Metacentrisk høyde er skipets stabilitetstest: formel

Den metacentriske høyden kan bestemmesformulert som følger. Hva er dette? Dette er avstanden mellom tyngdepunktet og metacenteret på skipet. Definisjonen selv er ikke veldig klar, og derfor bør det legges til at denne høyden ofte uttrykkes gjennom fartøyets stabilitet. Dette skyldes at metacenter er hovedkriteriet for å bestemme denne svært stabiliteten.

Generelle konsepter

Som tidligere nevnt, har metacentrisk høyde -Dette er høyden av tyngdepunktet over selve senterets metacenter. Det er viktig å vite at jo større verdien av denne egenskapen er, desto større vil være den første stabiliteten til fartøyet. Hvis denne høyden av en eller annen grunn avviker fra en negativ verdi, indikerer dette at skipet ikke vil kunne flyte uten å hakke. Hva betyr dette? Å innrømme negative verdier av metacentrisk høyde er på ingen måte mulig. Selv om ... Få et nøyaktig svar på spørsmålet om et skip med en negativ verdi av denne høyden vil vende seg om, er definitivt ikke. Siden stabilitetssteorien bare strekker seg til skråninger av skip som ikke overstiger 10 grader.

Regler og styrker

Det er viktig å merke seg at det er reglerKlassifiseringsfellesskap som overvåker den tekniske driften av skip. I disse dokumentene det er beskrevet som kan betjenes bare av disse skipene metasenterhøyden er ikke mindre enn 0,2 meter. For å forstå hvordan kroppen vil oppføre seg med null høyde, kan du forestille deg en tønne som flyter i vannet. Denne parameteren av legemet er lik 0, men dens bevegelse vil skje langs lengdeaksen hver gang da den vil påvirke noen ytre kraft, for eksempel bølge eller vind.

Et annet grunnlag som tillater skipetå svømme er tyngdekraften. Og også Archimedes kraft. Naturligvis vil tyngdekraften trekke skipet ned, det er til bunnen. Den numeriske verdien av denne karakteristikken er lik vekten, og den er påført skipets tyngdepunkt. Den arkimediske kraften, eller, som den også kalles, oppdriftskraften, skyver sjøfartøyet ut av vannet. Kraften til denne effekten er lik forskyvningen av skipet, som påføres i midten av undervannsvolumet.

Arbeid av krefter

Med skipets "direkte" posisjon viser det seg atdisse to styrker balanserer hverandre og er i samme vertikale plan. På grunn av dette kan skipet navigere i vannet. I tilfelle et skips bank vises, beveger senteret av undervannsvolumet av CV'en seg til siden av skipets tilt. Fordelingen skyldes det faktum at formen på undervannsdelen av kroppen endrer seg. I tillegg, når CV-en beveger seg til en av sidene, oppstår et gjenopprettings øyeblikk som motvirker fartøyets rulle. Hvis en tilt oppstår, begynner CW som det begynner å vende rundt punktet, som vanligvis kalles metacenter m.

Avstanden fra dette betingede punktet til metocenter m tilTyngdepunktet av fartøyet og vil være dets høyde. For eksempel, for en typisk robåt, vil den numeriske verdien av metacentrisk høyde, som vil være tilstrekkelig for at personer trygt sitter og står, er 0,3 m. I prinsippet er ingenting komplisert.

Hvordan sikre stabilitet

Å vite alt som ble beskrevet ovenfor, er detDet åpenbare spørsmålet om hvordan man skal vurdere sikkerheten til en båt, en seilbåt, et skip, etc.? Hvordan forstår hvor stor sjansene for at skipet kommer tilbake fra situasjonen "kvel opp" til en normal, direkte tilstand?

For å oppnå dette, er det nødvendig åforbedre stabiliteten til skipet. Det finnes flere dokumenterte metoder for dette. Tilstrekkelig høy stabilitet kan sikres ved at ombord på skipet blir plassert fast ballast. Imidlertid bør man ta hensyn til at fartøyets tyngdepunkt reduseres med en ekstra belastning. Skipsbyggere, sjøfolk og alle som er kjent med sjøbransjen har denne regelen: Hver kilo last plassert under vannlinjen vil øke skipets stabilitet, men hvert kilo over denne linjen vil forverre skipets posisjon.

Rekonstruksjon av skip

For å øke vekten, for eksempel av en yacht, densutstyr med en slik ting som en fast ballastkjøl. Men her er det viktig å merke seg at den kun kan plasseres på den klassiske typen yacht. Enhver annen art med en slik kjel vil være for tung. Klassiske yachter er den absolutte stabiliteten til et elvskip, som det kalles. Saken er at denne kategorien av skip kan rette ut nesten etter noen rulle. Hælvinkelen, som er nødvendig for å sikre at fartøyet ikke gjenopprettes, er 155 grader. Dette er parameteren til en yacht som Contessa 32. Med andre ord, et elvfartøy i denne klassen vil kunne komme seg til en direkte posisjon selv etter at den er toppet oppover med en kjøl.

Det er viktig å forstå at store fartøy harFor det første, på grunn av størrelsen er formen stabilere. Et annet viktig poeng er at sjøvann ikke skal komme inn i skipet mens det går gjennom luker eller åpninger. Hvis dette skjer, kan væsken ombord nullere all stabilitet. Dette vil skje på grunn av at vekten av vannet som har falt, vil gjøre skipet tyngre. Den metacentriske høyden vil bli forstyrret på grunn av tyngdepunktets forskyvning. Og skipet vil begynne å synke.

Fartøy med overbygning

Det er en type skip som besittervanntett overbygning. Vanligvis kan ikke vann komme inn i et slikt skip, noe som betyr at stabiliteten vil forbli på samme nivå, selv med en stor bank. Dette prinsippet har blitt grunnleggende i oppfinnelsen av livbåter, tumblere. Det er redningsflåter og båter, som anses som nesten ugjennomtrengelige på grunn av deres design. Slike kategorier av skip er i stand til å gjenopprette selv etter at de har fullstendig vendt.

Du kan for eksempel ta en seilbåt, hvilkenhar en snedig måte å forbedre skipets stabilitet på. Metoden kalles bank. Og dens essens ligger i det faktum at når du vipper vil flytte vekten av mannskapet, ballast eller svingende kjel over hele bredden av fartøyet. Til dags dato brukes mange forskjellige typer ballast. Og også det er en ny, som består i nærvær av undervanns kontrollerte vinger.

Eksperimentell høyde

Videre videre. For å eksperimentelt beregne metakentrisk høyde på skipet, kan du flytte en stor last rundt skipet. Bevegelsen av lasten må skje på en bestemt avstand Q fra stedet der den var opprinnelig lokalisert. Også når du flytter et objekt, er det nødvendig å måle en liten rotasjonsvinkel, som betegnes som av. Den numeriske verdien av denne karakteristikken vil tilsvare skråningsvinkelen til skipet.

Dette vil se ut som den transversale metacentriske høyden i formelen:

h₀ = 0,525 (W / T) 2, m

B er fartøyets bredde, som skal måles i meter, og T er rullingsperioden, bestemt i sekunder.

Det var denne beregningsmetoden, så vel som den eksperimentelle metoden for bestemmelse, som ble de viktigste bestemmelsene som fikk lov til å ta høyden på skipets metacenter for hovedkriteriet for stabiliteten.

Seilskip

For tiden er seilbåter aleneav de farligste når det gjelder drift, så vel som den mest krevende stabilitet. Saken er at når vinden seil som skipet vil bli stadig utsatt for alvorlig luft at disse forholdene vil være det viktigste punktet, noe som skaper en mulighet for banken. Det er på grunn av tilstedeværelsen av skip seiler med store og lange master og, som en konsekvens, store seil, krever tilstedeværelse av ytterligere stasjonære tung ballast, noe som i stor grad redusere tyngdepunktet av fartøyet, og derved øke verdien av metasenterhøyde.

Det er veldig viktig å merke seg: Innrømmer ofte en slik feil som vurderingen av skipets stabilitet bare ved dens metacenter. Selvfølgelig vil denne høyden være hovedkriteriet. Man kan imidlertid ikke ignorere fordelene som eksisterer i hele statisk stabilitetsdiagram. Det er ikke bare høyden på metacenteret.

Forekomster av ustabilitet

Det er tre tilfeller av fartøy ustabilitet. La oss se nærmere på dem.

Det første tilfellet oppstår i den situasjonen, hvishøyde h> 0. Dette skyldes det faktum at tyngdepunktet er høyere enn midtpunktet. Dersom disse betingelsene er oppfylt og skipet vipper til hver side, vil virkningslinjen for den støttende kraften krysse diametrisk planet høyere enn tyngdepunktet.

Det andre tilfellet av ustabilitet vil oppstå,når metacentrisk høyde er null. I dette tilfellet, som i den forrige, vil tyngdepunktet praktisk talt være høyere enn midtpunktet. Og når skipet er vippet, vil det skje at DH-linjen vil passere langs størrelsesordenen. I dette tilfellet vil sentrum av størrelsen alltid være plassert i samme vertikale med tyngdepunktet. Med dette arrangementet av styrker vil gjenopprettingsparet som justerer skipet, ganske enkelt være fraværende. Uten påvirkning av noen eksterne krefter, vil skipet ikke kunne gå tilbake til sin opprinnelige, direkte posisjon.

Det tredje tilfellet oppstår hvis h <0. I dette tilfellet vil DH være høyere enn sentrum av verdien, og i den skrånende posisjon vil virkningslinjen for den støttende kraft forhindre spor av diametrisk plan under CT. I dette tilfellet, med den minste tilbøyelighet, vil det bli dannet et negativt par krefter som vil fungere på fartøyet og føre til dets vending.