Stabilnost ladje na vodi. Elementi začetne prečne stabilnosti
Sposobnost plovila, da se upre delovanju zunanjih sil, ki ga nagibajo v prečni in vzdolžni smeri, in se po prenehanju delovanja vrne v raven položaj. stabilnost. Najpomembnejša stvar za vsako ladjo je njena bočna stabilnost, saj se točka uporabe sil, ki nasprotujejo zvitku, nahaja znotraj širine trupa, ki je 2,5-5 krat manjša od njegove dolžine.
Začetna stabilnost (pri majhnih kotih nagiba). Ko ladja plava brez zvitka, potem gravitacija D in vzgona γ V, uporabljeni v CT in CV, delujejo vzdolž iste vertikale. Če se posadka ali drugi sestavni deli obremenitve z utežmi ne premaknejo med zasukom pod kotom θ, potem CG ob vsakem naklonu ohrani svoj prvotni položaj v DP (točka G na sl. 7), ki se vrti skupaj s plovilom. Hkrati se zaradi spremenjene oblike podvodnega dela trupa CV premakne iz točke C 0 proti peti strani do položaja C ena . Zaradi tega nastane trenutek para sil D in γ V ramo l enaka vodoravni razdalji med CG in novim CG ladje. Ta trenutek se nagiba k vrnitvi ladje v raven položaj in se zato imenuje regeneracijo.
riž. 7. Shema za določanje ramen prečne stabilnosti pri nagnjenju pod kotom θ.
Z zvitkom se CV premika po ukrivljeni poti C 0 C 1 , katerega polmer ukrivljenosti se imenuje prečni metacentrični polmer, in ustrezno središče ukrivljenosti M - prečni metacenter.
Očitno je roka obnovitvenega momenta odvisna od razdalje GM- dvig metacentra nad težiščem: manjši kot je, manj se izkaže z zvitkom in ramo l. V začetni fazi nagiba ladje (do 10-15°) je vrednost GM oz h ga ladjedelniki obravnavajo kot merilo stabilnosti ladje in se imenuje prečna metacentrična višina. Bolj h, večja kot je nagibna sila, potrebna za zasukanje ladje pod določenim nagibnim kotom, bolj stabilna je ladja.
Iz trikotnika GMN enostavno je ugotoviti, da je obnovitvena rama
l = GN = h greh θ m.
Obnovitveni trenutek ob upoštevanju enakosti γ V in D, je enako
M v = D · h· sin θ kgm.
Posledično je stabilnost plovila - velikost njegovega obnovitvenega momenta - sorazmerna premiku: težje plovilo lahko zdrži večji nagibni moment kot lahka, tudi z enakimi metacentričnimi višinami.
Obnovitveno ramo lahko predstavimo kot razliko med dvema razdaljama (glej sliko 7): l f - ramenska stabilnost oblike in l c - ramena za stabilnost teže. Fizičnega pomena teh količin ni težko ugotoviti, saj je prva od njih določena s premikom proti vrtenju središča velikosti, druga pa z odstopanjem med vrtenjem linije delovanja uteži sila D iz prvotnega položaja natančno nad življenjepisom. Glede na delovanje sil D in γ V relativno C 0 , je razvidno, da je sila D teži, da ladjo še bolj kotali, sila γ V nasprotno, poravnajte ga.
Iz trikotnika C 0 GK je to mogoče najti
l v = GK = C 0 G greh θ m,
kje C 0 G = a- višina CG nad CG v prednjem položaju ladje.
Iz tega je razvidno, da je za zmanjšanje negativnega učinka sile teže potrebno, če je mogoče, znižati ladijski CG. V idealnem primeru - včasih na dirkalnih jahtah z balastno lažno kobilico, katere masa doseže 45-60% ladijskega premika, se CG nahaja pod CG. Pri takšnih jahtah postane stabilnost teže pozitivna in prispeva k ravnanju plovila.
Učinek, podoben zmanjšanju CG, daje nagib - gibanje posadke na krovu, nasprotno naklonu. Ta metoda se pogosto uporablja na lahkih jadralnih gumenjakih, kjer posadka, obešena na krovu na posebni napravi - trapezu, uspe premakniti splošni CG čolna toliko, da je linija delovanja sile D seka z DP bistveno pod CV in roka stabilnosti teže je pozitivna (glej sliko 197).
Ker masa posadke na majhnih plovilih predstavlja večji del izpodriva, gibanje ljudi v čolnu pomembno vpliva tako na spremembo položaja težišča kot na velikost nagibnega momenta. Dovolj je na primer, da vsi štirje potniki motornega čolna vstanejo, tako da se težišče dvigne za 250-300 mm, ena oseba, ki sedi na krovu, pa povzroči preobrat za več kot 10 °. Še pomembnejšo vlogo igra masa posadke na lahkih veslaških čolnih in kajakih, kjer je širina trupa majhna, njegova masa pa veliko manjša od mase osebe. Zato si projektanti in osebe, ki so odgovorne za delovanje plovila, prizadevajo, da bi težišče posadke postavili čim nižje.
Najprej se je treba izogibati visokim sedežem - višina veslaških pločevink od talne deske je 150 mm, sedeži na motornih čolnih za skobljanje pa 250 mm. Na enojnih, dvojnih in zložljivih čolnih, na primer kajakih, se lahko veslači nahajajo na zelo nizkem sedežu (ne več kot 70 mm) ali neposredno na dnu čolna. Na lahkih čolnih se payole pogosto zamenjajo z lesenimi deskami, prilepljenimi od znotraj na dno.
Pri nadgradnji serijskih čolnov ali gradnji domačih velikih zalog goriva (40-150 l) je zaželeno, da se osredotočite pod talne deske v obliki rezervoarja s prečnim prerezom, ki ustreza dolžini dna. Če je ladja opremljena s kabino, je treba konstrukcijo nadgradnje čim bolj olajšati in zmanjšati njeno višino, znižati nivo kokpita in krmarskega mesta. Stacionarni motor na čolnu naj bo nameščen čim nižje.
Pri pakiranju opreme za dolgo potovanje v njem je treba upoštevati stabilnost čolna; najtežje stvari je treba postaviti čim nižje in strnjeno. V primerih, ko je potrebno zagotoviti posebno visoko stabilnost, potrebno za plovbo ali nadomestiti vpliv obsežnih nadgradnji, je treba ladjo naložiti balast. Njegova optimalna lokacija je zunaj trupa v obliki lažne kobilice - svinčene ali železne ulitke, pritrjene na kobilico in ojačanih tal s sorniki. Globlje ko je lažna kobilica pritrjena pod vodno črto, bolj se zmanjša skupno težišče plovila.
Manj učinkovit je notranji balast iz kovinskih ulitkov, položenih v skladišče plovila. Mora biti varno pritrjen, da se prepreči premikanje proti petni strani, saj bo v tem primeru balast prispeval k prevrnitvi plovila. Poleg tega morate paziti, da se ingoti med plovbo v valovih ne prebijejo skozi tanko kožo dna.
Pri razvoju projekta za novo ladjo ima oblikovalec možnost spreminjanja vrednosti stabilnosti z nastavitvijo ene ali druge oblike trupa. Na primer, širina čolna vzdolž vodne črte in koeficient njegove popolnosti α sta velikega pomena. Približna vrednost metacentričnega polmera r se lahko določi s formulo
Zato predvsem po vrednosti r in prečna metacentrična višina h = r − ampak vpliva na širino trupa na vodni črti B, ki naj bi bil zaradi pogona izbran čim večji.
Naslednja povprečna razmerja lahko imenujemo kot približne številke za izbiro širine čolna L/B: turistični kajaki in kanuji - 5,5÷8,5; čolni na vesla in motorji do dolžine 2,5 m - 1,8÷2; čolni za veslanje s tremi, štirimi sedeži (fofani, čolni z ravnim dnom itd.) - približno 3,5, majhni motorni čolni do dolžine 3 m - 2,4; veliki motorni čolni dolžine 4-5,5 m - 3 ÷ 3,4; skobeljni čolni odprtega tipa - 3,2÷3,5; izpodrivni čolni dolžine 6-8 m - 3,5 ÷ 4,5.
Velik pomen ima tudi koeficient α, zlasti za počasne čolne na vesla in izpodrivne čolne, katerih vodne črte so pogosto preozke, da bi zmanjšali vodoodpornost. Na majhnih čolnih - tuziksih je priporočljivo izvesti obrise vodne črte z največjo popolnostjo - α \u003d 0,75 ÷ 0,85. Na turističnih kajakih je zaželeno, da je koeficient α večji od 0,70; na velikih čolnih na vesla in izpodrivnih čolnih α = 0,65÷0,72.
Jasno je, da je najugodnejša oblika vodne črte za stabilnost pravokotnik, zato, če je potrebna posebej visoka stabilnost, se uporabljajo trupi z obrisi, kot so "morske sani", katamaran ali trimaran, pri katerih so stranice skoraj vzporedne vzdolž celotne dolžine, so priporočljive. Večji kot je delež volumna podvodnega dela trupa skoncentriran v bližini bokov, bolj se središče magnitude med preobratom premakne v stran in večja je rama obnovitvenega trenutka. Skrajni drogovi so plovila z dvojnim trupom - katamarani in čoln s sredinsko obvoznico blizu kroga (slika 8), pri kateri se stabilnostna roka med rollom zelo rahlo spreminja. Bolj izrazita je ličnica v prerezih trupa, bolj je čoln stabilen. Za majhne čolne je optimalen trup z izboklinami v bližini ličnic in obrisom trupa blizu pravokotnika.
riž. 8. Prerezi malih plovil, razporejeni po padajoči začetni stabilnosti (od zgoraj navzdol).
Stabilnost pri visokih kotih pete. Kot je prikazano zgoraj, se obnovitvena rama spreminja s povečanjem zvitka sorazmerno s sinusom kota kota. Poleg tega tudi prečna metacentrična višina ne ostane konstantna. h, katerega vrednost je odvisna od spremembe metacentričnega polmera r. Očitno je, da je popolna značilnost stabilnosti ladje lahko graf spremembe obnovitvene rame ali momenta glede na kot nagiba, ki se imenuje diagram statične stabilnosti(slika 9). Značilni točki diagrama sta trenutek največje stabilnosti plovila in mejni nagibni kot, pri katerem se plovilo prevrne (θ s - kot sončnega zahoda diagrama statične stabilnosti). Pri takem zvitku se težišče spet izkaže na isti navpičnici s CV; zato je roka stabilnosti nič.
riž. 9. Diagram statične stabilnosti
1 - čoln z visokimi boki s kabino; 2 - čoln odprtega tipa; 3 - sposoben za morje motorna jahta z balastom; 4 - roka nagibnega trenutka M kr.
A(kot nagiba θ = 16°) - stabilen položaj ladje pod vplivom trenutka M cr; in (θ = 60°) - nestabilen položaj; C(θ = 33°) - kot poplavljanja čolna; D(θ = 38°) - največji obnovitveni moment; E(θ = 82°) - kot sončnega zahoda na grafikonu stabilnosti 1 .
Nevarni trenutek pa lahko nastopi še prej, če ima plovilo odprt kokpit, bočna okna ali palubne lopute, skozi katere lahko voda v plovilo vstopi pod nižjim naklonom. Ta kotiček se imenuje kot vlivanja.
Oblika diagrama statične stabilnosti in položaj njegovih značilnih točk sta odvisna od kontur trupa in položaja ladijskega CG. Običajno se največji vzravnalni vzvod pojavi pri kotu nagiba, ki ustreza začetku potopitve roba krova v vodo, ko je širina nagibne vodne črte največja. Zato, višji kot je prosti bok, večji kot nagiba ladje ohranja svojo stabilnost. V trenutku, ko kobilica zapusti vodo, se širina nagibne vodne črte začne zmanjševati; temu primerno se zmanjša tudi vrednost metacentričnega polmera r. Hkrati se roka za stabilnost teže poveča tudi s seznamom 50-60 ° na večini majhnih plovil, obnovitvena roka l postane nič.
Izjema je jadrnice s težko lažno kobilico, pri kateri se največja stabilnost pojavi pri nagibu 90 °, torej ko je jambor že na vodi. Če so poleg tega vse odprtine v krovu zatesnjene, potem je trenutek izgube stabilnosti ( l= 0) se pojavi približno pri nagibu 130°, ko je jambor usmerjen navzdol pod kotom 40° na vodno površino. Veliko je primerov, ko so se jahte, ki so se prevrnile s kobilico navzgor (kot pete 180 °), spet vrnile v raven položaj.
Enako lastnost samovzpenjanja iz prevrnjenega položaja je mogoče doseči na čolnih z velikimi prostorninimi nadgradnjami, opremljenimi z nepredušnimi zapirali. Ko je kobilica postavljena navzgor, se izkaže, da se CG takšnega plovila nahaja veliko višje od CG - doseže se položaj nestabilnega ravnotežja, iz katerega se lahko čoln izvleče z delovanjem majhnega vala ali z polnjenjem. poseben rezervoar z izvenkrmno vodo na eni od strani.
Pri katamaranih doseže roka stabilnosti svojo največjo vrednost, ko je eden od trupov popolnoma iz vode – to je nekaj manj kot polovica razdalje med DP trupa. Ta položaj je dosežen pri večini katamaranov s seznamom 8-15 °. Z nadaljnjim povečanjem kota se stabilnostna roka hitro zmanjša, pri nagibu 50-60° pa nastopi trenutek nestabilnega ravnotežja, po katerem postane stabilnost katamarana negativna.
S pomočjo diagrama statične stabilnosti lahko projektant in kapitan ocenita sposobnost plovila, da prenese določene nagibne sile, ki nastanejo na primer pri premikanju dela tovora na eno od bokov, vpliv vetra na jadra itd. Nagibni trenutek M kr (ali njegova rama enaka M cr / D) je na diagramu narisana kot krivulja (ali ravna črta), odvisno od kota nagiba. Točka presečišča te krivulje z diagramom obnovitvenega momenta ustreza kotu nagiba, ki ga bo prejela ladja. Če je krivulja M cr preseže maksimum diagrama statične stabilnosti, se bo ladja prevrnila. Če je krivulja M kr prečka krivuljo obnovitvenega momenta, nato pa na naraščajoči veji diagrama (točka A) njegov položaj bo stabilen - če se pod vplivom majhnega dodatnega nagibnega momenta nagib plovila poveča, se s prenehanjem tega dodatnega trenutka vrne v prejšnji položaj A. Na spodnji veji diagrama v točki B majhno povečanje nagibnega momenta bo povzročilo znatno povečanje zvitka, saj bo obnovitveni moment manjši od nagibnega momenta; ladja se lahko prevrne. Z zmanjšanjem nagibnega momenta plovilo iz položaja B se bo premaknil v položaj A. Zato položaj plovila ustreza točki B, je nestabilen.
dinamična stabilnost. Zgoraj smo upoštevali statični učinek nagibnega momenta na ladjo, ko se sile postopoma povečujejo. V praksi pa se je treba pogosto soočiti dinamično z delovanjem zunanjih sil, pri katerem nagibni moment doseže končno vrednost v kratkem času – v trenutku. To se zgodi, na primer, ko vihar ali val udari v privetrno ličnico, človek skoči na čoln z visokega nasipa itd. V teh primerih ni pomembna le vrednost nagibnega momenta, temveč tudi kinetična energija prenesena na ladjo in absorbirana z delom obnovitvenega trenutka. Pomembno vlogo igrata višina nadstropja in nagibni kot, pri katerem je mogoče čoln zaliti z vodo. Ti parametri, tako kot širina, določajo stabilnost pod dinamičnim delovanjem zunanjih sil: višji kot je prosti bok in pozneje voda začne vstopati v trup, večjo energijo nagibnih sil absorbira delo obnovitvenega trenutka, ko plovilo je nagnjeno.
Pri upravljanju majhnih plovil, zlasti pri jadranju, izvajanju reševalne akcije itd., je priporočljivo zagotoviti vsaj ozek stranski opaž (120-250 mm). Z nenadnim zasukom paluba vstopi v vodo, čemur sledi hitra reakcija posadke, ki s svojo maso nagne čoln, še preden voda vstopi vanj.
Stabilnost plovila lahko povečate s pomočjo stranskih nastavkov - booley(glej sliko 172), napihljiva komora ali penasti blatnik, ki obkroža stranice čolna blizu njihovega zgornjega roba, plovci dovolj velike prostornine, pritrjeni na nosilce ob straneh, ali s povezavo dveh čolnov v katamaran.
Povečanje stabilnosti s pomočjo trdnega balasta ni vedno upravičeno, zlasti na motornih ladjah, kjer je povečanje izpodriva povezano z dodatnimi stroški moči in goriva. Na skobelnih čolnih in gumenjakih se lahko kot začasni balast uporablja izvenkrmna voda, ki gravitacijsko polni posebne rezervoarje na dnu (slika 10). Na čolnu je potreben le, ko miruje in pri nizki hitrosti, ko so dinamične podporne sile zanemarljive. Voda iz rezervoarja bo odstranjena skozi zadnji del krme, takoj ko se odcepi od vode. Nasprotno, na gumenjaku je balast potreben za povečanje stabilnosti pod jadrom; pri jadranju pod motorjem ali pri plezanju na kopno lahko vodo iz rezervoarja odstranimo s črpalko. Običajno se domneva, da je prostornina takšnih balastnih rezervoarjev 20-25 % ladijskega izpodriva.
riž. 10. Balastni rezervoar na skobeljnem čolnu.
1 - votlina rezervoarja; 2 - prezračevalna cev; 3 - dovod vode v rezervoar; 4 - drugo dno.
Mimogrede je treba omeniti vpliv vode v skladišču posode (ali drugih tekočin v rezervoarjih) na stabilnost. Učinek ni toliko v premikanju množic tekočin proti napeti strani, temveč v prisotnosti proste površine prelivne tekočine - njenega vztrajnostnega momenta glede na vzdolžno os. Če ima na primer površina vode v skladišču dolžino l, in širino b, potem se metacentrična višina zmanjša za
Voda je še posebej nevarna v skladiščih gumenjakov z ravnim dnom in motornih čolnov, kjer ima prosta površina veliko širino. Zato je treba pri plovbi v nevihtnih razmerah odstraniti vodo iz trupa.
Prosta površina tekočin v rezervoarjih za gorivo je z vzdolžnimi blatniki razdeljena na več ozkih delov. V pregradah so narejene luknje za pretok tekočine.
Racioniranje in preverjanje stabilnosti turistično-turističnih plovil. Nevarno zasukanje majhnega plovila lahko povzroči premik posadke na eno stran, pa tudi vpliv različnih zunanjih sil. Počitniško-turistična plovila praviloma delujejo v plitvih obalnih območjih morja in v rezervoarjih z omejeno globino. Na teh območjih je za val značilna nevarna strmina in prelomni greben. V položaju od boka do vala lahko zamah čolna pade v neželeno resonanco z valovno dobo; če ladja ni dovolj stabilna, se lahko prevrne.
Mala plovila morajo vzdržati tudi takšne obremenitve, ki so nevarne za bočno stabilnost, kot so sunki vlečnega kabla, ko čoln vleče drugo plovilo; dinamično delovanje zaustavitve propelerja izvenkrmnega motorja, ko se krmilo ostro premakne; plezanje v čoln skozi desko osebe; burja pri jadranju itd. Zaradi vsega tega je treba postavljati zelo stroge zahteve glede stabilnosti malih plovil.
Najmanjša vrednost prečne metacentrične višine, ki zagotavlja varno plovbo čolna ali čolna v najlažjih razmerah – v notranjem zaprtem akvatoriju, se šteje za 0,25 m. Vendar pa ta številka postane kritična, ko gre za zelo svetlobo. čolni na vesla. Navsezadnje je vedno možno, da eden ali dva potnika vstaneta do svoje polne višine in se bo težišče čolna povečalo za 0,2-0,3 m. Za ladje, ki gredo v odprto vodo, je priporočljivo zagotoviti metacentrično višino najmanj 0,5 m; če je čoln zasnovan za plovbo z valom do 3 točke, mora biti metacentrična višina najmanj 0,7 m.
Natančne meritve metacentrične višine so povezane s precej naporno izkušnjo nagiba ladje, ki pri čolnih dolžine 4-5 m ne daje vedno natančnih rezultatov in ne more dovolj v celoti opisati stabilnosti. V praksi nadzora in testiranja majhnih posod se izvaja bolj vizualen in preprost poskus, ki ga določa GOST 19356-74 ¹. Za testiranje je na čoln nameščen izvenkrmni motor in rezervoar za plin, napolnjen z gorivom, na sedeže se naloži balast, ki je po masi enak nosilnosti na tablici in tako, da je 60% le-tega na boku. s težiščem na razdalji 0,2 m od nadstrešnice v širino in 0,3 m nad sedežem v višino. Preostalih 40 % nosilnosti je treba postaviti v središčnico ladje. Pri takšni obremenitvi strelnica s strani pete ne bi smela vstopiti v vodo.
¹ GOST 19356-74 "Rekreacijski čolni s propelerji. Testne metode»
Po pravilih Det Norske Veritas se izvajajo podobni testi, hkrati pa se stabilnost čolna dodatno preverja prazna, torej brez izvenkrmnega motorja in odstranljive opreme, ki običajno ni pritrjena v čolnu. Na višini naboja in na razdalji 0,5 B nb iz DP pritrdite nagibno obremenitev z maso n 20 kg, kje n- polna potniška zmogljivost plovila. V tem primeru čoln ne sme biti preplavljen z vodo čez bok in zvitek ne sme presegati 30 °.
- Odvisno od ravnine naklona obstajajo bočna stabilnost pri nagibu in vzdolžna stabilnost pri trim. Pri površinskih ladjah (plovilih) je zaradi raztezka oblike ladijskega trupa njegova vzdolžna stabilnost veliko večja od prečne, zato je za varnost plovbe najpomembnejše zagotoviti ustrezno prečno stabilnost.
- Glede na velikost naklona se stabilnost razlikuje pri majhnih kotih naklona ( začetna stabilnost) in stabilnost pri velikih kotih naklona.
- Odvisno od narave aktivne sile razlikovati med statično in dinamično stabilnostjo.
Začetna bočna stabilnost
Pri zvitku se stabilnost šteje za začetno pri kotih do 10-15 °. V teh mejah je obnovitvena sila sorazmerna kotu pete in jo je mogoče določiti s preprostimi linearnimi razmerji.
V tem primeru se predpostavlja, da odstopanja od ravnotežnega položaja povzročajo zunanje sile, ki ne spremenijo niti teže ladje niti položaja njenega težišča (CG). Potem se potopljeni volumen ne spremeni po velikosti, ampak spremeni obliko. Nagibi enakega volumna ustrezajo vodnim črtam enakega volumna, ki odrežejo enake prostornine potopljenega trupa. Presečišče ravnin vodnih črt se imenuje naklonska os, ki z enakimi prostorninimi nagibi poteka skozi težišče območja vodne črte. S prečnimi nagibi leži v diametralni ravnini.
Proste površine
Vsi zgoraj obravnavani primeri predvidevajo, da težišče ladje miruje, to pomeni, da ni bremen, ki se premikajo, ko se nagnejo. Toda kadar so takšne uteži prisotne, je njihov vpliv na stabilnost veliko večji od ostalih.
Tipičen primer so tekoči tovori (gorivo, olje, balast in kotlovska voda) v delno napolnjenih rezervoarjih, torej s prostimi površinami. Takšne obremenitve se pri nagibanju lahko prelijejo. Če tekoči tovor popolnoma napolni rezervoar, je enakovreden trdnemu fiksnemu tovoru.
Vpliv proste površine na stabilnost
Če tekočina ne napolni rezervoarja v celoti, torej ima prosto površino, ki vedno zavzema vodoravni položaj, potem ko je posoda nagnjena pod kotom θ tekočina prelije v smeri naklona. Prosta površina bo imela enak kot glede na oblikovno linijo.
Ravni tekočega tovora odrežejo enake prostornine rezervoarjev, torej so podobne vodnim linijam enake prostornine. Zato trenutek, ki ga povzroči transfuzija tekočega tovora pri nagibu δm θ, lahko predstavimo podobno kot trenutek stabilnosti oblike m f, samo δm θ nasprotno m f po znaku:
δm θ = − γ x i x θ,kje i x- vztrajnostni moment površine proste površine tekočega tovora glede na vzdolžno os, ki poteka skozi težišče tega območja, γ- specifična teža tekočega tovora
Nato obnovitveni trenutek ob prisotnosti tekočine s prosto površino:
m θ1 = m θ + δm θ = Phθ − γ x i x θ = P(h − γ x i x /γV)θ = Ph 1 θ,kje h- prečna metacentrična višina v odsotnosti transfuzije, h 1 = h − γ g i x /γV- dejanska prečna metacentrična višina.
Vpliv prelivne obremenitve daje korekcijo prečne metacentrične višine δ h = − γ x i x /γV
Gostote vode in tekočega tovora so razmeroma stabilne, to pomeni, da glavni vpliv na korekcijo ima oblika proste površine oziroma njen vztrajnostni moment. To pomeni, da na bočno stabilnost vplivata predvsem širina in vzdolžna dolžina proste površine.
Fizični pomen negativne vrednosti popravka je, da je prisotnost prostih površin vedno zmanjša stabilnost. Zato se za njihovo zmanjšanje izvajajo organizacijski in konstruktivni ukrepi:
Dinamična stabilnost ladje
Za razliko od statičnega, dinamični učinek sil in momentov daje ladji znatne kotne hitrosti in pospeške. Zato njihov vpliv upoštevamo v energijah, natančneje v obliki delovanja sil in trenutkov, in ne v samih naporih. V tem primeru se uporablja izrek kinetične energije, po katerem je prirast kinetične energije naklona ladje enak delu sil, ki delujejo nanjo.
Ko se na ladjo uporabi nagibni moment m kr, konstantne velikosti, prejme pozitiven pospešek, s katerim se začne kotaliti. Ko se naklon povečuje, se obnovitveni moment poveča, vendar na začetku do kota θ st, pri katerem m cr = m θ, bo manj napeto. Ko dosežemo kot statičnega ravnotežja θ st, bo kinetična energija rotacijskega gibanja največja. Ladja torej ne bo ostala v ravnotežnem položaju, ampak se bo zaradi kinetične energije kotalila naprej, vendar počasi, saj je obnovitveni moment večji od nagibnega. Prej akumulirana kinetična energija se povrne s presežkom dela obnovitvenega trenutka. Takoj, ko bo velikost tega dela zadostna za popolno ugasnitev kinetične energije, bo kotna hitrost postala enaka nič in ladja se bo prenehala nagibati.
Največji nagibni kot, ki ga ladja prejme od dinamičnega trenutka, se imenuje dinamični nagibni kot. θ din. V nasprotju z njim je nagibni kot, s katerim bo ladja plula pod delovanjem istega trenutka (glede na pogoj m cr = m θ), se imenuje statični nagibni kot θ st.
Glede na diagram statične stabilnosti je delo izraženo kot površina pod krivuljo obnovitvenega momenta m noter. Skladno s tem dinamični kot nagiba θ din je mogoče določiti iz enakosti območij OAB in BCD ki ustreza presežnemu delu obnovitvenega trenutka. Analitično se enako delo izračuna kot:
,na intervalu od 0 do θ din.
Doseganje dinamičnega kota nagiba θ din, ladja ne pride v ravnotežje, vendar se pod vplivom presežnega obnovitvenega trenutka začne hitro ravnati. V odsotnosti vodoodpora bi ladja pri nagibanju vstopila v neublažene nihanje okoli ravnotežnega položaja θ st / ur. Fizična enciklopedija
Plovilo, sposobnost plovila, da se upre zunanjim silam, zaradi katerih se nagiba ali trim, in se po prenehanju delovanja vrne v prvotni ravnotežni položaj; ena najpomembnejših plovnih sposobnosti ladje. O. pri nagibu ... ... Velika sovjetska enciklopedija
Kakovost ladje je, da je v ravnovesju v ravnem položaju in se iz nje odstrani z delovanjem neke vrste sile, se po koncu njenega delovanja spet vrne nanjo. Ta kakovost je ena najpomembnejših za varnost plovbe; bilo jih je veliko…… Enciklopedični slovar F.A. Brockhaus in I.A. Efron
G. Sposobnost plovila, da lebdi pokonci in da se po nagibanju vzravna. Efraimov razlagalni slovar. T. F. Efremova. 2000... Sodobni razlagalni slovar ruskega jezika Efremova
Stabilnost, stabilnost, stabilnost, stabilnost, stabilnost, stabilnost, stabilnost, stabilnost, stabilnost, stabilnost, stabilnost, stabilnost (
Stabilnost plovila je njegova lastnost, zaradi katere je plovilo izpostavljeno zunanjim dejavnikom (veter, valovi itd.) in notranjim procesom (premik tovora, premikanje zalog tekočine, prisotnost prostih površin tekočine v predelkih, itd.) se ne prevrne. Najbolj obsežna definicija stabilnosti plovila je lahko naslednja: sposobnost plovila, da se ne prevrne, ko je izpostavljen naravnim morskim dejavnikom (veter, valovi, poledica) v območju plovbe, ki mu je dodeljeno, kot tudi v kombinaciji z "notranji" razlogi, ki jih povzročajo dejanja posadke
Ta lastnost temelji na naravni lastnosti predmeta, ki lebdi na površini vode – po prenehanju tega udarca se nagiba k vrnitvi v prvotni položaj. Tako je stabilnost po eni strani naravna, po drugi strani pa zahteva urejen nadzor osebe, ki sodeluje pri njenem načrtovanju in delovanju.
Stabilnost je odvisna od oblike trupa in položaja ladijskega CG, torej po prava izbira zasnova oblike trupa in pravilna postavitev tovora na plovilo med delovanjem lahko zagotovita zadostno stabilnost, da se plovilo ne prevrne pod nobenim pogojem plovbe.
Nagibi plovil so možni iz različnih razlogov: zaradi delovanja nasprotnih valov, zaradi asimetričnega poplavljanja predelkov med luknjo, zaradi premikanja blaga, pritiska vetra, zaradi prevzema ali porabe blaga itd. Obstajata dve vrsti stabilnost: prečna in vzdolžna. Z vidika varnosti plovbe (predvsem v nevihtnem vremenu) so najbolj nevarni prečni nagibi. Bočna stabilnost se kaže, ko se posoda kotali, t.j. pri nagibanju na krovu. Če sile, zaradi katerih se plovilo nagiba, delujejo počasi, se stabilnost imenuje statična, če je hitra, pa dinamična. Naklon plovila v prečni ravnini se imenuje roll, v vzdolžni ravnini pa trim; koti, ki nastanejo v tem primeru, so označeni z O oziroma y. Stabilnost pri majhnih kotih naklona (10 - 12 °) se imenuje začetna stabilnost.
(sl.2)
Predstavljajte si, da se je ladja pod delovanjem zunanjih sil zasukala pod kotom 9 (slika 2). Posledično je prostornina podvodnega dela plovila ohranila svojo vrednost, vendar je spremenila obliko; na desni strani je v vodo vstopila dodatna prostornina, na levi pa je iz vode izstopila enaka prostornina. Središče magnitude se je iz začetnega položaja C premaknilo proti vrtenju plovila, v težišče nove prostornine - točko C1. Ko je plovilo nagnjeno, gravitacija P, ki deluje na točki G, in podporna sila D, uporabljena v točki C, ki ostaneta pravokotna na novo vodno črto V1L1, tvorita par sil z ramo GK, ki je pravokotnica, spuščena iz točke G na smer podpornih sil.
Če nadaljujemo s smerjo podporne sile od točke C1, dokler se ne seka s prvotno smerjo od točke C, potem se bosta pri majhnih kotih nagiba, ki ustrezajo pogojem začetne stabilnosti, ti dve smeri sekali v točki M, imenovani prečna metacenter.
Medsebojni položaj točk M in G vam omogoča, da določite naslednji znak, ki označuje bočno stabilnost: (slika 3)
- A) Če se metacenter nahaja nad težiščem, je obnovitveni moment pozitiven in teži k vrnitvi ladje v prvotni položaj, to pomeni, da bo pri nagibanju ladja stabilna.
- B) Če je točka M pod točko G, potem je z negativno vrednostjo h0 moment negativen in bo težil k povečanju kota, to je v tem primeru je posoda nestabilna.
- C) Ko točki M in G sovpadata, sili P in D delujeta vzdolž iste navpične črte, ne nastane noben par sil in obnovitveni moment je nič: potem je treba ladjo šteti za nestabilno, saj se ne nagiba k vrnitvi v prvotni ravnotežni položaj (slika 3).
sl.3
Zunanji znaki negativne začetne stabilnosti ladje so:
- -- plovba ladje z zasukom v odsotnosti nagibnih momentov;
- - želja, da se ladja pri ravnanju prevrne na nasprotno stran;
- - prehajanje z boka na bok med kroženjem, medtem ko roll ostane tudi, ko ladja vstopi v neposredno smer;
- -- velika količina vode v skladiščih, na ploščadih in krovih.
Stabilnost, ki se kaže z vzdolžnimi nagibi plovila, t.j. ko je obrezan, se imenuje vzdolžni.
Z vzdolžnim naklonom plovila pod kotom w okoli prečne osi Ts.V. se bo premaknila od točke C do točke C1 in podporna sila, katere smer je normalna na trenutno vodno črto, bo delovala pod kotom w glede na prvotno smer. Linije delovanja prvotne in nove smeri podpornih sil se v točki sekata. Točka presečišča, črta delovanja podpornih sil pri neskončno majhnem naklonu v vzdolžni ravnini, se imenuje vzdolžni metacenter M. stabilna propulzivna ladja za plovbo
Vzdolžni vztrajnostni moment območja vodne črte IF je veliko večji od prečnega vztrajnostnega momenta IX. Zato je vzdolžni metacentrični polmer R vedno veliko večji od prečnega r. Pogojno se šteje, da je vzdolžni metacentrični polmer R približno enak dolžini posode. Ker je vrednost vzdolžnega metacentričnega polmera R večkrat večja od prečnega r, je vzdolžna metacentrična višina H katere koli ladje večkrat večja od prečne ena h. torej, če ima ladja prečno stabilnost, potem je vzdolžna stabilnost zagotovo zagotovljena.
Dejavniki, ki vplivajo na stabilnost ladje, ki močno vplivajo na stabilnost ladje.
Dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri upravljanju majhnega čolna, vključujejo:
- 1. Na stabilnost plovila najbolj vpliva njegova širina: večja kot je glede na dolžino, višino in ugrez, večja je stabilnost. Širše plovilo ima več vzravnalnega momenta.
- 2. Stabilnost malega plovila se poveča, če se oblika potopljenega dela trupa spremeni pri velikih nagibnih kotih. Na tej trditvi na primer temelji delovanje stranskih stebričkov in penastih blatnikov, ki ob potopitvi v vodo ustvarijo dodaten obnovitveni moment.
- 3. Stabilnost se poslabša, če so na ladji rezervoarji za gorivo s površinskim zrcalom od boka do boka, zato morajo biti ti rezervoarji pregrade nameščene vzporedno s sredinsko ravnino plovila ali pa morajo biti v zgornjem delu zožene.
- 4. Na stabilnost najbolj vpliva postavitev potnikov in tovora na ladjo, nameščeni naj bodo čim nižje. Nemogoče je dovoliti, da bi ljudje na krovu in njihovo samovoljno gibanje sedeli na majhnem plovilu med njegovim premikanjem. Tovori morajo biti varno pritrjeni, da se prepreči njihovo nepričakovano premikanje z običajnih mest.
- 5. Pri močnem vetru in valovih je delovanje nagibnega momenta (zlasti dinamičnega) zelo nevarno za plovilo, zato s poslabšanjem vremenske razmere ladjo je treba vzeti v zavetje in počakati na slabo vreme. Če to ni mogoče zaradi precejšnje oddaljenosti od obale, potem v nevihtnih razmerah poskusite ladjo obdržati "preklon vetru", zavreči plavajoče sidro in zagnati motor pri nizki hitrosti.
Prekomerna stabilnost povzroči hitro nagibanje in poveča tveganje za resonanco. Zato je register postavil omejitve ne le za spodnjo, ampak tudi za zgornjo mejo stabilnosti.
Za povečanje stabilnosti ladje (povečanje obnovitvenega momenta na enoto nagibnega kota) je potrebno povečati metacentrično višino h s primernim namestitvijo tovora in zalog na ladjo (težji tovor na dnu, lažji tovor pa pri vrh). Za isti namen (zlasti pri plovbi v balastnem stanju - brez tovora) se zatekajo k polnjenju balastnih rezervoarjev z vodo.
Stabilnost (stabilnost) je ena najpomembnejših plovnih sposobnosti ladje, ki je povezana z izjemno pomembnimi vprašanji, povezanimi z varnostjo plovbe. Izguba stabilnosti skoraj vedno pomeni smrt ladje in zelo pogosto posadke. Za razliko od sprememb v drugih plovnih sposobnostih se zmanjšanje stabilnosti ne kaže vidno, posadka plovila pa se preteče nevarnosti praviloma ne zaveda vse do zadnjih sekund pred prevrnitvijo. Zato je treba študiju tega odseka teorije ladje posvetiti največjo pozornost.
Da bi ladja plavala v danem ravnotežnem položaju glede na vodno površino, mora ne le izpolnjevati ravnotežnih pogojev, ampak se mora tudi upreti zunanjim silam, ki jo želijo spraviti iz ravnotežnega položaja, in po prenehanju te sile se vrnejo v prvotni položaj. Zato mora biti ravnotežje ladje stabilno oziroma, z drugimi besedami, mora imeti ladja pozitivno stabilnost.
Tako je stabilnost sposobnost plovila, ki ga zunanje sile izvzamejo iz ravnotežja, da se po prenehanju teh sil vrne v prvotni ravnotežni položaj.
Stabilnost plovila je povezana z njegovim ravnotežjem, kar je značilnost slednjega. Če je ravnotežje ladje stabilno, potem ima ladja pozitivno stabilnost; če je njeno ravnotežje indiferentno, potem ima ladja stabilnost nič, in končno, če je ravnotežje ladje nestabilno, potem ima negativno stabilnost.
Tanker Kapitan Shiryaev
Vir: fleetphoto.ru
To poglavje bo obravnavalo prečne nagibe ladje v ravnini sredinskega okvirja.
Stabilnost med prečnimi nagibi, t.j., ko pride do zasuka, se imenuje prečna. Glede na kot nagiba plovila delimo prečno stabilnost na stabilnost pri majhnih kotih naklona (do 10-15 stopinj) ali tako imenovano začetno stabilnost in stabilnost pri velikih kotih naklona.
Nagibi plovila nastanejo pod delovanjem para sil; moment tega para sil, zaradi katerega se ladja vrti okoli vzdolžne osi, bomo imenovali nagibni Mcr.
Če se Mcr, nanešen na plovilo, postopoma povečuje od nič do končne vrednosti in ne povzroča kotnih pospeškov in posledično vztrajnostnih sil, se stabilnost s takšnim naklonom imenuje statična.
Nagibni moment, ki deluje na plovilo, v trenutku povzroči nastanek kotnega pospeška in inercialnih sil. Stabilnost, ki se kaže s takšno nagnjenostjo, se imenuje dinamična.
Za statično stabilnost je značilen pojav obnovitvenega trenutka, ki teži k vrnitvi ladje v prvotni ravnotežni položaj. Za dinamično stabilnost je značilno delovanje tega trenutka od začetka do konca njegovega delovanja.
Upoštevajte prečni naklon plovila enakega volumna. Predvidevamo, da ima ladja v začetnem položaju neposreden pristanek. V tem primeru podporna sila D' deluje v DP in se uporablja v točki C - središče velikosti ladje (Center vzgona-B).
riž. eno Predpostavimo, da je ladja pod delovanjem nagibnega momenta prejela prečni naklon pod majhnim kotom θ. Nato se bo središče magnitude premaknilo od točke C do točke C 1 in podporna sila, pravokotna na novo efektivno vodno črto B 1 L 1, bo usmerjena pod kotom θ na diametralno ravnino. Linijo delovanja prvotne in nove smeri podporne sile se bosta sekali v točki m. Ta točka presečišča črte delovanja podporne sile pri neskončno majhnem enakem volumskem naklonu plavajočega plovila se imenuje prečno metacenter (metacenter).
Lahko podate še eno definicijo metacentra: središče ukrivljenosti krivulje premika središča magnitude v prečni ravnini se imenuje prečno metacenter.
Polmer ukrivljenosti krivulje premika središča magnitude v prečni ravnini se imenuje prečni metacentrični polmer (ali majhen metacentrični polmer) (Radij metacentra). Določena je z razdaljo od prečnega metacentra m do središča magnitude C in je označena s črko r.
Prečni metacentrični polmer se lahko izračuna s formulo:
to pomeni, da je prečni metacentrični polmer enak vztrajnostnemu momentu Ix območja vodne črte glede na vzdolžno os, ki poteka skozi težišče tega območja, deljeno s prostorninskim premikom V, ki ustreza tej vodni črti.
Pogoji stabilnosti
Predpostavimo, da se je plovilo, ki je v neposrednem ravnotežnem položaju in plava vzdolž vodne črte zračnega voda, zaradi delovanja zunanjega nagibnega momenta Mkr nagnilo tako, da je začetna vodna črta zračnega voda z nova aktivna vodna črta B 1 L 1 tvori majhen kot θ. Zaradi spremembe oblike dela trupa, potopljenega v vodo, se bo spremenila tudi porazdelitev sil hidrostatičnega tlaka, ki delujejo na ta del trupa. Središče velikosti ladje se bo premaknilo v smeri zasuka in se premaknilo od točke C do točke C1.
Podporna sila D', ki ostane nespremenjena, bo usmerjena navpično navzgor pravokotno na novo efektivno vodno črto, njena linija delovanja pa bo prečkala DP v prvotnem prečnem metacentru m.
Položaj ladijskega težišča ostane nespremenjen, sila teže P pa bo pravokotna na novo vodno črto B 1 L 1 . Tako sili P in D', vzporedni druga z drugo, ne ležita na isti navpičnici in zato tvorita par sil z ramo GK, kjer je točka K osnova navpičnice, spuščene iz točke G na smer delovanja podporne sile.
Par sil, ki ga tvorita teža ladje in podporna sila, ki teži k vrnitvi ladje v prvotni ravnotežni položaj, se imenuje obnovitveni par, moment tega para pa obnovitveni moment Мθ.
Vprašanje stabilnosti nagibne ladje je odvisno od smeri delovanja obnovitvenega trenutka. Če se obnovitveni moment nagiba k vrnitvi ladje v prvotni ravnotežni položaj, potem je obnovitveni moment pozitiven, pozitivna je tudi stabilnost ladje - ladja je stabilna. Na sl. 2 prikazuje lokacijo sil, ki delujejo na ladjo, kar ustreza pozitivnemu obnovitvenemu trenutku. Preprosto je preveriti, da se tak trenutek pojavi, če CG leži pod metacentrom.
riž. 2 
riž. 3 Na sl. 3 prikazuje nasprotni primer, ko je obnovitveni moment negativen (CG leži nad metacentrom). Nagiba se k temu, da ladjo še bolj odvrne od ravnotežnega položaja, saj smer njenega delovanja sovpada s smerjo delovanja zunanjega nagibnega momenta Mkr. V tem primeru ladja ni stabilna.
Teoretično je mogoče domnevati, da je obnovitveni moment, ko je ladja nagnjena, enak nič, to pomeni, da se utežna sila ladje in podporna sila nahajata na isti navpičnici, kot je prikazano na sl. 4.
riž. 4 Odsotnost obnovitvenega trenutka vodi v dejstvo, da po koncu nagibnega trenutka ladja ostane v nagnjenem položaju, torej je ladja v indiferentnem ravnovesju.
Tako glede na medsebojni položaj prečnega metacentra m in C.T. G je mogoče oceniti po znaku obnovitvenega trenutka ali, z drugimi besedami, o stabilnosti ladje. Torej, če je prečno metacenter nad težiščem (slika 2), potem je ladja stabilna.
Če se prečni metacenter nahaja pod težiščem ali sovpada z njim (sl. 3, 4), ladja ni stabilna.
Zato nastane koncept metacentrične višine (Metacentrična višina): prečna metacentrična višina je višina prečnega metacentra nad težiščem posode v začetnem ravnotežnem položaju.
Prečna metacentrična višina (slika 2) je določena z razdaljo od težišča (točka G) do prečnega metacentra (točka m), to je odsek mG. Ta segment je konstantna vrednost, ker in C.T. , in prečni metacenter ne spremenijo svojega položaja pri nizkih nagibih. V zvezi s tem ga je primerno vzeti kot merilo za začetno stabilnost plovila.
Če je prečno metacentrično središče nad težiščem ladje, se šteje, da je prečna metacentrična višina pozitivna. Potem lahko pogoj stabilnosti ladje podamo v naslednji formulaciji: ladja je stabilna, če je njena prečna metacentrična višina pozitivna. Takšna definicija je priročna, ker omogoča presojo stabilnosti ladje brez upoštevanja njenega nagiba, to je pod kotom nagiba, enakim nič, ko sploh ni obnovitvenega trenutka. Da ugotovimo, kateri podatki morajo biti na voljo za pridobitev vrednosti prečne metacentrične višine, se obrnimo na sl. 5, ki prikazuje relativno lego magnitude C, težišča G in prečnega metacentra m posode, ki ima pozitivno začetno prečno stabilnost.
riž. pet Slika prikazuje, da je prečno metacentrično višino h mogoče določiti z eno od naslednjih formul:
h = Z C ± r - Z G ;
Prečna metacentrična višina se pogosto določi z zadnjo enačbo. Aplikacijo prečnega metacentra Zm najdemo iz metacentričnega diagrama. Glavne težave pri določanju prečne metacentrične višine ladje nastanejo pri določanju uporabnosti težišča ZG, ki se določi s pomočjo zbirne tabele obremenitve mas ladje (vprašanje je bilo obravnavano v predavanju -) .
V tuji literaturi je lahko oznaka ustreznih točk in parametrov stabilnosti videti, kot je prikazano spodaj na sl. 6.
riž. 6 - kjer je K točka kobilice;
- B - središče vzgona;
- G - težišče;
- M - prečni metacenter (metacenter);
- KV - aplikacija središča magnitude;
- KG - uporabljeno težišče;
- CM — aplikat prečnega metacentra;
- VM - prečni metacentrični radij (Radius metacentra);
- BG - višina težišča nad središčem magnitude;
- GM - prečna metacentrična višina (Metacentrična višina).
Rame statične stabilnosti, ki je v naši literaturi označeno kot GK, je v tuji literaturi označeno kot GZ.
Priporočeno branje:
Glavna značilnost stabilnosti je obnovitveni trenutek, ki mora zadoščati, da ladja zdrži statično ali dinamično (nenadno) delovanje momentov nagiba in obrezovanja, ki nastanejo zaradi izpodrivanja blaga, pod vplivom vetra, valov in drugih razlogov.
Nagibni (trim) in obnovitveni momenti delujejo v nasprotnih smereh in so v ravnotežnem položaju plovila enaki.
Razlikovati bočna stabilnost ki ustreza naklonu plovila v prečni ravnini (roll plovila), in vzdolžna stabilnost(obrezovanje ladje).
Vzdolžna stabilnost morska plovila je očitno zagotovljena in je njena kršitev praktično nemogoča, medtem ko postavitev in gibanje blaga vodi do sprememb v bočni stabilnosti.
Ko je plovilo nagnjeno, se bo njegovo središče magnitude (CV) premikalo vzdolž določene krivulje, imenovane trajektorija CV. Z majhnim naklonom ladje (ne več kot 12°) se domneva, da pot CV sovpada z ravno krivuljo, ki jo lahko štejemo za lok polmera r s središčem v točki m.
Polmer r se imenuje prečni metacentrični polmer ladje, in njegovo središče m - začetno metacenter ladje.
Metacenter - središče ukrivljenosti poti, vzdolž katerega se središče vrednosti C premika v procesu nagiba plovila. Če se naklon pojavi v prečni ravnini (roll), se metacenter imenuje prečni ali majhen, medtem ko naklon v vzdolžni ravnini (trim) - vzdolžni ali velik.
V skladu s tem obstajata prečni (majhni) r in vzdolžni (veliki) R metacentrični polmeri, ki predstavljajo polmer ukrivljenosti poti C med navijanjem in trim.
Razdalja med začetnim metacentrom t in ladijskim težiščem G se imenuje začetna metacentrična višina(ali preprosto metacentrična višina) in označena s črko h. Začetna metacentrična višina je merilo stabilnosti ladje.
h = zc + r - zg; h = zm ~ zc; h = r - a,
kjer je a višina težišča (CG) nad CG.
Metacentrična višina (m.h.) - razdalja med metacentrom in težiščem ladje. M.v. je merilo začetne stabilnosti plovila, ki določa obnovitvene momente pri majhnih kotih nagiba ali trima.
Z naraščanjem m.v. izboljšana je stabilnost ladje. Za pozitivno stabilnost ladje je potrebno, da je metacenter nad ladijskim CG. Če m.v. je negativna, tj. metacenter se nahaja pod ladijskim CG, sile, ki delujejo na ladjo, tvorijo nagibni in ne obnovitveni moment in ladja plava z začetnim zasukom (negativna stabilnost), kar ni dovoljeno.
OG - višina težišča nad kobilico; OM je višina metacentra nad kobilico;
GM - metacentrična višina; CM je metacentrični polmer;
m je metacenter; G je težišče; C - središče magnitude
Obstajajo trije možni primeri lokacije metacentra m glede na ladijsko težišče G:
metacenter m se nahaja nad CG posode G (h > 0). Z majhnim naklonom sile gravitacije in vzgona ustvarijo par sil, katerih trenutek teži k vrnitvi ladje v prvotni ravnotežni položaj;
CG posode G se nahaja nad metacentrom m (h< 0). В этом случае момент пары сил веса и плавучести будет стремиться увеличить крен судна, что ведет к его опрокидыванию;
CG ladje G in metacenter m sovpadata (h = 0). Plovilo se bo obnašalo nestabilno, saj ni roka para sil.
Fizični pomen metacentra je, da ta točka služi kot meja, do katere je mogoče dvigniti težišče ladje, ne da bi ladji prikrajšali pozitivno začetno stabilnost.
