фл.семафором корабль
исполнить цепочку-на главную в кубрик-на 1 стр.
  • главная
  • астрономия
  • гидрометеорология
  • имена на карте
  • судомоделизм
  • навигация
  • устройство НК
  • памятники
  • морпесни
  • морпрактика
  • протокол
  • сокровищница
  • флаги
  • семафор
  • традиции
  • морвузы
  • мороружие
  • моравиация
  • новости сайта
  • кают-компания

  •  

     

    Остойчивость корабля

     

     


         Остойчивостью называется способность корабля, выведенного из положения равновесия внешними силами, возвращаться в первоначальное положение после прекращения действия этих сил. Остойчивость — очень важное мореходное качество, с утратой которого корабль опрокидывается и гибнет.
         Мы уже указывали, что нормальной посадкой корабля является
    посадка, при которой корабль сидит прямо и с незначительным дифферентом. Под влиянием различных причин, например ветра, волны, реакции дульных газов при орудийном залпе, затоплении бортовых или концевых отсеков и т. п., корабль будет наклоняться в продольной или поперечной плоскости. При поперечных наклонениях рассматривают поперечную остойчивость корабля, при продольных наклонениях — продольную остойчивость корабля. Остойчивость на малых углах наклонения (10 — 12°) называется начальной остойчивостью.

     элементы остойчивости корабля
     

         Для того чтобы понять физическую сущность остойчивости, обратимся к рисункам на настоящей страничке, на которых корабль под влиянием кренящего момента mкр кренится на правый борт. Так как при этом перемещения груза на корабле не происходит, центр тяжести корабля остается на месте. При наклонении корабля изменяется форма погруженной части корпуса, поэтому центр величины С как центр тяжести погруженного объема переходит из диаметральной плоскости в сторону наклоненного борта. Так как сила тяжести Р, действующая вниз, и сила поддержания D, действующая вертикально вверх, уже будут не на одной вертикали, образуется пара сил. Как видно из рисунка, момент этой пары сил m противодействует кренящему моменту mкр и стремится спрямить корабль, т. е. восстановить то положение, которое было до наклонения. Этот момент называется восстанавливающим моментом. Чем больше восстанавливающий момент, тем остойчивость корабля больше. Так как восстанавливающий момент равен произведению силы на плечо, то можно написать m = P x GK, где отрезок GK—плечо восстанавливающей пары.
         Чем больше это плечо, тем остойчивость для данного водоизмещения больше. Точка т пересечения линии действия силы поддержания D с диаметральной плоскостью называется
    поперечным метацентром и, является центром дуги, по которой перемещается центр величины при малых углах наклонения корабля.
     

         Расстояние между метацентром т и центром тяжести О называется поперечной метацентрической высотой h. Как видно из рисунка, чем больше метацентрическая высота, тем больше плечо остойчивости, а следовательно, больше и восстанавливающий момент. Таким образом, чем больше метацентрическая высота, тем больше начальная остойчивость корабля, поэтому метацентрическая высота является мерой начальной остойчивости корабля.
         Поперечная метацентрическая высота для различных классов кораблей различна. Так, например, для крейсеров h = 0,9—1,5 м, для эскадренных миноносцев h = 0,7 - 1 м, для подводных лодок h = 0,30 - 0,45 м.


    влияние h на плечо остойчивости
         При продольных наклонениях физическая сущность остойчивости подобна физической сущности остойчивости при поперечных наклонениях.
    Мерой начальной остойчивости при продольных наклонениях является продольная метацентрическая высота, обозначаемая буквой Н. Величина продольной метацентрической высоты составляет 1 — 1,5 длины корабля.
         Продольная метацентрическая высота превосходит поперечную более чем в 100 раз, и поэтому продольная остойчивость корабля значительно выше поперечной остойчивости. В дальнейшем мы будет рассматривать только поперечную остойчивость.
    По взаимному расположению метацентра и центра тяжести можно судить о начальной остойчивости корабля. Из рисунка а хорошо видно, что при положении метацентра выше центра тяжести корабль после прекращения действия кренящего момента всегда возвратится в прямое положение, т. е. корабль при этом остойчив.
         При положении метацентра ниже центра тяжести корабль от незначительного наклонения может опрокинуться, т. е. корабль неостойчив. При совпадении центра тяжести и метацентра (смотрите рисунок в) восстанавливающий момент равен нулю, и корабль после прекращения действия кренящего момента остается плавать с креном, т. е. не возвращается в прямое положение и не кренится дальше. Такое положение в механике называется безразличным, и корабль при этом надо считать неостойчивым. В первом случае начальная метацентрическая высота положительная, во втором — отрицательная, в третьем — равна нулю.
     

         Для одного и того же корабля взаимное расположение метацентра и центра тяжести зависит от расположения грузов по высоте корабля. Если перемещать грузы вниз, центр тяжести будет опускаться и метацентрическая высота увеличиваться. При перемещении грузов вверх центр тяжести будет подниматься, а метацентрическая высота уменьшаться. При приеме или снятии грузов перемещаются центр тяжести и метацентр, вызывая изменения метацентрической высоты.

     

    положение равновесия корабляположение равновесия корабля

         Силы, наклоняющие корабль, могут действовать постепенно (медленное затопление бортовых отсеков, перемещение твердых грузов и т. п.) или быстро и даже мгновенно (шквальный "ветер, бортовой залп орудий, воздействие взрывной волны, поступление воды через большие, пробоины, обрыв буксирного троса при натяжении и т. п.). В первом случае рассматривают статическую остойчивость, во втором — динамическую остойчивость.
     

         При динамическом воздействии корабль наклоняется на большие углы, нежели при статическом воздействии. Так, например, если при статическом воздействии кренящего момента корабль наклонится на 10°, то при динамическом воздействии этот же по величине кренящий момент вызовет наклонение примерно на 20°.
         При статическом воздействии кренящего момента корабль может не опрокинуться, при динамическом воздействии этого же момента корабль может опрокинуться. Однако необходимо помнить, что при увеличении статической остойчивости корабля увеличивается и его динамическая остойчивость.
    При наличии отрицательной начальной остойчивости момент пары сил — силы веса и силы поддержания — действует в сторону наклонения (см. рисунок б), и корабль после прекращения действия кренящего момента не только не возвращается в прямое положение, но продолжает наклоняться дальше. Отрицательное действие пары будет тем больше, чем больше величина отрицательной метацентрической высоты, т. е. чем выше находится центр тяжести над метацентром.  

         Если удалить грузы с верхних палуб и погрузить их в трюм, то центр тяжести опустится вниз и остойчивость будет положительной.
         Отрицательная начальная остойчивость может появиться и при наличии на корабле большого количества забортной воды на палубах, имеющих большую поверхность. При наклонениях корабля эта вода стекает в сторону наклонения, образуя дополнительные кренящие моменты.
         Необходимо помнить, что всякое наличие свободной поверхности воды или жидких грузов уменьшает остойчивость, а при большом количестве их приводит к появлению отрицательной начальной остойчивости. Особое влияние на снижение остойчивости и появление отрицательной начальной остойчивости оказывает фильтрационная вода на платформах и высокорасположенных палубах, что бывает при больших повреждениях и многоярусных затоплениях корабля. Большое количество свободной поверхности воды на верхних палубах может быть от заброса воды при мощном взрыве у борта или при тушении больших пожаров.
         В 1939 г на пароходе «Париж», стоявшем в Гавре, в районе хлебопекарни возник пожар. Предполагалось, что загорелись мешки с мукой Пока вели борьбу с этим очагом пожара, возник еще один пожар в парикмахерской. Вскоре обнаружили еще третий очаг пожара. Пожар удалось потушить, но при этом в помещения парохода на верхних палубах налили столько воды, что пароход опрокинулся и затонул. Подобный же случай произошел с большим французским лайнером «Нормандия».

    влияние свободной поверхности на остойчивость


         Вредное влияние свободных поверхностей воды можно показать на примере трех американских эскадренных миноносцев. 18 декабря 1944 года корабли американского флота, действовавшие в районе Филиппинских островов, попали в тайфун. Через вентиляционные шахты вода проникала в машинные и другие помещения. Свободно переливаясь в сторону наклонения, вода увеличивала и без того большой крен кораблей, вызванный ветром большой силы. Для трех эскадренных миноносцев «Спенс», «Холл» и «Монагэн» уменьшение остойчивости из-за появления свободных поверхностей воды в корпусе оказалось роковым. Они опрокинулись и вскоре затонули почти со всем экипажем.

     

         Внешними признаками отрицательной начальной остойчивости корабля являются:

    — плавание корабля с креном при отсутствии кренящих моментов;
    — стремление корабля перевалиться на противоположный борт при спрямлении;
    — переваливание с борта на борт при циркуляции, при этом крен остается и при выходе корабля на прямой курс;
    — большое количество воды в трюмах, на платформах и палубах.

         Последнее является не только признаком, но и основной причиной появления отрицательной начальной остойчивости. При наличии отрицательной начальной остойчивости спрямлять корабль затоплением бортовых отсеков нельзя, так как при этом корабль может опрокинуться на противоположный борт из-за совместного действия спрямляющего момента и момента от перетекания воды в сторону спрямления. Поэтому прежде всего необходимо восстановить начальную остойчивость либо удалением воды с палуб, либо спуском ее в нижние помещения.
         Наличие на корабле незакрепленных и подвешенных грузов также уменьшает остойчивость корабля. Эти грузы при наклонениях корабля перемещаются в сторону наклонения и увеличивают кренящий момент.
         Особенно резко снижается остойчивость корабля при входе в воду бортовой кромки верхней водонепроницаемой палубы. Соответственно существенно уменьшается продольная остойчивость при входе оконечности корабля в воду.

     

         Для сохранения надлежащей остойчивости корабля необходимо:

    — все грузы располагать по возможности на штатных местах и обязательно закреплять их по-походному;
    — жидкие грузы принимать и расходовать в соответствии с инструкцией и с таким расчетом, чтобы не допускать образования больших свободных поверхностей;
    — не допускать перетекания жидких грузов из цистерн одного борта в цистерны другого борта;
    — не допускать скопления воды в трюмах;
    — немедленно удалять воду из поврежденных отсеков после заделки пробоины;
    — скалывать и удалять лед за борт при обмерзании палубы, рангоута и такелажа;
    — не допускать касания грунта при стоянке корабля у стенки и следить за швартовыми;
    — выяснять причины появления крена и дифферента и устранять их;
    — принимать все меры по удержанию крена до входа в воду верхней палубы;
    — всегда соблюдать весовую дисциплину на корабле.


     

         Поддержание и восстановление начальной остойчивости корабля играет существенную роль в противоатомной защите корабля. От величины начальной метацентрической высоты в большой мере зависит расстояние, на котором возможно опрокидывание корабля ударной волной атомного взрыва. Чем больше начальная остойчивость корабля, тем ближе он может находиться к эпицентру взрыва, не опасаясь опрокидывания. (Эпицентром взрыва называется проекция точки взрыва на земную поверхность).

    диаграмма статической остойчивости корабля
         Как мы указывали, на малых углах наклонения мерой начальной остойчивости, является начальная метацентрическая высота. При больших углах наклонения характеристикой остойчивости корабля служит плечо остойчивости, т. е. перпендикуляр, опущенный из центра тяжести корабля на линию действия силы поддержания. Если это плечо обозначить через lвосст, то восстанавливающий момент будет равен

    m = P x lвосст

        

     

         Чем больше это плечо, тем остойчивость корабля больше. Изменение плеча остойчивости в связи с изменением угла крена хорошо видно на специальной диаграмме, называемой диаграммой статической остойчивости. С ростом крена плечо остойчивости, а следовательно, восстанавливающий момент, сначала растет до некоторого максимума, а затем уменьшается и при некотором угле крена (для военных кораблей 70—80°) обращается в нуль. Чем больше максимальное значение плеча остойчивости имеет корабль, тем больший кренящий момент он может выдержать не опрокидываясь. Положение корабля с креном, близким к Qmax опасно. Если в этом положении не устранить кренящий момент, то корабль может опрокинуться.
        Чем больше высота надводного борта, тем большее значение имеет
    Qmax.
     

         Всякое уменьшение высоты надводного борта ухудшает остойчивость на больших углах наклонения. Уменьшение высоты надводного борта происходит при его повреждениях, при наличии на нем незадраенных отверстий и при увеличении осадки, вызванной перегрузкой корабля.
         Площадь диаграммы статической остойчивости характеризует динамическую остойчивость корабля. Чем больше эта площадь, тем большие кренящие моменты, приложенные мгновенно, т. е. динамически, может выдержать корабль. Rambler's Top100







    Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru