§ 12. Kemalarning dengizga yaroqliligi. 1-qism

Dengizga yaroqlilik fuqarolik kemalari ham, harbiy kemalar ham ega bo'lishi kerak.

Ushbu fazilatlarni matematik tahlil yordamida o'rganish maxsus ilmiy fan tomonidan amalga oshiriladi - kema nazariyasi.

Agar masalani matematik hal qilishning iloji bo'lmasa, ular kerakli bog'liqlikni topish va nazariya xulosalarini amaliyotda tekshirish uchun tajribaga murojaat qilishadi. Kemaning barcha dengizga yaroqliligi tajribasini har tomonlama o'rganish va sinovdan o'tkazgandan keyingina ular uni yaratishga kirishadilar.

“Kema nazariyasi” fanida dengizga yaroqlilik ikki bo‘limda o‘rganiladi: kema statikasi va dinamikasi. Statika suzuvchi kemaning muvozanat qonunlarini va u bilan bog'liq bo'lgan sifatlarni o'rganadi: suzuvchanlik, barqarorlik va cho'kmaslik. Dinamik kemani harakatda o'rganadi va uning boshqaruv, pitching va harakatlanish kabi fazilatlarini hisobga oladi.

Keling, kemaning dengizga yaroqliligi bilan tanishaylik.

Kemaning suzuvchanligi kemaning maqsadiga muvofiq mo'ljallangan yukni olib, ma'lum bir shashka bo'yicha suvda qolish qobiliyati deb ataladi.

Suzuvchi kemada har doim ikkita kuch harakat qiladi: a) bir tomondan, og'irlik kuchlari, kemaning o'zi va undagi barcha yuklarning og'irligi yig'indisiga teng (tonnalarda hisoblangan); og'irlikning natijaviy kuchi qo'llaniladi kemaning og'irlik markazi(CG) G nuqtasida va har doim vertikal pastga yo'naltiriladi; b) boshqa tomondan qo'llab-quvvatlovchi kuchlar, yoki suzuvchi kuchlar(tonnalarda ifodalangan), ya'ni korpusning suv ostida bo'lgan qismidagi suv bosimi, kemaning suv ostida bo'lgan qismi hajmi va kema suzayotgan suvning hajmli og'irligi ko'paytmasi bilan aniqlanadi. Agar bu kuchlar kemaning suv osti hajmining og'irlik markazida C nuqtasida qo'llaniladigan natija bilan ifodalansa, deyiladi. kattalik markazi(CV), keyin suzuvchi idishning barcha pozitsiyalari uchun bu natija har doim vertikal yuqoriga yo'naltiriladi (10-rasm).

Siqilish kub metrda ifodalangan tananing suvga cho'mgan qismining hajmi. Volumetrik siljish suzuvchanlik o'lchovi bo'lib xizmat qiladi va u bilan almashtirilgan suvning og'irligi deyiladi. vaznning siljishi D) va tonnalarda ifodalanadi.

Arximed qonuniga ko'ra, suzuvchi jismning og'irligi ushbu jism tomonidan almashtirilgan suyuqlik hajmining og'irligiga teng,

Bu erda y - hajmli og'irlik dengiz suvi, t / m 3, chuchuk suv uchun 1.000 va dengiz suvi uchun 1.025 ga teng hisob-kitoblarda olingan.

Guruch. 10. Suzuvchi kemaga ta’sir etuvchi kuchlar va bu kuchlarning natijasini qo‘llash nuqtalari.

Suzuvchi idishning og'irligi P har doim uning og'irlikdagi siljishi D ga teng bo'lgani uchun va ularning natijalari bir xil vertikal bo'ylab bir-biriga qarama-qarshi yo'naltiriladi va agar G va C nuqtaning koordinatalarini idish uzunligi bo'ylab belgilasak, mos ravishda x g va x c, eni y g va y c va balandlik bo'ylab z g va z c bo'lsa, suzuvchi kema uchun muvozanat shartlarini quyidagi tenglamalar bilan shakllantirish mumkin:

P = D; x g \u003d x c.

Kemaning DP ga nisbatan simmetriyasi tufayli G va S nuqtalari shu tekislikda yotishi kerakligi aniq, keyin

Y g = y c = 0.

Odatda sirt tomirlarining og'irlik markazi G og'irlik markazidan yuqorida joylashgan bo'lib, u holda

Ba'zan kemaning asosiy o'lchamlari va umumiy to'liqlik koeffitsienti bo'yicha korpusning suv osti qismining hajmini ifodalash qulayroqdir, ya'ni.

Keyin og'irlikning siljishi quyidagicha ifodalanishi mumkin

Agar barcha yon teshiklari suv o'tkazmaydigan tarzda yopilgan bo'lsa, korpusning yuqori palubagacha bo'lgan to'liq hajmini V n bilan belgilasak, biz shunday bo'lamiz.

Yukning suv chizig'i ustidagi suv o'tkazmaydigan korpusning ma'lum hajmini ifodalovchi V n - V farqi suzuvchanlik chegarasi deb ataladi. Kema korpusiga suv favqulodda kirib kelgan taqdirda, uning tortishish kuchi ortadi, lekin kema suzish chegarasi tufayli suvda qoladi. Shunday qilib, suzuvchanlik zahirasi dan katta bo'ladi ko'proq balandlik erkin suv o'tkazmaydigan tomoni. Shu sababli, suvda suzish zaxirasi kemaning muhim xususiyati bo'lib, uning cho'kmasligini ta'minlaydi. U normal siljishning foizi sifatida ifodalanadi va quyidagi minimal qiymatlarga ega: uchun daryo kemalari 10-15%, tankerlar uchun 10-25%, quruq yuk kemalari uchun 30-50%, muzqaymoqlar uchun 80-90%, yoʻlovchi kemalari uchun 80-100%.

Guruch. 11. Ramkalarni burg'ulash

Kemaning og'irligi P (og'irlik yuki) Va og'irlik markazining koordinatalari korpusning har bir qismi, mexanizmlar, jihozlar, materiallar, materiallar, yuklar, odamlar, ularning bagajining og'irligini hisobga olgan holda hisob-kitob bilan aniqlanadi. va bortdagi hamma narsa. Hisob-kitoblarni soddalashtirish uchun alohida elementlarni mutaxassislik bo'yicha maqolalar, kichik guruhlar, guruhlar va yuk bo'limlariga birlashtirish rejalashtirilgan. Ularning har biri uchun og'irlik va statik moment hisoblanadi.

Nisbatan kuch momenti bir xil tekislikka nisbatan tashkil etuvchi kuchlarning momentlari yig‘indisiga teng ekanligini hisobga olib, butun kema bo‘ylab og‘irliklar va statik momentlar yig‘ilgach, G kemaning og‘irlik markazining koordinatalari aniqlanadi. asosiy chiziqdan balandlik z c nazariy chizmadan trapetsiya usulida jadval shaklida aniqlanadi.

Xuddi shu maqsadda, nazariy chizma bo'yicha chizilgan matkap egri deb ataladigan yordamchi egri chiziqlar qo'llaniladi.

Ikkita egri chiziq mavjud: ramkalar bo'ylab burg'ulash va suv chiziqlari bo'ylab burg'ulash.

Ramkalarda burg'ulash(11-rasm) kema uzunligi bo'ylab korpusning suv osti qismi hajmining taqsimlanishini tavsiflaydi. U quyidagi tarzda qurilgan. Taxminiy hisob-kitoblar usulidan foydalanib, har bir ramkaning suv ostidagi qismining maydoni (w) nazariy chizmadan aniqlanadi. Abscissa o'qida tanlangan masshtabda idishning uzunligi va unga nazariy chizma ramkalarining joylashuvi chiziladi. Bu nuqtalardan olingan ordinatalar bo'yicha hisoblangan ramkalarning tegishli maydonlari ma'lum masshtabda chiziladi.

Ordinatlarning uchlari silliq egri chiziq bilan bog'langan, bu ramkalar bo'ylab matkap.

Guruch. 12. Suv liniyalari bo'ylab burg'ulash.

Suv chizig'ida burg'ulash(12-rasm) kemaning balandligi bo'ylab korpusning suv osti qismi hajmining taqsimlanishini tavsiflaydi. Uni nazariy chizma bo'yicha qurish uchun barcha suv liniyalarining maydonlari (5) hisoblanadi. Tanlangan miqyosda ushbu maydonlar ma'lum bir suv chizig'ining holatiga muvofiq, kema chizmalariga muvofiq joylashgan mos keladigan gorizontallar bo'ylab chiziladi. Olingan nuqtalar suv chiziqlari bo'ylab jangovar bo'lgan silliq egri bilan bog'langan.

Guruch. 13. Yuk hajmining egri chizig'i.

Ushbu egri chiziqlar quyidagi xususiyatlar sifatida xizmat qiladi:

1) har bir jangchining maydonlari tegishli miqyosda kemaning hajmli siljishini ifodalaydi;

2) kema uzunligi shkalasi bo'yicha o'lchanadigan ramkalar bo'ylab jangovar hududning og'irlik markazining abssissasi kemaning o'lchami x c markazining abssissasiga teng;

3) suv liniyalari bo'ylab jangovar hududning tortishish markazining tortishish shkalasi bo'yicha o'lchanadigan ordinatasi kema kattaligi markazining ordinatasiga teng z c . Yuk hajmi kema V ning qoralama T ga qarab hajmli siljishini tavsiflovchi egri chiziqni (13-rasm) ifodalaydi. Bu egri chiziqdan kemaning tortilishiga qarab siljishini aniqlash yoki teskari masalani yechish mumkin.

Ushbu egri chiziq nazariy chizmaning har bir suv chizig'i uchun oldindan hisoblangan hajmli siljishlar asosida to'rtburchaklar koordinatalar tizimida qurilgan. Y o'qi bo'yicha tanlangan masshtabda har bir suv chizig'i uchun kema chizmalari chiziladi va ular orqali gorizontal chiziqlar o'tkaziladi, bunda ham ma'lum masshtabda mos keladigan suv chiziqlari uchun olingan siljish qiymati chiziladi. Olingan segmentlarning uchlari yuk hajmi deb ataladigan silliq egri chiziq bilan bog'langan.

Yukning o'lchamidan foydalanib, yukni qabul qilish yoki sarflashdan o'rtacha tortishishning o'zgarishini yoki ma'lum bir joy almashtirishdan kemaning tortishishini aniqlash mumkin va hokazo.

Barqarorlik kemaning egilishiga sabab bo'lgan kuchlarga qarshilik ko'rsatish qobiliyati deb ataladi va bu kuchlar tugagandan so'ng asl holatiga qaytadi.

Kemaning moyilligi turli sabablarga ko'ra mumkin: yaqinlashib kelayotgan to'lqinlarning ta'siridan, teshik paytida bo'linmalarni assimetrik suv bosishidan, tovarlar harakatidan, shamol bosimidan, tovarlarni qabul qilish yoki sarflashdan va hokazo.

Kemaning ko'ndalang tekislikdagi moyilligi deyiladi rulon, va uzunlamasına tekislikda - d xulosa chiqarish; bu holda hosil qilingan burchaklar mos ravishda O va y ni bildiradi,

Dastlabki barqarorlikni ajrating, ya'ni tovonning kichik burchaklaridagi barqarorlik, bunda yuqori palubaning cheti suvga kira boshlaydi (lekin yuqori qirrali sirtli tomirlar uchun 15 ° dan oshmasligi kerak) va yuqori moyilliklarda barqarorlik .

Tasavvur qilaylik, tashqi kuchlar ta'sirida kema 9 burchak ostida rulon oldi (14-rasm). Natijada, kemaning suv osti qismining hajmi o'z qiymatini saqlab qoldi, lekin uning shaklini o'zgartirdi; o'ng tomonida suvga qo'shimcha hajm kirdi va port tomonida suvdan teng hajm chiqdi. Kattalik markazi boshlang'ich pozitsiyasidan C dan idishning rulosiga qarab, yangi hajmning og'irlik markaziga - C 1 nuqtasiga o'tdi. Idish moyil bo'lganda, G nuqtasida qo'llaniladigan tortishish kuchi P va C nuqtada qo'llaniladigan D tayanch kuchi, B 1 L 1 yangi suv chizig'iga perpendikulyar qolgan holda, GK yelkasi bilan bir juft kuch hosil qiladi, bu perpendikulyar pastga tushirilgan. G nuqtasini qo'llab-quvvatlash kuchlari yo'nalishiga.

Agar biz qo'llab-quvvatlovchi kuchning yo'nalishini C 1 nuqtadan dastlabki yo'nalishi bilan C nuqtadan kesishguncha davom ettirsak, u holda tovonning dastlabki barqarorlik shartlariga mos keladigan kichik burchaklarida bu ikki yo'nalish M nuqtada kesishadi. transvers metamarkaz .

MC ning metasentri va kattalik markazi orasidagi masofa deyiladi transvers metasentrik radius, p bilan belgilanadi va M nuqtasi va G tomirning og'irlik markazi orasidagi masofa - transvers metasentrik balandlik h 0. Shakldagi ma'lumotlarga asoslanib. 14 identifikatsiya qilishingiz mumkin

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

GMR to'g'ri burchakli uchburchakda M uchidagi burchak 0 burchakka teng bo'ladi. Uning gipotenuzasi va qarama-qarshi burchagidan GK oyog'ini aniqlash mumkin, bu tiklovchi juftlikning yelkasi m GK=h 0 sin 8 va tiklash momenti Mrest = DGK bo'ladi. Yelkali qiymatlarni almashtirib, biz ifodani olamiz

Mrest = Dh 0 * sin 0,

Guruch. 14. Idish aylanayotganda ta'sir qiluvchi kuchlar.

M va G nuqtalarining o'zaro pozitsiyasi lateral barqarorlikni tavsiflovchi quyidagi belgini o'rnatishga imkon beradi: agar metamarkaz og'irlik markazidan yuqorida joylashgan bo'lsa, unda tiklash momenti ijobiy bo'lib, kemani asl holatiga qaytarishga intiladi, ya'ni. poshnali bo'lganda, kema barqaror bo'ladi, aksincha, agar M nuqtasi G nuqtadan pastda joylashgan bo'lsa, u holda h 0 manfiy qiymati bilan moment salbiy bo'ladi va rulonni oshirishga moyil bo'ladi, ya'ni bu holda kema. beqaror. M va G nuqtalari mos kelishi mumkin, P va D kuchlari bir xil vertikal chiziq bo'ylab harakat qiladi, kuchlar juftligi yo'q va tiklash momenti nolga teng: u holda kemani beqaror deb hisoblash kerak, chunki u harakat qilmaydi. dastlabki muvozanat holatiga qaytish uchun (15-rasm).

Oddiy yuk holatlari uchun metasentrik balandlik kemani loyihalash jarayonida hisoblanadi va barqarorlik o'lchovi bo'lib xizmat qiladi. Transversning qiymati metasentrik balandlik kemalarning asosiy turlari uchun 0,5-1,2 m oralig'ida yotadi va faqat muzqaymoqlar uchun u 4,0 m ga etadi.

Tomirning ko'ndalang barqarorligini oshirish uchun uning og'irlik markazini kamaytirish kerak. Bu juda muhim omilni, ayniqsa, kemani boshqarishda doimo eslab qolish kerak va ikki qavatli tanklarda saqlanadigan yoqilg'i va suv sarfini qat'iy hisobga olish kerak.

Uzunlamasına metasentrik balandlik H 0 ko'ndalangiga o'xshash tarzda hisoblanadi, lekin uning qiymati o'nlab yoki hatto yuzlab metrlarda ifodalanganligi sababli, har doim juda katta bo'ladi - tomir uzunligi birdan bir yarimgacha, keyin tekshirish hisob-kitobidan so'ng, tomirning uzunlamasına barqarorligi. amalda hisoblanmaydi, uning qiymati faqat yukning bo'ylama harakati paytida yoki kemaning uzunligi bo'ylab bo'linmalarni suv bosganda, kema kamonining yoki orqa tomonining tortilishini aniqlashda qiziqarli bo'ladi.

Guruch. 15. Yukning joylashishiga qarab kemaning lateral barqarorligi: a - ijobiy barqarorlik; b - muvozanat holati - kema beqaror; c - salbiy barqarorlik.

Idishning barqarorligi juda katta ahamiyatga ega va shuning uchun odatda, barcha nazariy hisob-kitoblarga qo'shimcha ravishda, idish qurilgandan so'ng, uning og'irlik markazining haqiqiy holati eksperimental moyillik, ya'ni ko'ndalang moyillik bilan tekshiriladi. ma'lum bir og'irlikdagi yukni siljitish orqali kema, deyiladi rulonli balast .

Yuqorida aytib o'tilganidek, ilgari olingan barcha xulosalar dastlabki barqarorlik uchun amalda amal qiladi, ya'ni kichik burchaklar orqali poshnali.

Tovonning katta burchaklarida ko‘ndalang turg‘unlikni hisoblashda (uzunlamasına egilishlar amalda katta bo‘lmaydi) kattalik markazi, metasentr, ko‘ndalang metasentrik radius va tiklovchi moment qo‘li GK ning o‘zgaruvchan pozitsiyalari kema tovonining turli burchaklari uchun aniqlanadi. Bunday hisob-kitob to'g'ridan-to'g'ri pozitsiyadan 5-10 ° gacha to'piq burchagiga qadar tiklanadigan elka nolga aylanganda va tomir salbiy barqarorlikka ega bo'lganda amalga oshiriladi.

Ushbu hisob-kitobga ko'ra, tovonning katta burchaklarida tomirning barqarorligini vizual tasvirlash uchun ular quradilar. statik barqarorlik diagrammasi(Shuningdek, Reed diagrammasi deb ataladi) statik barqarorlik qo'lining (GK) yoki tiklash momenti Mrestning tovon burchagi 8 ga bog'liqligini ko'rsatadi (16-rasm). Ushbu diagrammada abscissa o'qi bo'ylab dumaloq burchaklar va ordinata o'qi bo'ylab tiklash momentlarining qiymati yoki tiklovchi juftlikning yelkalari chizilgan, chunki kemaning siljishi D doimiy bo'lib qoladigan teng hajmli moyilliklarda, tiklash momentlari barqarorlik elkalariga proportsionaldir.

Guruch. 16. Statik barqarorlik diagrammasi.

Statik barqarorlik diagrammasi kemani yuklashning har bir tipik holati uchun tuzilgan va u kemaning barqarorligini quyidagicha tavsiflaydi:

1) egri chiziq abscissa o'qi ustida joylashgan barcha burchaklarda, to'g'rilash elkalari va momentlari ijobiy, kema esa ijobiy barqarorlikka ega. To'piqning o'sha burchaklarida, egri abscissa o'qi ostida joylashganida, kema beqaror bo'ladi;

2) diagrammaning maksimali aylanmaning chegara burchagini 0 max va tomirning statik moyilligidagi chegara tovon momentini aniqlaydi;

3) egri chiziqning tushuvchi novdasi x o'qini kesib o'tadigan burchak 8 deyiladi. grafik quyosh botishi burchagi. To'piqning bu burchagida tiklovchi elka nolga teng bo'ladi;

4) agar abscissa o'qida 1 radianga (57,3 °) teng burchak chetga qo'yilgan bo'lsa va bu nuqtadan boshlab egri chiziqqa chizilgan tangens bilan kesishmaguncha perpendikulyar o'rnatilgan bo'lsa, u holda bu perpendikulyar shkala bo'yicha. diagramma boshlang'ich metasentrik balandlikka teng bo'ladi h 0 .

Barqarorlikka harakatlanuvchi, ya'ni bo'sh, shuningdek, erkin (ochiq) yuzaga ega bo'lgan suyuq va quyma yuklar katta ta'sir ko'rsatadi. Idish qiyshayganida, bu yuklar rulon yo'nalishi bo'yicha harakatlana boshlaydi va natijada butun idishning og'irlik markazi endi sobit G nuqtasida bo'lmaydi, balki bir xil bo'ylab harakatlana boshlaydi. yo'nalish, ko'ndalang barqarorlik qo'lining pasayishiga olib keladi, bu esa bundan kelib chiqadigan barcha oqibatlar bilan metasentrik balandlikning pasayishiga tengdir. Bunday holatlarning oldini olish uchun kemalardagi barcha yuklar himoyalangan bo'lishi kerak, suyuq yoki quyma yuklar har qanday transfüzyon yoki yukning to'kilishini istisno qiladigan konteynerlarga botirilishi kerak.

To'g'rilash momentini yaratuvchi kuchlarning sekin ta'siri bilan, egilish va tiklash momentlari teng bo'lganda kema to'xtaydi. Tashqi kuchlarning to'satdan ta'sirida, masalan, shamol, bortga tortgichni tortib olish, o'q otish, to'pponchaning keng tomoni va boshqalar bilan kema egilib, burchak tezligiga ega bo'ladi va hatto bu kuchlar tugashi bilan ham u. kemaning aylanish harakatining barcha kinetik energiyasi (jonli kuchi) tugamaguncha va uning burchak tezligi nolga teng bo'lmaguncha, qo'shimcha burchak uchun inertsiya bo'yicha aylanada davom etadi. To'satdan qo'llaniladigan kuchlar ta'sirida kemaning bunday moyilligi deyiladi dinamik moyillik. Agar statik to'ntarish momenti bilan kema faqat ma'lum 0 ST rulon bilan suzib ketsa, u holda bir xil to'ntarish momentining dinamik ta'sirida u ag'darilib ketishi mumkin.

Idishning har bir siljishi uchun dinamik barqarorlikni tahlil qilishda ular quradilar dinamik barqarorlik diagrammalari, ularning ordinatalari ma'lum miqyosda mos keladigan tovon burchaklari uchun statik barqarorlik momentlarining egri chizig'idan hosil bo'lgan maydonlarni ifodalaydi, ya'ni ular kema 0 burchak ostida egilganida tiklovchi juftlik ishini ifodalaydi, ifodalangan. radianlarda. Aylanma harakatda, siz bilganingizdek, ish radianlarda ifodalangan moment va aylanish burchagi mahsulotiga teng,

T 1 \u003d M kp 0.

Ushbu diagrammaga ko'ra, dinamik barqarorlikni aniqlash bilan bog'liq barcha masalalarni quyidagicha hal qilish mumkin (17-rasm).

Dinamik qo'llaniladigan to'piq momentiga ega bo'lgan tovon burchagini diagrammada bir xil masshtabda tovon juftligi grafigini chizish orqali topish mumkin; bu ikki grafikning kesishish nuqtasining abtsissasi kerakli burchak 0 DINni beradi.

Agar ma'lum bir holatda mahkamlash momenti doimiy qiymatga ega bo'lsa, ya'ni M kr \u003d const, u holda ish ifodalanadi.

T 2 \u003d M kp 0.

Grafik esa koordinata boshidan o'tuvchi to'g'ri chiziqqa o'xshaydi.

Bu to'g'ri chiziqni dinamik barqarorlik diagrammasida qurish uchun abscissa o'qi bo'ylab radianga teng burchakni chizish va olingan nuqtadan ordinatani chizish kerak. Unga ordinatalar shkalasi bo'yicha M cr qiymatini Nn segment ko'rinishida (17-rasm) chizib, to'g'ri chiziqni ON ni chizish kerak, bu tovon juftligi uchun kerakli ish jadvalidir.

Guruch. 17. Dinamik barqarorlik diagrammasi bo'yicha tovon burchagi va cheklovchi dinamik moyillikni aniqlash.

Xuddi shu diagrammada har ikkala grafikning kesishish nuqtasining abscissasi sifatida belgilangan 0 DIN dinamik moyilligi ko'rsatilgan.

M cr momentining ortishi bilan sekant ON chegaralovchi pozitsiyani egallashi mumkin, bu koordinatadan dinamik barqarorlik diagrammasigacha chizilgan tashqi tangens OTga aylanadi. Shunday qilib, aloqa nuqtasining abtsissasi dinamik moyilliklarning dinamik cheklash burchagi bo'ladi 0. Bu tangensning radianga mos keladigan ordinatasi M krms dinamik moyilliklarida cheklovchi tovon momentini ifodalaydi.

Suzib ketayotganda, kema ko'pincha dinamik tashqi kuchlarga duchor bo'ladi. Shuning uchun tomirning barqarorligi to'g'risida qaror qabul qilishda dinamik tovon momentini aniqlash qobiliyati katta amaliy ahamiyatga ega.

Kemalarning yo'qolishi sabablarini o'rganish kemalar asosan barqarorlikni yo'qotish tufayli yo'qoladi degan xulosaga keladi. ga muvofiq barqarorlikni yo'qotishni cheklash turli sharoitlar navigatsiya, SSSR reestri transport va baliq ovlash floti kemalari uchun barqarorlik standartlarini ishlab chiqdi. Ushbu standartlarda asosiy ko'rsatkich kemaning aylanish va shamolning birgalikdagi ta'siri ostida ijobiy barqarorlikni saqlab turish qobiliyatidir. Kema Barqarorlik Standartlarining asosiy talablariga javob beradi, agar yuklanishning eng yomon stsenariysi ostida uning M CR M ODA dan past bo'lib qolsa.

Shu bilan birga, kemaning minimal ag'darilish momenti statik yoki dinamik barqarorlik diagrammasi bo'yicha, suyuq yuklarning erkin yuzasi, aylanma va kema yelkanini hisoblash elementlarining har xil yuk tashish holatlari uchun ta'sirini hisobga olgan holda aniqlanadi.

Standartlar bir qator barqarorlik talablarini nazarda tutadi, masalan: M KR

metasentrik balandlik ijobiy qiymatga ega bo'lishi kerak, statik barqarorlik diagrammasining quyosh botish burchagi kamida 60 ° bo'lishi kerak va muzlashni hisobga olgan holda - kamida 55 ° va hokazo. Ushbu talablarga majburiy rioya qilish yuklanishning barcha holatlarida kemani barqaror deb hisoblash huquqiga ega.

Cho'kib bo'lmaydigan kema ichki qismning bir qismini dengizdan keladigan suv bilan to'ldirgandan so'ng, uning suzuvchanligi va barqarorligini saqlab qolish qobiliyati deb ataladi.

Kemaning cho'kib ketmasligi suvda suzish zaxirasi va qisman suv bosgan binolar bilan ijobiy barqarorlikni saqlash bilan ta'minlanadi.

Agar kema tashqi korpusida teshikka ega bo'lsa, u holda u orqali oqib o'tadigan Q suv miqdori ifoda bilan tavsiflanadi.

bu erda S - teshikning maydoni, m²;

G - 9,81 m/s²

H - teshik markazining suv chizig'idan masofasi, m.

Kichkina teshik bo'lsa ham, korpusga kiradigan suv miqdori shunchalik katta bo'ladiki, sintine nasoslari uni engishga qodir emas. Shuning uchun, drenaj vositalari faqat teshikni yopishdan keyin yoki bo'g'inlardagi qochqinlar orqali kiradigan suvni olib tashlashni hisoblash asosida kemaga joylashtiriladi.

Idish orqali teshikka oqayotgan suvning tarqalishini oldini olish uchun konstruktiv choralar ko'riladi: korpus alohida bo'limlarga bo'linadi. suv o'tkazmaydigan to'siqlar va qavatlar. Bunday bo'linish bilan, teshik paydo bo'lgan taqdirda, bir yoki bir nechta cheklangan bo'linmalarni suv bosadi, bu esa kemaning tortilishini oshiradi va shunga mos ravishda kemaning suv osti va suzish qobiliyati pasayadi.

Oldinga
Mundarija
Orqaga

"...Ehtiyot bo'ling! — pichirladi bir ko‘zli kapitan. Ammo allaqachon kech edi. Vasyukinning qo'rqinchli o'ng tomonida juda ko'p muxlislar to'plangan. Og'irlik markazini o'zgartirgandan so'ng, barja tebranmadi va fizika qonunlariga to'liq mos ravishda aylandi.

Klassik adabiyotning ushbu epizodini yorqin misol sifatida ishlatish mumkin barqarorlikni yo'qotish yo'lovchilarning bir tomonda to'planishi tufayli og'irlik markazini siljitishdan. Har doim ham emas, afsuski, masala kulgili suzish bilan chegaralanadi: barqarorlikni yo'qotish ko'pincha kemaning o'limiga olib keladi va ko'pincha odamlar, ba'zan bir vaqtning o'zida bir necha yuz odamlar (yaqinda sodir bo'lgan fojiani eslang - kemaning o'limi " Bolgariya" ... - tahr. .).

Jahon kemasozlik tarixida asr boshlarida Amerikaning ko'p qavatli kemasi bilan sodir bo'lgan voqealarga o'xshash bir qator holatlar qayd etilgan. daryo paroxodi"General Slocum". Uning dizaynerlari yo'lovchilarga qulaylik yaratish uchun hamma narsani ta'minladilar, ammo kemaning 700 nafar aholisi bir vaqtning o'zida teparoqda sayr qilish palubasiga chiqsa va bir vaqtning o'zida manzaraga qoyil qolish uchun bortga yaqinlashsa, kema o'zini qanday tutishini tekshirmadi...

Barqarorlikni yo'qotish kichik kema halokatlarining eng keng tarqalgan sabablaridan biridir. Shuning uchun kapitanlarning har biri, kemasi qanday ko'rinishga ega bo'lishidan qat'i nazar - baydarka yoki, aytaylik, ko'chma qayiq, suvda dam olganlarning har biri "fizika qonunlari" haqida tasavvurga ega bo'lishi kerak. buni bilmaslik Vasyukinga qimmatga tushdi. Boshqacha qilib aytganda, kema quruvchilar barqarorlik deb ataydigan kemaning dengizga yaroqliligi haqida.

Barqarorlik- bu tomirning tashqi kuchlarning tovon ta'siriga qarshi turish qobiliyati va bu harakat tugagandan so'ng to'g'ri holatga qaytish. Bu atama bizning mamlakatimizda 18-asrda, Rossiya dengiz kuchiga aylanganda paydo bo'lgan; kelib chiqishi va ma'nosiga ko'ra, bu "barqarorlik" umumiy so'zining o'zgarishi.

Biz doimo kundalik hayotda muvozanatning barqarorligi bilan to'qnash kelamiz. Biz uchun sir emaski, stulni divanga qaraganda ag'darish osonroq; va bo'sh kitob javoni kitoblar bilan to'ldirilgandan engilroqdir. Og'ir qutini qovurg'a ustiga aylantirib, biz birinchi navbatda katta kuch sarflaymiz, keyin bu bizga osonroq bo'ladi va nihoyat, qutining og'irlik markazi orqali vertikal ravishda chizilgan shartli chiziq qovurg'a ustidan o'tganda, quti o'z-o'zidan aylanadi. , bizning ishtirokimizsiz. Pastki keng qutini baland va tor qutiga qaraganda aylantirish qiyinroq va og'ir quti engildan ko'ra qiyinroq ekanligiga ishonch hosil qilib, biz qattiq sirtdagi tananing barqarorligi degan xulosaga kelishimiz mumkin. uning og'irligi va og'irlik markazidan qo'llab-quvvatlovchi tekislikning chetiga gorizontal masofa bilan belgilanadi - elkama qo'li . Og'irlik va elka qanchalik ko'p bo'lsa, tana shunchalik barqaror.

Ushbu oddiy qonun suzuvchi kema uchun ham amal qiladi, ammo bu erda masala qattiq sirt o'rniga suv "ag'darilgan" kema uchun tayanch bo'lib xizmat qilishi bilan murakkablashadi. Printsipial jihatdan, yuqorida tavsiflangan holatda bo'lgani kabi, idishning barqarorligi uning og'irligi va elkasi bilan belgilanadi - ikki kuchni qo'llash nuqtalarining o'zaro joylashishi.

Ulardan biri - bu og'irlik, ya'ni tortishish, kemaning og'irlik markazida (CG) qo'llaniladigan va har doim vertikal pastga yo'naltirilgan.

Ikkinchisi esa suzuvchi kuch yoki ushlab turuvchi kuch. Suzuvchi kema uchun Arximed qonuniga ko'ra, bu kuch tortishish kuchiga teng, lekin vertikal yuqoriga yo'naltirilgan. Qo'llab-quvvatlashning natijaviy kuchlarini qo'llash nuqtasi kemaning tayanch nuqtasidir! Bu nuqta suvga botgan korpus hajmining markazida joylashgan bo'lib, suzuvchilik markazi yoki deyiladi. kattalik markazi(REZYUME).

Kema tekis holatda erkin suzganda, CV har doim CG bilan bir xil vertikalda bo'ladi va kemada harakat qiluvchi teng va qarama-qarshi kuchlar muvozanatlanadi. Ammo endi kemada tovon kuchlari harakat qila boshladi. Bu yo'lovchilarning harakatlanishi shart emas; Bu shamol shamoli bo'lishi mumkin yoki yaxta haqida gapiradigan bo'lsak, uning yelkanlarga bosimi, tik to'lqin, tirgakning silkinishi, tik aylanishda markazdan qochma kuchi, suvdan ko'tarilgan cho'milish bo'lishi mumkin. va boshqalar va boshqalar.

Bu tovon kuchi momentining harakati, ya'ni. tiklanish momenti, tilts - kemani aylantiradi. Shu bilan birga, tomirning CG o'rnini o'zgartirmaydi, agar, albatta, bu bir xil "Vasyukin" ishi bo'lmasa va nishab yo'nalishi bo'yicha harakatlanishi mumkin bo'lgan idishda bunday yuklar bo'lmasa. Kema tovonga tushganda ham suzishda davom etganligi sababli, ya'ni Arximed qonuni ishlashda davom etayotganligi sababli, suvga kirgan tomonning suvga cho'mgan hajmining ortishi qarama-qarshi tomonning suvga cho'mgan hajmining teng ravishda kamayishi bilan mos keladi. suv. Unutmaylik: idishning og'irligi tovon momentining harakatidan o'zgarmaydi; shuning uchun suvga cho'mgan hajmning umumiy qiymati o'zgarishsiz qolishi kerak!

Suv osti hajmining qayta taqsimlanishi tufayli rezyumening pozitsiyasi o'zgaradi - u kemaning tovoniga qarab uzoqlashadi; Natijada, kemaning to'g'ridan-to'g'ri holatini tiklashga moyil bo'lgan qo'llab-quvvatlovchi kuchlar momenti paydo bo'ladi va shuning uchun chaqiriladi. tiklash momenti.

Tomir barqarorlikni saqlab turganda, rulonning ortishi bilan ortib boradigan tiklash momenti tovon momentiga teng bo'ladi va u teskari yo'nalishda yo'naltirilganligi sababli uning harakatini butunlay "falaj qiladi". Bu shuni anglatadiki, agar tovon kuchlarining kattaligi endi o'zgarmasa, kema doimiy ro'yxat bilan suzishda davom etadi; agar tovon kuchlarining harakati to'xtasa va hech qanday to'piq momenti bo'lmasa, tiklash momenti darhol kemani to'g'rilaydi.

2-sxemaga o'tadigan bo'lsak, rulon davomida paydo bo'ladigan tiklash momentining qiymati qanchalik katta bo'lsa, elka qanchalik katta bo'lsa - rezyumening yangi pozitsiyasi va rezyumening o'zgarmagan holati o'rtasidagi gorizontal masofa; shuning uchun ham shunday deyiladi barqarorlik elkasi. Bu elka mavjud ekan, tiklash momenti amal qiladi - kema ushlab turadi, lekin rulonning yanada ortishi bilan elka yo'qolishi bilanoq, CV CG bilan bir xil vertikalda bo'ladi, boshqa harakatlar bo'lmaydi. kemani ag'darish talab qilinsa, u barqarorlikni yo'qotadi - u ag'dariladi.

Kattalik markazi moyillik yo'nalishi bo'yicha qanchalik uzoqroq bo'lishi mumkin - elkaning barqarorligi qanchalik katta bo'lsa, idishni ag'darish shunchalik qiyin bo'ladi, ya'ni u qanchalik barqaror bo'ladi. Shuning uchun keng idish har doim torga qaraganda sezilarli darajada barqaror bo'ladi. Kengligi 1,6 m bo'lgan to'rtta eshkak eshkak eshkak eshkakchilari ko'p tavakkal qilmasdan turib yurishlari mumkin, ammo kengligi 0,7 m bo'lgan akademik sakkizlikda bitta eshkakchining oyog'ini qattiqroq qo'yishi yoki tahdidli rulonga sabab bo'lishi uchun eshkakni biroz balandroq ko'taring!

Eng kichik qayiqlarda etarlicha kenglikka ega bo'lish ayniqsa muhimdir. Ularning barqarorligi va suv chizig'ining to'liqligiga sezilarli darajada ta'sir qiladi, ya'ni tomonlari maksimal uzunlik va kenglikdan iborat bo'lgan to'rtburchakning joriy suv chizig'i maydonini egallagan nisbati ko'rsatkichi. Boshqa narsalar teng bo'lsa, suv chizig'i to'liqroq bo'lgan kemalar har doim kamon va orqa tomonda o'tkir suv chiziqlariga ega bo'lganlarga qaraganda barqarorroqdir.

Barqarorlik, ayniqsa moyillikning past burchaklarida, ko'p jihatdan korpus shakliga bog'liq - korpusning suv osti qismi hajmining taqsimlanishi. Oxir oqibat, barqarorlik nafaqat joriy suv chizig'ining kengligi bilan, balki "tayanch nuqtasi" - aslida suv ostida bo'lgan hajmning markazi bilan ham belgilanadi.

Barqarorlik nuqtai nazaridan, eng kam foydali bo'lgan yarim doira bo'laklar bo'lib, ular harakatlanish shartlariga ko'ra, ko'pincha joy o'zgartiruvchi kemalar uchun ishlatiladi; yarim doira qismlariga yaqin joyda akademik qayiqlarning eshkak eshish korpuslari, shuningdek, sirpanish uchun mo'ljallanmagan nisbatan tor va uzun qayiqlar mavjud. To'rtburchaklar qismda ko'proq narsa bor yuqori ishlash dastlabki barqarorlik; bu turdagi bo'lim minimal uzunlikdagi qayiqlarda - tuziklarda va punt skameykalarida tayyorlanadi. Biroq, agar suv osti hajmi o'rta qismdagi tortishish (va hajm) kamayishi tufayli tomonlarga kengaytirilsa, barqarorlik yanada foydali bo'ladi: masalan, Sportiak va Dolphin kabi eng yangi universal kichik qayiqlarning korpuslari, o'xshash shaklga ega.

Xuddi shu yo'ldan yurib, siz korpusni uzunligi bo'ylab - DP bo'ylab kesib, tor yarmini bir oz kenglikda joylashtirish orqali barqarorlikni yanada oshirishingiz mumkin. Shunday qilib, biz konstruktsiyalarda past tezlikda ishlaydigan ikki korpusli kema g'oyasiga yaqinlashdik. suzuvchi kottejlar yoki shamollatiladigan sallar, shuningdek, rekord tezlikka mo'ljallangan poyga motorlari yoki yelkanli katamaranlar.

Nishab burchaklarining ortishi bilan, poshnali cho'kish paytida suvga kiradigan hududdagi korpusning sirt qismining shakli muhimroq bo'ladi. Bunga yaxshi misol - dumaloq kesimli logning barqarorligi yo'qligi: uning har qanday "rulosi" bilan - o'q atrofida aylanish - suvga qo'shimcha hajm kirmaydi, cho'milgan qismning shakli va rezyumening holati. o'zgarmaydi, qayta tiklash momenti yo'q.

Xuddi shu sababga ko'ra, motorli qayiqlarda bir vaqtlar moda bo'lgan tomonlarning to'siqlari ham zararli. Bu tushunarli: rulonning ko'payishi bilan suv chizig'ining kengligi nafaqat oshmaydi, balki ba'zan aksincha - kamayadi! Shuning uchun, o'tkir burilishlarda, eski Kazankalar tez-tez ag'darilgan, ular allaqachon tor orqa tomonda yon tomonlarini to'sib qo'ygan.

Va aksincha: barqarorlikni oshiradigan chora-tadbirlar tomonlarning qulashi va ularning yuqori qirralari bo'ylab qo'shimcha suzuvchi elementlarni mahkamlashdir. Tushuntirish oddiy: to'piq paytida hajmlar suvga yordam uchun eng zarur bo'lgan joyda kiradi - bu erda ular katta ta'sir ko'rsatadi. Asosan, yuzasida olovli va nisbatan tor oqimli suv liniyasi bo'lgan kema yaxshi tezlikni yuqori barqarorlik bilan birlashtiradi. Masalan, qadimgi galleylar shunday korpus shakliga ega ediki, siz bilganingizdek, "dvigatel" ning kuchi cheklangan va tezlik va dengizga yaroqlilik talablari ancha yuqori edi. Xuddi shu maqsadda, quruq qamish to'plamlari engil kazak "g'allalari" ning yon tomonlariga bog'langan.

Darhaqiqat, bizning sayyoh-yelkanlar ham xuddi shunday texnikadan foydalanib, baydarkaning yon tomonlariga puflanadigan sharlarni biriktiradilar. Suzib ketayotganda baydarkaning barqarorligini oshirishning yanada samarali vositasi bu ustunlarga o'rnatilgan yon suzuvchilardir. Bir tekisda ular suvdan yuqoriga ko'tariladi va harakatni sekinlashtirmaydi. Yelkandagi shamol bosimi trimaran baydarkani egganda, suzuvchi suzuvchi suvga kiradi va juda qulay - DPdan uzoqda joylashgan qo'shimcha tayanch bo'lib xizmat qiladi.

Slaydli motorli qayiqlardagi turli xil yon qo'shimchalar xuddi shunday maqsadga xizmat qiladi - boules va sponsonlar: ular qayiq yoki motorli qayiqning to'xtash joyida ham, harakatlanishda ham barqarorligini yaxshilaydi. Xuddi shu "Kazanka" "Wirlwind" bilan ishlaganda ham xavfsizroq bo'ladi, chunki qo'shimcha suzuvchi hajmlar o'rnatilgan - orqa qismi aniq yuklanganida yoki to'xtash joyida to'piq paytida suvga kiradigan qattiq bulalar. To'g'ridan-to'g'ri harakatlanayotganda, bulalarning pastki ishchi yuzasi oqayotgan suv chizig'idan yuqorida joylashgan va Kazanka uchun xavfli o'tkir burilishlar bilan bu sirt "ishlay boshlaydi": sirpanish paytida hosil bo'lgan gidrodinamik ko'taruvchi kuch aylanishning ko'payishini oldini oladi. aylanish.

Samarali suv liniyasi uzunligi, kengligidan kamroq darajada bo'lsa-da, eng kichik tomirlarning barqarorligiga ham sezilarli ta'sir qiladi. Mana bir misol. Bir marta seksiyali turistik kayak sinovdan o'tkazildi. Bitta uch qismli versiyada qayiq juda "sport" bo'lib chiqdi: "akademik qizlar" eshkak eshish tajribasiga ega bo'lmaganlar doimo qirg'oq yaqinida ag'darilib ketishdi. Biroq, 0,8 m uzunlikdagi yana bir o'rta qismni qo'shish kifoya edi, chunki xuddi shu qayiq "sokin" sayyohlik kemasiga aylandi.

Barqarorlik kemaning boshqa dengizga yaroqli sifati - cho'kmaslik bilan chambarchas bog'liq. Biz shuni ta'kidlaymizki, bu fazilatlarning ikkalasi ham, ko'p jihatdan haqiqatni belgilaydi suv osti borti. Agar suv osti borti past bo'lsa, u holda pastki tovonning kichik burchaklarida allaqachon suvga kiradi, samarali suv chizig'ining kengligi pasayishni boshlaydi va shu paytdan boshlab barqarorlik qo'li va tiklash momenti tusha boshlaydi. Ochiq - palubasiz qayiqlar, yon tomonning yuqori chetidagi suvga kirgandan so'ng, darhol to'ldiriladi va ag'dariladi (kema nazariyasida tajribaga ega bo'lmagan Vasyukinitlar shunday azob chekishdi!). Ko'rinib turibdiki, fribord qanchalik baland bo'lsa, ruxsat etilgan tovon burchagi qanchalik katta bo'lsa, uning kritik qiymati toshqin burchagi deb ataladi.

Ro'yxatdagi xavfli o'sish va suv toshqini burchagiga yaqinlashishning eng aniq ko'rsatkichi qayiq rulosining yon tomonidagi sirt balandligining pasayishi hisoblanadi. Aytishga hojat yo'q, qayiq qanchalik kichik bo'lsa, har qanday rulon qanchalik xavfli bo'lsa, haqiqiy suv osti bortining har bir santimetri shunchalik muhimroq! Ishlab chiqaruvchi tomonidan belgilangan qayiqning yuk ko'tarish hajmidan oshib ketish (ortiqcha yuklash) mutlaqo qabul qilinishi mumkin emas! Yuklarni shunday joylashtirish xavfliki, qayiq qirg'oqdan chiqib ketayotganda allaqachon egilib ketadi: axir, bu darhol yon tomonning haqiqiy balandligini va qayig'ingizning barqarorlik chegarasini pasaytiradi!

Fribordning haqiqiy balandligi haqida gapirayotganimiz bejiz emas. "Katta" kema qurish tarixi ko'p hollarda yaxlit va zarar ko'rmagan kemalar suv yuzasiga yaqinlashganda, tasodifan yon tomonda ochiq teshiklar paydo bo'lganligi sababli o'z barqarorligini yo'qotgan holatlarni biladi.

Akademik A.P.Krylov qiziq bir voqeani aytib beradi. 84 qurolli "King Jorj" kemasi o'zining birinchi sayohatiga chiqishdan oldin (bu 1782 yilda Portsmutda sodir bo'lgan), u kingstonlarning ba'zi nosozliklarini tuzatish uchun maxsus tikilgan. Ochiq qurol portlarining pastki qatorining chekkalari bir vaqtning o'zida suv sathidan atigi 5-8 sm balandlikda edi. Katta ofitser, kemaning xavfli holatini tushunmagan holda, bu yon tomonning haqiqiy balandligi odatdagi 8 m emas, balki 5-8 sm bo'lganida, jamoani qurolga chaqirishni buyurdi. bayroq. Shubhasiz, dengizchilar poshnali tomonda yugurishgan va ro'yxatning biroz ko'tarilishi kemaga minib, 800 dan ortiq odamni pastga tushirish uchun etarli edi ...

Shunday qilib, idishning barqarorligi uchun zarur shartlar uning etarli kengligi va yon tomonining balandligidir. Keling, hozir aniqlik kiritamiz. Gap shundaki, barqarorlik odatda boshlang'ich (tovon burchagi 10-20 ° gacha) va barqarorlikka bo'linadi. yuqori moyilliklarda. Kichik tomirlar uchun, birinchi navbatda, boshlang'ich barqarorlikning kengligi va xususiyatlari muhim: tovonning katta burchaklarida barqarorlik ko'pincha "etib ketmaydi", chunki toshqin burchagi odatda dastlabki barqarorlikda joylashgan. Kattaroq dengizga layoqatli va yopiq palubali kemalar uchun yuqori qiyaliklarda barqarorlikni ta'minlovchi suv osti bortining balandligi muhimroqdir.

Endi biz yana bir aniq va amalda juda muhim shartni qayd etamiz: kema qanchalik barqaror bo'lsa, uning og'irlik markazi qanchalik past bo'lsa. Roly-poly va roly-poly uchun o'zining yuqori "barqarorligi" uchun nima qarzdor ekanligini hamma biladi! tomonidan o'z tajribasi Har qanday kichik qayiq, ular o'rnidan turib, bir qirg'oqdan ikkinchisiga o'tishga harakat qilganda, qanday tebranishni hamma biladi: CG (elka) balandligining oshishi bilan, og'irlik bo'lsa ham, tovon momentining kattaligi sezilarli darajada oshadi. inson o'zgarmaydi...

Shuning uchun kengligi, qoida tariqasida, xavfli minimal chegarada bo'lgan bir xil kayaklarda siz deyarli to'g'ridan-to'g'ri pastki qismida o'tirishingiz kerak. Yana bir misol. Mast yawl ustiga qo'yilganda, ma'lum bir balandlikda qo'llaniladigan yelkanlarga shamol bosimining kuchi paydo bo'ladi; paydo bo'lgan sezilarli poshnali momentni qoplash uchun xuddi shu tarzda barqarorlikni oshirish kerak - butun jamoa qutilardan pastga o'zgaradi.

Va uchinchi misol. To'plam muharrirlari uzun eshkak eshkak eshish uchun mo'ljallangan juda tor ikki o'rindiqli qayiq bilan tanishdilar (rasmga qarang). Haydash samaradorligi qayiqlar zo'r bo'lib chiqdi, lekin bitta "lekin" bor edi: loyiha muallifi qayiqni sinov maydonchasiga haydab ketayotganda, u allaqachon ag'darish imkoniyatiga ega edi! Qayiqni sinab ko'rgan muharrirlar ham o'zlarini suvda topdilar. Biroq, qutilarning balandligini 150 mm ga tushirish kifoya edi - vaziyat o'zgardi.

Og'irlikni tejashning eng qat'iy rejimiga qaramay, ayniqsa qattiq barqarorlik talablari bo'lgan kemalar markaziy isitishni pasaytirish uchun "o'lik og'irlik" - balastni olishlari kerak. Odatda, kruizli yaxtalar va qutqaruv qayiqlari kema dizayni imkon qadar past darajada langarlangan doimiy qattiq ballastni olib yuradi. (Balastni qanchalik pastroq joylashtirish mumkin bo'lsa, butun kemaning CG ning ma'lum bir balandligini ta'minlash uchun kamroq kerak bo'ladi!) Bunday kemalarda ular CGni CG ostida joylashtirishga harakat qilishadi. Keyin barqarorlik dastagining maksimal qiymatiga juda katta rulon bilan erishiladi - 90 "gacha. Taqqoslash uchun shuni aytish kifoyaki, an'anaviy dengiz qayiqlarining ko'pchiligi 60-75 ° burilishda ag'dariladi.

Ba'zan ular vaqtinchalik suyuq balastni olishadi. Shunday qilib, dengizga yaroqli motorli qayiqlarda va pastki konturlari bo'lgan qayiqlarda, to'xtash joyidagi (rulon) past boshlang'ich barqarorligi ko'pincha pastki qismdagi maxsus ballast tanklariga suv olish orqali qoplanishi kerak, ular harakat paytida avtomatik ravishda bo'shatiladi.

To'piqli tomirning CG o'z o'rnida qolishi juda muhim: bu tasodif emas. yelkanli qayiqlar barcha og'ir narsalar siljishining oldini olish uchun mahkam bog'langan. Biroq, xavfli deb hisoblangan tovarlar mavjud, chunki ular barqarorlikni yo'qotishi mumkin. Bular har qanday quyma yuk - don va tuzdan tortib yangi baliqgacha, tasodifiy ravishda kemaning egilishi yo'nalishi bo'yicha to'kiladi. (Dovul paytida yirik yuk - donning ko'chirilishi natijasida ulkan to'rt ustunli barka"Pomir" - dedveyti 4500 tonna bo'lgan so'nggi yirik yuk yelkanli qayig'i!) Suyuq yuklar ayniqsa xavflidir. Biz kema nazariyasining chuqurligiga kirmaymiz, lekin shuni ta'kidlaymizki, bu holda to'lib toshgan suyuq yukning og'irligi emas, balki barqarorlikni pasaytiradi. uning erkin sirt maydoni.

Bu xavfli suyuq yuk tashuvchi tankerlar dengiz va okeanlar bo'ylab qanday suzib yuradi, deb so'raydi o'quvchi? Birinchidan, tankerning korpusi ko'ndalang va bo'ylama suv o'tkazmaydigan to'siqlar bilan alohida bo'linmalarga - tanklarga bo'linadi va ularning yuqori qismida ular qo'shimcha ravishda bo'sh sirtni "buzadigan" qanotli to'siqlar qo'yiladi (uni 2 qismga bo'lish, havo oqimini kamaytiradi). barqarorlikka zararli ta'siri 4 barobar). Ikkinchidan, tanklar butunlay suv ostida.

Xuddi shu sabablarga ko'ra, qayiqda bitta kengroqdan ko'ra ikkita torroq yoqilg'i bakiga ega bo'lish yaxshiroqdir. Bo'ronli o'tishdan oldin barcha zaxira tanklar to'liq to'ldirilishi kerak (dengizchilar aytganidek, ularni bosish kerak). Suyuqlikni navbatma-navbat sarflash kerak - birinchi navbatda bitta tankdan oxirigacha, so'ngra ikkinchisidan, ularning faqat bittasida daraja erkin bo'lishi uchun.

Kichik kemalarning dahshatli dushmani, garchi bo'lsa ham, idishdagi suvdir umumiy og'irlik uning kichik. Bir marta yangi ishlaydigan qayiq sinov uchun chiqdi. Birinchi navbatda, aylanma paytida qayiq g'ayrioddiy katta rulonga ega bo'lishi va uni juda "istamay" tark etishi qayd etildi. Biz orqa lyukni ochdik - va suv cho'qqisida ketayotganini ko'rdik, u cho'qqidagi deyarli sezilmaydigan yoriq orqali u erga etib bordi.

Kichkina kemalarning korpuslarini o'z vaqtida to'kib tashlash, toza havoda suvning turli teshiklar va oqmalar orqali ichkariga kirmasligini ta'minlash uchun choralar ko'rish juda muhimdir.

Tartibsiz yo'lovchilar xavfi tufayli biz barqarorlik haqida suhbatni boshladik. Endi biz ba'zi bir asosiy nazariya bilan qurollangan bo'lsak, biz har qanday kichik kemada o'rnatilgan xatti-harakatlar qoidalariga qat'iy rioya qilish zarurligini yana bir bor ta'kidlaymiz. Axir, xatolik bilan, engil motorli qayiqda o'tirgan yo'lovchi kemaning deyarli 1/5 qismini egallagan ulkan tovon kuchidir! Va bir vaqtning o'zida "Progress-4" bortida g'ildiraklar uyasi bilan o'tishga qaror qilgan ikki yo'lovchi kemani ag'darish uchun haqiqiy tahdiddir (o'tgan yozda Kalininda fojiali oqibatlarga olib kelgan ikkita holat).

Mehmonlarni "kreyser" ga taklif qilayotganda, ularga muloyim, ammo qat'iy ko'rsatma bering, ularni mavjud xavfsizlik qoidalari bilan tanishtiring. Eng kichik kemalarda ba'zan to'liq balandlikda turish va bir joydan ikkinchi joyga ko'chib o'tish mumkin emas va odamlar buni bilmasligi mumkin!

Shu paytgacha DH pozitsiyasi o'zgarmasligi aytilgan. Biroq, sport kemalarining ko'plab sinflari mavjud, ular uchun CG ning rulonga qarama-qarshi yo'nalishda har tomonlama harakatlanishi yuqori natijalarga erishishning eng muhim shartidir. Gap yengil poyga qayiqlari va katamaranlar, baʼzan esa kruiz va poyga yaxtalarining egilishi haqida bormoqda. Trapezoid yordamida dengizga osilgan sportchi o'z og'irligi bilan CG ni itarib yuboradi va barqarorlik qo'lini oshiradi, bu esa rulonni kamaytirishga va hatto ag'darilib ketishning oldini olishga imkon beradi ...

Nihoyat, shuni yodda tutish kerakki, hatto ba'zi sharoitlarda barqaror bo'lgan kema boshqalarida etarlicha barqaror bo'lmasligi mumkin. Barqarorlik, ayniqsa harakatsiz va haydash paytida farq qilishi mumkin. Shuning uchun ham hisobga olish kerak yugurish barqarorligi. Misol uchun, to'xtash joyida yon tomonda o'tirgan yo'lovchiga ham ta'sir ko'rsatmaydigan, to'lqinlarda suzib ketayotganda, to'satdan o'z yo'nalishi bo'yicha aylana boshlaydi. Ma'lum bo'lishicha, qayiq go'yo "osilib qoladi", orqa tomonini va kamonini ikkita qo'shni to'lqinning cho'qqilariga suyanadi va uning butun o'rta qismi, eng kengi, to'lqin bo'shlig'ida joylashganligi sababli, to'liqlik. Bizga ma'lum bo'lgan suv chizig'i qisqardi va barqarorlik darhol pasaydi.

Motorli qayiqlarni tekislashda barqarorlikni saqlash uchun harakat paytida paydo bo'ladigan muhim gidrodinamik kuchlar, qoida tariqasida, kuchayadi. Shu bilan birga, ular ag'darilib ketishiga ham olib kelishi mumkin: masalan, juda keskin burilish paytida pervanel yo'nalishining o'zgarishi va tashqi yonoq suyagidagi bosimning keskin oshishi (drift tufayli) burilish uchun xavfli kuchlar juftligini hosil qiladi. tez-tez qayiqni burish uchun tashqi tomondan aylantiradi.

Va nihoyat, kema quruvchilar tovon kuchlarining dinamik qo'llanilishi holatlarini alohida tahlil qiladilar (shuningdek, maxsus tushuncha ham mavjud - dinamik barqarorlik): katta tashqi yuklarning to'satdan va qisqa muddatli qo'llanilishi bilan tomirning harakati butunlay boshqacha bo'lishi mumkin. klassik sxemalar statik barqarorlik. Shu sababli, bo'ronli sharoitlarda, bo'ron va to'lqin ta'sirining salbiy dinamik ta'sirida, eng og'ir okean sharoitida suzib yurish uchun maxsus mo'ljallangan, mutlaqo barqaror ko'rinadigan yaxtalar ag'dariladi. (Chichester, Baranovskiy, Lyuis va boshqa yolg'iz jasurlarning yaxtalari ag'dardi! Bu erda nozik jihat shundaki, kema quruvchilar ham buni oldindan bilishgan: yaxtalar darhol tekis o'rnidan turdi va yana barqaror bo'lib qoldi).

Albatta, muhandislar "bu kema barqaror va bu unchalik emas" kabi baholashlardan qoniqmaydi; kema quruvchilar barqarorlikni aniq qiymatlar bilan tavsiflaydi, bu keyingi maqolada muhokama qilinadi.

Har qanday kemani loyihalashda, xoh u supertanker bo'lsin, xoh eshkakli qayiq bo'lsin, konstruktorlar barqarorlik bo'yicha maxsus hisob-kitoblarni amalga oshiradilar va kema sinovdan o'tkazilganda, birinchi navbatda, haqiqiy barqarorlikning dizaynga muvofiqligi tekshiriladi. Har qanday yangi kemaning normal ishlashi davomida uning barqarorligi, u yaratilgan sharoitlarda etarli ekanligiga kafolat berish uchun SSSR registri kabi kuzatuvchi tashkilotlar tomonidan maxsus e'lon qilinadi. Barqarorlik standartlari va keyin ularning bajarilishini nazorat qiladi. Kema loyihasini yaratgan dizaynerlar ushbu barqarorlik standartlariga amal qilgan holda barcha hisob-kitoblarni amalga oshiradilar, kelajakdagi kema to'lqinlar va shamol ta'sirida ag'darilib ketishini tekshiradilar. Tabiiyki, ayrim turdagi kemalarga qo'shimcha talablar qo'yiladi. Shunday qilib, yo'lovchi kemalari endi ular bir tomonda barcha yo'lovchilarning to'planishi holatlarini tekshiradilar va hatto aylanma uchun poshnali bo'lganda ham (bu holda, tovonning burchagi kemaning suvga kirish burchagidan va 12 ° qiymatidan oshmasligi kerak). Yekakli qayiqlar tirgakning silkinish ta'siriga, daryo tirgaklari esa tirgakning statik ta'siriga tekshiriladi.

Hisob-kitoblar natijalari kema kapitaniga ko'rsatma bilan birgalikda "Kemaning barqarorligi to'g'risida ma'lumot" deb nomlangan eng muhim kema hujjatlaridan birida qayd etiladi.

Kichik qayiqlar uchun daryo registri, shuningdek, maxsus dastur bo'yicha olib borilgan etakchi kemaning to'liq miqyosli sinovlarini ham tan oladi. Ushbu testlar, shubhali holatlarda, tegishli hisob-kitoblarni almashtirishi mumkin.

Navigatsiya va texnik tekshiruvlar tomonidan nazorat qilinadigan kichik zavq floti hali etarlicha aniq va oddiy barqarorlik standartlariga ega emas. Bunday kemalarning dengizga yaroqliligi, asosan, minimal suv osti borti va uzunlik va kenglik nisbati (2,3 dan 1 gacha) o'rnatish orqali standartlashtiriladi. Sut bortining balandligiga qarab, NTI (hozirgi GIMS) kichik kemalarni uchta sinfga ajratadi: birinchisi - kamida 250 mm bo'lgan suv osti borti bilan; ikkinchisi - 350 mm dan kam bo'lmagan; uchinchisi - 500 mm dan kam bo'lmagan.

Kichik tijorat qayiqlari bilan ta'minlangan ko'rsatmalar odatda barqarorlikni saqlash uchun asosiy tavsiyalarni o'z ichiga oladi. Har bir havaskor navigator unga kemani boshqarish huquqi uchun sertifikat berishdan oldin xavfsizlik qoidalari bilan tanishtiriladi.

E. A. Morozov, "KiYa", 1978 yil

Idishning barqarorligi uning xususiyati bo'lib, buning natijasida kema tashqi omillar (shamol, to'lqinlar va boshqalar) va ichki jarayonlar (yukning siljishi, suyuqlik zahiralarining harakati, bo'linmalarda erkin suyuqlik yuzalarining mavjudligi) ta'sirida. h.k.) aylanmaydi. Kema barqarorligining eng keng qamrovli ta'rifi quyidagilar bo'lishi mumkin: kemaning tabiiy dengiz omillari (shamol, to'lqinlar, muzlash) ta'sirida unga tayinlangan navigatsiya hududida, shuningdek "ichki" bilan birgalikda ag'darilib ketmaslik qobiliyati. ekipajning harakatlaridan kelib chiqqan sabablar

Bu xususiyat suv yuzasida suzuvchi ob'ektning tabiiy xususiyatiga asoslanadi - bu ta'sir tugagandan so'ng u o'zining dastlabki holatiga qaytishga intiladi. Shunday qilib, barqarorlik, bir tomondan, tabiiydir, ikkinchi tomondan, uni loyihalash va ishlatish bilan shug'ullanadigan shaxs tomonidan tartibga solinadigan nazoratni talab qiladi.

Barqarorlik korpusning shakliga va kemaning CG holatiga bog'liq, shuning uchun konstruktsiyada to'g'ri korpus shaklini tanlash va ish paytida kemaga yukni to'g'ri joylashtirish orqali kemaning barqarorligini ta'minlash uchun etarli darajada barqarorlikni ta'minlash mumkin. hech qanday suzib yurish sharoitida ag'darilmaydi.

Kemaning moyilligi turli sabablarga ko'ra mumkin: kiruvchi to'lqinlarning ta'siridan, teshik paytida bo'linmalarning assimetrik suv bosishidan, tovarlar harakatidan, shamol bosimidan, tovarlarni qabul qilish yoki sarflash tufayli va hokazo. Ikki xil bo'ladi. barqarorlik: ko'ndalang va bo'ylama. Navigatsiya xavfsizligi nuqtai nazaridan (ayniqsa, bo'ronli ob-havo sharoitida) eng xavfli ko'ndalang moyilliklardir. Yanal barqarorlik kema aylanayotganda o'zini namoyon qiladi, ya'ni. uni bortga egilganda. Agar tomirning egilishiga olib keladigan kuchlar sekin harakat qilsa, u holda barqarorlik statik, agar u tez bo'lsa, dinamik deb ataladi. Kemaning ko'ndalang tekislikdagi moyilligi rulon deb ataladi va uzunlamasına tekislikda - trim; bu holda hosil bo'lgan burchaklar mos ravishda O va y bilan belgilanadi. Nishabning kichik burchaklarida (10 - 12 °) barqarorlik dastlabki barqarorlik deb ataladi.

(2-rasm)

Tasavvur qiling-a, tashqi kuchlar ta'sirida kema 9 burchak ostida rulon oldi (2-rasm). Natijada, kemaning suv osti qismining hajmi o'z qiymatini saqlab qoldi, lekin uning shaklini o'zgartirdi; o'ng tomonida suvga qo'shimcha hajm kirdi va port tomonida suvdan teng hajm chiqdi. Kattalik markazi C boshlang'ich pozitsiyasidan idishning rulosiga, yangi hajmning og'irlik markaziga - C1 nuqtasiga o'tdi. Idish moyil bo'lganda, G nuqtasida qo'llaniladigan tortishish P va C nuqtada qo'llaniladigan D tayanch kuchi, V1L1 yangi suv chizig'iga perpendikulyar qolgan holda, G nuqtadan tushirilgan perpendikulyar bo'lgan GK yelkasi bilan bir juft kuch hosil qiladi. qo'llab-quvvatlovchi kuchlarning yo'nalishi.

Agar biz qo'llab-quvvatlovchi kuchning yo'nalishini C1 nuqtadan kesishishiga uning dastlabki yo'nalishi bilan C nuqtadan davom ettirsak, u holda tovonning boshlang'ich barqarorlik shartlariga mos keladigan kichik burchaklarida, bu ikki yo'nalish ko'ndalang deb ataladigan M nuqtada kesishadi. metamarkaz.

M va G nuqtalarining o'zaro joylashishi lateral barqarorlikni tavsiflovchi quyidagi belgini o'rnatishga imkon beradi: (3-rasm)

• A) Agar metamarkaz og'irlik markazidan yuqorida joylashgan bo'lsa, u holda tiklash momenti ijobiy bo'lib, kemani dastlabki holatiga qaytarishga intiladi, ya'ni tovon bo'lganda, kema barqaror bo'ladi.
• B) Agar M nuqtasi G nuqtadan past bo'lsa, u holda h0 ning manfiy qiymati bilan moment salbiy bo'ladi va rulonni oshirishga moyil bo'ladi, ya'ni bu holda idish beqaror.
• C) M va G nuqtalari bir-biriga to'g'ri kelganda, P va D kuchlari bir vertikal chiziq bo'ylab harakat qiladi, kuchlar juftligi paydo bo'lmaydi va tiklash momenti nolga teng: u holda kemani beqaror deb hisoblash kerak, chunki u qaytishga moyil emas. uning dastlabki muvozanat holati (3-rasm).

3-rasm

Kemaning salbiy dastlabki barqarorligining tashqi belgilari:

• -- to'piq momentlari bo'lmaganda kemaning dumalab suzib yurishi;
• - tekislashda kemaning qarama-qarshi tomonga ag'darish istagi;
• - aylanma paytida yonma-yon o'tish, rulon esa kema to'g'ridan-to'g'ri yo'nalishga kirganda ham qoladi;
• -- trubalarda, platformalar va palubalarda ko'p miqdorda suv.

Idishning uzunlamasına moyilliklari bilan o'zini namoyon qiladigan barqarorlik, ya'ni. kesilganda, uzunlamasına deyiladi.

Ko'ndalang o'q atrofida w burchak ostida tomirning uzunlamasına moyilligi bilan Ts.V. C nuqtadan C1 nuqtaga o'tadi va yo'nalishi joriy suv chizig'iga normal bo'lgan qo'llab-quvvatlash kuchi dastlabki yo'nalishga w burchak ostida harakat qiladi. Qo'llab-quvvatlash kuchlarining asl va yangi yo'nalishining harakat chiziqlari bir nuqtada kesishadi. Kesishish nuqtasi, bo'ylama tekislikdagi cheksiz kichik moyillikdagi qo'llab-quvvatlash kuchlarining ta'sir chizig'i uzunlamasına metasentr M. dengizga chidamli barqarorlik harakatlantiruvchi kema deb ataladi.

IF suv chizig'i maydonining uzunlamasına inersiya momenti IX inersiyaning ko'ndalang momentidan ancha katta. Shuning uchun uzunlamasına metasentrik radius R har doim ko'ndalang r dan ancha katta. Bo'ylama metasentrik radius R taxminan tomir uzunligiga teng deb taxmin qilinadi. Uzunlamasına metasentrik radius R qiymati ko'ndalang r dan ko'p marta katta bo'lganligi sababli, har qanday kemaning uzunlamasına metasentrik balandligi H H ko'ndalang bir h dan bir necha marta katta. shuning uchun, agar kema ko'ndalang barqarorlikka ega bo'lsa, unda uzunlamasına barqarorlik albatta ta'minlanadi.

Kema barqarorligiga kuchli ta'sir ko'rsatadigan kema barqarorligiga ta'sir qiluvchi omillar.

Kichik qayiqni ishlatishda e'tiborga olinishi kerak bo'lgan omillarga quyidagilar kiradi:

• 1. Idishning barqarorligi uning kengligidan sezilarli darajada ta'sirlanadi: uning uzunligi, balandligi va qoralamasiga nisbatan qanchalik katta bo'lsa, barqarorlik shunchalik yuqori bo'ladi. Kengroq idish ko'proq to'g'rilash momentiga ega.
• 2. Tovonning katta burchaklarida korpusning suv ostida qolgan qismining shakli o'zgartirilsa, kichik idishning barqarorligi ortadi. Ushbu bayonotga, masalan, yon ustunlar va ko'pikli qanotlarning harakati asoslanadi, ular suvga botirilganda qo'shimcha tiklash momentini yaratadi.
• 3. Kemada yonma-yon yonma-yon yuza oynasi bo'lgan yonilg'i baklari mavjud bo'lsa, barqarorlik yomonlashadi, shuning uchun bu tanklarda kemaning markaziy tekisligiga parallel ravishda o'rnatilgan qismlar bo'lishi yoki ularning yuqori qismida toraygan bo'lishi kerak.
• 4. Barqarorlikka yo'lovchilar va yuklarni kemada joylashtirish eng kuchli ta'sir qiladi, ular imkon qadar pastroq joylashtirilishi kerak. Bortdagi odamlar va ularning o'zboshimchalik bilan harakati kichik idishda uning harakatlanishi vaqtida o'tirishga ruxsat berish mumkin emas. Yuklarning odatdagi joylaridan kutilmaganda siljishini oldini olish uchun ularni mahkam bog'lab qo'yish kerak.
• 5. Qachon kuchli shamol va to'lqinlar, poshna momentining harakati (ayniqsa dinamik) tomir uchun juda xavflidir, shuning uchun buzilish bilan ob-havo sharoiti kemani panohga olib borish va yomon ob-havoni kutish kerak. Agar qirg'oqqa uzoq masofa tufayli buning iloji bo'lmasa, bo'ronli sharoitda siz kemani "shamolga ta'zim" qilib, suzuvchi langarni uloqtirib, dvigatelni past tezlikda ishga tushirishga harakat qilishingiz kerak.

Haddan tashqari barqarorlik tez pitchingni keltirib chiqaradi va rezonans xavfini oshiradi. Shuning uchun registr nafaqat pastki, balki barqarorlikning yuqori chegarasi uchun ham chegaralarni belgilaydi.

Kema barqarorligini oshirish uchun (tovon burchagi birligiga tiklash momentining oshishi) yuk va omborlarni kemada to'g'ri joylashtirish orqali metasentrik balandlikni h oshirish kerak (pastki qismida og'irroq yuk va engilroq yuk). tepa). Xuddi shu maqsadda (ayniqsa, balastda - yuksiz suzib yurganda) ular balast tanklarini suv bilan to'ldirishga murojaat qilishadi.

Kema ishlashi

Kichik kema uchun eng tipik operatsion fazilatlar quyidagilar: yo‘lovchi sig‘imi,yuk ko'tarish qobiliyati, joy almashish va tezlik.

Yo'lovchi sig'imi - bu kemada odamlarni joylashtirish uchun jihozlangan joylar soniga teng ko'rsatkich. Yo'lovchining sig'imi yuk tashish qobiliyatiga bog'liq:

P = G/100 , odamlar (bagaj bilan), yoki P =G/75, odamlar (bagajsiz)

Natija eng yaqin butun songa yaxlitlanadi. Kichik o'lchamli kemada jihozlangan o'rindiqlarning mavjudligi ushbu kema uchun belgilangan yo'lovchilar sig'imiga mos kelishi kerak.

Yo'lovchi tashish hajmini taxminan quyidagi formula bo'yicha hisoblash mumkin:

N=Lnb Bnb/K, pers.,

Qayerda TO - empirik koeffitsient quyidagilarga teng qabul qilinadi: motorli va eshkakli qayiqlar uchun - 1,60; qayiqlar uchun - 2.15.

yuk ko'tarish qobiliyati- kemaning foydali yuki, shu jumladan yo'lovchilar sig'imi bo'yicha odamlar va bagaj massasi. Deydveyt va aniq yuk ko'tarish qobiliyatini farqlang.

O'lik vazn - to'liq yuklangan va bo'sh holatda bo'lgan siljishlar orasidagi farqdir.

Aniq yuk ko'tarish qobiliyati - bu faqat kema olishi mumkin bo'lgan foydali yukning massasi.

Katta kemalar uchun yuk ko'tarish qobiliyatini o'zgartirish birligi tonna, kichik kemalar uchun - kg. Yuk ko'tarish qobiliyati C formulalar yordamida hisoblanishi yoki empirik tarzda ham aniqlanishi mumkin. Buning uchun kemada bo'sh joy almashinuvi, lekin zaxira va yoqilg'i bilan ta'minlangan holda, kema minimal suv ostiga to'g'ri keladigan suv chizig'iga yetguncha ketma-ket yuk joylashtiriladi. Joylashtirilgan yukning massasi kemaning tashish qobiliyatiga mos keladi.

Siqilish . Ikki xil siljish mavjud - massa (og'irlik) va hajmli.

Massa (og'irlik) siljishi - - kemaning suzuvchi massasi, kema siqib chiqargan suv massasiga teng. O'lchov birligi - tonna.

Siqilish V - kemaning suv osti qismining m3 dagi hajmi. Hisoblash asosiy o'lchovlar orqali amalga oshiriladi:

V = SL WT,

Bu erda S - siljishning to'liqlik koeffitsienti, kichik o'lchamli tomirlar uchun 0,35 - 0,6 ga teng va koeffitsientning kichikroq qiymati o'tkir konturli kichik idishlarga xosdir. Deplasmanli qayiqlar uchun S = 0,4 - 0,55, sirpanish S = 0,45 - 0,6, motorli qayiqlar 5 - 0,35 - 0,5, yelkanli kemalar bu koeffitsient 0,15 dan 0,4 gacha.

Tezlik.

Tezlik - bu kemaning vaqt birligida bosib o'tgan masofasi. Yoniq dengiz kemalari tezlik tugunlarda (soatiga milya) va kemalarda o'lchanadi ichki navigatsiya- soatiga kilometrlarda (km/soat). Kichik kemaning navigatoriga uchta tezlikni bilish tavsiya etiladi: kema maksimal dvigatel quvvatida rivojlanadigan eng yuqori (maksimal); kema rulga bo'ysunadigan eng kichik (minimal); o'rta - nisbatan katta o'tishlar bilan eng tejamkor. Tezlik dvigatel kuchiga, korpusning o'lchamiga va shakliga, idishning yuklanishiga va turli xil tashqi omillarga bog'liq: to'lqinlar, shamol, oqim va boshqalar.

Kemaning dengizga yaroqliligi

Kemaning suvda turishi, suv bilan o'zaro ta'sir qilishi, suv bosganida ag'darilmasligi yoki tubiga tushmasligi uning dengizga yaroqliligi bilan tavsiflanadi. Bularga quyidagilar kiradi: suzuvchanlik, barqarorlik va cho'kmaslik.

Suzuvchanlik. Suzib yurish - bu ma'lum bir qoralamaga ega bo'lgan kemaning suv yuzasida turish qobiliyati. Kemaga qanchalik ko'p og'irlik qo'yilsa, u shunchalik chuqurroq suvga cho'kib ketadi, lekin suv korpusga oqib kelguniga qadar suzish qobiliyatini yo'qotmaydi.

Korpusda yoki teshikda sizib chiqsa, shuningdek, bo'ronli ob-havo paytida idishga suv kirsa, uning massasi ortadi. Demak, kemada suzuvchanlik zaxirasi bo'lishi kerak.

Suzish zaxirasi - Bu yuk suv chizig'i va yon tomonning yuqori cheti o'rtasida joylashgan kema korpusining suv o'tkazmaydigan hajmi. Suzish zaxirasi bo'lmasa, kema korpusiga oz miqdorda suv kirsa ham cho'kib ketadi.

Kemaning xavfsiz suzishi uchun zarur bo'lgan suzish qobiliyati kemaga etarli darajada suv osti borti bilan ta'minlanadi, shuningdek, bo'limlar va suzuvchi bloklar o'rtasida suv o'tkazmaydigan yopilishlar va to'siqlar mavjudligi - strukturaviy elementlar zichligi birlikdan kamroq bo'lgan qattiq material bloki (masalan, ko'pik) shaklida kichik qayiqning korpusi ichida. Bunday to'siqlar va ko'taruvchi bloklar bo'lmasa, korpusning suv osti qismidagi har qanday teshik suzish qobiliyatining to'liq yo'qolishiga va kemaning o'limiga olib keladi.

Suzuvchilik zahirasi suv osti bortining balandligiga bog'liq - suv osti borti qanchalik baland bo'lsa, suzish chegarasi shunchalik katta bo'ladi. Ushbu zaxira ma'lum bir kichik o'lchamli kema uchun xavfsiz navigatsiya maydoni va qirg'oqdan ruxsat etilgan masofa o'rnatilgan qiymatiga qarab, minimal suv osti balandligi bilan normallashtiriladi. Biroq, havo bortining balandligini suiiste'mol qilish mumkin emas, chunki bu boshqa muhim sifatda - barqarorlikda aks etadi

Barqarorlik. Barqarorlik - bu kemaning uni egilishiga olib keladigan kuchlarga qarshilik ko'rsatish qobiliyati va bu kuchlar (shamol, to'lqin, yo'lovchi harakati va boshqalar) tugagandan so'ng, uning dastlabki muvozanat holatiga qaytishi. Xuddi shu kema, yuk uning pastki qismiga yaqin joylashganida yaxshi barqarorlikka ega bo'lishi mumkin va agar yuk yoki odamlar biroz balandroq joylashtirilsa, barqarorlikni qisman yoki to'liq yo'qotishi mumkin.

Barqarorlikning ikki turi mavjud: ko'ndalang va bo'ylama. Yanal barqarorlik kema aylanayotganda o'zini namoyon qiladi, ya'ni. uni bortga egilganda. Navigatsiya paytida kemada ikkita kuch harakat qiladi: tortishish va qo'llab-quvvatlash. Kema og'irlik kuchining pastga yo'naltirilgan natijaviy D (1-rasm, a) og'irlik markazi (CG) deb ataladigan G nuqtada shartli ravishda qo'llaniladi va yuqoriga yo'naltirilgan tayanch kuchlarining A natijasi shartli bo'ladi. kattalik markazi (CV) deb ataladigan suv osti qismi idishining C tortishish markazida qo'llaniladi. Kema kesilmagan va poshnali bo'lmaganda, CG va CB kemaning markaziy chizig'ida (DP) joylashgan bo'ladi.

1-rasm Kemaning turli pozitsiyalarida hosil bo'ladigan tortishish va tayanch kuchlarining bir-biriga nisbatan joylashishi

Ho qiymati kemaning past moyilliklarda barqarorligini tavsiflaydi. Bu sharoitda M nuqtaning holati tovon burchagidan deyarli mustaqil ph .

D kuchi va teng tayanch kuchi A yelka / bilan bir juft kuch hosil qiladi, bu esa MB=Dl tiklash momentini hosil qiladi. Bu moment kemani asl holatiga qaytarishga intiladi. CG M nuqtasi ostida ekanligini unutmang.

Endi tasavvur qiling-a, xuddi shu kemaning pastki qismiga qo'shimcha yuk qo'yilgan (1-rasm, s). Natijada, CG ancha yuqorida joylashgan bo'ladi va to'piq paytida M nuqtasi undan pastroq bo'ladi. Olingan kuchlar juftligi endi qayta tiklash emas, balki Moprni ag'darish momentini yaratadi. Natijada, kema beqaror bo'lib, ag'dariladi.

Tomirning lateral barqarorligi haqida katta ta'sir korpusning kengligi ko'rsatadi: korpus qanchalik keng bo'lsa, idish qanchalik barqaror bo'lsa va aksincha, korpus qanchalik tor va baland bo'lsa, barqarorlik shunchalik yomon bo'ladi.

Kichik o'lchamli yuqori tezlikda ishlaydigan kemalar uchun (ayniqsa, to'lqinlar paytida yuqori tezlikda harakatlanayotganda) bo'ylama barqarorlikni saqlash muammosi har doim ham hal qilingan muammo emas.

Keel kichik qayiqlar uchun boshlang'ich metasentrik balandlik, qoida tariqasida, 0,3 - 0,6 m.Idishning barqarorligi kemaning yuklanishiga, yuklarning, yo'lovchilarning harakatlanishiga va boshqa sabablarga bog'liq. Metasentrik balandlik qanchalik katta bo'lsa, to'g'rilash momenti shunchalik katta bo'ladi va kema barqarorroq bo'ladi, ammo yuqori barqarorlik bilan kema o'tkir rulonga ega. Dvigatelning past holatini barqarorligini yaxshilaydi, yonilg'i baki, o'tirish va tovarlar va odamlarni mos ravishda joylashtirish.

Kuchli shamol, yon tomondan to'lqinning kuchli ta'siri va boshqa ba'zi hollarda tomirning rulonlari tez o'sib boradi va dinamik tovon momenti paydo bo'ladi. Bunday holda, idishning rulonlari tovon va tiklash momentlari tengligiga erishgandan keyin ham ortadi. Bu inertsiya kuchining ta'siriga bog'liq. Odatda, bunday rulon bir xil poshnali momentning statik ta'siridan ikki barobar ko'pdir. Shuning uchun, bo'ronli ob-havoda, ayniqsa kichik qayiqlarda suzib yurish juda xavflidir.

Uzunlamasına barqarorlik idish kamon yoki orqa tomonga egilganda harakat qiladi, ya'ni. pitching paytida. Bu barqarorlik navigator tomonidan to'lqinlar paytida yuqori tezlikda harakatlanayotganda hisobga olinishi kerak, chunki. Burunni suvga "ko'mgan" qayiq yoki motorli qayiq asl holatini tiklamasligi va cho'kib ketishi va ba'zan hatto ag'darilib ketishi mumkin.

Tomirning barqarorligiga ta'sir qiluvchi omillar:

a) Idishning barqarorligi uning kengligidan sezilarli darajada ta'sir qiladi: uning uzunligi, chuqurligi va qoralamasiga nisbatan qanchalik katta bo'lsa, barqarorlik shunchalik yuqori bo'ladi.

b) Tovonning katta burchaklarida korpusning suvga botgan qismi shakli o'zgartirilsa, kichik idishning barqarorligi ortadi. Ushbu bayonotga, masalan, yon burmalar va ko'pikli qanotlarning harakati asoslanadi, ular suvga botirilganda qo'shimcha tiklash momentini yaratadi.

c) Kemada yonma-yon ko'zgu yuzasi bo'lgan yonilg'i baklari mavjud bo'lganda barqarorlik yomonlashadi, shuning uchun bu tanklarda ichki qismlar bo'lishi kerak.

d) Barqarorlikka eng ko'p yo'lovchilar va yuklarni kemada joylashtirish ta'sir qiladi, ular iloji boricha pastroq joylashishi kerak. Bortdagi odamlar va ularning o'zboshimchalik bilan harakati kichik idishda uning harakatlanishi vaqtida o'tirishga ruxsat berish mumkin emas. Yuklarni joylashtirish joylaridan kutilmaganda siljishining oldini olish uchun ularni mahkam bog'lab qo'yish kerak. Agar qirg'oqqa uzoq masofa tufayli buning iloji bo'lmasa, bo'ronli sharoitda siz kemani "shamolga ta'zim" qilib, suzuvchi langarni uloqtirib, dvigatelni past tezlikda ishga tushirishga harakat qilishingiz kerak.

Cho'kmaslik. Cho'kmaslik - bu kemaning bir qismini suv bosganidan keyin uning suvda suzish qobiliyati.

Cho'kmaslik tizimli ravishda ta'minlanadi - korpusni suv o'tkazmaydigan bo'limlarga bo'lish, kemani suv o'tkazmaydigan bloklar va drenaj qurilmalari bilan jihozlash.

Suv bosmagan korpus hajmi ko'pincha ko'pikli bloklardir. Uning kerakli miqdori va joylashuvi favqulodda suzish zaxirasini ta'minlash va favqulodda kemani "bir tekisda" holatda saqlash uchun hisoblab chiqilgan.

Albatta, og'ir dengiz sharoitida, teshikka ega bo'lgan har bir motorli qayiq va qayiq ham bu talablarning bajarilishini ta'minlay olmaydi.

Kichik kemaning manevr qobiliyati

Kemaning asosiy manevr xususiyatlariga quyidagilar kiradi: boshqaruv, aylanish, harakatlanish va inertsiya.

Boshqarish qobiliyati. Ishlov berish - bu kemaning harakatni davom ettirish qobiliyati berilgan yo'nalish rulning doimiy pozitsiyasi bilan harakat qilish (kursdagi barqarorlik) va yo'lda rulning ta'siri ostida uning harakat yo'nalishini o'zgartirish (chaqqonlik).

Kursdagi barqarorlik harakatning to'g'ri chiziqli yo'nalishini saqlab qolish uchun idishning xususiyati deb ataladi. Agar kema rulning to'g'ridan-to'g'ri holatida kursdan chetga chiqsa, unda bu hodisa odatda kemaning egilishi deb ataladi.

Agar kema rulning to'g'ridan-to'g'ri holatida kursdan chetga chiqsa, unda bu hodisa odatda kemaning egilishi deb ataladi.

Yawning sabablari doimiy yoki vaqtinchalik bo'lishi mumkin. Konstantalar kemaning konstruktiv xususiyatlari bilan bog'liq sabablarni o'z ichiga oladi: to'mtoq kamon korpusining chiziqlari, kema uzunligi va uning kengligi o'rtasidagi nomuvofiqlik, rul maydonining etarli emasligi, pervanel aylanishining ta'siri

Vaqtinchalik egilish kemaning noto'g'ri yuklanishi, shamol, sayoz suv, notekis oqimlar va boshqalar tufayli yuzaga kelishi mumkin.

"Yo'nalishdagi barqarorlik" va "chaqqonlik" tushunchalari bir-biriga qarama-qarshidir, ammo bu fazilatlar deyarli barcha kemalarga xosdir va ularning boshqarilishini tavsiflaydi.

Boshqarish qobiliyatiga ko'plab omillar va sabablar ta'sir qiladi, ularning asosiylari rulning harakati, pervanelning ishlashi va ularning o'zaro ta'siri.

Chaqqonlik- rulning ta'siri ostida harakat yo'nalishini o'zgartirish uchun idishning xususiyati. Bu sifat, birinchi navbatda, korpus uzunligi va kengligining to'g'ri nisbatiga, uning konturlari shakliga, shuningdek, rul pichog'ining maydoniga bog'liq.

Oldindan orqaga o'tish paytida kemaning boshqarilishining xususiyatlari

O'rnatish ishlarini bajarishda yoki kemani zudlik bilan to'xtatish zarurati tug'ilganda (to'qnashuv xavfi, erga ulanishning oldini olish, bortda odamga yordam berish va h.k.) oldindan orqaga o'tish kerak. Bunday hollarda, navigator birinchi soniyalarda, o'ng qo'lda aylanadigan pervanel oldindan teskari tomonga o'zgarganda, orqa tomon tezda chapga, chap tomonga aylanadigan pervanel bilan esa o'ngga aylanishini hisobga olishi kerak. .

Boshqarish qobiliyatiga ta'sir qiluvchi sabablar

Rulda va aylanuvchi parvonadan tashqari, boshqa omillar ham kemaning barqarorligi va chaqqonligiga ta'sir qiladi, shuningdek, bir qator dizayn xususiyatlari kema: asosiy o'lchamlarning nisbati, korpus konturlarining shakli, rul va pervanelning parametrlari. Boshqarish imkoniyati navigatsiya sharoitlariga ham bog'liq: kemaning yuklanishining tabiati, gidrometeorologik omillar.

Aylanma Agar kema harakatlanayotganda rulni istalgan tomonga siljitsa, kema aylana boshlaydi va suv ustidagi egri chiziqni tasvirlaydi. Burilish paytida kemaning og'irlik markazi tomonidan tasvirlangan bu egri chiziq sirkulyatsiya chizig'i (2-rasm) deb ataladi va kemaning to'g'ri yo'nalishdagi markaziy chizig'i bilan teskari yo'nalishga burilgandan keyin uning markaziy chizig'i orasidagi masofa ( 180) taktik aylanma diametri deyiladi. Taktik aylanma diametri qanchalik kichik bo'lsa, kemaning chaqqonligi shunchalik yaxshi ko'rib chiqiladi. Bu egri chiziq aylanaga yaqin bo'lib, uning diametri idishning chaqqonligini o'lchovi bo'lib xizmat qiladi.

Sirkulyatsiya diametri odatda metrlarda o'lchanadi. Kichik motorli kemalar uchun taktik aylanish diametrining o'lchami ko'p hollarda 2-3 tomir uzunligini tashkil qiladi. Har bir haydovchi o'zi boshqarishi kerak bo'lgan kemaning aylanish diametrini bilishi kerak, chunki to'g'ri va xavfsiz manevr ko'p jihatdan bunga bog'liq. Aylanma bo'yicha tomir tezligi 30% gacha kamayadi. Hech qachon esdan chiqarmaslik kerakki, egri chiziq bo'ylab harakatlanayotganda, markazdan qochma kuch kemada harakat qiladi (3-rasm), egrilik markazidan tashqi tomonga yo'naltirilgan va kemaning og'irlik markaziga tatbiq etiladi.

2-rasm Aylanma / - aylanish chizig'i, 2 - aylanishning taktik diametri, 3 - barqaror aylanish diametri

Santrifüj kuchidan kelib chiqadigan tomirning siljishi suvga chidamlilik kuchi - lateral qarshilik bilan to'sqinlik qiladi, uni qo'llash nuqtasi og'irlik markazi ostida joylashgan. Natijada, bir juft kuch paydo bo'lib, aylanish yo'nalishiga qarama-qarshi tomonda rulon hosil qiladi. Ro'yxat tomirning og'irlik markazining lateral qarshilik markazidan yuqori bo'lishi va metasentrik balandlikning pasayishi bilan ortadi.

Aylanishda tezlikni oshirish va aylanish diametrini kamaytirish ro'yxatni sezilarli darajada oshiradi, bu esa tomirning ag'darilishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun, qayiq yuqori tezlikda harakatlanayotganda hech qachon keskin burilish qilmang.

An'anaviy o'zgaruvchan idishlardan farqli o'laroq, aylanma bo'yicha planirovka konturlari bo'lgan idishlar ichkariga ro'yxat oladi (4-rasm). Bu sirpanish konturlari tufayli lateral siljish paytida korpusda yuzaga keladigan qo'shimcha ko'tarish kuchidan kelib chiqadi. Shu bilan birga, markazdan qochma kuch ta'sirida tashqi tomonga sirpanish sodir bo'ladi, shuning uchun sirkulyasiyali tomirlarning sirkulyatsiyasi joy almashuvchi tomirlarga qaraganda birmuncha kattaroqdir.

Aylanma diametridan tashqari, uning vaqtini ham bilish kerak, ya'ni. kemaning 360° burilish qilish vaqti.

Bu aylanma elementlari kemaning siljishiga va uning uzunligi bo'ylab yukni joylashtirish xususiyatiga, shuningdek, tezlikka bog'liq. Past tezlikda aylanish diametri kichikroq.

Yurish qobiliyati. Harakat - harakatga qarshilik kuchlarini engib o'tgan holda, kemaning ma'lum bir dvigatel kuchi uchun ma'lum tezlikda harakat qilish qobiliyati.

Idishning harakati faqat suvning qarshiligini engib o'tishga qodir bo'lgan ma'lum bir kuch mavjud bo'lganda mumkin - urg'u. Ruxsat etilgan tezlikda to'xtash qiymati suv qarshiligining qiymatiga teng. Kema tezligi va urg'u quyidagi munosabatlar bilan bog'liq:

R. V=ho-N.Qayerda: V - kema tezligi; K - suvga chidamlilik; N - dvigatel kuchi; ho - samaradorlik = 0,5.

Bu tenglama shuni ko'rsatadiki, tezlik oshgani sayin suvning qarshiligi ham oshadi. Biroq, bu qaramlik boshqa jismoniy ma'noga ega va kemalarni siljitish va tekislash uchun xarakterga ega.

Masalan, V = 2 ÖL, km/soat (L - idishning uzunligi, m) ga teng qiymatgacha bo'lgan joy o'zgartiruvchi idishning tezligida K suvga chidamliligi suvning ishqalanish qarshiligining yig'indisidir. korpus terisi va suvning turbulentligi natijasida hosil bo'lgan shaklga chidamlilik. Ushbu idishning tezligi belgilangan qiymatdan oshib ketganda, to'lqinlar shakllana boshlaydi va ikkita qarshilikka uchinchisi qo'shiladi - to'lqin qarshiligi. To'lqin qarshiligi ortib borayotgan tezlik bilan keskin ortadi.

Sirpanuvchi kemalar uchun suvga chidamlilik tabiati o'zgaruvchan kemalar bilan bir xil va tezligi V = 8 ÖL km / soat ni tashkil qiladi. Biroq, tezlikni yanada oshirish bilan kema orqa tomoniga sezilarli darajada bezak oladi va uning kamon ko'tariladi. Harakatning bu usuli o'tish davri deb ataladi (o'zgartirishdan tekislikka). Sirpanish boshlanishining o'ziga xos belgisi - bu kema tezligining o'z-o'zidan oshishi. Bu hodisa, kamonni ko'targandan so'ng, idishning umumiy suvga chidamliligi pasayib, u "yuqoriga suzuvchi" va doimiy quvvatda tezlikni oshirishi bilan bog'liq.

Sirpanish paytida suvga chidamlilikning yana bir turi paydo bo'ladi - püskürtme va to'lqin qarshiligi va shakl qarshiligi keskin kamayadi va ularning qiymatlari amalda nolga kamayadi.

Shunday qilib, to'rt turdagi qarshilik kemaning harakatiga ta'sir qiladi:

ishqalanish qarshiligi- kemaning namlangan yuzasi maydoniga, uni davolash sifatiga va ifloslanish darajasiga (yosunlar, mollyuskalar va boshqalar) bog'liq;

shaklga qarshilik- korpusning tartibga solinishiga bog'liq bo'lib, bu, o'z navbatida, yaxshiroq, aft uchi qanchalik o'tkirroq va idishning uzunligi kengligi bilan solishtirganda qanchalik katta bo'lsa;

to'lqin qarshiligi- kamon shakliga va idishning uzunligiga bog'liq, idish qancha uzun bo'lsa, to'lqin shakllanishi kamroq bo'ladi;

chayqalishga qarshilik- tananing kengligining uzunligiga nisbatiga bog'liq.

Xulosa: 1. Tor korpusli, dumaloq tumshug'li konturli va old va orqa uchlari o'tkir uchlari bo'lgan siljish idishlari eng kam suvga chidamlilikni boshdan kechiradi.

2. Planyalash kemalari uchun, to'lqinlar bo'lmaganida, transom sternli keng tekis taglikli korpus eng katta gidrodinamik ko'tarish kuchi bilan eng kam suv qarshiligini ta'minlaydi.

Keeled yoki yarim o'ralgan korpusli ko'proq dengizga yaroqli tekislash kemalari. Ushbu tomirlarning tezligini oshirish bo'ylama qadamlar va sintini chayqalishdan himoya qilish orqali erishiladi.

Inertsiya. Kemaning juda muhim manevr sifati uning inertsiyasidir. Odatda uni tormoz masofasining uzunligi, yugurish va tezlanish yo'li, shuningdek ularning davomiyligi bilan baholash odatiy holdir. Dvigatel to'liq oldinga teskari tomonga o'tkazilgan paytdan boshlab kemaning oxirgi to'xtashigacha bo'lgan vaqt oralig'ida kemaning bosib o'tgan masofasi to'xtash masofasi deb ataladi. Bu masofa odatda metrlarda, kamroq tez-tez - tomir uzunligida ifodalanadi. Dvigatel to'xtab, oldinga vitesda ishlagan paytdan boshlab, suvga chidamlilik kuchi ta'sirida kemaning to'liq to'xtashigacha bo'lgan vaqt oralig'ida kemaning bosib o'tgan masofasi yugurish deb ataladi. Dvigatel yoqilgan paytdan boshlab oldinga qarab kemaning ma'lum bir dvigatel ish rejimida to'liq tezlikka erishgunga qadar bo'lgan masofasi tezlanish yo'li deb ataladi. Haydovchining o'z kemasining yuqoridagi fazilatlarini aniq bilishi ko'p jihatdan tor joylarda va tor navigatsiya sharoitlari bo'lgan yo'llarda manevr xavfsizligini ta'minlaydi. Eslab qoling! Motorli qayiqlarda tormoz yo'q, shuning uchun ular ko'pincha, masalan, mashinaga qaraganda, inertsiyani yutish uchun sezilarli darajada ko'proq masofa va vaqt talab qiladi.

Yanal turg'unlik nazariyasida kemaning o'rta tekisligida yuzaga keladigan kema moyilliklari ko'rib chiqiladi va o'rta tekislikda tovon momenti deb ataladigan tashqi moment ham ta'sir qiladi.

Hozircha kichik kema moyilliklari bilan cheklanib qolmasdan (ular "Boshlang'ich barqarorlik" bo'limida alohida holat sifatida ko'rib chiqiladi), keling, doimiy bo'lgan tashqi tovon momentining ta'siri tufayli kema tovonining umumiy holatini ko'rib chiqaylik. o'z vaqtida. Amalda, bunday to'ntarish momenti, masalan, doimiy shamol kuchining ta'siridan kelib chiqishi mumkin, uning yo'nalishi tomirning ko'ndalang tekisligi - o'rta tekislik bilan mos keladi. Ushbu poshnali momentning ta'siri ostida, kema qarama-qarshi tomonga doimiy dumaloq bo'lib, uning qiymati shamol kuchi va kema tomondan tiklash momenti bilan belgilanadi.

Kema nazariyasi bo'yicha adabiyotlarda rasmdagi kemaning ikkita pozitsiyasini bir vaqtning o'zida - tekis va o'ralgan holda birlashtirish odatiy holdir. Sohil bo'lgan joy suv chizig'ining kemaga nisbatan yangi holatiga to'g'ri keladi, bu doimiy suv ostida bo'lgan hajmga to'g'ri keladi, ammo qirg'oq bo'lgan kemaning suv osti qismining shakli endi simmetriyaga ega emas: o'ng tomoni portga qaraganda ko'proq suv ostida. tomoni (1-rasm).

Kema siljishining bir qiymatiga (kemaning doimiy og'irligida) mos keladigan barcha suv chiziqlari deyiladi. teng hajm.

Barcha teng hajmli suv liniyalari rasmidagi aniq tasvir katta hisoblash qiyinchiliklari bilan bog'liq. Kema nazariyasida teng hajmli suv chiziqlarini grafik tasvirlashning bir necha usullari mavjud. Tovonning juda kichik burchaklarida (cheksiz kichik teng hajmli moyilliklarda) L. Eyler teoremasidan olingan xulosadan foydalanish mumkin, unga ko‘ra tovonning cheksiz kichik burchagi bilan farq qiluvchi ikkita teng hajmli suv chizig‘i o‘tuvchi to‘g‘ri chiziq bo‘ylab kesishadi. hududning umumiy og'irlik markazi orqali (cheklangan moyilliklar uchun bu bayonot kuchini yo'qotadi, chunki har bir suv chizig'i hududning o'z og'irlik markaziga ega).

Agar biz kema og'irligi va gidrostatik bosim kuchlarining haqiqiy taqsimotini e'tiborsiz qoldirib, ularning ta'sirini konsentrlangan natijaviy kuchlar bilan almashtirsak, biz sxemaga kelamiz (1-rasm). Kemaning og'irlik markazida barcha holatlarda suv chizig'iga perpendikulyar yo'naltirilgan og'irlik kuchi qo'llaniladi. Bunga parallel ravishda, kemaning suv osti hajmining markazida - deb ataladigan joyda qo'llaniladigan suzuvchi kuch ta'sir qiladi. kattalik markazi(nuqta BILAN).

Ushbu kuchlarning xatti-harakati (va kelib chiqishi) bir-biriga bog'liq emasligi sababli ular endi bir xil chiziq bo'ylab harakat qilmaydi, balki ta'sir etuvchi suv chizig'iga parallel va perpendikulyar bir juft kuch hosil qiladi. V 1 L 1. Og'irlikning kuchiga kelsak R aytishimiz mumkinki, u vertikal va suv yuzasiga perpendikulyar bo'lib qoladi va poshnali idish vertikaldan chetga chiqadi va faqat rasmning shartliligi og'irlik kuchi vektorining diametrik tekislikdan burilishini talab qiladi. Agar biz kemaga o'rnatilgan videokamera bilan vaziyatni tasavvur qilsak, bu yondashuvning o'ziga xos xususiyatlarini tushunish oson bo'lib, dengiz sathining kemaning aylanish burchagiga teng burchak ostida egilganligini ekranda ko'rsatadi.

Olingan kuchlar juftligi odatda chaqirilgan momentni hosil qiladi tiklash momenti. Bu moment tashqi tovon momentiga qarshi turadi va barqarorlik nazariyasida asosiy e'tibor ob'ektidir.

Qayta tiklash momentining qiymati formula bo'yicha (har qanday kuchlar juftligi uchun) bitta (ikkitasining har qanday) kuchlari va ular orasidagi masofa deb ataladigan mahsulot sifatida hisoblanishi mumkin. statik barqarorlikning yelkasi:

Formula (1) ikkala elkaning ham, momentning o'zi ham kemaning burilish burchagiga bog'liqligini ko'rsatadi, ya'ni. oʻzgaruvchan (rulo maʼnosida) miqdorlardir.

Biroq, barcha holatlarda ham tiklash momentining yo'nalishi 1-rasmdagi tasvirga mos kelmaydi.

Agar og'irlik markazi (tovarlarni kemaning balandligi bo'ylab joylashtirishning o'ziga xos xususiyatlari natijasida, masalan, kemada ortiqcha yuk bilan) juda yuqori bo'lsa, unda og'irlik kuchi bo'lganda vaziyat yuzaga kelishi mumkin. qo'llab-quvvatlovchi kuchning harakat chizig'ining o'ng tomonida. Keyin ularning momenti teskari yo'nalishda harakat qiladi va tomirning tovoniga hissa qo'shadi. Tashqi poshnali moment bilan birgalikda ular idishni ag'darib tashlaydilar, chunki boshqa qarama-qarshi momentlar yo'q.

Bu holda, bu vaziyatni qabul qilib bo'lmaydigan deb baholash kerakligi aniq, chunki kema barqarorlikka ega emas. Shunday qilib, tortishish markazining yuqori pozitsiyasi bilan kema ushbu muhim dengizga yaroqliligini - barqarorlikni yo'qotishi mumkin.

Dengizdagi siljish kemalarida kemaning barqarorligiga ta'sir qilish, uni "nazorat qilish" qobiliyati navigatorga faqat yuk va zaxiralarni kema balandligi bo'ylab oqilona joylashtirish orqali ta'minlanadi, bu esa og'irlik markazining holatini belgilaydi. kema. Qanday bo'lmasin, ekipaj a'zolarining kattalik markazining holatiga ta'siri istisno qilinadi, chunki u korpusning suv osti qismining shakli bilan bog'liq bo'lib, u (kemaning doimiy siljishi va tortilishi bilan) o'zgarmaydi va idishning rulosi mavjud bo'lganda u inson aralashuvisiz o'zgaradi va faqat qoralamaga bog'liq. Insonning korpus shakliga ta'siri idishni loyihalash bosqichida tugaydi.

Shunday qilib, kemaning xavfsizligi uchun juda muhim bo'lgan balandlikdagi og'irlik markazining pozitsiyasi ekipajning "ta'sir doirasi" da bo'lib, maxsus hisob-kitoblar orqali doimiy monitoringni talab qiladi.

Tomirning "ijobiy" barqarorligini hisoblash nazorati uchun metasentr va boshlang'ich metasentrik balandlik tushunchasi qo'llaniladi.

Transvers metamarkaz- tomir aylanayotganda kattalik markazi harakatlanadigan traektoriyaning egrilik markazi bo'lgan nuqta.

Binobarin, metasentr (shuningdek, kattalik markazi) o'ziga xos nuqta bo'lib, uning harakati faqat suv osti qismidagi kema shaklining geometriyasi va uning loyihasi bilan belgilanadi.

Kemaning rulonsiz qo'nishiga mos keladigan metamarkazning pozitsiyasi odatda deyiladi boshlang'ich ko'ndalang metamarkaz.

Kemaning og'irlik markazi va ma'lum bir yuklash variantidagi dastlabki metamarkaz o'rtasidagi, markaziy chiziqda (DP) o'lchangan masofa deyiladi. boshlang'ich ko'ndalang metasentrik balandlik.

Shakl shuni ko'rsatadiki, og'irlik markazi doimiy (ma'lum bir qoralama uchun) boshlang'ich metasentrga nisbatan qanchalik past bo'lsa, tomirning metasentrik balandligi shunchalik katta bo'ladi, ya'ni. qanchalik katta bo'lsa, tiklash momentining elkasi va bu momentning o'zi.

Shunday qilib, metasentrik balandlik kemaning barqarorligini nazorat qilish uchun xizmat qiluvchi muhim xususiyatdir. Va uning qiymati qanchalik katta bo'lsa, xuddi shu rulon burchaklarida tiklash momentining qiymati shunchalik katta bo'ladi, ya'ni. tomirning tovonga chidamliligi.

Kichkina kema poshnalari bilan metamarkaz taxminan boshlang'ich metamarkaz joyida joylashgan, chunki kattalik markazining traektoriyasi (nuqtalar) BILAN) aylanaga yaqin, radiusi esa doimiy. Metamarkazda tepasi bo'lgan uchburchakdan foydali formula kelib chiqadi, bu kichik qirg'oq burchaklari uchun amal qiladi ( θ <10 0 ÷12 0):

burilish burchagi qayerda θ radianlarda ishlatilishi kerak.

(1) va (2) ifodalardan quyidagi ifodani olish oson:

Bu shuni ko'rsatadiki, statik barqarorlik qo'li va metasentrik balandlik kemaning og'irligi va uning siljishiga bog'liq emas, balki har xil turdagi va o'lchamdagi kemalarning barqarorligini solishtirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan universal barqarorlik xususiyatlaridir.

Shunday qilib, og'irlik markazi yuqori bo'lgan kemalar (yog'och tashuvchilar) uchun dastlabki metasentrik balandlik qiymatlarni oladi. h 0≈ 0 - 0,30 m, quruq yuk kemalari uchun h 0≈ 0 - 1,20 m, yuk tashuvchilar, muzqaymoqlar, tirgaklar uchun h 0> 1,5 ÷ 4,0 m.

Biroq, metasentrik balandlik salbiy qiymatlarni qabul qilmasligi kerak. Formula (1) bizga boshqa muhim xulosalar chiqarishga imkon beradi: chunki tiklash momentining kattaligi tartibi asosan tomirning siljishi bilan belgilanadi. R, keyin statik barqarorlik qo'li momentni o'zgartirish oralig'iga ta'sir qiluvchi "nazorat o'zgaruvchisi" M in bu siljish uchun. Va eng kichik o'zgarishdan l(th) uni hisoblashdagi noaniqliklar yoki dastlabki ma'lumotlardagi xatolar (kema chizmalaridan olingan ma'lumotlar yoki kemadagi o'lchangan parametrlar) tufayli momentning kattaligi sezilarli darajada bog'liq. M in, bu kemaning moyilliklarga qarshi turish qobiliyatini belgilaydi, ya'ni. uning barqarorligini aniqlash.

Shunday qilib, boshlang'ich metasentrik balandlik universal barqarorlik xarakteristikasi rolini o'ynaydi, bu kemaning kattaligidan qat'i nazar, uning mavjudligi va kattaligini hukm qilish imkonini beradi.

Agar biz tovonning katta burchaklarida barqarorlik mexanizmiga rioya qilsak, unda tiklash momentining yangi xususiyatlari paydo bo'ladi.

Tomirning o'zboshimchalik bilan ko'ndalang moyilligi bilan, kattalik markazining traektoriyasining egriligi BILAN o'zgarishlar. Bu traektoriya endi doimiy egrilik radiusi bo'lgan aylana emas, balki uning har bir nuqtasida egrilik va egrilik radiusining turli qiymatlariga ega bo'lgan bir xil tekis egri chiziqdir. Qoidaga ko'ra, bu radius tomirning aylanishi bilan ortadi va ko'ndalang metasentr (bu radiusning boshlanishi sifatida) diametrik tekislikni tark etadi va tomirning suv osti qismidagi kattalik markazining harakatini kuzatib, uning traektoriyasi bo'ylab harakatlanadi. . Bu holda, albatta, metasentrik balandlik tushunchasi qo'llanilmaydi va faqat tiklash momenti (va uning elkasi) l(th)) yuqori moyilliklarda kema barqarorligining yagona xususiyati bo'lib qoladi.

Biroq, shu bilan birga, boshlang'ich metasentrik balandlik butun tomir barqarorligining asosiy boshlang'ich xarakteristikasi bo'lish rolini yo'qotmaydi, chunki tiklash momentining kattalik tartibi uning qiymatiga bog'liq, chunki ma'lum bir "shkala omili", ya'ni. uning tovonning katta burchaklarida tomir barqarorligiga bilvosita ta'siri saqlanib qoladi.

Shunday qilib, yuklashdan oldin amalga oshiriladigan kemaning barqarorligini nazorat qilish uchun birinchi bosqichda dastlabki transvers metasentrik balandlikning qiymatini baholash kerak. h 0, ifoda yordamida:

bu yerda z G va z M 0 mos ravishda og‘irlik markazi va boshlang‘ich ko‘ndalang metamarkazning ilovalari bo‘lib, ular kema bilan bog‘langan OXYZ koordinata tizimining kelib chiqishi joylashgan asosiy tekislikdan hisoblanadi (3-rasm).

Ifoda (4) bir vaqtning o'zida navigatorning barqarorlikni ta'minlashdagi ishtiroki darajasini aks ettiradi. Kemaning og'irlik markazining balandlikdagi o'rnini tanlash va nazorat qilish orqali ekipaj kemaning barqarorligini ta'minlaydi va barchasi geometrik xususiyatlar, ayniqsa, Z M 0, konstruktor tomonidan d aholi punktidan grafiklar shaklida taqdim etilishi kerak, deb ataladi nazariy chizmaning kavisli elementlari.

Kema barqarorligini keyingi nazorat Dengiz tashish reestri (RS) metodologiyasi yoki Xalqaro dengiz tashkiloti (IMO) metodologiyasiga muvofiq amalga oshiriladi.

Moment qo'lini tiklash l va moment M in statik barqarorlik diagrammasi (DSD) shaklida geometrik talqinga ega bo'ling (4-rasm). DSO bu tiklovchi moment yelkasining grafik bog'liqligi l(θ) yoki ayni lahzaM in (θ) tovon burchagidan θ .

Ushbu grafik, qoida tariqasida, faqat kemaning o'ng tomoniga o'tishi uchun tasvirlangan, chunki simmetrik kema uchun portga ro'yxatning butun rasmi faqat moment belgisi bilan farqlanadi. M in (θ).

Barqarorlik nazariyasida DSO ning qiymati juda katta: bu faqat grafik bog'liqlik emas M in(th); DSO barqarorlik nuqtai nazaridan kemaning yuklanishi holati haqida to'liq ma'lumotni o'z ichiga oladi. Kema DSO bu sayohatda ko'plab amaliy muammolarni hal qilishga imkon beradi va kemani yuklashni boshlash va uni sayohatga jo'natish qobiliyati uchun hisobot hujjatidir.

DSO ning xususiyatlari quyidagilardan iborat:

• Muayyan kemaning DSO si faqat kemaning og'irlik markazining nisbiy holatiga bog'liq G va boshlang'ich ko'ndalang metamarkaz m(yoki metasentrik balandlikning qiymati h 0) va siljish R(yoki qoralama d qarang) va maxsus tuzatishlar yordamida suyuq yuklar va zaxiralar mavjudligini hisobga oladi;
• ma'lum bir kemaning korpusining shakli DSOda elkada ko'rsatilgan l (θ), korpus konturlarining shakli bilan qattiq bog'langan , bu kattalik markazining siljishini aks ettiradi BILAN kema egilayotganda suvga kiradigan tomonga qarab.
• metasentrik balandlik h 0, suyuq yuklar va zahiralarning ta'sirini hisobga olgan holda hisoblangan (pastga qarang), DSO da nuqtadagi DSO ga teginishning qiyalik tangensi sifatida ko'rinadi. θ = 0, ya'ni:

DSO qurilishining to'g'riligini tasdiqlash uchun uning ustida qurilish amalga oshiriladi: burchak chetga suriladi θ \u003d 1 rad (57,3 0) va DSO ga gipotenuza tangensi bo'lgan uchburchak quring. θ = 0 va gorizontal oyoq th = 57,3 0. Vertikal (qarama-qarshi) oyoq metasentrik balandlikka teng bo'lishi kerak h 0 eksa shkalasi l(m).

• boshlang'ich parametrlarning qiymatlarini o'zgartirishdan tashqari hech qanday harakatlar DSO turini o'zgartira olmaydi h 0 Va R, chunki DSO qaysidir ma'noda kema korpusining o'zgarmas shaklini qiymat orqali aks ettiradi l (θ);
• metasentrik balandlik h 0 aslida DSO turini va hajmini belgilaydi.

Bank burchagi th = th 3, bunda DSO grafigi abscissa o'qini kesib o'tadi, DSO ning quyosh botish burchagi deb ataladi. quyosh botish burchagi th 3 faqat tovon burchagi qiymatini aniqlaydi, bunda og'irlik kuchi va suzish kuchi bitta to'g'ri chiziq bo'ylab harakat qiladi va l(th 3) = 0. Tovoni cho'zilganda idishning ag'darilishini baholang

th = th 3 to'g'ri bo'lmaydi, chunki tomirning ag'darilishi ancha oldin boshlanadi - DSO ning maksimal nuqtasini yengib chiqqandan ko'p o'tmay. DSO maksimal nuqtasi ( l = l m (th m)) faqat og'irlik kuchini qo'llab-quvvatlash kuchidan maksimal darajada olib tashlashni ko'rsatadi. Biroq, maksimal leverage l m va maksimal burchak thm barqarorlikni nazorat qilishda muhim qiymatlar bo'lib, tegishli standartlarga muvofiqligi tekshirilishi kerak.

DSO sizga kema statikasining ko'plab muammolarini hal qilishga imkon beradi, masalan, doimiy (kema burilishidan mustaqil) tovon momenti ta'sirida kema tovonining statik burchagini aniqlash. M cr= const. To'piqning bu burchagini tovon va to'g'rilash momentlarining tengligi sharti asosida aniqlash mumkin M in (th) = M cr. Amalda bu masala ikkala moment grafiklarining kesishish nuqtasining abssissasini topish masalasi sifatida yechiladi.

Statik barqarorlik diagrammasi idishning egilganida to'g'rilash momentini yaratish qobiliyatini aks ettiradi. Uning tashqi ko'rinishi qat'iy o'ziga xos xususiyatga ega bo'lib, faqat ushbu sayohatda kemaning yuklash parametrlariga mos keladi ( R = Ri , h 0 = h 0 i). Kemada yuk tashish va barqarorlik hisoblarini rejalashtirish bilan shug'ullanadigan navigator kelgusi safarda kemaning ikki holati uchun aniq DSS qurishi shart: yukning dastlabki holati o'zgarmagan va 100% va 10% da. kema do'konlari.

Har xil siljish va metasentrik balandlikning kombinatsiyasi uchun statik barqarorlik diagrammalarini qurish imkoniyatiga ega bo'lish uchun u ushbu kemaning loyihasi uchun kema hujjatlarida mavjud bo'lgan yordamchi grafik materiallardan, masalan, pantokarens yoki universal statik barqarorlik diagrammasidan foydalanadi.

Pantokarenlar konstruktor tomonidan kapitan uchun barqarorlik va quvvat ma'lumotlarining bir qismi sifatida kemaga etkazib beriladi. - berilgan idish uchun universal grafiklar bo'lib, barqarorlik nuqtai nazaridan uning korpusining shaklini aks ettiradi.

Pantokarenlar (6-rasm) tomirning bir qismining og'irligiga (yoki uning qoralamasiga) qarab, bir qator grafiklar sifatida ko'rsatilgan (tovonning turli burchaklarida (th = 10,20,30,….70˚)) barqarorlik qo'li shakllari deb ataladigan statik barqarorlik qo'li - lf(R, θ ).

Shaklning yelkasi - bu suzuvchi kuchning dastlabki kattalik markaziga nisbatan harakat qiladigan masofa C o idish aylanayotganda (7-rasm). Ko'rinib turibdiki, kattalik markazining bunday siljishi faqat korpusning shakli bilan bog'liq va og'irlik markazining balandlikdagi holatiga bog'liq emas. Tovonning turli burchaklaridagi elkaning shakli qiymatlari to'plami (tomirning ma'lum bir og'irligi uchun). P=Pi) pantokaren diagrammalaridan chiqariladi (6-rasm).

Barqarorlik elkalarini aniqlash uchun l(th) va yaqinlashib kelayotgan sayohatda statik barqarorlik diagrammasini tuzing, qo'llar shaklini og'irlik qo'llari bilan to'ldirish kerak. m in hisoblash oson:

Keyin kelajakdagi DSO ning ordinatalari quyidagi ifoda bilan olinadi:

Ikki yuk holati uchun hisob-kitoblarni amalga oshirgandan so'ng ( R ilovasi.\u003d 100% va 10%, ikkita DSO bo'sh shaklda qurilgan bo'lib, bu sayohatda kema barqarorligini tavsiflaydi. Barqarorlik parametrlarini ularning dengiz kemalarining barqarorligi uchun milliy yoki xalqaro standartlarga muvofiqligini tekshirish qoladi.

Berilgan kemaning universal DSS-dan foydalangan holda DSSni qurishning ikkinchi usuli mavjud (kemada aniq yordamchi materiallar mavjudligiga qarab).

Universal DSO(6a-rasm) aniqlash uchun o'zgartirilgan pantokarenlarni birlashtiradi lf va elkalarining og'irlik grafiklari lV(th). Grafik bog'liqliklarni ko'rishni soddalashtirish uchun lV(th) (6-formulaga qarang) o'zgaruvchining o'zgarishini amalga oshirish kerak edi q = gunoh θ , natijada sinusoidal egri chiziqlar paydo bo'ladi lV(th) to'g'ri chiziqlarga aylantirildi lV (q(th)). Ammo buning uchun x o'qi bo'ylab notekis (sinusoidal) shkalani qabul qilish kerak edi. θ .

Kema dizayneri tomonidan taqdim etilgan universal DSO-da grafik bog'liqlikning ikkala turi mavjud - l f (R,th) Va m in (z G ,th). X o'qining o'zgarishi tufayli elka shaklining grafiklari l f endi pantokarenlarga o'xshamaydi, garchi ular pantokarenlar kabi tananing shakli haqida bir xil miqdordagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi.

Universal DSO dan foydalanish uchun diagrammadan egri chiziq orasidagi vertikal masofalarni olib tashlash uchun hisoblagichdan foydalanish kerak. l f (th, P *) va egri m in (θ, z G *) kema tovon burchagining bir nechta qiymatlari uchun th = 10, 20, 30, 40 ... 70 0 , bu formula (6a) qo'llanilishiga mos keladi. Va keyin, toza DSO shaklida, ushbu qiymatlarni kelajakdagi DSO ordinatalari sifatida tuzing va nuqtalarni silliq chiziq bilan bog'lang (DSOda rulon burchaklarining o'qi endi bir xil shkala bilan olinadi).

Ikkala holatda ham pantokarendan foydalanganda ham, universal DSO dan foydalanganda ham yakuniy DSO bir xil bo'lishi kerak.

Universal DSOda ba'zan metasentrik balandlikning yordamchi o'qi (o'ngda) mavjud bo'lib, bu qiymatga ega bo'lgan ma'lum bir to'g'ri chiziqni qurishni osonlashtiradi. z G * : metasentrik balandlikning ba'zi qiymatiga mos keladi h 0 *, chunki

Endi kemaning og'irlik markazining koordinatalarini aniqlash usuliga to'xtalamiz XG Va ZG. Kemaning barqarorligi haqidagi ma'lumotlarda siz har doim bo'sh kemaning og'irlik markazining koordinatalarini topishingiz mumkin. xG0 va ordinatsiya qiling z G 0.

Kema og'irligining mahsuloti va tortishish markazining tegishli koordinatalari kema siljishining statik momentlari deb ataladi. o'rta samolyotga nisbatan ( M x) va asosiy tekislik ( Mz); bo'sh kema uchun bizda:

Yuklangan kema uchun bu miqdorlarni barcha yuklar, tanklar omborlari, ballast tanklaridagi balast va bo'sh kema uchun mos keladigan statik momentlarni yig'ish orqali hisoblash mumkin:

Statik moment uchun MZ kema tanklari stollarida mavjud bo'lgan suyuq yuklar, do'konlar va balastlarning erkin sirtlarining xavfli ta'sirini hisobga olgan holda maxsus ijobiy tuzatish kiritish kerak; ∆MZh:

Ushbu tuzatish metasentrik balandlikning eng yomon qiymatlarini olish uchun statik momentning qiymatini sun'iy ravishda oshiradi va shu bilan hisoblash xavfsizlik chegarasi bilan amalga oshiriladi.

Statik daqiqalar ulashilmoqda M X Va M Z to'g'ri Ushbu sayohatdagi kemaning umumiy og'irligi uchun biz uzunligi bo'ylab kemaning og'irlik markazining koordinatalarini olamiz ( XG) va tuzatilgan ( Z G to'g'ri), keyinchalik tuzatilgan metasentrik balandlikni hisoblash uchun ishlatiladi h 0 to'g'ri:

va keyin DSO qurish uchun. Z mo (d) ning qiymati aniq o'rtacha qoralama uchun nazariy chizmaning egri elementlaridan olinadi.