أداء السفينة

أكثر الصفات التشغيلية المميزة للسفينة الصغيرة هي: سعة الركاب,سعة الحمولة والإزاحة والسرعة.

سعة الركاب هي مؤشر يساوي عدد الأماكن المجهزة لاستيعاب الأشخاص على متن السفينة. تعتمد سعة الركاب على القدرة الاستيعابية:

ص = جرام/100، الناس (مع الأمتعة)، أو ص =ز/75 الناس (بدون أمتعة)

في هذه الحالة، يتم تقريب النتيجة إلى عدد صحيح أصغر. على متن سفينة صغيرة، يجب أن يتوافق توافر المقاعد المجهزة مع سعة الركاب المحددة للسفينة.

يمكن حساب سعة الركاب تقريبًا باستخدام الصيغة:

N=Lnb Bnb/K، الناس،

أين ل -المعامل التجريبي يساوي: للقوارب الآلية وقوارب التجديف - 1.60؛ للقوارب - 2.15.

سعة التحميل- حمولة السفينة بما في ذلك كتلة الأشخاص والأمتعة حسب سعة الركاب. يتم التمييز بين الوزن الساكن والحمولة الصافية.

الوزن الساكن -هذا هو الفرق بين الإزاحة عند التحميل الكامل وعندما تكون فارغة.

صافي سعة الحمولة -هذه هي كتلة الحمولة التي يمكن للسفينة تحملها فقط.

بالنسبة للسفن الكبيرة، وحدة التغيير في القدرة الاستيعابية هي طن، بالنسبة للسفن الصغيرة - كجم. يمكن حساب سعة الحمولة C باستخدام الصيغ، أو يمكن تحديدها تجريبيًا. للقيام بذلك، عندما تكون السفينة فارغة، ولكن مع الإمدادات واحتياطي الوقود، يتم وضع البضائع بشكل تسلسلي حتى تصل السفينة إلى خط الماء المطابق للحد الأدنى لارتفاع العائم. تتوافق كتلة الحمولة الموضوعة مع القدرة الاستيعابية للسفينة.

الإزاحة . هناك نوعان من الإزاحة - الكتلة (الوزن) والحجمية.

إزاحة الكتلة (الوزن). - هذه هي كتلة السفينة طافية، وتساوي كتلة الماء المزاح بواسطة السفينة. وحدة القياس هي طن .

النزوح الحجمي الخامس - هذا هو حجم الجزء تحت الماء من السفينة بالمتر المكعب. يتم الحساب من خلال القياسات الرئيسية:

الخامس = إس إل فاتو,

حيث S هو معامل الإزاحة الكامل، ويساوي 0.35 - 0.6 للسفن الصغيرة، وتكون القيمة الأقل للمعامل نموذجية للسفن الصغيرة ذات الخطوط الحادة. بالنسبة لقوارب الإزاحة S = 0.4 - 0.55، قوارب التخطيط S = 0.45 - 0.6، القوارب الآلية 5 - 0.35 - 0.5، بالنسبة للسفن الشراعية، يتراوح هذا المعامل من 0.15 إلى 0.4 .

سرعة.

السرعة هي المسافة التي تقطعها السفينة في وحدة الزمن. على السفن البحرية، يتم قياس السرعة بالعقدة (ميل في الساعة)، وعلى السفن الداخلية - بالكيلومترات في الساعة (كم / ساعة). يُنصح ملاح السفينة الصغيرة بمعرفة ثلاث سرعات: أعلى (الحد الأقصى) الذي تطوره السفينة عند أقصى قوة للمحرك؛ أصغر (الحد الأدنى) الذي تطيع فيه السفينة الدفة؛ متوسطة - الأكثر اقتصادا للتحولات الكبيرة نسبيا. تعتمد السرعة على قوة المحرك وحجم وشكل الهيكل وحمولة السفينة والعوامل الخارجية المختلفة: الأمواج والرياح والتيارات وما إلى ذلك.

صلاحية السفينة للإبحار

تتميز قدرة السفينة على البقاء طافية، والتفاعل مع الماء، وعدم الانقلاب أو الغرق عند غمرها بالمياه، بصلاحيتها للإبحار. وتشمل هذه: الطفو والاستقرار وعدم القابلية للغرق.

الطفو.الطفو هو قدرة السفينة على الطفو على سطح الماء، مع وجود مشروع معين. كلما زاد الوزن الذي تضعه على القارب، كلما غرق في الماء بشكل أعمق، لكنه لن يفقد القدرة على الطفو حتى يبدأ الماء في التدفق إلى الهيكل.

في حالة حدوث تسرب في الهيكل أو الحفرة، وكذلك دخول الماء إلى السفينة أثناء الطقس العاصف، يزداد وزنها. ولذلك، يجب أن يكون للسفينة احتياطي من الطفو.

احتياطي الطفو -هذا هو الحجم المانع للماء لهيكل السفينة، ويقع بين خط التحميل المائي والحافة العلوية للجانب. إذا لم يكن هناك احتياطي للطفو، فسوف تغرق السفينة إذا دخلت كمية صغيرة من الماء داخل الهيكل.

يتم ضمان احتياطي الطفو اللازم للملاحة الآمنة للسفينة من خلال منح السفينة ارتفاعًا كافيًا لسطح الطفو، بالإضافة إلى وجود حواجز وحواجز مقاومة للماء بين المقصورات وكتل الطفو - العناصر الهيكلية داخل بدن سفينة صغيرة على شكل كتلة صلبة من مادة (مثل البوليسترين) ذات كثافة أقل من واحد. في حالة عدم وجود مثل هذه الحواجز وكتل الطفو، فإن أي ثقب في الجزء الموجود تحت الماء من الهيكل يؤدي إلى فقدان كامل لاحتياطي الطفو وموت السفينة.

يعتمد احتياطي الطفو على ارتفاع حد الطفو - فكلما زاد ارتفاع حد الطفو، زاد احتياطي الطفو. يتم توحيد هذا الاحتياطي من خلال الحد الأدنى لارتفاع العائم، اعتمادًا على قيمة منطقة الملاحة الآمنة والمسافة المسموح بها من الشاطئ لسفينة صغيرة معينة. ومع ذلك، لا يمكن إساءة استخدام ارتفاع العائم، لأن هذا يؤثر على جودة أخرى لا تقل أهمية - الاستقرار

استقرار.الاستقرار هو قدرة السفينة على تحمل القوى التي تسبب ميلها، وبعد توقف هذه القوى (الرياح، الأمواج، حركة الركاب وغيرها) تعود إلى وضع توازنها الأصلي. قد تتمتع نفس السفينة باستقرار جيد إذا كانت الشحنة موجودة بالقرب من القاع وقد تفقد الاستقرار جزئيًا أو كليًا إذا تم وضع البضائع أو الأشخاص أعلى قليلاً

هناك نوعان من الاستقرار: المستعرض والطولي. يتجلى الاستقرار العرضي عندما تتحرك السفينة، أي. عند إمالته على متن الطائرة. أثناء الملاحة، تعمل قوتان على السفينة: الجاذبية والدعم. سيتم تطبيق القوة الناتجة D (الشكل 1، أ) لقوة جاذبية السفينة، الموجهة نحو الأسفل، بشكل مشروط عند النقطة G، التي تسمى مركز الثقل (CG)، وستكون القوة A الناتجة لقوى الدعم، الموجهة لأعلى، يتم تطبيقه بشكل مشروط على مركز الثقل C للجزء المغمور في وعاء الماء، والذي يسمى مركز القدر (CV). عندما لا تحتوي السفينة على أي تقليم أو لف، سيتم وضع CG وCV في المستوى المركزي للسفينة (DP).

الشكل 1: موقع قوى الجاذبية الناتجة والدعم بالنسبة لبعضها البعض في مواقع مختلفة من السفينة

تميز قيمة ho استقرار السفينة عند الميول المنخفضة. موضع النقطة M في ظل هذه الظروف يكاد يكون مستقلاً عن زاوية اللفة f.

تشكل القوة D والقوة الداعمة المتساوية A زوجًا من القوى مع الكتف /، مما يخلق لحظة استعادة MB=Dl. تميل هذه اللحظة إلى إعادة السفينة إلى وضعها الأصلي. لاحظ أن CG أقل من النقطة M.

تخيل الآن أنه تم وضع حمولة إضافية على سطح نفس السفينة (الشكل 1، ج). نتيجة لذلك، سيكون موقع CG أعلى بكثير، وأثناء اللفة، ستكون النقطة M أقل منه. لن يؤدي زوج القوى الناتج إلى خلق لحظة استعادة، بل لحظة انقلاب Mopr. ونتيجة لذلك، فإن السفينة سوف تكون غير مستقرة وتنقلب.

يتأثر الاستقرار الجانبي للسفينة بشكل كبير بعرض الهيكل: فكلما كان الهيكل أوسع، كانت السفينة أكثر استقرارًا، وعلى العكس من ذلك، كلما كان الهيكل أضيق وأطول، كان الاستقرار أسوأ.

بالنسبة للسفن الصغيرة عالية السرعة (خاصة عند التحرك بسرعة عالية أثناء الأمواج)، فإن الحفاظ على الاستقرار الطولي ليس دائمًا مشكلة محلولة.

بالنسبة للسفن العارضة الصغيرة، يكون الارتفاع الأولي الأولي، كقاعدة عامة، 0.3 - 0.6 متر. يعتمد استقرار السفينة على تحميل السفينة، وحركة البضائع والركاب وأسباب أخرى. كلما زاد الارتفاع المركزي، زادت لحظة التقويم وأصبح الوعاء أكثر استقرارًا، ومع ذلك، مع الاستقرار العالي، يكون للسفينة لفة حادة. يتم تحسين الاستقرار من خلال الوضع المنخفض للمحرك وخزان الوقود والمقاعد والوضع المناسب للبضائع والأشخاص.

في الرياح العاتية، تضرب موجة قوية الجانب، وفي بعض الحالات الأخرى، يزداد تدحرج السفينة بسرعة وتحدث لحظة ميل ديناميكية. في هذه الحالة، سيزداد التفاف السفينة حتى بعد تساوي لحظات الميل والتقويم. يحدث هذا بسبب عمل القوة بالقصور الذاتي. عادةً ما يكون حجم هذه اللفة ضعف حجم اللفة الناتجة عن الحركة الثابتة لنفس لحظة الانحدار. ولذلك، فإن الإبحار في الطقس العاصف، وخاصة بالنسبة للسفن الصغيرة، أمر خطير للغاية.

الاستقرار الطولييتصرف عندما تكون السفينة مائلة إلى مقدمتها أو مؤخرتها، أي. أثناء الرمي. ويجب على الملاح أن يراعي هذا الثبات عند التحرك بسرعات عالية أثناء الأمواج، لأن بعد أن دفن القارب أو القارب البخاري أنفه في الماء، قد لا يستعيد موقعه الأصلي ويغرق، بل وفي بعض الأحيان ينقلب.

العوامل المؤثرة على استقرار السفينة:

أ) يتأثر استقرار السفينة بشكل كبير بعرضها: فكلما كان عرضها أكبر بالنسبة لطولها وارتفاعها الجانبي وغاطسها، كلما زاد الاستقرار.

ب) يزداد ثبات السفينة الصغيرة إذا تغير شكل الجزء المغمور من البدن عند زوايا الكعب الكبيرة. هذا البيان، على سبيل المثال، هو أساس عمل الكرات الجانبية والمصدات الرغوية، والتي عند غمرها في الماء، تخلق لحظة تقويم إضافية.

ج) يتدهور الثبات إذا كانت السفينة تحتوي على خزانات وقود ذات مرآة سطحية من جانب إلى آخر، لذا يجب أن تحتوي هذه الخزانات على قواطع داخلية

د) يتأثر الاستقرار بشدة بموقع الركاب والبضائع على متن السفينة، حيث ينبغي أن يكونوا في مكان منخفض قدر الإمكان. على متن سفينة صغيرة، لا ينبغي السماح للأشخاص بالجلوس على متنها أو التحرك بشكل تعسفي أثناء تحركها. يجب تثبيت البضائع بشكل آمن لمنعها من التحرك بشكل غير متوقع من مواقع تخزينها هـ) في حالة الرياح والأمواج القوية، يكون تأثير لحظة الميلان خطيرًا جدًا على السفينة، لذلك، مع تفاقم الظروف الجوية، من الضروري أخذ السفينة إلى المأوى وانتظر سوء الاحوال الجوية. إذا كان من المستحيل القيام بذلك بسبب المسافة الكبيرة إلى الشاطئ، في الظروف العاصفة، يجب عليك محاولة إبقاء السفينة "متجهة نحو الريح"، ورمي مرساة البحر وتشغيل المحرك بسرعة منخفضة.

غير قابل للغرق.عدم قابلية الغرق هي قدرة السفينة على البقاء طافية بعد غمر جزء من السفينة بالمياه.

يتم ضمان عدم قابلية الغرق من الناحية الهيكلية - عن طريق تقسيم الهيكل إلى حجرات مقاومة للماء، وتجهيز السفينة بكتل الطفو ووسائل الصرف.

غالبًا ما تكون أحجام الهيكل غير المغمورة مصنوعة من كتل الرغوة. يتم حساب الكمية والموقع المطلوبين لضمان احتياطي الطفو في حالات الطوارئ والحفاظ على سفينة الطوارئ في وضع "العارضة المتساوية".

بالطبع، في ظروف البحار القوية، لن يضمن كل قارب أو قارب بمحرك حصل على ثقب تلبية هذه المتطلبات.

القدرة على المناورة لسفينة صغيرة

تشمل صفات المناورة الرئيسية للسفينة: القدرة على التحكم والتدوير والدفع والقصور الذاتي

القدرة على التحكم.القدرة على التحكم هي قدرة السفينة على الحفاظ على اتجاه معين للحركة أثناء التحرك في وضع ثابت للدفة (ثبات الاتجاه) وتغيير اتجاه حركتها أثناء التحرك تحت تأثير الدفة (خفة الحركة).

استقرار الدورةهي خاصية السفينة للحفاظ على اتجاه مستقيم للحركة. إذا انحرفت السفينة، والدفة في وضع مستقيم، عن المسار، فإن هذه الظاهرة تسمى عادةً انعراج السفينة.

إذا انحرفت السفينة، والدفة في وضع مستقيم، عن المسار، فإن هذه الظاهرة تسمى عادةً انعراج السفينة.

يمكن أن تكون أسباب الانعراج دائمة أو مؤقتة. تشمل الأسباب الثابتة تلك المتعلقة بميزات تصميم السفينة: الخطوط المنحنية غير الحادة للبدن، والتناقض بين طول السفينة وعرضها، وعدم كفاية مساحة شفرة الدفة، وتأثير دوران المروحة

يمكن أن يحدث الانعراج المؤقت بسبب التحميل غير المناسب للسفينة، أو الرياح، أو المياه الضحلة، أو التيارات غير المستوية، وما إلى ذلك.

إن مفهومي "استقرار المسار" و"خفة الحركة" متناقضان، لكن هذه الصفات متأصلة في جميع السفن تقريبًا وتميز إمكانية التحكم فيها.

تتأثر إمكانية التحكم بالعديد من العوامل والأسباب، أهمها عمل عجلة القيادة وتشغيل المروحة وتفاعلها.

خفة الحركة- خاصية السفينة لتغيير اتجاه حركتها تحت تأثير الدفة. تعتمد هذه الجودة في المقام الأول على النسبة الصحيحة لطول وعرض الهيكل، وشكل معالمه، وكذلك مساحة شفرة الدفة.

ميزات التحكم في السفينة عند التحرك من الأمام إلى الخلف

عند إجراء عمليات إرساء أو الحاجة إلى إيقاف السفينة بشكل عاجل (خطر الاصطدام، منع التأريض، مساعدة شخص ما في البحر، وما إلى ذلك)، فمن الضروري التبديل من الأمام إلى الخلف. في هذه الحالات، يجب على الملاح أن يأخذ في الاعتبار أنه في الثواني الأولى، عند تغيير تشغيل المروحة الدورانية اليمنى من الأمام إلى الخلف، سوف يتدحرج المؤخرة بسرعة إلى اليسار، ومع المروحة الدورانية اليسرى - إلى اليمين.

الأسباب التي تؤثر على القدرة على التحكم

بالإضافة إلى الدفة والمروحة الدوارة، يتأثر استقرار السفينة وخفة حركتها بعوامل أخرى، بالإضافة إلى عدد من ميزات تصميم السفينة: نسبة الأبعاد الرئيسية، وشكل محيط الهيكل، معلمات الدفة والمروحة. تعتمد إمكانية التحكم أيضًا على ظروف الإبحار: طبيعة تحميل السفينة وعوامل الأرصاد الجوية المائية.

الدورانإذا قمت بتحريك الدفة إلى أي جانب أثناء تحرك السفينة، فسوف تبدأ السفينة في الدوران وتصف خطًا منحنيًا على الماء. يُسمى هذا المنحنى، الذي يصفه مركز ثقل السفينة أثناء الدوران، بخط الدوران (الشكل 2)، والمسافة بين مستوى خط الوسط للسفينة في المسار الأمامي ومستوى خط الوسط بعد الدوران في مسار العودة ( 180) هو قطر الدوران التكتيكي. كلما كان قطر الدوران التكتيكي أصغر، كلما كانت قدرة السفينة على المناورة أفضل. هذا المنحنى قريب من الدائرة، وقطره بمثابة مقياس لقدرة السفينة على المناورة

عادة ما يتم قياس قطر الدورة الدموية بالأمتار. بالنسبة للسفن ذات المحركات الصغيرة، فإن حجم قطر الدوران التكتيكي في معظم الحالات يساوي 2-3 أطوال للسفينة. يحتاج كل سائق إلى معرفة قطر دوران السفينة التي يجب عليه التحكم فيها، حيث أن المناورة الصحيحة والآمنة تعتمد إلى حد كبير على هذا. يتم تقليل سرعة السفينة أثناء الدوران إلى 30٪. يجب ألا ننسى أبدًا أنه عند التحرك على طول المنحنى، تعمل قوة الطرد المركزي على السفينة (الشكل 3)، الموجهة من مركز الانحناء إلى الجانب الخارجي ويتم تطبيقها على مركز ثقل السفينة.

الشكل 2 الدورة الدموية / — خط الدوران، 2 — قطر الدوران التكتيكي، 3 — قطر الدوران الثابت

يتم منع انجراف السفينة الناشئ عن قوة الطرد المركزي بواسطة قوة مقاومة الماء - المقاومة الجانبية، التي تقع نقطة تطبيقها أسفل مركز الثقل. ونتيجة لذلك، ينشأ زوج من القوى، مما يؤدي إلى حدوث تدحرج على اللوحة، في عكس اتجاه الدوران. يزداد التدحرج مع زيادة مركز ثقل السفينة فوق مركز المقاومة الجانبية ومع انخفاض ارتفاع المركزية.

تؤدي زيادة سرعة الدوران وانخفاض قطر التدوير إلى زيادة اللفة بشكل كبير، مما قد يؤدي إلى انقلاب الوعاء. لذلك، لا تقم أبدًا بإجراء انعطافات حادة عندما يتحرك القارب بسرعة عالية.

على عكس أوعية الإزاحة التقليدية، تتجه السفن ذات الخطوط الدائرية إلى الداخل (الشكل 4). يحدث هذا من قوة الرفع الإضافية التي تحدث على الهيكل أثناء الإزاحة الجانبية بسبب خطوط التخطيط. وفي الوقت نفسه، يحدث الانزلاق إلى الخارج تحت تأثير قوة الطرد المركزي، ولهذا السبب تتمتع سفن التخطيط بدوران أكبر قليلاً مقارنة بسفن الإزاحة.

بالإضافة إلى قطر الدورة الدموية، يجب عليك أيضًا معرفة وقتها، أي. الوقت الذي تستغرقه السفينة للدوران بزاوية 360 درجة.

تعتمد عناصر الدوران المسماة على إزاحة السفينة وطبيعة وضع البضائع على طولها وكذلك على السرعة. عند السرعة المنخفضة يكون قطر الدوران أصغر.

إمكانية التنقل.الدفع هو قدرة السفينة على التحرك بسرعة معينة بقوة محرك معينة، مع التغلب على قوى مقاومة الحركة.

لا تكون حركة السفينة ممكنة إلا إذا كانت هناك قوة معينة يمكنها التغلب على مقاومة الماء - الدفع. وبسرعة ثابتة، فإن مقدار التوقف يساوي مقدار مقاومة الماء. ترتبط سرعة السفينة والدفع بالعلاقة التالية:

ر. V=هو-N.أين:الخامس - سرعة السفينة ك - مقاومة الماء. ن - قوة المحركهو -الكفاءة = 0.5.

توضح هذه المعادلة أنه مع زيادة السرعة، تزداد مقاومة الماء أيضًا. ومع ذلك، فإن هذا الاعتماد له معنى وطبيعة فيزيائية مختلفة بالنسبة لأوعية الإزاحة وأوعية التخطيط.

على سبيل المثال، عند سرعة سفينة إزاحة تصل إلى قيمة تساوي V = 2 ÖL، كم/ساعة (L هو طول السفينة، م)، تتكون مقاومة الماء K من مقاومة احتكاك الماء على الهيكل الجلد ومقاومة الشكل، والتي يتم إنشاؤها بواسطة اضطراب الماء. عندما تتجاوز سرعة هذه السفينة القيمة المحددة، تبدأ الموجات في التشكل وتضاف مقاومة ثالثة إلى المقاومتين - مقاومة الموجة. يزداد سحب الموجة بشكل حاد مع زيادة السرعة.

بالنسبة لسفن التسوية، فإن طبيعة مقاومة الماء هي نفسها بالنسبة لسفن الإزاحة وقيمة السرعة هي V = 8 ÖL كم/ساعة. ومع ذلك، مع زيادة السرعة، تتلقى السفينة تقليمًا كبيرًا في المؤخرة ويرتفع القوس. يسمى نمط الحركة هذا انتقاليًا (من الإزاحة إلى التخطيط). العلامة المميزة لبداية التخطيط هي الزيادة التلقائية في سرعة السفينة. ترجع هذه الظاهرة إلى حقيقة أنه بعد ارتفاع القوس، تنخفض المقاومة الإجمالية للماء للسفينة، ويبدو أنها "تطفو" وتزيد السرعة مع الحفاظ على قوة ثابتة.

عند التخطيط، ينشأ نوع آخر من مقاومة الماء - مقاومة الرذاذ، ويتم تقليل مقاومة الموجة ومقاومة الشكل بشكل حاد وتنخفض قيمها عمليا إلى الصفر.

وبالتالي، هناك أربعة أنواع من المقاومة تؤثر على دفع السفينة:

مقاومة الاحتكاك- يعتمد على مساحة السطح المبلل للسفينة وجودة معالجتها ودرجة التلوث (الطحالب والرخويات وغيرها)؛

مقاومة الشكل- يعتمد على انسيابية بدن السفينة، والذي بدوره يكون أفضل، فكلما كانت مؤخرة السفينة أكثر حدة وزاد طول السفينة مقارنة بالعرض؛

مقاومة مميزة- يعتمد على شكل القوس وطول الوعاء، فكلما زاد طول الوعاء، قل تكوين الموجة؛

مقاومة الرش- يعتمد على نسبة عرض الجسم إلى طوله.

الاستنتاج: 1. تتمتع سفن الإزاحة ذات الهيكل الضيق وخطوط الآسن المستديرة والقوس المدبب ونهايات المؤخرة بأقل مقاومة للماء.

2. بالنسبة لتسوية السفن، في غياب الأمواج، يوفر الهيكل العريض ذو القاعدة المسطحة والمؤخرة المستعرضة أقل مقاومة للماء مع أكبر رفع هيدروديناميكي.

المزيد من سفن التخطيط الصالحة للإبحار ذات بدن مقلوب أو شبه مقلوب. يتم تحقيق زيادة سرعة هذه السفن من خلال الخطوات الطولية وواقيات رذاذ الماء الآسن.

التعطيل.إن جودة المناورة المهمة جدًا للسفينة هي القصور الذاتي. يتم تقديره عادةً من خلال أطوال مسافة الكبح، ومسارات الانجراف والتسارع، بالإضافة إلى مدتها. المسافة التي تقطعها السفينة خلال الفترة الزمنية من لحظة تحول المحرك من الوضع الكامل إلى الأمام إلى الخلف حتى لحظة التوقف النهائي للسفينة تسمى مسافة الكبح. عادة ما يتم التعبير عن هذه المسافة بالأمتار، وفي كثير من الأحيان بأطوال السفن. المسافة التي تقطعها السفينة خلال الفترة الزمنية من لحظة توقف المحرك عن السير للأمام حتى توقف السفينة تمامًا تحت تأثير مقاومة الماء تسمى التحليق. المسافة التي تقطعها السفينة من لحظة تشغيل المحرك إلى السرعة الأمامية حتى الوصول إلى السرعة الكاملة في وضع تشغيل معين للمحرك تسمى مسار التسارع. إن المعرفة الدقيقة للسائق بالصفات المذكورة أعلاه لسفينته تضمن إلى حد كبير سلامة المناورة في المناطق الضيقة والطرق ذات ظروف الملاحة الضيقة. يتذكر! لا تحتوي القوارب الآلية على مكابح، لذا فهي تتطلب في كثير من الأحيان مسافة ووقتًا أكبر بكثير لامتصاص القصور الذاتي مقارنة بالسيارة على سبيل المثال.

من خلال الموقع النسبي للبضائع على السفينة، يمكن للملاح دائمًا العثور على القيمة الأكثر ملاءمة للارتفاع المركزي، حيث تكون السفينة مستقرة بدرجة كافية وأقل عرضة للتأرجح.

لحظة الميلان هي نتاج وزن الحمولة التي تتحرك عبر السفينة والكتف يساوي مسافة الحركة. إذا كان وزن الشخص 75 كلغ،الجلوس على أحد البنوك سوف يتحرك عبر السفينة بمقدار 0.5 م،فإن عزم الدوران يساوي 75 * 0.5 = 37.5 كجم/م.

الشكل 91.مخطط الاستقرار الثابت

لتغيير العزم الذي يدفع السفينة بمقدار 10 درجات، من الضروري تحميل السفينة إلى الإزاحة الكاملة بشكل متماثل تمامًا بالنسبة إلى المستوى المركزي.

يجب فحص حمولة السفينة عن طريق قياس الغاطس على كلا الجانبين. يتم تثبيت مقياس الميل بشكل عمودي تمامًا على المستوى المركزي بحيث يظهر 0 درجة.

بعد ذلك، تحتاج إلى نقل الأحمال (على سبيل المثال، الأشخاص) إلى مسافات محددة مسبقًا حتى يظهر مقياس الميل 10 درجات. يجب إجراء التجربة الاختبارية على النحو التالي: قم بإمالة السفينة من جانب ثم على الجانب الآخر.

من خلال معرفة لحظات تثبيت السفينة عند زوايا مختلفة (حتى أكبر قدر ممكن)، من الممكن إنشاء مخطط استقرار ثابت (الشكل 91)، والذي سيقيم استقرار السفينة.

ويمكن زيادة الاستقرار عن طريق زيادة عرض السفينة، وخفض مركز الثقل، وتركيب انتفاخات في المؤخرة.

إذا كان مركز ثقل السفينة يقع تحت مركز القدر، فإن السفينة تعتبر مستقرة للغاية، حيث أن القوة الداعمة أثناء اللفة لا تتغير في الحجم والاتجاه، ولكن نقطة تطبيقها تتحول نحو ميل السفينة (الشكل 92، أ).

لذلك، عند الميلان، يتشكل زوج من القوى مع لحظة استعادة إيجابية، تميل إلى إعادة السفينة إلى وضعها الرأسي الطبيعي على عارضة مستقيمة. من السهل التحقق من أن h>0، مع ارتفاع مركزي يساوي 0. وهذا أمر طبيعي بالنسبة لليخوت ذات العارضة الثقيلة وليس نموذجيًا للسفن الأكبر حجمًا ذات هيكل الهيكل التقليدي.

إذا كان مركز الثقل يقع فوق مركز القدر، فمن الممكن حدوث ثلاث حالات من الاستقرار، والتي يجب أن يعرفها الملاح جيدًا.

الحالة الأولى من الاستقرار.

ارتفاع مركزي ح> 0. إذا كان مركز الثقل يقع فوق مركز الحجم، فعندما تكون السفينة في وضع مائل، يتقاطع خط عمل القوة الداعمة مع المستوى المركزي فوق مركز الثقل (الشكل 92، ب).

أرز. 92.حالة سفينة مستقرة

في هذه الحالة، يتم أيضًا تشكيل بضع قوى ذات لحظة استعادة إيجابية. هذا هو الحال بالنسبة لمعظم القوارب ذات الشكل التقليدي. يعتمد الاستقرار في هذه الحالة على الهيكل وموضع مركز الثقل في الارتفاع.

عند الميل، يدخل جانب الميل إلى الماء ويخلق طفوًا إضافيًا، مما يؤدي إلى تسوية السفينة. ومع ذلك، عندما تتدحرج سفينة محملة ببضائع سائلة وسائبة يمكن أن تتحرك نحو التدحرج، فإن مركز الجاذبية سيتحول أيضًا نحو التدحرج. إذا تحرك مركز الثقل أثناء اللفة إلى ما هو أبعد من الخط الراسيا الذي يربط مركز الحجم بالمركز الفوقي، فسوف تنقلب السفينة.

الحالة الثانية لسفينة غير مستقرة في حالة توازن غير مبال.

ارتفاع ما وراء المركز h = 0. إذا كان مركز الثقل يقع فوق مركز الحجم، فخلال اللفة يمر خط عمل القوة الداعمة عبر مركز الثقل MG = 0 (الشكل 93).

في هذه الحالة، يقع مركز القدر دائمًا على نفس الوضع الرأسي لمركز الجاذبية، لذلك لا يوجد زوج من القوى المستردة. وبدون تأثير القوى الخارجية، لا يمكن للسفينة العودة إلى وضعها المستقيم.

في هذه الحالة، يكون نقل البضائع السائلة والسائبة أمرًا خطيرًا بشكل خاص وغير مقبول تمامًا: مع أدنى اهتزاز، سوف تنقلب السفينة. هذا أمر طبيعي بالنسبة للقوارب ذات الإطار المستدير.

الحالة الثالثة لسفينة غير مستقرة في توازن غير مستقر.

ارتفاع ما وراء المركز ح<0. Центр тяжести расположен выше центра величины, а в наклонном положении судна линия действия силы поддержания пересекает след диаметральной плоскости ниже центра тяжести (рис. 94).

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

تم النشر على http://www.allbest.ru/

الاستقرار الأولي للسفينة

1. المفهوم العام للاستقرار

الاستقرار هو قدرة السفينة على مقاومة القوى التي تخرجها عن موضع توازنها، والعودة إلى وضع توازنها الأصلي بعد توقف عمل هذه القوى.

إن ظروف توازن السفينة ليست كافية لكي تطفو باستمرار في موضع معين بالنسبة لسطح الماء. ومن الضروري أيضًا أن يكون توازن السفينة مستقرًا. الخاصية التي تسمى في الميكانيكا استقرار التوازن، في نظرية السفينة عادة ما تسمى الاستقرار. وبالتالي، فإن الطفو يوفر الظروف اللازمة لوضع توازن السفينة مع هبوط معين، ويضمن الاستقرار الحفاظ على هذا الموقف.

يتغير استقرار السفينة مع زيادة زاوية الميل وعند قيمة معينة يتم فقدانه تمامًا. ولذلك يبدو من المناسب دراسة استقرار الوعاء عند الانحرافات الصغيرة (متناهية الصغر نظريًا) عن موضع التوازن مع I = 0، W = 0، ومن ثم تحديد خصائص استقراره، وحدودها المسموح بها عند الميول الكبيرة.

من المعتاد التمييز بين ثبات السفينة عند زوايا ميل صغيرة (الاستقرار الأولي) واستقرارها عند زوايا ميل كبيرة.

عند النظر في الميول الصغيرة، من الممكن وضع عدد من الافتراضات التي تسمح بدراسة الاستقرار الأولي للسفينة في إطار النظرية الخطية والحصول على تبعيات رياضية بسيطة لخصائصها. تمت دراسة استقرار الوعاء عند زوايا ميل كبيرة باستخدام نظرية غير خطية منقحة. وبطبيعة الحال، تكون خاصية استقرار السفينة موحدة والتقسيم المقبول له طبيعة منهجية بحتة.

عند دراسة استقرار السفينة، يتم أخذ ميولها في طائرتين متعامدتين بشكل متبادل - العرضية والطولية - في الاعتبار. عندما تميل السفينة في المستوى العرضي، الذي تحدده زوايا الالتفاف، يتم دراسة ثباتها الجانبي؛ وعندما يميل في المستوى الطولي، والذي تحدده زوايا القطع، تتم دراسة ثباته الطولي.

إذا كانت السفينة تميل دون تسارع زاوي كبير (ضخ البضائع السائلة، وتدفق الماء البطيء إلى المقصورة)، فإن الاستقرار يسمى ثابتًا.

في بعض الحالات، تعمل القوى التي تعمل على إمالة السفينة فجأة، مما يسبب تسارعًا زاويًا كبيرًا (عاصفة الرياح، وتدحرج الأمواج، وما إلى ذلك). في مثل هذه الحالات، يتم أخذ الاستقرار الديناميكي بعين الاعتبار.

الاستقرار هو خاصية مهمة جدًا لصلاحية السفينة للإبحار؛ جنبًا إلى جنب مع الطفو، فهو يضمن أن تطفو السفينة في وضع معين بالنسبة لسطح الماء، وهو أمر ضروري لضمان الحركة والمناورة. يمكن أن يؤدي انخفاض استقرار السفينة إلى انقلابها وتقليمها بشكل طارئ، ويمكن أن يؤدي فقدان الاستقرار الكامل إلى انقلابها.

لمنع حدوث انخفاض خطير في استقرار السفينة، يلتزم جميع أفراد الطاقم بما يلي:

يجب أن يكون لديك دائمًا فهم واضح لاستقرار السفينة؛

معرفة الأسباب التي تقلل من الاستقرار؛

المعرفة والقدرة على تطبيق كافة الوسائل والتدابير للحفاظ على الاستقرار واستعادته.

2. الميول الحجمية المتساوية للسفينة. نظرية أويلر

تتم دراسة استقرار السفينة في ظل ما يسمى بميل الحجم المتساوي، حيث تظل قيمة الحجم تحت الماء دون تغيير، ويتغير فقط شكل الجزء الموجود تحت الماء من السفينة.

دعونا نقدم التعريفات الأساسية المتعلقة بميل السفينة:

محور الميل هو خط تقاطع مستويي خطين مائيين.

مستوى الميل هو مستوى متعامد مع محور الميل، ويمر عبر السيرة الذاتية المقابلة لموضع التوازن الأولي للسفينة.

زاوية الميل - زاوية دوران السفينة حول محور الميل (الزاوية بين مستويات خط الماء)، مقاسة في مستوى الميل؛

خطوط الماء المتساوية الحجم هي خطوط مائية تقطع أحجامًا إسفينية الشكل متساوية الحجم عندما تميل السفينة، يدخل أحدها إلى الماء عندما تميل السفينة، والآخر يخرج من الماء.

أرز. 1. النظر في نظرية أويلر

نظرًا لوجود خط مائي أولي معروف، يتم استخدام نظرية أويلر لإنشاء خط مائي مساوٍ له في الحجم. وفقًا لهذه النظرية، مع ميل متناهي الصغر للسفينة، تتقاطع مستويات الخطوط المائية ذات الحجم المتساوي على طول خط مستقيم يمر عبر مركزها الهندسي المشترك (مركز الثقل)، أو يمر محور الميل متناهي الصغر المتساوي الحجم عبر الخط الهندسي مركز منطقة خط الماء الأصلي.

يمكن أيضًا تطبيق نظرية أويلر على الميول الصغيرة المحدودة، فكلما كان الخطأ أصغر، كانت زاوية الميل أصغر.

من المفترض أن يتم ضمان الدقة الكافية للممارسة عند الميول I 1012 0 و SH 23 0. ضمن هذه الزوايا، يؤخذ في الاعتبار الاستقرار الأولي للسفينة.

كما هو معروف، عندما تبحر سفينة بدون قائمة وبحواف قريبة من الصفر، فإن إحداثيات المركز الهندسي لمنطقة خط الماء y f = 0، وعلامة الإحداثي x f 0. لذلك، في هذه الحالة يمكننا أن نفترض أن يقع محور الميل العرضي الصغير المتساوي الحجم في DP، ويكون محور الميل الطولي الصغير المتساوي عموديًا على DP ويزاح من المربع. منتصف السفينة - الإطار على مسافة x f (الشكل 1).

القيمة x f هي دالة لغاطس السفينة d. يتم عرض الاعتماد x f (d) على منحنيات عناصر الرسم النظري.

عندما تميل السفينة في مستوى تعسفي، فإن محور الميول ذات الحجم المتساوي سوف يمر أيضًا عبر المركز الهندسي (مركز الثقل) لمنطقة خط الماء.

3. المراكز ما بعد المركزية وأنصاف أقطار ما بعد المركزية

لنفترض أن السفينة، من وضعها الأولي دون لف أو تقليم، تقوم بميل عرضي أو طولي متساوي الحجم. في هذه الحالة، سيكون مستوى الميول الطولية هو المستوى الرأسي الذي يتزامن مع DP، وسيكون مستوى الميول العرضية هو المستوى الرأسي الذي يتزامن مع مستوى الإطار الذي يمر عبر السيرة الذاتية.

الميول الجانبية

في الوضع المستقيم للسفينة، تكون السيرة الذاتية في DP (النقطة C) ويقع خط عمل قوة الطفو gV أيضًا في DP (الشكل 2). عندما يميل الوعاء بشكل عرضي بزاوية I، يتغير شكل الحجم المغمور، ويتحرك CV في اتجاه الميل من النقطة C إلى النقطة C I، ويميل خط عمل قوة الطفو إلى DP عند زاوية أنا.

تسمى نقطة تقاطع خطوط عمل قوة الطفو عند ميل عرضي متساوي الحجم للسفينة بالمركز المستعرض (النقطة m في الشكل 2). يُطلق على نصف قطر انحناء مسار السيرة الذاتية r (ارتفاع مركز metacenter المستعرض فوق السيرة الذاتية) نصف القطر المستعرض metacentric.

في الحالة العامة، يكون مسار السيرة الذاتية منحنى مكانيًا معقدًا وتتوافق كل زاوية ميل مع موضعها الخاص بالمركز الفائق (الشكل 3). ومع ذلك، بالنسبة للميل الصغير المتساوي الحجم، مع التقريب المعروف، يمكن افتراض أن المسار

تقع السيرة الذاتية في مستوى الميل وهي عبارة عن قوس من دائرة مركزها عند النقطة m. وبالتالي، يمكننا أن نفترض أنه خلال ميل عرضي صغير متساوي الحجم للسفينة من وضع مستقيم، يقع مركز metacenter المستعرض في DP ولا يغير موضعه (r = const).

أرز. 2. حركة العجلة المركزية بميلات منخفضة

أرز. 3. حركة النقطة المركزية بميل كبير

أرز. 4. لاشتقاق التعبير عن نصف قطر المركز المستعرض

يتم الحصول على التعبير عن نصف القطر المستعرض المستعرض r من الحالة التي يكون فيها محور الميل العرضي الصغير المتساوي الحجم للسفينة يقع في DP وأنه مع هذا الميل يتم نقل الحجم على شكل إسفين v من الجانب الذي خرج منه الماء إلى الجانب الذي دخل فيه الماء (الشكل 4).

وفقا لنظرية الميكانيكا المعروفة، عندما يتحرك جسم ينتمي إلى نظام من الأجسام، فإن مركز ثقل النظام بأكمله سيتحرك في نفس الاتجاه الموازي لحركة الجسم، وهذه الحركات تتناسب عكسيا مع قوى الجاذبية للجسم والنظام، على التوالي. يمكن توسيع هذه النظرية لتشمل أحجام الأجسام المتجانسة. دعنا نشير إلى:

С С И - حركة النقطة المركزية (المركز الهندسي للحجم V)،

ب - إزاحة المركز الهندسي للحجم الإسفيني v. ثم وفقا للنظرية

من حيث: S S I =

بالنسبة لعنصر طول الوعاء dx، بافتراض أن الحجم الإسفيني له شكل مثلث في مستوى الإطار، نحصل على:

أو بزاوية منخفضة

إذا بواسطة، ثم:

دف ب = ص 3 و دس.

بالتكامل نحصل على:

v b = و y 3 dx، أو:

حيث J x = ydx هي لحظة القصور الذاتي لمنطقة خط الماء بالنسبة للمحور المركزي الطولي.

بعد ذلك سيبدو التعبير الخاص بنقل السيرة الذاتية كما يلي:

كما يظهر في الشكل. 5، في زاوية صغيرة I

S S I r I

وبمقارنة التعبيرات نجد أن نصف قطر المركز المستعرض هو:

ص =

تطبيق مركز metacentre المستعرض:

ض م = ض ج + ص = ض ج +

الميول الطولية

أرز. 6. لاشتقاق التعبير عن نصف قطر المركز الطولي

قياسًا على الميول العرضية، تُسمى نقطة تقاطع خطوط عمل قوة الطفو عند ميل طولي متناهٍ في الحجم متساوي الحجم للسفينة بالمركز الطولي الطولي (النقطة M في الشكل 6). يسمى ارتفاع المركز الطولي فوق السيرة الذاتية بنصف القطر الطولي المركزي. يتم تحديد حجم نصف القطر الطولي بالتعبير:

ص =،

حيث J yf هي لحظة القصور الذاتي لمنطقة خط الماء بالنسبة للمحور المركزي المستعرض.

تطبيق المركز الطولي:

ض م = ض ج + ص = ض ج +

نظرًا لأن مساحة خط الماء ممدودة في الاتجاه الطولي ، فإن J yf أكبر بكثير من J x وبالتالي فإن R أكبر بكثير من r. قيمة R هي 1 2 طول السفينة.

تعد أنصاف أقطار ما وراء المراكز وتطبيقات المراكز ما بعد المركزية، كما سيتضح من الدراسة اللاحقة، من الخصائص المهمة لاستقرار السفينة. يتم تحديد قيمها عند حساب عناصر الحجم المغمور وبالنسبة لسفينة عائمة بدون كعب وحواف، يتم تمثيلها بالمنحنيات J x (d)، J yf (d)، r(d)، R(d) ) في رسم العناصر المنحنية للرسم النظري.

4. حالة الاستقرار الأولي للسفينة

مرتفعات ما بعد المركز

دعونا نجد الشرط الذي بموجبه تتمتع السفينة التي تطفو في حالة توازن بدون لفة أو تقليم باستقرار مبدئي. نفترض أن الأحمال لا تتغير عندما تميل السفينة ويظل مركز ثقل السفينة عند النقطة المقابلة للوضع الأولي.

عندما تميل السفينة، تشكل قوة الجاذبية P وقوة الطفو rV زوجًا، تعمل لحظةهما على السفينة بطريقة معينة. تعتمد طبيعة هذا التأثير على الموقع النسبي لـ CG والمركز الفوقي.

أرز. 6. الحالة الأولى لاستقرار السفينة

هناك ثلاث حالات مميزة محتملة لحالة السفينة التي يختلف فيها تأثير لحظة القوى P وrV نوعيًا. دعونا نفكر فيها باستخدام مثال الميول العرضية.

الحالة الأولى (الشكل 6) - يقع المركز فوق CG، أي. ض م > ض ز . في هذه الحالة، من الممكن وجود موقع مختلف لمركز الحجم بالنسبة لمركز الثقل.

I. في الوضع الأولي، يقع مركز الحجم (النقطة C 0) أسفل مركز الثقل (النقطة G) (الشكل 6، أ)، ولكن عند الميل، ينزاح مركز الحجم نحو الميل بدرجة كبيرة بحيث يقع المركز الفوقي (النقطة م) فوق مركز جاذبية السفينة. يميل عزم القوى P وrV إلى إعادة السفينة إلى موضع توازنها الأصلي، وبالتالي فهي مستقرة. يوجد ترتيب مماثل للنقاط m وG وC0 في معظم السفن.

ثانيا. في الموضع الأولي، يقع مركز الحجم (النقطة C 0) فوق مركز الثقل (النقطة G) (الشكل 6، ب). عندما تميل السفينة، فإن عزم القوى P وrV الناتج يؤدي إلى تقويم السفينة، وبالتالي فهي مستقرة. في هذه الحالة، بغض النظر عن حجم إزاحة مركز القدر أثناء الميل، يميل زوج القوى دائمًا إلى تقويم السفينة. ويفسر ذلك حقيقة أن النقطة G تقع أسفل النقطة C 0. من الصعب تنفيذ مثل هذا الوضع المنخفض لمركز الثقل، الذي يضمن الاستقرار غير المشروط على السفن، من الناحية الهيكلية. يمكن العثور على هذا الترتيب لمركز الثقل على وجه الخصوص في اليخوت الشراعية.

أرز. 7. الحالتان الثانية والثالثة لاستقرار السفينة

الحالة الثانية (الشكل 7، أ) - يقع المركز التالي أسفل CG، أي. ض م< z g . В этом случае при наклонении судна момент сил Р и гV стремится еще больше отклонить судно от исходного положения равновесия, которое, следовательно, является неустойчивым. В этом случае наклонения судно имеет отрицательный восстанавливающий момент, т.е. оно не остойчиво.

الحالة الثالثة (الشكل 7، ب) - يتزامن مركز metacenter مع CG، أي. ض م = ض ز . في هذه الحالة، عندما تميل السفينة، تستمر القوى P وrV في التصرف على طول نفس الوضع الرأسي، ولحظتها تساوي الصفر - ستكون السفينة في حالة توازن في الموضع الجديد. في الميكانيكا، هذه هي حالة التوازن اللامبالي.

من وجهة نظر نظرية السفينة، وفقًا لتعريف استقرار السفينة، تكون السفينة في الحالة الأولى مستقرة، وفي الحالتين الثانية والثالثة غير مستقرة.

لذلك، فإن شرط الاستقرار الأولي للسفينة هو موقع المركز فوق CG. تتمتع السفينة باستقرار جانبي إذا

والاستقرار الطولي، إذا

ومن هنا يصبح المعنى المادي للمركز الفوقي واضحا. هذه النقطة هي الحد الذي يمكن عنده رفع مركز الثقل دون حرمان السفينة من الاستقرار الأولي الإيجابي.

المسافة بين المركز المركزي ومركز ثقل الوعاء عند W = I = 0 تسمى الارتفاع الأولي المركزي أو ببساطة الارتفاع المركزي. تتوافق المستويان العرضي والطولي لميل الوعاء، على التوالي، مع الارتفاعات المستعرضة h والطولية H. من الواضح أن

ح = ض م - ض ز و ح = ض م - ض ز، أو

ح = ض ج + ص - ض ز و ح = ض ج + ص - ض ز،

ح = ص - ب و ح = ص - ب،

حيث b = z g - z c هو ارتفاع CG فوق السيرة الذاتية.

كما ترون، h و H يختلفان فقط في نصف قطر المركز، لأن ب هي نفس الكمية.

ولذلك فإن H أكبر بكثير من h.

b = (1%) R، ولذلك يعتبر عملياً أن H = R.

5. ما وراء المركزصيغ الاستقرار وتطبيقها العملي

كما ناقشنا، عندما تميل السفينة، يعمل زوج من القوى، التي تميز لحظة درجة الاستقرار.

بالنسبة للميل المتساوي الحجم الصغير للسفينة في المستوى المستعرض (الشكل 8) (تتحرك السيرة الذاتية في مستوى الميل)، يمكن تمثيل لحظة الاستعادة العرضية بالتعبير

م И = P = rV،

حيث ذراع العزم = l ويسمى ذراع الثبات الجانبي.

من المثلث الأيمن mGK نجد ذلك

ل И = ح خطيئة، ثم:

m И = P h sinИ = gV h sinИ

أو مع الأخذ في الاعتبار القيم الصغيرة لـ I وأخذ sinII 0 /57.3، نحصل على صيغة metacentric للاستقرار الجانبي:

م И = gV ح И 0 /57.3

بالنظر عن طريق القياس إلى ميل الوعاء في المستوى الطولي (الشكل 8)، فإنه ليس من الصعب الحصول على صيغة مركزية للاستقرار الطولي:

M Ш = P l Ш = gV Н sin Ш = gV НШ 0 /57.3,

حيث M Ш هي لحظة الاستعادة الطولية، و l Ш هي ذراع الاستقرار الطولي.

أرز. 8. الميل الجانبي للسفينة

عمليًا، يتم استخدام معامل الثبات، وهو حاصل ضرب الإزاحة والارتفاع المركزي.

معامل الاستقرار الجانبي

K I = gV h = P h

معامل الاستقرار الطولي

K Ш = gV Н = Р Н

مع الأخذ بعين الاعتبار معاملات الاستقرار، سوف تأخذ الصيغ المركزية الشكل

م أنا = ك أنا 0 /57.3،

م ث = ك ث ث 0 /57.3

إن صيغ الاستقرار ما وراء المركز، التي تعطي اعتماداً بسيطًا على لحظة التصحيح على الجاذبية وزاوية ميل السفينة، تسمح بحل عدد من المشكلات العملية التي تنشأ في ظروف السفينة.

أرز. 9. الميل الطولي للسفينة

على وجه الخصوص، باستخدام هذه الصيغ، من الممكن تحديد زاوية الميل أو زاوية القطع التي ستستقبلها السفينة من تأثير لحظة ميل أو ميل معينة، بكتلة معروفة وارتفاع مركزي. يؤدي ميل الوعاء تحت تأثير m cr (M diff) إلى ظهور لحظة استعادة m I (M W) للعلامة المعاكسة، مما يزيد حجمه مع زيادة زاوية اللفة (القطع). ستزداد زاوية الالتفاف (لحظة القطع) حتى تصبح لحظة التقويم مساوية في الحجم لعزم الدوران (لحظة القطع)، أي. حتى يتحقق الشرط:

م أنا = م كر و م Ш = م فرق.

بعد ذلك سوف تطفو السفينة بزوايا التدحرج (القطع):

و0 = 57.3 م cr / gV h،

W 0 = 57.3 M فرق /gV N

بافتراض في هذه الصيغتين I = 1 0 و W = 1 0 نجد قيم لحظة ميل السفينة بدرجة واحدة، ولحظة تقليم السفينة بدرجة واحدة:

m 1 0 = gV h = 0.0175 gV h,

M 1 0 = gV H = 0.0175 gV H

في بعض الحالات، يتم أيضًا استخدام قيمة لحظة تقليم الوعاء لكل سنتيمتر م د عند قيمة صغيرة للزاوية Ш، عندما tg Ш Ш، Ш = (dн - dк)/L = Df/L.

مع أخذ هذا التعبير في الاعتبار، سيتم كتابة الصيغة المركزية لعزم الاستعادة الطولي على النحو التالي:

M W = M diff = gV N D f / L.

بافتراض أن الصيغة D f = 1 cm = 0.01 m، نحصل على:

م د = 0.01 جم ن / لتر.

مع القيم المعروفة m 1 0 و M 1 0 و m D، يمكن تحديد زاوية الكعب وزاوية القطع والقص من تأثير لحظة القطع أو القطع المحددة على السفينة من خلال تبعيات بسيطة:

و 0 = م كر. / م 1 0 ; ث 0 = م فرق / م 1 0 ; D f = M التفاضلي / 100 م D

في المنطق أعلاه، كان من المفترض أن السفينة في وضعها الأولي (قبل تأثير m cr أو M diff) تطفو بشكل مستقيم وعلى عارضة متساوية. إذا كانت اللفة والقطع في الموضع الأولي للسفينة تختلف عن الصفر، فيجب اعتبار القيم الموجودة I 0 و SH 0 و D f إضافية (dI 0، dSh 0، dD f).

باستخدام صيغ الثبات المركزية، يمكنك أيضًا تحديد لحظة الانحدار أو التشذيب الضرورية التي يجب تطبيقها على السفينة من أجل إنشاء زاوية كعب أو زاوية تهذيب معينة (لغرض إصلاح ثقب في الطلاء الجانبي أو الطلاء أو فحص المراوح) . بالنسبة للسفينة العائمة في وضعها الأولي دون لفة أو تقليم:

م cr = gV ح أنا 0 /57.3 = م 1 0 أنا 0;

M diff = gV N W 0 /57.3 = M 1 0 W 0

أو M diff = 100 D f m D

من المسموح عمليا استخدام صيغ الثبات المركزية عند زوايا ميل صغيرة (I< 10 0 12 0 и Ш < 5 0) но при условии, что при этих углах не входит в воду верхняя палуба или не выходит из воды скула судна. Они справедливы также при условии, что восстанавливающие моменты m И и М Ш противоположны по знаку моментам m кр и М диф, т.е., что судно обладает положительной начальной остойчивостью.

6 . استقرار النموذج واستقرار التحميل

إن النظر في هذه المسألة يجعل من الممكن تحديد طبيعة الاستقرار وتوضيح الأسباب المادية لحدوث لحظة تقويم عندما تميل السفينة. وفقًا لصيغ الاستقرار المركزية (يتم التعبير عن الزاويتين I وW بالراديان):

m I = gV h I = gV (r - b) I = gV r I - gV b I;

M Ш = gV Н Ш = gV (R - b) Ш = gV R Ш - gV b Ш

وبالتالي، فإن لحظات الاستعادة m И، МШ وأذرع الاستقرار الساكنة l И، l Ш تمثل المجموع الجبري لمكوناتها:

م أنا = م و + م ن؛ م ش = م و + م ن ؛

ل أنا = ل و أنا + ل ن أنا؛ ل Ш = ل و Ш + ل ن Ш،

أين هي اللحظات

م و = زV ص أنا؛

M f = gV R Ш،

من المعتاد تسمية لحظات استقرار الشكل باللحظات

م ن = - جي في ب أنا؛

م ن = - جم ب Ш،

لحظات من استقرار الحمل، والكتفين

ل و أنا = م و / جي في؛

ل و Ш = م و / ز،

أكتاف عرضية وطولية لثبات الشكل والكتفين

l n I = - m n / gV;

ل ن Ш = - م ن / جي في،

أذرع ثبات الحمل العرضية والطولية.

ب = ض ز - ض ج،

حيث J x و J yf هما عزم القصور الذاتي لمنطقة الخط المائي بالنسبة للمحور المركزي العرضي والطولي، على التوالي، فيمكن تمثيل لحظات الشكل والحمل على النحو التالي:

م و = ز ي س أنا،

M f = g J yf Ш؛

m n = - gV (z g - z c) و،

M n = - gV(z g - z c) Ш

بحكم طبيعتها الفيزيائية، فإن لحظة استقرار الشكل تعمل دائمًا في الاتجاه المعاكس لميل الوعاء، وبالتالي تضمن دائمًا الاستقرار. يتم حسابه من خلال لحظة القصور الذاتي لمنطقة خط الماء بالنسبة لمحور الميل. إن استقرار الشكل هو الذي يحدد مسبقًا استقرارًا طوليًا أكبر بكثير مقارنة بالاستقرار العرضي ي ي ف » ي س .

لحظة استقرار الحمل بسبب موضع CG فوق السيرة الذاتية b = (z g - z c) > 0، تقلل دائمًا من استقرار الوعاء، وفي جوهرها، يتم ضمانه فقط من خلال استقرار الشكل.

يمكن الافتراض أنه في حالة عدم وجود خط مائي، على سبيل المثال، في غواصة في وضع مغمور، لا توجد لحظة شكل (J x = 0). في الوضع المغمور، تتمتع الغواصة، بسبب صابورة الخزانات الخاصة، بوضع CG أسفل السيرة الذاتية، ونتيجة لذلك يتم ضمان استقرارها من خلال استقرار الحمل.

7 . تحديد تدابير الاستقرار الأوليةإناء

هبوط السفينة بشكل مستقيم وعلى عارضة متساوية

في الحالات التي تبحر فيها السفينة بزوايا صغيرة من الكعب والحواف، يمكن تحديد قياسات الاستقرار الأولي باستخدام المخططات المركزية.

بالنسبة لكتلة معينة من الوعاء، فإن تحديد مقاييس الاستقرار الأولي يتلخص في تحديد تطبيق المراكز الفائقة (أو أنصاف الأقطار المركزية وتطبيقات السيرة الذاتية) وتطبيق CG.

أرز. 10. مخطط ما وراء المركز

يعتبر تطبيق CV z c وradii metacentric r، R من خصائص الحجم المغمور للسفينة ويعتمد على المسودة. يتم عرض هذه التبعيات على مخطط مركزي متضمن في العناصر المنحنية للرسم النظري. باستخدام مخطط ما وراء المركز (الشكل 10)، لا يمكنك فقط تحديد z c وr، ولكن باستخدام تطبيق CG معروف، يمكنك العثور على الارتفاع المستعرض metacentric للسفينة.

في التين. يوضح الشكل 10 تسلسل حساب الارتفاع المستعرض المستعرض للسفينة عند استلام البضائع. بمعرفة كتلة الحمولة المقبولة m وتطبيق مركز ثقلها z، يمكننا تحديد التطبيق الجديد لمركز ثقل السفينة z g 1 باستخدام الصيغة:

ض ز 1 = ض ز + (ض- ض ز)،

حيث z g هو مركز ثقل السفينة قبل استلام البضائع.

هبوط السفينة مع تقليم

عندما تبحر السفينة بحواف، تدخل الأجزاء الكاملة من الهيكل إلى الماء، مما يؤدي إلى زيادة في مساحة خط الماء (استقرار الشكل)، وبالتالي الارتفاع العرضي المركزي. في سفن الصيد، تكون خطوط المؤخرة أكثر امتلاءً من الخطوط الأمامية، لذلك ينبغي للمرء أن يتوقع زيادة في الثبات الجانبي للسفينة عند قصها إلى المؤخرة، وانخفاض في الثبات الجانبي للسفينة عند قصها إلى القوس.

أرز. 11. مخطط فيرسوف جوندوبين

لحساب الارتفاع المستعرض المستعرض للسفينة، مع الأخذ في الاعتبار القطع، يتم استخدام مخططات Firsov-Gundobin والاستقرار الأولي KTIRPiKh ومنحنيات الاستيفاء.

يختلف مخطط Firsov-Gundobin (الشكل 11) عن مخطط Firsov من حيث أنه يحتوي على منحنيات z m و z c، والتي يتم تحديد قيمها من المسودات المعروفة لقوس السفينة ومؤخرتها.

يتيح لك مخطط الاستقرار الأولي KTIRPiKh (الشكل 12) تحديد تطبيق مركز السفينة z m من الكتلة المعروفة D وحدود مركز ثقلها x g.

باستخدام مخطط منحنيات الاستيفاء (الشكل 13)، مع المسودات المعروفة لمقدمة السفينة ومؤخرتها، من الممكن العثور على نصف قطر مركزي عرضي r وتطبيق مركز حجم السفينة z c.

المخططات الموضحة في الشكل. 11-13، تتيح لك العثور على z m لأي هبوط للسفينة، بما في ذلك على عارضة متساوية. وبالتالي، فإنها تجعل من الممكن تحليل تأثير القطع على الاستقرار الجانبي الأولي للسفينة.

أرز. 12. رسم تخطيطي للاستقرار الأولي لسفينة الصيد من نوع كاريليا

سفينة الاستقرار Metacenter البضائع

أرز. 13. رسم تخطيطي لتحديد z c و r

8 . تأثير حركة البضائع على الهبوط واستقرار السفينة

لتحديد هبوط واستقرار السفينة أثناء الحركة التعسفية للبضائع، من الضروري النظر في الحركة الأفقية الرأسية والعرضية والطولية بشكل منفصل.

يجب أن نتذكر أنه يجب عليك أولاً إجراء الحسابات المتعلقة بالتغيرات في الاستقرار (الحركة العمودية، رفع الحمل)

رَأسِيّحركة البضائع

من النقطة 1 إلى النقطة 2 لا تخلق لحظة قادرة على إمالة السفينة، وبالتالي لا يتغير هبوطها (إلا إذا ظل استقرار السفينة إيجابيا). مثل هذه الحركة لا تؤدي إلا إلى تغيير في ارتفاع موضع مركز ثقل السفينة. ويمكن الاستنتاج أن هذه الحركة تؤدي إلى تغير في ثبات الحمل مع الحفاظ على ثبات الشكل دون تغيير. يتم تحديد إزاحة مركز الجاذبية من خلال النظرية المعروفة في الميكانيكا النظرية:

دز ز = (ض 2 - ض 1)،

حيث m هي كتلة الحمولة المنقولة،

D هي كتلة السفينة،

z 1 وz 2 - يتم تطبيق حمل CG قبل الحركة وبعدها.

الزيادة في ارتفاعات metacentric ستكون:

dh = dN = - dz g = - (z 2 - z 1)

سيكون للسفينة بعد نقل الحمولة ارتفاع مستعرض عرضي:

لا تؤدي الحركة العمودية للحمل إلى تغيير كبير في الارتفاع الطولي المتجاوز، وذلك بسبب صغر dN مقارنة بقيمة H.

أرز. 14. الحركة العمودية للبضائع

أرز. 15. الحركة الأفقية المستعرضة للبضائع

الأحمال المعلقة

تظهر على متن السفينة نتيجة لرفع البضائع من عنبر الشحن إلى سطح السفينة، واستلام المصيد، واسترجاع الشباك باستخدام أذرع البضائع، وما إلى ذلك. الحمل المعلق (الشكل 16) له نفس التأثير على استقرار السفينة مثل السفينة المتحركة عموديًا، فقط التغيير في الاستقرار يحدث على الفور في لحظة فصلها عن الدعم. عند رفع الحمولة، عندما يصبح الشد في القلادة مساوياً لوزن الحمولة، يتحرك مركز ثقل الحمولة من النقطة 1 إلى نقطة التعليق (النقطة 2) ولن يؤثر المزيد من الرفع على استقرار السفينة . يمكن تقدير التغير في الارتفاع المركزي باستخدام الصيغة

حيث l = (z 2 - z 1) هو الطول الأولي لتعليق الحمل.

على السفن الصغيرة، في ظروف انخفاض الاستقرار، يمكن أن يشكل رفع البضائع بأذرع السفينة خطرًا كبيرًا.

الحركة الأفقية المستعرضة للبضائع

تؤدي الحركة الأفقية المستعرضة لكتلة البضائع m (الشكل 17) إلى تغيير في لفة السفينة نتيجة للحظة الناتجة m cr مع الكتف (y 2 - y 1) cosI.

m cr = m (y 2 - y 1) cosI = m l y cosI,

حيث y 1 و y 2 هما إحداثيات موضع CG للحمل قبل الحركة وبعدها.

مع الأخذ بعين الاعتبار تساوي عزم الدوران m cr وعزم التصحيح m وباستخدام صيغة الاستقرار المركزي نحصل على:

Дh sinИ = m l y cosИ، من أين

tgИ = m l y /Дh.

بالنظر إلى أن زوايا اللفة صغيرة، يمكننا أن نفترض أن tgI = I = I 0 /57.3، وتأخذ الصيغة الشكل

و 0 = 57.3 ملي / درهم.

إذا كانت السفينة تحتوي على قائمة قبل نقل البضائع، فيجب اعتبار الزاوية في هذه الصيغة بمثابة زيادة dI 0

أرز. 17.

الحركة الأفقية الطولية للبضائع

تؤدي الحركة الأفقية الطولية للحمل (الشكل 18) إلى تغيير في تقليم الوعاء والارتفاع المستعرض المتقاطع. قياسا على الحالة السابقة مع M Ш = M diff، نحصل على:

tg Ш = m l x /DN، أو

ث 0 = 57.3 مل × / DN.

في الممارسة العملية، غالبا ما يتم تقييم الميول الطولية بمقدار القطع

D f = Ш 0 L /57.3 إذن

د و = مل × L /DN،

حيث L هو طول السفينة

استخدام لحظة تفريق الوعاء بمقدار 1 سم (متضمن في مقياس الحمولة وKETCH)

م د = 0.01 جم N / L (كيلو نيوتن م / سم)؛

م D = 0.01 DN/ L = 0.01 DR/L (t m/cm)،

منذ Н R نحصل عليها

د و = م ل س / م د (سم).

التغير في التسوية أثناء الحركة الطولية للبضائع:

د ن = (0.5 لتر - س و) مدافع / L،

dd k = - (0.5L + x f) Df/ L.

ثم سيكون المسودة الجديدة للسفينة:

د ن = د + د ن = د + (0.5 لتر - س و) مدافع / L،

د ك = د + د ك = د - (0.5L + س و) دف/ L؛

حيث x f هو الإحداثي المحوري لمحور الميل الطولي.

تمت مناقشة تأثير القطع على الارتفاع المركزي للسفينة بالتفصيل في 7.2.

9 . تأثير قبول حمولة صغيرة على هبوط السفينة واستقرارها

تمت مناقشة تغيير موضع السفينة عند قبول البضائع في 4.4. دعونا نحدد التغير في الارتفاع المستعرض المستعرض dh عند استقبال حمولة صغيرة من الكتلة m (الشكل 19)، والذي يقع مركز ثقله على نفس الوضع الرأسي مع CG لمنطقة خط الماء عند النقطة مع تطبيق z .

نتيجة لزيادة الغاطس، ستزداد الإزاحة الحجمية للسفينة بمقدار dV = m/s وستظهر قوة طفو إضافية g dV، مطبقة في CG للطبقة الواقعة بين خطوط الماء WL وW 1 L 1 .

أرز. 19. قبول البضائع الصغيرة على السفينة

بالنظر إلى أن السفينة مستقيمة الجوانب، فإن CG التطبيقي للحجم الإضافي للطفو سيكون مساويًا لـ d + dd /2، حيث سيتم تحديد الزيادة في الغاطس باستخدام الصيغ المعروفة dd = m/ cS أو dd = م / س سم.

عندما تميل السفينة بزاوية I، تشكل قوة وزن الحمولة p وقوة الطفو المتساوية g dV زوجًا من القوى ذات الكتف (d + dd /2 -z) sinI. عزم هذا الزوج dm I = p (d + dd /2 - z) sin ويزيد من عزم التصحيح الأولي للسفينة m I = gV h sin وبالتالي يصبح عزم التصحيح بعد استلام الحمل متساويًا

م و 1 = م و + د م و، أو

(gV + g dV)(h + dh) sin I = gV h sin I + g dV(d + dd /2 - z) sin و،

وبالتمرير إلى القيم الجماعية، نحصل على

(D + m)(h + dh) sin I = D h sin I + m (d + dd /2 - z) sin I.

من المعادلة نجد زيادة الارتفاع المركزي dh:

بالنسبة للحالة العامة لقبول أو إزالة حمولة صغيرة، ستأخذ الصيغة الشكل:

حيث يتم استبدال + (-) عند قبول (إزالة) الحمل.

ومن الصيغة يتضح ذلك

درهم< 0 при z >(د ي د /2 - ح) و

درهم> 0 في ض< (d дd /2 - h), а

dh = 0 عند z = (d dd /2 - h).

المعادلة z = (d dd /2 - h) هي معادلة المستوى المحايد (الحد).

المستوى المحايد هو المستوى الذي لا يغير فيه قبول الحمولة من استقرار السفينة. إن تلقي حمولة فوق المستوى المحايد يقلل من استقرار السفينة، وتحت المستوى المحايد يزيده.

10 . تأثير البضائع السائلة على استقرار السفينة

تحمل السفينة كمية كبيرة من البضائع السائلة في شكل احتياطيات من الوقود والمياه والنفط. إذا ملأت حمولة سائلة الخزان بالكامل، فإن تأثيرها على استقرار السفينة يشبه تأثير حمولة صلبة مكافئة من

م و = ج و الخامس و.

على متن السفينة، توجد دائمًا خزانات غير مملوءة بالكامل، على سبيل المثال. السائل لديه سطح حر فيها. يمكن أيضًا أن تظهر الأسطح الحرة على متن السفينة نتيجة لمكافحة الحرائق وتلف هيكل السفينة. الأسطح الحرة لها تأثير سلبي قوي على كل من الاستقرار الأولي واستقرار السفينة عند الميول الكبيرة. عندما تميل السفينة، تتدفق الحمولة السائلة، التي لها سطح حر، نحو الميل، مما يخلق لحظة إضافية تعوق السفينة. يمكن اعتبار العزم الناتج بمثابة تعديل سلبي لعزم تصحيح السفينة.

أرز. 20. التأثير على الاستقرار الأولي للسطح الحر للحمل السائل

تأثير سطحي حر

سننظر في تأثير السطح الحر (الشكل 20) عند هبوط السفينة بشكل مستقيم وعلى عارضة مستوية. لنفترض أنه يوجد في أحد خزانات السفينة حمولة سائلة بحجم v l ولها سطح حر. عندما تميل السفينة بزاوية صغيرة I، فإن السطح الحر للسائل سوف يميل أيضًا، وسينتقل مركز ثقل السائل q إلى موضع جديد q 1. ونظرا لصغر الزاوية I يمكننا أن نفترض أن هذه الحركة تحدث على طول قوس دائري نصف قطره r 0 ومركزه عند النقطة m 0 حيث تتقاطع خطوط عمل وزن السائل قبل وبعد ميل السفينة. قياسا على نصف القطر metacentric

ص 0 = أنا س /الخامس ث،

حيث i x هي لحظة القصور الذاتي للسطح الحر للسائل بالنسبة للمحور الطولي (الموازي لمحور الإحداثيات OX). من السهل أن نرى أن الحالة قيد النظر لها نفس التأثير على الاستقرار مثل الحالة المعلقة، حيث l = r 0، وm = c w v f.

أرز. 21. منحنيات المعامل بلا أبعاد ك

باستخدام صيغة الحمل المعلق، نحصل على صيغة التأثير على استقرار السطح الحر للسائل:

وكما يتبين من الصيغة، فإن i x هو الذي يؤثر على الاستقرار.

يتم حساب لحظة القصور الذاتي للسطح الحر بواسطة الصيغة

حيث l وb هما طول وعرض السطح، وk هو معامل بلا أبعاد يأخذ في الاعتبار شكل السطح الحر.

في هذه الصيغة، يجب الانتباه إلى العامل الأخير - ب 3، وهو أن عرض السطح، إلى حد أكبر من الطول، يؤثر على i x وبالتالي dh. وبالتالي، عليك أن تكون حذرًا بشكل خاص من الأسطح الفضفاضة في المقصورات الواسعة.

دعونا نحدد مقدار فقدان الاستقرار في الخزان المستطيل بعد تركيب n حواجز طولية على مسافات متساوية من بعضها البعض

i x n = (n +1) k l 3 = k l b 3 /(n +1) 2 .

ستكون نسبة التعديلات على الارتفاع المركزي قبل التثبيت وبعد تركيب الحواجز

dh / dh n = i x / i x n = (n +1) 2 .

كما يتبين من الصيغ، فإن تركيب حاجز واحد يقلل من تأثير السطح الحر على الاستقرار بمقدار 4 مرات، واثنين - بمقدار 9 مرات، وما إلى ذلك.

يمكن تحديد المعامل k من المنحنى في الشكل. 21، حيث يتوافق المنحنى العلوي مع شبه منحرف غير متماثل، بينما يتوافق المنحنى السفلي مع شبه منحرف متماثل. بالنسبة للحسابات العملية، يجب أن يؤخذ المعامل k، بغض النظر عن شكل مساحة السطح، على أنه k = 1/12 للأسطح المستطيلة.

في ظروف السفينة، يتم أخذ تأثير البضائع السائلة في الاعتبار باستخدام الجداول الواردة في "معلومات استقرار السفينة".

الجدول 1

تصحيح تأثير الأسطح الحرة للبضائع السائلة على ثبات سفينة من نوع BMTR “ماياكوفسكي”

التعديل، م، د	إزاحة السفينة، م

تعطي الجداول تصحيحات للارتفاع المركزي للسفينة dh لمجموعة من الخزانات، والتي، بسبب ظروف التشغيل، يمكن ملؤها جزئيًا (الجدول 1) لمعامل الثبات الجانبي dm h = dh = cwix لكل خزان على حدة (الجدول 2). لا يتم أخذ الخزانات التي تحتوي على تعديلات على ارتفاع مركزي أقل من 1 سم في الاعتبار في الحسابات.

اعتمادًا على نوع التصحيحات، يتم العثور على الارتفاع المركزي للسفينة، مع الأخذ في الاعتبار تأثير البضائع السائلة في الخزانات المملوءة جزئيًا، باستخدام الصيغ

ح = ض م - ض ز - درهم؛

ح = ض م - ض ز - مارك ألماني ح /

كما ترون، يبدو أن الأسطح الحرة تزيد من مركز ثقل الوعاء أو تقلل من مركزه العرضي بمقدار

dz g = dz m = dh = dm h /

يؤثر وجود سطح حر من البضائع السائلة أيضًا على الاستقرار الطولي للسفينة. سيتم تحديد التصحيح على الارتفاع الطولي المركزي بواسطة الصيغة

dN = - s f i y /,

حيث i y هي لحظة القصور الذاتي للسطح الحر للسائل بالنسبة للمحور العرضي (بالتوازي مع المحور الإحداثي للوحدة التنظيمية). ومع ذلك، نظرًا للقيمة الكبيرة للارتفاع المركزي الطولي H، عادةً ما يتم إهمال تصحيح dH.

يحدث التغير المعتبر في الاستقرار من السطح الحر للسائل عندما يكون حجمه من 5 إلى 95٪ من حجم الخزان. في مثل هذه الحالات، يقال إن السطح الحر يؤدي إلى فقدان الاستقرار بشكل فعال.

الجدول 2

تصحيح تأثير الأسطح الحرة للبضائع السائلة على ثبات السفينة م/ف "ألكسندر سافونتسيف"

اسم		الإحداثي السي جي، م	تطبيق CG، م	عزم الدوران مكس، تم	لحظة MZ، Tm	تصحيحات للأسطح الحرة، tm
الخزان DT رقم 3
سيارة الخزان DT رقم 4
سيارة الخزان DT رقم 5
سيارة الخزان DT رقم 6
سيارة الخزان DT رقم 35

أرز. 22. حالة فقدان الاستقرار غير الفعال

إذا لم يكن هناك سوى طبقة رقيقة جدًا من السائل في الخزان، أو كان الخزان ممتلئًا تقريبًا إلى الأعلى، فإن عرض السطح الحر يبدأ في الانخفاض بشكل حاد عندما يميل الوعاء (الشكل 22). وفقًا لذلك، فإن لحظة القصور الذاتي للسطح الحر ستخضع أيضًا لانخفاض حاد، وبالتالي تصحيح الارتفاع المركزي. أولئك. هناك فقدان غير فعال للاستقرار، وهو ما يمكن تجاهله عمليا.

للحد من التأثير السلبي للبضائع السائلة الفائضة على استقرار السفينة، يمكن توفير التدابير التصميمية والتنظيمية التالية:

تركيب حواجز طولية أو عرضية في الخزانات، مما يجعل من الممكن تقليل لحظات القصور الذاتي بشكل حاد i x و i y؛

تركيب حواجز غشائية طولية أو عرضية في الخزانات ذات فتحات صغيرة في الأجزاء السفلية والعلوية. عندما تميل السفينة بشكل حاد (على سبيل المثال، عند النصب)، يعمل الحجاب الحاجز كحاجز، حيث يتدفق السائل عبر الثقوب ببطء شديد. من الناحية الهيكلية، تعد الأغشية أكثر ملاءمة من الحواجز غير المنفذة، لأنه عند تثبيت الأخير، تصبح أنظمة التعبئة والصرف والتهوية في الخزانات أكثر تعقيدًا بشكل كبير. ومع ذلك، أثناء المنحدرات الطويلة للسفينة، لا يمكن للأغشية، كونها قابلة للاختراق، أن تقلل من تأثير السائل الفائض على الاستقرار؛

عند قبول البضائع السائلة، تأكد من امتلاء الخزانات بالكامل دون تكوين أسطح سائلة حرة؛

عند استهلاك البضائع السائلة، تأكد من تصريف الخزانات بالكامل؛ يجب أن يكون "المخزون الميت" من البضائع السائلة في حده الأدنى؛

التأكد من وجود أماكن جافة في مقصورات السفينة حيث يمكن أن يتراكم السائل بمساحة سطحية كبيرة؛

الالتزام الصارم بتعليمات استلام البضائع السائلة والتخلص منها على متن السفينة.

يمكن أن يؤدي فشل طاقم السفينة في تنفيذ التدابير التنظيمية المذكورة إلى خسارة كبيرة في استقرار السفينة والتسبب في وقوع حادث.

11 . التحديد التجريبي للمركزيةارتفاع وموقع مركز ثقل السفينة

عند تصميم السفينة، يتم حساب استقرارها الأولي لحالات التحميل النموذجية. يختلف الثبات الفعلي للسفينة المبنية عن الثبات المحسوب بسبب الأخطاء الحسابية والانحرافات عن التصميم الذي تم إجراؤه أثناء البناء. لذلك، يتم إجراء تحديد تجريبي للاستقرار الأولي على السفن - الميل، يليه حساب موضع CG للسفينة.

ينبغي تكديس ما يلي:

السفن التسلسلية (السفينة الأولى ثم الخامسة في السلسلة)؛

كل سفينة جديدة ذات بناء غير متسلسل؛

كل سفينة بعد الترميم؛

السفن بعد إجراء إصلاحات كبيرة أو إعادة تجهيزها أو تحديثها مع تغيير في الإزاحة بنسبة تزيد عن 2%؛

السفن بعد وضع صابورة صلبة دائمة، إذا لم يكن من الممكن تحديد التغير في مركز الثقل بدقة كافية عن طريق الحساب؛

السفن التي لا يعرف استقرارها أو التي تحتاج إلى اختبار.

يتم إجراء الإمالة بحضور مفتش السجل وفقًا لـ "تعليمات إمالة سفن التسجيل" الخاصة.

جوهر الكعب هو على النحو التالي. يتم تنفيذ الميل على أساس المساواة m cr = m I، والتي تحدد موضع توازن الوعاء مع لفة I 0. يتم إنشاء عزم الميل عن طريق تحريك الأحمال (الصابورة المائلة) عبر عرض السفينة على مسافة l y ؛ ضمن الميول الصغيرة للسفينة:

م كر = م ل ذ.

ثم من المساواة m l y = сV h И 0 /57.3

وجدوا أن h = 57.3 m l y /сVI 0.

يتم تحديد ارتفاع CG للسفينة فوق المستوى الرئيسي z g وحرف CG x g من التعبيرات:

ض ز = ض ج + ص - ح؛ و س ز = س ج .

يتم تحديد قيم z c و r و x c في حالة الغياب أو القطع الصغير باستخدام العناصر المنحنية للرسم النظري حسب قيمة الإزاحة V. وفي حالة وجود القطع يجب تحديد هذه القيم بواسطة حساب خاص. تم العثور على الإزاحة V على مقياس بونجان بناءً على قياس غاطس مقدمة السفينة ومؤخرتها على طول علامات التجويف. يتم تحديد كثافة مياه البحر باستخدام مقياس كثافة السوائل.

يتم تحديد كتلة صابورة الأسطوانة m وذراع النقل l y، ويتم قياس زاوية اللف I 0.

قبل الميل، يجب أن تكون حمولة السفينة قريبة قدر الإمكان من إزاحة السفينة الخفيفة (98-104%). يجب أن يكون الارتفاع المركزي للسفينة 0.2 متر على الأقل ولتحقيق ذلك، يُسمح بالصابورة.

ويجب أن تكون اللوازم وقطع الغيار في أماكنها الطبيعية، ويجب تأمين الأحمال، وتصريف خزانات المياه والوقود والزيت. عند امتلاءها، يجب الضغط على خزانات الصابورة.

يتم وضع الصابورة المضمنة على السطح المفتوح للسفينة على كلا الجانبين على رفوف خاصة في عدة صفوف بالنسبة إلى DP. يجب أن تضمن كتلة الصابورة المائلة المنقولة عبر الوعاء زاوية ميل تبلغ حوالي 3 0 .

لقياس زوايا اللفة، يتم إعداد موازين خاصة (بطول 3 أمتار على الأقل) أو مخططات ميل. إن استخدام مقاييس ميل السفينة لقياس الزوايا أمر غير مقبول، لأنها تعطي خطأ كبيرا.

يتم إجراء الميل في طقس هادئ عندما لا يزيد لفة السفينة عن 0.5 0. يجب أن يمنع عمق منطقة المياه ملامسة الأرض أو العثور على جزء من الهيكل في التربة الموحلة. يجب أن تكون السفينة قادرة على الميل بحرية، ويجب توفير ارتخاء في خطوط الإرساء ويجب ألا تلمس السفينة جدار أو بدن سفينة أخرى.

تتكون التجربة من نقل صابورة الأسطوانة من جانب إلى آخر بناءً على الأمر وقياس زاوية اللف قبل النقل وبعده.

يتم تحديد الاستقرار الأولي على أساس فترة التدحرج على أساس صيغة "الكابتن" المعروفة:

حيث f I هي فترة التذبذبات الموجودة على متن السفينة؛

C أنا - معامل القصور الذاتي.

ب هو عرض السفينة.

يوصى بتحديد فترة دوران السفينة خلال كل تجربة ميل، وبالنسبة للسفن التي تقل إزاحتها عن 300 طن، يكون تحديدها إلزاميًا. وسيلة تحديد fI هي الإكلينوغراف أو ساعات الإيقاف (ثلاثة مراقبين على الأقل).

يتم تنفيذ تأرجح السفينة من خلال تحركات منسقة للطاقم من جانب إلى آخر في الوقت المناسب مع اهتزازات السفينة حتى تميل السفينة بمقدار 5 8 0. تسمح صيغة القبطان، تحت أي حالة من حالات حمولة السفينة، بتحديد الارتفاع الفوقي عندما تكون في الأمواج. يجب أن نتذكر أنه بالنسبة للسفينة نفسها، فإن قيمة معامل القصور الذاتي C I ليست هي نفسها، فهي تعتمد على تحميلها ووضع البضائع. كقاعدة عامة، يكون معامل القصور الذاتي للسفينة الفارغة أكبر من معامل القصور الذاتي للسفينة المحملة.

تم النشر على موقع Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

الاستقرار هو قدرة السفينة على تحمل لحظات الميل الخارجية دون عواقب طارئة. تصنيف الاستقرار وطرق النزوح. قياس الاستقرار عن طريق استعادة اللحظة. الصيغ الأساسية لتحقيق الاستقرار، وزوايا لفة.

تمت إضافة العرض في 16/04/2011


مفهوم الاستقرار وتقليم السفينة. حساب سلوك السفينة أثناء الرحلة أثناء غمر حفرة مشروطة تابعة لمقصورة الفئات الأولى والثانية والثالثة. تدابير لتصويب السفينة عن طريق مكافحة الفيضانات والترميم.

أطروحة، أضيفت في 03/02/2012


مقترحات لاستقرار السفينة وعدم قابليتها للغرق. تقسيم حمولتها إلى مقالات أكبر. إجراءات استلام وتفريغ البضائع والإمدادات الرئيسية باستخدام جدول تحميل مبسط وجدول تحميل آمن ورسوم بيانية للاستقرار.

تمت إضافة العرض في 16/04/2011


حساب مدة رحلة السفينة واحتياطياتها وإزاحتها وثباتها قبل التحميل. تستيف مخازن السفينة والبضائع وصابورة المياه. تحديد معلمات الصعود وتحميل السفينة بعد التحميل. الاستقرار الثابت والديناميكي.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 20/12/2013


وضع خطة الشحن وحساب ثبات السفينة وفقاً لبيانات معلومات الثبات. السيطرة على الهبوط والاستقرار على أساس استهلاك احتياطي الوقود والمياه. صابورة السفينة ومنع تسرب المياه من بدن السفينة.

الملخص، تمت إضافته في 02/09/2009


حساب تأثير نقل البضائع من النقطة أ إلى النقطة ب. حركة البضائع في المستوى العرضي والأفقي عبر السفينة. حساب التغيرات في مخطط الاستقرار الثابت. تأثير الأحمال المعلقة على الثبات عند زوايا اللف العالية.

تمت إضافة العرض في 18/04/2011


اختيار خيارات وضع البضائع الممكنة. تقدير إزاحة الوزن وإحداثيات السفينة. تقييم عناصر الحجم المحمل للسفينة. حساب ارتفاعات metacentric السفينة. حساب وبناء رسم تخطيطي للاستقرار الثابت والديناميكي.

تمت إضافة الاختبار في 04/03/2014


إمكانية انقلاب السفينة. حالة التصميم "معيار الطقس" في متطلبات السجل البحري الروسي للشحن. تحديد لحظة الانقلاب واحتمال بقاء السفينة على قيد الحياة. متطلبات الهبوط واستقرار السفينة المتضررة.

تمت إضافة العرض في 16/04/2011


تحديد مدة الإبحار وإمدادات السفينة للرحلة. معلمات الإزاحة أثناء الهبوط الأولي للسفينة. توزيع الإمدادات والبضائع. حساب الهبوط والاستقرار الأولي للسفينة باستخدام طريقة استقبال حمولة صغيرة. التحقق من القوة الطولية للبدن.

تمت إضافة الاختبار في 19/11/2012


المعلمات التقنية للسفينة العالمية. خصائص البضائع وتوزيعها بين أماكن الشحن. متطلبات خطة الشحن. تحديد إزاحة التصميم ووقت الرحلة. التحقق من قوة وحساب استقرار السفينة.

يعد الاستقرار أحد أهم عوامل صلاحية السفينة للإبحار، وهو يرتبط بقضايا بالغة الأهمية تتعلق بسلامة الملاحة. ويعني فقدان الاستقرار دائمًا موت السفينة، وفي كثير من الأحيان، موت الطاقم. على عكس التغييرات في صلاحية الإبحار الأخرى، فإن الانخفاض في الاستقرار غير مرئي، وطاقم السفينة، كقاعدة عامة، لا يدركون الخطر الوشيك حتى الثواني الأخيرة قبل الانقلاب. ولذلك يجب إيلاء الاهتمام الأكبر لدراسة هذا القسم من نظرية السفينة.

لكي تطفو السفينة في وضع توازن معين بالنسبة إلى سطح الماء، يجب ليس فقط أن تستوفي شروط التوازن، بل يجب أيضًا أن تكون قادرة على مقاومة القوى الخارجية التي تميل إلى إخراجها من وضع التوازن، وبعد التوقف من عمل هذه القوات، والعودة إلى موقعها الأصلي. ولذلك يجب أن يكون توازن السفينة مستقراً، أو بمعنى آخر يجب أن تتمتع السفينة باستقرار إيجابي.

وبالتالي فإن الاستقرار هو قدرة السفينة، التي أخرجتها قوى خارجية من حالة التوازن، على العودة إلى وضع توازنها الأصلي مرة أخرى بعد توقف عمل هذه القوى.

ويرتبط استقرار السفينة بتوازنها، وهو ما يعد من سمات هذا الأخير. فإذا كان توازن السفينة مستقراً، فإن السفينة تتمتع باستقرار إيجابي؛ إذا كان توازنها غير مبال، فإن استقرار السفينة يكون صفرًا، وأخيرًا، إذا كان توازن السفينة غير مستقر، فإن استقرارها سلبي.

كابتن الناقلة شيرييف
المصدر: fleetphoto.ru

سيتناول هذا الفصل الميول الجانبية للسفينة في مستوى إطار منتصف السفينة.

ويسمى الاستقرار أثناء الميول العرضية، أي عند حدوث اللفة، بالعرضية. اعتمادًا على زاوية ميل الوعاء، ينقسم الثبات الجانبي إلى ثبات عند زوايا ميل صغيرة (حتى 10-15 درجة)، أو ما يسمى بالثبات الأولي، وثبات عند زوايا ميل كبيرة.

يحدث إمالة السفينة تحت تأثير زوج من القوى؛ إن لحظة هذا الزوج من القوى، التي تتسبب في دوران السفينة حول المحور الطولي، ستسمى بـ Heeling Mkr.

إذا زاد تطبيق MCR على السفينة تدريجيًا من الصفر إلى القيمة النهائية ولا يسبب تسارعًا زاويًا، وبالتالي قوى القصور الذاتي، فإن الاستقرار مع مثل هذا الميل يسمى ثابتًا.

تؤدي لحظة الانحدار المؤثرة على السفينة على الفور إلى ظهور التسارع الزاوي وقوى القصور الذاتي. يسمى الاستقرار الذي يظهر بمثل هذا الميل بالديناميكية.

يتميز الاستقرار الساكن بحدوث لحظة استعادة، والتي تميل إلى إعادة السفينة إلى موضع توازنها الأصلي. يتميز الاستقرار الديناميكي بعمل هذه اللحظة من بداية عملها وحتى نهايتها.

دعونا ننظر في الميل العرضي الموحد للسفينة. سنفترض أنه في الوضع الأولي للسفينة هبوط مستقيم. في هذه الحالة، تعمل القوة الداعمة D' في DP ويتم تطبيقها عند النقطة C - مركز حجم السفينة (مركز الطفو-B).

أرز. 1

لنفترض أن الوعاء، تحت تأثير لحظة الانحدار، قد تلقى ميلاً عرضيًا بزاوية صغيرة θ. بعد ذلك سينتقل مركز الحجم من النقطة C إلى النقطة C 1 وسيتم توجيه القوة الداعمة المتعامدة مع خط الماء الجديد الموجود B 1 L 1 بزاوية θ إلى المستوى المركزي. سوف تتقاطع خطوط العمل للاتجاه الأصلي والجديد لقوة الدعم عند النقطة m. تُسمى نقطة تقاطع خط عمل القوة الداعمة عند ميل متناهٍ في الصغر ومتساوي الحجم لسفينة عائمة بالمركز المستعرض.

يمكننا إعطاء تعريف آخر لمركز metacenter: مركز انحناء منحنى إزاحة مركز الحجم في المستوى المستعرض يسمى مركز metacenter المستعرض.

يُطلق على نصف قطر انحناء منحنى إزاحة مركز الكمية في المستوى المستعرض اسم نصف قطر مركزي مستعرض (أو نصف قطر مركزي صغير). يتم تحديده من خلال المسافة من مركز metacenter المستعرض m إلى مركز الحجم C ويُشار إليه بالحرف r.

يمكن حساب نصف قطر المركز المستعرض باستخدام الصيغة:

أي أن نصف قطر المركز المستعرض يساوي لحظة القصور الذاتي Ix لمنطقة خط الماء بالنسبة إلى المحور الطولي الذي يمر عبر مركز ثقل هذه المنطقة، مقسومًا على الإزاحة الحجمية V المقابلة لهذا الخط المائي.

ظروف الاستقرار

لنفترض أن السفينة، التي تكون في وضع توازن مباشر وتطفو على طول خط الماء للخط العلوي، نتيجة لفعل عزم الميل الخارجي Mkr، قد انحرفت بحيث أصبح خط الماء الأصلي للخط العلوي مع يشكل خط الماء الجديد الموجود B 1 L 1 زاوية صغيرة θ. ونظرًا للتغير في شكل جزء الهيكل المغمور بالمياه، فإن توزيع قوى الضغط الهيدروستاتيكي المؤثرة على هذا الجزء من الهيكل سيتغير أيضًا. سيتحرك مركز حجم الوعاء نحو اللفة ويتحرك من النقطة C إلى النقطة C 1.

سيتم توجيه القوة الداعمة D'، التي تظل دون تغيير، عموديًا لأعلى بشكل عمودي على خط الماء الفعال الجديد، وسوف يتقاطع خط عملها مع DP عند مركز metacenter المستعرض الأصلي m.

يظل موضع مركز ثقل السفينة دون تغيير، وستكون قوة الوزن P متعامدة مع خط الماء الجديد B 1 L 1. وبالتالي، فإن القوتين P وD'، المتوازيتين مع بعضهما البعض، لا تقعان على نفس الوضع الرأسي، وبالتالي تشكلان زوجًا من القوى مع الذراع GK، حيث النقطة K هي قاعدة العمود المتعامد من النقطة G إلى النقطة G. اتجاه عمل القوة الداعمة.

يُطلق على زوج القوى المتكون من وزن الوعاء والقوة الداعمة، والذي يميل إلى إعادة الوعاء إلى موضع توازنه الأصلي، زوج الاستعادة، ويسمى عزم هذا الزوج بلحظة الاستعادة Mθ.

يتم تحديد مسألة استقرار السفينة ذات الكعب العالي من خلال اتجاه عمل لحظة التصحيح. إذا كان عزم الاستعادة يميل إلى إعادة السفينة إلى موضع توازنها الأصلي، فإن عزم الاستعادة يكون موجبًا، ويكون استقرار السفينة موجبًا أيضًا - السفينة مستقرة. في التين. ويبين الشكل 2 موقع القوى المؤثرة على السفينة، وهو ما يتوافق مع لحظة استعادة إيجابية. من السهل التحقق من حدوث مثل هذه اللحظة إذا كان CG يقع أسفل مركز metacenter.

أرز. 2 أرز. 3

في التين. ويبين الشكل 3 الحالة المعاكسة، عندما يكون عزم الاستعادة سالبًا (يقع مركز الجاذبية فوق المركز الميتقي). إنه يميل إلى زيادة انحراف السفينة عن موضع توازنها، حيث أن اتجاه عملها يتزامن مع اتجاه عمل لحظة الميلان الخارجية Mkr. في هذه الحالة، السفينة ليست مستقرة.

من الناحية النظرية، يمكن الافتراض أن لحظة الاستعادة عندما يميل الوعاء تساوي الصفر، أي أن قوة وزن الوعاء والقوة الداعمة تقعان على نفس الوضع الرأسي، كما هو موضح في الشكل. 4.

أرز. 4

يؤدي غياب عزم التصحيح إلى حقيقة أنه بعد توقف عزم الميل، تظل السفينة في وضع مائل، أي أن السفينة في حالة توازن غير مبال.

وبالتالي، وفقًا للموقع النسبي لمركز metacenter المستعرض m وC.T. يمكن الحكم على G من خلال علامة لحظة التصحيح أو، بمعنى آخر، من خلال استقرار السفينة. لذلك، إذا كان المركز المستعرض فوق مركز الجاذبية (الشكل 2)، فإن السفينة مستقرة.

إذا كان مركز الجاذبية المستعرض يقع أسفل مركز الجاذبية أو يتزامن معه (الشكل 3، 4)، فإن السفينة ليست مستقرة.

يؤدي هذا إلى ظهور مفهوم الارتفاع المركزي: الارتفاع المركزي المستعرض هو ارتفاع المركز المركزي المستعرض فوق مركز ثقل الوعاء في موضع التوازن الأولي.

يتم تحديد الارتفاع المستعرض المستعرض (الشكل 2) من خلال المسافة من مركز الثقل (أي G) إلى المركز المستعرض المستعرض (أي م)، أي الجزء mG. هذا الجزء هو قيمة ثابتة، منذ و C.T. ، والمركز المستعرض لا يغير موقعه عند الميول الصغيرة. وفي هذا الصدد، من الملائم قبوله كمعيار للاستقرار الأولي للسفينة.

إذا كان مركز metacenter المستعرض يقع فوق مركز ثقل السفينة، فإن ارتفاع metacenter المستعرض يعتبر إيجابيًا. ومن ثم يمكن إعطاء شرط استقرار الوعاء في الصيغة التالية: يكون الوعاء مستقرًا إذا كان ارتفاعه المستعرض المتجاوز موجبًا. هذا التعريف مناسب لأنه يسمح للمرء بالحكم على ثبات السفينة دون النظر إلى ميلها، أي عند زاوية دوران تساوي الصفر، عندما لا تكون هناك لحظة تصحيح على الإطلاق. لتحديد البيانات اللازمة للحصول على قيمة الارتفاع المركزي المستعرض، دعونا ننتقل إلى الشكل 1. الشكل 5، والذي يُظهر الموقع النسبي لمركز القدر C، ومركز الجاذبية G، ومركز metacenter المستعرض m للسفينة التي تتمتع باستقرار جانبي أولي إيجابي.

أرز. 5

يوضح الشكل أن الارتفاع المستعرض المستعرض h يمكن تحديده بإحدى الصيغ التالية:

ح = Z C ± ص - Z G ;

غالبًا ما يتم تحديد الارتفاع المستعرض metacentric باستخدام المساواة الأخيرة. يمكن العثور على تطبيق مركز metacenter المستعرض Zm من مخطط metacentric. تنشأ الصعوبات الرئيسية في تحديد الارتفاع المستعرض المتجاوز للسفينة عند تحديد تطبيق مركز الثقل ZG، والذي يتم تحديده باستخدام جدول ملخص للحمولة الجماعية للسفينة (تمت مناقشة هذه المشكلة في المحاضرة -).

في الأدب الأجنبي، قد يبدو تعيين النقاط المقابلة ومعلمات الاستقرار كما هو موضح أدناه في الشكل. 6.

أرز. 6

• حيث K هي نقطة العارضة؛
• ب - مركز الطفو.
• G - مركز الثقل؛
• M - مركز ميتا عرضي.
• KV - تطبيق مركز الحجم؛
• KG - تطبيق مركز الثقل؛
• KM - تطبيق لمركز metacenter المستعرض ؛
• VM - نصف قطر مركزي مستعرض (نصف قطر مركز ميتا)؛
• BG - ارتفاع مركز الثقل فوق مركز القدر؛
• GM - الارتفاع المستعرض المتحول.

ذراع الاستقرار الثابت، المشار إليه في أدبنا باسم GK، يُشار إليه في الأدب الأجنبي باسم GZ.

واقترح ريدينج:

استقرار السفينة هو خاصية تمنع السفينة من الانقلاب عند تعرضها للعوامل الخارجية (الرياح والأمواج وما إلى ذلك) والعمليات الداخلية (إزاحة البضائع وحركة احتياطيات السوائل ووجود أسطح سائلة حرة في الأقسام، الخ.). قد يكون التعريف الأكثر شمولاً لاستقرار السفينة هو ما يلي: قدرة السفينة على عدم الانقلاب عند تعرضها لعوامل البحر الطبيعية (الرياح والأمواج والجليد) في منطقة الملاحة المخصصة لها، وكذلك بالاشتراك مع الأسباب "الداخلية" الناجمة عن ذلك. من خلال تصرفات الطاقم

وتعتمد هذه الخاصية على الخاصية الطبيعية للجسم الذي يطفو على سطح الماء، فهو يميل إلى العودة إلى موضعه الأصلي بعد توقف هذا التأثير. وبالتالي، فإن الاستقرار، من ناحية، أمر طبيعي، ومن ناحية أخرى، يتطلب مراقبة منظمة من جانب الشخص المشارك في تصميمه وتشغيله.

يعتمد الاستقرار على شكل الهيكل وموضع مركز ثقل السفينة، لذلك، من خلال اختيار شكل الهيكل بشكل صحيح أثناء التصميم ووضع البضائع بشكل صحيح على السفينة أثناء التشغيل، من الممكن ضمان الاستقرار الكافي لضمان منع انقلاب السفينة تحت أي ظروف إبحار.

يمكن إمالة السفينة لأسباب مختلفة: من عمل الأمواج القادمة، بسبب الفيضان غير المتماثل للمقصورات أثناء الحفرة، من حركة البضائع، وضغط الرياح، بسبب استقبال أو استهلاك البضائع، وما إلى ذلك. نوعان من الاستقرار: عرضي وطولي. من وجهة نظر سلامة الملاحة (خاصة في الطقس العاصف) فإن أخطرها هي الميول العرضية. يتجلى الاستقرار العرضي عندما تتحرك السفينة، أي. عند إمالته على متن الطائرة. إذا كانت القوى التي تسبب ميل السفينة تعمل ببطء، فإن الاستقرار يسمى ثابتًا، وإذا كان سريعًا، فإنه ديناميكي. يسمى ميل السفينة في المستوى العرضي باللف، وفي المستوى الطولي - القطع؛ يتم تحديد الزوايا المتكونة في هذه الحالة بـ O و y على التوالي. يسمى الاستقرار عند زوايا الميل الصغيرة (10 - 12 درجة) بالثبات الأولي.

(الصورة 2)

لنتخيل أنه تحت تأثير القوى الخارجية، مالت السفينة بزاوية قدرها 9 (الشكل 2). نتيجة لذلك، احتفظ حجم الجزء تحت الماء من السفينة بحجمه، لكنه غير شكله؛ على الجانب الأيمن، دخل حجم إضافي إلى الماء، وعلى الجانب الأيسر، خرج حجم مماثل من الماء. انتقل مركز الحجم من الموضع الأصلي C باتجاه لفة السفينة، إلى مركز ثقل الحجم الجديد - النقطة C1. عندما تكون السفينة في وضع مائل، فإن قوة الجاذبية P المطبقة عند النقطة G والقوة الداعمة D المطبقة عند النقطة C، وتبقى متعامدة مع خط الماء الجديد V1L1، تشكل زوجًا من القوى مع الذراع GK، وهو خط عمودي منخفض من النقطة G إلى اتجاه القوات المساندة.

إذا واصلنا اتجاه القوة الداعمة من النقطة C1 حتى تتقاطع مع اتجاهها الأصلي من النقطة C، فعند زوايا لفة صغيرة تتوافق مع ظروف الاستقرار الأولي، سيتقاطع هذان الاتجاهان عند النقطة M، والتي تسمى مركز الميتا المستعرض.

يتيح لنا الموقع النسبي للنقطتين M وG تحديد الميزة التالية التي تميز الاستقرار الجانبي: (الشكل 3)

• أ) إذا كان المركز فوق مركز الجاذبية، فإن لحظة الاستعادة تكون إيجابية وتميل إلى إعادة السفينة إلى وضعها الأصلي، أي عند الميل، ستكون السفينة مستقرة.
• ب) إذا كانت النقطة M أقل من النقطة G، فمع القيمة السالبة h0 تكون العزم سالبة وتميل إلى زيادة اللفة، أي في هذه الحالة تكون السفينة غير مستقرة.
• ج) عندما تتزامن النقطتان M و G، تعمل القوى P و D على طول خط مستقيم رأسي واحد، ولا ينشأ زوج من القوى، وتكون لحظة الاستعادة صفر: فيجب اعتبار السفينة غير مستقرة، لأنها لا تسعى جاهدة للعودة إلى موضع توازنها الأصلي (الشكل 3).

تين. 3

العلامات الخارجية للاستقرار الأولي السلبي للسفينة هي:

• - ملاحة السفينة وهي متدحرجة في حالة عدم وجود لحظات ميل؛
• - رغبة السفينة في التدحرج إلى الجانب الآخر عند الاستقامة؛
• - الانتقال من جانب إلى آخر أثناء الدوران، مع بقاء اللفة حتى عندما تدخل السفينة في مسار مباشر؛
• - كمية كبيرة من الماء في المخازن وعلى المنصات والطوابق.

الاستقرار، الذي يتجلى خلال الميول الطولية للسفينة، أي. عند التشذيب يطلق عليه طولي.

عندما يميل الوعاء طوليًا بزاوية w حول المحور العرضي Ts.V. ستنتقل من النقطة C إلى النقطة C1، وستعمل القوة الداعمة، التي يكون اتجاهها طبيعيًا بالنسبة لخط الماء الحالي، بزاوية مع الاتجاه الأصلي. تتقاطع خطوط عمل الاتجاه الأصلي والجديد للقوات المساندة عند نقطة ما. تسمى نقطة التقاطع، وخط عمل القوى الداعمة عند ميل متناهية الصغر في المستوى الطولي، بالمركز الطولي لصلاحية السفينة للإبحار واستقرارها ودفعها.

اللحظة الطولية للقصور الذاتي لمنطقة الخط المائي IF أكبر بكثير من اللحظة العرضية للقصور الذاتي IX. ولذلك، فإن نصف قطر المركز الطولي R يكون دائمًا أكبر بكثير من نصف القطر العرضي r. من المفترض تقريبًا أن نصف قطر المركز الطولي R يساوي تقريبًا طول الوعاء. نظرًا لأن نصف قطر المركز الطولي R أكبر بعدة مرات من نصف القطر المستعرض r، فإن ارتفاع المركز الطولي H لأي سفينة أكبر بعدة مرات من h المستعرض. لذلك، إذا كانت السفينة تتمتع باستقرار جانبي، فمن المؤكد أن الاستقرار الطولي مضمون.

العوامل المؤثرة على استقرار السفينة لها تأثير قوي على استقرار السفينة.

العوامل التي يجب مراعاتها عند تشغيل سفينة صغيرة تشمل:

• 1. يتأثر استقرار السفينة بشكل كبير بعرضها: فكلما كانت أكبر بالنسبة لطولها وارتفاعها الجانبي وغاطسها، كلما زاد الاستقرار. يتمتع القارب الأوسع بلحظة تصحيح أكبر.
• 2. يزداد ثبات السفينة الصغيرة إذا تغير شكل الجزء المغمور من الهيكل بزوايا كبيرة للكعب. هذا البيان، على سبيل المثال، هو أساس عمل الكرات الجانبية والمصدات الرغوية، والتي عند غمرها في الماء، تخلق لحظة تقويم إضافية.
• 3. يتدهور الثبات إذا كانت السفينة تحتوي على خزانات وقود ذات مرآة سطحية من جانب إلى آخر، فيجب أن تكون لهذه الخزانات قواطع مثبتة بشكل موازي لخط منتصف السفينة، أو تكون ضيقة في الجزء العلوي منها.
• 4. يتأثر الاستقرار بشدة بوضع الركاب والبضائع على متن السفينة؛ ويجب أن يكونوا في مكان منخفض قدر الإمكان. على متن سفينة صغيرة، لا ينبغي السماح للأشخاص بالجلوس على متنها أو التحرك بشكل تعسفي أثناء تحركها. يجب تثبيت الأحمال بشكل آمن لمنع تحركها بشكل غير متوقع من أماكنها الطبيعية.
• 5. في حالة الرياح والأمواج القوية، يكون تأثير لحظة الانحدار (خاصة الديناميكية) خطيرًا جدًا على السفينة، لذلك، مع تفاقم الظروف الجوية، من الضروري أخذ السفينة إلى المأوى وانتظار الطقس السيئ. إذا كان من المستحيل القيام بذلك بسبب المسافة الكبيرة إلى الشاطئ، في الظروف العاصفة، يجب عليك محاولة إبقاء السفينة "متجهة نحو الريح"، ورمي مرساة البحر وتشغيل المحرك بسرعة منخفضة.

يؤدي الثبات المفرط إلى التدحرج السريع ويزيد من خطر الرنين. لذلك، وضع السجل قيودًا ليس فقط على الحد الأدنى، ولكن أيضًا على الحد الأعلى للاستقرار.

لزيادة استقرار السفينة (زيادة عزم التصحيح لكل وحدة زاوية الالتفاف)، من الضروري زيادة ارتفاع المركز المركزي h عن طريق وضع البضائع والإمدادات بشكل مناسب على السفينة (البضائع الأثقل في الأسفل، والبضائع الأخف في الأعلى ). لنفس الغرض (خاصة عند الإبحار بالصابورة - بدون حمولة) يلجأون إلى ملء خزانات الصابورة بالماء.