vil deres øjeblik virke i den modsatte retning og vil bidrage til skibets krængning. Sammen med det ydre krængningsmoment vil de kæntre skibet, da der ikke er andre modvirkende momenter.

Det er klart, at denne situation i dette tilfælde skal vurderes som uacceptabel, da fartøjet ikke har stabilitet. Som følge heraf kan skibet med et højt tyngdepunkt miste denne vigtige sødygtighed - stabilitet.

På søgående forskydningsfartøjer gives muligheden for at påvirke fartøjets stabilitet, til at "kontrollere" den, kun til navigatøren gennem rationel placering af last og reserver langs fartøjets højde, som bestemmer positionen af ​​fartøjet. fartøjets tyngdepunkt. Hvorom alting er, er besætningsmedlemmernes indflydelse på placeringen af ​​størrelsescentret udelukket, da det er forbundet med formen af ​​undervandsdelen af ​​skroget, som (med en konstant forskydning og dybgang af fartøjet) er uændret, og i nærvær af en rulle af fartøjet ændres den uden menneskelig indgriben og afhænger kun af dybgangen. Menneskelig indflydelse på formen af ​​skroget slutter på skibets designstadium.

Den lodrette position af tyngdepunktet, som er meget vigtig for skibets sikkerhed, er således i besætningens "indflydelsessfære" og kræver konstant overvågning gennem specielle beregninger.

For at beregne tilstedeværelsen af ​​"positiv" stabilitet af et fartøj, bruges begrebet metacenter og initial metacentrisk højde.

Tværgående metacenter- dette er det punkt, der er krumningscentrum for den bane, langs hvilken værdiens centrum bevæger sig, når skibet krænger.

Følgelig er metacentret (såvel som størrelsescentret) et specifikt punkt, hvis adfærd udelukkende bestemmes af geometrien af ​​fartøjets form i undervandsdelen og dets dybgang.

Den position af metacenteret, der svarer til landingen af ​​fartøjet uden rulning, kaldes normalt indledende tværgående metacenter.

Afstanden mellem fartøjets tyngdepunkt og det indledende metacenter i en bestemt lademulighed, målt i centerplanet (DP), kaldes initial tværgående metacentrisk højde.

Figuren viser, at jo lavere tyngdepunktet er placeret i forhold til det konstante (for en given dybgang) initiale metacenter, jo større vil den metacentriske højde af fartøjet være, dvs. jo større er løftestangen fra det genoprettende øjeblik og dette øjeblik selv.

Den metacentriske højde er således en vigtig egenskab, der tjener til at kontrollere fartøjets stabilitet. Og jo større dens værdi, jo større ved de samme rullevinkler vil værdien af ​​det opretningsmoment være, dvs. skibets modstand mod krængning.

For små krængninger af fartøjet er metacentret omtrent placeret på stedet for det indledende metacenter, da banen for størrelsescentret (punkt MED) er tæt på en cirkel, og dens radius er konstant. Fra en trekant med et toppunkt i metacenteret følger en brugbar formel, der er gyldig ved små rulningsvinkler ( θ <10 0 ÷12 0):

hvor er rullevinklen θ skal bruges i radianer.

Fra udtryk (1) og (2) er det let at få udtrykket:

som viser, at den statiske stabilitetsarm og metacentriske højde ikke afhænger af fartøjets vægt og dets forskydning, men repræsenterer universelle stabilitetskarakteristika, som stabiliteten af ​​skibe af forskellige typer og størrelser kan sammenlignes med.

Så for skibe med et højt tyngdepunkt (tømmerskibe) tager den oprindelige metacentriske højde værdierne h 0≈ 0 – 0,30 m, for tørlastskibe h 0≈ 0 – 1,20 m, til bulkskibe, isbrydere, slæbebåde h 0> 1,5 ÷ 4,0 m.

Den metacentriske højde bør dog ikke have negative værdier. Formel (1) giver os mulighed for at drage andre vigtige konklusioner: da størrelsesordenen af ​​det rette moment hovedsageligt bestemmes af størrelsen af ​​fartøjets forskydning R, så er den statiske stabilitetsarm en "kontrolvariabel", der påvirker området af drejningsmomentændringer M i ved en given forskydning. Og fra de mindste ændringer l(θ) På grund af unøjagtigheder i beregningen eller fejl i den oprindelige information (data taget fra skibstegninger eller målte parametre på skibet), afhænger momentets størrelse væsentligt M i, som bestemmer fartøjets evne til at modstå hældninger, dvs. bestemme dens stabilitet.

Dermed, den oprindelige metacentriske højde spiller rollen som en universel stabilitetskarakteristik, så man kan bedømme dens tilstedeværelse og størrelse uanset fartøjets størrelse.

Hvis vi følger stabilitetsmekanismen ved store rulningsvinkler, vil der dukke nye funktioner op i det rette moment.

For vilkårlige tværgående hældninger af fartøjet, krumningen af ​​banen af ​​størrelsescentret MEDændringer. Denne bane er ikke længere en cirkel med en konstant krumningsradius, men er en slags flad kurve, der har forskellige krumningsværdier og krumningsradius i hvert punkt. Som regel øges denne radius med fartøjets rulle, og det tværgående metacenter (som begyndelsen af ​​denne radius) forlader midterplanet og bevæger sig langs dets bane og følger bevægelserne af størrelsescentret i fartøjets undervandsdel . I dette tilfælde bliver selve begrebet metacentrisk højde selvfølgelig uanvendeligt, og kun det rette øjeblik (og dets skulder) l(θ)) forbliver de eneste karakteristika for skibsstabilitet ved høje hældninger.

Men i dette tilfælde mister den oprindelige metacentriske højde ikke sin rolle som en grundlæggende indledende karakteristik af stabiliteten af ​​fartøjet som helhed, da størrelsesordenen af ​​det oprettende moment afhænger af dets værdi, som på en vis "skala faktor,” dvs. dens indirekte virkning på fartøjets stabilitet ved store rullevinkler forbliver.

Så for at kontrollere fartøjets stabilitet før lastning er det nødvendigt i første fase at estimere værdien af ​​den indledende tværgående metacentriske højde h 0, ved hjælp af udtrykket:

hvor z G og z M 0 er applikater af henholdsvis tyngdepunktet og det indledende tværgående metacenter, målt fra hovedplanet, hvor begyndelsen af ​​OXYZ-koordinatsystemet, der er knyttet til karret, er placeret (fig. 3).

Udtryk (4) afspejler samtidig graden af ​​navigatørens deltagelse i at sikre stabilitet. Ved at vælge og styre placeringen af ​​fartøjets tyngdepunkt i højden sikrer besætningen fartøjets stabilitet, og alle geometriske karakteristika, især Z M 0, skal leveres af designeren i form af grafer af afregning d, kaldet kurver af teoretiske tegningselementer.

Yderligere kontrol af fartøjets stabilitet udføres efter metoderne i Maritime Register of Shipping (RS) eller efter metoderne fra Den Internationale Søfartsorganisation (IMO).

Oprettende øjebliksarm l og selve øjeblikket M i have en geometrisk fortolkning i form af et statisk stabilitetsdiagram (SSD) (fig. 4). DSO er grafisk afhængighed af den genskabende momentarm l(θ) eller selve øjeblikketM i (θ) fra rullevinkel θ .

Denne graf er som regel kun afbildet for et skibs rulning til styrbord side, da hele billedet, når et skib ruller til venstre for et symmetrisk skib, kun adskiller sig i øjeblikkets tegn M i (θ).

Betydningen af ​​DSO i stabilitetsteorien er meget stor: Det er ikke kun en grafisk afhængighed M i(θ); DSO'en indeholder omfattende information om status for fartøjets lastning ud fra et stabilitetssynspunkt. Skibets DSO giver dig mulighed for at løse mange praktiske problemer på en given rejse og er et indberetningsdokument for muligheden for at begynde at laste skibet og sende det på rejse.

Følgende egenskaber kan noteres som DSO:

• DSO'en for et bestemt fartøj afhænger kun af den relative position af fartøjets tyngdepunkt G og det indledende tværgående metacenter m(eller metacentrisk højdeværdi h 0) og forskydning R(eller udkast d gns) og tager højde for tilgængeligheden af ​​flydende last og forsyninger ved hjælp af særlige justeringer,
• skrogformen på et bestemt fartøj er tydelig i DSO'en over skulderen l (θ), stift forbundet med formen af ​​kropskonturerne , som afspejler forskydningen af ​​mængdens centrum MED mod den side, der går i vandet, når fartøjet krænger.
• metacentrisk højde h 0, beregnet under hensyntagen til påvirkningen af ​​flydende last og reserver (se nedenfor), vises på DSO'en som tangenten af ​​tangenten til DSO'en i punktet θ = 0, dvs.:

For at bekræfte rigtigheden af ​​konstruktionen af ​​DSO'en laves en konstruktion på den: vinklen sættes til side θ = 1 rad (57,3 0) og konstruer en trekant med en hypotenus, der tangerer DSO'en ved θ = 0, og vandret ben θ = 57,3 0. Det lodrette (modsatte) ben skal være lig med den metacentriske højde h 0 på akseskala l(m).

• ingen handlinger kan ændre typen af ​​DSO, bortset fra at ændre værdierne for de indledende parametre h 0 Og R, da DSO'en på en måde afspejler den uændrede form af skibets skrog gennem værdien l (θ);
• metacentrisk højde h 0 faktisk bestemmer typen og omfanget af DSO'en.

Rullevinkel θ = θ 3, hvor DSO-grafen skærer x-aksen, kaldes solnedgangsvinklen for DSO'en. Solnedgangsvinkel θ 3 bestemmer kun værdien af ​​rullevinklen, ved hvilken vægtkraften og opdriftskraften vil virke langs en lige linje og l(θ 3) = 0. Vurder fartøjets kæntring under en rulning

θ = θ 3 vil ikke være korrekt, da kæntringen af ​​fartøjet begynder meget tidligere - kort efter at have overvundet DSO'ens maksimale punkt. Maksimumspunkt for DSO ( l = l m (θ m)) angiver kun den maksimale afstand mellem vægtkraften og støttekraften. Men den maksimale gearing l m og maksimal vinkel θ m er vigtige mængder i stabilitetskontrol og er underlagt verifikation for overholdelse af relevante standarder.

DSO giver dig mulighed for at løse mange problemer med skibsstatik, for eksempel at bestemme den statiske rullevinkel for et skib under påvirkning af et konstant (uafhængigt af skibets rulle) krængningsmoment M cr= konst. Denne krængningsvinkel kan bestemmes ud fra den betingelse, at krængnings- og opretningsmomenterne er ens M i (θ) = M cr. I praksis er dette problem løst som opgaven med at finde abscissen af ​​skæringspunktet for graferne for begge momenter.

Det statiske stabilitetsdiagram afspejler skibets evne til at generere et opretningsmoment, når skibet vippes. Dets udseende har en strengt specifik karakter, der kun svarer til fartøjets lasteparametre på en given rejse ( R = Rjeg , h 0 = h 0 jeg). Navigatøren, som er involveret i planlægningen af ​​lasterejsen og stabilitetsberegningerne på skibet, er forpligtet til at bygge en specifik DSO for to skibets tilstande på den kommende rejse: med den oprindelige placering af lasten uændret og på 100 % og 10 % af skibets lagre.

For at kunne konstruere statiske stabilitetsdiagrammer for forskellige kombinationer af forskydning og metacentrisk højde, anvender han grafiske hjælpematerialer, der findes i skibets dokumentation, til design af dette fartøj, for eksempel pantokarener, eller et universelt statisk stabilitetsdiagram.

Pantocares leveres til skibet af designeren som en del af information om stabilitet og styrke til kaptajnen. er universelle grafer for et givet fartøj, der afspejler formen på dets skrog med hensyn til stabilitet.

Pantokarens (fig. 6) er afbildet i form af en række grafer (ved forskellige krængningsvinkler (θ = 10,20,30,….70˚)) afhængigt af vægten af ​​fartøjet (eller dets dybgang) af nogle del af den statiske stabilitetsarm, kaldet stabilitetsarmformerne – lf(R, θ ).

Formarmen er den afstand, hvormed opdriftskraften vil bevæge sig i forhold til det oprindelige størrelsescenter C o når skibet ruller (fig. 7). Det er klart, at denne forskydning af størrelsescentret kun er forbundet med kroppens form og ikke afhænger af tyngdepunktets position i højden. Et sæt formarmværdier ved forskellige krængningsvinkler (for en specifik fartøjsvægt P=Pjeg) fjernes fra pantocaren-graferne (fig. 6).

For at bestemme stabilitetsarmene l(θ) og konstruer et statisk stabilitetsdiagram for den kommende rejse, er det nødvendigt at supplere formarmene med vægtarme l ind, som er nemme at beregne:

Så fås ordinaterne for den fremtidige DSO ved udtrykket:

Efter at have udført beregninger for to belastningstilstande ( R zap.= 100 % og 10 %) er to DSO'er konstrueret på en blank form, der karakteriserer fartøjets stabilitet på denne rejse. Det er tilbage at kontrollere stabilitetsparametrene for deres overensstemmelse med nationale eller internationale standarder for stabilitet af søfartøjer.

Der er en anden måde at konstruere en DSO ved at bruge den universelle DSO for et givet fartøj (afhængigt af tilgængeligheden af ​​specifikke hjælpematerialer på skibet).

Universal DSO(Fig. 6a) kombinerer de transformerede pantocarener for at bestemme lf og vægt skulder diagrammer lV(θ). For at forenkle udseendet af grafiske afhængigheder lV(θ) (se formel (6)) var det nødvendigt at ændre variablen q = synd θ , hvilket resulterer i sinusformede kurver lV(θ) omdannet til rette linjer lV (q(θ)). Men for at gøre dette var det nødvendigt at anvende en ujævn (sinusformet) skala langs abscisse-aksen θ .

På den universelle DSO, præsenteret af skibsdesigneren, er der begge typer grafiske afhængigheder - l f (P,θ) Og l ind (z G,θ). På grund af ændringen i x-aksen forme graferne for skulderen l f ligner ikke længere pantocarener, selvom de indeholder samme mængde information om kroppens form som pantocarener.

For at bruge den universelle DSO skal du bruge en måler til at fjerne den lodrette afstand mellem kurven fra diagrammet l f (θ, P *) og kurve l ind (θ, z G *) for flere værdier af skibets rullevinkel θ = 10, 20, 30, 40 ... 70 0, hvilket vil svare til anvendelsen af ​​formlen (6a). Og derefter, på en blank DSO-formular, opstil disse værdier som ordinaterne for den fremtidige DSO og forbind punkterne med en glat linje (aksen for rullevinkler på DSO er nu taget med en ensartet skala).

I begge tilfælde, både ved brug af pantocaren og ved brug af en universel DSO, bør den endelige DSO være den samme.

På den universelle DSO er der nogle gange en hjælpeakse med metacentrisk højde (til højre), hvilket letter konstruktionen af ​​en specifik ret linje med værdien z G * : svarende til en vis værdi af den metacentriske højde h 0 * , fordi

Lad os nu vende os til metoden til at bestemme koordinaterne for fartøjets tyngdepunkt X G Og Z G. I informationen om karrets stabilitet kan du altid finde koordinaterne for tyngdepunktet for et tomt kar, abscissen x G 0 og ordinere z G 0.

Produktet af fartøjets vægt og de tilsvarende koordinater for tyngdepunktet kaldes de statiske momenter af fartøjets forskydning i forhold til midtersektionsplanet ( M x) og hovedplanet ( Mz); for et tomt skib har vi:

For et lastet skib kan disse værdier beregnes ved at summere de tilsvarende statiske momenter for al last, lagre i tanke, ballast i ballasttanke og et tomt skib:

For statisk øjeblik MZ det er nødvendigt at tilføje en særlig positiv ændring under hensyntagen til den farlige påvirkning af frie overflader af flydende last, lagre og ballast, tilgængelig i tabellerne over skibets tanke, ∆MZh:

Denne korrektion øger kunstigt værdien af ​​det statiske moment, så der opnås dårligere værdier af den metacentriske højde, hvorved beregningen udføres med en margin i den sikre retning.

Efter nu at have opdelt de statiske momenter M X Og M Z korrekt ved fartøjets samlede vægt på en given rejse får vi koordinaterne for fartøjets tyngdepunkt langs længden ( X G) og rettet ( Z G korrekt), som derefter bruges til at beregne den korrigerede metacentriske højde h 0 korrekt:

og derefter - at bygge DSO'en. Værdien Z mo (d) er taget fra de kurvede elementer i den teoretiske tegning for en specifik gennemsnitsafregning.

"...Vær forsigtig! - knirkede den enøjede kaptajn. Men det var allerede for sent. For mange amatører har samlet sig på styrbord side af Vasyukin-dreadnoughten. Efter at have ændret tyngdepunktet tøvede prammen ikke og kæntrede i fuld overensstemmelse med fysikkens love."

Denne episode fra klassisk litteratur kan bruges som et illustrativt eksempel tab af stabilitet fra at flytte tyngdepunktet på grund af ophobning af passagerer på den ene side. Desværre er sagen ikke altid begrænset til en sjov svømmetur: tab af stabilitet fører ofte til skibets død, og ofte mennesker, nogle gange flere hundrede mennesker ad gangen (lad os huske den meget nylige tragedie - motorens død skib "Bulgarien" ... - red. bemærkning .).

I verdens skibsbygningshistorie er der registreret en række tilfælde, der ligner det, der skete i begyndelsen af ​​århundredet med den amerikanske floddamper med flere dæk, General Slocum. Dets designere sørgede for alt for passagerernes bekvemmelighed, men tjekkede ikke, hvordan skibet ville opføre sig, hvis alle 700 indbyggere klatrede op på det øverste promenadedæk på én gang og samtidig nærmede sig siden for at beundre udsigten...

Tab af stabilitet er en af ​​de mest almindelige årsager til små skibsulykker. Det er derfor, at hver af kaptajnerne, uanset hvordan hans fartøj ser ud - en kajak eller for eksempel en forskydningsbåd, hver af dem, der slapper af på vandet, skal have en forståelse af "fysikkens love", uvidenhed om hvilke kostede Vasyukinitterne dyrt. Med andre ord om fartøjets sødygtige kvalitet, som skibsbyggere kalder stabilitet.

Stabilitet- dette er et skibs evne til at modstå krængning af ydre kræfter og vende tilbage til en oprejst stilling efter ophør af denne handling. Dette udtryk dukkede op i vores land i det 18. århundrede, da Rusland blev en sømagt; i oprindelse og betydning er det en variation af det almindelige ord "bæredygtighed".

Vi møder konstant balancens stabilitet i hverdagen. Det er ingen hemmelighed for os, at det er nemmere at vælte en stol end en sofa; og et tomt skab er nemmere end et bogfyldt. Når vi vender en tung kasse over en kant, gør vi først den største indsats, derefter bliver det nemmere for os, og til sidst, når en konventionel linje tegnet lodret gennem kassens tyngdepunkt passerer over kanten, vender boksen om på sin egen, uden vores deltagelse. Efter at have sørget for, at en lav, bred kasse er sværere at vende end en høj og smal, og en tung er sværere end en let, kan vi komme til den konklusion, at stabiliteten af ​​en krop på en hård overflade bestemmes af dens vægt og den vandrette afstand fra tyngdepunktet til kanten af ​​støtteplanet - skulderarmen Jo større vægt og gearing, jo mere stabil er kroppen.

Denne simple lov gælder også for et flydende fartøj, men her kompliceres sagen af, at vand i stedet for en fast overflade tjener som støtte for det "væltende" fartøj. I princippet, som i det netop beskrevne tilfælde, bestemmes et skibs stabilitet af dets vægt og løftestang - den relative position af påføringspunkterne for to kræfter.

En af dem er vægt, det vil sige tyngdekraften påført ved fartøjets tyngdepunkt (CG) og altid rettet lodret nedad.

Den anden er opdriftskraften eller opretholdelse af kraft. Ifølge Archimedes' lov er denne kraft for et flydende skib lig med tyngdekraften, men er rettet lodret opad. Anvendelsespunktet for de resulterende støttekræfter er karrets omdrejningspunkt! Dette punkt er placeret i midten af ​​skrogvolumenet nedsænket i vand og kaldes center for opdrift eller centrum af størrelse(CV).

Når et skib flyder frit i oprejst stilling, er tyngdepunktet altid på samme lodret med tyngdepunktet, og de lige store og modsatte kræfter, der virker på skibet, er afbalanceret. Men så begyndte krængningskræfter at virke på skibet. Det handler ikke nødvendigvis om at flytte passagerer; dette kan være et vindstød eller, hvis vi taler om en yacht, blot dens pres på sejlene, en stejl bølge, et ryk i slæbetovet, centrifugalkraft i en stejl cirkulation, løfte en badende op af vandet over siden osv. osv.

Virkningen af ​​momentet af denne krængende kraft, dvs. krængende øjeblik, vipper - skibet krænger. I dette tilfælde ændrer skibets CG ikke sin position, medmindre dette selvfølgelig er det samme "Vasyukin" tilfælde, og der er ingen belastninger på skibet, der kan bevæge sig mod vippen. Da skibet fortsætter med at flyde selv ved krængning, dvs. Arkimedes’ lov fortsætter med at virke, svarer en stigning i det nedsænkede volumen på den side, der går ind i vandet, til et tilsvarende fald i det nedsænkede volumen på den modsatte side, der forlader vandet. Lad os ikke glemme: fartøjets vægt ændres ikke på grund af krængningsmomentet; derfor bør den samlede værdi af det nedsænkede volumen forblive uændret!

På grund af denne omfordeling af undervandsvolumenet ændres positionen af ​​det centrale punkt - det bevæger sig væk i retning af skibets krængning; som et resultat opstår der et øjeblik med støttekræfter, som har tendens til at genoprette den lige position af fartøjet og kaldes derfor genoprette øjeblik.

Mens skibet bibeholder stabiliteten, bliver det opretningsmoment, der stiger i takt med at rulningen øges, lig med krængningsmomentet, og da det er rettet i den modsatte retning, "lammer" det fuldstændigt dets handling. Det betyder, at hvis størrelsen af ​​krængningskræfterne ikke længere ændres, vil skibet fortsætte med at flyde med en konstant liste; hvis krængningskræfternes virkning stopper, og der ikke er noget krængningsmoment, vil det rette moment straks rette skibet op.

Med henvisning til diagram 2 kan vi antage, at størrelsen af ​​det opretningsmoment, der opstår under en rulning, vil være større, jo større skulderen er - den vandrette afstand mellem den nye position af tyngdepunktet og den uændrede position af tyngdepunktet; det er derfor den hedder stabilitet skulder. Så længe denne skulder er der, er det oprettende moment aktivt - skibet bevarer, men så snart skulderen forsvinder med en yderligere stigning i rulning - vil tyngdepunktet være på samme lodret med tyngdepunktet, ikke længere vil der kræves en indsats for at kæntre skibet, det vil miste stabilitet - det vil kæntre.

Jo længere størrelsescentret kan gå mod hældningen - jo større stabilitetsarmen er, jo sværere er det at vende skibet, dvs. jo mere stabilt er det. Derfor vil et bredt skib altid være mærkbart mere stabilt end et smalt. På en fire-ars yawl med en bredde på 1,6 m kan roerne rejse sig op og gå uden større risiko, men på en akademisk otte-ars yawl med en bredde på 0,7 m er det nok, at en roer trykker hårdere på foden eller hæv åren lidt højere for at opstå en truende liste!

Det er især vigtigt at have tilstrækkelig stråle på de mindste både. Deres stabilitet er også væsentligt påvirket af fuldstændigheden af ​​vandlinjen, det vil sige en indikator for, hvilken andel af et rektangel, hvis sider er sammensat af maksimal længde og bredde, der er optaget af arealet af den nuværende vandlinje. Skibe med større vandlinje er alt andet lige altid mere stabile end skibe med skarpe vandlinjer for stævn og agterstævn.

Stabilitet, især ved små hældningsvinkler, afhænger i høj grad af formen af ​​skroget - af fordelingen af ​​volumener af undervandsdelen af ​​skroget. I sidste ende bestemmes stabilitet trods alt ikke blot af bredden af ​​den effektive vandlinje, men af ​​positionen af ​​"omdrejningspunktet" - midten af ​​det faktisk nedsænkede volumen.

Fra stabilitetssynspunktet er de mindst fordelagtige halvcirkelformede sektioner, som på grund af sejlforhold ofte anvendes til forskydningsfartøjer; Skrogene på akademiske robåde, såvel som relativt smalle og lange både, der ikke er designet til planing, har et tæt på halvcirkelformet tværsnit. Den rektangulære sektion har højere initial stabilitetsegenskaber; Denne form for sektion er lavet på både med minimal længde - slæbebåde og pendulfartøjer. Hvis du flytter undervandsvolumen til siderne ved at reducere dybgangen (og volumen) i den midterste del, vil stabiliteten gavne endnu mere: Skrogene på de nyeste universelle små både, såsom Sportiac og Dolphin, har en lignende form.

Følger du samme vej, kan du øge stabiliteten yderligere ved at skære kroppen over på langs - langs DP - og arrangere de smalle halvdele i en vis bredde. Sådan kom vi til ideen om et dobbeltskroget fartøj, som er inkorporeret i design af både lavhastigheds-flydende hytter eller oppustelige flåder og racermotor- eller sejlkatamaraner designet til rekordhastigheder.

Med stigende hældningsvinkler bliver formen af ​​overfladedelen af ​​skroget i området, der kommer ind i vandet under en liste, også stadig vigtigere. Et tydeligt eksempel er manglen på stabilitet af en træstamme med et cirkulært tværsnit: for enhver "rulle" - rotation omkring en akse - kommer der ikke yderligere volumen i vandet, formen af ​​den nedsænkede del og placeringen af ​​det centrale punkt gør det. ikke ændre sig, og et oprigtende øjeblik opstår ikke.

Af samme grund er den engang fashionable blokering af sider på motorbåde også skadelig. Dette er forståeligt: ​​med stigende hæl stiger bredden af ​​vandlinjen ikke kun ikke, men nogle gange, tværtimod, falder den! Derfor væltede de gamle Kazankas, som havde siderne indad i den i forvejen ret smalle agterste del, ofte ved skarpe sving.

Og omvendt: foranstaltninger, der øger stabiliteten, er sidernes krumning og fastgørelsen af ​​yderligere opdriftselementer langs deres øvre kanter. Forklaringen er enkel: Ved krængning kommer volumener i vandet præcis dér, hvor de er mest nødvendige for støtte - hvor de giver en stor løftestang. I princippet kombinerer et skib med et væld af rammer på overfladen og en relativt smal løbende vandlinje gode fartegenskaber med høj stabilitet. For eksempel havde gamle kabysser denne skrogform, hvor "motorens" kraft som bekendt var begrænset, og kravene til fart og sødygtighed var ret høje. Til samme formål blev bundter af tørre siv bundet over vandet langs siderne af lette kosak-"måger".

Faktisk bruger vores sejlbådsturister den samme teknik, idet de fastgør oppustelige cylindre på siderne af deres kajakker. Et endnu mere effektivt middel til at øge stabiliteten af ​​kajakker under sejlads er sideflydere monteret på tværstænger. På jævn køl bevæger de sig over vandet og bremser ikke farten. Når vindtrykket på sejlet vipper trimarankajakken, kommer læ flyderen i vandet og fungerer som en ekstra støtte, placeret meget fordelagtigt - langt fra DP.

Forskellige sidebeslag på planende motorfartøjer - buler og spons - tjener et lignende formål: de forbedrer bådens eller motorbådens stabilitet både når de er stillestående og i bevægelse. Den samme "Kazanka" bliver mere sikker, selv når den opererer med "Vikhrem" takket være installationen af ​​yderligere volumener af opdrift - hækboller, som kommer ind i vandet, når agterstavnen er tydeligt overbelastet, eller når den krænger i hvile. Når du bevæger dig lige frem, er den nederste arbejdsflade af boulen over den rindende vandlinje, og under skarpe sving, der er farlige for Kazanka, begynder denne overflade at "arbejde": den hydrodynamiske løftekraft, der genereres på den under høvling, forhindrer en stigning i rulle under cirkulation.

Effektiv vandlinjelængde, selvom det er i mindre grad end bredden, påvirker også stabiliteten af ​​de mindste skibe betydeligt. Her er et eksempel. En gang blev en sektions turistkajak testet. I den enkeltsædede, tre-sektionsversion viste båden sig at være for "sporty": De, der ikke havde erfaring med at ro i "akademiske" både, kæntrede uvægerligt nær kysten. Det var dog nok at tilføje endnu en mellemsektion på 0,8 m lang, og samme båd blev et "roligt" turistfartøj.

Stabilitet er meget tæt forbundet med en anden sødygtig kvalitet ved et fartøj - usinkbarhed. Lad os understrege: begge disse kvaliteter er i høj grad bestemt af det faktiske fribord. Hvis fribordet er lavt, vil dækket selv ved små krængningsvinkler gå i vandet, bredden af ​​den effektive vandlinje vil begynde at falde, og fra dette øjeblik vil stabilitetsarmen og det rette moment begynde at falde. Åbne - dækløse både, efter at være kommet ind i vandet i den øverste kant af siden, oversvømmes straks og kæntrer (det er præcis, hvordan Vasyukinitterne, som ikke var erfarne i skibsteori, led!). Det er klart, at jo højere fribord, jo større er den tilladte krængningsvinkel, hvis kritiske værdi kaldes flood-vinklen.

Den mest oplagte indikator for en farlig stigning i rulning og nærmer sig oversvømmelsesvinklen er et fald i fribordshøjden på siden af ​​bådens rulning. Det er overflødigt at sige, at jo mindre båden er, jo farligere er listen, jo vigtigere er hver centimeter af det faktiske fribord! Det er absolut uacceptabelt at overskride bådens bæreevne angivet af producenten (overbelastning)! Det er farligt at arrangere belastningerne på en sådan måde, at båden har en liste allerede på tidspunktet for afgang fra kysten: Det reducerer trods alt straks den faktiske højde på siden og stabilitetsmarginen for din båd!

Det er ikke tilfældigt, at vi taler om den faktiske fribordshøjde. Historien om "store" skibsbygninger kender mange tilfælde, hvor intakte og ubeskadigede skibe kun mistede stabiliteten, fordi nogle åbne huller i siden ved et uheld dukkede op i nærheden af ​​vandoverfladen under en liste.

Akademiker A.P. Krylov fortæller en interessant historie. Før det 84-kanoners skib "King George" begav sig ud på sin jomfrurejse (dette skete i 1782 i Portsmouth), blev det specielt krænget for at rette en form for fejlfunktion i kingstons. Kanterne af den nederste række af åbne pistolporte viste sig at være på et niveau kun 5-8 cm over vandoverfladen. Den øverste officer, der ikke var klar over skibets farlige position, da disse 5-8 cm, og ikke de sædvanlige 8 m, var den faktiske højde på siden, beordrede holdet til at blive kaldt til kanonerne for at hejse flaget. Det er klart, at sømændene løb langs den skrå side, og en lille stigning i rullen var nok til, at skibet faldt om bord og transporterede mere end 800 mennesker til bunden...

Så de nødvendige betingelser for stabiliteten af ​​et fartøj er dets tilstrækkelige bredde og højde på siden. Lad os nu komme med en afklaring. Faktum er, at stabilitet normalt er opdelt i initial (inden for rullevinklen på op til 10-20°) og stabilitet ved større tilbøjeligheder. For små skibe er det vigtige først og fremmest bredden og karakteristikaene for initial stabilitet: stabilitet ved store krængningsvinkler "kommer oftest ikke i stand", da oversvømmelsesvinklen normalt ligger inden for grænserne for initial stabilitet . For større sødygtige og lukkede fartøjer er fribordshøjden vigtigere, hvilket sikrer stabilitet ved store hældninger.

Lad os nu bemærke endnu en helt åbenlys og praktisk talt meget vigtig betingelse: jo mere stabilt fartøjet er, jo lavere dens tyngdepunkt er placeret. Alle ved, hvad roly-polys og tumblere skylder deres høje "stabilitet"! Fra vores egen erfaring ved alle godt, hvordan enhver lille båd begynder at svaje, når de rejser sig op til deres fulde højde og forsøger at gå fra den ene bred til den anden: med en stigning i højden af ​​CG (skulder), størrelsen af krængningsmomentet øges betydeligt, selvom vægten af ​​selve personen ikke ændres ...

Derfor skal man på de samme kajakker, hvis bredde som udgangspunkt er på en farlig minimumsgrænse, sidde næsten direkte på bunden. Et andet eksempel. Når en mast anbringes på kæberne, opstår der en kraft af vindtryk på sejlene i en vis højde; for at kompensere for det betydelige krængningsmoment, der opstår, er det nødvendigt at øge stabiliteten på samme måde - hele holdet går fra dåserne til bunden.

Og det tredje eksempel. Redaktionen af ​​samlingen stiftede bekendtskab med en ret smal to-sæders båd (se billede), designet til roning med lange årer. Bådens ydeevne viste sig at være fremragende, men der var et "men": Mens forfatteren til projektet kørte båden til teststedet, var han allerede kæntret! Redaktionen, der prøvede båden, befandt sig også i vandet. Det var dog nok at sænke dåsernes højde med 150 mm - situationen ændrede sig.

På trods af det mest stringente vægtbesparelsesregime skal de skibe, hvis stabilitet er underlagt særligt strenge krav, påtage sig "dødvægt" - ballast - specifikt for at sænke den centrale tyngdekraft. Typisk bærer krydstogtyachter og redningsbåde permanent solid ballast, sikret så lavt som fartøjets design tillader. (Jo lavere du kan placere ballasten, jo mindre af den skal der til for at sikre en vis højde af CG på hele skibet!) På sådanne skibe forsøger de at placere CG under CG. Så vil stabilitetsarmens maksimale værdi opnås ved et meget stort rul - op til 90". Til sammenligning er det nok at sige, at de fleste konventionelle søbåde kæntrer allerede ved en rulning på 60-75°.

Nogle gange bruges midlertidig flydende ballast. På sødygtige motorbåde og både med kølbund skal der således ofte kompenseres for lav startstabilitet, når de er parkeret (rullende), ved at modtage vand i specielle ballasttanke i bunden, som tømmes automatisk under bevægelse.

Det er meget vigtigt, at tyngdepunktet for et krængningsfartøj forbliver på sin plads: Det er ikke tilfældigt, at på sejlbåde er alle tunge genstande sikkert fastgjort for at forhindre dem i at bevæge sig. Der er dog belastninger, der anses for farlige, fordi de kan forårsage tab af stabilitet. Det er alle slags bulklaster - fra korn og salt til frisk fisk, tilfældigt hældt i retning af skibets hældning. (Det var på grund af forskydningen af ​​bulklast - korn - at den enorme firemastede bark Pamir, det sidste store fragtsejlskib med en dødvægt på 4500 tons, kæntrede og omkom i 1957 under en orkan!) Flydende last er særligt farligt. . Vi vil ikke gå i dybden med skibets teori, men vi vil understrege, at i dette tilfælde er det ikke så meget vægten af ​​den iriserende flydende last, der reducerer stabiliteten, men snarere dets frie overfladeareal.

Så, kan læseren spørge, hvordan sejler tankskibe, der transporterer denne farlige flydende last, over havene og oceanerne? For det første er tankskibsskroget opdelt af tværgående og langsgående uigennemtrængelige skotter i separate rum - tanke, og i deres øverste del er der placeret såkaldte fenderskotter, som yderligere "bryder op" den frie overflade (at bryde den i 2 dele reducerer den skadelige effekt på stabiliteten med 4 gange). For det andet er tankene helt fyldte.

Af samme grunde er det bedre at have to smallere brændstoftanke på en båd end en bred. Alle reservetanke skal være fyldt helt op inden en stormpassage (som sejlerne siger - presset ind). Væsker skal indtages en ad gangen - først fra den ene tank til enden, så fra den næste, så niveauet er frit i kun en af ​​dem.

Små skibes frygtelige fjende er vand i lastrummet, selvom dets samlede vægt er lille. En dag gik en ny arbejdsbåd ud til test. Ved det allerførste sving blev det bemærket, at båden under omløbet fik en usædvanlig stor liste og var meget "modvillig" til at komme ud af den. Vi åbnede agterlugen og så, at der løb vand i eftertoppen, da vi var kommet dertil gennem en knap mærkbar revne i sømmen.

Det er meget vigtigt at dræne skroget på små skibe i tide og træffe foranstaltninger for at sikre, at der i friskt vejr ikke kommer vand ind gennem forskellige huller og utætheder.

Vi startede denne samtale om stabilitet med faren fra uorganiserede passagerer. Nu hvor vi er bevæbnet med en eller anden grundlæggende teori, lad os endnu en gang understrege behovet for nøje at overholde de etablerede adfærdsregler om bord på små fartøjer. På grund af en forglemmelse skaber en passager, der går om bord på en let motorbåd, en enorm krængningskraft, der svarer til næsten 1/5 af fartøjets deplacement! Og to passagerer, der beslutter sig for at gå samtidig om bord på Progress-4 med styrehuset, er en reel trussel om at kæntre skibet (to sådanne hændelser med tragiske udfald fandt sted i Kalinin sidste sommer).

Når du inviterer gæster på din "cruiser", instruer dem høfligt, men bestemt og gør dem bekendt med de eksisterende sikkerhedsregler. På de mindste skibe kan du måske ikke stå op i din fulde højde og bevæge dig fra sted til sted, men det ved folk måske ikke!

Indtil nu har det været sagt, at CG's position ikke skulle ændres. Der er dog en stor klasse af sportsfartøjer, hvor den fulde bevægelse af CG i retning modsat rullen er den vigtigste betingelse for at opnå høje resultater. Vi taler om krængning af lette racerjoller og katamaraner, og nogle gange cruising- og raceryachter. Hængende overbord ved hjælp af en trapez, bevæger atleten CG med sin vægt og øger stabilitetsarmen, hvilket giver ham mulighed for at reducere rullen eller endda undgå at kæntre...

Endelig skal man huske på, at selv et fartøj, der er stabilt under nogle forhold, måske ikke er stabilt nok i andre. Stabiliteten kan variere, især når den er parkeret og under kørsel. Derfor skal vi også tage hensyn løbestabilitet. For eksempel begynder en deplacementbåd, som når den er parkeret ikke engang reagerer på en passager, der sidder ved siden, når den sejler på bølgerne, pludselig krænger mod ham. Det viser sig, at båden ser ud til at "hænge", idet den hviler agterstavn og stævn på toppen af ​​to tilstødende bølger, og på grund af det faktum, at hele dens midterste del, den bredeste, ender i bølgedalen, den allerede kendte fylde. af vandlinjen er faldet, og stabiliteten er straks faldet.

På planende motorbåde øges de betydelige hydrodynamiske kræfter, der opstår under bevægelse for at opretholde stabilitet, som regel. De kan dog også forårsage en kæntring: hvis f.eks. et sving er for skarpt, skaber en ændring i retningen af ​​propelstoppet og en kraftig stigning (på grund af drift) i trykket ved den ydre side af svinget en farlig par kræfter, som ofte vender båden over siden yderst til svinget.

Endelig analyserer skibsbyggere særskilt tilfælde af dynamisk anvendelse af krængningskræfter (der er også et særligt koncept - dynamisk stabilitet): med den pludselige og kortvarige påføring af store eksterne belastninger kan fartøjets opførsel være helt anderledes end de klassiske ordninger for statisk stabilitet. Derfor kæntrer tilsyneladende absolut stabile yachter, specielt designet til sejlads under de barskeste havforhold, under stormfulde forhold, under den ugunstige dynamiske påvirkning af et byge- og bølgechok. (Yachterne fra Chichester, Baranovsky, Lewis og andre enlige vovehalse kæntrede! Det fine her er, at skibsbyggerne også forudså dette: yachterne stod straks på jævn køl og blev stabile igen.)

Ingeniører er selvfølgelig ikke tilfredse med vurderinger som "det her skib er stabilt, men det skib er ikke særlig stabilt"; skibsbyggere karakteriserer stabilitet med nøjagtige værdier, som vil blive diskuteret i den næste artikel.

Når de designer et hvilket som helst fartøj, hvad enten det er en supertanker eller en robåd, laver designere særlige stabilitetsberegninger, og når fartøjet testes, er det første, de gør, at tjekke, om den faktiske stabilitet matcher designet. For at sikre, at stabiliteten af ​​ethvert nyt fartøj under normal, kompetent drift under de forhold, det er designet til, er tilstrækkelig, udsteder overvågningsorganisationer såsom USSR Register specielt Stabilitetsstandarder og derefter overvåge deres overholdelse. Designerne, der laver fartøjsdesignet, udfører alle beregninger, styret af disse stabilitetsstandarder, og kontrollerer, om det fremtidige fartøj vil kæntre under påvirkning af bølger og vind. Der stilles naturligvis yderligere krav til visse typer fartøjer. Således kontrolleres passagerskibe nu for tilfælde af akkumulering af alle passagerer på den ene side, og selv ved krængning i omløb (i dette tilfælde bør krængningsvinklen ikke overstige den vinkel, hvor dækket går i vandet og en værdi på 12 °). Slæbefartøjer testes for slæbetovets rykeffekt, og flodslæbebåde testes også for slæbetovets statiske effekt.

Resultaterne af beregningerne er sammen med instruktioner til skibets kaptajn dokumenteret i et af de vigtigste skibsdokumenter, kaldet "Information on Vessel Stability".

For små fartøjer anerkender flodregistret også fuldskalatest af hovedfartøjet, udført i henhold til et særligt program. Disse tests kan i tvivlstilfælde erstatte de tilsvarende beregninger.

Den lille fritidsflåde, styret af navigation og tekniske inspektioner, har endnu ikke tilstrækkeligt klare og enkle stabilitetsstandarder. Sådanne fartøjers sødygtighed standardiseres hovedsageligt ved at etablere en minimum fribordshøjde og et længde-til-bredde-forhold (fra 2,3 til 1). Afhængigt af fribordshøjden opdeler HTI (nu GIMS) små fartøjer i tre klasser: den første - med et fribord på mindst 250 mm; den anden - mindst 350 mm; tredje - mindst 500 mm.

Instruktionerne, der følger med små både produceret af industrien, indeholder normalt grundlæggende anbefalinger til opretholdelse af stabilitet. Enhver amatørsejler introduceres til sikkerhedsreglerne, inden han får udstedt et certifikat for retten til at drive et fartøj.

E. A. Morozov, "KiYa", 1978