§ 12. Stabilitate maritimă a navelor. Partea 1

Navigabilitatea trebuie să fie deținută atât de navele civile, cât și de navele de război.

Studiul acestor calități cu ajutorul analizei matematice este efectuat de o disciplină științifică specială - teoria navei.

Dacă o rezolvare matematică a problemei este imposibilă, atunci ei recurg la experiență pentru a găsi dependența necesară și a verifica concluziile teoriei în practică. Numai după un studiu cuprinzător și testare cu privire la experiența întregii navigabilitate a navei, ei încep să o creeze.

Navigabilitatea la materia „Teoria navelor” este studiată în două secțiuni: statica si dinamica navei. Statica studiază legile echilibrului unei nave plutitoare și calitățile asociate cu acesta: flotabilitate, stabilitate și imposibilitate de scufundare. Dinamica studiază nava în mișcare și ia în considerare calitățile sale, cum ar fi manevrarea, tangajul și propulsia.

Să facem cunoștință cu starea de navigabilitate a navei.

Flotabilitatea navei numită capacitatea sa de a rămâne pe apă la un anumit pescaj, transportând încărcătura prevăzută în conformitate cu scopul navei.

Există întotdeauna două forțe care acționează asupra unei nave plutitoare: a) pe de o parte, forte de greutate, egal cu suma greutății navei în sine și a tuturor încărcăturii de pe aceasta (calculată în tone); forța rezultantă a greutății este aplicată în centrul de greutate al navei(CG) în punctul G și este întotdeauna îndreptată vertical în jos; b) pe de altă parte forțe de susținere, sau forte de flotabilitate(exprimată în tone), adică presiunea apei pe partea scufundată a carenei, determinată de produsul dintre volumul părții scufundate a carenei și greutatea volumetrică a apei în care plutește nava. Dacă aceste forțe sunt exprimate prin rezultanta aplicată la centrul de greutate al volumului subacvatic al navei în punctul C, numită centru de mărime(CV), atunci această rezultantă pentru toate pozițiile vasului plutitor va fi întotdeauna îndreptată vertical în sus (Fig. 10).

Deplasare este volumul părții imersate a corpului, exprimat în metri cubi. Deplasarea volumetrică servește ca măsură a flotabilității, iar greutatea apei deplasată de aceasta se numește deplasarea greutatii D) și se exprimă în tone.

Conform legii lui Arhimede, greutatea unui corp plutitor este egală cu greutatea volumului de fluid deplasat de acest corp,

Unde y este greutatea volumetrică apa de mare, t/m 3, luat în calcule egal cu 1.000 pentru apa dulce și 1.025 - pentru apa de mare.

Orez. 10. Forțele care acționează asupra unei nave plutitoare și punctele de aplicare a rezultantei acestor forțe.

Deoarece greutatea unui vas plutitor P este întotdeauna egală cu deplasarea greutății sale D, iar rezultatele lor sunt direcționate opus unul față de celălalt de-a lungul aceleiași verticale și dacă desemnăm coordonatele punctelor G și C de-a lungul lungimii vasului, respectiv x g și x c, în lățime y g și y c și de-a lungul înălțimii z g și z c , atunci condițiile de echilibru pentru o navă plutitoare pot fi formulate prin următoarele ecuații:

P = D; x g \u003d x c.

Datorită simetriei navei față de DP, este evident că punctele G și C trebuie să se afle în acest plan, atunci

Y g = y c = 0.

De obicei, centrul de greutate al vaselor de suprafață G se află deasupra centrului de greutate C, caz în care

Uneori este mai convenabil să exprimați volumul părții subacvatice a carenei în ceea ce privește dimensiunile principale ale navei și coeficientul de completitudine generală, de exemplu.

Atunci deplasarea greutății poate fi reprezentată ca

Dacă notăm cu V n volumul complet al carenei până la puntea superioară, cu condiția ca toate deschiderile laterale să fie închise etanș, obținem

Diferența V n - V, reprezentând un anumit volum al unei carene impermeabile deasupra liniei de plutire a sarcinii, se numește marjă de flotabilitate. În cazul unei pătrunderi de urgență a apei în carena navei, pescajul acestuia va crește, dar nava va rămâne pe linia de plutire datorită marjei de flotabilitate. Astfel, rezerva de flotabilitate va fi mai mare decât mai multa inaltime apă liberă partea impenetrabilă. Așadar, rezerva de flotabilitate este o caracteristică importantă a navei, asigurându-i imposibilitatea de scufundare. Se exprimă ca procent din deplasarea normală și are următoarele valori minime: pt nave fluviale 10-15%, pentru nave cisternă 10-25%, pentru navele cu marfă uscată 30-50%, pentru spărgătoare de gheață 80-90%, iar pentru navele de pasageri 80-100%.

Orez. 11. Găuriți pe rame

Greutatea navei P (sarcina de greutate) Și coordonatele centrului de greutate sunt determinate printr-un calcul care ia în considerare greutatea fiecărei părți a carenei, mecanisme, echipamente, provizii, provizii, încărcătură, oameni, bagajele lor și tot ce este la bord. Pentru a simplifica calculele, se plănuiește combinarea articolelor individuale în funcție de specialitate în articole, subgrupe, grupuri și secțiuni ale încărcăturii. Pentru fiecare dintre ele se calculează greutatea și momentul static.

Având în vedere că momentul forței rezultante este egal cu suma momentelor forțelor constitutive relativ la același plan, după însumarea greutăților și a momentelor statice pe întreaga navă se determină coordonatele centrului de greutate al navei G. înălţimea de la linia principală z c se determină din desenul teoretic prin metoda trapezului sub formă tabelară.

În același scop se folosesc curbe auxiliare, așa-numitele curbe de foraj, trasate tot după desenul teoretic.

Există două curbe: găuriți de-a lungul ramelor și găuriți de-a lungul liniilor de plutire.

Găurire pe rame(Fig. 11) caracterizează distribuția volumului părții subacvatice a carenei de-a lungul lungimii navei. Este construit în felul următor. Folosind metoda calculelor aproximative, aria părții scufundate a fiecărui cadru (w) este determinată din desenul teoretic. Pe axa absciselor, lungimea vasului este trasată pe scara selectată, iar poziția cadrelor desenului teoretic este trasată pe ea. Pe ordonatele recuperate din aceste puncte sunt trasate pe o anumită scară ariile corespunzătoare ale cadrelor calculate.

Capetele ordonatelor sunt conectate printr-o curbă netedă, care este burghiul de-a lungul ramelor.

Orez. 12. Forarea de-a lungul liniilor de plutire.

Foraj pe linia de plutire(Fig. 12) caracterizează distribuția volumului părții subacvatice a carenei de-a lungul înălțimii navei. Pentru a-l construi conform unui desen teoretic, se calculează ariile tuturor liniilor de plutire (5). Aceste zone, la o scară aleasă, sunt trasate de-a lungul orizontalelor corespunzătoare situate în funcție de pescajele navei, în conformitate cu poziția unei linii de plutire date. Punctele rezultate sunt conectate printr-o curbă netedă, care este combatantul de-a lungul liniilor de plutire.

Orez. 13. Curba dimensiunii încărcăturii.

Aceste curbe servesc drept următoarele caracteristici:

1) zonele fiecăruia dintre combatanți exprimă deplasarea volumetrică a navei la o scară corespunzătoare;

2) abscisa centrului de greutate al zonei de luptă de-a lungul cadrelor, măsurată pe scara lungimii navei, este egală cu abscisa centrului mărimii navei x c;

3) ordonata centrului de greutate al zonei de luptă de-a lungul liniilor de plutire, măsurată pe scara pescajului, este egală cu ordonata centrului mărimii navei z c . Dimensiunea încărcăturii reprezintă o curbă (Fig. 13) care caracterizează deplasarea volumetrică a navei V în funcţie de pescajul acesteia T. Din această curbă se poate determina deplasarea navei în funcţie de pescajul acesteia sau se poate rezolva problema inversă.

Această curbă este construită într-un sistem de coordonate dreptunghiulare pe baza deplasărilor volumetrice precalculate pentru fiecare linie de plutire a desenului teoretic. Pe axa y, la o scară selectată, se trasează pescajele navei pentru fiecare dintre liniile de plutire, iar prin acestea se trasează linii orizontale, pe care, tot la o anumită scară, este trasată valoarea deplasării obținute pentru liniile de plutire corespunzătoare. Capetele segmentelor rezultate sunt conectate printr-o curbă netedă, care se numește dimensiunea încărcăturii.

Folosind dimensiunea încărcăturii, este posibil să se determine modificarea pescajului mediu de la recepția sau cheltuirea mărfii sau să se determine pescajul navei de la o anumită deplasare etc.

Stabilitate numită capacitatea navei de a rezista forțelor care au determinat-o să se încline și, după încetarea acestor forțe, să revină la poziția inițială.

Înclinațiile navei sunt posibile din diverse motive: din acțiunea valurilor care se apropie, din cauza inundării asimetrice a compartimentelor în timpul unei găuri, din mișcarea mărfurilor, presiunea vântului, din cauza primirii sau a cheltuirii mărfurilor etc.

Înclinarea vasului în plan transversal se numește rostogolire, iar în plan longitudinal - d inferent; unghiurile formate în acest caz indică, respectiv, O și y,

Distingeți stabilitatea inițială, adică stabilitate la unghiuri mici de călcâi, la care marginea punții superioare începe să intre în apă (dar nu mai mult de 15 ° pentru navele de suprafață cu laturi înalte) și stabilitate la înclinaţii mari .

Să ne imaginăm că sub acțiunea forțelor externe nava a primit o rostogolire la un unghi de 9 (Fig. 14). Ca urmare, volumul părții subacvatice a navei și-a păstrat valoarea, dar și-a schimbat forma; pe tribord, un volum suplimentar a intrat în apă, iar pe babord, un volum egal a ieșit din apă. Centrul de mărime s-a deplasat de la poziția inițială C spre ruloul vasului, la centrul de greutate al noului volum - punctul C 1 . Când vasul este înclinat, gravitația P aplicată în punctul G și forța de sprijin D aplicată în punctul C, rămânând perpendiculare pe noua linie de plutire B 1 L 1, formează o pereche de forțe cu un umăr GK, care este o perpendiculară coborâtă din punctul G spre direcția forțelor de sprijin .

Dacă continuăm direcția forței de sprijin din punctul C 1 până când aceasta se intersectează cu direcția inițială din punctul C, atunci la unghiuri mici de călcâi, corespunzătoare condițiilor de stabilitate inițială, aceste două direcții se vor intersecta în punctul M, numite metacentrul transversal .

Se numește distanța dintre metacentrul și centrul de mărime al MC raza metacentrică transversală, notată cu p, și distanța dintre punctul M și centrul de greutate al vasului G - înălțimea metacentrică transversală h 0. Pe baza datelor din Fig. 14 vă puteți face o identitate

H 0 \u003d p + z c - z g.

Într-un triunghi dreptunghic GMR, unghiul la vârful M va fi egal cu unghiul 0. Din ipotenuza sa și unghiul opus, se poate determina catetul GK, care este umărul m al perechii restauratoare GK=h 0 sin 8, iar momentul de restabilire va fi Mrest = DGK. Înlocuind valorile umărului, obținem expresia

Mrest = Dh 0 * sin 0,

Orez. 14. Forțe care acționează atunci când vasul se rostogolește.

Poziția reciprocă a punctelor M și G vă permite să stabiliți următorul semn care caracterizează stabilitatea laterală: dacă metacentrul este situat deasupra centrului de greutate, atunci momentul de restabilire este pozitiv și tinde să readucă nava în poziția inițială, adică. la înclinare, nava va fi stabilă, dimpotrivă, dacă punctul M este situat sub punctul G, atunci cu o valoare negativă de h 0 momentul este negativ și va tinde să crească ruliu, adică în acest caz nava este instabil. Este posibil ca punctele M și G să coincidă, forțele P și D să acționeze de-a lungul aceleiași linii verticale, nu există perechi de forțe, iar momentul de restabilire este zero: atunci nava trebuie considerată instabilă, deoarece nu tinde pentru a reveni la poziția inițială de echilibru (Fig. 15).

Înălțimea metacentrică pentru cazurile de încărcare tipice este calculată în timpul procesului de proiectare a navei și servește ca măsură de stabilitate. Valoarea transversalei înălțimea metacentrică pentru principalele tipuri de nave se află în intervalul 0,5-1,2 m și numai pentru spărgătoare de gheață ajunge la 4,0 m.

Pentru a crește stabilitatea transversală a vasului, este necesar să-i reduceți centrul de greutate. Acest factor extrem de important trebuie reținut mereu, mai ales atunci când se operează o navă, și trebuie ținut cont strict de consumul de combustibil și apă stocată în rezervoarele cu fund dublu.

Înălțimea metacentrică longitudinală H 0 se calculează în mod similar cu cel transversal, dar deoarece valoarea sa, exprimată în zeci sau chiar sute de metri, este întotdeauna foarte mare - de la o lungime a unui vas la o lungime și jumătate, atunci după calculul de verificare, stabilitatea longitudinală a vasului este practic necalculată, valoarea sa este interesantă doar în cazul determinării pescajului prova sau pupa navei în timpul deplasărilor longitudinale ale încărcăturii sau când compartimentele sunt inundate pe lungimea navei.

Orez. 15. Stabilitatea laterală a navei, în funcție de amplasarea încărcăturii: a - stabilitate pozitivă; b - poziție de echilibru - nava este instabilă; c - stabilitate negativă.

Stabilitatea vasului este de cea mai mare importanță și, prin urmare, de obicei, pe lângă toate calculele teoretice, după construcția vasului, poziția adevărată a centrului său de greutate este verificată prin înclinație experimentală, adică înclinația transversală a vasului. vas prin deplasarea unei sarcini de o anumită greutate, numită balast rulat .

Toate concluziile obținute mai devreme, așa cum am menționat deja, sunt practic valabile pentru stabilitatea inițială, adică la înclinarea prin unghiuri mici.

Când se calculează stabilitatea transversală la unghiuri mari de călcâi (înclinațiile longitudinale nu sunt mari în practică), pozițiile variabile ale centrului de mărime, metacentrul, raza metacentrică transversală și brațul de restabilire a momentului GK sunt determinate pentru diferite unghiuri ale călcâiului navei. Un astfel de calcul se face pornind de la o poziție dreaptă prin 5-10 ° până la unghiul călcâiului, când umărul de restabilire se întoarce la zero și vasul capătă stabilitate negativă.

Conform acestui calcul, pentru o reprezentare vizuală a stabilității vasului la unghiuri mari de călcâi, ele construiesc diagrama de stabilitate statica(numită și diagrama Reed) care arată dependența brațului de stabilitate statică (GK) sau momentul de restabilire Mrest de unghiul călcâiului 8 (Fig. 16). În această diagramă, de-a lungul axei absciselor, sunt trasate unghiurile de rulare, iar de-a lungul axei ordonatelor, valoarea momentelor de restabilire sau umerilor perechii de restabilire, deoarece cu înclinări de volum egale la care deplasarea navei D rămâne constantă, momentele de restabilire sunt proporționale cu umerii de stabilitate.

Orez. 16. Diagrama stabilității statice.

Diagrama de stabilitate statică este construită pentru fiecare caz tipic de încărcare a navei și caracterizează stabilitatea navei după cum urmează:

1) la toate unghiurile la care curba este situată deasupra axei absciselor, umerii și momentele de redresare sunt pozitive, iar nava are stabilitate pozitivă. La acele unghiuri de călcâie, când curba este situată sub axa absciselor, nava va fi instabilă;

2) maximul hărții determină unghiul limită de ruliu 0 max și momentul limită de înclinare la înclinarea statică a navei;

3) unghiul 8 la care ramura descendentă a curbei intersectează axa x se numește graficul unghiului apusului. La acest unghi al călcâiului, umărul restaurator devine egal cu zero;

4) dacă pe axa absciselor este lăsat deoparte un unghi egal cu 1 radian (57,3 °) și din acest punct se ridică o perpendiculară până când se intersectează cu tangenta trasată la curba de la origine, atunci această perpendiculară pe scara lui diagrama va fi egală cu înălţimea metacentrică iniţială h 0 .

Stabilitatea este foarte influențată de mișcare, adică de mărfuri libere, precum și de mărfuri lichide și vrac care au o suprafață liberă (deschisă). Când vasul este înclinat, aceste încărcături încep să se deplaseze în direcția ruliului și, ca urmare, centrul de greutate al întregului vas nu va mai fi într-un punct fix G, ci va începe și să se miște în același direcție, determinând o scădere a brațului de stabilitate transversală, ceea ce echivalează cu o scădere a înălțimii metacentrice cu toate consecințele care decurg din aceasta. Pentru a preveni astfel de cazuri, toate mărfurile de pe nave trebuie să fie asigurate, iar mărfurile lichide sau în vrac trebuie să fie scufundate în containere care exclud orice transfuzie sau vărsare de încărcătură.

Odată cu acțiunea lentă a forțelor care creează un moment de înclinare, nava, înclinându-se, se va opri când momentele de înclinare și de restabilire sunt egale. Cu o acțiune bruscă a forțelor externe, cum ar fi o rafală de vânt, tragerea remorcherului la bord, tangarea, o salvă laterală de la tunuri etc., nava, înclinându-se, capătă viteză unghiulară și chiar și odată cu încetarea acestor forțe, ea va continua să se rostogolească prin inerție pentru un unghi suplimentar până când toată energia sa cinetică (forța vie) a mișcării de rotație a navei este epuizată și viteza sa unghiulară devine zero. Această înclinare a navei sub acțiunea forțelor aplicate brusc se numește înclinare dinamică. Dacă, cu un moment de înclinare static, nava plutește doar cu o anumită rulare de 0 ST, atunci în cazul acțiunii dinamice a aceluiași moment de înclinare, se poate răsturna.

În analiza stabilității dinamice pentru fiecare deplasare a navei, acestea construiesc diagrame de stabilitate dinamică, ale căror ordonate reprezintă, la o anumită scară, zonele formate de curba momentelor de stabilitate statică pentru unghiurile de călcâioare corespunzătoare, adică exprimă munca perechii restauratoare când nava este înclinată la un unghi de 0, exprimată. în radiani. În mișcarea de rotație, după cum știți, lucrul este egal cu produsul momentului și unghiului de rotație, exprimat în radiani,

T 1 \u003d M kp 0.

Conform acestei diagrame, toate problemele legate de determinarea stabilității dinamice pot fi rezolvate după cum urmează (Fig. 17).

Unghiul de călcâie cu un moment de călcare aplicat dinamic poate fi găsit prin reprezentarea graficului perechii de călcâiare pe diagramă pe aceeași scară; abscisa punctului de intersecție al acestor două grafice dă unghiul necesar 0 DIN.

Dacă într-un anumit caz, momentul de fixare are o valoare constantă, adică M kr \u003d const, atunci munca va fi exprimată

T 2 \u003d M kp 0.

Și graficul va arăta ca o linie dreaptă care trece prin origine.

Pentru a construi această dreaptă pe diagrama de stabilitate dinamică, este necesar să trasăm un unghi egal cu un radian de-a lungul axei absciselor și să trasăm o ordonată din punctul obținut. După ce a trasat pe ea, pe scara ordonatelor, valoarea lui M cr sub forma unui segment Nn (Fig. 17), este necesar să se traseze o linie dreaptă ON, care este programul de lucru dorit pentru perechea de călcâi.

Orez. 17. Determinarea unghiului de călcâie și a înclinației dinamice limitatoare conform diagramei de stabilitate dinamică.

Aceeași diagramă prezintă înclinația dinamică 0 DIN, definită ca abscisa punctului de intersecție a ambelor grafice.

Odată cu creşterea momentului M cr, secanta ON poate lua poziţia limită, transformându-se într-o tangentă externă OT trasată de la origine la diagrama de stabilitate dinamică. Astfel, abscisa punctului de contact va fi unghiul limitativ dinamic al înclinaţiilor dinamice 0. Ordonata acestei tangente, corespunzătoare radianului, exprimă momentul limitator de înclinare la înclinaţiile dinamice M krms.

Când navighează, o navă este adesea supusă unor forțe externe dinamice. Prin urmare, capacitatea de a determina momentul dinamic de înclinare atunci când se decide asupra stabilității vasului are o importanță practică deosebită.

Studiul cauzelor pierderii navelor duce la concluzia că navele se pierd în principal din cauza pierderii stabilității. Pentru a limita pierderea stabilității în conformitate cu diverse conditii navigație, Registrul URSS a elaborat Standardele de stabilitate pentru navele flotei de transport și pescuit. În aceste standarde, principalul indicator este capacitatea navei de a menține stabilitatea pozitivă sub acțiunea combinată a rulării și vântului. Nava îndeplinește cerința de bază a standardelor de stabilitate dacă, în cel mai rău caz de încărcare, MCR-ul său rămâne mai mic decât M ODA.

În același timp, momentul minim de răsturnare al navei este determinat din diagramele de stabilitate statică sau dinamică, ținând cont de influența suprafeței libere a mărfurilor lichide, de rulare și a elementelor de calcul ale velei navei pentru diferite cazuri de încărcare a navei.

Standardele prevăd o serie de cerințe de stabilitate, de exemplu: M KR

înălțimea metacentrică trebuie să aibă o valoare pozitivă, unghiul de apus al diagramei de stabilitate statică trebuie să fie de cel puțin 60°, iar ținând cont de givră - cel puțin 55° etc. Respectarea obligatorie a acestor cerințe în toate cazurile de încărcare dă dreptul de a considera nava stabilă.

Nava de nescufundat numită capacitatea sa de a menține flotabilitatea și stabilitatea după ce a inundat o parte a interiorului cu apă venită de peste bord.

Insummerabilitatea navei este asigurată de rezerva de flotabilitate și de păstrarea stabilității pozitive cu spațiile parțial inundate.

Dacă nava a primit o gaură în carena exterioară, atunci cantitatea de apă Q care curge prin el este caracterizată prin expresia

unde S este aria găurii, m²;

G - 9,81 m/s²

H - distanța centrului găurii de la linia de plutire, m.

Chiar și cu o ușoară gaură, cantitatea de apă care intră în carenă va fi atât de mare încât pompele de santină nu pot face față acesteia. Prin urmare, mijloacele de drenaj sunt amplasate pe navă pe baza calculului doar a eliminării apei care intră după ce gaura a fost sigilată sau prin scurgeri în îmbinări.

Pentru a preveni răspândirea apei care curge în orificiu prin vas, sunt prevăzute măsuri constructive: carena este împărțită în compartimente separate pereți și punți etanși la apă. Cu o astfel de împărțire, în cazul unei găuri, unul sau mai multe compartimente limitate vor fi inundate, ceea ce va crește pescajul navei și, în consecință, bordul liber și flotabilitatea navei vor scădea.

Redirecţiona
Cuprins
Înapoi

"...Atenție! scârţâi căpitanul cu un singur ochi. Dar era deja prea târziu. S-au acumulat prea mulți fani pe partea tribord a dreadnought-ului lui Vasyukin. După ce a schimbat centrul de greutate, barja nu a oscilat și s-a răsturnat în deplină conformitate cu legile fizicii.

Acest episod din literatura clasică poate fi folosit ca exemplu ilustrativ pierderea stabilității de la deplasarea centrului de greutate din cauza acumulării de pasageri pe o parte. Nu întotdeauna, din păcate, problema se limitează la înotul amuzant: pierderea stabilității duce adesea la moartea navei și adesea oameni, uneori câteva sute de oameni în același timp (amintim tragedia recentă - moartea navei " Bulgaria" ... - ed. ..).

În istoria construcțiilor navale mondiale se înregistrează o serie de cazuri, asemănătoare cu ceea ce s-a întâmplat la începutul secolului cu multi-deck-ul american. vaporul fluvial„General Slocum”. Designerii săi au oferit totul pentru confortul pasagerilor, dar nu au verificat cum s-ar comporta nava dacă toți cei 700 de locuitori ai săi ar urca deodată pe puntea superioară a promenadei și, în același timp, s-ar apropia de bord pentru a admira priveliștea...

Pierderea stabilității este una dintre cele mai frecvente cauze ale accidentelor de ambarcațiuni mici. De aceea, fiecare dintre căpitani, indiferent de felul în care arată nava sa - un caiac sau, să zicem, o barcă de deplasare, fiecare dintre cei care se odihnesc pe apă trebuie să aibă o idee despre „legile fizicii”, necunoașterea care l-a costat scump pe Vasyukin. Cu alte cuvinte, despre starea de navigabilitate a unei nave, pe care constructorii de nave o numesc stabilitate.

Stabilitate- aceasta este capacitatea vasului de a rezista actiunii de calcare a fortelor externe si de a reveni in pozitie dreapta dupa terminarea acestei actiuni. Acest termen a apărut la noi în secolul al XVIII-lea, când Rusia a devenit o putere maritimă; ca origine și sens, este o variație a cuvântului comun „sustenabilitate”.

Ne confruntăm constant cu stabilitatea echilibrului în viața de zi cu zi. Nu este un secret pentru noi că un scaun este mai ușor de răsturnat decât o canapea; iar o bibliotecă goală este mai ușoară decât una plină cu cărți. Întorcând o cutie grea peste nervură, mai întâi depunem cel mai mare efort, apoi ne devine mai ușor și, în final, când linia imaginară trasată vertical prin centrul de greutate al cutiei trece peste nervură, cutia se răstoarnă de la sine. , fără participarea noastră. Ne-am asigurat că o cutie joasă lată este mai greu de răsturnat decât una înaltă și îngustă, iar una grea este mai dificilă decât una ușoară, putem ajunge la concluzia că stabilitatea corpului pe o suprafață dură este determinată de greutatea sa și de distanța orizontală de la centrul de greutate până la marginea planului de sprijin - pârghia de umăr . Cu cât greutatea și umărul sunt mai mari, cu atât corpul este mai stabil.

Această lege simplă este valabilă și pentru o navă plutitoare, dar aici problema este complicată de faptul că, în loc de o suprafață solidă, apa servește drept suport pentru nava „răsturnată”. În principiu, ca și în cazul tocmai descris, stabilitatea navei este determinată de greutatea și umărul său - dispunerea reciprocă a punctelor de aplicare a două forțe.

Una dintre ele este greutatea, adică gravitația, aplicată la centrul de greutate al navei (CG) și întotdeauna îndreptată vertical în jos.

Celălalt este forța de flotabilitate sau forță de susținere. Conform legii lui Arhimede pentru o navă plutitoare, această forță este egală ca mărime cu gravitația, dar este îndreptată vertical în sus. Punctul de aplicare al forțelor de sprijin rezultante este punctul de sprijin al navei! Acest punct este situat în centrul volumului carenei scufundat în apă și se numește centrul de flotabilitate sau centru de mărime(CV).

Când nava plutește liber într-o poziție dreaptă, CV-ul este întotdeauna pe aceeași verticală cu CG, iar forțele egale și opuse care acționează asupra navei sunt echilibrate. Dar acum forțele de călcarea au început să acționeze asupra navei. Aceasta nu este neapărat mișcarea pasagerilor; poate fi o rafală de vânt sau, dacă vorbim despre un iaht, doar presiunea acestuia asupra pânzelor, un val abrupt, o smucitură de remorcare, forță centrifugă într-o circulație abruptă, o scăldat care se ridică din apă peste lateral. , etc., etc.

Acțiunea momentului acestei forțe de călcâiare, adică. moment de călcâială, înclină - rostogolește nava. În același timp, CG-ul navei nu schimbă poziția, cu excepția cazului în care, desigur, acesta este același caz „Vasyukin” și nu există astfel de sarcini pe navă care să se poată deplasa în direcția pantei. Deoarece nava continuă să plutească chiar și atunci când se înclină, adică legea lui Arhimede continuă să funcționeze, o creștere a volumului imersat pe partea laterală care intră în apă corespunde unei scăderi egale a volumului scufundat pe partea opusă, lăsând apa. Să nu uităm: greutatea vasului nu se modifică din acțiunea momentului de înclinare; prin urmare, valoarea totală a volumului imersat trebuie să rămână neschimbată!

Datorită acestei redistribuiri a volumului subacvatic se modifică poziția CV-ului - se îndepărtează spre clincarea navei; ca urmare, ia naștere un moment al forțelor de sprijin, care tind să restabilească poziția directă a navei și de aceea numită moment de restabilire.

În timp ce vasul își menține stabilitatea, momentul de restabilire, crescând pe măsură ce ruliu crește, devine egal cu momentul de înclinare și, deoarece este îndreptat în sens opus, își „paralizează” complet acțiunea. Aceasta înseamnă că dacă amploarea forțelor de înclinare nu se mai schimbă, nava va continua să plutească cu o listă constantă; dacă acțiunea forțelor de înclinare încetează și nu există un moment de înclinare, momentul de restabilire va îndrepta imediat nava.

Revenind la schema 2, putem presupune că valoarea momentului de restabilire care apare în timpul unei rulări va fi cu atât mai mare, cu cât umărul este mai mare - distanța orizontală dintre noua poziție a CV-ului și poziția neschimbată a CV-ului; de aceea se numeste umăr de stabilitate. Atâta timp cât acest umăr este prezent, momentul de restabilire este în vigoare - nava reține, dar de îndată ce umărul dispare cu o creștere suplimentară a ruliui, CV-ul va fi pe aceeași verticală cu CG, nu vor mai face eforturi suplimentare. va fi obligat să răstoarne nava, aceasta își va pierde stabilitatea - se va răsturna.

Cu cât centrul de mărime poate merge mai departe în direcția înclinării - cu cât umărul de stabilitate este mai mare, cu atât este mai dificil să răsturnați vasul, adică cu atât este mai stabil. De aceea, un vas lat va fi întotdeauna vizibil mai stabil decât unul îngust. Pe un yal cu patru vâsle, care are lățimea de 1,6 m, canoșii se pot ridica și merge fără prea mare risc, dar pe un opt academic cu lățimea de 0,7 m este suficient ca un vâsletor să-și odihnească piciorul mai puternic sau ridicați vâsla puțin mai sus pentru a provoca un rostogolire amenințătoare!

Este deosebit de important să aveți o lățime suficientă la cele mai mici bărci. Afectează în mod semnificativ stabilitatea și caracterul complet al liniei de plutire, adică un indicator al proporției dreptunghiului, ale cărui laturi sunt alcătuite din lungime și lățime maxime, ocupă zona liniei de plutire actuală. Cu alte lucruri în egală măsură, navele cu o plinătate mai mare a liniei de plutire sunt întotdeauna mai stabile decât cele cu linii de plutire ascuțite în prova și pupa.

Stabilitatea, în special la unghiuri mici de înclinare, depinde în mare măsură de forma carenei - de distribuția volumelor părții subacvatice a carenei. La urma urmei, în cele din urmă, stabilitatea este determinată nu doar de lățimea liniei de plutire actuală, ci și de poziția „fulcrului” - centrul volumului efectiv scufundat.

Din punct de vedere al stabilității, cele mai puțin avantajoase sunt secțiunile semicirculare, care, după condițiile de propulsie, sunt adesea folosite pentru navele cu deplasare; aproape de secțiunile semicirculare au corpuri de bărci academice cu vâsle, precum și bărci relativ înguste și lungi, care nu sunt concepute pentru planare. Secțiunea dreptunghiulară are mai multe performanta ridicata stabilitate inițială; acest tip de tronson se realizeaza pe ambarcatiuni de lungime minima - tuzik-uri si navete punte. Dacă, totuși, volumele subacvatice sunt extinse în lateral din cauza unei scăderi a pescajului (și a volumului) în partea de mijloc, stabilitatea va beneficia și mai mult: coca celor mai noi bărci universale mici, cum ar fi, de exemplu, Sportiak și Dolphin, au o formă asemănătoare.

Urmând aceeași cale, puteți crește și mai mult stabilitatea tăind carena pe lungime - de-a lungul DP - și plasând jumătățile înguste la o anumită lățime. Așa că am abordat ideea unei nave cu cocă dublă, care este întruchipată în modele de viteză redusă. cabane plutitoare sau plute gonflabile, precum și catamarane cu motor de curse sau cu vele concepute pentru viteze record.

Odată cu creșterea unghiurilor de înclinare, forma părții de suprafață a carenei în zona de intrare în apă la călcarea devine din ce în ce mai importantă. Un bun exemplu este lipsa de stabilitate a unui buștean cu o secțiune transversală circulară: cu oricare dintre „rularea” acestuia - rotație în jurul axei - nici un volum suplimentar nu intră în apă, forma părții scufundate și poziția CV-ului nu nu se schimbă, nu există moment de restabilire.

Din același motiv, obstrucția odinioară la modă a lateralelor de pe bărci cu motor este, de asemenea, dăunătoare. Este de înțeles: cu o creștere a rolului, lățimea liniei de plutire nu numai că nu crește, dar uneori și invers - scade! Prin urmare, la viraje strânse, vechii Kazankas s-au răsturnat adesea, care aveau un blocaj al laturilor spre interior în pupa deja destul de îngustă.

Și invers: măsurile care măresc stabilitatea sunt prăbușirea lateralelor și fixarea elementelor suplimentare de flotabilitate de-a lungul marginilor lor superioare. Explicația este simplă: la călcâiare, volumele intră în apă exact acolo unde sunt cele mai necesare pentru susținere - unde dau o pârghie mare. În principiu, o navă cu o erupție la suprafață și cu o linie de plutire relativ îngustă combină viteza bună cu stabilitatea ridicată. De exemplu, galerele antice aveau o astfel de formă de carenă, unde, după cum știți, puterea „motorului” era limitată, iar cerințele de viteză și navigabilitate erau destul de mari. În același scop, fasciculele de stuf uscat au fost legate peste părțile laterale de „pescăruși” cazaci ușori.

De fapt, turiştii-navele noastre folosesc aceeaşi tehnică, ataşând baloane gonflabile pe lateralele caiacelor. Un mijloc și mai eficient de creștere a stabilității caiacelor atunci când navighează sunt flotoarele laterale montate pe bare transversale. Pe o chilă uniformă, trec deasupra apei și nu încetinesc mișcarea. Atunci când presiunea vântului asupra velei înclină caiacul trimaran, plutitorul sub vânt intră în apă și servește ca suport suplimentar situat foarte favorabil - departe de DP.

Diverse atașamente laterale pe ambarcațiunile cu motor de planare servesc unui scop similar - minge și sponsoane: îmbunătățesc stabilitatea bărcii sau a bărcii cu motor atât în ​​parcare, cât și în mișcare. Aceeași „Kazanka” devine mai sigură chiar și atunci când se operează cu „Vârtejul” datorită instalării unor volume suplimentare de flotabilitate – bola de pupa care intră în apă când pupa este evident supraîncărcată sau la călcarea în parcare. Când vă deplasați drept înainte, suprafața de lucru inferioară a mingilor este deasupra liniei de plutire și, cu viraje ascuțite periculoase pentru Kazanka, această suprafață începe să „lucreze”: forța hidrodinamică de ridicare formată pe ea în timpul alunecării împiedică creșterea ruliului. circulaţie.

Lungimea efectivă a liniei de plutire, deși într-o măsură mai mică decât lățimea, afectează semnificativ și stabilitatea celor mai mici vase. Iată un caz ilustrativ. Odată a fost testat un caiac turistic secțional. Într-o singură versiune cu trei secțiuni, barca s-a dovedit a fi prea „sportiv”: cei care nu aveau experiență în canotaj „fete academice” s-au răsturnat invariabil lângă țărm. Totuși, a fost suficient să se adauge încă o secțiune de mijloc de 0,8 m lungime, întrucât aceeași barcă a devenit o navă turistică „calmă”.

Stabilitatea este foarte strâns legată de o altă calitate navigabilă a navei - imposibilitatea de scufundare. Subliniem că ambele calități și, în mare măsură, determină realitatea bord liber. Dacă bordul liber este jos, atunci la unghiuri mici de călcâie puntea va intra în apă, lățimea liniei de plutire efectivă va începe să scadă, iar din acel moment brațul de stabilitate și momentul de restabilire vor începe să scadă. Deschise - bărcile fără punte, după ce intră în apa marginii superioare a lateralului, se umplu imediat și se răstoarnă (așa au suferit Vasyukiniții, care nu aveau experiență în teoria navei!). Este clar că, cu cât bordul liber este mai mare, cu atât unghiul de călcare admisibil este mai mare, a cărui valoare critică se numește unghi de inundare.

Cel mai evident indicator al unei creșteri periculoase a listei și al apropierii de unghiul de inundare este o scădere a înălțimii suprafeței pe partea laterală a ruliului bărcii. Inutil să spun că, cu cât barca este mai mică, cu atât este mai periculoasă orice rostogolire, cu atât este mai important fiecare centimetru al bordului liber propriu-zis! Este absolut inacceptabil să se depășească capacitatea de încărcare a bărcii specificată de producător (supraîncărcare)! Este periculos să plasați încărcăturile în așa fel încât barca să se încline deja în momentul părăsirii țărmului: la urma urmei, acest lucru reduce imediat înălțimea reală a lateralului și marja de stabilitate a bărcii dvs.!

Nu întâmplător vorbim despre înălțimea reală a bordului liber. Istoria construcțiilor navale „marilor” cunoaște multe cazuri în care nave întregi și nevătămate și-au pierdut stabilitatea doar din cauza faptului că, la înclinarea lângă suprafața apei, s-au dovedit accidental niște găuri deschise în lateral.

Academicianul A.P. Krylov spune o poveste curioasă. Înainte ca nava cu 84 de tunuri, King George, să plece în călătoria sa inaugurală (acest lucru s-a întâmplat în 1782 în Portsmouth), a fost special concepută pentru a corecta un fel de defecțiune a Kingston-urilor. Marginile rândului inferior de porturi deschise pentru tun erau în același timp la numai 5-8 cm deasupra suprafeței apei. Ofițerul superior, neavând seama de poziția periculoasă a navei, când aveau acești 5-8 cm, și nu cei obișnuiți 8 m, care era înălțimea efectivă a lateralului, a ordonat ca echipa să fie chemată la tunuri pentru a ridica steag. Evident, marinarii alergau de-a lungul părții cu călcâi, iar o ușoară creștere a listei a fost suficientă pentru ca nava să se îmbarce și să transporte mai mult de 800 de oameni la fund...

Deci, condițiile necesare pentru stabilitatea vasului sunt lățimea suficientă și înălțimea laterală. Să facem o clarificare acum. Faptul este că stabilitatea este de obicei împărțită în inițială (în unghiul călcâiului de până la 10-20 °) și stabilitate. la înclinaţii mari. Pentru navele mici, în primul rând, lățimea și caracteristicile stabilității inițiale sunt importante: stabilitatea la unghiuri mari de călcâi de cele mai multe ori „nu atinge”, deoarece unghiul de inundare se află de obicei în stabilitatea inițială. Pentru navele mari, mai mari și cu punte închisă, înălțimea bordului liber este mai importantă, oferind stabilitate la înclinații mari.

Acum observăm încă o condiție complet evidentă și practic foarte importantă: cu cât nava este mai stabilă, cu atât centrul său de greutate este mai jos. Toată lumea știe ce datorează „stabilitatea” lor ridicată roly-poly și roly-poly! De propria experiență toată lumea știe cum orice barcă mică începe să se legăne atunci când se ridică în ea și încearcă să meargă de la un mal la altul: odată cu creșterea înălțimii CG (umărului), mărimea momentului de înclinare crește semnificativ, deși greutatea a unei persoane nu se schimba...

De aceea, pe aceleași caiace, a căror lățime, de regulă, este la o limită minimă periculoasă, trebuie să vă așezați aproape direct pe fund. Alt exemplu. Când un catarg este pus pe un yal, apare o forță de presiune a vântului asupra pânzelor aplicată la o anumită înălțime; pentru a compensa momentul semnificativ de călcarea care apare, este necesar să creștem stabilitatea în același mod - întreaga echipă se schimbă de la conserve la fund.

Și al treilea exemplu. Editorii colecției s-au familiarizat cu o barcă destul de îngustă cu două locuri (vezi foto), concepută pentru vâslele cu vâsle lungi. Performanță de conducere bărcile s-au dovedit a fi excelente, dar a existat un „dar”: în timp ce autorul proiectului conducea barca la locul de testare, avusese deja șansa să se răstoarne! Redactorii care au încercat barca s-au trezit și ei în apă. Cu toate acestea, a fost suficient să scădeți înălțimea cutiilor cu 150 mm - situația s-a schimbat.

În ciuda celui mai strict regim de reducere a greutății, acele nave cu cerințe de stabilitate deosebit de stricte trebuie să ia „greutate moartă” - balast special pentru a reduce încălzirea centrală. În mod obișnuit, iahturile de croazieră și bărcile de salvare poartă balast solid permanent, ancorat cât de jos permite designul navei. (Cu cât puteți plasa balastul mai jos, cu atât va fi mai puțin necesar pentru a oferi o anumită înălțime a CG a întregii nave!) Pe astfel de nave, ei încearcă să plaseze CG sub CG. Apoi, valoarea maximă a pârghiei de stabilitate va fi atinsă cu o rulare foarte mare - până la 90 ". Pentru comparație, este suficient să spunem că majoritatea bărcilor maritime convenționale se răstoarnă deja la o rulare de 60-75 °.

Uneori iau balast lichid temporar. Așadar, pe bărci cu motor în stare de navigație și bărci cu contururi de fund cu chilă, stabilitatea inițială scăzută în parcare (rulare) trebuie adesea compensată prin preluarea apei în rezervoare speciale de balast în partea de jos, care sunt golite automat în timpul mișcării.

Este foarte important ca CG-ul unui vas cu călcâi să rămână la locul său: nu întâmplător pe barci cu pânze toate obiectele grele sunt bine fixate pentru a preveni deplasarea lor. Există, totuși, mărfuri care sunt considerate periculoase deoarece pot cauza pierderea stabilității. Acestea sunt tot felul de mărfuri în vrac - de la cereale și sare până la pește proaspăt, care se revarsă aleatoriu în direcția înclinării navei. (A fost de la deplasarea mărfurilor în vrac - cereale - în timpul unui uragan care a fost uriaș barcă cu patru catarge„Pamir” este ultima barcă mare cu pânze cu o greutate mare de 4500 de tone!) Marfa lichidă este un pericol deosebit. Nu vom intra în profunzimea teoriei navei, dar subliniem că, în acest caz, nu atât greutatea încărcăturii lichide care se revarsă reduce stabilitatea, ci exact suprafața sa liberă.

Cum, se va întreba cititorul, atunci cisternele care transportă această marfă lichidă periculoasă plutesc peste mări și oceane? În primul rând, corpul tancului este împărțit prin pereți impermeabili transversali și longitudinali în compartimente separate - tancuri, iar în partea lor superioară au plasat așa-numitele pereți de protecție, care „rup” suplimentar suprafața liberă (ruperea în 2 părți reduce efectul dăunător asupra stabilității de 4 ori). În al doilea rând, rezervoarele sunt complet inundate.

Din aceleași motive, pe o barcă este mai bine să aveți două rezervoare de combustibil mai înguste decât unul lat. Toate rezervoarele de rezervă înainte de un pasaj de furtună trebuie să fie umplute în întregime (după cum spun marinarii, trebuie să fie presate înăuntru). Este necesar să cheltuiți lichidele pe rând - mai întâi până la capăt dintr-un rezervor, apoi din următorul, astfel încât nivelul să fie liber doar în unul dintre ele.

Duşmanul teribil al vaselor mici este apa din cală, chiar dacă greutate totală e mic. Odată, o nouă barcă de lucru a ieșit la testare. La prima viraj, s-a observat că în timpul circulației barca primește o rulare neobișnuit de mare și o părăsește foarte „fără tragere de inimă”. Am deschis trapa de la pupa - și am văzut că apa mergea pe vârful de după, care a ajuns acolo printr-o crăpătură abia vizibilă a cusăturii.

Este foarte important să se scurgă corpurile navelor mici în timp util, să se ia măsuri pentru a se asigura că, pe vreme dulce, apa nu pătrunde prin diverse orificii și scurgeri.

Cu pericolul de la pasagerii dezorganizați, am început această conversație despre stabilitate. Acum că suntem înarmați cu o teorie de bază, subliniem încă o dată necesitatea respectării cu strictețe a regulilor de conduită stabilite la bordul oricărei ambarcațiuni mici. La urma urmei, din greșeală, un pasager care se îmbarcă într-o barcă ușoară cu motor este o forță uriașă de înclinare, care este aproape 1/5 din deplasarea navei! Și doi pasageri care au decis să treacă simultan la bordul Progress-4 cu o timonerie reprezintă o amenințare reală de a răsturna nava (două astfel de cazuri cu un rezultat tragic au avut loc în Kalinin vara trecută).

Când invitați oaspeți în „cruiser”, instruiți-i politicos, dar hotărâți, familiarizați-i cu regulile de siguranță existente. Pe cele mai mici nave, uneori este imposibil să te ridici la toată înălțimea și să te muți dintr-un loc în altul, iar oamenii s-ar putea să nu știe asta!

Până acum s-a spus că poziția DH nu ar trebui să se schimbe. Există, totuși, o clasă numeroasă de nave sportive pentru care mișcarea integrală a CG în direcția opusă rulării este cea mai importantă condiție pentru obținerea unor rezultate înalte. Vorbim despre înclinarea dinghi-urilor și catamaranelor de curse ușoare și, uneori, a iahturilor de croazieră și de curse. Atârnând peste bord cu ajutorul unui trapez, sportivul împinge CG cu greutatea sa și crește brațul de stabilitate, ceea ce face posibilă reducerea ruliului și chiar evitarea răsturnării ...

În cele din urmă, trebuie avut în vedere că chiar și o navă care este stabilă în unele condiții poate să nu fie suficient de stabilă în altele. Stabilitatea poate diferi, în special când stați și când conduceți. Prin urmare, trebuie să ținem cont stabilitatea condusului. De exemplu, o barcă cu deplasare, care în parcare nici măcar nu reacționează la un pasager care stă în lateral, când navighează pe valuri, începe brusc să se rostogolească în direcția sa. Se pare că barca, așa cum spune, „atârnă”, sprijinindu-și pupa și prova pe crestele a două valuri adiacente și datorită faptului că întreaga sa parte din mijloc, cea mai largă, se află în cavitatea valului, plinătatea a liniei de plutire deja cunoscută nouă a scăzut iar stabilitatea a scăzut imediat .

La planarea bărcilor cu motor, forțele hidrodinamice semnificative care apar în timpul mișcării pentru a menține stabilitatea, de regulă, cresc. Cu toate acestea, ele pot provoca și răsturnarea: de exemplu, la întoarcerea prea bruscă, o schimbare a direcției opririi elicei și o creștere bruscă (datorită derivei) a presiunii la nivelul pomeților exteriori pentru a se întoarce creează o pereche de forțe periculoase, care deseori întoarce barca peste partea exterioară pentru a se întoarce.

În cele din urmă, constructorii naval analizează separat cazurile de aplicare dinamică a forțelor de înclinare (există și un concept special - stabilitate dinamică): cu aplicarea bruscă și pe termen scurt a unor sarcini externe mari, comportamentul navei poate fi complet diferit de scheme clasice stabilitate statica. Tocmai de aceea, în condiții de furtună, cu efectele dinamice nefavorabile ale impactului cu vârstei și valurile, sunt răsturnate iahturi aparent absolut stabile, special concepute pentru navigarea în cele mai severe condiții oceanice. (Iahturile de la Chichester, Baranovsky, Lewis și alți temerari singuratici s-au răsturnat! Aici subtilitatea este că și constructorii de nave au prevăzut acest lucru: iahturile s-au ridicat imediat pe o chilă uniformă și au devenit din nou stabile.)

Desigur, inginerii nu sunt mulțumiți de evaluări precum „această navă este stabilă și asta nu este foarte”; constructorii naval caracterizează stabilitatea cu valori exacte, care vor fi discutate în articolul următor.

La proiectarea oricărei nave, fie ea un supertanc sau o barcă cu vâsle, proiectanții fac calcule speciale de stabilitate, iar atunci când nava este testată, se verifică mai întâi conformitatea stabilității efective cu proiectul. Pentru a avea o garanție că stabilitatea oricărei nave noi în timpul funcționării normale competente în condițiile pentru care este proiectată este suficientă, organizațiile de observare precum Registrul URSS emit special Standarde de stabilitateși apoi monitorizează conformitatea acestora. Designerii care creează un proiect de navă efectuează toate calculele, ghidați de aceste standarde de stabilitate, verifică dacă viitoarea navă se va răsturna sub influența valurilor și a vântului. Desigur, anumite tipuri de nave sunt impuse cerințe suplimentare. Asa de, nave de pasageri acum verifică cazurile de acumulare a tuturor pasagerilor pe o parte și chiar și atunci când se înclină pentru circulație (în acest caz, unghiul de călcarea nu trebuie să depășească unghiul la care puntea intră în apă și valoarea de 12 °). Bărcile de remorcare sunt verificate pentru acțiunea unei smucituri a liniei de remorcare, iar remorcherele de râu pentru efectul static al firului de remorcare.

Rezultatele calculelor, împreună cu instrucțiunile către căpitanul navei, sunt consemnate într-unul dintre cele mai importante documente ale navei, numit „Informații privind stabilitatea navei”.

Pentru ambarcațiunile mici, Registrul fluvial recunoaște și testele la scară largă ale navei conducătoare efectuate conform unui program special. Aceste teste pot, în cazuri îndoielnice, să înlocuiască calculele corespunzătoare.

Mica flotă de agrement, controlată prin inspecții de navigație și tehnice, nu are încă standarde de stabilitate suficient de clare și simple. Condiția de navigabilitate a unor astfel de nave este standardizată în principal prin stabilirea unui bord liber minim și a unui raport lungime/lățime (de la 2,3 la 1). În funcție de înălțimea bordului liber, NTI (acum GIMS) împarte navele mici în trei clase: prima - cu bord liber de cel puțin 250 mm; al doilea - nu mai puțin de 350 mm; al treilea - cel puțin 500 mm.

Instrucțiunile furnizate cu ambarcațiunile comerciale mici conțin de obicei recomandări de bază pentru menținerea stabilității. Fiecare navigator amator este introdus în regulile de siguranță înainte de a-i elibera un certificat de drept de conducere a navei.

E. A. Morozov, „KiYa”, 1978

Stabilitatea unei nave este proprietatea acesteia, datorită căreia nava, atunci când este expusă la factori externi (vânt, valuri etc.) și procese interne (deplasarea încărcăturii, mișcarea rezervelor de lichid, prezența suprafețelor lichide libere în compartimente, etc.) nu se răstoarnă. Cea mai încăpătoare definiție a stabilității navei poate fi următoarea: capacitatea unei nave de a nu se răsturna atunci când este expusă la factori marini naturali (vânt, valuri, givră) în zona de navigație alocată acesteia, precum și în combinație cu „intern” motive cauzate de acțiunile echipajului

Această caracteristică se bazează pe proprietatea naturală a unui obiect care plutește pe suprafața apei - tinde să revină la poziția inițială după încetarea acestui impact. Astfel, stabilitatea, pe de o parte, este firească și, pe de altă parte, necesită un control reglementat de către persoana implicată în proiectarea și funcționarea acesteia.

Stabilitatea depinde de forma carenei și de poziția CG al navei, prin urmare, prin alegerea formei corecte a carenei în proiectare și plasarea corectă a încărcăturii pe navă în timpul funcționării, este posibil să se asigure o stabilitate suficientă pentru a se asigura că nava nu se răstoarnă în nicio condiție de navigație.

Înclinațiile navei sunt posibile din diverse motive: din acțiunea valurilor de intrare, din cauza inundării asimetrice a compartimentelor în timpul unei găuri, din mișcarea mărfurilor, presiunea vântului, din cauza acceptării sau a cheltuirii mărfurilor etc. Există două tipuri de stabilitate: transversală și longitudinală. Din punct de vedere al siguranței navigației (mai ales pe vreme furtunoasă), cele mai periculoase sunt înclinațiile transversale. Stabilitatea laterală se manifestă atunci când vasul se rostogolește, adică. la înclinarea acestuia la bord. Dacă forțele care provoacă înclinarea vasului acționează lent, atunci stabilitatea se numește statică, iar dacă este rapidă, atunci dinamică. Înclinarea vasului în plan transversal se numește ruliu, iar în plan longitudinal - trim; unghiurile formate în acest caz sunt notate respectiv cu O și y. Stabilitatea la unghiuri mici de înclinare (10 - 12 °) se numește stabilitate inițială.

(fig.2)

Imaginați-vă că sub acțiunea forțelor externe, nava a primit o rostogolire la un unghi de 9 (Fig. 2). Ca urmare, volumul părții subacvatice a navei și-a păstrat valoarea, dar și-a schimbat forma; pe tribord, un volum suplimentar a intrat în apă, iar pe babord, un volum egal a ieșit din apă. Centrul de mărime s-a deplasat din poziția inițială C spre ruloarea vasului, până la centrul de greutate al noului volum - punctul C1. Când vasul este înclinat, gravitația P aplicată în punctul G și forța de sprijin D aplicată în punctul C, rămânând perpendiculare pe noua linie de plutire V1L1, formează o pereche de forțe cu un umăr GK, care este o perpendiculară coborâtă din punctul G la direcția forțelor de sprijin.

Dacă continuăm direcția forței de sprijin din punctul C1 până la intersecția cu direcția sa inițială din punctul C, atunci la unghiuri mici de călcâi, corespunzătoare condițiilor de stabilitate inițială, aceste două direcții se vor intersecta în punctul M, numit transversal. metacentru.

Poziția reciprocă a punctelor M și G vă permite să stabiliți următorul semn care caracterizează stabilitatea laterală: (Fig. 3)

• A) Dacă metacentrul este situat deasupra centrului de greutate, atunci momentul de restabilire este pozitiv și tinde să readucă nava în poziția inițială, adică atunci când se înclină, nava va fi stabilă.
• B) Dacă punctul M este sub punctul G, atunci cu o valoare negativă de h0, momentul este negativ și va tinde să crească ruliu, adică, în acest caz, vasul este instabil.
• C) Când punctele M și G coincid, forțele P și D acționează de-a lungul unei linii verticale, nu apare nicio pereche de forțe, iar momentul de restabilire este zero: atunci nava trebuie considerată instabilă, deoarece nu tinde să se întoarcă la poziţia sa iniţială de echilibru (Fig. 3).

Fig.3

Semnele externe ale stabilității inițiale negative a navei sunt:

• -- navigarea navei cu rostogolire in absenta momentelor de calcare;
• - dorința navei de a se răsturna pe partea opusă la îndreptare;
• - transfer dintr-o parte in alta in timpul circulatiei, in timp ce rulada ramane chiar si atunci cand nava intra pe un curs direct;
• -- o cantitate mare de apă în cale, pe platforme și punți.

Stabilitatea, care se manifestă prin înclinațiile longitudinale ale vasului, adică. atunci când este tăiat, se numește longitudinal.

Cu înclinarea longitudinală a vasului la un unghi w în jurul axei transversale Ts.V. se va deplasa din punctul C în punctul C1 și forța de sprijin, a cărei direcție este normală cu linia de plutire curentă, va acționa sub un unghi w față de direcția inițială. Liniile de acțiune ale direcției inițiale și ale noii forțe de sprijin se intersectează într-un punct. Punctul de intersecție, linia de acțiune a forțelor de sprijin la o înclinare infinit de mică în plan longitudinal se numește metacentru longitudinal M. navă de propulsie cu stabilitate în stare de navigație

Momentul de inerție longitudinal al zonei liniei de plutire IF este mult mai mare decât momentul transversal de inerție IX. Prin urmare, raza metacentrică longitudinală R este întotdeauna mult mai mare decât r transversal. Se consideră provizoriu că raza metacentrică longitudinală R este aproximativ egală cu lungimea vasului. Deoarece valoarea razei metacentrice longitudinale R este de multe ori mai mare decât r transversal, înălțimea metacentrică longitudinală H a oricărei nave este de multe ori mai mare decât cea transversală h. prin urmare, dacă nava are stabilitate transversală, atunci stabilitatea longitudinală este cu siguranță asigurată.

Factori care afectează stabilitatea navei care au o influență puternică asupra stabilității navei.

Factorii care trebuie luați în considerare atunci când operați o ambarcațiune mică includ:

• 1. Stabilitatea navei este afectată cel mai semnificativ de lățimea sa: cu cât este mai mare în raport cu lungimea, înălțimea și pescajul, cu atât stabilitatea este mai mare. O navă mai largă are mai mult moment de redresare.
• 2. Stabilitatea unei nave mici crește dacă forma părții scufundate a carenei este schimbată la unghiuri mari de călcâi. Pe această afirmație, de exemplu, se bazează acțiunea borzilor laterali și apărătoarelor din spumă, care, atunci când sunt scufundate în apă, creează un moment suplimentar de restabilire.
• 3. Stabilitatea se deteriorează dacă pe navă există rezervoare de combustibil cu o oglindă de suprafață dintr-o parte în alta, astfel încât aceste rezervoare trebuie să aibă despărțitori instalate paralel cu planul central al navei sau să fie înguste în partea superioară.
• 4. Stabilitatea este cel mai puternic afectată de plasarea pasagerilor și a încărcăturii pe navă, acestea ar trebui plasate cât mai jos posibil. Este imposibil să permiteți oamenilor aflați la bord și mișcării lor arbitrare să stea pe o navă mică în timpul mișcării sale. Încărcăturile trebuie să fie bine fixate pentru a preveni deplasarea lor neașteptată din locurile lor obișnuite.
• 5. Când vânt puternic si valuri, actiunea momentului de calcare (in special dinamica) este foarte periculoasa pentru vas, prin urmare, cu deteriorare conditiile meteo este necesar să luați nava la adăpost și să așteptați vremea rea. Dacă acest lucru nu este posibil din cauza distanței considerabile până la țărm, atunci în condiții de furtună ar trebui să încercați să mențineți nava „înclinată în fața vântului”, aruncând ancora plutitoare și pornind motorul la turație mică.

Stabilitatea excesivă determină înclinare rapidă și crește riscul de rezonanță. Prin urmare, registrul stabilește limite nu numai pentru limita inferioară, ci și pentru limita superioară de stabilitate.

Pentru a crește stabilitatea navei (creșterea momentului de restabilire pe unitatea de unghi de călcarea), este necesară creșterea înălțimii metacentrice h prin plasarea adecvată a încărcăturii și a depozitelor pe navă (încărcătură mai grea la fund și încărcătură mai ușoară la topul). În același scop (mai ales când navighează în balast - fără marfă), ei recurg la umplerea rezervoarelor de balast cu apă.

Performanța navei

Cel mai tipic pentru un vas mic calități operaționale sunt: ​​capacitatea pasagerilor,capacitatea de transport, deplasarea și viteza.

Capacitatea de pasageri este un indicator egal cu numărul de locuri echipate pentru cazarea persoanelor pe o navă. Capacitatea pasagerilor depinde de capacitatea de transport:

P = G/100 , oameni (cu bagaje), sau P =G/75 , oameni (fara bagaje)

Rezultatul este rotunjit la cel mai apropiat număr întreg. Pe o navă de dimensiuni reduse, disponibilitatea locurilor echipate trebuie să corespundă cu capacitatea de pasageri stabilită pentru această navă.

Capacitatea de pasageri poate fi calculată aproximativ prin formula:

N=Lnb Bnb/K, pers.,

Unde LA - coeficient empiric luat egal cu: pentru bărci cu motor și cu vâsle - 1,60; pentru bărci - 2,15.

capacitate de incarcare- sarcina utilă a navei, inclusiv masa persoanelor și a bagajelor în funcție de capacitatea de pasageri. Distingeți între greutatea proprie și capacitatea netă de încărcare.

Greutate mare - este diferența dintre deplasările atunci când este complet încărcat și neîncărcat.

Capacitate netă de încărcare - aceasta este masa numai a încărcăturii utile pe care o poate lua nava.

Pentru navele mari, unitatea de modificare a capacității de transport este tona, pentru navele mici - kg. Capacitatea de transport C poate fi calculată folosind formule sau poate fi determinată și empiric. Pentru a face acest lucru, pe nava cu o deplasare goală, dar cu provizii și o aprovizionare cu combustibil, încărcătura este plasată secvenţial până când nava ajunge la linia de plutire corespunzătoare bordului liber minim. Masa încărcăturii plasate corespunde capacității de transport a navei.

Deplasare . Există două tipuri de deplasare - de masă (greutate) și volumetrice.

Deplasare în masă (greutate). - este masa navei care plutește, egală cu masa de apă deplasată de navă. Unitatea de măsură este tona.

Deplasare V - este volumul părții subacvatice a navei în m3. Calculul se face prin principalele măsurători:

V = SL WT,

unde S este coeficientul de completitudine al deplasării, egal cu 0,35 - 0,6 pentru vasele mici, iar o valoare mai mică a coeficientului este inerentă vaselor mici cu contururi ascuțite. Pentru bărci cu deplasare S = 0,4 - 0,55, planare S = 0,45 - 0,6, bărci cu motor 5 - 0,35 - 0,5, pentru bărci de navigat acest coeficient variază de la 0,15 la 0,4.

Viteză.

Viteza este distanța parcursă de o navă pe unitatea de timp. Pe nave maritime viteza se măsoară în noduri (mile pe oră) și pe nave navigatie interioara- în kilometri pe oră (km/h). Navigatorului unei nave mici i se recomandă să cunoască trei viteze: cea mai mare (maximum) pe care o dezvoltă nava la puterea maximă a motorului; cel mai mic (minimum) la care vasul ascultă cârmă; mediu - cel mai economic cu tranziții relativ mari. Viteza depinde de puterea motorului, de dimensiunea și forma carenei, de încărcarea navei și de diverși factori externi: valuri, vânt, curent etc.

Condiția de navigabilitate a navei

Capacitatea unei nave de a rămâne pe linia de plutire, de a interacționa cu apa, de a nu se răsturna sau de a merge la fund atunci când este inundată, este caracterizată de navigabilitatea sa. Acestea includ: flotabilitatea, stabilitatea și imposibilitatea de scufundare.

Plutire. Flotabilitatea este capacitatea unei nave de a rămâne la suprafața apei, având un pescaj dat. Cu cât este mai multă greutate pe navă, cu atât se va scufunda mai adânc în apă, dar nu își va pierde flotabilitatea până când apa începe să curgă în carenă.

În cazul unei scurgeri în carenă sau a unei găuri, precum și a apei care intră în navă pe vreme furtunoasă, masa acesteia crește. Prin urmare, nava trebuie să aibă o rezervă de flotabilitate.

Rezerva de flotabilitate - Acesta este volumul etanș la apă al carenei navei, situat între linia de plutire a sarcinii și marginea superioară a lateralului. În absența unei rezerve de flotabilitate, nava se va scufunda dacă chiar și o cantitate mică de apă intră în interiorul carenei.

Rezerva de flotabilitate necesară navigației în siguranță a navei este asigurată prin acordarea navei de bord liber suficient, precum și prezența închiderilor etanșe la apă și a pereților etanși între compartimente și blocuri de flotabilitate - elemente structuraleîn interiorul carenei unei bărci mici sub forma unui bloc solid de material (de exemplu, spumă) având o densitate mai mică decât unitatea. În absența unor astfel de pereți și blocuri de flotabilitate, orice gaură în partea subacvatică a carenei duce la o pierdere completă a flotabilității și la moartea navei.

Rezerva de flotabilitate depinde de înălțimea bordului liber - cu cât bordul liber este mai mare, cu atât marja de flotabilitate este mai mare. Această rezervă este normalizată de înălțimea minimă de bord liber, în funcție de valoarea căreia se stabilește o zonă de navigație sigură și o distanță admisă față de coastă pentru o anumită navă de dimensiuni mici. Cu toate acestea, este imposibil să abuzați de înălțimea bordului liber, deoarece acest lucru se reflectă într-o altă calitate la fel de importantă - stabilitatea

Stabilitate. Stabilitatea este capacitatea unei nave de a rezista forțelor care o fac să se încline și, după încetarea acestor forțe (vânt, val, mișcarea pasagerilor etc.) de a reveni la poziția inițială de echilibru. Aceeași navă poate avea o stabilitate bună atunci când încărcătura este situată aproape de fundul ei și poate pierde parțial sau complet stabilitatea dacă încărcătura sau oamenii sunt plasate puțin mai sus.

Există două tipuri de stabilitate: transversală și longitudinală. Stabilitatea laterală se manifestă atunci când vasul se rostogolește, adică. la înclinarea acestuia la bord. În timpul navigației, două forțe acționează asupra navei: gravitația și sprijinul. Rezultanta D (Fig. 1, a) a gravitației navei, îndreptată în jos, va fi aplicată condiționat în punctul G, numit centru de greutate (CG), iar rezultanta A a forțelor de sprijin, îndreptate în sus, va fi condiționat aplicat la centrul de greutate C al vasului parte scufundat, numit centru de mărime (CV). Când nava nu este tăiată și înclinată, CG și CB vor fi situate în linia centrală a navei (DP).

Fig. 1 Amplasarea forțelor rezultante ale gravitației și a sprijinului unul față de celălalt în diferite poziții ale vasului

Valoarea ho caracterizează stabilitatea navei la înclinări joase. Poziția punctului M în aceste condiții este aproape independentă de unghiul de înclinare φ.

Forța D și forța de sprijin egală A formează o pereche de forțe cu un umăr /, care creează un moment de restabilire MB=Dl. Acest moment tinde să readucă nava în poziția inițială. Rețineți că CG este sub punctul M.

Acum imaginați-vă că o sarcină suplimentară este plasată pe puntea aceleiași nave (Fig. 1, c). Ca urmare, CG va fi situat mult mai sus, iar la călcâie, punctul M va fi mai jos decât acesta. Perechea de forțe rezultată nu va mai crea un moment de restaurare, ci un moment de răsturnare Mopr. În consecință, nava va fi instabilă și se va răsturna.

Despre stabilitatea laterală a vasului influență mare lățimea carenei este: cu cât carena este mai lată, cu atât vasul este mai stabil și, invers, cu cât carena este mai îngustă și mai înaltă, cu atât stabilitatea va fi mai slabă.

Pentru navele de mare viteză de dimensiuni mici (mai ales atunci când se deplasează cu viteză mare în timpul valurilor), problema menținerii stabilității longitudinale nu este în niciun caz o problemă rezolvată.

Pentru ambarcațiunile mici cu chilă, înălțimea metacentrică inițială este, de regulă, de 0,3 - 0,6 m. Stabilitatea navei depinde de încărcarea navei, de mișcarea mărfurilor, a pasagerilor și de alte motive. Cu cât înălțimea metacentrică este mai mare, cu atât este mai mare momentul de redresare și nava este mai stabilă, cu toate acestea, cu stabilitate ridicată, nava are o rostogolire ascuțită. Îmbunătățește stabilitatea poziției joase a motorului, rezervor de combustibil, locurile și amplasarea adecvată a bunurilor și a persoanelor.

Cu un vânt puternic, un impact puternic al unui val pe lateral și, în alte cazuri, ruloul vasului crește rapid și apare un moment dinamic de înclinare. În acest caz ruliul vasului va crește chiar și după atingerea egalității momentelor de înclinare și restabilire. Acest lucru se datorează acțiunii forței de inerție. De obicei, o astfel de rostogolire este de două ori mai mare decât acțiunea statică a aceluiași moment de înclinare. Prin urmare, navigarea pe vreme furtunoasă, în special ambarcațiunile mici, este foarte periculoasă.

Stabilitate longitudinală acţionează atunci când nava este înclinată spre prova sau pupa, adică. la tanar. Această stabilitate ar trebui să fie luată în considerare de către navigator atunci când se deplasează la viteze mari în timpul valurilor, deoarece. După ce și-a „îngropat” nasul în apă, este posibil ca o barcă sau o barcă cu motor să nu-și restabilească poziția inițială și să se scufunde și, uneori, chiar să se răstoarne.

Factori care afectează stabilitatea vasului:

a) Stabilitatea navei este afectată cel mai semnificativ de lățimea sa: cu cât este mai mare în raport cu lungimea, adâncimea și pescajul, cu atât stabilitatea este mai mare.

b) Stabilitatea unei nave mici crește dacă se modifică forma părții scufundate a carenei la unghiuri mari de călcâi. Pe această afirmație, de exemplu, se bazează acțiunea bile laterale și apărătoarelor din spumă care, scufundate în apă, creează un moment suplimentar de refacere.

c) Stabilitatea se deteriorează atunci când pe navă există rezervoare de combustibil cu o suprafață oglindă dintr-o parte în alta, astfel încât aceste rezervoare trebuie să aibă compartimente interioare

d) Stabilitatea este cel mai puternic afectată de plasarea pasagerilor și a mărfurilor pe navă, acestea ar trebui să fie situate cât mai jos posibil. Este imposibil să permiteți oamenilor aflați la bord și mișcării lor arbitrare să stea pe o navă mică în timpul mișcării sale. Mărfurile trebuie să fie bine fixate pentru a preveni deplasarea lor neașteptată din locurile de depozitare. Dacă acest lucru nu este posibil din cauza distanței considerabile până la țărm, atunci în condiții de furtună ar trebui să încercați să mențineți nava „înclinată în fața vântului”, aruncând ancora plutitoare și pornind motorul la turație mică.

Nescufundabilitate. Imposibilitatea este capacitatea unei nave de a rămâne plutitoare după ce o parte a navei a fost inundată.

Imposibilitatea este asigurată structural - prin împărțirea carenei în compartimente etanșe, dotarea navei cu blocuri de flotabilitate și instalații de drenaj.

Volumele care nu sunt inundate sunt cel mai adesea blocuri de spumă. Cantitatea necesară și locația sa sunt calculate pentru a oferi o rezervă de flotabilitate de urgență și pentru a menține o navă de urgență în poziția „pe chilă uniformă”.

Desigur, în condiții de mare grea, nu orice barcă cu motor și barcă care a primit o gaură va asigura îndeplinirea acestor cerințe.

Manevrabilitatea unei nave mici

Principalele calități de manevră ale navei includ: controlabilitate, circulație, propulsie și inerție

Controlabilitate. Manipularea este capacitatea unei nave de a continua în mers direcție dată mișcare cu o poziție constantă a cârmei (stabilitate pe parcurs) și schimbarea direcției de mișcare a acesteia sub influența cârmei din mers (agilitate).

Stabilitate pe curs numită proprietatea vasului de a menține o direcție rectilinie a mișcării. Dacă nava se abate de la curs în poziția directă a cârmei, atunci acest fenomen se numește de obicei viciul navei.

Dacă nava se abate de la curs în poziția directă a cârmei, atunci acest fenomen se numește de obicei viciul navei.

Cauzele viciului pot fi permanente sau temporare. Constantele includ motive asociate cu caracteristicile de proiectare ale navei: linii contondente ale cocii de la prova, nepotrivire între lungimea navei și lățimea acesteia, suprafață insuficientă a cârmei, efectul rotației elicei

Vioarea temporară poate fi cauzată de încărcarea necorespunzătoare a navei, vânt, ape puțin adânci, curenți inegale etc.

Conceptele de „stabilitate pe cursă” și „agilitate” sunt contradictorii, cu toate acestea, aceste calități sunt inerente aproape tuturor navelor și caracterizează controlabilitatea acestora.

Controlabilitatea este influențată de mulți factori și cauze, dintre care principalele sunt acțiunea cârmei, funcționarea elicei și interacțiunea lor.

Agilitate- proprietatea navei de a schimba direcția de mișcare sub influența cârmei. Această calitate depinde în primul rând de raportul corect dintre lungimea și lățimea carenei, forma contururilor sale și, de asemenea, de zona lamei cârmei.

Caracteristici ale controlabilității navei în timpul tranziției de la înainte la înapoi

Atunci când se efectuează operațiuni de acostare sau necesitatea opririi urgente a navei (pericol de coliziune, prevenirea așezării la sol, asistența unei persoane peste bord etc.), este necesară trecerea de la înainte la înapoi. În aceste cazuri, navigatorul trebuie să țină cont de faptul că în primele secunde, când elicea de rotație din dreapta se schimbă de la înainte în înapoi, pupa se va rostogoli rapid spre stânga, în timp ce cu elicea de rotație din stânga - spre dreapta. .

Motive care afectează controlabilitatea

Pe lângă cârmă și elicea rotativă, alți factori afectează și stabilitatea și agilitatea navei, precum și o serie de caracteristici de proiectare vas: raportul dintre dimensiunile principale, forma contururilor carenei, parametrii cârmei și elicei. Controlabilitatea depinde și de condițiile de navigație: natura încărcării navei, factori hidrometeorologici.

Circulaţie Dacă, în timp ce nava se mișcă, cârma este deplasată în orice direcție, nava va începe să se rotească și va descrie o linie curbă pe apă. Această curbă, descrisă de centrul de greutate al navei în timpul unei viraj, se numește linie de circulație (Fig. 2) și distanța dintre linia centrală a navei pe un curs drept și linia centrală a acesteia după viraj în sens invers ( 180) se numește diametrul de circulație tactică. Cu cât diametrul de circulație tactic este mai mic, cu atât agilitatea navei este mai bună. Această curbă este aproape de un cerc, iar diametrul său servește ca măsură a agilității vasului.

Diametrul de circulație este de obicei măsurat în metri. Pentru navele mici motorizate, dimensiunea diametrului de circulație tactică este în majoritatea cazurilor de 2-3 lungimi de vas. Fiecare șofer trebuie să cunoască diametrul circulației navei, pe care trebuie să-l gestioneze, deoarece de aceasta depinde în mare măsură manevra corectă și sigură. Viteza vasului în circulație este redusă la 30%. Nu trebuie uitat niciodată că atunci când se deplasează de-a lungul unei curbe, asupra navei acționează o forță centrifugă (Fig. 3), îndreptată de la centrul de curbură spre exterior și aplicată pe centrul de greutate al navei.

Fig 2 Circulație / - linie de circulație, 2 - diametrul tactic de circulație, 3 - diametrul de circulație constantă

Deriva vasului care decurge din forța centrifugă este împiedicată de forța de rezistență la apă - rezistență laterală, al cărei punct de aplicare este situat sub centrul de greutate. Ca urmare, apare o pereche de forțe, creând o rostogolire pe partea opusă direcției de rotație. Lista crește odată cu creșterea centrului de greutate al vasului deasupra centrului de rezistență laterală și cu scăderea înălțimii metacentrice.

Creșterea vitezei la întoarcere și scăderea diametrului circulației va crește semnificativ lista, ceea ce poate duce la răsturnarea vasului. Prin urmare, nu faceți niciodată viraje strânse când barca se mișcă cu viteză mare.

Spre deosebire de vasele de deplasare convenționale, navele cu contururi plane în circulație primesc o listă în interior (Fig. 4). Aceasta provine din forța suplimentară de ridicare care apare pe carenă în timpul deplasării laterale datorită contururilor de alunecare. În același timp, se produce alunecarea sub acțiunea forței centrifuge spre exterior, motiv pentru care circulația vaselor de alunecare este oarecum mai mare decât cea a vaselor de deplasare.

Pe lângă diametrul de circulație, ar trebui să-i cunoaștem și timpul, adică. timpul necesar navei pentru a face o viraj de 360°.

Aceste elemente de circulație depind de deplasarea navei și de natura plasării încărcăturii de-a lungul lungimii sale, precum și de viteză. La viteză mică, diametrul de circulație este mai mic.

Posibilitate de mers pe jos. Propulsia este capacitatea unei nave de a se mișca cu o anumită viteză pentru o anumită putere a motorului, depășind în același timp forțele de rezistență la mișcare.

Mișcarea vasului este posibilă numai dacă există o anumită forță care este capabilă să depășească rezistența apei - un accent. La o viteză constantă, valoarea opririi este egală cu valoarea rezistenței la apă. Viteza navei și accentul sunt legate de următoarea relație:

R. V=ho-N.Unde: V - viteza navei; K - rezistenta la apa; N - puterea motorului; ho - randament = 0,5.

Această ecuație arată că, pe măsură ce viteza crește, crește și rezistența apei. Cu toate acestea, această dependență are o semnificație fizică și un caracter diferit pentru navele de deplasare și planare.

De exemplu, la o viteză a unui vas de deplasare până la o valoare egală cu V = 2 ÖL, km/h (L este lungimea vasului, m), rezistența la apă K este suma rezistenței la frecare a apei față de pielea carenei și rezistența formei, care este creată de turbulența apei. Când viteza acestui vas depășește valoarea specificată, încep să se formeze valuri și la cele două rezistențe se adaugă o a treia - rezistența la val. Rezistența undelor crește brusc odată cu creșterea vitezei.

Pentru navele care planează, natura rezistenței la apă este aceeași ca și pentru navele cu deplasare, iar viteza este V = 8 ÖL km/h. Cu toate acestea, cu o creștere suplimentară a vitezei, nava primește o compensare semnificativă a pupei și prova se ridică. Acest mod de mișcare se numește tranziție (de la deplasare la planare). Un semn caracteristic al începutului de planare este o creștere spontană a vitezei vasului. Acest fenomen este cauzat de faptul că, după ridicarea prova, rezistența totală la apă a navei scade, pare să „plutească” și să mărească viteza la o putere constantă.

La alunecare, apare un alt tip de rezistență la apă - pulverizare, iar rezistența la valuri și rezistența la formă sunt reduse drastic, iar valorile lor sunt practic reduse la zero.

Astfel, patru tipuri de rezistență afectează propulsia navei:

rezistenta la frecare- depinde de suprafața suprafeței umede a navei, de calitatea tratamentului acesteia și de gradul de murdărie (alge, moluște etc.);

rezistență la formă- depinde de raționalizarea carenei, care, la rândul ei, este cu atât mai bună, cu cât capătul din pupa este mai ascuțit și cu atât lungimea vasului este mai mare față de lățime;

rezistența la val- depinde de forma arcului și lungimea vasului, cu cât vasul este mai lung, cu atât se formează mai puțin val;

rezistenta la stropire- depinde de raportul dintre lățimea corpului și lungimea acestuia.

Concluzie: 1. Navele de deplasare cu o carenă îngustă, contururi cu cic rotund și capete ascuțite din față și din spate au cea mai mică rezistență la apă.

2. Pentru navele de rindeluire, în absența valurilor, o carenă largă cu fund plat și pupa traversă asigură cea mai mică rezistență la apă cu cea mai mare forță hidrodinamică de ridicare.

Nave de planing mai mari, cu o carenă cu chilă sau semichilă. Creșterea vitezei acestor vase se realizează prin trepte longitudinale și apărători de santină.

Inerţie. O calitate foarte importantă de manevră a unei nave este inerția acesteia. De obicei, se obișnuiește să se evalueze după lungimea distanței de frânare, a cursului de deplasare și a traseului de accelerație, precum și a duratei acestora. Distanța pe care nava o parcurge în perioada de timp din momentul în care motorul este comutat de la complet înainte la înapoi până la oprirea finală a navei se numește distanță de oprire. Această distanță este de obicei exprimată în metri, mai rar - în lungimea vasului. Distanța parcursă de navă în perioada de timp din momentul în care motorul este oprit, lucrând în treapta înainte, până la oprirea completă a navei sub acțiunea forței de rezistență la apă, se numește run-out. Distanța pe care nava o parcurge din momentul în care motorul este pornit până la înainte până în momentul în care dobândește viteza maximă într-un anumit mod de funcționare a motorului se numește calea de accelerație. Cunoașterea exactă de către șofer a calităților de mai sus ale navei sale asigură în mare măsură siguranța manevrelor în spații înguste și pe drumuri cu condiții de navigație înguste. Tine minte! Bărcile cu motor nu au frâne, așa că adesea necesită mult mai multă distanță și timp pentru a absorbi inerția decât, să zicem, o mașină.

În teoria stabilității laterale se consideră înclinațiile navei care apar în planul mijlociu al navei, iar în planul mijlociu a navei acționează și un moment extern, numit moment de înclinare.

Fără a ne limita deocamdată la înclinațiile mici ale navei (vor fi considerate ca un caz special în secțiunea „Stabilitatea inițială”), să luăm în considerare cazul general de înclinare a navei datorată acțiunii unui moment de înclinare extern care este constant. la timp. În practică, un astfel de moment de înclinare poate apărea, de exemplu, din acțiunea unei forțe constante a vântului, a cărei direcție coincide cu planul transversal al navei - planul mijlociu. Sub influența acestui moment de înclinare, nava are o rulare constantă spre partea opusă, a cărei valoare este determinată de forța vântului și de momentul de restabilire din partea laterală a navei.

În literatura despre teoria navei, se obișnuiește să combine două poziții ale navei în figură simultan - drepte și rostogolite. Poziția înclinată corespunde unei noi poziții a liniei de plutire față de navă, care corespunde unui volum constant de scufundare, cu toate acestea, forma părții subacvatice a navei înclinate nu mai are simetrie: partea tribord este scufundată mai mult decât babord. lateral (Fig.1).

Toate liniile de plutire care corespund unei valori a deplasării navei (la o greutate constantă a navei) sunt numite volum egal.

Imaginea exactă din figura tuturor liniilor de plutire cu volum egal este asociată cu mari dificultăți de calcul. În teoria navelor, există mai multe metode de reprezentare grafică a liniilor de plutire cu volum egal. La unghiuri de talon foarte mici (la înclinații de volum egal infinit), se poate folosi corolarul din teorema lui L. Euler, conform căruia două linii de plutire de volum egal care diferă printr-un unghi infinit de mic de călcâi se intersectează de-a lungul unei linii drepte care trece prin centrul lor de greutate comun al zonei (pentru înclinații finite, această afirmație își pierde forța, deoarece fiecare linie de plutire are propriul centru de greutate al zonei).

Dacă ignorăm distribuția efectivă a forțelor greutății navei și a presiunii hidrostatice, înlocuind acțiunea acestora cu forțe rezultate concentrate, atunci ajungem la schemă (Fig. 1). La centrul de greutate al navei se aplică o forță de greutate, îndreptată în toate cazurile perpendicular pe linia de plutire. Paralel cu aceasta, acționează forța de flotabilitate, aplicată în centrul volumului subacvatic al navei - în așa-numita centru de mărime(punct CU).

Datorită faptului că comportamentul (și originea) acestor forțe nu depind una de cealaltă, ele nu mai acționează de-a lungul aceleiași linii, ci formează o pereche de forțe paralele și perpendiculare pe linia de plutire care acționează. V 1 L 1. În ceea ce privește rezistența greutății R putem spune că rămâne vertical și perpendicular pe suprafața apei, iar vasul cu călcâi se abate de la verticală și numai convenția figurii impune ca vectorul forței de greutate să fie deviat din planul diametral. Este ușor de înțeles specificul acestei abordări dacă ne imaginăm o situație cu o cameră video montată pe o navă, arătând pe ecran suprafața mării înclinată la un unghi egal cu unghiul de rulare al navei.

Perechea de forțe rezultată creează un moment, care se numește în mod obișnuit moment de restabilire. Acest moment contracarează momentul de declinare extern și este principalul obiect al atenției în teoria stabilității.

Valoarea momentului de restabilire poate fi calculată prin formula (ca pentru orice pereche de forțe) ca produsul dintre una (oricare dintre cele două) forțe și distanța dintre ele, numită umăr de stabilitate statică:

Formula (1) indică faptul că atât umărul, cât și momentul în sine depind de unghiul de rulare al navei, adică. sunt cantități variabile (în sensul de rulou).

Cu toate acestea, nu în toate cazurile direcția momentului de restabilire va corespunde imaginii din Fig.1.

Dacă centrul de greutate (ca urmare a particularităților plasării mărfurilor de-a lungul înălțimii navei, de exemplu, cu un exces de încărcătură pe punte) este destul de mare, atunci poate apărea o situație când forța de greutate este în dreapta liniei de acţiune a forţei de sprijin. Atunci momentul lor va acționa în sens invers și va contribui la înclinarea vasului. Împreună cu momentul de înclinare externă, vor răsturna vasul, deoarece nu mai există alte momente opuse.

Este clar că în acest caz această situație ar trebui apreciată ca inacceptabilă, deoarece nava nu are stabilitate. În consecință, cu o poziție ridicată a centrului de greutate, nava poate pierde această navigabilitate importantă - stabilitate.

Pe navele de deplasare în larg, capacitatea de a influența stabilitatea navei, de a o „controla”, este oferită navigatorului numai prin plasarea rațională a încărcăturii și a rezervelor de-a lungul înălțimii navei, care determină poziția centrului de greutate al navei. vasul. Oricum ar fi, influența membrilor echipajului asupra poziției centrului de mărime este exclusă, deoarece este asociată cu forma părții subacvatice a carenei, care (cu o deplasare și un pescaj constant al navei) este neschimbat, iar în prezența unui rulou al vasului se schimbă fără intervenție umană și depinde doar de pescaj. Influența umană asupra formei carenei se termină în faza de proiectare a navei.

Astfel, poziția centrului de greutate pe înălțime, care este foarte importantă pentru siguranța navei, se află în „sfera de influență” a echipajului și necesită o monitorizare constantă prin calcule speciale.

Pentru controlul de calcul al stabilității „pozitive” a vasului se utilizează conceptul de metacentru și înălțimea metacentrică inițială.

Metacentrul transversal este un punct care este centrul de curbură al traiectoriei de-a lungul căruia se mișcă centrul de mărime atunci când nava se rostogolește.

În consecință, metacentrul (precum și centrul de mărime) este un punct specific, al cărui comportament este determinat exclusiv numai de geometria formei vasului în partea subacvatică și de pescajul acestuia.

Poziția metacentrului, corespunzătoare aterizării navei fără rostogolire, este numită în mod obișnuit metacentrul transversal inițial.

Distanța dintre centrul de greutate al navei și metacentrul inițial într-o opțiune de încărcare specifică, măsurată în linia centrală (DP), se numește inaltimea metacentrica transversala initiala.

Figura arată că cu cât centrul de greutate este mai jos în raport cu metacentrul inițial constant (pentru un pescaj dat), cu atât înălțimea metacentrică a vasului este mai mare, de exemplu. cu atât mai mare este umărul momentului restabilitor și al acestui moment în sine.

Astfel, înălțimea metacentrică este o caracteristică importantă care servește la controlul stabilității navei. Și cu cât valoarea sa este mai mare, cu atât va fi mai mare la aceleași unghiuri de rulare valoarea momentului de restabilire, adică. rezistenta vasului la calcare.

La călcâiele navei mici, metacentrul este situat aproximativ la locul metacentrului inițial, deoarece traiectoria centrului de mărime (puncte CU) este aproape de un cerc, iar raza acestuia este constantă. O formulă utilă decurge dintr-un triunghi cu un vârf la metacentru, care este valabilă pentru unghiuri mici de înclinare ( θ <10 0 ÷12 0):

unde este unghiul de rulare θ ar trebui folosit în radiani.

Din expresiile (1) și (2) se obține ușor expresia:

ceea ce arată că brațul de stabilitate statică și înălțimea metacentrică nu depind de greutatea navei și deplasarea acesteia, ci sunt caracteristici universale de stabilitate care pot fi folosite pentru a compara stabilitatea navelor de diferite tipuri și dimensiuni.

Deci, pentru navele cu un centru de greutate înalt (transporturi de lemn), înălțimea metacentrică inițială preia valorile h 0≈ 0 - 0,30 m, pentru navele de marfă uscată h 0≈ 0 - 1,20 m, pentru vrachiere, spărgătoare de gheață, remorchere h 0> 1,5 ÷ 4,0 m.

Cu toate acestea, înălțimea metacentrică nu ar trebui să ia valori negative. Formula (1) ne permite să tragem și alte concluzii importante: deoarece ordinul de mărime al momentului de restabilire este determinat în principal de deplasarea vasului R, atunci brațul de stabilitate static este o „variabilă de control” care afectează domeniul de schimbare a cuplului M in pentru această deplasare. Și de la cea mai mică schimbare l(θ) din cauza inexactităților în calculul său sau a erorilor în informațiile inițiale (date preluate din desenele navei sau parametrii măsurați pe navă), amploarea momentului depinde în mod semnificativ M in, care determină capacitatea vasului de a rezista la înclinări, adică. determinând stabilitatea acestuia.

Prin urmare, inaltimea metacentrica initiala joaca rolul unei caracteristici de stabilitate universala, ceea ce face posibilă aprecierea prezenței și amplorii sale, indiferent de dimensiunea vasului.

Dacă urmărim mecanismul de stabilitate la unghiuri mari de călcâi, atunci vor apărea noi caracteristici ale momentului de restaurare.

Cu înclinări transversale arbitrare ale vasului, curbura traiectoriei centrului de mărime CU schimbări. Această traiectorie nu mai este un cerc cu o rază de curbură constantă, ci este un fel de curbă plată care are valori diferite de curbură și rază de curbură în fiecare dintre punctele sale. De regulă, această rază crește odată cu rularea vasului și metacentrul transversal (ca începutul acestei raze) părăsește planul diametral și se deplasează de-a lungul traiectoriei sale, urmărind mișcarea centrului de mărime în partea subacvatică a navei. . În acest caz, desigur, însuși conceptul de înălțime metacentrică devine inaplicabil și doar momentul de restabilire (și umărul său l(θ)) rămân singurele caracteristici ale stabilității navei la înclinații mari.

Totuși, în același timp, înălțimea metacentrică inițială nu își pierde rolul de a fi caracteristica inițială fundamentală a stabilității vasului în ansamblu, întrucât ordinea de mărime a momentului de restabilire depinde de valoarea sa, ca de un anumit „factor de scară”, adică influența sa indirectă asupra stabilității vasului la unghiuri mari de călcâie rămâne.

Deci, pentru a controla stabilitatea vasului, efectuat înainte de încărcare, este necesar să se evalueze în prima etapă valoarea înălțimii metacentrice transversale inițiale. h 0, folosind expresia:

unde z G și z M 0 sunt aplicatele centrului de greutate și, respectiv, metacentrul transversal inițial, numărate din planul principal în care se află originea sistemului de coordonate OXYZ asociat navei (Fig. 3).

Expresia (4) reflectă simultan gradul de participare a navigatorului în asigurarea stabilității. Prin alegerea și controlul poziției centrului de greutate al navei în înălțime, echipajul asigură stabilitatea navei și toate caracteristici geometrice, în special, Z M 0, trebuie furnizate de proiectant sub formă de grafice din așezarea d, numită elemente curbe ale unui desen teoretic.

Controlul suplimentar al stabilității navei se efectuează conform metodologiei Registrului Maritim al Navigației (RS) sau a metodologiei Organizației Maritime Internaționale (IMO).

Restabilirea brațului de moment l si momentul M in au o interpretare geometrică sub forma unei diagrame de stabilitate statică (DSD) (Fig.4). DSO este dependența grafică a brațului momentului de restabilire l(θ) sau chiar momentulM in (θ) din unghiul călcâiului θ .

Acest grafic, de regulă, este reprezentat doar pentru rularea navei spre tribord, deoarece întreaga imagine pentru o listă spre babord pentru o navă simetrică diferă numai în semnul momentului. M in (θ).

Valoarea DSO în teoria stabilității este foarte mare: nu este doar o dependență grafică M in(θ); DSO conține informații complete despre starea încărcării navei în ceea ce privește stabilitatea. DSO-ul navei permite rezolvarea multor probleme practice în această călătorie și este un document de raportare pentru capacitatea de a începe încărcarea navei și trimiterea acesteia într-o călătorie.

Proprietățile DSO sunt următoarele:

• DSO al unei anumite nave depinde doar de poziția relativă a centrului de greutate al navei Gși metacentrul transversal inițial m(sau valoarea înălțimii metacentrice h 0) și deplasare R(sau draft d cf) și ia în considerare prezența mărfurilor și stocurilor lichide cu ajutorul unor modificări speciale,
• forma carenei unei anumite nave este prezentată în DSO peste umăr l (θ), legat rigid de forma contururilor carenei , care reflectă deplasarea centrului de mărime CU spre partea care intră în apă când nava se înclină.
• înălțimea metacentrică h 0, calculată ținând cont de influența mărfurilor lichide și a rezervelor (vezi mai jos), apare pe DSO ca tangente a pantei tangentei la DSO în punctul θ = 0, adică:

Pentru a confirma corectitudinea construcției DSO, se face o construcție pe acesta: unghiul este lăsat deoparte θ \u003d 1 rad (57,3 0) și construiți un triunghi cu o ipotenuză tangentă la DSO la θ = 0 și un picior orizontal θ = 57,3 0. Piciorul vertical (opus) trebuie să fie egal cu înălțimea metacentrică h 0 scara axei l(m).

• nicio acțiune nu poate schimba tipul de DSO, cu excepția modificării valorilor parametrilor inițiali h 0Și R, deoarece DSO reflectă într-un fel forma invariabilă a carenei navei prin valoare l (θ);
• înălțimea metacentrică h 0 determină de fapt tipul și amploarea DSO.

Unghiul de înclinare θ = θ 3, la care graficul DSO traversează axa absciselor, se numește unghiul de apus al DSO. unghiul apusului θ 3 determină doar valoarea unghiului de călcâie la care forța de greutate și forța de flotabilitate vor acționa de-a lungul unei linii drepte și l(θ 3) = 0. Se judecă răsturnarea vasului la înclinare

θ = θ 3 nu va fi adevărat, deoarece răsturnarea vasului începe mult mai devreme - la scurt timp după ce punctul maxim al DSO este depășit. Punct maxim DSO ( l = l m (θ m)) indică numai îndepărtarea maximă a forței de greutate din forța de sprijin. Cu toate acestea, pârghia maximă lmși unghiul maxim θm sunt valori importante în controlul stabilității și sunt supuse verificării conformității cu standardele relevante.

DSO vă permite să rezolvați multe probleme de statică a navei, de exemplu, pentru a determina unghiul static de călcarea navei sub acțiunea unui moment de înclinare constant (independent de rularea navei). M cr= const. Acest unghi de călcâie poate fi determinat din condiția de egalitate a momentelor de înclinare și redresare M în (θ) = M cr. În practică, această problemă este rezolvată ca o problemă de găsire a abscisei punctului de intersecție a graficelor ambelor momente.

Diagrama stabilității statice reflectă capacitatea vasului de a crea un moment de redresare atunci când vasul este înclinat. Aspectul său are un caracter strict specific, corespunzând parametrilor de încărcare ai navei numai în această călătorie ( R = Ri , h 0 = h 0 i). Navigatorul implicat în planificarea călătoriei de încărcare și calculelor de stabilitate pe navă este obligat să construiască un DSS specific pentru cele două stări ale navei în călătoria următoare: cu poziția inițială a încărcăturii neschimbată și la 100% și la 10% din magazine navale.

Pentru a putea construi diagrame de stabilitate statică pentru diverse combinații de deplasare și înălțime metacentrică, el folosește materiale grafice auxiliare disponibile în documentația navei pentru proiectul acestei nave, de exemplu, pantokarens, sau o diagramă de stabilitate statică universală.

Pantocarene sunt furnizate navei de către proiectant ca parte a informațiilor de stabilitate și rezistență pentru căpitan. sunt grafice universale pentru o navă dată, care reflectă forma carenei sale în termeni de stabilitate.

Pantocarene (Fig. 6) sunt prezentate ca o serie de grafice (la diferite unghiuri ale călcâiului (θ = 10,20,30,….70˚)) în funcție de greutatea vasului (sau pescajul acestuia) a unei părți a braț de stabilitate static, numit forme de braț de stabilitate - lf(R, θ ).

Umărul formei este distanța pe care se va deplasa forța de flotabilitate în raport cu centrul de mărime original C ο când vasul se rostogolește (Fig. 7). Este clar că această deplasare a centrului de mărime este asociată numai cu forma carenei și nu depinde de poziția centrului de greutate în înălțime. Un set de valori ale formei umărului la diferite unghiuri ale călcâiului (pentru o anumită greutate a vasului P=Pi) sunt eliminate din diagramele pantocaren (Fig. 6).

Pentru a determina umerii stabilității l(θ) și construiți o diagramă a stabilității statice în călătoria viitoare, este necesar să completați brațele de formă cu brațe de greutate eu in care sunt ușor de calculat:

Apoi ordonatele viitorului DSO sunt obținute prin expresia:

După efectuarea calculelor pentru două stări de încărcare ( Aplicația R.\u003d 100% și 10%), două DSO-uri sunt construite pe un formular gol, care caracterizează stabilitatea navei în această călătorie. Rămâne de verificat parametrii de stabilitate pentru conformitatea acestora cu standardele naționale sau internaționale pentru stabilitatea navelor maritime.

Există o a doua modalitate de a construi un DSS, folosind DSS-ul universal al unei anumite nave (în funcție de disponibilitatea materialelor auxiliare specifice pe navă).

DSO universal(Fig. 6a) combină pantocarenele transformate pentru a determina lfși grafice ale umerilor de greutate lV(θ). Pentru a simplifica vizualizarea dependențelor grafice lV(θ) (vezi formula (6)) a fost necesar să se facă o schimbare de variabilă q = păcat θ , rezultând curbe sinusoidale lV(θ) transformat în linii drepte lV (q(θ)). Dar pentru a face acest lucru, a fost necesar să se adopte o scară neuniformă (sinusoidală) de-a lungul axei x θ .

Pe DSO universal, prezentat de designerul navei, există ambele tipuri de dependențe grafice - l f (Р,θ) Și eu in (zG,θ). Datorită modificării axei x, graficele umărului formează l f nu mai arată ca pantocarene, deși conțin aceeași cantitate de informații despre forma corpului ca și pantocarene.

Pentru a utiliza DSO universal, este necesar să folosiți un metru pentru a elimina din diagramă distanțele verticale dintre curbă l f (θ, P *) si curba eu in (θ, z G *) pentru mai multe valori ale unghiului de călcarea navei θ = 10, 20, 30, 40 ... 70 0 , care vor corespunde aplicării formulei (6a). Și apoi, pe o formă DSO curată, construiți aceste valori ca ordonate ale viitorului DSO și conectați punctele cu o linie netedă (axa unghiurilor de rulare pe DSO este acum luată cu o scară uniformă).

În ambele cazuri, atât când se utilizează pantocaren, cât și când se utilizează un DSO universal, DSO final ar trebui să fie același.

Pe DSO universal, uneori există o axă auxiliară a înălțimii metacentrice (pe dreapta), care facilitează construirea unei linii drepte specifice cu valoarea z G * : corespunzătoare unei anumite valori a înălţimii metacentrice h 0 * , deoarece

Să ne întoarcem acum la metoda de determinare a coordonatelor centrului de greutate al navei XGȘi Z G. În informațiile despre stabilitatea navei, puteți găsi întotdeauna coordonatele centrului de greutate al unei abscise a navei goale. xG0 si ordonata z G 0.

Produsele greutății navei și coordonatele corespunzătoare ale centrului de greutate se numesc momentele statice ale deplasării navei. raportat la planul mijlociu ( M x) și planul principal ( Mz); pentru o navă goală avem:

Pentru o navă încărcată, aceste cantități pot fi calculate prin însumarea momentelor statice corespunzătoare pentru toate mărfurile, rezervoarele, balastul din tancurile de balast și nava goală:

Pentru moment static MZ este necesar să se adauge o corecție pozitivă specială, ținând cont de efectul periculos al suprafețelor libere ale mărfurilor lichide, depozitelor și balastului, disponibile în tabelele tancurilor navei, ∆MZh:

Această corecție crește artificial valoarea momentului static pentru a obține cele mai slabe valori ale înălțimii metacentrice, astfel calculul se efectuează cu o marjă de siguranță.

Împărtășire acum momente statice M XȘi M Z corect pentru greutatea totală a navei în această călătorie, obținem coordonatele centrului de greutate al navei de-a lungul lungimii ( XG) și corectate ( Z G corect), care este apoi utilizat pentru a calcula înălțimea metacentrică corectată h 0 corect:

și apoi pentru a construi un DSO. Valoarea lui Z mo (d) este luată din elementele curbe ale desenului teoretic pentru un proiect mediu specific.