Усан онгоцны тогтвортой байдал нь хандлагаас хамаардаг. Усан онгоцны онолын үндэс. Ашиглалтын, далайн болон маневрлах чадвартай. Усан онгоцны тогтвортой байдалд нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд

Усан онгоцны гүйцэтгэл

Жижиг хөлөг онгоцны хамгийн онцлог шинж чанарууд нь зорчигчийн багтаамж юм,даац, нүүлгэн шилжүүлэлт, хурд.

Зорчигчийн багтаамж нь хөлөг онгоцонд хүмүүсийг байрлуулах тоноглогдсон газруудын тоотой тэнцүү үзүүлэлт юм. Зорчигчийн даац нь даацаас хамаарна:

П = G/100, хүмүүс (ачаа тээшний хамт), эсвэл П =G/75 хүмүүс (ачаа тээшгүй)

Энэ тохиолдолд үр дүнг жижиг бүхэл тоо болгон дугуйруулна. Жижиг хөлөг онгоцонд тоноглогдсон суудал байгаа эсэх нь хөлөг онгоцны зорчигчдын багтаамжтай тохирч байх ёстой.

Зорчигчийн багтаамжийг дараахь томъёогоор тооцоолж болно.

N=Lnb Bnb/K, хүмүүс,

Хаана ТО -эмпирик коэффициентийг тэнцүү авч: моторт болон сэлүүрт завины хувьд - 1.60; завины хувьд - 2.15.

Ачааллын хүчин чадал- хөлөг онгоцны даац, түүний дотор зорчигчийн багтаамжийн дагуу хүн ба ачаа тээш. Дейтвейт ба цэвэр тонныг хооронд нь ялгадаг.

Үхсэн жин -энэ нь бүрэн ачаалалтай үед болон ачаагүй үед нүүлгэн шилжүүлэлтийн ялгаа юм.

Цэвэр ачааллын багтаамж -Энэ нь зөвхөн хөлөг онгоцны авч чадах ачааны жин юм.

Том хөлөг онгоцны хувьд даацын өөрчлөлтийн нэгж нь тонн, жижиг хөлөг онгоцны хувьд кг байна. Ачааллын багтаамж С-ийг томъёогоор тооцоолж болно, эсвэл туршилтаар тодорхойлж болно. Үүнийг хийхийн тулд хөлөг онгоц хоосон, гэхдээ хангамж, түлшний нөөцтэй үед хөлөг онгоц нь усан онгоцны хамгийн бага өндөрт тохирсон усны шугамд хүрэх хүртэл ачааг дараалан байрлуулна. Оруулсан ачааны жин нь хөлөг онгоцны даацтай тохирч байна.

Нүүлгэн шилжүүлэлт . Шилжилтийн хоёр төрөл байдаг - масс (жин) ба эзэлхүүн.

Массын (жин) нүүлгэн шилжүүлэлт - энэ нь усан онгоцоор нүүлгэн шилжүүлсэн усны масстай тэнцүү хөвж буй хөлөг онгоцны масс юм. Хэмжилтийн нэгж нь тонн.

Эзлэхүүний шилжилт В - энэ нь хөлөг онгоцны усан доорх хэсгийн эзэлхүүн м3 юм. Тооцооллыг үндсэн хэмжилтээр хийдэг.

В = SL VT,

Энд S нь бүрэн нүүлгэн шилжүүлэх коэффициент бөгөөд жижиг хөлөг онгоцны хувьд 0.35 - 0.6-тай тэнцэх бөгөөд коэффициентийн бага утга нь хурц контуртай жижиг хөлөг онгоцны хувьд ердийн зүйл юм. Нүүлгэн шилжүүлэх завины хувьд S = 0.4 - 0.55, тэлэх завь S = 0.45 - 0.6, моторт завь 5 - 0.35 - 0.5, дарвуулт хөлөг онгоцуудЭнэ коэффициент нь 0.15-0.4 хооронд хэлбэлздэг.

Хурд.

Хурд гэдэг нь хөлөг онгоцны нэгж хугацаанд туулсан зай юм. Далайн хөлөг онгоцонд хурдыг зангилаа (цагт миль), дотоод хөлөг онгоцонд цагт километрээр (км/ц) хэмждэг. Жижиг хөлөг онгоцны навигатор гурван хурдыг мэдэхийг зөвлөж байна: хамгийн их хөдөлгүүрийн хүчин чадлаар хөлөг онгоц хөгжүүлдэг хамгийн дээд (хамгийн их); хөлөг онгоцны жолоодлого дагах хамгийн бага (хамгийн бага); дунд - харьцангуй том шилжилтийн хувьд хамгийн хэмнэлттэй. Хурд нь хөдөлгүүрийн хүч, их биений хэмжээ, хэлбэр, хөлөг онгоцны ачаалал, янз бүрийн гадаад хүчин зүйлээс хамаарна: долгион, салхи, урсгал гэх мэт.

Усан онгоцны далайд тэсвэртэй байдал

Усан онгоц нь усанд байх, устай харьцах, усанд автсан үед хөмөрч, живэхгүй байх чадвар нь далайд тэнцэх чадвараараа тодорхойлогддог. Үүнд: хөвөх чадвар, тогтвортой байдал, живэхгүй.

Хөвөх чадвар.Хөвөгч нь хөлөг онгоцны өгөгдсөн ноорогтой усан гадаргуу дээр хөвөх чадвар юм. Та завин дээр илүү их жин тавих тусам усан дотор илүү гүн живэх боловч их бие рүү ус урсаж эхлэх хүртэл хөвөх чадвараа алдахгүй.

Их бие, нүх алдагдах, мөн шуургатай үед усан онгоцонд ус орох тохиолдолд түүний жин нэмэгддэг. Тиймээс хөлөг онгоц хөвөх хүчний нөөцтэй байх ёстой.

Хөвөх хүчний нөөц -Энэ нь ачааны усны шугам ба хажуугийн дээд ирмэгийн хооронд байрлах хөлөг онгоцны их биений ус үл нэвтрэх хэмжээ юм. Хэрэв хөвөх хүчний нөөц байхгүй бол хөлөг онгоцны их бие дотор бага хэмжээний ус орвол хөлөг живнэ.

Усан онгоцыг аюулгүй жолоодоход шаардагдах хөвөх чадварын нөөцийг хөлөг онгоцонд хангалттай өндөрт өгөх, түүнчлэн тасалгаа ба хөвөх блокуудын хооронд ус үл нэвтрэх хаалт, хаалтууд - жижиг хөлөг онгоцны их бие доторх бүтцийн элементүүд байх замаар хангагдана. нэгээс бага нягттай хатуу блок материал (жишээлбэл, полистирол). Ийм хаалт, хөвөх блок байхгүй тохиолдолд их биений усан доорх хэсэгт ямар нэгэн нүх гарах нь хөвөх чадварын нөөцийг бүрэн алдаж, хөлөг онгоцны үхэлд хүргэдэг.

Хөвөх хүчний нөөц нь усан онгоцны өндрөөс хамаарна - хөлгийн өндөр нь хөвөх хүчний нөөц их байх болно. Энэ нөөц нь тодорхой жижиг хөлөг онгоцны аюулгүй навигацийн бүс, эргээс зөвшөөрөгдөх зайг тогтоосон үнэ цэнээс хамааран усан онгоцны хамгийн бага өндрөөр стандартчилагдсан болно. Гэсэн хэдий ч усан онгоцны өндрийг буруугаар ашиглах боломжгүй, учир нь энэ нь өөр нэг чухал чанар болох тогтвортой байдалд нөлөөлдөг

Тогтвортой байдал.Тогтвортой байдал гэдэг нь хөлөг онгоцыг хазайхад хүргэж буй хүчийг тэсвэрлэж, эдгээр хүч (салхи, долгион, зорчигчдын хөдөлгөөн гэх мэт) зогссоны дараа анхны тэнцвэрт байдалдаа буцаж ирэх чадварыг хэлнэ. Ачаа ёроолд ойрхон байрлуулсан тохиолдолд ижил хөлөг онгоцны тогтвортой байдал сайн байж болох бөгөөд ачаа эсвэл хүмүүсийг арай өндөр байрлуулсан тохиолдолд тогтвортой байдлыг хэсэгчлэн эсвэл бүрмөсөн алдаж болно.

Тогтвортой байдлын хоёр төрөл байдаг: хөндлөн ба уртааш. Хөлөг онгоц эргэлдэж байх үед хөндлөн тогтвортой байдал илэрдэг, i.e. онгоцон дээр хазайх үед. Навигацийн үед хөлөг онгоцонд хоёр хүч үйлчилдэг: таталцал ба дэмжлэг. Доош чиглэсэн савны хүндийн хүчний үр дүнд үүссэн D (Зураг 1, а) нь хүндийн төв (CG) гэж нэрлэгддэг G цэгт нөхцөлт хэрэглэгдэх ба дээш чиглэсэн тулгуур хүчний үр дүнгийн А нь үүснэ. Усны саванд живсэн хэсгийн хүндийн C төвд нөхцөлт байдлаар хэрэглэж, магнитудын төв (CV) гэж нэрлэдэг. Усан онгоц нь огтолж, өнхрөхгүй үед CG болон CV нь хөлөг онгоцны төв шугамын хавтгайд (DP) байрлана.

Зураг 1 Хөлөг онгоцны янз бүрийн байрлал дахь бие биентэйгээ харьцуулсан таталцлын хүч ба тулгуур хүчний байршил.

Хогийн үнэ цэнэ нь бага налуу үед хөлөг онгоцны тогтвортой байдлыг тодорхойлдог. Эдгээр нөхцөлд М цэгийн байрлал нь өнхрөх өнцөг f-ээс бараг хамааралгүй юм.

D хүч ба тэнцүү тулгуур хүч А нь мөр /-тэй хос хүчийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь сэргээх моментийг үүсгэдэг MB=Dl. Энэ мөч нь хөлөг онгоцыг анхны байрлалдаа буцаах хандлагатай байдаг. CG нь M цэгээс доогуур байгааг анхаарна уу.

Одоо нэг хөлөг онгоцны тавцан дээр нэмэлт ачаалал байрлуулсан гэж төсөөлөөд үз дээ (Зураг 1, в). Үүний үр дүнд CG нь нэлээд өндөрт байрлах бөгөөд өнхрөх үед M цэг нь доор байх болно. Үүний үр дүнд үүссэн хос хүч нь сэргээх мөчийг үүсгэхгүй, харин Mopr хөмрөх мөчийг бий болгоно. Үүний үр дүнд хөлөг онгоц тогтворгүй болж, хөмрөх болно.

Асаалттай хажуугийн тогтвортой байдалХөлөг онгоцны өргөн нь их биений өргөнөөс ихээхэн нөлөөлдөг: их бие нь илүү өргөн байх тусам хөлөг онгоц илүү тогтвортой байх ба эсрэгээр, их бие нь нарийхан, өндөр байх тусам тогтвортой байдал нь мууддаг.

Жижиг өндөр хурдны хөлөг онгоцны хувьд (ялангуяа цааш явах үед). өндөр хурдширүүн далайн үед) уртааш тогтвортой байдлыг хадгалах асуудал үргэлж шийдэгддэггүй.

Жижиг хөлөг онгоцны хувьд анхны метацентрик өндөр нь дүрмээр бол 0.3 - 0.6 м, хөлөг онгоцны тогтвортой байдал нь хөлөг онгоцны ачаалал, ачаа, зорчигчдын хөдөлгөөн болон бусад шалтгаанаас хамаарна. Метацентрийн өндөр нь их байх тусмаа засах момент их байх тусам хөлөг онгоц илүү тогтвортой байх боловч өндөр тогтвортой байдал нь хөлөг онгоц нь хурц өнхрөх шинж чанартай байдаг. Тогтвортой байдал нь хөдөлгүүр, түлшний сав, суудал, ачаа, хүмүүсийг зохих ёсоор байрлуулснаар тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.

Хүчтэй салхитай үед хүчтэй давалгаа хажуу тийш цохиж, бусад зарим тохиолдолд хөлөг онгоцны өнхрөх хурд хурдан нэмэгдэж, динамик өсгийтэй момент үүсдэг. Энэ тохиолдолд хөлийн өнхрөх нь өсгий ба зөв мөчүүд тэнцүү болсны дараа ч нэмэгдэх болно. Энэ нь инерцийн хүчний үйл ажиллагааны улмаас үүсдэг. Ихэвчлэн ийм өнхрөх нь ижил өсгийтэй мөчний статик үйлдлээс өнхрөхөөс хоёр дахин их байдаг. Тиймээс шуургатай цаг агаарт, ялангуяа жижиг хөлөг онгоцонд усан онгоцоор явах нь маш аюултай.

Уртааш тогтвортой байдалхөлөг онгоцыг нум эсвэл ар тал руу хазайлгах үед ажилладаг, i.e. довтлох үед. Навигатор долгионы үед өндөр хурдтай хөдөлж байх үед энэ тогтвортой байдлыг харгалзан үзэх ёстой, учир нь Усанд хамраа булсан завь эсвэл моторт завь анхны байрлалаа сэргээж, живж чадахгүй, заримдаа бүр хөмөрч болно.

Усан онгоцны тогтвортой байдалд нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд:

a) Хөлөг онгоцны тогтвортой байдал нь түүний өргөнөөс ихээхэн нөлөөлдөг: түүний урт, хажуугийн өндөр, ноорогтой харьцуулахад илүү их байх тусам тогтвортой байдал өндөр болно.

б) Өсгийн том өнцгөөр их биений живсэн хэсгийн хэлбэр өөрчлөгдвөл жижиг хөлөг онгоцны тогтвортой байдал нэмэгддэг. Энэ мэдэгдэл нь, жишээлбэл, хажуугийн гулдмай, хөөсөн хаалтуудын үйл ажиллагааны үндэс суурь бөгөөд усанд дүрэх үед нэмэлт засах мөчийг бий болгодог.

в) Усан онгоц нь хажуу тийшээ толин тусгал бүхий түлшний савтай бол тогтвортой байдал мууддаг тул эдгээр савнууд нь дотоод хуваалттай байх ёстой.

г) Тогтвортой байдалд зорчигч, ачааг хөлөг онгоцон дээр байрлуулах нь хамгийн ихээр нөлөөлдөг тул тэдгээрийг аль болох нам дор байрлуулах хэрэгтэй. Бага оврын хөлөг онгоцон дээр хүмүүс хөлөг онгоцон дээр сууж, хөдөлж байх үед дур зоргоороо хөдөлж болохгүй. Ачаа хадгалдаг газраасаа гэнэт нүүлгэхээс сэргийлж найдвартай бэхэлсэн байх ёстой. e) Хүчтэй салхи, давалгааны үед хазайх моментийн нөлөөлөл нь хөлөг онгоцонд маш аюултай тул эвдрэлд хүргэдэг. цаг агаарын нөхцөл байдалУсан онгоцыг хоргодох газар авч, цаг агаарын таагүй байдлыг хүлээх хэрэгтэй. Хэрэв эрэг хүртэл нэлээд зайтай тул үүнийг хийх боломжгүй бол шуургатай нөхцөлд та хөлөг онгоцыг "толгойг салхинд хийсгэх", далайн зангуугаа хаяж, хөдөлгүүрийг бага хурдтайгаар ажиллуулахыг хичээх хэрэгтэй.

Живэх боломжгүй.Усанд живэх чадваргүй байдал гэдэг нь хөлөг онгоцны нэг хэсэг усанд автсаны дараа хөвөх чадвараа хадгалах чадвар юм.

Бүтцийн хувьд живэх чадваргүй байдлыг хангадаг - их биеийг ус үл нэвтрэх тасалгаанд хувааж, хөлөг онгоцыг хөвөх блок, ус зайлуулах хэрэгслээр тоноглодог.

Их биений үерт автаагүй эзэлхүүн нь ихэвчлэн хөөс блокоор хийгдсэн байдаг. Түүний шаардлагатай хэмжээ, байршлыг тооцоолохдоо аваарын хөвөх чадварын нөөцийг бүрдүүлж, аваарын хөлөг онгоцыг "тэгш хазайлт" байрлалд байлгах болно.

Мэдээжийн хэрэг, хүчтэй сэтгэл хөдлөлийн нөхцөлд нүхийг хүлээн авсан хүн бүр биш юм цахилгаан завьмөн завь эдгээр шаардлагыг хангасан эсэхийг баталгаажуулна.

Жижиг хөлөг онгоцны маневрлах чадвар

Усан онгоцны маневрлах үндсэн чанарууд нь: удирдах чадвар, эргэлт, хөдөлгөх чадвар, инерци юм.

Хянах чадвар.Удирдах чадвар гэдэг нь хөлөг онгоцны жолооны тогтмол байрлалтай (толгойн тогтвортой байдал) хөдөлж байхдаа өгөгдсөн хөдөлгөөний чиглэлийг хадгалах, жолооны нөлөөн дор хөдөлж байхдаа хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчлөх чадвар (авх чадвар) юм.

Курсын тогтвортой байдалнь хөдөлгөөний шулуун чиглэлийг хадгалах хөлөг онгоцны өмч юм. Хэрэв жолоо нь шулуун байрлалтай байвал энэ үзэгдлийг ихэвчлэн хөлөг онгоцны хазайлт гэж нэрлэдэг.

Хэрэв жолоо нь шулуун байрлалтай байвал энэ үзэгдлийг ихэвчлэн хөлөг онгоцны хазайлт гэж нэрлэдэг.

Хагарлын шалтгаан нь байнгын болон түр зуурын байж болно. Тогтмол шалтгаанууд нь хөлөг онгоцны дизайны онцлогтой холбоотой байдаг: их биений мохоо нум контур, хөлөг онгоцны урт ба түүний өргөн хоорондын зөрүү, жолооны ирний талбай хангалтгүй, сэнсний эргэлтийн нөлөөлөл.

Түр зуурын хазайлт нь хөлөг онгоцны буруу ачаалал, салхи, гүехэн ус, жигд бус урсгал гэх мэт зэргээс үүдэлтэй байж болно.

"Хичээлийн тогтвортой байдал" ба "хялбар байдал" гэсэн ойлголтууд нь хоорондоо зөрчилддөг боловч эдгээр чанарууд нь бараг бүх хөлөг онгоцонд байдаг бөгөөд тэдгээрийг хянах чадварыг тодорхойлдог.

Удирдах чадварт олон хүчин зүйл, шалтгаан нөлөөлдөг бөгөөд гол нь жолооны хүрдний үйлдэл, сэнсний ажиллагаа, тэдгээрийн харилцан үйлчлэл юм.

Авхаалж самбаа- жолооны нөлөөгөөр хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчлөх хөлөг онгоцны өмч. Энэ чанар нь юуны түрүүнд их биеийн урт ба өргөний зөв харьцаа, түүний контурын хэлбэр, жолооны ирний талбайгаас хамаарна.

Урагшаа урвуу руу шилжих үед хөлөг онгоцыг удирдах онцлог шинж чанарууд

Усан онгоцыг нэн даруй зогсоох шаардлагатай үед (мөргөлдөх эрсдэл, газардахаас урьдчилан сэргийлэх, хөлөг онгоцонд хүн туслах гэх мэт) уях ажиллагаа явуулахдаа урагшаа ухрах руу шилжих шаардлагатай. Эдгээр тохиолдолд навигатор нь эхний секундэд баруун гар талын эргэлтийн сэнсний ажиллагааг урагшаа урвуу болгон өөрчлөхөд ар тал нь зүүн тийш хурдан эргэлдэж, зүүн гар талын сэнстэй бол - баруун талд.

Хяналтад нөлөөлж буй шалтгаанууд

Хөлөг онгоцны жолоодлого ба эргэдэг сэнсээс гадна хөлөг онгоцны тогтвортой байдал, уян хатан байдал нь бусад хүчин зүйлээс гадна хөлөг онгоцны дизайны хэд хэдэн онцлог шинж чанартай байдаг: үндсэн хэмжээсийн харьцаа, их биеийн контурын хэлбэр, жолоо ба сэнсний параметрүүд. Удирдах чадвар нь усан онгоцны нөхцөл байдлаас хамаарна: хөлөг онгоцны ачааллын шинж чанар, ус цаг уурын хүчин зүйлүүд.

Цусны эргэлтУсан онгоц хөдөлж байх үед жолоогоо аль нэг тал руу нь хөдөлгөвөл хөлөг эргэж, усан дээрх муруй шугамыг дүрсэлж эхэлнэ. Эргэлтийн үед хөлөг онгоцны хүндийн төвөөр дүрслэгдсэн энэ муруйг эргэлтийн шугам (Зураг 2) гэж нэрлэдэг бөгөөд буцах замд эргэлдсэний дараа урагш чиглэсэн хөлөг онгоцны төв шугам ба түүний төв шугамын хоорондох зай (Зураг 2) 180) нь тактикийн эргэлтийн диаметр юм. Илүү бага тактикийн диаметрэргэлт, хөлөг онгоцны маневрлах чадварыг илүү сайн гэж үздэг. Энэ муруй нь тойрогтой ойрхон бөгөөд диаметр нь хөлөг онгоцны маневрлах чадварыг хэмждэг.

Эргэлтийн диаметрийг ихэвчлэн метрээр хэмждэг. Жижиг моторт хөлөг онгоцны хувьд тактикийн эргэлтийн диаметрийн хэмжээ ихэнх тохиолдолд 2-3 хөлөг онгоцны урттай тэнцүү байдаг. Жолооч бүр хянах ёстой хөлөг онгоцны эргэлтийн диаметрийг мэддэг байх ёстой, учир нь зөв, аюулгүй маневр хийх нь үүнээс ихээхэн хамаардаг. Цусны эргэлтийн үед хөлөг онгоцны хурд 30% хүртэл буурдаг. Муруй дагуу хөдөлж байх үед төвөөс зугтах хүч хөлөг онгоцонд үйлчилдэг (Зураг 3), муруйлтын төвөөс гадна тал руу чиглүүлж, хөлөг онгоцны хүндийн төвд үйлчилдэг гэдгийг бид хэзээ ч мартаж болохгүй.

Зураг 2 Цусны эргэлт /—эргэлтийн шугам, 2—тактикийн эргэлтийн диаметр, 3—тогтвортой эргэлтийн диаметр

Төвөөс зугтах хүчнээс үүссэн хөлөг онгоцны шилжилтийг усны эсэргүүцлийн хүчээр сэргийлдэг - хажуугийн эсэргүүцэл, хэрэглэх цэг нь хүндийн төвийн доор байрладаг. Үүний үр дүнд эргэлтийн чиглэлийн эсрэг самбар дээр өнхрөх хүчийг үүсгэдэг хос хүч үүсдэг. Хөлөг онгоцны хүндийн төв нь хажуугийн эсэргүүцлийн төвөөс дээш нэмэгдэж, метацентрийн өндөр буурах тусам өнхрөх хэмжээ нэмэгддэг.

Эргэлтийн хурд нэмэгдэж, эргэлтийн диаметр багасах нь өнхрөхийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ нь хөлөг онгоцыг хөмрөхөд хүргэдэг. Тиймээс завь өндөр хурдтай явж байхад хэзээ ч огцом эргэлт хийж болохгүй.

Ердийн нүүлгэн шилжүүлэлттэй хөлөг онгоцнуудаас ялгаатай нь эргэлтэнд байгаа хавтгайн контур бүхий савнууд дотор тал руу эргэдэг (Зураг 4). Энэ нь төлөвлөлтийн контурын улмаас хажуугийн шилжилтийн үед их бие дээр үүсэх нэмэлт өргөх хүчнээс үүсдэг. Үүний зэрэгцээ гадна тал руу чиглэсэн төвөөс зугтах хүчний нөлөөн дор гулсдаг тул нүүлгэн шилжүүлэгч хөлөг онгоцтой харьцуулахад төлөвлөлтийн хөлөг онгоцууд арай илүү эргэлттэй байдаг.

Эргэлтийн диаметрээс гадна та түүний цагийг мэдэх хэрэгтэй, i.e. хөлөг онгоц 360° эргэхэд шаардагдах хугацаа.

Нэрлэсэн эргэлтийн элементүүд нь хөлөг онгоцны шилжилт хөдөлгөөн, ачааг түүний уртын дагуу байрлуулах шинж чанар, түүнчлэн хурдаас хамаарна. Бага хурдтай үед эргэлтийн диаметр бага байна.

Хөдөлгөөнт байдал.Хөдөлгүүр гэдэг нь хөлөг онгоцны өгөгдсөн хөдөлгүүрийн хүчээр тодорхой хурдтай хөдөлж, хөдөлгөөний эсэргүүцлийн хүчийг даван туулах чадвар юм.

Усан онгоцны хөдөлгөөн нь усны эсэргүүцлийг даван туулах тодорхой хүч байгаа тохиолдолд л боломжтой байдаг - түлхэлт. Тогтмол хурдтай үед зогсолтын хэмжээ нь усны эсэргүүцлийн хэмжээтэй тэнцүү байна. Хөлөг онгоцны хурд ба хүч нь хоорондоо холбоотой байдаг дараах хамаарал:

Р. V=ho-N.Хаана:В - хөлөг онгоцны хурд; K - усны эсэргүүцэл; N - хөдөлгүүрийн хүч;хо -Үр ашиг=0.5.

Энэ тэгшитгэлээс харахад хурд нэмэгдэх тусам усны эсэргүүцэл нэмэгддэг. Гэсэн хэдий ч, энэ хамаарал нь нүүлгэн шилжүүлэх хөлөг онгоц болон тэлэх хөлөг онгоцны хувьд өөр физик утга, шинж чанартай байдаг.

Жишээлбэл, нүүлгэн шилжүүлэх хөлөг онгоцны хурд V = 2 ÖL, км / цаг (L нь савны урт, м) -тэй тэнцүү утгатай бол усны эсэргүүцэл K нь их биеийн арьс дээрх усны үрэлтийн эсэргүүцэлээс бүрдэнэ. мөн усны турбулентаас үүсэх хэлбэрийн эсэргүүцэл. Энэ хөлөг онгоцны хурд нь тогтоосон хэмжээнээс давахад долгион үүсч, хоёр эсэргүүцэл дээр гурав дахь эсэргүүцэл нэмэгддэг - долгионы эсэргүүцэл. Давалгааны чирэх хурд нэмэгдэх тусам огцом нэмэгддэг.

Төлөвлөгөөний хөлөг онгоцны хувьд усны эсэргүүцлийн шинж чанар нь нүүлгэн шилжүүлэх хөлөг онгоцныхтой адил бөгөөд хурдны утга нь V = 8 ÖL км / цаг байна. Гэсэн хэдий ч хурд нь улам нэмэгдэх тусам хөлөг онгоц нь ар тал руугаа мэдэгдэхүйц обудтай болж, нум нь дээшилдэг. Хөдөлгөөний энэ хэлбэрийг шилжилтийн (шилжилтээс төлөвлөлт хүртэл) гэж нэрлэдэг. Төлөвлөлтийн эхлэлийн онцлог шинж тэмдэг бол хөлөг онгоцны хурд аяндаа нэмэгдэх явдал юм. Энэ үзэгдэл нь нум боссоны дараа усан онгоцны нийт эсэргүүцэл буурч, "дээш хөвөх" мэт санагдаж, тогтмол хүчийг хадгалахын зэрэгцээ хурдыг нэмэгдүүлснээр үүсдэг.

Төлөвлөлт хийх үед өөр төрлийн усны эсэргүүцэл үүсдэг - ус цацах эсэргүүцэл, долгионы эсэргүүцэл ба хэлбэрийн эсэргүүцэл эрс буурч, тэдгээрийн утгууд нь бараг тэг болж буурдаг.

Тиймээс дөрвөн төрлийн эсэргүүцэл нь хөлөг онгоцны хөдөлгөөнд нөлөөлдөг.

үрэлтийн эсэргүүцэл- хөлөг онгоцны норсон гадаргуугийн талбай, түүний боловсруулалтын чанар, бохирдлын зэргээс хамаарна (замаг, нялцгай биет гэх мэт);

хэлбэрийн эсэргүүцэл- хөлөг онгоцны их биеийг оновчтой болгохоос шалтгаална, энэ нь эргээд илүү сайн, арын үзүүр нь хурц, өргөнтэй харьцуулахад хөлөг онгоцны урт нь илүү байх болно;

онцлог эсэргүүцэл- нумын хэлбэр, хөлөг онгоцны уртаас хамаарна, хөлөг онгоц урт байх тусам долгион үүсэх нь бага байх болно;

ус цацах эсэргүүцэл- биеийн өргөнийг урттай харьцуулсан харьцаанаас хамаарна.

Дүгнэлт: 1. Нарийн их биетэй, бөөрөнхий шулуун шугамтай, нум болон эгц үзүүртэй нүүлгэн шилжүүлэгч хөлөг онгоцууд усны эсэргүүцэл хамгийн бага байдаг.

2. Төлөвлөгөөний хөлөг онгоцны хувьд долгион байхгүй тохиолдолд хөндлөвчний арын хэсэг бүхий өргөн хавтгай ёроолтой их бие нь хамгийн их гидродинамик өргөлтөөр усны хамгийн бага эсэргүүцлийг хангадаг.

Далайсан эсвэл хагас халивтай их биетэй илүү далайд нийцэх онгоц. Эдгээр хөлөг онгоцны хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд уртааш алхмууд болон ус цацах хамгаалалтаар хангадаг.

Инерци.Усан онгоцны маневр хийх маш чухал чанар бол түүний инерци юм. Энэ нь ихэвчлэн тоормосны зай, эрэг болон хурдатгалын замын урт, түүнчлэн тэдгээрийн үргэлжлэх хугацаагаар тооцдог. Хөдөлгүүр нь урагшаа урагшаа эргэхээс эхлээд эцэст нь зогсох хүртэлх хугацаанд хөлөг онгоцны туулсан зайг гэнэ. тоормосны зай. Энэ зайг ихэвчлэн метрээр, бага тохиолдолд хөлөг онгоцны уртаар илэрхийлдэг. Хөдөлгүүрийг урагш хөдөлгөхөөс эхлээд усны эсэргүүцлийн нөлөөгөөр бүрэн зогсох хүртэлх хугацаанд хөлөг онгоцны туулсан зайг эрэг гэж нэрлэдэг. Хөдөлгүүрийг асаасан цагаас хойш урагшлах хурдыг хөдөлгүүрийн өгөгдсөн горимд бүрэн хурдтай болгох хүртэл хөлөг онгоц туулах замыг хурдатгалын зам гэнэ. Жолооч өөрийн хөлөг онгоцны дээрх чанаруудын талаар үнэн зөв мэдлэгтэй байх нь навигацийн давчуу нөхцөлтэй нарийхан газар, замд маневр хийх аюулгүй байдлыг ихээхэн хангадаг. Санаж байна уу! Моторт завь нь тоормосгүй байдаг тул инерцийг шингээхэд машинаас хамаагүй илүү зай, цаг хугацаа шаардагддаг.

Усан онгоцон дээрх ачааны харьцангуй байрлалын дагуу навигатор нь метацентрик өндрийн хамгийн таатай утгыг үргэлж олж чаддаг бөгөөд энэ үед хөлөг хангалттай тогтвортой, довтолгоонд өртөхгүй байх болно.

Өсгийтэй мөч нь хөлөг онгоцны дундуур мөрөн дээр хөдөлж, хөдөлгөөний зайтай тэнцүү ачааны жингийн үржвэр юм. Хэрэв хүн 75 жинтэй бол кг,эрэг дээр суух нь хөлөг онгоцоор 0.5-аар хөдөлнө м,Дараа нь өсгийтэй мөч нь 75 * 0.5 = 37.5-тай тэнцүү байх болно кг/м.

Зураг 91.Статик тогтвортой байдлын диаграм

Хөлөг онгоцыг 10 ° -аар эргүүлэх мөчийг өөрчлөхийн тулд хөлөг онгоцыг төв хавтгайтай харьцуулахад бүрэн тэгш хэмтэй бүрэн нүүлгэн шилжүүлэх шаардлагатай.

Усан онгоцны ачааллыг хоёр талдаа хэмжсэн ноорог ашиглан шалгах хэрэгтэй. Налуу хэмжигчийг төвийн хавтгайд хатуу перпендикуляр суурилуулсан бөгөөд ингэснээр 0 ° -ыг харуулна.

Үүний дараа та налуу хэмжигч 10 ° -ыг харуулах хүртэл ачааг (жишээлбэл, хүмүүсийг) урьдчилан тогтоосон зайд шилжүүлэх хэрэгтэй. Туршилтын туршилтыг дараах байдлаар гүйцэтгэнэ: хөлөг онгоцыг нэг талдаа, дараа нь нөгөө талдаа хазайлгана.

Төрөл бүрийн өнцгөөр (хамгийн их) өнцгөөр унасан хөлөг онгоцны бэхэлгээний моментуудыг мэдэхийн тулд хөлөг онгоцны тогтвортой байдлыг үнэлэх статик тогтвортой байдлын диаграммыг (Зураг 91) байгуулах боломжтой.

Тогтвортой байдлыг хөлөг онгоцны өргөнийг нэмэгдүүлэх, хүндийн төвийг буулгах, хатуу хөвүүр суурилуулах замаар нэмэгдүүлэх боломжтой.

Хэрэв хөлөг онгоцны хүндийн төв нь магнитудын төвөөс доогуур байрладаг бол хөлөг онгоцыг маш тогтвортой гэж үздэг, учир нь өнхрөх үед дэмжих хүч нь хэмжээ, чиглэлд өөрчлөгддөггүй, харин түүний хэрэглээний цэг нь хазайлт руу шилждэг. хөлөг онгоц (Зураг 92, а).

Тиймээс, өсгийтэй байх үед эерэг сэргээх момент бүхий хос хүч үүсдэг бөгөөд энэ нь хөлөг онгоцыг шулуун гэдсээр хэвийн босоо байрлал руу буцаах хандлагатай байдаг. Метацентрик өндөр нь 0-тэй тэнцүү байх үед h>0 гэдгийг шалгахад хялбар байдаг. Энэ нь хүнд давирхайтай дарвуулт завины хувьд ердийн зүйл бөгөөд том хөлөг онгоцны хувьд хэвийн бус юм. том хөлөг онгоцуудердийн орон сууцны загвартай.

Хэрэв таталцлын төв нь магнитудын төвөөс дээш байрладаг бол тогтвортой байдлын гурван тохиолдол боломжтой бөгөөд үүнийг навигатор сайн мэддэг байх ёстой.

Тогтвортой байдлын анхны тохиолдол.

Метацентрийн өндөр h>0. Хэрэв таталцлын төв нь магнитудын төвөөс дээш байрладаг бол хөлөг онгоц налуу байрлалд байх үед дэмжих хүчний үйл ажиллагааны шугам нь хүндийн төвөөс дээш төв хавтгайтай огтлолцдог (Зураг 92, б).

Цагаан будаа. 92.Тогтвортой хөлөг онгоцны тохиолдол

Энэ тохиолдолд нөхөн сэргээх эерэг мөч бүхий хэд хэдэн хүч үүсдэг. Энэ нь ихэнх уламжлалт хэлбэрийн завины хувьд ердийн зүйл юм. Энэ тохиолдолд тогтвортой байдал нь их бие болон хүндийн төвийн өндрийн байрлалаас хамаарна.

Өсгийтэй байх үед өсгий тал нь усанд орж, нэмэлт хөвөх хүчийг бий болгож, хөлөг онгоцыг тэгшлэх хандлагатай байдаг. Гэсэн хэдий ч хөлөг онгоц өнхрөх тал руу шилжих боломжтой шингэн болон задгай ачаатай өнхрөхөд хүндийн төв мөн өнхрөх рүү шилжинэ. Хэрэв өнхрөх үед таталцлын төв нь магнитудын төвийг мета төвтэй холбосон шугамаас цааш хөдөлвөл хөлөг онгоц хөмрөх болно.

Үл тоомсорлож буй тэнцвэрт байдалд тогтворгүй савны хоёр дахь тохиолдол.

Метацентрик өндөр h = 0. Хэрэв таталцлын төв нь магнитудын төвөөс дээш оршдог бол өнхрөх үед дэмжих хүчний үйлчлэлийн шугам нь хүндийн төвөөр дамжин MG = 0 (Зураг 93).

Энэ тохиолдолд магнитудын төв нь хүндийн төвтэй ижил босоо чиглэлд үргэлж байрладаг тул сэргээгдэх хос хүч байдаггүй. Гадны хүчний нөлөөлөлгүйгээр хөлөг онгоц босоо байрлал руу буцаж чадахгүй.

Энэ тохиолдолд шингэн болон задгай ачааг хөлөг онгоцоор тээвэрлэх нь онцгой аюултай бөгөөд бүрэн хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй: бага зэрэг ганхах үед хөлөг онгоц хөмрөх болно. Энэ нь дугуй хүрээтэй завины хувьд ердийн зүйл юм.

Тогтворгүй тэнцвэрт байдалд байгаа тогтворгүй савны гурав дахь тохиолдол.

Метацентрик өндөр 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).

Тогтвортой байдал нь хөлөг онгоцны хамгийн чухал далайд тэсвэртэй байдлын нэг бөгөөд энэ нь навигацийн аюулгүй байдалтай холбоотой маш чухал асуудлуудтай холбоотой юм. Тогтвортой байдал алдагдах нь бараг үргэлж хөлөг онгоц, ихэнхдээ багийнхан үхдэг гэсэн үг юм. Далайн бусад чадварын өөрчлөлтөөс ялгаатай нь тогтворжилтын бууралт нь харагдахгүй бөгөөд хөлөг онгоцны багийнхан дүрмээр бол хөмөрэхийн өмнөх сүүлийн секунд хүртэл удахгүй болох аюулыг мэддэггүй. Тиймээс хөлөг онгоцны онолын энэ хэсгийг судлахад хамгийн их анхаарал хандуулах ёстой.

Усан онгоц нь усны гадаргуутай харьцуулахад өгөгдсөн тэнцвэрийн байрлалд хөвөхийн тулд зөвхөн тэнцвэрийн нөхцлийг хангаад зогсохгүй түүнийг тэнцвэрийн байрлалаас гаргах хандлагатай гадны хүчийг эсэргүүцэх чадвартай байх ёстой. эдгээр хүчний үйлчлэлээс анхны байрлалдаа буцах.байрлал. Тиймээс хөлөг онгоцны тэнцвэр тогтвортой байх ёстой, эсвэл өөрөөр хэлбэл, хөлөг онгоц эерэг тогтвортой байх ёстой.

Иймээс тогтвортой байдал гэдэг нь гадны хүчний нөлөөгөөр тэнцвэрт байдлаас гарсан хөлөг онгоц эдгээр хүчний үйл ажиллагаа зогссоны дараа анхны тэнцвэрт байдалдаа эргэн орох чадвар юм.

Савны тогтвортой байдал нь түүний тэнцвэртэй холбоотой бөгөөд энэ нь сүүлчийнх нь шинж чанар болдог. Хэрэв хөлөг онгоцны тэнцвэр тогтвортой байвал хөлөг эерэг тогтвортой байна; Хэрэв түүний тэнцвэрт байдал хайхрамжгүй байвал хөлөг онгоцны тогтвортой байдал тэг байх ба эцэст нь хэрэв хөлөг онгоцны тэнцвэр тогтворгүй бол сөрөг тогтвортой байдалтай байна.

Танкчин ахмад Ширяев
Эх сурвалж: fleetphoto.ru

Энэ бүлэгт хөлөг онгоцны дундах хүрээний хавтгай дахь хөлөг онгоцны хажуугийн хазайлтыг судлах болно.

Хөндлөн налуу үед, өөрөөр хэлбэл өнхрөх үед тогтвортой байдлыг хөндлөн гэж нэрлэдэг. Хөлөг онгоцны налуу өнцгөөс хамааран хажуугийн тогтвортой байдлыг хазайлтын жижиг өнцөгт (10-15 градус хүртэл) тогтвортой байдал, эсвэл анхны тогтвортой байдал гэж нэрлэгддэг, налуугийн том өнцгөөр тогтвортой байдалд хуваадаг.

Усан онгоцны хазайлт нь хос хүчний нөлөөн дор явагддаг; хөлөг онгоцыг уртааш тэнхлэгийн дагуу эргүүлэхэд хүргэдэг энэ хос хүчний мөчийг өсгий Mkr гэж нэрлэнэ.

Хэрэв хөлөг онгоцонд хэрэглэсэн Mcr нь тэгээс эцсийн утга хүртэл аажмаар нэмэгдэж, өнцгийн хурдатгал, улмаар инерцийн хүчийг үүсгэдэггүй бол ийм налуутай тогтвортой байдлыг статик гэж нэрлэдэг.

Усан онгоцонд нөлөөлж буй өсгий мөч нь өнцгийн хурдатгал ба инерцийн хүч үүсэхэд шууд хүргэдэг. Ийм хазайлтаар гарч ирдэг тогтвортой байдлыг динамик гэж нэрлэдэг.

Статик тогтвортой байдал нь хөлөг онгоцыг анхны тэнцвэрт байдалд буцаах хандлагатай, сэргээх момент үүсэх замаар тодорхойлогддог. Динамик тогтвортой байдал нь үйл ажиллагааныхаа эхнээс төгсгөл хүртэлх энэ мөчийн ажилаар тодорхойлогддог.

Савны жигд хөндлөн хазайлтыг авч үзье. Эхний байрлалд хөлөг онгоц шууд буух боломжтой гэж бид таамаглах болно. Энэ тохиолдолд дэмжих хүч D' нь DP-д үйлчилж, С цэгт - хөлөг онгоцны хэмжээсийн төв (Хөвөх чадварын төв-В) дээр үйлчилнэ.

Цагаан будаа. 1

Өсгөх моментийн нөлөөн дор хөлөг онгоц жижиг θ өнцгөөр хөндлөн хазайлт авсан гэж үзье. Дараа нь магнитудын төв нь C цэгээс C 1 цэг рүү шилжих ба одоо байгаа шинэ усны шугам B 1 L 1-д перпендикуляр байрлах тулгуур хүч нь төвийн хавтгайд θ өнцөгт чиглэнэ. Дэмжих хүчний анхны болон шинэ чиглэлийн үйл ажиллагааны шугамууд m цэг дээр огтлолцоно. Хөвөгч хөлөг онгоцны хязгааргүй бага тэнцүү эзэлхүүнтэй хазайлт дахь тулгуур хүчний үйлчлэлийн шугамын огтлолцох цэгийг хөндлөн метацентр гэнэ.

Бид метатөвийн өөр нэг тодорхойлолтыг өгч болно: хөндлөн хавтгайд магнитудын төвийн шилжилтийн муруйн муруйлтын төвийг хөндлөн метатөв гэж нэрлэдэг.

Хөндлөн хавтгайд хэмжигдэхүүний төвийн шилжилтийн муруйн муруйлтын радиусыг хөндлөн метацентрик радиус (эсвэл жижиг метацентрик радиус) гэж нэрлэдэг. Энэ нь хөндлөн метацентрээс m-ээс С магнитудын төв хүртэлх зайгаар тодорхойлогддог бөгөөд r үсгээр тэмдэглэгдсэн байдаг.

Хөндлөн метацентрик радиусыг дараахь томъёогоор тооцоолж болно.

өөрөөр хэлбэл, хөндлөн метацентрик радиус нь энэ талбайн хүндийн төвийг дайран өнгөрөх уртааш тэнхлэгтэй харьцуулахад усны шугамын талбайн Ix инерцийн моменттэй тэнцүү бөгөөд энэ усны шугамд тохирох эзэлхүүний шилжилт V-д хуваагдана.

Тогтвортой байдлын нөхцөл

Шууд тэнцвэрийн байрлалд байгаа ба агаарын шугамын усны шугамын дагуу хөвж буй хөлөг онгоц Mkr гадаад өсөх моментийн үйлчлэлийн үр дүнд агаарын шугамын анхны ус дамжуулах шугам нь эгцтэй байхаар өсгийтэй болсон гэж үзье. одоо байгаа шинэ усны шугам B 1 L 1 нь жижиг өнцөг θ үүсгэдэг. Усанд живсэн их биеийн хэсгийн хэлбэр өөрчлөгдсөний улмаас их биений энэ хэсэгт үйлчлэх гидростатик даралтын хүчний хуваарилалт мөн өөрчлөгдөнө. Савны хэмжээсийн төв нь өнхрөх тал руу шилжиж, С цэгээс С 1 цэг рүү шилжинэ.

Дэмжих хүч D', өөрчлөгдөөгүй, шинэ үр дүнтэй усны шугамд перпендикуляр босоо дээш чиглэсэн байх ба түүний үйл ажиллагааны шугам нь анхны хөндлөн метатөв m дээр АН-ыг огтолно.

Усан онгоцны хүндийн төвийн байрлал өөрчлөгдөөгүй хэвээр байгаа бөгөөд жингийн хүч P нь шинэ усны шугам B 1 L 1-д перпендикуляр байх болно. Тиймээс, P ба D' хүчнүүд хоорондоо параллель байх нь нэг босоо чиглэлд оршдоггүй тул GK гартай хос хүчийг үүсгэдэг бөгөөд K цэг нь G цэгээс доош буусан перпендикулярын суурь юм. дэмжих хүчний үйл ажиллагааны чиглэл.

Савыг анхны тэнцвэрт байдалд нь буцаах хандлагатай, хөлөг онгоцны жин ба тулгуур хүчээс үүссэн хос хүчийг сэргээх хос гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ хосын моментийг сэргээх момент Mθ гэнэ.

Өсгийтэй хөлөг онгоцны тогтвортой байдлын асуудлыг засах мөчийн үйл ажиллагааны чиглэлээр шийддэг. Хэрэв сэргээх мөч нь хөлөг онгоцыг анхны тэнцвэрт байдалд буцаах хандлагатай бол сэргээх мөч нь эерэг, хөлөг онгоцны тогтвортой байдал эерэг байна - хөлөг онгоц тогтвортой байна. Зураг дээр. Зураг 2-т хөлөг онгоцонд нөлөөлж буй хүчний байрлалыг харуулсан бөгөөд энэ нь эерэг сэргээх мөчтэй тохирч байна. Хэрэв CG нь мета төвөөс доогуур байвал ийм мөч тохиолдохыг шалгахад хялбар байдаг.

Цагаан будаа. 2 Цагаан будаа. 3

Зураг дээр. Сэргээх момент сөрөг байх үед (хүндийн төв нь мета төвөөс дээш байрладаг) эсрэг нөхцөл байдлыг 3-р зурагт үзүүлэв. Түүний үйл ажиллагааны чиглэл нь Mkr-ийн гаднах өсгийтэй моментийн үйл ажиллагааны чиглэлтэй давхцаж байгаа тул энэ нь хөлөг онгоцыг тэнцвэрийн байрлалаас цааш хазайлгах хандлагатай байдаг. Энэ тохиолдолд хөлөг онгоц тогтвортой биш байна.

Онолын хувьд хөлөг онгоцны хазайлтыг сэргээх момент тэгтэй тэнцүү байна, өөрөөр хэлбэл хөлөг онгоцны жингийн хүч ба дэмжих хүч нь ижил босоо тэнхлэгт байрладаг гэж үзэж болно. 4.

Цагаан будаа. 4

Зөвшөөрөх мөч байхгүй байх нь өсөх мөч зогссоны дараа хөлөг онгоц налуу байрлалд үлдэх, өөрөөр хэлбэл хөлөг онгоц хайхрамжгүй тэнцвэрт байдалд хүргэдэг.

Тиймээс хөндлөн метацентрийн харьцангуй байрлалын дагуу м ба С.Т. G-ийг засах мөчийн тэмдгээр эсвэл өөрөөр хэлбэл савны тогтвортой байдлын талаар дүгнэж болно. Тэгэхээр, хэрэв хөндлөн метацентр нь хүндийн төвөөс дээш байвал (Зураг 2) хөлөг онгоц тогтвортой байна.

Хэрэв хөндлөн метацентр нь хүндийн төвөөс доош байрлах эсвэл түүнтэй давхцаж байвал (Зураг 3, 4) хөлөг онгоц тогтвортой биш байна.

Энэ нь метацентрик өндрийн тухай ойлголтыг бий болгодог: хөндлөн метацентрик өндөр нь анхны тэнцвэрийн байрлал дахь хөлөг онгоцны хүндийн төвөөс дээш хөндлөн метацентрийн өргөлт юм.

Хөндлөн метацентрийн өндөр (Зураг 2) нь хүндийн төвөөс (өөрөөр хэлбэл G) хөндлөн метацентр (өөрөөр хэлбэл м), өөрөөр хэлбэл сегмент mG хүртэлх зайгаар тодорхойлогддог. Энэ сегмент нь тогтмол үнэ цэнэ, оноос хойш болон C.T. , мөн хөндлөн метацентр нь жижиг налуу үед байрлалаа өөрчилдөггүй. Үүнтэй холбогдуулан үүнийг хөлөг онгоцны анхны тогтвортой байдлын шалгуур болгон хүлээн зөвшөөрөх нь тохиромжтой.

Хэрэв хөндлөн метацентр нь хөлөг онгоцны хүндийн төвөөс дээгүүр байрласан бол хөндлөн метацентрийн өндрийг эерэг гэж үзнэ. Дараа нь хөлөг онгоцны тогтвортой байдлын нөхцөлийг дараах томъёогоор өгч болно: хэрэв түүний хөндлөн метацентрик өндөр эерэг байвал хөлөг онгоц тогтвортой байна. Энэхүү тодорхойлолт нь хөлөг онгоцны тогтвортой байдлыг түүний налууг харгалзахгүйгээр, тухайлбал, өнхрөх өнцгийг тэг өнцгөөр үнэлэх боломжийг олгодог тул тэгшлэх мөч огт байхгүй үед тохиромжтой юм. Хөндлөн метацентрик өндрийн утгыг олж авахын тулд ямар өгөгдөл шаардлагатайг тодорхойлохын тулд Зураг руу хандъя. Эхний хажуугийн эерэг тогтворжилттой хөлөг онгоцны C магнитудын төв, хүндийн төв G болон хөндлөн метатөв m-ийн харьцангуй байрлалыг харуулсан 5.

Цагаан будаа. 5

Зурагт хөндлөн метацентрик өндрийг h дараах томъёоны аль нэгээр тодорхойлж болохыг харуулж байна.

h = Z C ± r - Z G ;

Хөндлөн метацентрик өндрийг ихэвчлэн сүүлчийн тэгшитгэлийг ашиглан тодорхойлдог. Хөндлөн мета төвийн Zm програмыг метацентрик диаграмаас олж болно. Хөлөг онгоцны хөндлөн метацентрик өндрийг тодорхойлоход тулгарч буй гол бэрхшээлүүд нь хөлөг онгоцны массын ачааллын хураангуй хүснэгтийг ашиглан тодорхойлогддог ZG хүндийн төвийн хэрэглээг тодорхойлоход үүсдэг (энэ асуудлыг лекц дээр хэлэлцсэн -).

Гадаадын уран зохиолд харгалзах цэгүүдийн тэмдэглэгээ ба тогтвортой байдлын параметрүүдийг Зураг дээр үзүүлсэн шиг харж болно. 6.

Цагаан будаа. 6

• энд K нь бэхэлгээний цэг;
• B - хөвөх төв;
• G - хүндийн төв;
• M - хөндлөн метацентр;
• KV - магнитудын төвийн хэрэглээ;
• KG - хүндийн төвийн хэрэглээ;
• KM - хөндлөн мета төвийн хэрэглээ;
• VM - хөндлөн метацентрик радиус (Метацентрийн радиус);
• BG - хүндийн төвийг магнитудын төвөөс дээш өргөх;
• GM - хөндлөн метацентрик өндөр.

Манай ном зохиолд GK гэж тэмдэглэгдсэн статик тогтвортой байдлын гарыг гадаадын уран зохиолд GZ гэж тэмдэглэсэн байдаг.

Санал болгож буй унших:

Хажуугийн тогтвортой байдлын онол нь хөлөг онгоцны дундах хавтгайд тохиолдох хөлөг онгоцны хазайлтыг авч үздэг бөгөөд өсгий момент гэж нэрлэгддэг гадаад момент мөн дундын хавтгайд үйлчилдэг.

Одоохондоо хөлөг онгоцны жижиг хазайлтаар хязгаарлагдахгүйгээр (тэдгээрийг "Эхний тогтвортой байдал" хэсэгт онцгой тохиолдол гэж үзэх болно) гадаад өсөх моментийн тогтмол нөлөөн дор хөлөг онгоцны өсгий байдлын ерөнхий тохиолдлыг авч үзье. цаг. Практикт ийм өсгийтэй мөч нь жишээлбэл, тогтмол салхины хүчний үйлчлэлээс үүсдэг бөгөөд түүний чиглэл нь хөлөг онгоцны хөндлөн хавтгай - дунд хэсгийн хавтгайтай давхцдаг. Энэ өсгийтэй мөчид өртөх үед хөлөг онгоц эсрэг тал руугаа тогтмол эргэлддэг бөгөөд түүний хэмжээ нь салхины хүч болон хөлөг онгоцны хэсэг дэх тэгшлэх моментоор тодорхойлогддог.

Усан онгоцны онолын талаархи уран зохиолд зураг дээр хөлөг онгоцны хоёр байрлалыг шууд ба жагсаалттай хослуулах нь заншилтай байдаг. Өсгийтэй байрлал нь хөлөг онгоцтой харьцуулахад усны шугамын шинэ байрлалтай тохирч байгаа бөгөөд энэ нь тогтмол живсэн эзэлхүүнтэй тохирч байгаа боловч өсгийтэй хөлөг онгоцны усан доорх хэсгийн хэлбэр нь тэгш хэмтэй байхаа больсон: баруун тал нь зүүнээс илүү живсэн байна. (Зураг 1).

Хөлөг онгоцны шилжилтийн нэг утгатай (хөлөг онгоцны тогтмол жинд) тохирох бүх усны шугамыг ихэвчлэн гэж нэрлэдэг. тэнцүү хэмжээ.

Бүх ижил эзэлхүүнтэй усны шугамын зураг дээрх үнэн зөв дүрслэл нь тооцоолоход ихээхэн бэрхшээлтэй холбоотой байдаг. Усан онгоцны онолын хувьд ижил эзэлхүүнтэй усны шугамыг графикаар дүрслэх хэд хэдэн арга байдаг. Өсгийн маш жижиг өнцгөөр (хязгааргүй тэнцүү эзэлхүүнтэй хазайлттай үед) Л.Эйлерийн теоремын үр дүнг ашиглаж болох бөгөөд үүний дагуу өсгийн хязгааргүй жижиг өнцгөөр ялгаатай тэнцүү эзэлхүүнтэй хоёр усны шугам дайран өнгөрөх шулуун шугамын дагуу огтлолцдог. талбайн нийтлэг таталцлын төвөөр дамжуулан (хязгаарлагдмал хазайлтын хувьд энэ мэдэгдэл хүчинтэй байх болно, учир нь усны шугам бүр талбайн өөрийн хүндийн төвтэй байдаг).

Хэрэв бид хөлөг онгоцны жин ба гидростатик даралтын хүчний бодит хуваарилалтыг хийсвэрлэж, тэдгээрийн үйлдлийг төвлөрсөн үр дүнгээр сольж үзвэл бид диаграммд хүрнэ (Зураг 1). Усан онгоцны хүндийн төвд бүх тохиолдолд усны шугамд перпендикуляр чиглэсэн жингийн хүчийг хэрэглэнэ. Үүнтэй зэрэгцээд хөлөг онгоцны усан доорх эзэлхүүний төв хэсэгт хөвөх хүч үйлчилдэг. магнитудын төв(цэг ХАМТ).

Эдгээр хүчний зан төлөв (мөн гарал үүсэл) нь бие биенээсээ хамааралгүй байдаг тул нэг шугамын дагуу үйлчлэхээ больсон, харин ажиллаж байгаа усны шугамтай параллель ба перпендикуляр хос хүчийг үүсгэдэг. B 1 L 1. Жингийн хүчний тухайд РЭнэ нь усны гадаргуу дээр босоо, перпендикуляр хэвээр үлдэж, хазайсан хөлөг онгоц босоо тэнхлэгээс хазайдаг бөгөөд зөвхөн зургийн конвенц нь жингийн хүчний векторыг төвийн хавтгайгаас хазайхыг шаарддаг гэж бид хэлж чадна. Хэрэв та хөлөг онгоцон дээр суурилуулсан видео камерын нөхцөл байдлыг төсөөлж, далайн гадаргууг хөлөг онгоцны өнхрөх өнцөгтэй тэнцэх өнцгөөр дэлгэцэн дээр харуулж байгаа бол энэ аргын онцлогийг ойлгоход хялбар болно.

Үүний үр дүнд хос хүч нь моментийг үүсгэдэг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн нэрлэдэг сэргээх мөч. Энэ мөч нь гаднах өсгийтэй моментийг эсэргүүцдэг бөгөөд тогтвортой байдлын онолын анхаарлын гол объект юм.

Сэргээх моментийн хэмжээг нэг (хоёрын аль нэг) хүчний үржвэр ба тэдгээрийн хоорондох зайг томъёогоор (ямар ч хос хүчний хувьд) тооцоолж болно. статик тогтвортой байдлын мөрөн:

Формула (1) нь мөр ба момент хоёулаа хөлөг онгоцны өнхрөх өнцгөөс хамаардаг болохыг харуулж байна, өөрөөр хэлбэл. хувьсах (өнхрөх утгаараа) хэмжигдэхүүнийг илэрхийлнэ.

Гэсэн хэдий ч бүх тохиолдолд сэргээх моментийн чиглэл нь 1-р зураг дээрх зурагтай тохирч чадахгүй.

Хэрэв таталцлын төв (хөлөг онгоцны өндрийн дагуу ачааг байрлуулах өвөрмөц байдлын үр дүнд, жишээлбэл, тавцан дээр илүүдэл ачаа байгаа үед) нэлээд өндөр байвал нөхцөл байдал үүсч болно. жингийн хүч нь дэмжих хүчний үйл ажиллагааны шугамын баруун талд байна. Дараа нь тэдний мөч нь эсрэг чиглэлд үйлчилж, хөлөг онгоцны өсгийд хувь нэмэр оруулах болно. Гаднах өсгийтэй мөчтэй хамт тэд хөлөг онгоцыг хөмрөх болно, учир нь өөр эсрэг тэсрэг мөч байхгүй.

Энэ тохиолдолд хөлөг онгоцны тогтвортой байдал байхгүй тул энэ нөхцөл байдлыг хүлээн зөвшөөрөх боломжгүй гэж үнэлэх нь тодорхой байна. Тиймээс, таталцлын төв өндөртэй тул хөлөг онгоц нь энэ чухал чанар болох тогтвортой байдлыг алдаж магадгүй юм.

Далайн нүүлгэн шилжүүлэлтийн хөлөг онгоцнуудад хөлөг онгоцны тогтвортой байдалд нөлөөлөх, түүнийг "удирдах" чадварыг зөвхөн хөлөг онгоцны байрлалыг тодорхойлдог ачаа, нөөцийг хөлөг онгоцны өндрийн дагуу оновчтой байрлуулах замаар л навигатагчид олгодог. хөлөг онгоцны хүндийн төв. Энэ нь хөлөг онгоцны усан доорх хэсгийн хэлбэртэй холбоотой (хөлөг онгоцны байнгын шилжилт ба таталттай) холбоотой байдаг тул багын гишүүдийн голын байрлалд үзүүлэх нөлөөллийг үгүйсгэхгүй. өөрчлөгдөөгүй бөгөөд хөлөг онгоцны өнхрөх үед хүний ​​оролцоогүйгээр өөрчлөгддөг бөгөөд зөвхөн ноорогоос хамаарна. Их биений хэлбэрт хүний ​​нөлөөлөл нь хөлөг онгоцны дизайны үе шатанд дуусдаг.

Тиймээс хөлөг онгоцны аюулгүй байдалд нэн чухал ач холбогдолтой хүндийн төвийн босоо байрлал нь багийнхны “нөлөөллийн хүрээнд” байдаг бөгөөд тусгай тооцоогоор байнгын хяналт шаарддаг.

Савны "эерэг" тогтвортой байдлыг тооцоолохын тулд метацентр ба анхны метацентрийн өндөр гэсэн ойлголтыг ашигладаг.

Хөндлөн метатөв- энэ бол хөлөг онгоц өсгийтэй байх үед утгын төв нь хөдөлдөг траекторийн муруйлтын төв юм.

Үүний үр дүнд мета төв (мөн цар хүрээний төв) нь тодорхой цэг бөгөөд түүний зан байдал нь зөвхөн усан доорх хэсэг дэх хөлөг онгоцны хэлбэрийн геометр ба түүний ноорхойгоор тодорхойлогддог.

Өнхрөхгүйгээр хөлөг онгоцны буулттай тохирох мета төвийн байрлалыг ихэвчлэн нэрлэдэг анхны хөндлөн метатөв.

Төвийн хавтгайд (DP) хэмжсэн хөлөг онгоцны хүндийн төв ба ачаалах тодорхой хувилбар дахь анхны мета төвийн хоорондох зайг гэж нэрлэдэг. анхны хөндлөн метацентрик өндөр.

Зураг дээр таталцлын төв нь тогтмол (өгөгдсөн ноорог) анхны метатөвтэй харьцуулахад бага байх тусам хөлөг онгоцны метацентрик өндөр байх болно, өөрөөр хэлбэл. Сэргээх мөч болон энэ агшин өөрөө илүү их байх тусмаа.

Тиймээс метацентрик өндөр нь хөлөг онгоцны тогтвортой байдлыг хянах чухал шинж чанар юм. Мөн түүний үнэ цэнэ их байх тусам ижил өнхрөх өнцгөөр засах моментийн утга их байх болно, өөрөөр хэлбэл. хөлөг онгоцны өсгийд тэсвэртэй байдал.

Хөлөг онгоцны жижиг өсгийтийн хувьд мета төв нь ойролцоогоор анхны мета төвийн байршилд байрладаг, учир нь магнитудын төвийн замнал (цэг) ХАМТ) тойрогтой ойрхон, радиус нь тогтмол байна. Мета төвд оройтой гурвалжингаас өнхрөх жижиг өнцгүүдэд хүчинтэй ашигтай томъёо гарч ирнэ ( θ <10 0 ÷12 0):

өнхрөх өнцөг хаана байна θ радианд ашиглах ёстой.

(1) ба (2) илэрхийллээс дараах илэрхийллийг олж авахад хялбар байдаг.

Энэ нь статик тогтвортой байдлын гар ба метацентрик өндөр нь хөлөг онгоцны жин ба түүний шилжилтээс хамаардаггүй, харин янз бүрийн төрөл, хэмжээтэй хөлөг онгоцны тогтвортой байдлыг харьцуулж болох бүх нийтийн тогтвортой байдлын шинж чанарыг илэрхийлдэг болохыг харуулж байна.

Тиймээс хүндийн төв өндөртэй хөлөг онгоцны хувьд (мод зөөгч) анхны метацентрик өндөр нь утгыг авдаг. h 0≈ 0 – 0.30 м, хуурай ачааны хөлөг онгоцны хувьд h 0≈ 0 – 1.20 м, задгай тээвэрлэгч, мөс зүсэгч, чирэгчийн хувьд h 0> 1.5 ÷ 4.0 м.

Гэсэн хэдий ч метацентрийн өндөр нь сөрөг утгыг авах ёсгүй. Формула (1) нь бусад чухал дүгнэлтийг гаргах боломжийг бидэнд олгодог: учир нь засах моментийн дарааллыг голчлон хөлөг онгоцны шилжилтийн хэмжээгээр тодорхойлдог. Р, дараа нь статик тогтвортой байдлын гар нь эргэлтийн моментийн өөрчлөлтийн мужид нөлөөлдөг "хяналтын хувьсагч" юм. M inөгөгдсөн нүүлгэн шилжүүлэлт дээр. Мөн өчүүхэн өөрчлөлтөөс l(θ)Тооцооллын алдаа эсвэл анхны мэдээллийн алдаанаас (хөлөг онгоцны зураг эсвэл хөлөг дээрх хэмжсэн параметрүүдээс авсан өгөгдөл) моментийн хэмжээ ихээхэн хамаардаг. M in, энэ нь хөлөг онгоцны налууг эсэргүүцэх чадварыг тодорхойлдог, i.e. түүний тогтвортой байдлыг тодорхойлох.

Тиймээс, анхны метацентрик өндөр нь бүх нийтийн тогтвортой байдлын шинж чанарыг гүйцэтгэдэг, хөлөг онгоцны хэмжээнээс үл хамааран түүний оршихуй, хэмжээг дүгнэх боломжийг олгодог.

Хэрэв бид том өнхрөх өнцгөөр тогтвортой байдлын механизмыг дагаж мөрдвөл залруулах мөчийн шинэ боломжууд гарч ирнэ.

Хөлөг онгоцны дурын хөндлөн хазайлтын хувьд магнитудын төвийн траекторын муруйлт. ХАМТөөрчлөлтүүд. Энэ зам нь тогтмол муруйлтын радиустай тойрог байхаа больсон, харин цэг бүрт өөр өөр муруйлт ба муруйлтын радиустай нэг төрлийн хавтгай муруй юм. Дүрмээр бол энэ радиус нь хөлөг онгоцны өнхрөх тусам нэмэгдэж, хөндлөн метацентр (энэ радиусын эхлэл) төвийн хавтгайг орхиж, түүний траекторийн дагуу хөдөлж, хөлөг онгоцны усан доорх хэсэг дэх магнитудын төвийн хөдөлгөөнийг дагаж мөрддөг. . Энэ тохиолдолд, мэдээжийн хэрэг, метацентрик өндрийн тухай ойлголтыг ашиглах боломжгүй болж, зөвхөн засах мөч (мөн түүний мөрөн) л(θ)) нь өндөр налуу үед хөлөг онгоцны тогтвортой байдлын цорын ганц шинж чанар хэвээр байна.

Гэсэн хэдий ч, энэ тохиолдолд анхны метацентрийн өндөр нь хөлөг онгоцны тогтвортой байдлын үндсэн шинж чанар болох үүргээ алдахгүй, учир нь засах моментийн дараалал нь түүний утгаас хамаардаг тул тодорхой "масштаб" дээр байдаг. хүчин зүйл, өөрөөр хэлбэл. өнхрөх том өнцөгт хөлөг онгоцны тогтвортой байдалд шууд бус нөлөөлөл хэвээр байна.

Тиймээс, ачихаас өмнө хөлөг онгоцны тогтвортой байдлыг хянахын тулд эхний шатанд эхний хөндлөн метацентрик өндрийн утгыг тооцоолох шаардлагатай. h 0, илэрхийллийг ашиглан:

Энд z G ба z M 0 нь хөлөг онгоцтой холбоотой OXYZ координатын системийн эхлэл байрлаж буй үндсэн хавтгайгаас хэмжсэн хүндийн төв ба анхны хөндлөн метатөвийн аппликейшн юм (Зураг 3).

Илэрхийлэл (4) нь тогтвортой байдлыг хангахад чиглүүлэгчийн оролцооны түвшинг нэгэн зэрэг илэрхийлдэг. Усан онгоцны хүндийн төвийн байрлалыг өндрөөр сонгох, хянах замаар багийнхан хөлөг онгоцны тогтвортой байдлыг хангаж, бүх геометрийн шинж чанарууд, ялангуяа: Z M 0, тооцооны г график хэлбэрээр зохион бүтээгч өгсөн байх ёстой, гэж нэрлэдэг онолын зургийн элементүүдийн муруй.

Усан онгоцны тогтвортой байдлын цаашдын хяналтыг Далайн тээврийн бүртгэлийн (RS) эсвэл Олон улсын далайн байгууллагын (IMO) аргуудын дагуу гүйцэтгэдэг.

Баруун гар лмөн тэр мөч өөрөө M inстатик тогтвортой байдлын диаграмм (SSD) хэлбэрээр геометрийн тайлбартай байна (Зураг 4). DSO бол сэргээх мөчний гарны график хамаарал л(θ) эсвэл тэр мөч өөрөөM in (θ) өнхрөх өнцгөөс θ .

Энэ график нь дүрмээр бол хөлөг онгоцны зүүн тал руу өнхрөхөд зориулж дүрслэгдсэн байдаг, учир нь тэгш хэмтэй хөлөг онгоцны зүүн тал руу эргэлдэж буй зураг бүхэлдээ зөвхөн тухайн мөчийн тэмдгээр ялгаатай байдаг. M in (θ).

Тогтвортой байдлын онолд DSO-ийн ач холбогдол маш их байдаг: энэ нь зөвхөн графикийн хамаарал биш юм M in(θ); DSO нь тогтвортой байдлын үүднээс хөлөг онгоцны ачааллын төлөв байдлын талаархи дэлгэрэнгүй мэдээллийг агуулдаг. Хөлөг онгоцны DSO нь тухайн аялалд олон практик асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгодог бөгөөд хөлөг онгоцыг ачих, аялалд илгээх чадварыг илтгэх баримт бичиг юм.

Дараах шинж чанаруудыг DSO гэж тэмдэглэж болно.

• Тодорхой хөлөг онгоцны DSO нь зөвхөн хөлөг онгоцны хүндийн төвийн харьцангуй байрлалаас хамаарна Гболон анхны хөндлөн метатөв м(эсвэл метацентрик өндрийн утга h 0) ба нүүлгэн шилжүүлэлт Р(эсвэл ноорог d дундаж) тусгай тохируулга ашиглан шингэн ачаа, хангамжийн бэлэн байдлыг харгалзан үзэх,
• тодорхой хөлөг онгоцны их биений хэлбэр нь мөрөн дээрх DSO-д тодорхой харагдаж байна би (θ), биеийн контурын хэлбэрт хатуу холбогдсон , хэмжигдэхүүний төвийн шилжилтийг илэрхийлдэг ХАМТхөлөг онгоц өсгийтэй байх үед ус руу орж буй тал руу.
• метацентрийн өндөр h 0, шингэн ачаа ба нөөцийн нөлөөллийг харгалзан тооцсон (доороос харна уу) нь DSO дээр цэг дээрх DSO-д шүргэгч шүргэгч хэлбэрээр харагдана. θ = 0, өөрөөр хэлбэл:

DSO-ийн барилгын зөв эсэхийг баталгаажуулахын тулд түүн дээр барилгын ажил хийдэг: өнцгийг нь хойш нь тавьдаг θ = 1 рад (57.3 0) ба DSO-д гипотенуз шүргэгч гурвалжин байгуулна. θ = 0, хэвтээ хөл θ = 57.3 0. Босоо (эсрэг) хөл нь метацентрийн өндөртэй тэнцүү байх ёстой h 0тэнхлэгийн масштаб дээр л(м).

• Эхний параметрийн утгыг өөрчлөхөөс бусад тохиолдолд DSO-ийн төрлийг өөрчлөх боломжгүй h 0Тэгээд Р, учир нь DSO нь утгаараа хөлөг онгоцны их биений өөрчлөгдөөгүй хэлбэрийг нэг ёсондоо тусгадаг. л (θ);
• метацентрийн өндөр h 0үнэндээ DSO-ийн төрөл, цар хүрээг тодорхойлдог.

Өнхрөх өнцөг θ = θ 3, DSO график нь x тэнхлэгтэй огтлолцох үед DSO-ийн нар жаргах өнцөг гэнэ. Нар жаргах өнцөг θ 3Зөвхөн нэг шулуун шугамын дагуу жингийн хүч ба хөвөх хүчний нөлөө үзүүлэх өнхрөх өнцгийн утгыг тодорхойлно. л(θ 3) = 0. Өнхрөх үед хөлөг онгоцны хөмрөлтийг шүүнэ

θ = θ 3Энэ нь зөв биш байх болно, учир нь хөлөг онгоцны хөмрөлт нь DSO-ийн хамгийн дээд цэгийг давсны дараа удалгүй эхэлдэг. DSO-ийн хамгийн их цэг ( л = л m (θ m)) нь зөвхөн жингийн хүч ба дэмжих хүчний хоорондох хамгийн их зайг заана. Гэсэн хэдий ч хамгийн их хөшүүрэг би болба хамгийн их өнцөг θмтогтвортой байдлын хяналтын чухал хэмжигдэхүүн бөгөөд холбогдох стандартад нийцэж байгаа эсэхийг шалгах шаардлагатай.

DSO нь хөлөг онгоцны статикийн олон асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгодог, жишээлбэл, тогтмол (хөлөг онгоцны өнхрөхөөс үл хамааран) өсөх моментийн нөлөөн дор хөлөг онгоцны өнхрөх статик өнцгийг тодорхойлох. M cr= const. Энэ өсгийн өнцгийг өсгий болон тэгшлэх мөчүүд тэнцүү байх нөхцөлөөр тодорхойлж болно M in (θ) = M cr. Практикт энэ асуудлыг хоёр моментийн графикуудын огтлолцлын цэгийн абсциссыг олох даалгавар болгон шийддэг.

Статик тогтвортой байдлын диаграмм нь хөлөг онгоц хазайсан үед зөв эргэх мөчийг бий болгох чадварыг харуулдаг. Түүний гадаад төрх нь зөвхөн өгөгдсөн аялалд хөлөг онгоцны ачих параметртэй тохирч, тодорхой шинж чанартай байдаг ( Р = Рби , h 0 = h 0 би). Усан онгоцонд ачих аялал, тогтвортой байдлын тооцоог төлөвлөхөд оролцдог навигатор нь удахгүй болох аялалд хөлөг онгоцны хоёр мужид зориулсан тодорхой DSO-ийг барих үүрэгтэй: ачааны анхны байрлал өөрчлөгдөөгүй, 100% ба 10. хөлөг онгоцны дэлгүүрүүдийн %.

Шилжилт ба метацентрик өндрийн янз бүрийн хослолуудын статик тогтвортой байдлын диаграммыг бүтээхийн тулд тэрээр хөлөг онгоцны баримт бичигт байгаа туслах график материалыг, жишээлбэл, пантокаренс эсвэл бүх нийтийн статик тогтвортой байдлын диаграммыг ашигладаг.

Хөлөг онгоцны ахмадын тогтвортой байдал, хүч чадлын талаарх мэдээллийн нэг хэсэг болгон зохион бүтээгч нь Pantocares-ийг хөлөг онгоцонд нийлүүлдэг. нь тухайн хөлөг онгоцны их биений хэлбэрийг тогтвортой байдлын хувьд тусгасан бүх нийтийн графикууд юм.

Пантокаренсыг (Зураг 6) зарим нэг хөлөг онгоцны жин (эсвэл түүний ноорог) -аас хамааран хэд хэдэн график хэлбэрээр (өөр өөр өнцгөөр (θ = 10,20,30,….70˚)) дүрсэлсэн болно. тогтвортой байдлын гарны хэлбэрүүд гэж нэрлэгддэг статик тогтвортой байдлын гарны нэг хэсэг нь - ле(Р, θ ).

Хэлбэрийн гар нь хөвөх хүчний анхны төвтэй харьцуулахад хөдлөх зай юм C охөлөг онгоц эргэлдэж байх үед (Зураг 7). Хүчний төвийн энэ шилжилт нь зөвхөн биеийн хэлбэртэй холбоотой бөгөөд таталцлын төвийн өндрийн байрлалаас хамаардаггүй нь тодорхой байна. Өсгийн янз бүрийн өнцгөөр гарны хэлбэр дүрсийн багц (судасны тодорхой жингийн хувьд P=Pби) пантокарен графикаас хасагдсан (Зураг 6).

Тогтвортой байдлын гарыг тодорхойлох л(θ) ба удахгүй болох аяллын статик тогтвортой байдлын диаграммыг барьж, гарны хэлбэрийг жингийн гараар нөхөх шаардлагатай. би орлоо, тооцоолоход хялбар:

Дараа нь ирээдүйн DSO-ийн ординатуудыг дараах илэрхийллээр олж авна.

Хоёр ачааллын төлөвийн тооцоог хийсний дараа ( R zap.= 100% ба 10%, хоёр DSO-ийг хоосон маягт дээр бүтээсэн бөгөөд энэ нь энэ аялалд хөлөг онгоцны тогтвортой байдлыг тодорхойлдог. Тогтвортой байдлын параметрүүд нь далайн хөлөг онгоцны тогтвортой байдлын үндэсний болон олон улсын стандартад нийцэж байгаа эсэхийг шалгах хэвээр байна.

Өгөгдсөн хөлөг онгоцны бүх нийтийн DSO-г ашиглан DSO барих хоёр дахь арга бий (хөлөг онгоцонд тусгай туслах материал байгаа эсэхээс хамаарна).

Бүх нийтийн DSO(Зураг 6а) тодорхойлохын тулд хувирсан пантокареныг нэгтгэдэг леболон жингийн мөрний график лВ(θ). График хамаарлын харагдах байдлыг хялбарчлах лВ(θ) (томъёо (6)-г үзнэ үү) хувьсагчийг өөрчлөх шаардлагатай болсон q = нүгэл θ , үр дүнд нь синусоид муруйлт үүсдэг лВ(θ) шулуун шугам болгон хувиргасан лВ (q(θ)). Гэхдээ үүнийг хийхийн тулд абсцисса тэнхлэгийн дагуу тэгш бус (синусоид) хуваарийг авах шаардлагатай байв. θ .

Усан онгоцны дизайнерын танилцуулсан бүх нийтийн DSO дээр график хамаарлын хоёр төрөл байдаг. л f (П,θ) Мөн би орлоо (z G ,θ). X тэнхлэгийн өөрчлөлтөөс шалтгаалан мөрний хэлбэрийн графикууд л fЭдгээр нь пантокарентэй төстэй боловч биеийн хэлбэрийн талаархи мэдээллийг агуулдаг.

Бүх нийтийн DSO-г ашиглахын тулд та диаграммаас муруйн хоорондох босоо зайг арилгахын тулд тоолуур ашиглах хэрэгтэй. л f (θ, P *)ба муруй би орлоо (θ, z G *)хөлөг онгоцны өнхрөх өнцгийн хэд хэдэн утгын хувьд θ = 10, 20, 30, 40 ... 70 0, энэ нь (6a) томъёоны хэрэглээтэй тохирч байна. Дараа нь хоосон DSO маягт дээр эдгээр утгыг ирээдүйн DSO-ийн ординат болгон байрлуулж, цэгүүдийг гөлгөр шугамаар холбоно (DSO дээрх өнхрөх өнцгийн тэнхлэгийг одоо жигд масштабаар авсан).

Аль ч тохиолдолд, пантокарен хэрэглэх үед болон бүх нийтийн DSO ашиглах үед эцсийн DSO нь ижил байх ёстой.

Бүх нийтийн DSO дээр заримдаа метацентрик өндөртэй (баруун талд) туслах тэнхлэг байдаг бөгөөд энэ нь тодорхой шулуун шугамыг барихад хялбар болгодог. z G * :метацентрийн өндрийн тодорхой утгатай тохирч байна h 0 *,учир нь

Одоо хөлөг онгоцны хүндийн төвийн координатыг тодорхойлох арга руу шилжье X ГТэгээд З Г. Хөлөг онгоцны тогтвортой байдлын талаархи мэдээллээс та хоосон хөлөг онгоцны хүндийн төвийн координатыг үргэлж олж болно, абсцисса. x G 0болон захирах z G 0.

Хөлөг онгоцны жин ба хүндийн төвийн харгалзах координатуудын үржвэрийг хөлөг онгоцны шилжилтийн статик момент гэж нэрлэдэг.дунд хэсгийн хавтгайтай харьцуулахад ( М х) ба үндсэн хавтгай ( Мz); хоосон хөлөг онгоцны хувьд бидэнд байна:

Ачаатай хөлөг онгоцны хувьд эдгээр утгыг бүх ачаа, танк дахь хадгалалт, тогтворжуулагчийн сав дахь тогтворжуулагч, хоосон хөлөг онгоцны харгалзах статик моментуудыг нэгтгэн тооцоолж болно.

Статик агшинд МЗхөлөг онгоцны савны хүснэгтэд байгаа шингэн ачаа, агуулах, тогтворжуулагчийн чөлөөт гадаргуугийн аюултай нөлөөллийг харгалзан тусгай эерэг нэмэлт өөрчлөлт оруулах шаардлагатай; ∆МЖ:

Энэхүү залруулга нь статик моментийн утгыг зохиомлоор нэмэгдүүлж, метацентрик өндрийн илүү муу утгыг олж авах бөгөөд ингэснээр тооцоог аюулгүй чиглэлд маржингаар гүйцэтгэдэг.

Одоо статик мөчүүдийг хуваасан М XТэгээд M Z зөвТухайн аялалд хөлөг онгоцны нийт жингээр бид уртын дагуу хөлөг онгоцны хүндийн төвийн координатыг олж авдаг. X Г) ба зассан ( Z G зөв), дараа нь зассан метацентрик өндрийг тооцоолоход ашигладаг h 0 зөв:

дараа нь - DSO барих. Z mo (d) утгыг онолын зургийн муруй элементүүдээс тодорхой дундаж тооцоонд зориулж авна.

“... Болгоомжтой байгаарай! - гэж нэг нүдтэй ахмад хашгирав. Гэхдээ аль хэдийн хэтэрхий оройтсон байлаа. Васюкины дреднотын баруун талд хэт олон сонирхогчид хуримтлагдсан байна. Таталцлын төвийг өөрчилсний дараа хөлөг онгоц эргэлзсэнгүй, физикийн хуулийн дагуу хөмөрсөн."

Сонгодог уран зохиолын энэ хэсгийг жишээ болгон ашиглаж болно тогтвортой байдлын алдагдалнэг талдаа зорчигчид хуримтлагдсанаас хүндийн төвийг хөдөлгөхөөс . Харамсалтай нь энэ асуудал үргэлж зугаатай усанд сэлэхээр хязгаарлагддаггүй: тогтвортой байдал алдагдах нь хөлөг онгоцны үхэлд хүргэдэг бөгөөд ихэнхдээ хүмүүс, заримдаа хэдэн зуун хүн нэг дор үхдэг (хамгийн сүүлийн үеийн эмгэнэлт явдал - моторын үхлийг санацгаая. "Болгар" хөлөг онгоц ... - редакторын тэмдэглэл.).

Дэлхийн усан онгоцны үйлдвэрлэлийн түүхэнд энэ зууны эхээр Америкийн олон тавцант голын усан онгоц "General Slocum"-тай ижил төстэй хэд хэдэн тохиолдол бүртгэгдсэн. Зохион бүтээгчид нь зорчигчдын тав тухыг хангахын тулд бүх зүйлийг хангаж өгсөн боловч 700 оршин суугч нь бүгдээрээ нэгэн зэрэг дээд тавцан руу гарч, үзэмжийг биширч, хажуу тийш ойртвол хөлөг хэрхэн яаж ажиллахыг шалгаагүй ...

Тогтвортой байдал алдагдах нь жижиг хөлөг онгоцны ослын хамгийн түгээмэл шалтгаануудын нэг юм. Тийм ч учраас ахмад бүр өөрийн хөлөг онгоц ямар харагдахаас үл хамааран каяк эсвэл нүүлгэн шилжүүлэгч завь, усан дээр амарч буй хүн бүр "физикийн хуулиудыг" мэддэг байх ёстой. Васюкинчуудад маш их зардал гарсан. Өөрөөр хэлбэл, хөлөг онгоц үйлдвэрлэгчид тогтвортой байдал гэж нэрлэдэг хөлөг онгоцны далайд тэсвэртэй чанарын тухай.

Тогтвортой байдал- энэ нь хөлөг онгоц гадны хүчний өсгийтэй үйлдлийг эсэргүүцэх, энэ үйлдлийг зогсоосны дараа босоо байрлал руу буцах чадвар юм. Энэ нэр томьёо манай улсад 18-р зуунд Орос улс далайн гүрэн болсон үед гарч ирсэн; гарал үүсэл, утгын хувьд энэ нь "тогтвортой байдал" гэсэн нийтлэг үгийн нэг хувилбар юм.

Бид өдөр тутмын амьдралдаа тэнцвэрийн тогтвортой байдалтай байнга тулгардаг. Сандал тогших нь буйдангаас илүү хялбар байдаг нь бидний хувьд нууц биш юм; хоосон шүүгээ нь номоор дүүрсэн шүүгээнээс илүү хялбар байдаг. Хүнд хайрцгийг ирмэгээр нь эргүүлэхдээ бид эхлээд хамгийн их хүчин чармайлт гаргаж, дараа нь энэ нь бидэнд илүү хялбар болж, эцэст нь хайрцгийн хүндийн төвөөр дамжуулан босоо зурсан ердийн шугам ирмэг дээгүүр өнгөрөхөд хайрцаг эргэлддэг. бидний оролцоогүйгээр өөрийн гэсэн. Намхан, өргөн хайрцгийг эргүүлэх нь өндөр, нарийхан хайрцагнаас илүү хэцүү, хүнд нь хөнгөнөөс илүү хэцүү гэдгийг нягталж үзсэний дараа бид хатуу гадаргуу дээрх биеийн тогтвортой байдал гэсэн дүгнэлтэд хүрч чадна. жин ба хүндийн төвөөс тулгуур онгоцны ирмэг хүртэлх хэвтээ зай - мөрний хөшүүргээр тодорхойлогддог. Жин, хөшүүрэг их байх тусам бие нь илүү тогтвортой байдаг.

Энэхүү энгийн хууль нь хөвөгч хөлөг онгоцны хувьд бас хүчинтэй боловч энд хатуу гадаргуугийн оронд ус "хөмөрсөн" хөлөг онгоцонд тулгуур болж байгаа тул асуудал төвөгтэй байдаг. Зарчмын хувьд, дээр дурдсан тохиолдлын нэгэн адил хөлөг онгоцны тогтвортой байдал нь түүний жин ба хөшүүргээр тодорхойлогддог - хоёр хүчний хэрэглээний цэгүүдийн харьцангуй байрлал.

Тэдгээрийн нэг нь жин, өөрөөр хэлбэл хөлөг онгоцны хүндийн төвд (CG) үйлчлэх ба үргэлж босоо доош чиглэсэн хүндийн хүч юм.

Нөгөө нь хөвөх хүч буюу хүчийг хадгалах. Архимедийн хуулийн дагуу хөвөгч хөлөг онгоцны хувьд энэ хүч нь таталцлын хүчтэй тэнцүү боловч босоо чиглэлд дээш чиглэсэн байдаг. Үүссэн дэмжих хүчийг хэрэглэх цэг нь хөлөг онгоцны тулгуур цэг юм! Энэ цэг нь усанд живсэн их биений эзэлхүүний төвд байрлах ба хөвөх хүчний төв буюу магнитудын төв(CV).

Усан онгоц босоо байрлалд чөлөөтэй хөвөх үед хүндийн төв нь хүндийн төвтэй үргэлж нэг босоо байрлалд байх ба хөлөг дээр үйлчлэх тэнцүү ба эсрэг хүч тэнцвэртэй байдаг. Гэвч дараа нь өсгийтэй хүчнүүд хөлөг онгоцонд ажиллаж эхлэв. Энэ нь зорчигчдыг хөдөлгөх тухай биш юм; Энэ нь салхи шуурга, эсвэл хэрэв бид дарвуулт онгоцны тухай ярьж байгаа бол зүгээр л дарвуул дээрх даралт, эгц давалгаа, чирэх олс, эгц эргэлт дэх төвөөс зугтах хүч, усанд сэлэгчийг уснаас дээш гаргах зэрэг байж болно. тал гэх мэт.

Энэ өсгийт хүчний агшны үйлдэл, i.e. өсөх мөч, хазайлт - хөлөг онгоцны өсгий. Энэ тохиолдолд хөлөг онгоцны CG байрлалаа өөрчлөхгүй, хэрэв энэ нь мэдээжийн хэрэг "Васюкин" тохиолдол биш бөгөөд хөлөг онгоцонд хазайлт руу шилжих ачаалал байхгүй бол. Усан онгоц өсгийтэй байсан ч гэсэн хөвсөөр байдаг, өөрөөр хэлбэл Архимедийн хууль үйлчилсээр байгаа тул усанд орж буй тал дахь живсэн эзэлхүүн ихсэх нь уснаас гарах эсрэг талын живсэн эзлэхүүнтэй тэнцүү хэмжээгээр буурсантай тохирч байна. Үүнийг мартаж болохгүй: хөлөг онгоцны жин өсөх мөчөөс болж өөрчлөгддөггүй; Тиймээс дүрсэн эзлэхүүний нийт утга өөрчлөгдөхгүй байх ёстой!

Усан доорх эзэлхүүнийг дахин хуваарилсны улмаас төв цэгийн байрлал өөрчлөгддөг - энэ нь хөлөг онгоцны өсгий чиглэлд шилждэг; Үүний үр дүнд хөлөг онгоцны шулуун байрлалыг сэргээх хандлагатай туслах хүчний агшин үүсдэг тул үүнийг нэрлэдэг. сэргээх мөч.

Усан онгоц тогтвортой байдлаа хадгалахын зэрэгцээ өнхрөх тусам нэмэгдэж буй засах мөч нь өсгийтэй тэнцүү болж, эсрэг чиглэлд чиглэсэн тул түүний үйлдлийг бүрэн "саажилт" болгодог. Энэ нь өсөх хүчний хэмжээ цаашид өөрчлөгдөхгүй бол хөлөг онгоц тогтмол жагсаалтаар хөвөх болно гэсэн үг юм; хэрэв өсгийтэй хүчний үйл ажиллагаа зогсч, өсөх мөч байхгүй бол засах мөч нь хөлөг онгоцыг шууд шулуун болгоно.

2-р диаграммд дурьдсанаар бид өнхрөх үед үүссэн тэгшлэх моментийн хэмжээ их байх тусам мөр нь том байх болно - хүндийн төвийн шинэ байрлал ба хүндийн төвийн өөрчлөгдөөгүй байрлал хоорондын хэвтээ зай; тийм болохоор л ингэж нэрлэдэг тогтвортой байдлын мөрөн. Энэ мөр тэнд байгаа цагт, залруулах мөч идэвхтэй байдаг - хөлөг онгоц хадгалдаг, гэхдээ өнхрөх нь улам нэмэгдэхийн хэрээр мөр алга болмогц хүндийн төв нь хүндийн төвтэй ижил босоо байрлалд байх болно. хөлөг онгоцыг хөмөрүүлэхийн тулд хүчин чармайлт шаардагдана, энэ нь тогтвортой байдлаа алдах болно - тэр хөмрөх болно.

Хэмжээний төв нь хазайлт руу чиглэх тусам тогтвортой байдлын гар нь том байх тусам хөлөг онгоцыг эргүүлэхэд хэцүү байдаг, өөрөөр хэлбэл илүү тогтвортой байдаг. Тийм ч учраас өргөн хөлөг онгоц нь нарийн хөлөг онгоцноос илүү тогтвортой байх болно. 1.6 м өргөнтэй дөрвөн сэлүүрт сэлүүрт сэлүүрчид босч, эрсдэлгүй алхаж чаддаг бол 0.7 м өргөнтэй академик найман сэлүүрт нэг сэлүүрт хөлөө илүү хүчтэй дарахад хангалттай юм. заналхийлсэн жагсаалт гарч ирэхийн тулд сэлүүрээ бага зэрэг дээш өргө!

Хамгийн жижиг завь дээр хангалттай цацраг байх нь онцгой чухал юм. Тэдний тогтвортой байдалд усны шугамын бүрэн байдал ихээхэн нөлөөлдөг, тухайлбал талууд нь хамгийн их урт, өргөнөөс бүрдэх тэгш өнцөгтийн эзлэх хувь одоогийн усны шугамын талбайг эзэлдэг үзүүлэлт юм. Бусад бүх зүйл ижил байвал том усан шугамтай хөлөг онгоцууд нь нум болон хойд хэсэгтээ хурц шугамтай хөлөг онгоцуудаас илүү тогтвортой байдаг.

Тогтвортой байдал, ялангуяа налуугийн жижиг өнцгүүд нь их биений хэлбэрээс ихээхэн хамаардаг - их биеийн усан доорх хэсгийн эзлэхүүний хуваарилалтаас хамаарна. Эцсийн эцэст тогтвортой байдал нь зөвхөн үр дүнтэй усны шугамын өргөнөөр бус, харин бодит живсэн эзэлхүүний төв болох "тулгуур" -ын байрлалаар тодорхойлогддог.

Тогтвортой байдлын үүднээс авч үзвэл хамгийн бага давуу тал нь дарвуулт онгоцны нөхцлөөс шалтгаалан ихэвчлэн нүүлгэн шилжүүлэх хөлөг онгоцонд ашиглагддаг хагас дугуй хэсгүүд юм; Сэлүүрт завины их бие, түүнчлэн төлөвлөхөд зориулагдаагүй харьцангуй нарийхан, урт завь нь хагас дугуй хэлбэртэй хөндлөн огтлолтой байдаг. Тэгш өнцөгт хэсэг нь анхны тогтвортой байдлын өндөр шинж чанартай байдаг; Энэ төрлийн хэсгийг хамгийн бага урттай завь дээр хийдэг - чирэгч ба пунт шаттл. Хэрэв та дунд хэсэг дэх ноорог (болон эзэлхүүнийг) багасгах замаар усан доорх эзэлхүүнийг хажуу тийш шилжүүлбэл тогтвортой байдал нь илүү их ашиг тустай болно: Sportiac, Dolphin зэрэг хамгийн сүүлийн үеийн бүх нийтийн жижиг завины их бие нь ижил төстэй хэлбэртэй байна.

Үүнтэй ижил замаар та биеийг уртын дагуу - АН-ын дагуу зүсэж, нарийн талыг нь тодорхой хэмжээгээр байрлуулснаар тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Ингэж бид хоёр их биетэй хөлөг онгоцны санааг олж авсан бөгөөд энэ нь бага хурдтай хөвөгч зуслангийн байшин эсвэл хийлдэг сал, хурдны дээд амжилтад зориулагдсан уралдааны мотор эсвэл дарвуулт катамарануудын загварт тусгагдсан юм.

Налуу өнцгийн хэмжээ нэмэгдэхийн хэрээр жагсаалтын явцад усанд орох хэсэгт их биений гадаргуугийн хэсгийн хэлбэр нь улам бүр чухал болж байна. Тохиромжтой жишээ бол дугуй хөндлөн огтлолтой гуалин тогтворгүй байдал юм: аливаа "өнхрөх" -ийн хувьд - тэнхлэгийг тойрон эргэх - усанд нэмэлт эзэлхүүн орохгүй, дүрсэн хэсгийн хэлбэр, төв цэгийн байрлал зэрэг болно. өөрчлөгддөггүй, зөвшилцөх мөч ирэхгүй.

Үүнтэй ижил шалтгаанаар моторт завины хажуугийн бөглөрөл нь бас хортой юм. Энэ нь ойлгомжтой юм: өсгий нэмэгдэх тусам усны шугамын өргөн нь зөвхөн нэмэгдэхгүй, харин заримдаа эсрэгээрээ багасдаг! Тиймээс огцом эргэлт дээр хажуу тал нь нэлээд нарийхан арын хэсэгт дотогшоо хазайсан хуучин Казанкас ихэвчлэн хөмөрсөн байв.

Мөн эсрэгээр: тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх арга хэмжээ бол талуудын камер ба тэдгээрийн дээд ирмэгийн дагуу хөвөх нэмэлт элементүүдийг бэхлэх явдал юм. Тайлбар нь энгийн: өсөх үед эзлэхүүн нь дэмжлэг үзүүлэхэд хамгийн их шаардлагатай газарт ус руу ордог - энэ нь том хөшүүрэг болдог. Зарчмын хувьд гадаргуу дээр хүрээтэй, харьцангуй нарийхан урсгалтай усан онгоц бүхий хөлөг онгоц нь сайн хурдны шинж чанарыг өндөр тогтвортой байдалтай хослуулдаг. Жишээлбэл, эртний галлерейнууд ийм их биетэй байсан бөгөөд мэдэгдэж байгаагаар "хөдөлгүүр" -ийн хүч хязгаарлагдмал, хурд, далайд тэсвэртэй байдлын шаардлага нэлээд өндөр байв. Үүнтэй ижил зорилгоор боодолтой хуурай зэгсийг усан дээгүүр хөнгөн казак "цахлай" -ын хажуугаар холбосон.

Уг нь манай дарвуулт завины жуулчид яг ийм арга хэрэглэж, завиныхаа хажуу талд хийлдэг цилиндр бэхэлдэг. Дарвуулт завины тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх илүү үр дүнтэй хэрэгсэл бол хөндлөвч дээр суурилуулсан хажуугийн хөвөгч юм. Тэгш хазайлт дээр тэд усны дээгүүр хөдөлж, удаашруулдаггүй. Дарвуул дээрх салхины даралт тримаран каякыг хазайлгахад, хөвөгч хөвөгч нь усанд орж, нэмэлт дэмжлэг болж, АН-аас хол зайд байрладаг.

Хөдөлгөөнт хөлөг онгоцон дээр янз бүрийн хажуугийн холбох хэрэгслүүд - товойсон ба бөмбөрцөг нь ижил зорилготой: завь эсвэл моторт завины хөдөлгөөнгүй болон хөдөлж байх үед тогтвортой байдлыг сайжруулдаг. Ижил "Казанка" нь "Викрем" -тэй ажиллах үед ч гэсэн илүү аюулгүй болж, хөвөх хүчний нэмэлт эзэлхүүнийг суурилуулсан - ар тал нь хэт ачаалалтай үед эсвэл тайван үед өсгийтэй байх үед усанд ордог. Шулуун урагшлах үед булангийн доод ажлын гадаргуу нь урсгал усны шугамын дээгүүр байрладаг бөгөөд Казанкагийн хувьд аюултай огцом эргэлтийн үед энэ гадаргуу "ажиллаж" эхэлдэг: төлөвлөлтийн явцад үүссэн гидродинамик өргөх хүч нь урсахаас сэргийлдэг. эргэлтийн үед өнхрөх.

Усны шугамын үр дүнтэй урт, хэдийгээр өргөнөөс бага хэмжээгээр боловч хамгийн жижиг хөлөг онгоцны тогтвортой байдалд ихээхэн нөлөөлдөг. Энд нэг жишээ дурдъя. Нэг удаа секцийн аялал жуулчлалын завиар туршиж үзсэн. Нэг суудалтай, гурван хэсэгтэй хувилбарт завь хэтэрхий "спортлог" болсон: "эрдмийн" завин дээр сэлүүрт завиар сэлүүрдэж байгаагүй хүмүүс эрэг орчмоор байнга хөмөрч байв. Гэсэн хэдий ч 0.8 м урттай өөр дунд хэсгийг нэмэхэд хангалттай байсан бөгөөд ижил завь нь "тайван" жуулчны хөлөг онгоц болжээ.

Тогтвортой байдал нь хөлөг онгоцны өөр нэг далайд нийцэх чанар - живэхгүй байхтай маш нягт холбоотой. Онцлон тэмдэглэе: эдгээр хоёр чанар нь бодит байдлаас ихээхэн хамаардаг чөлөөт самбар. Хэрэв усан онгоцны тавцан намхан байвал өсгийн жижиг өнцөгт байсан ч тавцан нь усанд орох болно, үр дүнтэй усны шугамын өргөн багасч эхлэх бөгөөд энэ мөчөөс эхлэн тогтвортой байдлын гар болон засах мөч буурч эхэлнэ. Нээлттэй тавцангүй завьнууд хажуугийн дээд ирмэг дээр усанд орсны дараа тэр даруй үерт автаж, хөмөрдөг (хөлөг онгоцны онолын хувьд туршлагагүй Васюкинитүүд яг ийм байдлаар зовж шаналж байсан!). Фриборд өндөр байх тусам өсгийн зөвшөөрөгдөх өнцөг их байх нь тодорхой бөгөөд түүний чухал утгыг үерийн өнцөг гэж нэрлэдэг.

Өнхрөх нь аюултай нэмэгдэж, үерийн өнцөгт ойртож байгаагийн хамгийн тод үзүүлэлт бол завины өнхрөх тал дахь хөлийн тавцангийн өндрийг бууруулах явдал юм. Завь хэдий чинээ жижиг байх тусам ямар ч жагсаалт илүү аюултай байх тусам бодит хөлийн тавцангийн сантиметр бүр илүү чухал болохыг хэлэх шаардлагагүй! Үйлдвэрлэгчээс тогтоосон завины даацыг хэтрүүлэх нь туйлын хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй (хэт ачаалал)! Ачаа эрэг дээрээс гарах мөчид завь нь аль хэдийн жагсаалттай байхаар ачааллыг зохион байгуулах нь аюултай: эцэст нь энэ нь хажуугийн бодит өндөр, таны завины тогтвортой байдлын хязгаарыг нэн даруй бууруулдаг!

Бодит усан онгоцны өндрийн тухай ярьж байгаа нь санамсаргүй хэрэг биш юм. "Том" хөлөг онгоцны үйлдвэрлэлийн түүх нь бүрэн бүтэн, гэмтэлгүй хөлөг онгоцууд тогтвортой байдлаа алддаг олон тохиолдлыг мэддэг бөгөөд зөвхөн жагсаалтын явцад усны гадаргуу дээр хажуугийн зарим онгорхой нүхнүүд санамсаргүй байдлаар гарч ирсэн.

Академич А.П.Крылов нэгэн сонирхолтой түүхийг өгүүлэв. 84 буутай "Кинг Жорж" хөлөг анхны аялалдаа гарахаас өмнө (энэ нь 1782 онд Портсмутад болсон) Кингстон дахь зарим төрлийн эвдрэлийг засахын тулд тусгайлан өсгийтэй байсан. Нээлттэй бууны доод эгнээний ирмэг нь усны гадаргуугаас ердөө 5-8 см-ийн түвшинд байв. Ахлах офицер хөлөг онгоцны аюултай байрлалыг ойлгоогүй тул ердийн 8 метр биш 5-8 см нь хажуугийн бодит өндөр байсан тул туг өргөх багийг буу руу дуудахыг тушаажээ. Мэдээжийн хэрэг, далайчид хазайсан хажуугаар гүйж байсан бөгөөд өнхрөх нь бага зэрэг нэмэгдэхэд хөлөг онгоцон дээр унаж, 800 гаруй хүнийг ёроолд хүргэхэд хангалттай байсан ...

Тиймээс хөлөг онгоцны тогтвортой байдлын зайлшгүй нөхцөл бол түүний хангалттай өргөн, хажуугийн өндөр юм. Одоо нэг тодруулга хийцгээе. Тогтвортой байдлыг ихэвчлэн эхний (өнхрөх өнцгийн 10-20 градусын дотор) ба тогтвортой байдалд хуваадаг. илүү их налуу дээр. Жижиг хөлөг онгоцны хувьд хамгийн чухал зүйл бол анхны тогтвортой байдлын өргөн, шинж чанар юм: өсгийн том өнцгөөр тогтвортой байдал нь ихэвчлэн "болдоггүй" тул үерийн өнцөг нь ихэвчлэн анхны тогтвортой байдлын хязгаарт байдаг. . Илүү том далайн болон хаалттай тавцантай хөлөг онгоцны хувьд усан онгоцны өндөр нь илүү чухал бөгөөд том налуу үед тогтвортой байдлыг хангадаг.

Одоо бас нэг тодорхой бөгөөд маш чухал нөхцөл байдлыг тэмдэглэе: хөлөг онгоц илүү тогтвортой байх тусам түүний хүндийн төв бага байх тусмаа. Өндөр "тогтвортой байдал"-ыг хүн бүр мэддэг. Бидний туршлагаас харахад ямар ч жижиг завь бүрэн өндрөөрөө босч, нэг эргээс нөгөө эрэг рүү алхах гэж оролдох үед хэрхэн ганхаж эхэлдэгийг хүн бүр сайн мэддэг: CG (мөр) өндөр, далайцын хэмжээ ихсэх үед. өсгийтэй байх мөч мэдэгдэхүйц нэмэгддэг ч хүний ​​жин өөрөө өөрчлөгддөггүй ...

Тийм ч учраас өргөн нь дүрмээр бол аюултай доод хязгаарт байдаг ижил каяк дээр та бараг шууд ёроолд суух хэрэгтэй болдог. Өөр нэг жишээ. Далбаа дээр шигүү мөхлөг тавихад тодорхой өндөрт дарвуул дээр салхины даралтын хүч гарч ирдэг; Үүссэн мэдэгдэхүйц өсгийтэй мөчийг нөхөхийн тулд тогтвортой байдлыг ижил аргаар нэмэгдүүлэх шаардлагатай - бүх баг лаазнаас ёроол руу шилждэг.

Мөн гурав дахь жишээ. Цуглуулгын редакторууд урт сэлүүрээр сэлүүрт явах зориулалттай нэлээд нарийхан хоёр суудалтай завьтай танилцсан (зураг харна уу). Завины гүйцэтгэл маш сайн болсон, гэхдээ нэг "гэхдээ" байсан: төслийн зохиогч завийг туршилтын талбай руу жолоодож байхдаа аль хэдийн хөмөрсөн байв! Завиар оролдсон редакторууд бас усанд оров. Гэсэн хэдий ч лаазны өндрийг 150 мм-ээр бууруулахад хангалттай байсан - нөхцөл байдал өөрчлөгдсөн.

Жин хэмнэлтийн хамгийн хатуу дэглэмийг үл харгалзан тогтвортой байдал нь онцгой хатуу шаардлагад нийцдэг хөлөг онгоцууд төвийн хүндийн хүчийг бууруулахын тулд "үхсэн жин" - тогтворжуулагчийг авах ёстой. Ихэвчлэн аялалын дарвуулт завь болон аврах завь нь хөлөг онгоцны дизайны зөвшөөрөгдсөн хэмжээгээр бэхлэгдсэн, байнгын хатуу тогтворжуулагчтай байдаг. (Та тогтворжуулагчийг хэдий чинээ бага байрлуулж чадах юм бол бүхэл бүтэн хөлөг онгоцны CG-ийн тодорхой өндрийг хангахын тулд бага хэмжээгээр шаардагдах болно!) Ийм хөлөг онгоцон дээр тэд CG-ийг CG-ийн доор байрлуулахыг оролддог. Дараа нь тогтвортой байдлын гарны хамгийн дээд утга нь маш том өнхрөхөд хүрэх болно - 90" хүртэл. Харьцуулбал, ердийн далайн ихэнх завь 60-75 ° өнхрөхөд аль хэдийн хөмөрдөг гэж хэлэхэд хангалттай.

Заримдаа түр зуурын шингэн тогтворжуулагчийг ашигладаг. Иймээс далайд тохиромжтой моторт завь, ёроолтой завь дээр зогсох (өнхрөх) үед бага тогтвортой байдал нь ихэвчлэн доод хэсэгт байрлах тусгай тогтворжуулагчийн сав руу ус оруулах замаар нөхөх шаардлагатай байдаг бөгөөд тэдгээр нь хөдөлгөөний явцад автоматаар хоосордог.

Өсгийтэй хөлөг онгоцны хүндийн төв нь байрандаа байх нь маш чухал юм: дарвуулт завь дээр бүх хүнд зүйлсийг хөдөлгөхөөс сэргийлж найдвартай бэхэлсэн байдаг нь санамсаргүй хэрэг биш юм. Гэсэн хэдий ч тогтвортой байдлыг алдагдуулж болзошгүй тул аюултай гэж тооцогддог ачаалал байдаг. Эдгээр нь үр тариа, давснаас эхлээд шинэ загас хүртэл хөлөг онгоцны хазайлтын чиглэлд санамсаргүй байдлаар цутгадаг бүх төрлийн задгай ачаа юм. (Үр тариа - задгай ачаа нүүлгэн шилжүүлсний улмаас 4500 тонн жинтэй хамгийн сүүлчийн том ачааны дарвуулт хөлөг Памир 1957 онд хар салхины үеэр хөмөрч сүйрсэн юм!) Шингэн ачаа онцгой аюултай. . Бид хөлөг онгоцны онолын гүнд орохгүй, гэхдээ энэ тохиолдолд тогтворжилтыг бууруулж буй цахилдаг шингэн ачааны жин нь тийм ч их биш гэдгийг онцлон тэмдэглэх болно. түүний чөлөөт гадаргуугийн талбай.

Тэгвэл уншигч та энэ аюултай шингэн ачааг тээвэрлэж явсан танкууд хэрхэн далай, далайг гатлах вэ гэж асууж магадгүй. Нэгдүгээрт, танкийн их биеийг хөндлөн ба уртааш нэвт нэвтэрдэггүй хаалтуудаар тусдаа тасалгаанууд - танк болгон хувааж, тэдгээрийн дээд хэсэгт хаалт гэж нэрлэгддэг хаалтуудыг байрлуулсан бөгөөд энэ нь чөлөөт гадаргууг нэмэлт "хугардаг" (2 хэсэгт хуваах нь хортой нөлөөллийг бууруулдаг). тогтвортой байдалд 4 дахин их нөлөөлнө). Хоёрдугаарт, савнууд бүрэн дүүрсэн.

Үүнтэй ижил шалтгааны улмаас завин дээр нэг өргөнтэй биш хоёр нарийн түлшний сав байх нь дээр. Бүх нөөц танкийг шуурганы гарцаас өмнө бүрэн дүүргэх ёстой (далайчдын хэлснээр - дарагдсан). Шингэнийг нэг нэгээр нь хэрэглэж байх ёстой - эхлээд нэг савнаас төгсгөл хүртэл, дараа нь дараагийнхаас нь зөвхөн нэгд нь түвшин чөлөөтэй байх ёстой.

Жижиг хөлөг онгоцны аймшигт дайсан бол нийт жин нь бага байсан ч яндангийн ус юм. Нэг өдөр шинэ ажлын завь туршилтанд оров. Эхний ээлжинд завь эргэлтийн үеэр ер бусын том жагсаалтыг хүлээн авсан бөгөөд үүнээс гарахаас маш их "дурамжхан" байсныг тэмдэглэв. Бид арын нүхийг онгойлгоод, давхрагад бараг мэдэгдэхүйц ан цав гарч ирсний дараа оргилд ус урсаж байгааг харав.

Жижиг хөлөг онгоцны их биеийг цаг тухайд нь ус зайлуулах, цэвэр цаг агаарт янз бүрийн цоорхой, гоожих замаар ус орохгүй байх арга хэмжээ авах нь маш чухал юм.

Тогтвортой байдлын тухай энэхүү яриагаа бид зохион байгуулалтгүй зорчигчдын аюулаас эхлүүлсэн. Одоо бид үндсэн онолоор зэвсэглэсэн тул аливаа жижиг хөлөг онгоцны тавцан дээр тогтсон зан үйлийн дүрмийг чанд дагаж мөрдөх шаардлагатайг дахин онцолъё. Эцсийн эцэст, хараа хяналтгүй байдлаас болж хөнгөн моторт завь дээр суусан зорчигч нь хөлөг онгоцны шилжилтийн бараг 1/5-тай тэнцэх асар их өсөх хүчийг бий болгодог! "Прогресс-4" хөлөг дээр дугуйтай хамт нэгэн зэрэг алхахаар шийдсэн хоёр зорчигч хөлөг онгоцыг хөмрөх бодит аюул заналхийлж байна (өнгөрсөн зун Калинин хотод ийм эмгэнэлтэй үр дагавартай хоёр тохиолдол гарсан).

Зочдыг "крейсер" дээрээ урихдаа тэдэнд эелдэг боловч хатуу заавар өгч, одоо байгаа аюулгүй байдлын дүрмүүдтэй танилцаарай. Хамгийн жижиг хөлөг онгоцон дээр та бүрэн өндрөөрөө зогсож чадахгүй байж магадгүй, гэхдээ хүмүүс үүнийг мэдэхгүй байж магадгүй юм!

Өдийг хүртэл ИЗН-ын байр суурь өөрчлөгдөх ёсгүй гэж ярьж ирсэн. Гэсэн хэдий ч олон төрлийн спортын хөлөг онгоц байдаг бөгөөд тэдгээрийн хувьд CG-ийг өнхрөхөөс эсрэг чиглэлд бүрэн хөдөлгөөн хийх нь өндөр үр дүнд хүрэх хамгийн чухал нөхцөл юм. Бид өсгийтэй хөнгөн уралдааны завь, катамаран, заримдаа усан онгоц, уралдааны дарвуулт онгоцны тухай ярьж байна. Трапецын тусламжтайгаар хөлөг онгоцонд өлгөгдсөн тамирчин CG-г өөрийн жингээр хөдөлгөж, тогтворжилтын гарыг нэмэгдүүлснээр өнхрөхийг багасгах эсвэл бүр хөмрөхөөс зайлсхийх боломжтой ...

Эцэст нь хэлэхэд, зарим нөхцөлд тогтвортой байсан хөлөг онгоц ч гэсэн бусад нөхцөлд хангалттай тогтвортой биш байж болно гэдгийг санах нь зүйтэй. Тогтвортой байдал нь ялангуяа зогсоол болон жолоодох үед ялгаатай байж болно. Тиймээс бид бас анхааралдаа авах ёстой гүйлтийн тогтвортой байдал. Жишээлбэл, нүүлгэн шилжүүлэх завь, зогсоол дээр зогсохдоо хажууд нь сууж буй зорчигчид ч хариу үйлдэл үзүүлэхгүй, давалгаан дээр хөвж байхдаа гэнэт түүн рүү эргэлдэж эхэлдэг. Завь нь зэргэлдээх хоёр давалгааны орой дээр бөхийж, "өлгөөтэй" мэт санагдаж байгаа бөгөөд түүний бүх дунд хэсэг болох хамгийн өргөн нь долгионы тэвшинд дуусдаг тул аль хэдийн мэдэгдэж байсан бүрэн дүүрэн байдал юм. усны шугамын хэмжээ багасч, тогтвортой байдал шууд буурсан.

Моторт завь төлөвлөхдөө тогтвортой байдлыг хангахын тулд хөдөлгөөний явцад үүсдэг томоохон гидродинамик хүч нь дүрмээр нэмэгддэг. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь хөмрөхөд хүргэдэг: жишээлбэл, эргэлт хэт огцом байвал сэнсний чиглэлийг өөрчлөх, сэнсний гадна талын даралт огцом нэмэгдэх (зөрөлтийн улмаас) нь эргэлтэнд аюултай. хос хүч нь ихэвчлэн завийг хажуу талаас нь эргүүлж эргүүлдэг.

Эцэст нь хөлөг онгоц үйлдвэрлэгчид өсгийтэй хүчийг динамик хэрэглэх тохиолдлыг тусад нь шинжилдэг (мөн тусгай ойлголт байдаг - динамик тогтвортой байдал): их хэмжээний гадны ачааллыг гэнэт, богино хугацаанд хэрэглэснээр хөлөг онгоцны зан байдал нь статик тогтвортой байдлын сонгодог схемээс огт өөр байж болно. Тийм ч учраас шуургатай нөхцөлд, далайн шуурга, давалгааны цочролын таагүй динамик нөлөөн дор далайн хамгийн хатуу ширүүн нөхцөлд дарвуулт онгоцоор зорчиход тусгайлан бүтээгдсэн, үнэхээр тогтвортой мэт санагдах дарвуулт онгоцнууд хөмөрдөг. (Чичестер, Барановский, Льюис болон бусад ганц бие зоригтнуудын дарвуулт онгоцнууд хөмөрчээ! Энд байгаа нарийн зүйл нь усан онгоц үйлдвэрлэгчид ч үүнийг урьдчилан харж байсан: дарвуулт онгоцууд тэр даруй жигдхэн босоод дахин тогтвортой болсон.)

Мэдээжийн хэрэг, "энэ хөлөг онгоц тогтвортой, гэхдээ тэр хөлөг тийм ч тогтвортой биш" гэх мэт үнэлгээнд инженерүүд сэтгэл хангалуун бус байдаг; Усан онгоц үйлдвэрлэгчид тогтвортой байдлыг тодорхой утгаараа тодорхойлдог бөгөөд үүнийг дараагийн өгүүллээр хэлэлцэх болно.

Ямар ч хөлөг онгоцны загвар зохион бүтээхдээ супертанкер, сэлүүрт завь гээд зохион бүтээгчид тогтвортой байдлын тусгай тооцоолол хийдэг бөгөөд хөлөг онгоцыг туршихдаа хамгийн түрүүнд хийх зүйл бол бодит тогтвортой байдал нь загвартай тохирч байгаа эсэхийг шалгах явдал юм. Аливаа шинэ хөлөг онгоцны хэвийн, чадварлаг ашиглалтын явцад түүний зохион бүтээсэн нөхцөлд хангалттай тогтвортой байдлыг хангахын тулд ЗХУ-ын Бүртгэл зэрэг хяналтын байгууллагууд тусгайлан гаргадаг. Тогтвортой байдлын стандартууддараа нь тэдгээрийн дагаж мөрдөх байдалд хяналт тавина. Усан онгоцны загварыг бүтээгчид эдгээр тогтвортой байдлын стандартыг баримтлан бүх тооцоог хийж, ирээдүйн хөлөг онгоц долгион, салхины нөлөөн дор хөмрөх эсэхийг шалгадаг. Мэдээжийн хэрэг, зарим төрлийн хөлөг онгоцонд нэмэлт шаардлага тавьдаг. Тиймээс одоо зорчигчдын хөлөг онгоцыг нэг талдаа бүх зорчигчид хуримтлуулах, тэр ч байтугай эргэлдэх үед ч гэсэн шалгаж байна (энэ тохиолдолд өсгийн өнцөг нь хөлөг онгоцны тавцан усанд орох өнцгөөс хэтрэхгүй байх ёстой. 12°). Чирэх хөлөг онгоцыг чирэх олсны чирэх нөлөөг, голын чирэгчийг мөн чирэх олсны статик нөлөөг шалгадаг.

Тооцооллын үр дүнг хөлөг онгоцны ахмадад өгсөн зааврын хамт "Хөлөг онгоцны тогтвортой байдлын талаархи мэдээлэл" хэмээх хамгийн чухал хөлөг онгоцны баримт бичигт баримтжуулсан болно.

Жижиг хөлөг онгоцны хувьд голын бүртгэл нь тусгай хөтөлбөрийн дагуу хийгдсэн хар тугалга хөлөг онгоцны бүрэн хэмжээний туршилтыг хүлээн зөвшөөрдөг. Эдгээр туршилтууд нь эргэлзээтэй тохиолдолд холбогдох тооцоог сольж болно.

Навигац, техникийн хяналтаар хянагддаг жижиг амралт зугаалгын флот нь тогтвортой байдлын хангалттай тодорхой, энгийн стандарттай байдаггүй. Ийм хөлөг онгоцны далайд тэсвэртэй байдлыг голчлон усан онгоцны хамгийн бага өндөр, урт ба өргөний харьцаа (2.3-аас 1) тогтоох замаар стандартчилдаг. Freeboard-ийн өндрөөс хамааран HTI (одоо GIMS) нь жижиг хөлөг онгоцыг гурван ангилалд хуваадаг: эхнийх нь - хамгийн багадаа 250 мм-ийн усан онгоцны тавцантай; хоёр дахь нь - дор хаяж 350 мм; гурав дахь - дор хаяж 500 мм.

Үйлдвэрийн үйлдвэрлэсэн жижиг завь дагалддаг заавар нь ихэвчлэн тогтвортой байдлыг хангах үндсэн зөвлөмжийг агуулдаг. Сонирхогч завьчин бүр хөлөг онгоц ажиллуулах эрхийн гэрчилгээ олгохоос өмнө аюулгүй байдлын дүрэмтэй танилцдаг.

Е.А.Морозов, “КиЯ”, 1978 он