Kemaning suvdagi barqarorligi. Dastlabki ko'ndalang barqarorlikning elementlari
Kemaning uni ko'ndalang va bo'ylama yo'nalishlarda egishga moyil bo'lgan tashqi kuchlar ta'siriga qarshilik ko'rsatish va ularning harakati tugagandan so'ng to'g'ri holatga qaytish qobiliyati deyiladi. barqarorlik. Har qanday kema uchun eng muhim narsa bu lateral barqarorlik, chunki rulonga qarama-qarshi kuchlarni qo'llash nuqtasi korpusning kengligi ichida joylashgan bo'lib, uning uzunligidan 2,5-5 baravar kam.
Dastlabki barqarorlik (kichik rulon burchaklarida). Kema rulonsiz suzganda, keyin tortishish D va suzuvchanlik g V, KT va CV da mos ravishda qo'llaniladi, bir xil vertikal bo'ylab harakat qiladi. Agar ekipaj yoki og'irlik yukining boshqa qismlari dumaloq paytida th burchak ostida harakat qilmasa, u holda har qanday moyillikda CG DPdagi dastlabki holatini saqlab qoladi (nuqta). G rasmda. 7), idish bilan aylanish. Shu bilan birga, korpusning suv osti qismining shakli o'zgarganligi sababli, CV nuqtadan siljiydi. C 0 poshnali tomonga qarab holatiga C bitta. Shu sababli, bir juft kuchning momenti paydo bo'ladi D va g V elka l CG va kemaning yangi CG o'rtasidagi gorizontal masofaga teng. Bu moment kemani to'g'ri holatga qaytarishga intiladi va shuning uchun chaqiriladi qayta tiklanadigan.
Guruch. 7. th burchak ostida egilganda ko'ndalang barqarorlikning yelkalarini aniqlash sxemasi.
Rulo bilan CV egri traektoriya bo'ylab harakatlanadi C 0 C 1 , egrilik radiusi deyiladi transvers metasentrik radius, va mos keladigan egrilik markazi M - transvers metamarkaz.
Shubhasiz, tiklash momenti qo'li masofaga bog'liq GM- metamarkazning og'irlik markazidan yuqoriga ko'tarilishi: u qanchalik kichik bo'lsa, rulon va yelka bilan kamroq chiqadi. l. Kema moyilligining dastlabki bosqichida (10-15 ° gacha) qiymat GM yoki h kema quruvchilar tomonidan kema barqarorligining o'lchovi sifatida qaraladi va deyiladi transvers metasentrik balandlik. Ko'proq h, Kemani har qanday ma'lum bir tovon burchagida aylantirish uchun zarur bo'lgan tovon kuchi qanchalik katta bo'lsa, kema shunchalik barqaror bo'ladi.
Uchburchakdan GMN tiklovchi elka ekanligini aniqlash oson
l = GN = h sin th m.
g tengligini hisobga olgan holda tiklash momenti V Va D, ga teng
M= ichida D · h· sin th kgm.
Binobarin, tomirning barqarorligi - uni tiklash momentining kattaligi - siljish bilan mutanosibdir: og'irroq idish, hatto metasentrik balandliklar teng bo'lsa ham, engilroqdan ko'ra ko'proq to'nish momentiga bardosh bera oladi.
Qayta tiklanadigan elka ikki masofa orasidagi farq sifatida ifodalanishi mumkin (7-rasmga qarang): l f - shaklning elkasi barqarorligi va l c - vazn barqarorligi elkalari. Ushbu miqdorlarning jismoniy ma'nosini aniqlash qiyin emas, chunki ularning birinchisi kattalik markazining rulosiga siljishi bilan, ikkinchisi esa - og'irlikning ta'sir chizig'ining aylanish jarayonida og'ishi bilan belgilanadi. kuch D asl holatidan aniq rezyumedan yuqorida. Kuchlarning harakatini hisobga olgan holda D va g V nisbatan C 0 bo'lsa, kuch ekanligini ko'rish mumkin D kemani yanada ko'proq aylantirishga intiladi va g kuch V aksincha, uni to'g'rilab turing.
Uchburchakdan C 0 GK deb topish mumkin
l= ichida GK = C 0 G sin th m,
qayerda C 0 G = a- kemaning oldingi holatida CG ning CG ustidan ko'tarilishi.
Bundan ko'rinib turibdiki, og'irlik kuchining salbiy ta'sirini kamaytirish uchun, agar iloji bo'lsa, kemaning CG'sini tushirish kerak. Ideal holatda - ba'zida massasi kema siljishining 45-60% ga yetadigan ballast soxta kili bo'lgan poyga yaxtalarida CG CG ostida joylashgan. Bunday yaxtalarda vazn barqarorligi ijobiy bo'lib, kemaning to'g'rilanishiga yordam beradi.
CG ning qisqarishiga o'xshash ta'sir poshnali tomonidan beriladi - ekipajning bortdagi harakati, moyillikka qarama-qarshi. Bu usul engil yelkanli qayiqlarda keng qo'llaniladi, bu erda maxsus qurilma - trapezoidga osilgan ekipaj qayiqning umumiy CG'sini shunchalik harakatlantirishga muvaffaq bo'ladiki, kuchning ta'sir chizig'i. D CV dan sezilarli darajada pastda DP bilan kesishadi va vazn barqarorligi qo'li ijobiydir (197-rasmga qarang).
Kichik kemalardagi ekipajning massasi siljishning asosiy qismini tashkil qilganligi sababli, qayiqdagi odamlarning harakati og'irlik markazining holatining o'zgarishiga ham, tovon momentining kattaligiga ham sezilarli ta'sir qiladi. Masalan, qayiqning to'rtta yo'lovchisi og'irlik markazi 250-300 mm balandroq bo'lishi va bortda o'tirgan bir kishi 10 ° dan ortiq burilish hosil qilishi uchun turishi kifoya. Yengil eshkak eshish qayiqlarida va kayaklarda ekipajning massasi yanada muhim rol o'ynaydi, bu erda korpusning kengligi kichik va uning massasi odamning massasidan ancha past. Shu sababli, konstruktorlar va kemaning ishlashi uchun mas'ul shaxslar ekipajning og'irlik markazini iloji boricha pastroq joylashtirishga harakat qilishadi.
Avvalo, baland o'rindiqlardan qochish kerak - taxtadan eshkak eshish qutilarining balandligi 150 mm, motorli qayiqlarda esa 250 mm. Yagona, ikkita eshkak eshish va yig'iladigan qayiqlarda, masalan, kayaklarda, eshkak eshishchilar juda past o'rindiqda (70 mm dan ortiq bo'lmagan) yoki to'g'ridan-to'g'ri qayiqning pastki qismida joylashgan bo'lishi mumkin. Yengil qayiqlarda payolalar ko'pincha ichkaridan pastga yopishtirilgan yog'och taxtalar bilan almashtiriladi.
Ketma-ket qayiqlarni yangilash yoki uy qurilishi katta yoqilg'i zaxiralarini (40-150 l) qurishda, taglikning o'lik darajasiga mos keladigan kesma bilan tank shaklida taxta tagida konsentratsiya qilish tavsiya etiladi. Agar kema kabina bilan jihozlangan bo'lsa, u holda ustki tuzilmaning tuzilishini iloji boricha engillashtirish va balandligini kamaytirish, kokpit platformasi va rul boshqaruvchisi stantsiyasining darajasini pasaytirish kerak. Qayiqdagi statsionar dvigatel ham iloji boricha pastroq o'rnatilishi kerak.
Uskunani uzoq safarga qadoqlashda qayiqning barqarorligini esga olish kerak; eng og'ir narsalarni iloji boricha past va ixcham joylashtirish kerak. Suzib yurish uchun zarur bo'lgan yuqori barqarorlikni ta'minlash yoki katta hajmli ustki inshootlarning ta'sirini qoplash uchun zarur bo'lgan hollarda, kemani yuklash kerak. ballast. Uning optimal joylashuvi korpusdan tashqarida soxta keel shaklida - qo'rg'oshin yoki temir to'qimalarga biriktirilgan va murvat bilan mustahkamlangan pollar. Soxta keel suv chizig'i ostida qanchalik chuqurroq o'rnatilgan bo'lsa, tomirning umumiy og'irlik markazi shunchalik kamayadi.
Idishning ushlagichiga yotqizilgan metall quymalarning ichki balastlari kamroq samaralidir. To'piq tomon harakatlanishiga yo'l qo'ymaslik uchun uni mahkam bog'lab qo'yish kerak, chunki bu holda balast tomirning ag'darilishiga yordam beradi. Bunga qo'shimcha ravishda, siz to'lqinlarda suzib ketayotganda ingotlar pastki qismning nozik terisini yorib yubormasligiga e'tibor berishingiz kerak.
Yangi kema uchun loyihani ishlab chiqishda dizayner korpusning u yoki bu shaklini o'rnatish orqali barqarorlik qiymatini o'zgartirish imkoniyatiga ega. Masalan, suv chizig'i bo'ylab qayiqning kengligi va uning to'liqlik koeffitsienti a katta ahamiyatga ega. Metasentrik radiusning taxminiy qiymati r formula bilan aniqlash mumkin
Shuning uchun, eng muhimi, qiymati bo'yicha r va transvers metasentrik balandlik h = r − lekin suv chizig'idagi korpusning kengligiga ta'sir qiladi B, bu harakatlanish sabablariga ko'ra imkon qadar kattaroq tanlanishi kerak.
Quyidagi o'rtacha nisbatlar qayiqning kengligini tanlash uchun taxminiy raqamlar sifatida nomlanishi mumkin L/B: turistik baydarka va kanoeda eshkak eshish - 5,5÷8,5; uzunligi 2,5 m gacha bo'lgan eshkak eshish va motorli qayiqlar - 1,8÷2; eshkak eshuvchi uch, to'rt o'rindiqli qayiqlar (fofanlar, tekis taglik va boshqalar) - taxminan 3,5, uzunligi 3 m gacha bo'lgan kichik motorli qayiqlar - 2,4; 4-5,5 m uzunlikdagi katta planirovka motorli qayiqlar - 3 ÷ 3,4; ochiq turdagi planyali qayiqlar - 3,2÷3,5; 6-8 m uzunlikdagi siljishli qayiqlar - 3,5 ÷ 4,5.
a koeffitsienti ham katta ahamiyatga ega, ayniqsa sekin harakatlanuvchi qayiqlar va suv o'tkazuvchi qayiqlar uchun, suv chiziqlari ko'pincha suvga chidamliligini kamaytirish uchun juda tor qilingan. Kichik qayiqlarda - tuziklarda suv chizig'ining konturlarini maksimal to'liqlik bilan bajarish tavsiya etiladi - a \u003d 0,75 ÷ 0,85. Turistik kayaklarda a koeffitsienti 0,70 dan yuqori bo'lishi maqsadga muvofiqdir; katta eshkakli qayiqlarda va suzib yuruvchi qayiqlarda a = 0,65÷0,72.
Barqarorlik uchun suv chizig'ining eng qulay shakli to'rtburchaklar ekanligi aniq, shuning uchun agar ayniqsa yuqori barqarorlik kerak bo'lsa, tomonlari butun bo'ylab deyarli parallel bo'lgan "dengiz chanasi", katamaran yoki trimaran kabi konturli korpuslar. uzunligi mos keladi. Korpusning suv osti qismi hajmining ulushi yon tomonlarga qanchalik ko'p to'plangan bo'lsa, rulon davomida kattalik markazi yon tomonga siljiydi va tiklash momentining yelkasi shunchalik katta bo'ladi. Ekstremal qutblar ikki korpusli kemalar - katamaranlar va aylanaga yaqin bo'lgan midship aylanma yo'li bo'lgan qayiq (8-rasm), unda rulon davomida barqarorlik qo'li juda oz o'zgaradi. Korpusning ko'ndalang kesimlarida yonoq suyagi qanchalik aniq bo'lsa, qayiq shunchalik barqaror bo'ladi. Kichkina qayiqlar uchun yonoq suyaklari yaqinida bo'rtib ko'rgan korpus va to'rtburchaklar yaqinidagi korpus konturi maqbuldir.
Guruch. 8. Dastlabki barqarorlikni pasaytirish tartibida (yuqoridan pastga) joylashtirilgan kichik kemaning kesmalari.
To'piqning yuqori burchaklarida barqarorlik. Yuqorida ko'rsatilgandek, tiklovchi yelka rulon burchagining sinusiga mutanosib ravishda ortishi bilan o'zgaradi. Bundan tashqari, transvers metasentrik balandlik ham doimiy bo'lib qolmaydi. h, uning qiymati metasentrik radiusning o'zgarishiga bog'liq r. Shubhasiz, tomir barqarorligining to'liq xarakteristikasi tovon burchagiga qarab tiklanadigan elkaning yoki momentning o'zgarishi grafigi bo'lishi mumkin, bu deyiladi. statik barqarorlik diagrammasi(9-rasm). Diagrammaning xarakterli nuqtalari tomirning maksimal barqarorligi momenti va tomir ag'darilgan tovonning chegara burchagi (th s - statik barqarorlik diagrammasining quyosh botish burchagi). Bunday rulon bilan tortishish markazi yana CV bilan bir xil vertikalda joylashgan bo'lib chiqadi; shuning uchun barqarorlik qo'li nolga teng.
Guruch. 9. Statik barqarorlik diagrammasi
1 - kabinali baland qirrali qayiq; 2 - ochiq turdagi qayiq; 3 - dengizga yaroqli motorli yaxta balast bilan; 4 - poshnali momentning qo'li M cr.
A(rulo burchagi th = 16 °) - moment ta'sirida kemaning barqaror holati M cr; va (th = 60 °) - beqaror pozitsiya; C(th = 33 °) - qayiqni suv bosishi burchagi; D(th = 38 °) - maksimal tiklash momenti; E(th = 82 °) - barqarorlik jadvalining quyosh botish burchagi 1 .
Biroq, agar kema ochiq kabinasi, yon oynalari yoki pastki lyuklari bo'lsa, ular orqali suv idishga pastki burchak ostida kirishi mumkin bo'lsa, xavfli daqiqalar ham ertaroq kelishi mumkin. Bu burchak deyiladi quyish burchagi.
Statik barqarorlik diagrammasining shakli va uning xarakterli nuqtalarining joylashuvi korpusning konturlariga va kema CG ning holatiga bog'liq. Odatda, maksimal tiklash dastagi pastki suv chizig'ining kengligi eng katta bo'lganda, pastki chetining suvga botishi boshlanishiga mos keladigan tovon burchagida sodir bo'ladi. Shuning uchun, fribord qanchalik baland bo'lsa, tovon burchagi qanchalik katta bo'lsa, kema barqarorligini saqlab qoladi. Keel suvni tark etganda, poshnali suv chizig'ining kengligi pasayishni boshlaydi; shunga ko'ra, metasentrik radiusning qiymati ham kamayadi r. Shu bilan birga, vazn barqarorligi qo'li ham ko'pchilik kichik tomirlarda 50-60 ° ro'yxati bilan ortadi, tiklovchi qo'l. l nolga aylanadi.
Istisno - bu yelkanli yaxtalar og'ir yolg'on keel bilan, unda maksimal barqarorlik 90 ° burilishda sodir bo'ladi, ya'ni mast allaqachon suvda bo'lganda. Agar qo'shimcha ravishda, kemaning barcha teshiklari muhrlangan bo'lsa, unda barqarorlikni yo'qotish momenti ( l= 0) mast suv yuzasiga 40 ° burchak ostida pastga yo'naltirilganda, taxminan 130 ° rulonda sodir bo'ladi. Ko'p hollarda ag'darilib ketgan yaxtalar (tovon burchagi 180 °) yana tekis holatga qaytgan.
Ajratilgan holatdan xuddi shunday o'z-o'zini to'g'rilash xususiyatiga havo o'tkazmaydigan yopilishlar bilan jihozlangan katta hajmli ustki tuzilmalari bo'lgan qayiqlarda erishish mumkin. Keel yuqoriga ko'tarilganda, bunday idishning CG CG dan ancha yuqori joylashgan bo'lib chiqadi - beqaror muvozanat holatiga erishiladi, undan qayiqni kichik to'lqin ta'sirida yoki to'ldirish orqali chiqarish mumkin. tomonlardan birida tashqi suv bilan jihozlangan maxsus tank.
Katamaranlarda korpuslardan biri toʻliq suvdan chiqib ketganda barqarorlik qoʻli oʻzining maksimal qiymatiga etadi – u korpus DPlari orasidagi masofaning yarmidan bir oz kamroq boʻladi. Bu pozitsiya 8-15 ° ro'yxati bilan ko'pchilik katamaranlarda erishiladi. Ruloning yanada ortishi bilan barqarorlik qo'li tez pasayib boradi va 50-60 ° burilishda beqaror muvozanat momenti paydo bo'ladi, shundan so'ng katamaranning barqarorligi salbiy bo'ladi.
Statik barqarorlik diagrammasidan foydalanib, dizayner va kapitan kemaning paydo bo'ladigan ma'lum tovon kuchlariga bardosh berish qobiliyatini baholashi mumkin, masalan, yukning bir qismini yon tomonlardan biriga ko'chirishda, shamolning yelkanlarga ta'siri va hokazo. To'piq lahzasi M kr (yoki uning yelkasiga teng M cr / D) diagrammada qirgʻoq burchagiga qarab egri chiziq (yoki toʻgʻri chiziq) shaklida chiziladi. Ushbu egri chiziqning tiklash momenti diagrammasi bilan kesishish nuqtasi kema oladigan tovon burchagiga mos keladi. Agar egri M cr statik barqarorlik diagrammasi maksimalidan o'tib ketsa, kema ag'dariladi. Agar egri M kr tiklash momentining egri chizig'ini kesib o'tadi, so'ngra diagrammaning ko'tarilgan novdasida (nuqta A) uning holati barqaror bo'ladi - agar kichik qo'shimcha to'planish momenti ta'sirida tomirning dumalab ketishi kuchaysa, bu qo'shimcha moment tugashi bilan u avvalgi holatiga qaytadi. A. Nuqtadagi diagrammaning pastga qarab shoxchasida B to'piq momentining ozgina oshishi rulonning sezilarli darajada oshishiga olib keladi, chunki tiklash momenti to'piq momentidan kamroq bo'ladi; kema ag'darilib ketishi mumkin. To'piq momentining kamayishi bilan idishni pozitsiyadan B pozitsiyasiga o'tadi A. Shuning uchun, nuqtaga mos keladigan idishning pozitsiyasi B, beqaror.
dinamik barqarorlik. Yuqorida biz kuchlar asta-sekin o'sib borayotgan kemaga tovon momentining statik ta'sirini ko'rib chiqdik. Amalda esa, ko'pincha bu bilan shug'ullanish kerak dinamik tashqi kuchlar ta'sirida, bunda tovon momenti qisqa vaqt ichida yakuniy qiymatiga etadi - bir zumda. Bu, masalan, bo'ron yoki to'lqin shamol yonoq suyagiga urilganda, odam baland qirg'oqdan qayiqqa sakraganda va hokazolarda sodir bo'ladi. Bunday hollarda nafaqat tovon momentining qiymati, balki kinetik energiya ham muhimdir. kemaga berilgan va tiklash momentining ishi bilan so'riladi. Fribordning balandligi va tovon burchagi muhim rol o'ynaydi, bunda qayiqni suv bilan to'ldirish mumkin. Ushbu parametrlar, kenglik kabi, tashqi kuchlarning dinamik ta'siri ostida barqarorlikni aniqlaydi: fritbord qanchalik baland bo'lsa va suv korpusga qanchalik kech kira boshlasa, tovon kuchlarining energiyasi tiklanish momentining ishi bilan shunchalik ko'p so'riladi. kema egilgan.
Kichik kemalarni boshqarishda, xususan, suzib yurish paytida qutqaruv operatsiyalari va hokazo, kamida tor yon qolipni (120-250 mm) ta'minlash tavsiya etiladi. To'satdan rulon bilan kema suvga kiradi, shundan so'ng ekipajning tezkor reaktsiyasi paydo bo'ladi, bu uning massasi bilan qayiqni suvga kirishdan oldin ham egib qo'yadi.
Yon armatura yordamida idishning barqarorligini oshirishingiz mumkin - booley(172-rasmga qarang), shishiriladigan kamera yoki qayiqning yon tomonlarini yuqori chetiga yaqin o'rab turgan ko'pikli qanot, yon tomonlarga qavslarga mahkamlangan etarlicha katta hajmdagi suzuvchilar yoki ikkita qayiqni katamaranga ulash orqali.
Qattiq balast yordamida barqarorlikni oshirish har doim ham oqlanmaydi, ayniqsa motorli kemalarda, bu erda joy almashishning ko'payishi qo'shimcha quvvat va yoqilg'i xarajatlari bilan bog'liq. Planyalash qayiqlari va qayiqlarda tashqi suvdan vaqtinchalik balast sifatida foydalanish mumkin, u maxsus pastki tanklarni tortishish kuchi bilan to'ldiradi (10-rasm). Qayiqda u faqat harakatsiz va past tezlikda, dinamik qo'llab-quvvatlash kuchlari ahamiyatsiz bo'lganda kerak bo'ladi. Tankdagi suv transomning orqa qismi orqali suvdan ajralib chiqishi bilanoq olib tashlanadi. Qayiqda, aksincha, yelkan ostida barqarorlikni oshirish uchun balast kerak; dvigatel ostida suzib ketayotganda yoki qirg'oqqa ko'tarilayotganda, suvni nasos yordamida tankdan olib tashlash mumkin. Bunday ballast tanklarining hajmi odatda kemaning 20-25% ni tashkil qiladi.
Guruch. 10. Planyali qayiqda ballast tanki.
1 - tankning bo'shlig'i; 2 - shamollatish trubkasi; 3 - tankga suv kirishi; 4 - ikkinchi pastki.
O'tayotganda, idishdagi suvning (yoki idishdagi boshqa suyuqliklarning) barqarorligiga ta'sirini eslatib o'tish kerak. Ta'sir suyuqlik massalarining poshnali tomonga siljishida emas, balki to'lib toshgan suyuqlikning bo'sh yuzasi mavjudligida - uning bo'ylama o'qga nisbatan inersiya momentidan iborat. Agar, masalan, ushlagichdagi suv yuzasi uzunligi bo'lsa l, va kengligi b, keyin metasentrik balandlik ga kamayadi
Suv, ayniqsa, tekis taglikli qayiqlar va motorli qayiqlarning ushlagichlarida xavfli bo'lib, bu erda erkin sirt katta kenglikga ega. Shuning uchun, bo'ronli sharoitda suzib ketayotganda, korpusdagi suvni olib tashlash kerak.
Yoqilg'i baklaridagi suyuqliklarning bo'sh yuzasi uzunlamasına qanotlar tomonidan bir nechta tor qismlarga bo'linadi. Suyuqlik oqimi uchun bo'shliqlarda teshiklar qilingan.
Rohat-turistik kemalarning ratsioni va barqarorligini tekshirish. Kichik kemaning xavfli rulosi ekipajning bir tomonga harakatlanishi, shuningdek, turli xil tashqi kuchlarning ta'siridan kelib chiqishi mumkin. Qoidaga ko'ra, sayyohlik kemalari dengizlarning sayoz qirg'oqlarida va chuqurligi cheklangan suv omborlarida ishlaydi. Ushbu hududlarda to'lqin xavfli tik va singan tepalik bilan tavsiflanadi. To'lqin holatida qayiqning tebranishi to'lqin davri bilan istalmagan rezonansga tushishi mumkin, agar kema etarlicha barqaror bo'lmasa, u ag'darilib ketishi mumkin.
Kichik kemalar, shuningdek, lateral barqarorlik uchun xavfli bo'lgan bunday yuklarga bardosh berishi kerak, masalan, qayiq boshqa kema tomonidan tortilganda, tortish kabelidagi silkinishlar; rul keskin o'zgarganda tashqi dvigatel pervanelining dinamik harakati to'xtaydi; odamning taxtasi orqali qayiqqa chiqish; suzib ketayotganda bo'ron va hokazo. Bularning barchasi kichik kemalarning barqarorligiga juda qattiq talablar qo'yish zaruratini keltirib chiqaradi.
Eng engil sharoitlarda - ichki yopiq suv zonasida qayiq yoki qayiqning xavfsiz harakatlanishini ta'minlaydigan ko'ndalang metasentrik balandlikning minimal qiymati 0,25 m deb hisoblanadi, ammo bu ko'rsatkich juda engil bo'lganda juda muhim bo'ladi. eshkakli qayiqlar. Axir, har doim bir yoki ikkita yo'lovchi to'liq balandlikda turishi va qayiqning og'irlik markazi 0,2-0,3 m ga oshishi mumkin.Ochiq suvga chiqadigan kemalar uchun metasentrik balandlikni ta'minlash tavsiya etiladi. kamida 0,5 m; agar qayiq 3 ballgacha bo'lgan to'lqin bilan suzib yurish uchun mo'ljallangan bo'lsa, metasentrik balandligi kamida 0,7 m bo'lishi kerak.
Metasentrik balandlikni aniq o'lchash kemaning tovonining ancha mashaqqatli tajribasi bilan bog'liq bo'lib, bu 4-5 m uzunlikdagi qayiqlar uchun har doim ham aniq natijalarni bermaydi va barqarorlikni etarlicha to'liq tavsiflay olmaydi. Kichik tomirlarni nazorat qilish va sinovdan o'tkazish amaliyotida GOST 19356-74 ¹ tomonidan ko'zda tutilgan ko'proq vizual va sodda tajriba o'tkaziladi. Sinov uchun qayiqda tashqi dvigatel va yonilg'i bilan to'ldirilgan gaz baki o'rnatiladi, balast o'rindiqlarga yuklanadi, og'irligi bo'yicha plastinka ko'tarish qobiliyatiga teng va uning 60% yon tomonda joylashgan. og'irlik markazi kengligi bo'yicha gunwaledan 0,2 m masofada va o'rindiqdan 0, 3 m balandlikda. Qolgan 40% foydali yuk hajmi kemaning markaziy chizig'iga joylashtirilishi kerak. Bunday yuk bilan, tovonli tomonning yon tomonidagi qurol suvga kirmasligi kerak.
¹ GOST 19356-74 "Dam olish uchun motorli qayiqlar. Sinov usullari»
Det Norske Veritas qoidalariga ko'ra, shunga o'xshash sinovlar o'tkaziladi, lekin shu bilan birga, qayiqning barqarorligi qo'shimcha ravishda bo'sh, ya'ni tashqi dvigatelsiz va odatda qayiqda o'rnatilmaydigan olinadigan jihozlarsiz tekshiriladi. Gunwale balandligida va 0,5 masofada B DP dan nb tovon yukini massa bilan mahkamlang n 20 kg, qaerda n- kemaning to'liq yo'lovchi sig'imi. Bunday holda, qayiq yon tomondan suv bilan to'ldirilmasligi kerak va rulon 30 ° dan oshmasligi kerak.
- Nishab tekisligiga qarab, bor lateral barqarorlik poshnali va uzunlamasına barqarorlik trimda. Yuzaki kemalarga (kemalarga) kelsak, kema korpusining shakli cho'zilganligi sababli uning bo'ylama barqarorligi ko'ndalangiga qaraganda ancha yuqori, shuning uchun navigatsiya xavfsizligi uchun to'g'ri ko'ndalang barqarorlikni ta'minlash juda muhimdir.
- Nishabning kattaligiga qarab, barqarorlik moyillikning kichik burchaklarida farqlanadi ( dastlabki barqarorlik) va katta moyillik burchaklarida barqarorlik.
- Tabiatga qarab faol kuchlar statik va dinamik barqarorlikni farqlash.
Dastlabki lateral barqarorlik
Rulo bilan barqarorlik 10-15 ° gacha burchaklarda boshlang'ich hisoblanadi. Ushbu chegaralar ichida tiklash kuchi tovon burchagiga proportsional bo'lib, oddiy chiziqli munosabatlar yordamida aniqlanishi mumkin.
Bunday holda, muvozanat holatidan og'ishlar tashqi kuchlar ta'sirida yuzaga keladi, bu tomirning og'irligini ham, uning og'irlik markazining (CG) holatini ham o'zgartirmaydi. Keyin suvga cho'mgan hajm kattalikda o'zgarmaydi, lekin shakli o'zgaradi. Teng hajmli egilishlar teng hajmli suv liniyalariga to'g'ri keladi, bir xil suvga cho'milgan korpus hajmlarini kesib tashlaydi. Suv liniyalari tekisliklarining kesishish chizig'i qiyalik o'qi deb ataladi, u teng hajmli moyilliklarda suv chizig'i maydonining og'irlik markazidan o'tadi. Transvers egilishlar bilan u diametrik tekislikda yotadi.
Erkin yuzalar
Yuqorida ko'rib chiqilgan barcha holatlar kemaning og'irlik markazining harakatsiz ekanligini, ya'ni egilganida harakatlanadigan yuklarning yo'qligini nazarda tutadi. Ammo bunday og'irliklar mavjud bo'lganda, ularning barqarorlikka ta'siri boshqalarga qaraganda ancha katta.
Oddiy holat qisman to'ldirilgan tanklarda, ya'ni bo'sh yuzalarda suyuq yuklar (yoqilg'i, moy, balast va qozon suvi) hisoblanadi. Bunday yuklar egilgan holda toshib ketishga qodir. Agar suyuq yuk tankni to'liq to'ldirsa, u qattiq qo'zg'almas yukga teng.
Erkin sirtning barqarorlikka ta'siri
Agar suyuqlik idishni to'liq to'ldirmasa, ya'ni har doim gorizontal holatda bo'lgan erkin yuzaga ega bo'lsa, u holda idish burchak ostida egilganida θ suyuqlik moyillik yo'nalishi bo'yicha toshib ketadi. Erkin sirt dizayn chizig'iga nisbatan bir xil burchakka ega bo'ladi.
Suyuq yuklarning darajalari teng hajmdagi tanklarni kesib tashlaydi, ya'ni ular teng hajmdagi suv liniyalariga o'xshaydi. Shuning uchun, to'piq paytida suyuq yukni quyish natijasida yuzaga kelgan moment men th, shakl barqarorligi momentiga o'xshash tarzda ifodalanishi mumkin m f, faqat men th qarama-qarshi m f belgisi bo'yicha:
dm th = - g x i x th,qayerda i x- suyuq yukning erkin yuzasi maydonining ushbu hududning og'irlik markazidan o'tadigan bo'ylama o'qga nisbatan inersiya momenti; g- suyuq yukning solishtirma og'irligi
Keyin erkin sirtga ega suyuqlik yuki mavjud bo'lganda tiklash momenti:
m th1 = m th + dm th = Phth - g x i x th = P(h - g x i x /gV)th = Ph 1 th,qayerda h- transfüzyon bo'lmaganda transvers metasentrik balandlik; h 1 = h - g g i x /gV- haqiqiy transvers metasentrik balandlik.
To'lib toshgan yukning ta'siri ko'ndalang metasentrik balandlikka tuzatish beradi d h = - g x i x /gV
Suv va suyuq yuklarning zichligi nisbatan barqaror, ya'ni tuzatishga asosiy ta'sir erkin sirtning shakli, to'g'rirog'i uning inersiya momentidir. Bu shuni anglatadiki, lateral barqarorlikka asosan kenglik va bo'ylama uzunligi erkin sirt ta'sir qiladi.
Tuzatishning salbiy qiymatining jismoniy ma'nosi shundaki, erkin sirtlarning mavjudligi doimo kamaytiradi barqarorlik. Shuning uchun ularni kamaytirish bo'yicha tashkiliy va konstruktiv choralar ko'rilmoqda:
Kemaning dinamik barqarorligi
Statikdan farqli o'laroq, kuchlar va momentlarning dinamik ta'siri kemaga sezilarli burchak tezligi va tezlashishini beradi. Shuning uchun ularning ta'siri energiyalarda, aniqrog'i, kuchlar va momentlarning ishi shaklida ko'rib chiqiladi, balki sa'y-harakatlarning o'zida emas. Bunda kinetik energiya teoremasi qo'llaniladi, unga ko'ra kema moyilligining kinetik energiyasidagi o'sish unga ta'sir qiluvchi kuchlarning ishiga tengdir.
Kemaga poshnali moment qo'llanilganda m cr, kattaligi doimiy, u dumalay boshlaydigan ijobiy tezlanishni oladi. Nishab oshgani sayin, tiklash momenti ortadi, lekin boshida, burchakka qadar th st, qaysi vaqtda m cr = m th, u kamroq poshnali bo'ladi. Statik muvozanat burchagiga yetganda th st, aylanish harakatining kinetik energiyasi maksimal bo'ladi. Shu sababli, kema muvozanat holatida qolmaydi, lekin kinetik energiya tufayli u yanada uzoqroq, lekin sekinroq aylanadi, chunki tiklash momenti tovondan kattaroqdir. Oldin to'plangan kinetik energiya qayta tiklash momentining ortiqcha ishi bilan qoplanadi. Ushbu ishning kattaligi kinetik energiyani to'liq o'chirish uchun etarli bo'lishi bilanoq, burchak tezligi nolga teng bo'ladi va kema tovonini to'xtatadi.
Kemaning dinamik momentdan oladigan eng katta moyillik burchagi tovonning dinamik burchagi deb ataladi. th dyn. Undan farqli o'laroq, xuddi shu moment ta'sirida kema suzib yuradigan tovon burchagi (shartga ko'ra). m cr = m th), statik bank burchagi deyiladi th st.
Statik barqarorlik diagrammasiga ishora qilib, ish tiklash momenti egri chizig'i ostidagi maydon sifatida ifodalanadi. m in. Shunga ko'ra, dinamik bank burchagi th dyn maydonlarning tengligidan aniqlash mumkin OAB Va BCD tiklash momentining ortiqcha ishiga mos keladi. Analitik jihatdan bir xil ish quyidagicha hisoblanadi:
,0 dan oraliqda th dyn.
Dinamik bank burchagiga erishish th dyn, kema muvozanatga kirmaydi, lekin ortiqcha tiklash momenti ta'sirida u tez tekislana boshlaydi. Suvga chidamlilik bo'lmasa, kema egilganida muvozanat holati atrofida so'nmaydigan tebranishlarga kiradi. th st / ed. Jismoniy entsiklopediya
Kema - tomirning tashqi kuchlarga qarshilik ko'rsatish qobiliyati, bu uning tovoniga yoki kesishiga olib keladi va ularning harakati tugagandan so'ng dastlabki muvozanat holatiga qaytadi; kemaning eng muhim dengizga yaroqliliklaridan biri. O. poshnali ...... Buyuk Sovet Entsiklopediyasi
Kemaning sifati to'g'ridan-to'g'ri muvozanatda bo'lishi va qandaydir kuch ta'sirida undan chiqarib yuborilgandan so'ng, uning harakati tugaganidan keyin yana unga qaytishi kerak. Bu sifat navigatsiya xavfsizligi uchun eng muhimlaridan biridir; ko'p edi ... ... Entsiklopedik lug'at F.A. Brockhaus va I.A. Efron
G. Idishning to‘g‘ri suzishi va egilgandan keyin to‘g‘rilanishi. Efremovaning izohli lug'ati. T. F. Efremova. 2000... Rus tilining zamonaviy tushuntirish lug'ati Efremova
Barqarorlik, barqarorlik, barqarorlik, barqarorlik, barqarorlik, barqarorlik, barqarorlik, barqarorlik, barqarorlik, barqarorlik, barqarorlik, barqarorlik
Idishning barqarorligi uning xususiyati bo'lib, buning natijasida kema tashqi omillar (shamol, to'lqinlar va boshqalar) ta'sirida va ichki jarayonlar (yukning siljishi, suyuqlik zahiralarining harakati, bo'linmalarda erkin suyuqlik yuzalarining mavjudligi); h.k.) aylanmaydi. Kema barqarorligining eng keng qamrovli ta'rifi quyidagilar bo'lishi mumkin: kemaning tabiiy dengiz omillari (shamol, to'lqinlar, muzlash) ta'sirida, shuningdek, unga biriktirilgan navigatsiya hududida ag'darilib ketmaslik qobiliyati. ekipajning harakatlaridan kelib chiqqan "ichki" 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 shakli va kemaning CG holatiga bog'liq, shuning uchun to'g'ri tanlov korpus shaklining dizayni va ekspluatatsiya jarayonida yukni kemaga to'g'ri joylashtirish kemaning har qanday suzib yurish sharoitida ag'darilmasligini ta'minlash uchun etarli darajada barqarorlikni ta'minlashi mumkin.
Kemaning moyilligi turli sabablarga ko'ra mumkin: yaqinlashib kelayotgan to'lqinlarning ta'siridan, teshik paytida bo'limlarni assimetrik suv bosishidan, tovarlarning harakatlanishidan, 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 deyiladi, agar u tez bo'lsa, dinamik. 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 qo'shimcha hajm suvga 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 pastga 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 C nuqtadan dastlabki yo'nalishi bilan kesishguncha davom ettirsak, u holda tovonning dastlabki 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 asl holatiga qaytarishga intiladi, ya'ni poshnali bo'lganida, 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 xil 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. dastlabki muvozanat holatiga (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, bunda rulon 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 ning 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 ko'p 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'sir qiladi: uning uzunligi, balandligi va qoralamasiga nisbatan qanchalik katta bo'lsa, barqarorlik qanchalik baland bo'lsa. Kengroq idish to'g'rilash momentiga ega.
- 2. Tovonning katta burchaklarida korpusning suvga botgan 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 tanklar idishning markaziy tekisligiga parallel ravishda o'rnatilgan qismlarga ega 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 siljishining oldini olish uchun ularni mahkam bog'lab qo'yish kerak.
- 5. Kuchli shamol va to'lqinlarda tovon 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 bo'lgan uzoq masofa tufayli buning iloji bo'lmasa, bo'ronli sharoitda kemani "shamolga ta'zim" qilib, suzuvchi langarni uloqtirib, dvigatelni past tezlikda ishga tushirishga harakat qilish 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 birligi uchun tiklash momentini oshirish) kemaga yuk va materiallarni 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.
Barqarorlik (barqarorlik) kemaning eng muhim dengizga yaroqliligidan biri bo'lib, u navigatsiya xavfsizligi bilan bog'liq juda muhim masalalar bilan bog'liq. Barqarorlikning yo'qolishi deyarli har doim kemaning va ko'pincha ekipajning o'limini anglatadi. Boshqa dengizga yaroqlilikdagi o'zgarishlardan farqli o'laroq, barqarorlikning pasayishi ko'rinadigan tarzda o'zini namoyon qilmaydi va kema ekipaji, qoida tariqasida, ag'darilishdan oldingi so'nggi soniyalargacha yaqinlashib kelayotgan xavfdan xabardor emas. Shuning uchun kema nazariyasining ushbu bo'limini o'rganishga katta e'tibor berilishi kerak.
Kema suv yuzasiga nisbatan ma'lum bir muvozanat holatida suzishi uchun u nafaqat muvozanat shartlarini qondirishi, balki uni muvozanat holatidan chiqarishga intilayotgan tashqi kuchlarga ham qarshilik ko'rsatishi kerak. bu kuchlar asl holatiga qaytadi. Shuning uchun, kema balansi barqaror bo'lishi kerak, yoki, boshqacha qilib aytganda, kema ijobiy barqarorlikka ega bo'lishi kerak.
Shunday qilib, barqarorlik - bu tashqi kuchlar tomonidan muvozanatdan chiqarilgan kemaning ushbu kuchlar tugatilgandan so'ng dastlabki muvozanat holatiga qaytish qobiliyatidir.
Idishning barqarorligi uning muvozanati bilan bog'liq bo'lib, bu ikkinchisining xarakteristikasi bo'lib xizmat qiladi. Agar kema balansi barqaror bo'lsa, u holda kema ijobiy barqarorlikka ega; agar uning muvozanati befarq bo'lsa, u holda kema nolga teng barqarorlikka ega va nihoyat, agar kema muvozanati beqaror bo'lsa, u salbiy barqarorlikka ega.
Tanker Kapitan Shiryaev
Manba: fleetphoto.ru
Ushbu bobda kemaning o'rta ramkasi tekisligida kemaning ko'ndalang egilishlari ko'rib chiqiladi.
Transvers moyilliklar paytida barqarorlik, ya'ni rulon paydo bo'lganda, ko'ndalang deyiladi. Idishning moyillik burchagiga qarab, ko'ndalang barqarorlik nishabning kichik burchaklaridagi barqarorlikka (10-15 gradusgacha) yoki boshlang'ich barqarorlik deb ataladigan va qiyalikning katta burchaklarida barqarorlikka bo'linadi.
Idishning moyilliklari bir juft kuch ta'sirida sodir bo'ladi; kemaning bo'ylama o'qi atrofida aylanishiga sabab bo'ladigan bu kuchlar juftligi momenti tovonli Mcr deb ataladi.
Agar idishga qo'llaniladigan Mcr asta-sekin noldan yakuniy qiymatgacha oshib borsa va burchak tezlashishiga va natijada inersiya kuchlariga olib kelmasa, unda bunday moyillik bilan barqarorlik statik deyiladi.
Idishga ta'sir etuvchi tovon momenti bir zumda burchak tezlanishi va inertial kuchlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Bunday moyillik bilan namoyon bo'ladigan barqarorlik dinamik deb ataladi.
Statik barqarorlik tiklash momentining paydo bo'lishi bilan tavsiflanadi, bu esa kemani dastlabki muvozanat holatiga qaytarishga intiladi. Dinamik barqarorlik bu momentning harakatining boshidan oxirigacha bo'lgan ishi bilan tavsiflanadi.
Idishning teng hajmli ko'ndalang moyilligini ko'rib chiqing. Dastlabki holatda kema to'g'ridan-to'g'ri qo'nishga ega deb taxmin qilamiz. Bunday holda, D' qo'llab-quvvatlash kuchi DPda harakat qiladi va C nuqtasida qo'llaniladi - kema o'lchamining markazi (Center of suyancy-B).
Guruch. bitta Faraz qilaylik, tovon momenti ta'sirida kema kichik th burchak ostida ko'ndalang qiyalik oldi. Keyin kattalik markazi C nuqtadan C 1 nuqtaga o'tadi va B 1 L 1 yangi samarali suv chizig'iga perpendikulyar bo'lgan qo'llab-quvvatlash kuchi diametrik tekislikka th burchak ostida yo'naltiriladi. Qo'llab-quvvatlovchi kuchning asl va yangi yo'nalishining ta'sir chiziqlari m nuqtada kesishadi. Suzuvchi tomirning cheksiz kichik teng hajmli moyilligida qo'llab-quvvatlovchi kuchning ta'sir chizig'ining kesishish nuqtasi ko'ndalang metasentr (metasentr) deb ataladi.
Metasentrning yana bir ta'rifini berishingiz mumkin: kattalik markazining ko'ndalang tekislikdagi siljishi egri chizig'ining egrilik markazi ko'ndalang metasentr deb ataladi.
Ko'ndalang tekislikdagi kattalik markazining siljish egri chizig'ining egrilik radiusi ko'ndalang metasentrik radius (yoki kichik metasentrik radius) deb ataladi (Metasentr radiusi). U ko'ndalang metasentrdan m dan C kattalik markazigacha bo'lgan masofa bilan aniqlanadi va r harfi bilan belgilanadi.
Transvers metasentrik radiusni quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin:
ya'ni, ko'ndalang metasentrik radius bu hududning og'irlik markazidan o'tuvchi bo'ylama o'qqa nisbatan vaterlin maydonining Ix inersiya momentiga teng bo'lib, bu suv chizig'iga mos keladigan V hajm siljishiga bo'linadi.
Barqarorlik shartlari
Faraz qilaylik, to'g'ridan-to'g'ri muvozanat holatida bo'lgan va havo liniyasining suv chizig'i bo'ylab suzib yuruvchi kema, Mkr tashqi to'piq momentining ta'siri natijasida havo liniyasining dastlabki suv chizig'i bilan qiyshaygan deb faraz qilaylik. yangi faol suv liniyasi B 1 L 1 kichik burchak th hosil qiladi. Korpusning suvga botgan qismi shaklining o'zgarishi tufayli korpusning bu qismiga ta'sir qiluvchi gidrostatik bosim kuchlarining taqsimlanishi ham o'zgaradi. Kemaning kattalik markazi rulon yo'nalishi bo'yicha harakat qiladi va C nuqtadan C 1 nuqtasiga o'tadi.
D' qo'llab-quvvatlovchi kuchi, o'zgarmagan holda, yangi samarali suv chizig'iga vertikal yuqoriga perpendikulyar yo'naltiriladi va uning ta'sir chizig'i dastlabki ko'ndalang metasentrda m DPni kesib o'tadi.
Kemaning og'irlik markazining pozitsiyasi o'zgarishsiz qoladi va og'irlik kuchi P yangi suv chizig'iga perpendikulyar bo'ladi B 1 L 1 . Shunday qilib, bir-biriga parallel bo'lgan P va D' kuchlari bir xil vertikalda yotmaydi va shuning uchun GK yelkasi bilan bir juft kuch hosil qiladi, bu erda K nuqta G nuqtadan pastga tushirilgan perpendikulyar asosdir. qo'llab-quvvatlovchi kuchning harakat yo'nalishi.
Kema og'irligi va tayanch kuchi natijasida hosil bo'lgan, kemani dastlabki muvozanat holatiga qaytarishga intiluvchi kuchlar juftligiga tiklovchi juftlik deyiladi va bu juftlik momenti Mth tiklash momenti deyiladi.
To'piqli kemaning barqarorligi masalasi tiklash momentining harakat yo'nalishi bilan hal qilinadi. Agar tiklash momenti kemani dastlabki muvozanat holatiga qaytarishga intilayotgan bo'lsa, unda tiklash momenti ijobiy, kemaning barqarorligi ham ijobiy - kema barqaror. Shaklda. 2 kemada harakat qiluvchi kuchlarning joylashishini ko'rsatadi, bu ijobiy tiklash momentiga to'g'ri keladi. Agar CG metamarkaz ostida joylashgan bo'lsa, bunday moment paydo bo'lishini tekshirish oson.
Guruch. 2 
Guruch. 3 Shaklda. 3-rasm, tiklash momenti salbiy bo'lganida (CG metamarkazning ustida joylashgan) teskari holatni ko'rsatadi. U kemani muvozanat holatidan ko'proq chalg'itishga intiladi, chunki uning harakat yo'nalishi Mkr tashqi to'planish momentining harakat yo'nalishiga to'g'ri keladi. Bunday holda, kema barqaror emas.
Nazariy jihatdan, kema qiyshayganida tiklash momenti nolga teng deb taxmin qilish mumkin, ya'ni kemaning og'irlik kuchi va qo'llab-quvvatlash kuchi rasmda ko'rsatilganidek, bir xil vertikalda joylashgan. 4.
Guruch. 4 Qayta tiklash momentining yo'qligi, oyoqqa turish momenti tugagandan so'ng, kema moyil holatda qolishiga olib keladi, ya'ni kema befarq muvozanatda bo'ladi.
Shunday qilib, transvers metasentrning o'zaro pozitsiyasiga ko'ra m va C.T. G ni tiklash momentining belgisi yoki boshqacha aytganda, idishning barqarorligi bo'yicha hukm qilish mumkin. Shunday qilib, agar transvers metacenter og'irlik markazidan yuqorida bo'lsa (2-rasm), u holda kema barqarordir.
Transvers metacenter og'irlik markazi ostida joylashgan bo'lsa yoki unga to'g'ri kelsa (3, 4-rasm), kema barqaror emas.
Demak, metasentrik balandlik (Metasentrik balandlik) tushunchasi paydo bo'ladi: ko'ndalang metasentrik balandlik - muvozanatning dastlabki holatida tomirning og'irlik markazidan ko'ndalang metasentrning balandligi.
Transvers metasentrik balandlik (2-rasm) og'irlik markazidan (G nuqtasi) ko'ndalang metasentrga (nuqta m), ya'ni mG segmentigacha bo'lgan masofa bilan belgilanadi. Bu segment doimiy qiymat, chunki va C.T. , va ko'ndalang metacenter past moyilliklarda o'z pozitsiyasini o'zgartirmaydi. Shu munosabat bilan, uni idishning dastlabki barqarorligi uchun mezon sifatida qabul qilish qulay.
Agar ko'ndalang metasentr kemaning og'irlik markazidan yuqori bo'lsa, u holda ko'ndalang metasentrik balandlik ijobiy hisoblanadi. Keyin kema barqarorligi sharti quyidagi formulada berilishi mumkin: agar uning transvers metasentrik balandligi ijobiy bo'lsa, kema barqarordir. Bunday ta'rif qulaydir, chunki u kemaning barqarorligini uning moyilligini hisobga olmagan holda, ya'ni tovon burchagi nolga teng bo'lganda, tiklash momenti umuman bo'lmaganda hukm qilish imkonini beradi. Transvers metasentrik balandlikning qiymatini olish uchun qanday ma'lumotlar mavjud bo'lishi kerakligini aniqlash uchun 1-rasmga murojaat qilaylik. 5, bu kattalik markazining nisbiy joylashishini ko'rsatadi C, tortishish markazi G va musbat boshlang'ich ko'ndalang barqarorlikka ega bo'lgan tomirning ko'ndalang metasentri m.
Guruch. besh Rasmda ko'rsatilgan ko'ndalang metasentrik balandlik h quyidagi formulalardan biri bilan aniqlanishi mumkin:
h = Z C ± r - Z G;
Transvers metasentrik balandlik ko'pincha oxirgi tenglik yordamida aniqlanadi. Zm transvers metasentrining ilovasini metasentrik diagrammadan topish mumkin. Kemaning ko'ndalang metasentrik balandligini aniqlashdagi asosiy qiyinchiliklar ZG tortishish markazining ilovasini aniqlashda yuzaga keladi, bu kema massalari yukining yig'indisi jadvali yordamida aniqlanadi (mavzu ma'ruzada ko'rib chiqilgan -) .
Xorijiy adabiyotlarda mos keladigan nuqtalarning belgilanishi va barqarorlik parametrlari quyidagi rasmda ko'rsatilgandek ko'rinishi mumkin. 6.
Guruch. 6 - bu erda K - o'tkir nuqta;
- B - suzish markazi;
- G - og'irlik markazi;
- M - transvers metamarkaz (metamarkaz);
- KV - kattalik markazining ilovasi;
- KG - tortishish markazini qo'llash;
- CM - ko'ndalang metamarkazning ilovasi;
- VM - transvers metasentrik radius (Metasentr radiusi);
- BG - og'irlik markazining kattalik markazidan ko'tarilishi;
- GM - transvers metasentrik balandlik (Metasentrik balandlik).
Bizning adabiyotimizda GK deb belgilangan statik barqarorlik yelkasi chet el adabiyotida GZ deb belgilangan.
Tavsiya etilgan o'qish:
Barqarorlikning asosiy xususiyati tiklash momenti, bu kemaning shamol, to'lqinlar va boshqa sabablar ta'sirida tovarlarning siljishidan kelib chiqadigan tovon va kesish momentlarining statik yoki dinamik (to'satdan) ta'siriga bardosh berishi uchun etarli bo'lishi kerak.
To'piq (qirqish) va tiklash momentlari qarama-qarshi yo'nalishda harakat qiladi va idishning muvozanat holatida tengdir.
Farqlash lateral barqarorlik tomirning ko'ndalang tekislikdagi moyilligiga mos keladigan (tomir rulosi) va uzunlamasına barqarorlik(kema trimasi).
Uzunlamasına barqarorlik dengiz kemalari aniq ta'minlanadi va uning buzilishi amalda mumkin emas, tovarlarni joylashtirish va harakatlantirish esa lateral barqarorlikning o'zgarishiga olib keladi.
Kema egilganida uning kattalik markazi (CV) CV traektoriyasi deb ataladigan ma'lum bir egri chiziq bo'ylab harakatlanadi. Idishning kichik moyilligi (12 ° dan ko'p bo'lmagan) bilan CV traektoriyasi tekis egri chiziqqa to'g'ri keladi, deb taxmin qilinadi, bu m nuqtada markazlashtirilgan r radiusli yoy deb hisoblanishi mumkin.
r radiusi deyiladi kemaning transvers metasentrik radiusi, va uning markazi m - kemaning dastlabki metamarkazi.
Metasentr - traektoriyaning egrilik markazi, uning bo'ylab C qiymatining markazi kemani egish jarayonida harakat qiladi. Agar moyillik ko'ndalang tekislikda (rulonda) sodir bo'lsa, metamarkaz ko'ndalang yoki kichik deb ataladi, bo'ylama tekislikda (trim) esa - uzunlamasına yoki katta.
Shunga ko'ra, ko'ndalang (kichik) r va bo'ylama (katta) R metasentrik radiuslar mavjud bo'lib, ular rulon va trim paytida C traektoriyasining egrilik radiuslarini ifodalaydi.
Dastlabki metasentr t va kemaning og'irlik markazi G o'rtasidagi masofa deyiladi boshlang'ich metasentrik balandlik(yoki oddiygina metasentrik balandlik) va h harfi bilan belgilanadi. Dastlabki metasentrik balandlik kema barqarorligining o'lchovidir.
h = zc + r - zg; h = zm ~ zc; h = r - a,
bu erda a - og'irlik markazining (CG) CG dan balandligi.
Metasentrik balandlik (m.h.) - metamarkaz va kemaning og'irlik markazi orasidagi masofa. M.v. tovonning yoki trimning kichik burchaklarida tiklash momentlarini aniqlaydigan tomirning dastlabki barqarorligi o'lchovidir.
m.v ortishi bilan. kemaning barqarorligi yaxshilanadi. Kemaning ijobiy barqarorligi uchun metamarkaz kema CG dan yuqori bo'lishi kerak. Agar m.v. salbiy, ya'ni. metamarkaz kemaning CG ostida joylashgan bo'lib, kemada harakat qiluvchi kuchlar momentni tiklashdan ko'ra tovon hosil qiladi va kema boshlang'ich rulon (salbiy barqarorlik) bilan suzadi, bunga yo'l qo'yilmaydi.
OG - og'irlik markazining kieldan yuqoriga ko'tarilishi; OM - metasentrning kiel ustidagi balandligi;
GM - metasentrik balandlik; CM - metasentrik radius;
m - metamarkaz; G - tortishish markazi; C - kattalik markazi
Kemaning G og'irlik markaziga nisbatan metamarkazning joylashishining uchta mumkin bo'lgan holati mavjud:
metasentr m G tomirining CG dan yuqorida joylashgan (h > 0). Kichkina moyillik bilan tortishish va suzish kuchlari bir juft kuch hosil qiladi, ularning momenti kemani dastlabki muvozanat holatiga qaytarishga intiladi;
G tomirining CG m metasentri ustida joylashgan (h< 0). В этом случае момент пары сил веса и плавучести будет стремиться увеличить крен судна, что ведет к его опрокидыванию;
G kemasining CG va metasentri m mos keladi (h = 0). Kema o'zini beqaror tutadi, chunki kuchlar juftligining qo'li yo'q.
Metasentrning jismoniy ma'nosi shundaki, bu nuqta kemaning og'irlik markazini kemani ijobiy dastlabki barqarorlikdan mahrum qilmasdan ko'tarish chegarasi bo'lib xizmat qiladi.
