Metacentrické kritérium stability a stability nádoby: formula

Definici metacentrické výšky lze formulovat následovně. Co to je? Jedná se o vzdálenost mezi těžištěm a metacentrem lodi. Samotná definice není příliš jasná, a proto je třeba dodat, že tato výška je velmi často vyjádřena prostřednictvím stability plavidla. To je proto, že metacentrum je hlavním kritériem pro určení této velmi stabilní situace.

Obecné pojmy

Jak bylo uvedeno výše, metacentrická výška je nadmořská výška těžiště nad metacentrem samotné lodě. Je důležité vědět, že čím větší je tato charakteristika, tím větší bude počáteční stabilita nádoby. Pokud se z nějakého důvodu tato výška odchyluje směrem k záporné hodnotě, znamená to, že loď nebude schopná plavat bez náklonu. Co to znamená? Přijmout záporné hodnoty metacentrické výšky není v žádném případě možné. I když ... Získejte přesnou odpověď na otázku, zda se loď s negativní hodnotou této nadmořské výšky vrátí, rozhodně není. Vzhledem k tomu, že teorie stability se vztahuje pouze na sklon lodí, které nepřesahují 10 stupňů.

Pravidla a síly

Je důležité si uvědomit, že existují pravidla klasifikačních komunit, které sledují technický provoz lodí. V těchto dokumentech je popsáno, že je možné provozovat pouze ty lodě, jejichž metacentrická výška není menší než 0,2 metrů. Chcete-li pochopit, jak se bude tělo chovat s nulovou výškou, dokážete si představit, že se v hlavě plovoucí ve vodě. Tento parametr daného tělesa bude rovný 0 a jeho pohyb bude probíhat podél podélné osy pokaždé, když je ovlivněn jakoukoliv vnější silou, například vlnou nebo větrem.

Dalším základem, který umožňuje plavbě plavidla, je síla gravitace. A také Archimedes síla. Přirozeně, gravitační síla zatáhne loď dolů, tedy dole. Číselná hodnota této charakteristiky se rovná její hmotnosti a vztahuje se na těžiště lodi. Archimedeská síla nebo, jak se také nazývá, vztlaková síla, tlačí mořské plavidlo z vody. Síla tohoto efektu je stejná jako posunutí lodi, která je aplikována ve středu podvodního objemu.

Práce sil

V "přímé" poloze lodi se ukazuje, že tyto dvě síly se navzájem vyrovnají a jsou ve stejné vertikální rovině. Z tohoto důvodu je loď schopna navigovat do vody. V případě, že se objeví břeh lodi, střed podvodního objemu CV přechází na stranu náklonu lodi. Posun je způsoben tím, že se změní tvar podvodní části těla. Kromě toho, když CV přechází na jednu ze stran, vznikne okamžik obnovy, který bude působit proti roli nádoby. Pokud dojde k náklonu, CW začne otáčet bod, který je obvykle nazýván metacentrem m.

Vzdálenost od tohoto podmíněného bodu meteorologického centra m k těžišti plavidla CT bude její výška. Například u typického veslařského člunu je číselná hodnota metacentrické výšky, která by stačila na to, aby lidé mohli bezpečně sedět a stát, 0,3 m. V zásadě není nic komplikovaného.

Jak zajistit stabilitu

Znát vše, co bylo popsáno výše, je jasná otázka, jak posoudit bezpečnost člun, plachtění jachta, loď atd.? Jak pochopit, jak velká je pravděpodobnost, že se loď vrátí ze situace "kýlovit" do normálního přímého stavu?

Aby bylo dosaženo tohoto cíle, je nutné zlepšit stabilitu nádoby. Existuje několik osvědčených metod. Dostatečně vysokou stabilitu lze zajistit tím, že na palubě lodi bude umístěn pevný předřadník. Měli bychom však vzít v úvahu, že těžiště plavidla bude sníženo o dodatečné zatížení. V loděnic, námořníci a všichni, kteří jsou obeznámeni s námořních záležitostí, existuje pravidlo: každý kilogram nákladu umístěné pod vodní hladinou, zvýší stabilitu lodi, ale každý kilogram nad tuto linii zhorší pozici plavidla.

Rekonstrukce lodi

Za účelem zvýšení hmotnosti, například jachty, je vybaven takovou věcí jako pevný zátěžový kýl. Zde je však důležité poznamenat, že je možné jej umístit pouze na klasický typ jachty. Jakýkoli jiný druh s takovým kýlem bude příliš těžký. Klasické jachty jsou absolutní stabilitou říční lodi, jak se tomu říká. Věc je, že se tato kategorie lodí může vyrovnat téměř po každém převrácení. Úhel paty, který je nezbytný k zajištění toho, aby nádoba nebyla obnovena, je 155 stupňů. Jedná se o parametr jachty, jako je Contessa 32. Jinými slovy, řek loď této třídy se bude moci zotavit do přímé polohy i poté, co bude s kýlem sesazena nahoru.

Je důležité si uvědomit, že velké nádoby mají větší stabilitu tvaru zpočátku vzhledem k jejich velikosti. Dalším důležitým bodem je to, že mořská voda by se neměla dostat dovnitř lodi, zatímco se kloubá přes libovolné otvory nebo otvory. Pokud k tomu dojde, tekutina na palubě může zničit veškerou stabilitu. K tomu dojde kvůli tomu, že váha vody, která padla, způsobí, že loď bude těžší. Metacentrická výška bude narušena díky posunutí těžiště. A loď začne klesat.

Plavidla s nadstavbou

Existuje typ lodi, která má vodotěsnou nástavbu. Samozřejmě, voda se nemůže dostat dovnitř takové lodi, což znamená, že stabilita zůstane na stejné úrovni i s velkou bankou. Tento princip se stal základem při navrhování záchranných člunů, páčků. Existují záchranné čluny a čluny, které jsou vzhledem k jejich designu považovány za téměř nepropustné. Takové kategorie lodí se mohou zotavit i po úplném převrácení.

Můžete se například vydat na plachetnici, která má jeden choulostivý způsob, jak zlepšit stabilitu lodi. Metoda se nazývá bankovnictví. A jeho podstatou spočívá ve skutečnosti, že když se nakloníte, posunete váhu posádky, zátěže nebo kyvadla po celé šířce plavidla. K dnešnímu dni se používá mnoho různých druhů zátěže. A také je tu jedna nová, která spočívá v přítomnosti podvodně řízených křídel.

Experimentální výška

Dále. Pro experimentální výpočet metacentrické výšky lodi můžete posunout velký náklad kolem lodi. Pohyb nákladu musí probíhat v určité vzdálenosti Q od místa, kde byl původně umístěn. Také při pohybu objektu je nutné měřit malý úhel natočení, který je označen jako af. Číselná hodnota této charakteristiky bude odpovídat úhlu sklonu lodi.

To bude vypadat jako příčná metacentrická výška ve vzorci:

h₀ = 0,525 (W / T) 2, m

B je šířka plavidla, která by měla být měřena v metrech a T je doba válcování, určená v sekundách.

Právě tato metoda výpočtu, stejně jako experimentální metoda určování, se stala hlavními ustanoveními, která umožňovala převzít výšku metacentra lodi pro hlavní kritérium její stability.

Plachetnice

V současné době plachetnice patří mezi nejnebezpečnější z hlediska provozu, stejně jako nejnáročnější z hlediska stability. Věc je, že s větrem bude plachta takového plavidla neustále vystavena silnému nárazu vzduchu, který za takových podmínek bude hlavním okamžikem vytváření příležitosti k rolování. Je to kvůli plavbě lodi s velkými a dlouhými stěžněmi a v důsledku toho s velkými plachtami, že existuje další těžký pevný zátěž, který výrazně sníží těžiště plavidla a tím vytvoří větší metacentrickou výšku.

Je velmi důležité si uvědomit, že často dělají chybu, pokud jde o posouzení stability lodi pouze svým metacentrem. Samozřejmě, tato výška bude hlavním kritériem. Nemůžeme však ignorovat výhody, které existují v celém statickém diagramu stability. Není zde jen výška metacentra.

Příklady nestability

Existují tři případy nestability plavidel. Zvažme je podrobněji.

První případ nastane v této situaci, pokud je výška h> 0. To je způsobeno skutečností, že těžiště je vyšší než centrum velikosti. Pokud jsou tyto podmínky splněny a loď se naklání na obě strany, linie působení opěrné síly překročí průmětnou rovinu, která je vyšší než těžiště.

Druhý případ nestability nastane, když je metacentrická výška nula. V tomto případě bude prakticky stejně jako v předchozím případě těžiště vyšší než střed velkosti. A když je loď nakloněna, stane se, že linka DH projde podél linie. V takovém případě bude centrum velikosti vždy umístěno ve stejné vertikální poloze jako těžiště. S tímto uspořádáním sil, bude obnovovací pár, který vyrovnává loď, prostě chybí. Bez vlivu vnějších sil se loď nebude moci vrátit do původní polohy.

Třetí případ nastane, jestliže h<0. V tomto případě bude CG vyšší než střed hodnoty a v nakloněné pozici bude linie působení podpěrné síly bránit stopě diametrické roviny pod CG. V tomto případě se při nejmenším sklonu vytvoří záporný pár sil, který bude působit na plavidlo a povede k jeho převrácení.