Metacentrična višina - kriterij stabilnosti plovila: formula

Definicijo metacentrične višine lahko formuliramo na naslednji način. Kaj je to? To je razdalja med težiščem in metacentrom ladje. Sama opredelitev ni zelo jasna in zato je treba dodati, da se ta višina izrazito izraža s stabilnostjo plovila. To je zato, ker je metacenter glavno merilo za določanje te stabilnosti.

Splošni koncepti

Kot je že bilo navedeno, je metacentrična višina nadmorsko višino nad metacentrom ladje samega. Pomembno je vedeti, da je večja vrednost te značilnosti, večja bo začetna stabilnost plovila. Če se zaradi tega razloga ta višina odstopa od negativne vrednosti, to pomeni, da ladja ne bo mogla plavati brez nagiba. Kaj to pomeni? Sprejemanje negativnih vrednosti metacentrične višine nikakor ni mogoče. Čeprav ... Pridobite natančen odgovor na vprašanje, ali se bo ladja z negativno vrednostjo te višine obrnila, zagotovo ni. Ker se teorija stabilnosti razteza le na naklone ladij, ki ne presegajo 10 stopinj.

Pravila in sile

Pomembno je opozoriti, da obstajajo pravila Skupnosti za razvrščanje, ki spremljajo tehnično delovanje ladij. V teh dokumentih je opisano, da je mogoče upravljati le tiste ladje, katerih metacentrična višina ni manjša od 0,2 metra. Da bi razumeli, kako se bo telo obnašalo z ničlo višino, si lahko predstavljate cev, ki plava v vodi. Ta parameter danega telesa bo enak 0, njeno gibanje pa bo potekalo vzdolž vzdolžne osi vsakič, ko ga bo prizadela katera koli zunanja sila, na primer val ali veter.

Druga podlaga, ki plovilu omogoča, da plava, je sila teže. In tudi Archimedesova sila. Seveda bo sila teže potegnila ladjo navzdol, to je na dno. Številčna vrednost te lastnosti je enaka njegovi teži in se uporablja za težišče ladje. Arhimedovska sila, ali, kakor jo pravimo tudi plavajoča sila, potisne morsko posodo iz vode. Sila tega učinka je enaka premikanju ladje, ki se uporablja v središču podvodne prostornine.

Delo sil

V "neposrednem" položaju ladje se izkaže, da se ti dve sili ravnotežja med seboj in sta v isti navpični ravnini. Zaradi tega je ladja sposobna krmariti z vodo. Če se pojavi ladijska banka, se središče podvodne prostornine CV premakne na stran nagiba ladje. Premikanje je posledica dejstva, da se oblika podvodnega dela telesa spremeni. Poleg tega se, ko se CV premakne na eno od stranic, pojavi okrevanje, ki bo preprečilo valjanje plovila. Če pride do nagiba, CW, ko se začne vrteti okoli točke, ki se običajno imenuje metacenter m.

Oddaljenost od te pogojne točke meteorološkega centra m do težišča plovila CT je njegova višina. Na primer, pri tipičnem čolnom, številčna vrednost metacentrične višine, ki bi zadostovala za varno sedenje in stojalo, je 0,3 m. Načeloma nič ni zapleteno.

Kako zagotoviti stabilnost

Če poznamo vse, kar je bilo opisano zgoraj, obstaja jasno vprašanje, kako oceniti varnost čoln, jadranje jahto, ladjo itd.? Kako razumeti, kako velika je verjetnost, da se ladja vrne iz situacije "dvigne" v normalno, neposredno stanje?

Da bi to dosegli, je treba izboljšati stabilnost plovila. Obstaja več dokazanih metod za to. Zadostno visoko stabilnost lahko zagotovimo z dejstvom, da bo na ladji postavljena fiksna balasta. Vendar pa je treba upoštevati, da se bo težišče plovila znižalo pri dodatni obremenitvi. Ladjarji, mornarji in vsi, ki poznajo pomorsko dejavnost, imajo to pravilo: vsak kilogram tovora, dani pod vodno linijo, bo povečal stabilnost ladje, vendar vsak kilogram nad to črto bo poslabšal položaj ladje.

Rekonstrukcija ladje

Da bi povečali težo, na primer, jahte, je opremljen s takšno stvarjo, kot je fiksni balastni kobil. Ampak, tukaj je pomembno opozoriti, da ga lahko postavite le na klasično vrsto jahte. Vse druge vrste s takim kobilom bodo pretežke. Klasične jahte so absolutna stabilnost rečne ladje, kot se imenuje. Stvar je, da se lahko ta kategorija ladij razreže skoraj po vsakem zvitku. Kot pete, ki je potreben za zagotovitev, da plovilo ni obnovljeno, je 155 stopinj. To je parameter jahte, kot je Contessa 32. Z drugimi besedami, rečna posoda tega razreda bo lahko ponovno vzpostavila neposredni položaj tudi po tem, ko se s kobilico strme navzgor.

Pomembno je razumeti, da imajo velika plovila večjo stabilnost oblike na začetku zaradi njihove velikosti. Druga pomembna točka je, da morske vode ne bi smele vstopiti v ladjo, medtem ko se nagnejo skozi žrelo ali odprtine. Če se to zgodi, lahko tekočina na plovilu izniči stabilnost. To se bo zgodilo zaradi dejstva, da bo težka voda, ki je padla, naredila ladjo težjo. Metacentrična višina bo motena zaradi premikanja težišča. In ladja bo začela potopiti.

Plovila z nadgradnjo

Obstaja vrsta ladje, ki ima vodotesno nadgradnjo. Seveda voda ne more vstopiti v takšno ladjo, kar pomeni, da bo stabilnost ostala na isti ravni tudi pri velikem bregu. To načelo je postalo temeljnega pomena pri izumu rešilnih čolnov. Obstajajo rešilni splavi in ​​čolni, ki zaradi svoje konstrukcije veljajo za skoraj neprepustne. Takšne kategorije ladij se lahko obnovijo tudi potem, ko so se popolnoma obrnile.

Na primer, lahko vzamete jadrnico, ki ima en rafiniran način za izboljšanje stabilnosti ladje. Metoda se imenuje bančništvo. In njegovo bistvo leži v tem, da se ob nagibanju premikajo težo posadke, balasta ali vrtenja kobilice čez celotno širino plovila. Do sedaj se uporabljajo številne različne vrste balast. In prav tako obstaja en nov, ki je sestavljen iz prisotnosti podvodnih nadzorovanih kril.

Eksperimentalna višina

Nadalje. Da bi eksperimentalno izračunali metacentrično višino ladje, lahko premikate velik tovor okoli ladje. Premik tovora mora potekati na določeni razdalji Q od kraja, kjer je bil prvotno nameščen. Tudi pri premikanju predmeta je treba izmeriti majhen kot vrtenja, ki je označen kot af. Številčna vrednost te lastnosti bo ustrezala kotu nagiba ladje.

To bo videti kot prečna metacentrična višina v formuli:

h₀ = 0,525 (W / T) 2, m

B je širina plovila, ki jo je treba meriti v metrih, T pa čas valjanja, določen v nekaj sekundah.

Ta metoda izračuna in eksperimentalna metoda določanja sta postali glavna določila, ki so omogočila, da se višina metacentra ladje vzame za glavni kriterij njegove stabilnosti.

Jadrnice

Trenutno jadrnice so med najnevarnejšimi v smislu delovanja, pa tudi najbolj zahtevne stabilnosti. Stvar je v tem, da bo z vetrom jadro takšnega plovila nenehno izpostavljeno močnemu vplivu zraka, ki je v takih razmerah glavni trenutek, ki ustvarja priložnost za valjanje. Zaradi jadrnice plovila z velikimi in dolgimi jamborji in posledično velikimi jadami je še dodatna težka pritrjena balasta, ki bo močno zmanjšala težišče plovila in tako ustvarila večjo metacentrično višino.

Zelo pomembno je opozoriti: pogosto napako ocenjujejo stabilnost ladje le z metacenterjem. Seveda bo ta višina glavno merilo. Vendar pa ne moremo prezreti prednosti, ki obstajajo v celotnem diagramu statične stabilnosti. Ne obstaja le višina metacentra.

Primeri nestabilnosti

Obstajajo trije primeri nestabilnosti plovil. Razmislimo jih podrobneje.

Prvi primer se pojavi v tej situaciji, če je višina h> 0. To je posledica dejstva, da je težišče večje od središča velikosti. Če so ti pogoji izpolnjeni in ladja nagnjena na obe strani, bo črta podporne sile prečkala diametralno ravnino, višjo od težišča.

Drugi primer nestabilnosti se zgodi, ko je metacentrična višina nič. V tem primeru je praktično, kot v prejšnjem, težišče večje od središča. Ko je ladja nagnjena, se bo zgodilo, da bo DH linija potekala vzdolž linije. V tem primeru se center velikosti vedno nahaja v isti vertikali s težiščem. S to razporeditvijo sil bo obojestranski par, ki bo poravnal ladjo, preprosto odsoten. Brez vpliva nobenih zunanjih sil se ladja ne bo mogla vrniti na prvotni, neposredni položaj.

Tretji primer se pojavi, če h<0. V tem primeru bo CG višja od središča vrednosti in v nagnjenem položaju linija delovanja podporne sile prepreči sled diametrske ravnine pod CG. V tem primeru se z najmanjšim naklonom oblikuje negativni par sil, ki bo deloval na plovilu in pripeljal do prevrnitve.