Статическая остойчивость морского судна. Ship’s Intact Stability

Статическая остойчивость морского судна. Ship’s Intact Stability

Понимание остойчивости морского судна  можно разделить на две части:

Intact Stability — Начальная остойчивость при неповрежденой целостности корпуса судна с отсеками, не затопленными забортной водой ;

Damage Stability — Остойчивость, которая включает в себя состояние поврежденных отсеков или танков, подвергшихся затоплению забортной водой, с последующим прогнозированием результирующих условий дифферента и осадки.

Аварийную остойчивость, однако, невозможно понять без четкого понимания начальной остойчивости и связанных с ней интересных сценариев. Следовательно, начиная с этой статьи, мы сначала сосредоточимся на начальной, что приведет к обсуждению случаев, когда применение концепции неповрежденной остойчивости окажется полезным, а затем перейдем к поврежденной остойчивости.

Для начала разберемся с терминологией:

  • Центр тяжести G — геометрическая точка, положение которой определяется распределением массы в теле.
  • Метацентр M — геометрическая точка, вокруг которой судно совершает свои колебательные движения (центр кривизны траектории).
  • Метацентрическая высота GM — расстояние между центром тяжести и метацентром.
  • Центр плавучести B (или С) —  геометрический центр погруженной (подводной) части корпуса судна, является точкой пересечения векторов силы плавучести.

Intact Stability или Начальная остойчивость:

Фундаментальной концепцией, стоящей за пониманием неповрежденной устойчивости плавающего тела, является теория равновесия. Для надводного судна могут возникнуть три типа условий равновесия в зависимости от соотношения между положениями центра тяжести и центра плавучести.

Статическая остойчивость морского судна. Ship’s Intact Stability

1. Устойчивое равновесие:

Устойчивое равновесие достигается, когда вертикальное положение G (центр тяжести) ниже положения поперечного метацентра M. Итак, когда судно кренится под углом (скажем, тета-Ɵ), центр плавучести В теперь смещается к В1. Боковое расстояние или рычаг между весом и плавучестью в этом состоянии приводит к моменту, который возвращает судно в исходное вертикальное (спрямленное) положение.

Статическая остойчивость морского судна. Ship's Intact Stability

Момент, в результате которого судно возвращается в исходное положение, называется восстанавливающим моментом. Рычагом, вызывающим восстановление судна, является расстояние между вертикальными линиями, проходящими через G и B1. Это называется плечом или сокращенно GZ.

GM — метацентрическая высота является одним из самых важных показателей остойчивости мосркого судна.

2. Нейтральное равновесие:

Это наиболее опасная ситуация для любого надводного судна или корабля, и необходимо принять все меры предосторожности, чтобы избежать ее. Это происходит, когда вертикальное положение центра тяжести совпадает с поперечным метацентром М. В таких условиях восстанавливающее плечо не создается ни при каком угле крена.

Neutral Equilibrium.png Статическая остойчивость морского судна. Ship's Intact Stability

В результате любой кренящий момент не создает восстанавливающий момент, и судно остается в накрененном положении до тех пор, пока сохраняется нейтральная остойчивость.

Такую остойчивость также называют нулевой.

Статическая остойчивость морского судна. Ship’s Intact Stability

rol Статическая остойчивость морского судна. Ship's Intact Stability

Как хороший пример тела, погруженного в воду с таким совпадением центра тяжести и метацентром, можно привести пустую бочку или бревно, устоять на котором крайне сложно.

3. Неустойчивое равновесие:

Неустойчивое равновесие возникает, когда вертикальное положение G выше, чем положение поперечного метацентра M. Итак, когда судно кренится под углом (скажем, тета-Ɵ), центр плавучести В теперь смещается к В1. Но восстанавливающее плечо теперь имеет отрицательное значение, или, другими словами, созданный момент приведет к дальнейшему крену до тех пор, пока не будет достигнуто состояние устойчивого равновесия.

Статическая остойчивость морского судна. Ship's Intact Stability

 

Остойчивость мосркого судна, очевидно, напрямую зависит от значения его метацентрической высоты GM.

GM > 0 означает, что судно остойчиво.
GM = 0 означает, что судно имеет нулевую остойчивость.
GM < 0 означает, что судно не остойчиво.

Статическая остойчивость морского судна. Ship’s Intact Stability

Продольная остойчивость:

Во всем, что мы обсуждали до сих пор, мы имели дело только с креном судна. Другими словами, речь шла только о поперечной остойчивости морского судна. Но анализ остойчивости не ограничивается только поперечным направлением. Продольные смещения грузов на борту или любой момент продольной дифферентовки (момент, который может вызвать дифферент судна) — это аспекты, которые обсуждаются в рамках продольной остойчивости судна или корабля.

Статическая остойчивость морского судна. Ship's Intact Stability

Эффект смещения веса в сторону кормовой части приводит к дифференту (Trim) на корму. Центр тяжести  G теперь смещается на корму в новое положение G1, что вызывает дифферентный момент. Судно теперь дифферентуется на корму, что означает, что большая часть корпуса погружена в корму, а часть погруженного объема теперь выходит вперед. Это вызывает смещение центра плавучести судна к корме (от «В» к «В1»). Равновесный угол дифферента достигается, когда конечный центр тяжести G1 находится на одной линии с конечным центром плавучести B1.

Статическая остойчивость морского судна. Ship’s Intact Stability

Метацентр судна в его продольном направлении называется продольным метацентром ML, а вертикальное расстояние между центром тяжести и продольным метацентром называется продольной метацентрической высотой  GML. Как и в случае с поперечной остойчивостью, положительный продольный GM означает, что судно стабилен в продольном направлении и не будет погружаться.

Здесь важно отметить, что значения продольной GM обычно в 100-110 раз превышают значение поперечной GM. А так как значения поперечной GM всех типов судов колеблются от 0,2 до 2,5, то из этого следует, что GM в продольном направлении обычно достигает 100 м и более. Именно благодаря этому морские суда по своей природе обладают высокой остойчивостью в продольном направлении, и, следовательно, большинство исследований остойчивости судов сосредоточено на поперечной остойчивости корабля.

Статическая остойчивость морского судна. Ship’s Intact Stability

Читайте о Динамической остойчивости в следующей статье

У этой записи один комментарий

  1. Сандик

    хорошо написано

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.