ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ВЫЧИСЛЕНИЕ МЕТАЦЕНТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ПЛАВАНИЯ.

ТЕМА: ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ВЫЧИСЛЕНИЕ МЕТАЦЕНТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ПЛАВАНИЯ.

Цель работы:

1. Ознакомиться с порядком построения диаграммы статической остойчивости

2. Научиться находить начальную метацентрическую высоту h используя «Информацию капитана об остойчивости»

Контрольные вопросы:

1. Дать определение метацентрической высоте

2.Как образуется отрезок 1радиан и чему он равен.

3. Как пользоваться «Информацию капитану об остойчивости»

Используемые источники:

1.СВ. Донцов Основы теории судна. – Одесса: «Латстар», 2001.

2.A.M. Горячев, Е.М. Подругин Устройство и основы теории морских судов. – Л.: Судостроение, 1983.

3. Е.Г. Фрид Устройство судна. – Л.: Судостроение, 1989.

ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ:

ВОПРОС №1 Построение Диаграммы статической остойчивости судна и нахождение на ней начальной метацентрической высоты.

ВОПРОС № 2 Нахождение начальной метацентрической высоты по«Информацию капитану об остойчивости»

______________________________________________________________

ВОПРОС №1 Построение Диаграммы статической остойчивости судна и нахождение на ней начальной метацентрической высоты.

СВОЙСТВО №4 ДСО

Касательная к начальному участку диаграммы отсекает на перпендикуляре из угла Θ⁰ равного 1 рад(57,3градуса) на оси углов Θ⁰,отрезок, который равен начальной метацентрической высоте h

Для контроля правильности построения начального участка диаграммы рассчитаем h (условную метацентрическую высоту)

h = r+ Zc- Zg

3.Отложить h на перпендикуляре к углу 0 = 1 рад(57,3°),

4.Провести касательную к начальному участку диаграммы (на основании свойства ДСО: «касательная к начальному участку ДСО отсекает на перпендикуляре к углу 0=1 рад отрезок, равный начальной метацентрической высоте»).

10 20 30 40 50 | б0 70

ВОПРОС 2

Нахождение начальной метацентрической высоты по«Информацию капитану об остойчивости»

Метацентрическая высота. 

Это критерий остойчивости судна. Представляет собой возвышение метацентра над центром тяжести плавающего тела. Чем больше этот параметр, тем выше начальная остойчивость судна. При приобретении отрицательного значения метацентрической высоты судно утрачивает способность плавать без крена. Ответить на вопрос «перевернется ли судно, имеющее отрицательную метацентрическую высоту» не представляется возможным, так как метацентрическая теория остойчивости верна лишь при наклонениях судна, не превышающих 10 градусов.Тем не менее, в Правилах классификационных обществ, осуществляющих надзор за технической эксплуатацией судов ( запрещена эксплуатация судов, имеющих метацентрическую высоту менее 0,2 м. Характерным примером тела, имеющего нулевую метацентрическую высоту, является симметричный плавающий бочонок. При нахождении в спокойной воде такой бочонок будет совершать вращение вдоль продольной оси под воздействием любых внешних сил (например ветра).

Судно плавает на поверхности воды под действием двух основных сил: силы тяжести и Архимедовой силы. Сила тяжести - “тянет судно вниз”, равна его весу и приложена к центру тяжести судна ЦТ. Сила плавучести или Архимедова сила – “выталкивает судно из воды”, равна его водоизмещению и приложена в центре подводного объема ЦВ судна.

В “прямом” положении судна эти силы уравновешивают друг друга и лежат на одной вертикальной линии. При крене форма подводной части корпуса изменится, ЦВ сместится в сторону накрененного борта, и возникнет так называемый восстанавливающий момент, который противодействует крену. При наклонении судна ЦВ к ак бы поворачивается вокруг точки, называемой метацентром m.

Расстояние от метацентра m до центра тяжести ЦТ (метацентрическая высота) является характеристикой остойчивости судна. Чем меньше судно, тем больше должна быть метацентрическая высота. Так, например, у гребной шлюпки достаточная метацентрическая высота 0.3 м обеспечиваетбезопасную посадку и вставание людей в лодке.

Как же оценить, насколько безопасна, например, парусная яхта? Какова вероятность восстановления яхты из положения “килем вверх” ? 
В случае полного опрокидывания у хороших яхт даже небольшой случайной волны достаточно для того, чтобы яхта вернулась в прямое положение. Существует достаточно много способов повышения остойчивости судна. Вот некоторые из них: 
Высокую остойчивость можно обеспечить за счет веса неподвижного балласта. Причем необходимопонизить ЦТ.  Чем ниже расположен центр тяжести яхты, тем она остойчивее. Существует простоеправило: каждый килограмм под ватерлинией повышает остойчивость, а каждый килограмм над ватерлинией ухудшает ее.

Для этих целей используется, например, неподвижный балластный киль (однако яхты с таким килем тяжелы). Таким килем оборудованы классические яхты. Среди положительных качеств“классических” яхт “ - абсолютная остойчивость”, т.е. яхта восстанавливается практически из любого положения. Так для классической яхты “Contessa 32” потеря остойчивости наступает только при крене 155° . Будучи опрокинутой днищем вверх, “Contessa 32” легко спрямляется.

Более широкие и высокобортные суда имеют большую остойчивость формы. Важно также, чтобы при накренении через люки и палубные отверстия во внутренние помещения яхты не попадалазабортная вода. Попадание воды внутрь судна способно свести “на нет” преимущества от высокой остойчивости.

Суда с водонепроницаемой надстройкой могут иметь очень высокую остойчивость на больших кренах. Именно на этом принципе основана идея неопрокидываемых спасательных шлюпок неваляшек. Спасательные шлюпки и плоты некоторых типов практически неопрокидываемые, т.к. даже после полного переворачивания они возвращаются в нормальное положение. А у парусной яхты есть еще один очень эффективный способ повышения остойчивости - откренивание, т.е. перемещение веса экипажа, балласта, качающегося киля и т.д. по ширине судна. В настоящее время применяются консоли, трапеции, бортовые балластные цистерны, перемещаемый балласт, качающиеся кили, а также такие “экзотические” приспособления, как управляемые подводные крылья.

При перестройке ДСО для нахождения начальной метацентрической высоты h используем «Информацию капитана об остойчивости капитану »

Пример: Водоизмещение судна = 875 т. осадка d=5.57.

В «Информацию капитану об остойчивости»

мы взяли: r =3.17м Zс =3.11 м, Zg = 5.79м

Найти метацентрическую высоту для водоизмещение D = 875 т. и осадка d=5.57.

h = r+ Zc- Zg = r+ Zc = 3.17+3.11 =6.28 Zm =6.28;

Zm- Zg=6.28-5.79=0.49м

Ответ: h=0.49м