Составители:
Рубрика:
Рис.4.2.4.1. Схема воздействия на судно статического (а) и динамического (б) ветра.
Равнодействующая (сумма сил) ветрового давления Р равна произведению удель-
ного ветрового давления р на площадь боковой парусности. Она приложена в точке
ЦП, называемой центром парусности, которая является геометрическим центром
площади боковой парусности. Положение центра парусности z
цп можно найти, ис-
пользуя тот же принцип, что и нахождение координат ЦТ судна, только вместо весов
элементов, составляющих нагрузку судна, следует подставить в формулы (3) и (4)
площади и плечи элементарных прямоугольников, на которые надо предварительно
разбить боковой контур судна. Характер действия ветра можно условно разделить
на два вида – ветер статический, когда он дует ровно и устойчиво, и ветер динами-
ческий, когда при полном безветрии на судно внезапно налетает шквал.
Сначала рассмотрим, как поведет себя судно при действии статического ветра. В
этом случае, под действием постоянного ветрового давления судно получает боковой
дрейф, т.е. смещается лагом по ветру (см. рис.4.2.4.1.а). При этом возникают силы
сопротивления воды дрейфу, равнодействующая R которых приложена в центре дав-
ления (ЦД). Точное положение центра давления определить довольно сложно.
71
Отложим на ДСО М
кр(д) (см.рис.4.2.3.2.в), проведем прямую, параллельную оси
углов, которая отсечет вне ДСО фигуру в виде треугольника с горизонтальной
штриховкой и примерно оценим ее площадь. Затем, внутри ДСО выше горизонталь-
ной линии начнем последовательно отсекать площади ДСО с вертикальной штрихов-
кой, постоянно сопоставляя их по величине с отсеченной площадью с горизонталь-
ной штриховкой. Угол крена, соответствующий моменту уравнивания площадей,
будет искомым динамическим углом крена θ
д. Таким образом, динамический угол
крена θ
д определяется приближенно путем примитивного подбора и сравнивания
площадей, графически характеризующих часть работы А
кр и Ав. Однако θд можно
найти и более точно путем построения диаграммы динамической остойчивости
(ДДО). Правила Регистра Судоходства допускают возможность применения обоих
способов
. Учитывая значительную трудоемкость построения ДДО ограничимся опи-
санным выше способом нахождения θ
д с помощью ДСО.
На рис. 4.2.3.2.в видно, что часть площади ДСО выше горизонтальной прямой ос-
талась не отсеченной (не заштрихована) и она характеризует ту работу, которую
может еще совершить М
в, чтобы вернуть судно в положение статического равнове-
сия (в точку 1 на рис.4.2.3.2.в). Эта площадь называется запасом динамической ос-
тойчивости.
Рис. 4.2.3.3. Сопоставление предельных параметров динамической (а)
и статической (б) остойчивости
Если запас динамической остойчивости будет исчерпан, т.е. верхняя часть ДСО
будет вся заштрихована (см. рис.4.2.3.3.а), то М
кр(д) будет предельным и при его
превышении происходит динамическое опрокидывание судна. Этот максимальный
кренящий момент принято называть минимальным опрокидывающим моментом
(М
опр) и угол крена θопр, соответствующий ему, называется углом опрокидывания.
Сопоставим между собой возможности судна сопротивляться статическим и дина-
мическим кренящим моментам. Из рис. 4.2.3.2.в следует, что θ
ст много меньше θд
(
где-то в два раза). Минимальный опрокидывающий момент Мопр (рис.4.2.3.3.а) за-
метно меньше статического максимального восстанавливающего момента М
в(max)
(
см. рис.4.2.3.3.б). Угол опрокидывания θопр меньше угла заката θзак. Таким образом,
судно гораздо слабее сопротивляется динамическим наклонениям, чем статиче-
ским. Иначе говоря, динамические нагрузки для судна гораздо опаснее статиче-
ских.
70
Основная цель изучения динамической остойчивости, - найти, какой динамический
угол крена получит судно (см. рис. 4.2.3.1. п.3) и при каких условиях судно ставится
на грань динамического опрокидывания.
В статических процессах, где имеет место медленное нарастание действующих
сил, статическое равновесие достигается тогда, когда внешние силы уравниваются
силами внутреннего сопротивления или уравниваются моменты этих сил, т.е. срав-
ниваются по величине сами силы или их моменты (см. рис.4.2.1.2)
В динамических процессах для нахождения равновесного состояния надо сравни-
вать не сами силы, а их работы. Применительно к кренящемуся судну для определе-
Мопр
а) б)
Мв
М
в
Мв(max)
Мкр=Мопр
θст
θ θ
θопр θзак
Запас ди-
намической
остойчиво-
сти
На рис. 4.2.3.2.в видно, что часть площади ДСО выше горизонтальной прямой ос-
талась не отсеченной (не заштрихована) и она характеризует ту работу, которую
может еще совершить Мв, чтобы вернуть судно в положение статического равнове-
сия (в точку 1 на рис.4.2.3.2.в). Эта площадь называется запасом динамической ос-
тойчивости.
а) б)
Мв Мв
Мв(max)
Мкр=Мопр
Рис.4.2.4.1. Схема воздействия на судно статического (а) и динамического (б) ветра. Мопр
Равнодействующая (сумма сил) ветрового давления Р равна произведению удель- θст
ного ветрового давления р на площадь боковой парусности. Она приложена в точке
ЦП, называемой центром парусности, которая является геометрическим центром θ θ
θопр θзак
площади боковой парусности. Положение центра парусности zцп можно найти, ис-
пользуя тот же принцип, что и нахождение координат ЦТ судна, только вместо весов Рис. 4.2.3.3. Сопоставление предельных параметров динамической (а)
элементов, составляющих нагрузку судна, следует подставить в формулы (3) и (4) и статической (б) остойчивости
площади и плечи элементарных прямоугольников, на которые надо предварительно Если запас динамической остойчивости будет исчерпан, т.е. верхняя часть ДСО
разбить боковой контур судна. Характер действия ветра можно условно разделить будет вся заштрихована (см. рис.4.2.3.3.а), то Мкр(д) будет предельным и при его
на два вида – ветер статический, когда он дует ровно и устойчиво, и ветер динами- превышении происходит динамическое опрокидывание судна. Этот максимальный
ческий, когда при полном безветрии на судно внезапно налетает шквал. кренящий момент принято называть минимальным опрокидывающим моментом
Сначала рассмотрим, как поведет себя судно при действии статического ветра. В (Мопр) и угол крена θопр, соответствующий ему, называется углом опрокидывания.
этом случае, под действием постоянного ветрового давления судно получает боковой Сопоставим между собой возможности судна сопротивляться статическим и дина-
дрейф, т.е. смещается лагом по ветру (см. рис.4.2.4.1.а). При этом возникают силы мическим кренящим моментам. Из рис. 4.2.3.2.в следует, что θст много меньше θд
сопротивления воды дрейфу, равнодействующая R которых приложена в центре дав- (где-то в два раза). Минимальный опрокидывающий момент Мопр (рис.4.2.3.3.а) за-
ления (ЦД). Точное положение центра давления определить довольно сложно. метно меньше статического максимального восстанавливающего момента Мв(max)
71 (см. рис.4.2.3.3.б). Угол опрокидывания θопр меньше угла заката θзак. Таким образом,
судно гораздо слабее сопротивляется динамическим наклонениям, чем статиче-
Отложим на ДСО Мкр(д) (см.рис.4.2.3.2.в), проведем прямую, параллельную оси ским. Иначе говоря, динамические нагрузки для судна гораздо опаснее статиче-
углов, которая отсечет вне ДСО фигуру в виде треугольника с горизонтальной ских.
штриховкой и примерно оценим ее площадь. Затем, внутри ДСО выше горизонталь-
70
ной линии начнем последовательно отсекать площади ДСО с вертикальной штрихов-
кой, постоянно сопоставляя их по величине с отсеченной площадью с горизонталь-
ной штриховкой. Угол крена, соответствующий моменту уравнивания площадей, Основная цель изучения динамической остойчивости, - найти, какой динамический
будет искомым динамическим углом крена θд. Таким образом, динамический угол угол крена получит судно (см. рис. 4.2.3.1. п.3) и при каких условиях судно ставится
крена θд определяется приближенно путем примитивного подбора и сравнивания на грань динамического опрокидывания.
площадей, графически характеризующих часть работы Акр и Ав. Однако θд можно В статических процессах, где имеет место медленное нарастание действующих
найти и более точно путем построения диаграммы динамической остойчивости сил, статическое равновесие достигается тогда, когда внешние силы уравниваются
(ДДО). Правила Регистра Судоходства допускают возможность применения обоих силами внутреннего сопротивления или уравниваются моменты этих сил, т.е. срав-
способов. Учитывая значительную трудоемкость построения ДДО ограничимся опи- ниваются по величине сами силы или их моменты (см. рис.4.2.1.2)
санным выше способом нахождения θд с помощью ДСО. В динамических процессах для нахождения равновесного состояния надо сравни-
вать не сами силы, а их работы. Применительно к кренящемуся судну для определе-
Запас ди-
намической
остойчиво-
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- …
- следующая ›
- последняя »
