§ 12. Spôsobilosť lodí na plavbu. Časť 1

Civilné aj vojenské lode musia byť spôsobilé na plavbu.

Štúdiom týchto vlastností pomocou matematickej analýzy sa zaoberá špeciálna vedná disciplína - teória lodí.

Ak je matematické riešenie problému nemožné, potom sa uchýlia k experimentu, aby našli potrebnú závislosť a otestovali závery teórie v praxi. Až po komplexnom štúdiu a skúsenostnom testovaní celej plavebnej spôsobilosti plavidla ho začnú vytvárať.

Námorná spôsobilosť v predmete „Teória plavidiel“ sa študuje v dvoch sekciách: statika a dynamika plavidla. Statika študuje zákony rovnováhy plávajúceho plavidla a súvisiace vlastnosti: vztlak, stabilitu a nepotopiteľnosť. Dynamika študuje loď v pohybe a zvažuje jej vlastnosti, ako je ovládateľnosť, sklon a pohon.

Zoznámime sa so spôsobilosťou plavidla na plavbu.

Vztlak plavidla sa nazýva jeho schopnosť plávať na vode pri určitom ponore a niesť zamýšľané zaťaženie v súlade s účelom plavidla.

Na plávajúcu loď vždy pôsobia dve sily: a) na jednej strane, sila hmotnosti rovná súčtu hmotnosti samotného plavidla a celého nákladu na ňom (vypočítané v tonách); výslednica váhových síl sa aplikuje na ťažisko lode(CG) v bode G a smeruje vždy kolmo nadol; b) na druhej strane, udržiavacie sily, alebo vztlakové sily(vyjadrené v tonách), teda tlak vody na ponorenú časť trupu, určený súčinom objemu ponorenej časti trupu a objemovej hmotnosti vody, v ktorej loď pláva. Ak sú tieto sily vyjadrené výslednicou pôsobiacou v ťažisku podvodného objemu plavidla v bode C, tzv. ťažisko(CV), potom bude táto výslednica smerovať vždy vertikálne nahor vo všetkých polohách plávajúcej nádoby (obr. 10).

Objemový posun je objem ponorenej časti trupu vyjadrený v metroch kubických. Objemový výtlak slúži ako miera vztlaku a hmotnosť ním vytlačenej vody sa nazýva hmotnostný posun D) a vyjadruje sa v tonách.

Podľa Archimedovho zákona sa hmotnosť plávajúceho telesa rovná hmotnosti objemu kvapaliny vytlačenej týmto telesom,

Kde y je objemová hmotnosť morská voda, t/m 3, počítané vo výpočtoch tak, aby sa rovnalo 1 000 pre sladkú vodu a 1,025 pre morskú vodu.

Ryža. 10. Sily pôsobiace na plávajúcu loď a miesta pôsobenia výsledných síl.

Keďže hmotnosť plávajúceho plavidla P sa vždy rovná jeho hmotnostnému výtlaku D a ich výslednice smerujú proti sebe pozdĺž tej istej vertikály, a ak označíme súradnice bodov G a C pozdĺž dĺžky plavidla, resp. x g a x c, pozdĺž šírky y g a y c a pozdĺž výšky z g a z c , potom môžu byť podmienky rovnováhy plávajúceho plavidla formulované nasledujúcimi rovnicami:

P = D; x g = x c.

Vzhľadom na symetriu lode voči DP je zrejmé, že body G a C musia ležať v tejto rovine, potom

Yg = yc = 0.

Ťažisko povrchových plavidiel G zvyčajne leží nad stredom magnitúdy C, v tomto prípade

Niekedy je vhodnejšie vyjadriť objem podvodnej časti trupu cez hlavné rozmery plavidla a koeficient celkovej úplnosti, t.j.

Potom môže byť hmotnostný posun reprezentovaný ako

Ak označíme V n celkový objem trupu až po hornú palubu za predpokladu, že všetky bočné otvory sú vodotesne uzavreté, dostaneme

Rozdiel V n - V, ktorý predstavuje určitý objem vodotesného trupu nad vodoryskou nákladu, sa nazýva rezervný vztlak. V prípade núdzového vniknutia vody do trupu lode sa jej ponor zvýši, ale loď zostane na hladine, vďaka svojej rezerve vztlaku. Rezerva vztlaku bude teda tým väčšia viac výšky vodotesný voľný bok. V dôsledku toho je rezerva vztlaku dôležitou vlastnosťou plavidla, ktorá zabezpečuje jeho nepotopiteľnosť. Vyjadruje sa ako percento normálneho posunutia a má tieto minimálne hodnoty: pre riečne člny 10-15%, pre tankery 10-25%, pre lode so suchým nákladom 30-50%, pre ľadoborce 80-90% a pre osobné lode 80-100%.

Ryža. 11. Konštrukcia pozdĺž rámov

Hmotnosť plavidla P (hmotnostné zaťaženie) A súradnice ťažiska sú určené výpočtom, ktorý berie do úvahy hmotnosť každej časti trupu, mechanizmov, častí vybavenia, zásob, zásob, nákladu, ľudí, ich batožinu a všetko na lodi. Pre zjednodušenie výpočtov sa plánuje spájanie jednotlivých odborných názvov do článkov, podskupín, skupín a sekcií pracovnej záťaže. Pre každý z nich sa vypočíta hmotnosť a statický moment.

Vzhľadom na to, že moment výslednej sily sa rovná súčtu momentov zložiek síl vzhľadom na tú istú rovinu, po sčítaní hmotností a statických momentov na celej nádobe sa určia súradnice ťažiska nádoby G. Objemové posunutie, ako aj súradnice stredu hodnoty C po dĺžke od stredu x c a po výške od hlavnej priamky z c sa určí z teoretického výkresu lichobežníkovou metódou v tabuľkovej forme.

Na ten istý účel používajú pomocné krivky, takzvané konštrukčné krivky, nakreslené aj podľa údajov teoretického výkresu.

Existujú dve krivky: formácia pozdĺž rámov a formácia pozdĺž vodorysk.

Konštrukcia na rámoch(obr. 11) charakterizuje rozloženie objemu podvodnej časti trupu po dĺžke plavidla. Je postavený nasledujúcim spôsobom. Pomocou metódy približných výpočtov sa plocha ponorenej časti každého rámu (w) určí z teoretického výkresu. Dĺžka nádoby je vynesená pozdĺž osi x vo zvolenej mierke a je na nej vynesená poloha rámov teoretického výkresu. Na súradniciach rekonštruovaných z týchto bodov sú zodpovedajúce oblasti vypočítaných rámcov vynesené v určitej mierke.

Konce ordinátov sú spojené hladkou krivkou, čo je čiara pozdĺž rámov.

Ryža. 12. Vŕtanie pozdĺž vodorysky.

Vŕtanie pozdĺž vodorysky(obr. 12) charakterizuje rozloženie objemu podvodnej časti trupu po výške plavidla. Na jej konštrukciu pomocou teoretického výkresu vypočítajte plochy všetkých vodorysiek (5). Tieto oblasti vo vybranej mierke sú usporiadané pozdĺž zodpovedajúcich horizontálnych čiar umiestnených pozdĺž ponoru plavidla v súlade s polohou danej vodorysky. Výsledné body sú spojené hladkou krivkou, čo je čiara pozdĺž vodorysky.

Ryža. 13. Krivka veľkosti nákladu.

Tieto krivky slúžia ako nasledujúce charakteristiky:

1) plochy každej z bojových jednotiek vyjadrujú objemový výtlak plavidla v príslušnej mierke;

2) úsečka ťažiska bojového priestoru pozdĺž rámov, meraná na mierke dĺžky plavidla, sa rovná úsečke ťažiska plavidla x c;

3) ordináta ťažiska oblasti budovy pozdĺž vodorysiek, meraná na ponorovej stupnici, sa rovná y osi stredu veľkosti plavidla z c. Veľkosť nákladu je krivka (obr. 13) charakterizujúca objemový výtlak nádoby V v závislosti od jej ponoru T. Pomocou tejto krivky môžete určiť výtlak nádoby v závislosti od jej ponoru alebo riešiť inverzný problém.

Táto krivka je skonštruovaná v systéme pravouhlých súradníc na základe vopred vypočítaných objemových posunov pozdĺž každej vodorysky teoretického výkresu. Na zvislej osi je vo zvolenej mierke pozdĺž každej vodorysky vykreslený ponor plavidla a cez ne sú nakreslené vodorovné čiary, na ktorých je tiež na určitej mierke vynesená hodnota posunutia získaná pre zodpovedajúce vodorysky. Konce výsledných segmentov sú spojené hladkou krivkou, ktorá sa nazýva veľkosť zaťaženia.

Pomocou veľkosti nákladu môžete určiť zmenu priemerného ponoru z príjmu alebo vyloženia nákladu alebo z daného výtlaku, určiť ponor plavidla atď.

Stabilita nazývaná schopnosť lode odolávať silám, ktoré spôsobili jej naklonenie, a po zastavení týchto síl sa vrátiť do pôvodnej polohy.

Naklonenie plavidla je možné z rôznych dôvodov: pôsobením prichádzajúcich vĺn, v dôsledku asymetrického zaplavenia priehradiek pri otvore, z pohybu nákladu, tlaku vetra, v dôsledku príjmu alebo spotreby nákladu atď.

Sklon lode v priečnej rovine je tzv rolovať, a v pozdĺžnej rovine - d rozdielny; uhly vytvorené v tomto prípade sú označené O a y, v tomto poradí,

Existuje počiatočná stabilita t. j. stabilita pri malých uhloch náklonu, pri ktorých okraj hornej paluby začína vnikať do vody (ale nie viac ako 15° pre povrchové plavidlá s vysokými stenami), a stabilita pri vysokých sklonoch .

Predstavme si, že vplyvom vonkajších síl sa loď naklonila pod uhlom 9 (obr. 14). V dôsledku toho si objem podvodnej časti plavidla zachoval svoju veľkosť, ale zmenil svoj tvar; Na pravoboku sa do vody dostal ďalší objem a na ľavej strane z vody vyšiel rovnaký objem. Ťažisko sa presunulo z pôvodnej polohy C smerom k náklonu lode, do ťažiska nového objemu - bodu C 1. Keď je plavidlo v naklonenej polohe, gravitačná sila P pôsobiaca v bode G a podporná sila D pôsobiaca v bode C, zostávajúce kolmo na novú čiaru ponoru B 1 L 1 tvoria pár síl s ramenom GK, čo je kolmo spustené z bodu G na smer podporných síl .

Ak pokračujeme v smere podpernej sily z bodu C 1, až kým sa nepretne s jej pôvodným smerom z bodu C, potom pri malých uhloch naklonenia zodpovedajúcich podmienkam počiatočnej stability sa tieto dva smery pretnú v bode M, tzv. priečne metacentrum .

Vzdialenosť medzi metacentrom a stredom magnitúdy MC sa nazýva priečny metacentrický polomer, označujeme p a vzdialenosť medzi bodom M a ťažiskom nádoby G je priečna metacentrická výška h 0. Na základe údajov na obr. 14 si môžeme vytvoriť identitu

H° = p + z c - z g.

V pravouhlom trojuholníku GMR sa uhol vo vrchole M bude rovnať uhlu 0. Z jeho prepony a opačného uhla možno určiť nohu GK, ktorá je rameno m páru obnovujúceho plavidlo GK=h 0 sin 8 a moment obnovenia sa bude rovnať Mvost = DGK. Nahradením hodnôt pákového efektu dostaneme výraz

Mvost = Dh 0 * sin 0,

Ryža. 14. Sily pôsobiace pri rolovaní lode.

Vzájomná poloha bodov M a G nám umožňuje stanoviť nasledujúcu vlastnosť charakterizujúcu bočnú stabilitu: ak sa metacentrum nachádza nad ťažiskom, potom je vratný moment kladný a má tendenciu vrátiť cievu do pôvodnej polohy, t.j. náklon, plavidlo bude stabilné, naopak, ak sa bod M nachádza pod bodom G, potom pri zápornej hodnote h 0 je moment záporný a bude mať tendenciu zvyšovať náklon, t.j. v tomto prípade je loď nestabilná. Je možný prípad, keď sa body M a G zhodujú, sily P a D pôsobia pozdĺž rovnakej zvislej čiary, nevzniká dvojica síl a vratný moment je nulový: potom by sa loď mala považovať za nestabilnú, pretože sa nesnaží vrátiť do pôvodnej rovnovážnej polohy (obr. 15).

Metacentrická výška pre reprezentatívne prípady zaťaženia sa vypočítava počas procesu projektovania plavidla a slúži ako miera stability. Priečna hodnota metacentrická výška pri hlavných typoch lodí leží v rozmedzí 0,5-1,2 m a len pri ľadoborcoch dosahuje 4,0 m.

Na zvýšenie bočnej stability plavidla je potrebné znížiť jeho ťažisko. Ide o mimoriadne dôležitý faktor, na ktorý treba najmä pri prevádzke plavidla vždy pamätať a o spotrebe paliva a vody skladovanej v nádržiach s dvojitým dnom sa musí viesť prísna evidencia.

Pozdĺžna metacentrická výška H 0 sa počíta podobne ako priečna, ale keďže jej hodnota, vyjadrená v desiatkach alebo aj stovkách metrov, je vždy veľmi veľká - od jednej do jeden a pol dĺžky plavidla, potom po overovacom výpočte pozdĺžna stabilita plavidla sa prakticky nevypočítava, jeho hodnota je zaujímavá len v prípade zisťovania ponoru provy alebo kormy plavidla pri pozdĺžnych pohyboch nákladu alebo pri zaplavení priehradiek po dĺžke plavidla.

Ryža. 15. Priečna stabilita plavidla v závislosti od umiestnenia nákladu: a - pozitívna stabilita; b - rovnovážna poloha - loď je nestabilná; c - negatívna stabilita.

Problematike stability plavidla sa pripisuje mimoriadny význam, a preto sa zvyčajne okrem všetkých teoretických výpočtov po zostrojení plavidla overuje skutočná poloha jeho ťažiska experimentálnym sklonom, t. j. bočným sklonom plavidla premiestňovanie bremena určitej hmotnosti, tzv naklonený balast .

Všetky skôr získané závery, ako už bolo uvedené, sú prakticky platné pri počiatočnej stabilite, t.j. pri malých uhloch natočenia.

Pri výpočte bočnej stability pri veľkých uhloch náklonu (pozdĺžne sklony v praxi nie sú veľké) sa pre rôzne uhly náklonu určujú premenné polohy ťažiska, metacentra, priečneho metacentrického polomeru a ramena vyrovnávacieho momentu GK. plavidlo. Tento výpočet sa robí od priamej polohy cez 5-10° po uhol natočenia, keď sa vyrovnávacie rameno otočí na nulu a loď získa negatívnu stabilitu.

Podľa údajov tohto výpočtu je pre vizuálne znázornenie stability cievy pri veľkých uhloch náklonu a diagram statickej stability(nazýva sa aj Reedov diagram), zobrazujúci závislosť ramena statickej stability (GK) alebo vyrovnávacieho momentu Mvost od uhla náklonu 8 (obr. 16). V tomto diagrame sú uhly päty vynesené pozdĺž osi x a hodnota vyrovnávacích momentov alebo ramien páru vyrovnávacieho ramena sú vynesené pozdĺž osi y, pretože v sklonoch rovnakého objemu, pri ktorých je posunutie plavidla D zostáva konštantná, vyrovnávacie momenty sú úmerné ramenám stability.

Ryža. 16. Schéma statickej stability.

Pre každý charakteristický prípad zaťaženia lode je zostavený diagram statickej stability, ktorý charakterizuje stabilitu lode takto:

1) vo všetkých uhloch, v ktorých je krivka umiestnená nad osou x, majú vratné ramená a momenty kladnú hodnotu a loď má kladnú stabilitu. Pri týchto uhloch päty, keď sa krivka nachádza pod osou x, bude loď nestabilná;

2) maximum diagramu určuje maximálny uhol náklonu 0 max a maximálny moment náklonu pri statickom náklone plavidla;

3) uhol 8, pod ktorým klesajúca vetva krivky pretína os x, sa nazýva diagram uhla západu slnka. Pri tomto uhle natočenia sa vyrovnávacie rameno rovná nule;

4) ak na osi x nakreslíme uhol rovný 1 radiánu (57,3°) a z tohto bodu zostrojíme kolmicu na priesečník s dotyčnicou nakreslenou ku krivke z počiatku, potom táto kolmica na mierke diagram sa bude rovnať počiatočnej metacentrickej výške h 0 .

Na stabilitu má veľký vplyv pohybujúci sa, teda nezabezpečený, ako aj tekutý a hromadný náklad, ktorý má voľný (otvorený) povrch. Keď sa plavidlo nakloní, tieto bremená sa začnú pohybovať v smere rolovania a v dôsledku toho sa ťažisko celého plavidla už nebude nachádzať v pevnom bode G, ale začne sa tiež pohybovať rovnakým smerom. , čo spôsobuje zníženie ramena laterálnej stability, čo je ekvivalentné zníženiu metacentrickej výšky so všetkými dôsledkami, ktoré z toho vyplývajú. Aby sa predišlo takýmto prípadom, všetok náklad na lodiach musí byť zabezpečený a tekutý alebo hromadný náklad musí byť naložený do kontajnerov, ktoré zabránia akémukoľvek presunu alebo rozliatiu nákladu.

Pomalým pôsobením síl, ktoré vytvárajú moment náklonu, sa loď, ktorá sa nakláňa, zastaví, keď sú momenty náklonu a vyrovnávacieho momentu rovnaké. Pri náhlom pôsobení vonkajších síl, ako je poryv vetra, ťah vleku na palube, nakláňanie, široká salva zo zbraní atď., loď naklonená nadobudne uhlovú rýchlosť a dokonca aj po zastavení akcie týchto síl sa bude zotrvačnosťou otáčať o ďalší uhol, až kým sa nespotrebuje všetka jeho kinetická energia (živá sila) rotačného pohybu plavidla a jeho uhlová rýchlosť nebude nulová. Toto naklonenie lode pod vplyvom náhle pôsobiacich síl sa nazýva dynamický náklon. Ak počas statického momentu náklonu loď pláva, pričom má len určitý náklon 0 ST, tak v prípade dynamického pôsobenia rovnakého momentu náklonu sa môže prevrátiť.

Pri analýze dynamickej stability pre každý posun nádoby a diagramy dynamickej stability, ktorých súradnice predstavujú v určitej mierke oblasti tvorené krivkou momentov statickej stability pre zodpovedajúce uhly náklonu, teda vyjadrujú prácu vyrovnávacieho páru pri naklonení plavidla pod uhlom 0. , vyjadrené v radiánoch. Pri rotačnom pohybe, ako je známe, sa práca rovná súčinu momentu a uhla natočenia, vyjadreného v radiánoch,

Ti = M kp 0.

Pomocou tohto diagramu je možné všetky otázky súvisiace s určením dynamickej stability vyriešiť nasledovne (obr. 17).

Uhol náklonu s dynamicky aplikovaným momentom náklonu možno nájsť vynesením činnosti páru náklonu do diagramu v rovnakej mierke; Abscisa priesečníka týchto dvoch grafov udáva požadovaný uhol 0 DIN.

Ak má v konkrétnom prípade upevňovací moment konštantnú hodnotu, t.j. M cr = const, potom bude vyjadrená práca

T2 = M kp 0.

A graf bude vyzerať ako priamka prechádzajúca počiatkom.

Aby bolo možné zostrojiť túto priamku na diagrame dynamickej stability, je potrebné vykresliť uhol rovný radiánu pozdĺž osi x a nakresliť ordinátu z výsledného bodu. Po vynesení hodnoty M cr na ordinátovej stupnici v tvare úsečky Nn (obr. 17) je potrebné nakresliť priamku ON, čo je požadovaný graf činnosti pätkovej dvojice.

Ryža. 17. Určenie uhla náklonu a maximálneho dynamického sklonu pomocou diagramu dynamickej stability.

Rovnaký diagram znázorňuje dynamický uhol sklonu 0 DIN, definovaný ako súradnica priesečníka oboch grafov.

S nárastom momentu M cr môže sečna ON zaujať obmedzujúcu polohu a zmeniť sa na vonkajšiu dotyčnicu OT nakreslenú od začiatku k diagramu dynamickej stability. Abscisa dotyčnicového bodu bude teda maximálny medzný uhol dynamických sklonov 0. Ordináta tejto dotyčnice, zodpovedajúca radiánu, vyjadruje maximálny klopný moment pri dynamických sklonoch M crmax.

Pri plavbe je loď často vystavená dynamickým vonkajším silám. Preto má veľký praktický význam schopnosť určiť dynamický moment náklonu pri rozhodovaní o stabilite plavidla.

Štúdia príčin úmrtí lodí vedie k záveru, že lode umierajú najmä v dôsledku straty stability. Obmedziť stratu stability v súlade s rozdielne podmienky Navigácia, Register ZSSR vyvinul štandardy stability pre plavidlá dopravnej a rybárskej flotily. V týchto normách je hlavným ukazovateľom schopnosť lode udržiavať pozitívnu stabilitu pri kombinovanom pôsobení nakláňania a vetra. Plavidlo spĺňa základnú požiadavku noriem stability, ak pri najhoršom scenári zaťaženia zostane jeho M CR nižšie ako M OPR.

Minimálny moment prevrátenia plavidla sa v tomto prípade určuje z diagramov statickej alebo dynamickej stability, pričom sa zohľadňuje vplyv voľnej hladiny tekutého nákladu, rolovania a prvkov výpočtu vetra plavidla pre rôzne prípady zaťaženia plavidla.

Normy stanovujú množstvo požiadaviek na stabilitu, napr.: M KR

metacentrická výška musí mať kladnú hodnotu, uhol západu statického diagramu stability musí byť minimálne 60° a s prihliadnutím na námrazu - minimálne 55° atď. Povinné dodržanie týchto požiadaviek vo všetkých prípadoch zaťaženia dáva právo považovať plavidlo za stabilné.

Nepotopiteľnosť lode sa nazýva jeho schopnosť udržať vztlak a stabilitu po zaplavení časti interiéru vodou prichádzajúcou cez palubu.

Nepotopiteľnosť plavidla je zabezpečená rezervou vztlaku a zachovaním pozitívnej stability v čiastočne zatopených miestnostiach.

Ak má loď dieru vo vonkajšom trupe, potom množstvo vody Q pretekajúcej cez ňu je charakterizované výrazom

kde S je plocha otvoru, m²;

G - 9,81 m/s2

N - vzdialenosť stredu otvoru od vodorysky, m.

Dokonca aj pri menšom otvore bude množstvo vody vstupujúcej do tela také veľké, že kalové čerpadlá sa s tým nedokážu vyrovnať. Preto je na lodi inštalované drenážne zariadenie založené na výpočte, že voda vstupuje len po oprave otvoru alebo cez netesnosti v spojoch.

Aby sa zabránilo šíreniu vody tečúcej do otvoru v celej lodi, sú poskytnuté konštrukčné opatrenia: trup je rozdelený na samostatné oddelenia vodotesné priedely a paluby. Pri tomto rozdelení sa v prípade diery zaplaví jedno alebo viacero obmedzených oddelení, čo zvýši ponor plavidla a následne zníži voľný bok a rezervu vztlaku plavidla.

Vpred
Obsah
späť

"...Buď opatrný! - skríkol jednooký kapitán. Ale už bolo neskoro. Na pravoboku Vasyukinského dreadnoughtu sa nahromadilo príliš veľa amatérov. Po zmene ťažiska čln nezaváhal a v úplnom súlade s fyzikálnymi zákonmi sa prevrátil.“

Ako názorný príklad možno použiť túto epizódu z klasickej literatúry strata stability od pohybu ťažiska v dôsledku hromadenia cestujúcich na jednej strane. Bohužiaľ, záležitosť nie je vždy obmedzená na zábavné plávanie: strata stability často vedie k smrti lode a často aj ľudí, niekedy aj niekoľko stoviek ľudí naraz (spomeňme si na veľmi nedávnu tragédiu - smrť motora loď "Bulharsko" ... - poznámka redakcie.).

V histórii svetového lodiarstva sa objavilo množstvo prípadov podobných tomu, čo sa stalo na začiatku storočia s americkou multipalubnou riečnym parníkom"Generál Slocum." Jej konštruktéri zabezpečili všetko pre pohodlie pasažierov, no nepreverili, ako by sa loď správala, keby všetkých 700 jej obyvateľov naraz vyliezlo na hornú promenádnu palubu a súčasne sa priblížili k jej boku, aby sa pokochali výhľadom...

Strata stability je jednou z najčastejších príčin nehôd malých lodí. Preto každý z kapitánov, bez ohľadu na to, ako vyzerá jeho plavidlo - kajak alebo, povedzme, výtlakový čln, každý z tých, ktorí relaxujú na vode, musí rozumieť „fyzikálnym zákonom“, ktorých neznalosť stál Vasjukinovcov draho. Inými slovami, o kvalite plavidiel, ktoré lodiari nazývajú stabilita.

Stabilita- je to schopnosť lode odolávať náklonovému pôsobeniu vonkajších síl a vrátiť sa do vzpriamenej polohy po ukončení tohto pôsobenia. Tento termín sa u nás objavil v 18. storočí, keď sa Rusko stalo námornou veľmocou; pôvodom a významom je to variácia bežného slova „udržateľnosť“.

So stabilitou rovnováhy sa neustále stretávame v každodennom živote. Nie je pre nás žiadnym tajomstvom, že je ľahšie prevrhnúť stoličku ako pohovku; a prázdna skriňa je jednoduchšia ako skriňa plná kníh. Pri otáčaní ťažkej škatule cez okraj najprv vynaložíme najväčšie úsilie, potom nám to pôjde ľahšie a nakoniec, keď konvenčná čiara vedená kolmo cez ťažisko škatule prechádza cez okraj, škatuľa sa prevráti. svoj vlastný, bez našej účasti. Keď sme sa ubezpečili, že nízka, široká krabica je ťažšie prevrátiť ako vysoká a úzka a ťažká je ťažšie ako ľahká, môžeme dospieť k záveru, že stabilita tela na tvrdom povrchu je určená jeho hmotnosťou a horizontálnou vzdialenosťou od ťažiska k okraju nosnej roviny - ramennej páky Čím väčšia je hmotnosť a páka, tým je telo stabilnejšie.

Tento jednoduchý zákon platí aj pre plávajúce plavidlo, ale tu je vec komplikovaná tým, že namiesto pevnej hladiny slúži ako opora pre „prevrátenú“ nádobu voda. V princípe, ako v práve opísanom prípade, je stabilita lode určená jej hmotnosťou a pákovým efektom – vzájomnou polohou bodov pôsobenia dvoch síl.

Jednou z nich je hmotnosť, t. j. sila gravitácie pôsobiaca na ťažisko plavidla (CG) a vždy smerujúca vertikálne nadol.

Druhou je vztlaková sila resp udržiavanie sily. Podľa Archimedovho zákona je pre plávajúcu loď táto sila rovnaká ako gravitačná sila, ale smeruje vertikálne nahor. Miestom pôsobenia výsledných podporných síl je otočný bod nádoby! Tento bod sa nachádza v strede objemu trupu ponoreného vo vode a nazýva sa stred vztlaku resp. ťažisko(ŽIVOTOPIS).

Keď loď pláva voľne vo vzpriamenej polohe, ťažisko je vždy v rovnakej vertikále s ťažiskom a rovnaké a opačné sily pôsobiace na loď sú vyvážené. Potom však na loď začali pôsobiť náklonné sily. Nie je to nevyhnutne o presune cestujúcich; môže to byť poryv vetra alebo, ak hovoríme o jachte, len jej tlak na plachty, strmá vlna, trhnutie ťažného lana, odstredivá sila v strmom obehu, zdvihnutie kúpajúceho sa z vody nad strana, atď., atď.

Pôsobenie momentu tejto pätnej sily, t.j. podpätný moment, náklony - loď päty. V tomto prípade ťažisko lode nemení svoju polohu, pokiaľ, samozrejme, nejde o rovnaký prípad „Vasyukin“ a na lodi nie sú žiadne bremená, ktoré by sa mohli pohybovať smerom k náklonu. Keďže loď pláva aj pri náklone, t. j. Archimedov zákon naďalej funguje, zväčšenie ponoreného objemu na strane vstupujúcej do vody zodpovedá rovnakému zníženiu ponoreného objemu na opačnej strane opúšťajúcej vodu. Nezabudnime: hmotnosť plavidla sa nemení v dôsledku momentu náklonu; preto by celková hodnota ponoreného objemu mala zostať nezmenená!

V dôsledku tohto prerozdelenia objemu pod vodou sa mení poloha centrálneho bodu - pohybuje sa v smere náklonu lode; v dôsledku toho vzniká moment podporných síl, ktorý má tendenciu obnoviť rovnú polohu nádoby a je preto tzv moment obnovy.

Zatiaľ čo si loď udržiava stabilitu, vyrovnávací moment, ktorý sa zvyšuje so zvyšujúcim sa náklonom, sa rovná momentu náklonu, a keďže smeruje k opačnej strane, úplne „paralyzuje“ jeho pôsobenie. To znamená, že ak sa veľkosť náklonných síl už nezmení, loď sa bude naďalej vznášať s konštantným zoznamom; ak sa pôsobenie náklonných síl zastaví a nenastane moment náklonu, vyrovnávací moment okamžite narovná loď.

S odvolaním sa na diagram 2 môžeme predpokladať, že veľkosť vyrovnávacieho momentu vznikajúceho počas rolovania bude tým väčšia, čím väčšie bude rameno - horizontálna vzdialenosť medzi novou polohou ťažiska a nezmenenou polohou ťažiska; preto sa to vola stabilizačné rameno. Pokiaľ je toto rameno tam, vyrovnávací moment je aktívny - loď si zachová, ale akonáhle rameno zmizne s ďalším zvýšením náklonu - ťažisko bude v rovnakej vertikále ako ťažisko, nie ďalej na prevrátenie lode bude potrebné úsilie, stratí stabilitu – prevráti sa.

Čím ďalej môže ísť ťažisko k sklonu – čím väčšie je rameno stability, tým ťažšie je loď prevrátiť, t.j. čím je stabilnejšia. Preto bude široká loď vždy výrazne stabilnejšia ako úzka. Na štvorveslici so šírkou 1,6 m môžu veslári vstať a chodiť bez väčšieho rizika, no na akademickom osemveslici so šírkou 0,7 m stačí, aby jeden veslár silnejšie stlačil nohu resp. zdvihnite veslo o niečo vyššie, aby vznikol hrozivý zoznam!

Na najmenších lodičkách je obzvlášť dôležitá dostatočná šírka. Ich stabilitu výrazne ovplyvňuje aj úplnosť vodorysky, t.j. ukazovateľ toho, aký podiel obdĺžnika, ktorého strany sa skladajú z maximálnej dĺžky a šírky, zaberá plocha aktuálnej vodorysky. Ak sú všetky ostatné veci rovnaké, lode s väčšou čiarou ponoru sú vždy stabilnejšie ako lode s ostrými čiarami ponoru na prove a na korme.

Stabilita, najmä pri malých uhloch sklonu, do značnej miery závisí od tvaru trupu - od rozloženia objemov podvodnej časti trupu. Koniec koncov, stabilita nie je určená jednoducho šírkou efektívnej čiary ponoru, ale aj polohou „otočného bodu“ - stredu skutočne ponoreného objemu.

Z hľadiska stability sú najmenej výhodné polkruhové úseky, ktoré sa vzhľadom na plavebné podmienky často využívajú pre výtlačné plavidlá; Trup veslárskych akademických člnov, ako aj pomerne úzkych a dlhých člnov, ktoré nie sú určené na hobľovanie, má takmer polkruhový prierez. Obdĺžniková časť má viac vysoký výkon počiatočná stabilita; Tento druh sekcie sa vyrába na lodiach s minimálnou dĺžkou - remorkéry a člny. Ak presuniete podvodné objemy do strán znížením ponoru (a objemu) v strednej časti, stabilite to prospeje ešte viac: trupy najnovších univerzálnych malých lodí, ako sú Sportiac a Dolphin, majú podobný tvar.

Po rovnakej ceste môžete ďalej zvýšiť stabilitu rozrezaním tela pozdĺžne - pozdĺž DP - a usporiadaním úzkych polovíc do určitej šírky. Takto sme dospeli k myšlienke plavidla s dvojitým trupom, ktoré je stelesnené v dizajnoch ako nízkorýchlostné plávajúce dače alebo nafukovacie člny, ako aj pretekárske motorové alebo plachetné katamarány určené na rekordné rýchlosti.

S rastúcimi uhlami sklonu sa stáva čoraz dôležitejším aj tvar povrchovej časti trupu v oblasti vstupujúcej do vody počas súpisu. Jasným príkladom je nedostatočná stabilita guľatiny s kruhovým prierezom: pre akýkoľvek „valec“ - rotácia okolo osi - do vody nevstupuje žiadny ďalší objem, tvar ponorenej časti a poloha stredového bodu áno. nezmení a nenastane správny moment.

Z rovnakého dôvodu škodí aj kedysi módne prekážanie bokov na motorových člnoch. Je to pochopiteľné: s rastúcim podpätkom sa šírka vodnej čiary nielen nezväčšuje, ale niekedy, naopak, klesá! Preto sa na ostrých zákrutách staré Kazanky, ktoré mali v už dosť úzkej zadnej časti bočnice sklopené dovnútra, často prevracali.

A naopak: opatreniami, ktoré zvyšujú stabilitu, sú vyklenutie bokov a pripevnenie prídavných vztlakových prvkov pozdĺž ich horných hrán. Vysvetlenie je jednoduché: pri náklone vstupujú objemy do vody presne tam, kde sú najviac potrebné na podporu – kde poskytujú veľkú páku. V zásade loď s vyklenutím rámov na hladine a relatívne úzkou vodnou čiarou spája dobré rýchlostné charakteristiky s vysokou stabilitou. Napríklad staroveké galéry mali tento tvar trupu, kde, ako je známe, bol výkon „motora“ obmedzený a požiadavky na rýchlosť a plavebnú spôsobilosť boli dosť vysoké. Na ten istý účel boli nad vodou zviazané zväzky suchého rákosia po stranách ľahkých kozákov „čajok“.

V skutočnosti naši turisti na plachetniciach používajú rovnakú techniku ​​a pripevňujú nafukovacie valce na boky svojich kajakov. Ešte účinnejším prostriedkom na zvýšenie stability kajakov pri plavbe sú bočné plaváky namontované na priečkach. Na rovnomernom kýle sa pohybujú nad vodou a nespomaľujú. Keď tlak vetra na plachtu nakloní trimaranský kajak, záveterný plavák vstúpi do vody a slúži ako dodatočná podpora, umiestnená veľmi výhodne - ďaleko od DP.

Rôzne bočné prvky na hobľovacích motorových plavidlách - vypukliny a sponsony - slúžia na podobný účel: zlepšujú stabilitu člna alebo motorového člna pri státí aj pri pohybe. Rovnaká "Kazanka" sa stáva bezpečnejšou aj pri prevádzke s "Vikhrem" vďaka inštalácii dodatočných objemov vztlaku - kormových guľôčok, ktoré vstupujú do vody pri zreteľnom preťažení kormy alebo pri náklone v pokoji. Pri priamom pohybe vpred je spodná pracovná plocha guľôčok nad tečúcou vodoryskou a pri ostrých zákrutách, ktoré sú pre Kazanku nebezpečné, tento povrch začína „fungovať“: hydrodynamická zdvíhacia sila, ktorá sa na ňom vytvára počas hobľovania, zabraňuje zvýšeniu rolovať počas obehu.

Efektívna dĺžka vodorysky, aj keď v menšej miere ako šírka, výrazne ovplyvňuje aj stabilitu najmenších lodí. Tu je príklad. Raz sa testoval sekciový turistický kajak. V jednomiestnej trojdielnej verzii sa loď ukázala ako príliš „športová“: tí, ktorí nemali skúsenosti s veslovaním na „akademických“ lodiach, sa vždy prevrátili blízko brehu. Stačilo však pridať ďalšiu strednú časť s dĺžkou 0,8 m a z tej istej lode sa stalo „pokojné“ turistické plavidlo.

Stabilita veľmi úzko súvisí s ďalšou vlastnosťou plavidla – nepotopiteľnosťou. Zdôraznime: obe tieto vlastnosti sú do značnej miery determinované skutočnosťou voľný bok. Ak je voľný bok nízky, potom aj pri malých uhloch náklonu paluba vstúpi do vody, šírka efektívnej vodorysky sa začne zmenšovať a od tohto momentu sa rameno stability a vyrovnávací moment začnú zmenšovať. Otvorené - bezpalubové člny sa po vstupe do vody na hornom okraji boku okamžite zaplavia a prevrátia (presne takto trpeli Vasjukinovci, ktorí nemali skúsenosti s teóriou lodí!). Je zrejmé, že čím vyšší je voľný bok, tým väčší je prípustný uhol náklonu, ktorého kritická hodnota sa nazýva uhol záplavy.

Najzrejmejším indikátorom nebezpečného nárastu náklonu a približovania sa k uhlu zaplavenia je zníženie výšky voľného boku na strane náklonu lode. Netreba dodávať, že čím menšia loď, tým nebezpečnejší je zoznam, tým dôležitejší je každý centimeter skutočného voľného boku! Je absolútne neprípustné prekročiť výrobcom udanú nosnosť člna (preťaženie)! Je nebezpečné ukladať náklady tak, aby loď mala zoznam už v momente odchodu z brehu: veď to okamžite znižuje skutočnú výšku boku a rezervu stability vašej lode!

Nie náhodou hovoríme o skutočnej výške voľného boku. História „veľkého“ stavania lodí pozná veľa prípadov, keď neporušené a nepoškodené lode stratili stabilitu len preto, že počas súpisu sa v blízkosti hladiny náhodne objavili nejaké otvorené diery na boku.

Akademik A.P. Krylov rozpráva zaujímavý príbeh. Predtým, ako sa 84-dielna loď „King George“ vydala na svoju prvú plavbu (stalo sa to v roku 1782 v Portsmouthe), bola špeciálne naklonená, aby sa opravila nejaká porucha v kingstonoch. Ukázalo sa, že okraje spodného radu otvorených portov na zbrane sú na úrovni iba 5-8 cm nad hladinou vody. Vyšší dôstojník, ktorý si neuvedomoval nebezpečnú polohu lode, keď týchto 5-8 cm a nie zvyčajných 8 m, bola skutočná výška boku, nariadil, aby bolo mužstvo prizvané k delám, aby vztýčili vlajku. Je zrejmé, že námorníci bežali po naklonenej strane a mierne zvýšenie náklonu stačilo na to, aby loď spadla na palubu a zviezla ku dnu viac ako 800 ľudí...

Nevyhnutnými podmienkami pre stabilitu plavidla je teda jeho dostatočná šírka a výška boku. Urobme si teraz objasnenie. Faktom je, že stabilita sa zvyčajne delí na počiatočnú (v rámci uhla natočenia do 10-20°) a stabilitu pri väčších sklonoch. Pre malé lode je dôležitá predovšetkým šírka a charakteristika počiatočnej stability: stabilita pri veľkých uhloch náklonu sa najčastejšie „nevyskytuje“, pretože uhol zaplavenia zvyčajne leží v medziach počiatočnej stability. . Pre väčšie plavidlá vhodné na plavbu a plavidlá s uzavretou palubou je dôležitejšia výška voľného boku, ktorá zaisťuje stabilitu pri veľkých sklonoch.

Teraz si všimnime ešte jednu úplne zrejmú a prakticky veľmi dôležitú podmienku: čím je plavidlo stabilnejšie, tým nižšie sa nachádza jeho ťažisko. Každý vie, čomu vďačia roly-poly a poháre za svoju vysokú „stabilitu“! Autor: vlastnú skúsenosť Každý dobre vie, ako sa každá malá loď začne kývať, keď sa postaví do svojej plnej výšky a pokúsi sa prejsť z jedného brehu na druhý: so zvýšením výšky ťažiska (rameno) sa veľkosť náklonného momentu výrazne zvyšuje, hoci váha samotnej osoby sa nemení...

Preto na tých istých kajakoch, ktorých šírka je spravidla na nebezpečnej minimálnej hranici, musíte sedieť takmer priamo na dne. Ďalší príklad. Keď je sťažeň umiestnený na yawls, v určitej výške sa objaví sila tlaku vetra na plachty; aby sa vykompenzoval vznikajúci výrazný moment náklonu, je potrebné zvýšiť stabilitu rovnakým spôsobom - celý tím sa presunie z plechoviek na dno.

A tretí príklad. Redaktori kolekcie sa zoznámili s pomerne úzkou dvojmiestnou loďou (viď foto), určenou na veslovanie s dlhými veslami. Jazdná kvalita lode sa ukázali ako vynikajúce, ale bolo tu jedno „ale“: zatiaľ čo autor projektu presúval loď na testovacie miesto, už sa prevrátil! Vo vode sa ocitli aj redaktori, ktorí si čln vyskúšali. Stačilo však znížiť výšku plechoviek o 150 mm - situácia sa zmenila.

Napriek najprísnejšiemu režimu šetrenia hmotnosti musia tie lode, ktorých stabilita podlieha obzvlášť prísnym požiadavkám, prevziať „mŕtvu váhu“ – balast – špeciálne na zníženie centrálnej gravitácie. Cestovné jachty a záchranné člny zvyčajne nesú stálu pevnú záťaž, zaistenú tak nízko, ako to umožňuje konštrukcia plavidla. (Čím nižšie môžete umiestniť balast, tým menej ho bude treba na zabezpečenie určitej výšky ťažiska celej lode!) Na takýchto lodiach sa snažia umiestniť ťažisko pod ťažisko. Vtedy sa maximálna hodnota ramena stability dosiahne pri veľmi veľkom náklone - až 90". Pre porovnanie stačí povedať, že väčšina bežných námorných lodí sa prevráti už pri náklone 60-75°.

Niekedy sa používa dočasný tekutý balast. Na motorových člnoch spôsobilých na plavbu a člnoch s kýlovým dnom sa teda nízka počiatočná stabilita pri parkovaní (rolovaní) často musí kompenzovať prijímaním vody do špeciálnych balastných nádrží na dne, ktoré sa počas pohybu automaticky vyprázdňujú.

Je veľmi dôležité, aby ťažisko lode s podpätkom zostalo na svojom mieste: nie je to náhoda plachetnice Všetky ťažké predmety sú bezpečne pripevnené, aby sa zabránilo ich pohybu. Existujú však bremená, ktoré sa považujú za nebezpečné, pretože môžu spôsobiť stratu stability. Ide o všetky druhy hromadného nákladu – od obilia a soli až po čerstvé ryby, náhodne nasypané v smere náklonu lode. (Práve z výtlaku hromadného nákladu - obilia - došlo počas hurikánu k obrovskému štvorsťažňový bark"Pamir" je posledná veľká nákladná plachetnica s nosnosťou 4500 ton!) Tekutý náklad predstavuje osobitné nebezpečenstvo. Nebudeme zachádzať do hĺbky teórie lode, ale zdôrazníme, že v tomto prípade neznižuje stabilitu ani tak hmotnosť dúhového tekutého nákladu, ako skôr jeho voľná plocha.

Čitateľ sa môže opýtať, ako sa potom môžu tankery prepravujúce tento nebezpečný tekutý náklad plaviť po moriach a oceánoch? Po prvé, trup tankera je rozdelený priečnymi a pozdĺžnymi nepriechodnými prepážkami na samostatné oddelenia - nádrže a v ich hornej časti sú umiestnené takzvané blatníkové prepážky, ktoré dodatočne „rozbijú“ voľný povrch (rozbitím na 2 časti sa zníži škodlivý vplyv na stabilitu 4-krát). Po druhé, nádrže sú úplne naplnené.

Z rovnakých dôvodov je lepšie mať na lodi dve užšie palivové nádrže ako jednu širokú. Všetky náhradné nádrže musia byť úplne naplnené pred prechodom búrky (ako námorníci hovoria - vtlačené). Kvapaliny musia byť spotrebované po jednej – najprv z jednej nádrže do konca, potom z ďalšej, aby bola hladina voľná len v jednej z nich.

Hrozným nepriateľom malých lodí je voda v nákladnom priestore, aj keď Celková váha je to malé. Jedného dňa vyšiel na test nový pracovný čln. Hneď pri prvom otočení sa zistilo, že počas obehu loď dostala nezvyčajne veľký zoznam a veľmi „neochota“ z neho vyjsť. Otvorili sme zadný poklop a videli sme, že voda tečie v zadnej časti, ktorá sa tam dostala cez sotva viditeľnú trhlinu vo šve.

Je veľmi dôležité včas odvodniť trupy malých lodí a prijať opatrenia, aby sa za čerstvého počasia voda nedostala dovnútra cez rôzne otvory a netesnosti.

Tento rozhovor o stabilite sme začali nebezpečenstvom zo strany neorganizovaných cestujúcich. Teraz, keď sme vyzbrojení nejakou základnou teóriou, ešte raz zdôraznime potrebu prísneho dodržiavania stanovených pravidiel správania na palube akýchkoľvek malých plavidiel. Koniec koncov, kvôli prehliadnutiu cestujúci, ktorý nastúpi na palubu ľahkého motorového člna, vytvára obrovskú náklonovú silu, ktorá predstavuje takmer 1/5 výtlaku plavidla! A dvaja pasažieri, ktorí sa rozhodnú kráčať súčasne na palube Progress-4 s kormidlovňou, sú skutočnou hrozbou prevrhnutia lode (dva takéto incidenty s tragickými následkami sa vyskytli v Kalinine minulé leto).

Keď pozývate hostí na svoj „cruiser“, zdvorilo, ale dôrazne ich poučte a oboznámte ich s existujúcimi bezpečnostnými pravidlami. Na najmenších lodiach sa možno nebudete môcť postaviť do plnej výšky a presúvať sa z miesta na miesto, no ľudia to možno nevedia!

Doteraz sa hovorilo, že postavenie CG by sa nemalo meniť. Existuje však veľká trieda športových plavidiel, pre ktoré je najdôležitejšou podmienkou dosiahnutia vysokých výsledkov úplný pohyb ťažiska v opačnom smere. Hovoríme o ľahkých pretekárskych člnoch a katamaránoch a niekedy aj o výletných a závodných jachtách. Zavesený cez palubu pomocou hrazdy posúva ťažisko svojou váhou a zvyšuje stabilitu ramena, čo mu umožňuje zmenšiť náklon alebo sa dokonca vyhnúť prevráteniu...

Napokon treba mať na pamäti, že aj plavidlo, ktoré je v niektorých podmienkach stabilné, nemusí byť v iných dostatočne stabilné. Stabilita sa môže líšiť, najmä pri parkovaní a počas jazdy. Preto musíme brať do úvahy aj my stabilita chodu. Napríklad výtlakový čln, ktorý pri zaparkovaní nereaguje ani na cestujúceho sediaceho pri plavbe na vlnách, sa k nemu zrazu začne nakláňať. Ukazuje sa, že loď akoby „visela“, opierajúc sa kormou a provou o hrebene dvoch susedných vĺn, a vzhľadom na to, že celá jej stredná časť, najširšia, končí v koryte vlny, už známa plnosť vodoryska sa znížila a stabilita sa okamžite znížila.

Na hobľovacích motorových člnoch sa spravidla zvyšujú významné hydrodynamické sily, ktoré vznikajú pri pohybe na udržanie stability. Môžu však tiež spôsobiť prevrátenie: napríklad ak je zákruta príliš prudká, zmena smeru zastavenia vrtule a prudké zvýšenie (v dôsledku driftu) tlaku na bradu mimo zákruty vytvárajú nebezpečnú dvojice síl, ktoré často otáčajú loď cez vonkajšiu stranu k obratu.

Nakoniec stavitelia lodí samostatne analyzujú prípady dynamickej aplikácie náklonných síl (existuje aj špeciálny koncept - dynamická stabilita): pri náhlom a krátkodobom pôsobení veľkých vonkajších zaťažení môže byť správanie lode úplne odlišné od klasické schémy statická stabilita. Preto sa v búrlivých podmienkach za nepriaznivého dynamického vplyvu víchrice a otrasov vĺn prevracajú zdanlivo absolútne stabilné jachty, špeciálne navrhnuté na plavbu v tých najdrsnejších oceánskych podmienkach. (Jachty Chichester, Baranovsky, Lewis a ďalší osamelí odvážlivci sa prevrátili! Jemnosť je v tom, že to predvídali aj stavitelia lodí: jachty okamžite stáli na rovnom kýle a opäť sa ustálili.)

Samozrejme, inžinieri nie sú spokojní s hodnoteniami ako „táto loď je stabilná, ale tá loď nie je veľmi stabilná“; stavitelia lodí charakterizujú stabilitu presnými hodnotami, o ktorých bude reč v ďalšom článku.

Pri navrhovaní akéhokoľvek plavidla, či už je to supertanker alebo veslica, konštruktéri robia špeciálne výpočty stability a keď je plavidlo testované, prvá vec, ktorú urobia, je skontrolovať, či skutočná stabilita zodpovedá dizajnu. Aby sa zabezpečilo, že stabilita každého nového plavidla počas normálnej, kompetentnej prevádzky v podmienkach, pre ktoré je navrhnuté, postačuje, monitorovacie organizácie, ako je register ZSSR, vydávajú špeciálne Normy stability a potom sledovať ich dodržiavanie. Dizajnéri, ktorí vytvorili dizajn plavidla, vykonajú všetky výpočty podľa týchto noriem stability a skontrolujú, či sa budúce plavidlo prevráti pod vplyvom vĺn a vetra. Prirodzene, na určité typy plavidiel sú kladené dodatočné požiadavky. takže, osobné lode Teraz kontrolujú prípady nahromadenia všetkých pasažierov na jednej strane a dokonca aj pri náklone v obehu (v tomto prípade by uhol náklonu nemal presiahnuť uhol, pod ktorým paluba vstupuje do vody a hodnotu 12°). Ťažné plavidlá sa testujú na trhavý účinok ťažného lana a riečne remorkéry sa testujú aj na statický účinok ťažného lana.

Výsledky výpočtov spolu s pokynmi pre kapitána lode sú zdokumentované v jednom z najdôležitejších lodných dokumentov s názvom „Informácie o stabilite plavidla“.

Pre malé plavidlá riečny register uznáva aj testy vedúceho plavidla v plnom rozsahu, vykonávané podľa špeciálneho programu. Tieto testy môžu v pochybných prípadoch nahradiť zodpovedajúce výpočty.

Malá rekreačná flotila, kontrolovaná navigáciou a technickými kontrolami, zatiaľ nemá dostatočne jasné a jednoduché štandardy stability. Spôsobilosť takýchto plavidiel na plavbu je štandardizovaná najmä stanovením minimálnej výšky voľného boku a pomeru dĺžky k šírke (od 2,3 do 1). V závislosti od výšky voľného boku rozdeľuje HTI (teraz GIMS) malé plavidlá do troch tried: prvá - s voľným bokom najmenej 250 mm; druhá - najmenej 350 mm; tretia - najmenej 500 mm.

Sprievodné pokyny k malým člnom vyrábaným v priemysle zvyčajne obsahujú základné odporúčania na udržanie stability. Každý amatérsky vodák je oboznámený s bezpečnostnými pravidlami ešte pred vydaním osvedčenia o oprávnení prevádzkovať plavidlo.

E. A. Morozov, „KiYa“, 1978

Stabilita plavidla je vlastnosť, vďaka ktorej sa plavidlo neprevrhne pri pôsobení vonkajších faktorov (vietor, vlny a pod.) a vnútorných procesov (presun nákladu, pohyb zásob tekutín, prítomnosť voľných plôch tekutiny v priehradky atď.). Najkomplexnejšia definícia stability lode môže byť nasledujúca: schopnosť lode neprevrátiť sa pri vystavení prírodným morským faktorom (vietor, vlny, námraza) v jej pridelenej navigačnej oblasti, ako aj v kombinácii s „vnútornými“ príčinami. konaním posádky

Táto vlastnosť je založená na prirodzenej vlastnosti predmetu plávajúceho na vodnej hladine - má tendenciu vrátiť sa do pôvodnej polohy po ukončení tohto vplyvu. Stabilita je teda na jednej strane prirodzená a na druhej vyžaduje regulovanú kontrolu zo strany osoby, ktorá sa podieľa na jej návrhu a prevádzke.

Stabilita závisí od tvaru trupu a polohy ťažiska plavidla, preto správnym výberom tvaru trupu pri projektovaní a správnym umiestnením nákladu na plavidlo počas prevádzky je možné zabezpečiť dostatočnú stabilitu na zaručenie zabránenie prevráteniu plavidla za akýchkoľvek podmienok plavby.

Naklonenie plavidla je možné z rôznych dôvodov: pôsobením protiľahlých vĺn, asymetrickým zaplavením priehradiek pri otvore, pohybom nákladu, tlakom vetra, príjmom alebo spotrebou nákladu atď. dva typy stability: priečna a pozdĺžna. Z hľadiska bezpečnosti plavby (najmä v búrkovom počasí) sú najnebezpečnejšie priečne náklony. Priečna stabilita sa prejavuje pri rolovaní lode, t.j. pri nakláňaní na palube. Ak sily spôsobujúce naklonenie lode pôsobia pomaly, potom sa stabilita nazýva statická a ak rýchlo, potom dynamická. Sklon plavidla v priečnej rovine sa nazýva rolovanie a v pozdĺžnej rovine - trim; uhly vytvorené v tomto prípade sú označené O a y. Stabilita pri malých uhloch sklonu (10 - 12°) sa nazýva počiatočná stabilita.

(Obr.2)

Predstavme si, že vplyvom vonkajších síl sa loď naklonila pod uhlom 9 (obr. 2). V dôsledku toho si objem podvodnej časti plavidla zachoval svoju veľkosť, ale zmenil svoj tvar; Na pravoboku sa do vody dostal ďalší objem a na ľavej strane z vody vyšiel rovnaký objem. Ťažisko sa presunulo z pôvodnej polohy C smerom k náklonu lode, do ťažiska nového objemu - bodu C1. Keď je plavidlo v naklonenej polohe, gravitačná sila P pôsobiaca v bode G a podporná sila D pôsobiaca v bode C, zostávajúce kolmo na novú vodorysku V1L1, tvoria dvojicu síl s ramenom GK, ktoré je kolmicou zníženou z bodu G do smeru podporných síl.

Ak pokračujeme v smere podpornej sily z bodu C1, až kým sa nepretne s pôvodným smerom z bodu C, potom pri malých uhloch naklonenia zodpovedajúcich podmienkam počiatočnej stability sa tieto dva smery pretnú v bode M, nazývanom priečne metacentrum.

Vzájomná poloha bodov M a G nám umožňuje stanoviť nasledujúci znak charakterizujúci bočnú stabilitu: (obr. 3)

• A) Ak je metacentrum umiestnené nad ťažiskom, potom je vratný moment kladný a má tendenciu vrátiť loď do pôvodnej polohy, t.j. pri náklone bude loď stabilná.
• B) Ak je bod M pod bodom G, potom pri zápornej hodnote h0 je moment záporný a bude mať tendenciu zvyšovať náklon, t.j. v tomto prípade je loď nestabilná.
• C) Keď sa body M a G zhodujú, sily P a D pôsobia pozdĺž jednej zvislej priamky, nevzniká dvojica síl a vratný moment je nulový: potom sa loď musí považovať za nestabilnú, pretože sa nesnaží vrátiť. do pôvodnej rovnovážnej polohy (obr. 3).

Obr.3

Vonkajšie znaky negatívnej počiatočnej stability lode sú:

• - navigácia lode s prevrátením pri absencii momentov náklonu;
• - túžba lode prevrátiť sa na opačnú stranu pri narovnávaní;
• - prenášanie zo strany na stranu počas obehu, pričom náklon zostáva aj vtedy, keď loď vstúpi do priameho kurzu;
• -- veľké množstvo vody v nákladných priestoroch, na plošinách a palubách.

Stabilita, ktorá sa prejavuje pri pozdĺžnych sklonoch cievy, t.j. pri orezávaní sa nazýva pozdĺžna.

Keď je nádoba pozdĺžne naklonená pod uhlom w okolo priečnej osi Ts.V. sa presunie z bodu C do bodu C1 a podperná sila, ktorej smer je kolmý na existujúcu vodorysku, bude pôsobiť pod uhlom w k pôvodnému smeru. Čiary pôsobenia pôvodného a nového smeru podporných síl sa pretínajú v bode. Priesečník, línia pôsobenia nosných síl v nekonečne malom sklone v pozdĺžnej rovine sa nazýva pozdĺžne metacentrum M. námornej spôsobilosti, stability a pohonu lode.

Pozdĺžny moment zotrvačnosti oblasti vodorysky IF je výrazne väčší ako priečny moment zotrvačnosti IX. Pozdĺžny metacentrický polomer R je preto vždy výrazne väčší ako priečny polomer r. Zhruba sa predpokladá, že pozdĺžny metacentrický polomer R je približne rovnaký ako dĺžka cievy. Pretože pozdĺžny metacentrický polomer R je mnohonásobne väčší ako priečny r, pozdĺžna metacentrická výška H akejkoľvek lode je mnohonásobne väčšia ako priečna h. teda ak má plavidlo bočnú stabilitu, tak pozdĺžna stabilita je určite zabezpečená.

Faktory ovplyvňujúce stabilitu lode, ktoré majú silný vplyv na stabilitu lode.

Faktory, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri prevádzke malého plavidla, zahŕňajú:

• 1. Stabilita plavidla je najvýraznejšie ovplyvnená jeho šírkou: čím je väčšia v pomere k dĺžke, bočnej výške a ponoru, tým je stabilita vyššia. Širšia loď má väčší vyrovnávací moment.
• 2. Stabilita malého plavidla sa zvyšuje, ak sa mení tvar ponorenej časti trupu pri veľkých uhloch náklonu. Toto tvrdenie je napríklad základom pre pôsobenie bočných gúľ a penových blatníkov, ktoré po ponorení do vody vytvárajú dodatočný vyrovnávací moment.
• 3. Stabilita sa zhoršuje, ak má loď palivové nádrže s povrchovým zrkadlom zo strany na stranu, preto tieto nádrže musia mať prepážky inštalované paralelne so stredovou osou lode, alebo musia byť vo svojej hornej časti zúžené.
• 4. Stabilita je najviac ovplyvnená umiestnením cestujúcich a nákladu na lodi, mali by byť umiestnené čo najnižšie. Na malom plavidle by ľuďom nemalo byť dovolené sedieť na palube alebo sa svojvoľne pohybovať, kým sa pohybuje. Náklad musí byť bezpečne upevnený, aby sa zabránilo jeho neočakávanému pohybu zo svojich normálnych miest.
• 5. Kedy silný vietor a vlny, účinok náklonného momentu (najmä dynamický) je pre loď veľmi nebezpečný, preto sa zhoršuje poveternostné podmienky je potrebné vziať loď do úkrytu a počkať na nepriaznivé počasie. Ak to nie je možné urobiť z dôvodu značnej vzdialenosti od pobrežia, potom by ste sa mali v búrlivých podmienkach pokúsiť udržať loď „hlavou proti vetru“, vyhodiť morskú kotvu a spustiť motor pri nízkej rýchlosti.

Nadmerná stabilita spôsobuje rýchle rolovanie a zvyšuje riziko rezonancie. Register preto zaviedol obmedzenia nielen na dolnú, ale aj na hornú hranicu stability.

Na zvýšenie stability lode (zvýšenie vzpriamovacieho momentu na jednotku uhla natočenia) je potrebné zvýšiť metacentrickú výšku h vhodným umiestnením nákladu a zásob na loď (ťažší náklad dole a ľahší náklad hore ). Za rovnakým účelom (najmä pri plavbe v záťaži - bez nákladu) sa uchyľujú k plneniu balastných nádrží vodou.

Výkon plavidla

Najtypickejšie pre malú loď výkonnostné kvality sú: kapacita cestujúcich,nosnosť, výtlak a rýchlosť.

Kapacita cestujúcich je ukazovateľ, ktorý sa rovná počtu vybavených miest na ubytovanie ľudí na lodi. Kapacita cestujúcich závisí od prepravnej kapacity:

P = G/100, ľudí (s batožinou), príp P = G/75 ľudí (bez batožiny)

V tomto prípade sa výsledok zaokrúhli na menšie celé číslo. Na malom plavidle musí dostupnosť vybavených sedadiel zodpovedať kapacite cestujúcich stanovenej pre plavidlo.

Kapacita cestujúcich sa dá približne vypočítať pomocou vzorca:

N=Lnb Bnb/K, ľudia,

Kde TO - empirický koeficient sa rovná: pre motorové a veslice - 1,60; pre člny - 2.15.

Nosnosť— užitočné zaťaženie lode vrátane hmotnosti ľudí a batožiny podľa kapacity cestujúcich. Existuje rozdiel medzi nosnou hmotnosťou a čistou tonážou.

Mŕtva váha - toto je rozdiel medzi zdvihovým objemom pri plnom naložení a pri nezaťaženom stave.

Čistá nosnosť - Toto je hmotnosť iba užitočného zaťaženia, ktoré loď unesie.

Pre veľké plavidlá je jednotkou zmeny nosnosti tona, pre malé plavidlá - kg. Nosnosť C môže byť vypočítaná pomocou vzorcov alebo môže byť určená experimentálne. Na tento účel, keď je plavidlo prázdne, ale so zásobami a rezervou paliva, sa postupne umiestňuje náklad, kým plavidlo nedosiahne vodorysku zodpovedajúcu minimálnej výške voľného boku. Hmotnosť umiestneného nákladu zodpovedá nosnosti plavidla.

Výtlak . Existujú dva typy posunutia - hmotnostné (hmotnosť) a objemové.

Hmotnostný (hmotnostný) posun - toto je hmotnosť lode na vode, ktorá sa rovná hmotnosti vody vytlačenej loďou. Mernou jednotkou je tona.

Objemový posun V - toto je objem podvodnej časti plavidla v m3. Výpočet sa vykonáva pomocou hlavných meraní:

V = SL VT,

kde S je koeficient úplného premiestnenia, ktorý sa rovná 0,35 - 0,6 pre malé plavidlá a nižšia hodnota koeficientu je typická pre malé plavidlá s ostrými obrysmi. Pre výtlakové člny S = 0,4 - 0,55, hobľovacie člny S = 0,45 - 0,6, motorové člny 5 - 0,35 - 0,5, pre plachetnice tento koeficient sa pohybuje od 0,15 do 0,4.

Rýchlosť.

Rýchlosť je vzdialenosť, ktorú loď prejde za jednotku času. Zapnuté námorné plavidlá rýchlosť sa meria v uzloch (míle za hodinu) a na lodiach vnútrozemská plavba- v kilometroch za hodinu (km/h). Navigátorovi malého plavidla sa odporúča poznať tri rýchlosti: najvyššiu (maximálnu), ktorú plavidlo vyvinie pri maximálnom výkone motora; najmenšie (minimum), pri ktorom loď poslúcha kormidlo; stredná - najhospodárnejšia pre relatívne veľké prechody. Rýchlosť závisí od výkonu motora, veľkosti a tvaru trupu, zaťaženia plavidla a rôznych vonkajších faktorov: vlny, vietor, prúdy atď.

Námorná spôsobilosť plavidla

Schopnosť plavidla zostať na vode, interagovať s vodou a neprevrátiť sa alebo nepotopiť, keď je zaplavená, je charakterizovaná jeho spôsobilosťou na plavbu. Patria sem: vztlak, stabilita a nepotopiteľnosť.

Vztlak. Vztlak je schopnosť lode plávať na hladine vody s daným ponorom. Čím väčšiu váhu na loď položíte, tým hlbšie sa ponorí do vody, ale nestratí vztlak, kým voda nezačne prúdiť do trupu.

V prípade netesnosti v trupe alebo diery, ako aj vniknutí vody do plavidla počas búrkového počasia sa jeho hmotnosť zvyšuje. Preto musí mať loď rezervu vztlaku.

Rezerva vztlaku - Ide o vodotesný objem trupu lode, ktorý sa nachádza medzi vodoryskou nákladu a horným okrajom boku. Ak nie je rezerva vztlaku, loď sa potopí, ak sa do trupu dostane čo i len malé množstvo vody.

Rezerva vztlaku potrebná na bezpečnú plavbu plavidla je zabezpečená poskytnutím dostatočnej výšky voľného boku plavidla, ako aj prítomnosťou vodotesných uzáverov a priedelov medzi oddeleniami a vztlakovými blokmi - konštrukčné prvky vnútri trupu malého plavidla vo forme pevného bloku materiálu (napríklad polystyrénová pena) s hustotou menšou ako jedna. Pri absencii takýchto prepážok a vztlakových blokov vedie akýkoľvek otvor v podvodnej časti trupu k úplnej strate vztlakovej rezervy a smrti plavidla.

Rezerva vztlaku závisí od výšky voľného boku - čím vyšší voľný bok, tým väčšia rezerva vztlaku. Táto rezerva je štandardizovaná minimálnou výškou voľného boku, v závislosti od hodnoty ktorej je pre konkrétne malé plavidlo stanovená bezpečná plavebná plocha a prípustná vzdialenosť od brehu. Výšku voľného boku však nemožno zneužiť, pretože to ovplyvňuje ďalšiu nemenej dôležitú vlastnosť – stabilitu

Stabilita. Stabilita je schopnosť lode odolávať silám, ktoré spôsobujú jej naklonenie, a po zastavení týchto síl (vietor, vlna, pohyb pasažierov a pod.) sa vrátiť do pôvodnej rovnovážnej polohy. To isté plavidlo môže mať dobrú stabilitu, ak je náklad umiestnený blízko dna, a môže čiastočne alebo úplne stratiť stabilitu, ak sú náklad alebo osoby umiestnené o niečo vyššie

Existujú dva typy stability: priečna a pozdĺžna. Priečna stabilita sa prejavuje pri rolovaní lode, t.j. pri nakláňaní na palube. Počas navigácie pôsobia na loď dve sily: gravitácia a podpora. Výslednica D (obr. 1, a) tiažovej sily plavidla smerujúca nadol bude podmienečne pôsobiť v bode G, ktorý sa nazýva ťažisko (CG), a výslednica A podperných síl smerujúcich nahor bude podmienečne aplikovaný v ťažisku C časti ponorenej do vodnej nádoby, nazývanej ťažisko (CV). Keď loď nemá trim a rolovanie, CG a CV budú umiestnené v rovine stredovej čiary lode (DP).

Obr. 1 Umiestnenie výsledných gravitačných síl a podpery voči sebe navzájom v rôznych polohách nádoby

Hodnota ho charakterizuje stabilitu nádoby pri nízkych sklonoch. Poloha bodu M za týchto podmienok je takmer nezávislá od uhla f naklonenia.

Sila D a rovnaká oporná sila A tvoria s ramenom dvojicu síl /, čím vzniká vratný moment MB=Dl. Tento moment má tendenciu vrátiť loď do pôvodnej polohy. Všimnite si, že CG je pod bodom M.

Teraz si predstavte, že na palubu tej istej lode je umiestnený ďalší náklad (obr. 1, c). V dôsledku toho bude CG umiestnené výrazne vyššie a počas hodu bude bod M pod ním. Výsledná dvojica síl už nebude vytvárať vratný moment, ale moment prevrátenia Mopr. V dôsledku toho bude loď nestabilná a prevráti sa.

Na bočnú stabilitu plavidla veľký vplyvŠírka trupu má vplyv: čím je trup širší, tým je plavidlo stabilnejšie, a naopak, čím je trup užší a vyšší, tým je stabilita horšia.

Pre malé vysokorýchlostné plavidlá (najmä pri pohybe vysokou rýchlosťou počas vĺn) nie je udržanie pozdĺžnej stability vždy vyriešeným problémom.

Pre malé kýlové plavidlá je počiatočná metacentrická výška spravidla 0,3 - 0,6 m. Stabilita plavidla závisí od zaťaženia plavidla, pohybu nákladu, cestujúcich a iných dôvodov. Čím väčšia je metacentrická výška, tým väčší je vzpriamovací moment a tým stabilnejšia je nádoba, avšak pri vysokej stabilite má nádoba ostré nakláňanie. Nízka poloha motora zlepšuje stabilitu, palivová nádrž, sedadlá a vhodné uloženie nákladu a osôb.

V silnom vetre, silný vplyv vlny proti boku av niektorých iných prípadoch sa náklon lode rýchlo zvyšuje a nastáva dynamický moment náklonu. V tomto prípade sa náklon lode zväčší aj po vyrovnaní momentov náklonu a vyrovnávacieho momentu. K tomu dochádza v dôsledku pôsobenia zotrvačnej sily. Typicky je takýto valec dvakrát väčší ako valec zo statického pôsobenia toho istého momentu náklonu. Preto je plavba v búrkovom počasí, najmä pre malé plavidlá, veľmi nebezpečná.

Pozdĺžna stabilita pôsobí pri naklonení lode na provu alebo kormu, t.j. počas pitchingu. Navigátor by mal brať do úvahy túto stabilitu pri pohybe vysokou rýchlosťou počas vĺn, pretože Po ponorení nosa do vody sa loď alebo motorový čln nemusí vrátiť do pôvodnej polohy a potopiť sa a niekedy sa dokonca prevráti.

Faktory ovplyvňujúce stabilitu lode:

a) Stabilita plavidla je najvýraznejšie ovplyvnená jeho šírkou: čím je väčšia v pomere k dĺžke, bočnej výške a ponoru, tým je stabilita vyššia.

b) Stabilita malého plavidla sa zvyšuje, ak sa mení tvar ponorenej časti trupu pri veľkých uhloch náklonu. Toto tvrdenie je napríklad základom pre pôsobenie bočných gúľ a penových blatníkov, ktoré po ponorení do vody vytvárajú dodatočný vyrovnávací moment.

c) Stabilita sa zhoršuje, ak má loď palivové nádrže s povrchovým zrkadlom zo strany na stranu, takže tieto nádrže musia mať vnútorné prepážky

d) Stabilita je najviac ovplyvnená umiestnením cestujúcich a nákladu na lodi, mali by byť umiestnené čo najnižšie. Na malom plavidle by ľuďom nemalo byť dovolené sedieť na palube alebo sa svojvoľne pohybovať, kým sa pohybuje. Náklad musí byť bezpečne upevnený, aby sa nemohol neočakávane pohnúť z miesta uloženia e) Pri silnom vetre a vlnách je účinok klopného momentu pre plavidlo veľmi nebezpečný, preto pri zhoršovaní poveternostných podmienok je potrebné plavidlo odviezť na úkryt a čakať na zlé počasie. Ak to nie je možné urobiť z dôvodu značnej vzdialenosti od pobrežia, potom by ste sa mali v búrlivých podmienkach pokúsiť udržať loď „hlavou proti vetru“, vyhodiť morskú kotvu a spustiť motor pri nízkej rýchlosti.

Nepotopiteľná. Nepotopiteľnosť je schopnosť lode zostať nadnášaná po zaplavení časti lode.

Nepotopiteľnosť je zabezpečená konštrukčne – rozdelením trupu na vodotesné priehradky, vybavením plavidla vztlakovými blokmi a drenážnymi prostriedkami.

Nezatopené objemy trupu sú najčastejšie vyrobené z penových blokov. Jeho požadované množstvo a umiestnenie sú vypočítané tak, aby zabezpečili núdzovú rezervu vztlaku a udržali núdzové plavidlo v polohe „rovnomerný kýl“.

Samozrejme, v podmienkach silného vzrušenia nie každý, kto dostal dieru motorový čln a loď zabezpečí splnenie týchto požiadaviek.

Manévrovateľnosť malého plavidla

Medzi hlavné manévrovacie vlastnosti plavidla patria: ovládateľnosť, cirkulácia, pohon a zotrvačnosť

Ovládateľnosť. Manipulácia je schopnosť plavidla udržať sa v pohybe. daný smer pohyb s konštantnou polohou volantu (stabilita kurzu) a zmena smeru pohybu pri pohybe pod vplyvom volantu (agility).

Stabilita kurzu je vlastnosť plavidla udržiavať priamy smer pohybu. Ak sa loď s kormidlom v priamej polohe odchyľuje od kurzu, potom sa tento jav zvyčajne nazýva vybočenie lode.

Ak sa loď s kormidlom v priamej polohe odchyľuje od kurzu, potom sa tento jav zvyčajne nazýva vybočenie lode.

Príčiny vybočenia môžu byť trvalé alebo dočasné. Medzi konštantné dôvody patria tie, ktoré súvisia s konštrukčnými vlastnosťami plavidla: tupé obrysy provy trupu, nesúlad medzi dĺžkou plavidla a jeho šírkou, nedostatočná plocha kormidla, vplyv otáčania vrtule

Dočasné vybočenie môže byť spôsobené nesprávnym zaťažením plavidla, vetrom, plytkou vodou, nerovnomernými prúdmi atď.

Pojmy „stabilita kurzu“ a „agilita“ sú protichodné, ale tieto vlastnosti sú vlastné takmer všetkým lodiam a charakterizujú ich ovládateľnosť.

Ovládateľnosť je ovplyvnená mnohými faktormi a dôvodmi, medzi hlavné patrí činnosť volantu, činnosť vrtule a ich vzájomné pôsobenie.

Agility- vlastnosť lode meniť pod vplyvom kormidla smer pohybu. Táto kvalita závisí predovšetkým od správneho pomeru dĺžky a šírky trupu, tvaru jeho obrysov, ako aj od plochy kormidla.

Vlastnosti ovládateľnosti plavidla pri pohybe vpred do vzad

Pri vykonávaní vyväzovacích operácií alebo pri potrebe urýchlene zastaviť plavidlo (riziko kolízie, zabránenie uzemnenia, pomoc osobe cez palubu atď.) je potrebné prepnúť z chodu dopredu na spätný chod. V týchto prípadoch musí navigátor brať do úvahy, že v prvých sekundách pri zmene chodu pravotočivej vrtule z pohybu dopredu na spiatočku sa korma rýchlo stočí doľava a pri ľavotočivej vrtuli - doprava.

Dôvody ovplyvňujúce ovládateľnosť

Na stabilitu a obratnosť plavidla vplývajú okrem kormidla a rotujúcej vrtule aj ďalšie faktory, ako aj množstvo dizajnové prvky plavidla: vzťahy medzi hlavnými rozmermi, tvar obrysov trupu, parametre kormidla a vrtule. Ovládateľnosť závisí aj od podmienok plavby: povaha zaťaženia plavidla, hydrometeorologické faktory.

Obeh Ak počas pohybu lode posuniete kormidlo na ktorúkoľvek stranu, loď sa začne otáčať a opíše na vode zakrivenú čiaru. Táto krivka, opísaná ťažiskom plavidla počas obratu, sa nazýva cirkulačná čiara (obr. 2) a vzdialenosť medzi rovinou stredovej čiary lode na doprednom kurze a rovinou jej stredovej čiary po otočení na návratový kurz ( 180) je taktický priemer obehu. Čím menší je priemer taktického obehu, tým lepšia je manévrovateľnosť plavidla. Táto krivka je blízko kruhu a jej priemer slúži ako miera manévrovateľnosti plavidla

Priemer obehu sa zvyčajne meria v metroch. Pre malé motorové plavidlá sa veľkosť taktického priemeru obehu vo väčšine prípadov rovná 2-3 dĺžkam lode. Každý vodič potrebuje poznať cirkulačný priemer nádoby, ktorú musí ovládať, pretože od toho do značnej miery závisí správne a bezpečné manévrovanie. Rýchlosť nádoby počas obehu sa zníži na 30%. Nikdy by sme nemali zabúdať, že pri pohybe po zákrute pôsobí na loď odstredivá sila (obr. 3), smerujúca zo stredu zakrivenia na vonkajšiu stranu a pôsobiaca na ťažisko lode.

Obr. 2 Cirkulácia /—cirkulačné vedenie, 2—taktický priemer obehu, 3—priemer ustáleného obehu

Unášaniu nádoby vznikajúcej odstredivou silou bráni sila vodného odporu - bočný odpor, ktorého miesto pôsobenia sa nachádza pod ťažiskom. V dôsledku toho vzniká dvojica síl, ktorá vytvára rolu na palube, proti smeru otáčania. Rolovanie sa zvyšuje, keď sa ťažisko cievy zvyšuje nad stredom laterálneho odporu a keď sa znižuje metacentrická výška.

Zvýšenie rýchlosti otáčania a zníženie cirkulačného priemeru výrazne zväčšuje kotúč, čo môže viesť k prevrhnutiu nádoby. Preto nikdy nerobte ostré zákruty, keď sa loď pohybuje vysokou rýchlosťou.

Na rozdiel od bežných výtlačných ciev sa cievy s hobľovacími obrysmi na obehu otáčajú dovnútra (obr. 4). K tomu dochádza v dôsledku dodatočnej zdvíhacej sily, ktorá vzniká na trupe počas bočného posunu v dôsledku hobľovacích obrysov. Súčasne dochádza k kĺzaniu pod vplyvom odstredivej sily smerom von, a preto majú hobľovacie lode o niečo väčšiu cirkuláciu v porovnaní s výtlakovými loďami.

Okrem priemeru obehu by ste mali poznať aj jeho čas, t.j. čas potrebný na to, aby sa loď otočila o 360°.

Pomenované obehové prvky závisia od výtlaku plavidla a charakteru umiestnenia nákladu po jeho dĺžke, ako aj od rýchlosti. Pri nízkej rýchlosti je priemer obehu menší.

Mobilita. Pohon je schopnosť plavidla pohybovať sa určitou rýchlosťou s daným výkonom motora a zároveň prekonávať sily odporu voči pohybu.

Pohyb plavidla je možný len vtedy, ak existuje určitá sila, ktorá dokáže prekonať odpor vody – ťah. Pri konštantnej rýchlosti sa miera zastavenia rovná veľkosti odporu vody. Rýchlosť plavidla a ťah sú spojené nasledujúcim vzťahom:

R. V=ho-N.Kde: V - rýchlosť lode; K - vodeodolnosť; N - výkon motora; ho - Účinnosť = 0,5.

Táto rovnica ukazuje, že so zvyšujúcou sa rýchlosťou sa zvyšuje aj odolnosť voči vode. Táto závislosť má však iný fyzikálny význam a charakter pre výtlačné nádoby a hobľovacie nádoby.

Napríklad pri rýchlosti výtlakového plavidla až do hodnoty rovnajúcej sa V = 2 ÖL, km/h (L je dĺžka plavidla, m), vodeodolnosť K pozostáva z trecieho odporu vody na trupe. kožu a tvarovú odolnosť, ktorá vzniká turbulenciou vody. Keď rýchlosť tohto plavidla prekročí stanovenú hodnotu, začnú sa vytvárať vlny a k dvom odporom sa pridá aj tretí odpor – vlnový odpor. Vlnový odpor sa prudko zvyšuje so zvyšujúcou sa rýchlosťou.

Pre hobľovacie plavidlá je charakter odporu vody rovnaký ako pre výtlačné plavidlá a hodnota rýchlosti je V = 8 ÖL km/h. S ďalším zvýšením rýchlosti však loď dostáva výrazné trimovanie kormy a jej prova stúpa. Tento spôsob pohybu sa nazýva prechodný (od posunutia k hobľovaniu). Charakteristickým znakom začiatku hobľovania je spontánne zvýšenie rýchlosti plavidla. Tento jav je spôsobený tým, že po zdvihnutí provy klesá celkový odpor vody voči plavidlu, zdá sa, že sa „vznáša“ a zvyšuje rýchlosť pri zachovaní konštantného výkonu.

Pri hobľovaní vzniká ďalší typ odolnosti proti vode - odolnosť proti striekaniu a vlnový odpor a tvarová odolnosť sa prudko zníži a ich hodnoty sa znížia prakticky na nulu.

Pohon plavidla teda ovplyvňujú štyri typy odporu:

odolnosť proti treniu- závisí od plochy zmáčaného povrchu nádoby, od kvality jej spracovania a stupňa znečistenia (riasy, mäkkýše atď.);

tvarová odolnosť- závisí od aerodynamického tvaru trupu plavidla, ktoré je naopak lepšie, čím ostrejší je zadný koniec a tým väčšia je dĺžka plavidla v porovnaní so šírkou;

charakteristická impedancia- závisí od tvaru provy a dĺžky plavidla, čím dlhšie plavidlo, tým menšia tvorba vĺn;

odolnosť proti postriekaniu- závisí od pomeru šírky tela k jeho dĺžke.

Záver: 1. Výtlačné plavidlá s úzkym trupom, okrúhlymi útorovými líniami a špicatým koncom provy a kormou majú najmenší odpor voči vode.

2. Pre hobľovacie plavidlá, pri absencii vĺn, široký trup s plochým dnom a priečnou kormou poskytuje najmenší odpor vody s najväčším hydrodynamickým zdvihom.

Hobľovacie plavidlá schopné plavby s kýlovým alebo polokýlovým trupom. Zvýšenie rýchlosti týchto plavidiel sa dosahuje pozdĺžnymi schodíkmi a zábranami proti striekajúcej vode.

Zotrvačnosť. Veľmi dôležitou vlastnosťou manévrovania plavidla je jeho zotrvačnosť. Zvyčajne sa odhaduje podľa dĺžok brzdnej dráhy, dráh dobehu a zrýchlenia, ako aj ich trvania. Vzdialenosť, ktorú loď prejde za časové obdobie od okamihu, keď sa motor prepne z plného dopredu na spätný chod, kým sa loď konečne nezastaví, sa nazýva brzdná dráha. Táto vzdialenosť sa zvyčajne vyjadruje v metroch, menej často v dĺžkach lodí. Vzdialenosť, ktorú plavidlo prekoná počas časového obdobia od momentu zastavenia chodu motora vpred až do úplného zastavenia plavidla pod vplyvom odporu vody, sa nazýva dojazd. Vzdialenosť, ktorú loď prejde od okamihu zapnutia motora na doprednú rýchlosť až do dosiahnutia plnej rýchlosti v danom prevádzkovom režime motora, sa nazýva dráha zrýchlenia. Presné vedomosti vodiča o vyššie uvedených kvalitách jeho plavidla výrazne zaisťujú bezpečnosť manévrovania v úzkych oblastiach a na jazdných plochách so stiesnenými plavebnými podmienkami. Pamätajte! Motorové člny nemajú brzdy, takže často vyžadujú podstatne väčšiu vzdialenosť a čas na absorbovanie zotrvačnosti ako povedzme auto.

Teória laterálnej stability uvažuje so sklonom lode vyskytujúcim sa v strednej rovine lode a v strednej rovine pôsobí aj vonkajší moment, nazývaný náklonový moment.

Bez toho, aby sme sa nateraz obmedzovali na malé náklony plavidla (budú posúdené ako špeciálny prípad v časti „Počiatočná stabilita“), uvažujme o všeobecnom prípade náklonu plavidla pri pôsobení vonkajšieho klopného momentu konštantného v čas. V praxi môže takýto klopný moment vzniknúť napríklad pôsobením konštantnej sily vetra, ktorej smer sa zhoduje s priečnou rovinou plavidla – stredovou rovinou. Pri vystavení tomuto náklonnému momentu má loď konštantný náklon na opačnú stranu, ktorého veľkosť je určená silou vetra a vyrovnávacím momentom zo strany lode.

V literatúre o teórii lodí je zvykom kombinovať na obrázku dve polohy lode naraz - rovná a so zoznamom. Náklonná poloha zodpovedá novej polohe vodorysky voči lodi, ktorá zodpovedá konštantnému ponorenému objemu, avšak tvar podvodnej časti lode na náklone už nemá symetriu: pravobok je ponorený viac ako ľavý (obr. 1).

Zvyčajne sa nazývajú všetky vodorysky zodpovedajúce jednej hodnote výtlaku plavidla (pri konštantnej hmotnosti plavidla). rovnaký objem.

Presné znázornenie všetkých vodorysiek rovnakého objemu na obrázku je spojené s veľkými ťažkosťami pri výpočte. V teórii lodí existuje niekoľko techník na grafické znázornenie vodorysk rovnakého objemu. Pri veľmi malých uhloch náklonu (pri nekonečne malých sklonoch rovnakého objemu) možno použiť dôsledok z vety L. Eulera, podľa ktorého sa dve vodorysky rovnakého objemu, líšiace sa nekonečne malým uhlom náklonu, pretínajú pozdĺž priamky prechádzajúcej cez ich spoločné ťažisko plochy (pre konečné sklony toto tvrdenie stráca platnosť, keďže každá vodoryska má svoje ťažisko plochy).

Ak abstrahujeme od reálneho rozloženia síl hmotnosti lode a hydrostatického tlaku, pričom ich pôsobenie nahradíme koncentrovanými výslednicami, dostaneme sa k diagramu (obr. 1). V ťažisku plavidla pôsobí sila závažia, smerujúca vo všetkých prípadoch kolmo na vodorysku. Paralelne s ním pôsobí v strede podvodného objemu plavidla vztlaková sila - v tzv. ťažisko(bodka S).

Vzhľadom na to, že správanie (a pôvod) týchto síl sú na sebe nezávislé, nepôsobia už pozdĺž jednej čiary, ale tvoria dvojicu síl rovnobežnú a kolmú na pôsobiacu čiaru ponoru. B 1 L 1. Čo sa týka sily hmotnosti R môžeme povedať, že zostáva zvislá a kolmá na hladinu vody a naklonená loď sa odchyľuje od vertikály a iba konvencia kresby vyžaduje, aby sa vektor sily tiaže odchýlil od stredovej roviny. Špecifiká tohto prístupu sú ľahko pochopiteľné, ak si predstavíte situáciu s videokamerou namontovanou na lodi, ktorá na obrazovke zobrazuje hladinu mora naklonenú v uhle rovnajúcom sa uhlu natočenia lode.

Výsledná dvojica síl vytvára moment, ktorý sa zvyčajne nazýva moment obnovy. Tento moment pôsobí proti vonkajšiemu náklonovému momentu a je hlavným predmetom pozornosti v teórii stability.

Veľkosť vratného momentu možno vypočítať pomocou vzorca (ako pre každú dvojicu síl) ako súčin jednej (ktorejkoľvek z dvoch) síl a vzdialenosti medzi nimi, tzv. rameno statickej stability:

Vzorec (1) udáva, že rameno aj samotný moment závisia od uhla natočenia plavidla, t.j. predstavujú premenlivé (v zmysle rolovania) veličiny.

Nie vo všetkých prípadoch však bude smer vratného momentu zodpovedať obrázku na obr.

Ak sa ukáže, že ťažisko (v dôsledku zvláštností umiestnenia nákladu pozdĺž výšky plavidla, napríklad keď je na palube prebytočný náklad) je dosť vysoké, môže nastať situácia, keď sila závažia je napravo od línie pôsobenia podpernej sily. Potom bude ich moment pôsobiť v opačnom smere a prispeje k náklonu lode. Spolu s vonkajším momentom náklonu prevrátia loď, pretože neexistujú žiadne iné protichodné momenty.

Je jasné, že v tomto prípade by sa táto situácia mala hodnotiť ako neprijateľná, keďže plavidlo nemá stabilitu. V dôsledku toho s vysoko položeným ťažiskom môže loď stratiť túto dôležitú vlastnosť plavby – stabilitu.

Na námorných výtlakových plavidlách je schopnosť ovplyvňovať stabilitu plavidla, „ovládať“ ho, poskytnutá navigátorovi iba racionálnym umiestnením nákladu a rezerv pozdĺž výšky plavidla, ktoré určujú polohu plavidla. ťažisko plavidla. Nech je to akokoľvek, vplyv členov posádky na polohu ťažiska je vylúčený, pretože je spojený s tvarom podvodnej časti trupu, ktorá (pri konštantnom výtlaku a ponore plavidla) je nezmenená a v prítomnosti rolovania plavidla sa mení bez ľudského zásahu a závisí len od ponoru. Vplyv človeka na tvar trupu končí vo fáze návrhu plavidla.

Vertikálna poloha ťažiska, ktorá je veľmi dôležitá pre bezpečnosť lode, je teda v „sfére vplyvu“ posádky a vyžaduje neustále monitorovanie pomocou špeciálnych výpočtov.

Na výpočet prítomnosti „pozitívnej“ stability cievy sa používa koncept metacentra a počiatočnej metacentrickej výšky.

Priečne metacentrum- toto je bod, ktorý je stredom zakrivenia trajektórie, po ktorej sa pohybuje stred hodnoty, keď sa loď nakloní.

V dôsledku toho je metacentrum (rovnako ako ťažisko) špecifický bod, ktorého správanie je výlučne určené iba geometriou tvaru plavidla v podvodnej časti a jeho ponorom.

Zvyčajne sa nazýva poloha metacentra zodpovedajúca pristátiu plavidla bez rolovania počiatočné priečne metacentrum.

Vzdialenosť medzi ťažiskom plavidla a počiatočným metacentrom v konkrétnej možnosti zaťaženia, meraná v strednej rovine (DP), sa nazýva počiatočná priečna metacentrická výška.

Obrázok ukazuje, že čím nižšie sa nachádza ťažisko vo vzťahu ku konštantnému (pre daný ponor) počiatočnému metacentru, tým väčšia bude metacentrická výška nádoby, t.j. tým väčšia je páka momentu obnovenia a tohto momentu samotného.

Metacentrická výška je teda dôležitou charakteristikou, ktorá slúži na kontrolu stability cievy. A čím väčšia je jeho hodnota, tým väčšia bude pri rovnakých uhloch natočenia hodnota vyrovnávacieho momentu, t.j. odolnosť lode voči náklonu.

Pre malé päty cievy sa metacentrum nachádza približne v mieste počiatočného metacentra, pretože trajektória stredu magnitúdy (bod S) je blízko kruhu a jeho polomer je konštantný. Z trojuholníka s vrcholom v metacentre vyplýva užitočný vzorec, ktorý platí pri malých uhloch natočenia ( θ <10 0 ÷12 0):

kde je uhol natočenia θ treba použiť v radiánoch.

Z výrazov (1) a (2) je ľahké získať výraz:

čo ukazuje, že rameno statickej stability a metacentrická výška nezávisia od hmotnosti plavidla a jeho výtlaku, ale predstavujú univerzálne charakteristiky stability, s ktorými možno porovnávať stabilitu lodí rôznych typov a veľkostí.

Takže pre lode s vysokým ťažiskom (nosiče dreva) má počiatočná metacentrická výška hodnoty h 0≈ 0 – 0,30 m, pre lode so suchým nákladom h 0≈ 0 – 1,20 m, pre lode na hromadný náklad, ľadoborce, remorkéry h 0> 1,5 ÷ 4,0 m.

Metacentrická výška by však nemala nadobúdať záporné hodnoty. Vzorec (1) nám umožňuje vyvodiť ďalšie dôležité závery: keďže rádová veľkosť vyrovnávacieho momentu je určená hlavne veľkosťou výtlaku plavidla R, potom je rameno statickej stability „riadiaca premenná“, ktorá ovplyvňuje rozsah zmien krútiaceho momentu M in pri danom posune. A to od najmenších zmien l(θ) Kvôli nepresnostiam v jeho výpočte alebo chybám v počiatočných informáciách (údaje prevzaté z nákresov lode alebo namerané parametre na lodi) veľkosť momentu výrazne závisí M in, ktorý určuje schopnosť plavidla odolávať sklonom, t.j. určenie jeho stability.

teda počiatočná metacentrická výška zohráva úlohu univerzálnej charakteristiky stability, čo umožňuje posúdiť jeho prítomnosť a veľkosť bez ohľadu na veľkosť nádoby.

Ak budeme sledovať mechanizmus stability pri veľkých uhloch nakláňania, objavia sa nové vlastnosti vyrovnávacieho momentu.

Pre ľubovoľné priečne sklony plavidla zakrivenie trajektórie ťažiska S zmeny. Táto trajektória už nie je kruh s konštantným polomerom zakrivenia, ale je to druh plochej krivky, ktorá má v každom bode rôzne hodnoty zakrivenia a polomeru zakrivenia. Tento polomer sa spravidla zväčšuje s rolovaním plavidla a priečny metastred (ako začiatok tohto polomeru) opúšťa stredovú rovinu a pohybuje sa pozdĺž svojej trajektórie, pričom sleduje pohyby ťažiska v podvodnej časti plavidla. . V tomto prípade sa samozrejme samotný koncept metacentrickej výšky stáva nepoužiteľným a iba vyrovnávací moment (a jeho rameno l(θ)) zostávajú jedinou charakteristikou stability lode pri veľkých náklonoch.

V tomto prípade však počiatočná metacentrická výška nestráca svoju úlohu ako základná počiatočná charakteristika stability plavidla ako celku, pretože rádová veľkosť vyrovnávacieho momentu závisí od jeho hodnoty, pretože na určitej „mierke“ faktor“, t.j. jeho nepriamy vplyv na stabilitu plavidla pri veľkých uhloch nakláňania zostáva.

Takže na kontrolu stability plavidla pred naložením je potrebné v prvej fáze odhadnúť hodnotu počiatočnej priečnej metacentrickej výšky h 0 pomocou výrazu:

kde z G az M 0 sú aplikácie ťažiska a počiatočného priečneho metacentra, v tomto poradí, merané od hlavnej roviny, v ktorej sa nachádza začiatok súradnicového systému OXYZ spojeného s cievou (obr. 3).

Výraz (4) súčasne odráža mieru účasti navigátora na zabezpečení stability. Výberom a ovládaním polohy výškového ťažiska plavidla posádka zabezpečuje stabilitu plavidla a všetky geometrické charakteristiky, najmä Z M 0, musí zabezpečiť projektant vo forme grafov sadania d, tzv krivky teoretických prvkov kreslenia.

Ďalšia kontrola stability plavidla sa vykonáva podľa metód námorného registra lodnej dopravy (RS) alebo podľa metód Medzinárodnej námornej organizácie (IMO).

Pravé momentové rameno l a samotný moment M in majú geometrickú interpretáciu vo forme diagramu statickej stability (SSD) (obr. 4). DSO je grafická závislosť ramena vratného momentu l(θ) alebo samotný okamihM in (θ) z uhla rolovania θ .

Tento graf je spravidla zobrazený pre náklon lode iba na pravobok, pretože celý obrázok, keď sa loď rúti na ľavú stranu pre symetrickú loď, sa líši iba v znamení okamihu. M in (θ).

Význam DSO v teórii stability je veľmi veľký: nejde len o grafickú závislosť M in(8); PDS obsahuje komplexné informácie o stave zaťaženia plavidla z hľadiska stability. Lodný DSO vám umožňuje vyriešiť mnoho praktických problémov na danej plavbe a je dokumentom na podávanie správ o možnosti začať nakladať loď a posielať ju na plavbu.

Ako DSO možno označiť nasledujúce vlastnosti:

• DSO konkrétneho plavidla závisí iba od relatívnej polohy ťažiska plavidla G a počiatočné priečne metacentrum m(alebo hodnota metacentrickej výšky h 0) a posunutie R(alebo koncept d priem) a zohľadňuje dostupnosť tekutého nákladu a zásob pomocou špeciálnych úprav,
• tvar trupu konkrétneho plavidla je evidentný v DSO cez rameno l (θ), pevne spojené s tvarom obrysov tela , ktorý odráža posunutie stredu veličiny S smerom k strane vstupujúcej do vody, keď sa plavidlo nakláňa.
• metacentrická výška h 0, vypočítaná s prihliadnutím na vplyv tekutého nákladu a zásob (pozri nižšie), sa na PDS objaví ako tangenta dotyčnice k PDS v bode θ = 0, t.j.:

Na potvrdenie správnosti konštrukcie DSO sa na ňom urobí konštrukcia: uhol sa odloží θ = 1 rad (57,3 0) a zostrojte trojuholník s dotyčnicou prepony k DSO v θ = 0 a horizontálna noha 0 = 57,30. Vertikálna (opačná) noha by sa mala rovnať metacentrickej výške h 0 na mierke osi l(m).

• žiadna akcia nemôže zmeniť typ DSO, okrem zmeny hodnôt počiatočných parametrov h 0 A R, keďže DSO v istom zmysle odráža nezmenený tvar trupu lode prostredníctvom hodnoty l (θ);
• metacentrická výška h 0 vlastne určuje druh a rozsah PDS.

Uhol rolovania θ = θ 3, v ktorom graf DSO pretína os x sa nazýva uhol západu DSO. Uhol západu slnka θ 3 určuje iba hodnotu uhla naklonenia, pri ktorej bude pôsobiť sila závažia a vztlaková sila pozdĺž jednej priamky a l(θ 3) = 0. Posúďte prevrátenie nádoby počas kotúľania

θ = θ 3 nebude správne, keďže prevrhnutie plavidla začína oveľa skôr – krátko po prekonaní maximálneho bodu DSO. Maximálny bod PDS ( l = l m (θ m)) označuje iba maximálnu vzdialenosť medzi silou závažia a podpernou silou. Maximálny však pákový efekt l m a maximálny uhol θ m sú dôležité veličiny pri kontrole stability a podliehajú overeniu zhody s príslušnými normami.

DSO vám umožňuje riešiť mnohé problémy statiky lode, napríklad určenie statického uhla náklonu lode pod vplyvom konštantného (nezávislého na náklone lode) momentu náklonu M kr= konšt. Tento uhol päty možno určiť z podmienky, že momenty náklonu a vyrovnávacieho momentu sú rovnaké M in (θ) = M kr. V praxi sa tento problém rieši ako úloha nájsť úsečku priesečníka grafov oboch momentov.

Diagram statickej stability odráža schopnosť lode generovať vyrovnávací moment, keď je loď naklonená. Jeho vzhľad má prísne špecifický charakter, ktorý zodpovedá parametrom zaťaženia plavidla len na danej plavbe ( R = Ri , h 0 = h 0 i). Navigátor, ktorý sa podieľa na plánovaní nakladacej plavby a výpočtov stability na lodi, je povinný vybudovať špecifické DSO pre dva stavy lode na nadchádzajúcej plavbe: s pôvodnou polohou nákladu nezmenenou a na 100 % a 10 % lodných zásob.

Aby mohol zostaviť diagramy statickej stability pre rôzne kombinácie výtlaku a metacentrickej výšky, používa pre návrh tohto plavidla pomocné grafické materiály dostupné v dokumentácii lode, napríklad pantokareny, alebo univerzálny diagram statickej stability.

Pantocares dodáva na loď konštruktér v rámci informácií o stabilite a sile pre kapitána. sú univerzálne grafy pre dané plavidlo, odrážajúce tvar jeho trupu z hľadiska stability.

Pantokareny (obr. 6) sú znázornené vo forme série grafov (pri rôznych uhloch náklonu (θ = 10,20,30,….70˚)) v závislosti od hmotnosti plavidla (alebo jeho ponoru) niektorých časť ramena statickej stability, nazývaná tvary ramena stability – lf(R, θ ).

Tvarové rameno je vzdialenosť, o ktorú sa vztlaková sila pohne vzhľadom k pôvodnému stredu veľkosti C o keď sa loď valí (obr. 7). Je jasné, že toto posunutie ťažiska je spojené len s tvarom tela a nezávisí od polohy ťažiska vo výške. Sada hodnôt tvarových ramien pri rôznych uhloch päty (pre konkrétnu hmotnosť plavidla P = Pi) sú odstránené z grafov pantokarénu (obr. 6).

Na určenie stabilizačných ramien l(θ) a zostrojiť diagram statickej stability pre nadchádzajúcu plavbu, je potrebné doplniť ramená formulára o ramená závažia som v, ktoré sa dajú ľahko vypočítať:

Potom súradnice budúceho PDS získame výrazom:

Po vykonaní výpočtov pre dva stavy zaťaženia ( R zap.= 100 % a 10 %) sú na slepom formulári skonštruované dve DSO, charakterizujúce stabilitu plavidla na tejto plavbe. Zostáva skontrolovať, či sú parametre stability v súlade s vnútroštátnymi alebo medzinárodnými normami stability námorných plavidiel.

Existuje druhý spôsob konštrukcie DSO pomocou univerzálneho DSO daného plavidla (v závislosti od dostupnosti špecifických pomocných materiálov na lodi).

Univerzálny DSO(Obr. 6a) kombinuje transformované pantokarény na stanovenie lf a tabuľky hmotnosti ramien lV(0). Pre zjednodušenie vzhľadu grafických závislostí lV(θ) (pozri vzorec (6)) bolo potrebné zmeniť premennú q = hriech θ , čoho výsledkom sú sínusové krivky lV(θ) transformované do priamych čiar lV (q(8)). Aby to však bolo možné, bolo potrebné prijať nerovnomernú (sínusovú) stupnicu pozdĺž osi x. θ .

Na univerzálnom DSO, ktorý predstavil konštruktér lode, existujú oba typy grafických závislostí - l f (P, 8) A som v (zG,0). V dôsledku zmeny osi x sú grafy tvaru ramena l f už nepripomínajú pantokarény, hoci obsahujú rovnaké množstvo informácií o tvare tela ako pantokarény.

Ak chcete použiť univerzálny DSO, musíte použiť meter na odstránenie vertikálnej vzdialenosti medzi krivkou z diagramu l f (θ, P *) a krivka som v (θ, z G *) pre niekoľko hodnôt uhla naklonenia lode θ = 10, 20, 30, 40 ... 70 0, čo bude zodpovedať použitiu vzorca (6a). A potom na prázdnom formulári PDS zoraďte tieto hodnoty ako súradnice budúceho PDS a spojte body hladkou čiarou (os uhlov natočenia na PDS sa teraz berie s jednotnou mierkou).

V oboch prípadoch, ako pri použití pantocarénu, tak aj pri použití univerzálneho PDS, by mal byť konečný PDS rovnaký.

Na univerzálnom DSO je niekedy pomocná os metacentrickej výšky (vpravo), ktorá uľahčuje konštrukciu konkrétnej priamky s hodnotou z G * : zodpovedajúcej určitej hodnote metacentrickej výšky h 0 * , pretože

Prejdime teraz k metóde určenia súradníc ťažiska plavidla X G A Z G. V informácii o stabilite nádoby vždy nájdete súradnice ťažiska prázdnej nádoby, úsečku x G 0 a ordinovať z G 0.

Súčin hmotnosti plavidla a zodpovedajúcich súradníc ťažiska sa nazývajú statické momenty výtlaku plavidla. vzhľadom na stredovú rovinu ( M x) a hlavná rovina ( Mz); pre prázdnu loď máme:

Pre naloženú loď je možné tieto hodnoty vypočítať súčtom zodpovedajúcich statických momentov pre všetok náklad, zásoby v nádržiach, záťaž v balastných nádržiach a prázdnu loď:

Pre statický moment MZ je potrebné doplniť osobitnú pozitívnu úpravu zohľadňujúcu nebezpečný vplyv voľných plôch tekutého nákladu, zásob a balastu, ktorý je k dispozícii v tabuľkách lodných nádrží, ∆MZh:

Táto korekcia umelo zvyšuje hodnotu statického momentu tak, aby sa získali horšie hodnoty metacentrickej výšky, čím sa výpočet vykonáva s rezervou v bezpečnom smere.

Po rozdelení statických momentov M X A M Z správne celkovou hmotnosťou plavidla na danej plavbe získame súradnice ťažiska plavidla pozdĺž dĺžky ( X G) a opravené ( Z G správne), ktorý sa potom použije na výpočet korigovanej metacentrickej výšky h 0 správne:

a potom - vybudovať PDS. Hodnota Z mo (d) je prevzatá zo zakrivených prvkov teoretického výkresu pre konkrétne priemerné vyrovnanie.