Acasă | Despre noi | feedback-ul
Abilitatea unui corp plutitor, atunci când echilibrul este perturbat, de a reveni la o poziție de echilibru atunci când cauzele care determină o abatere este eliminată se numește stabilitatea unui corp plutitor.
Conceptul de stabilitate poate fi aplicat atât corpurilor complet imersate într-un lichid (într-o poziție subacvatică), cât și corpurilor care plutesc pe suprafața unui lichid.
Corpul din lichid este acționat de forța de flotabilitate gravitațională și hidrostatică (Archimedean) pe partea lichidă. Punctul de gravitate al corpului este centrul de greutate. Punct de aplicare Buoyancy este centrul de presiune D. centru de presiune, în general, nu coincide cu centrul de greutate al corpului C. Centrul de presiune - centrul de greutate al volumului lichidului dislocat de imersată în partea lichidă a corpului. Poziția sa depinde de forma părții subacvatice a corpului. Poziția centrului de greutate al corpului plutitor în sine depinde de distribuția maselor din el. În cazul unei nave de navigație, poziția centrului de greutate este determinată de totalitatea masei corpului navei, a suprastructurilor, a instalației instalate, a încărcăturii, a combustibilului și a oamenilor. Schimbând locația echipamentului sau a încărcăturii, puteți schimba poziția centrului de greutate al navei.
Definim condițiile pentru înotul stabil al corpurilor.
Luați în considerare cazul înotului subacvatic al corpurilor (Figura 2.14).
În poziția de echilibru (Figura 2.14a), centrul de presiune D și centrul de greutate C se află pe aceeași linie verticală.
Dacă poziția de echilibru este distrusă, stabilitatea corpului plutitor depinde de poziția relativă a centrului de presiune și a centrului de greutate:
· Dacă centrul de presiune D este situat deasupra centrului de greutate C (Figura 2.14.b), forța de plutire și gravitația creează un moment de forță care tinde să readucă corpul la poziția sa de echilibru; în consecință, echilibrul corpului va fi stabil;
• Dacă centrul de presiune D este situat sub centrul de greutate C (Figura 2.14.c), perechea de forță creează un cuplu care mărește deformarea corpului de la poziția de echilibru (punctul de basculare); stabilitatea este absentă;
· În cazul în care punctul de aplicare al forței de flotabilitate și gravitație coincid (Fig. 2.14.g), nu se produce cuplul, organismul continuă să fie într-o poziție de echilibru indiferent, dar nu este returnat în poziția sa inițială.
Astfel, corpul are rezistență la scufundări numai atunci când centrul de greutate al corpului este situat sub centrul presiunii.
Pentru corpurile (navele) plutitoare pe suprafața unui lichid, stabilitatea longitudinală și transversală se distinge. Diferența constă în planul deviațiilor de la poziția de echilibru: cu stabilitate longitudinală, vasele revin la poziția directă de la abaterile care apar în planul diametral longitudinal, adică de la decupare. cu deviații de stabilitate laterală în planul transversal transversal, navele se întorc în poziția înainte din role.
Luați în considerare condițiile de stabilitate laterală. Presupunem că încărcătura de pe navă este fixată nemișcată, prin urmare, atunci când nava se tocește, poziția centrului său de greutate față de corpul navei rămâne neschimbată. Situația este diferită de centrul de presiune. Amintiți-vă că centrul de presiune este centrul de greutate al volumului de lichid deplasat de către partea scufundată a corpului, poziția sa depinde de forma părții subacvatice a corpului. Când nava se topește, forma părții subacvatice se schimbă și poziția centrului de presiune se modifică în consecință (Figura 2.15).
Așa cum se poate vedea din fig. 2.15.a atunci când nava este înclinată, conducta de apă de încărcare AB se deplasează în poziție. În acest caz, volumul în formă de pană a corpului navei trece de la poziția subacvatică până la poziția deasupra apei și volumul egal cu acesta se află sub suprafața apei. Volumul total al lichidului deplasat rămâne neschimbat, însă jumătatea dreaptă (scufundată) a corpului deplasează acum lichidul mai mult decât cel din stânga, simetria fiind încălcată. Prin urmare, centrul de presiune D este deplasat de la axe către partea scufundată (până la punct). La unghiuri scăzute ale bătăturilor (10 ° - 15 °), deplasarea centrului de presiune are loc în același mod ca și când centrul de presiune se deplasează de-a lungul unui arc de cerc cu centrul în punctul M. Stând pe axa coca a vasului.
Acest punct se numește metacenter. La unghiuri mici, poziția metacenterului este determinată de intersecția liniei de acțiune a forței arhimedei P cu axa de simetrie a corpului.
În cazul în care centrul de greutate este situat sub centrul vasului de presiune C D (Fig. 2.15.a), atunci când forțele de gravitație și tocuri navă plutitoare formează un cuplu care tinde să revină la poziția de echilibru a navei, nava este stabilă.
Dacă centrul de greutate se află nu numai deasupra centrului de presiune, ci și deasupra metacenterului (Figura 2.15.b), forța de gravitație și de ridicare formează o pereche care tinde să întoarcă nava. Condițiile de stabilitate nu sunt îndeplinite.
Dacă centrul de greutate al navei este situat deasupra centrului de presiune, dar sub metacentru (figura 2.15.c), nava generată în rola forței de abur revine la poziția inițială, stabilitatea este asigurată.
Astfel, pentru a asigura stabilitatea navei, sunt necesare următoarele condiții: centrul de greutate al navei trebuie să fie situat sub metacenter.
În cazul navelor reale în condiții normale de operare, tocmai în cazul în care centrul de greutate este situat deasupra centrului de presiune, dar sub metacentru.
Distanța dintre metacenter și centrul de presiune rm (Figura 2.15c) se numește raza metacentrică, excesul metacenterului față de centrul de greutate al vasului hm se numește înălțimea metacentrică. Reamintim (formula (2.14)) că distanța dintre centrul de greutate și centrul de presiune este numită excentricitatea presiunii e.
Apoi, starea de stabilitate a navei poate fi scrisă ca:
excentricitatea presiunii trebuie să fie mai mică decât raza metacentrică. Cu alte cuvinte,
înălțimea metacentrică ar trebui să fie o valoare pozitivă.
Cunoscând înălțimea metacentrică și deplasarea vasului (determinată de cantitatea de forță de flotabilitate P), este posibil să se determine valoarea momentului în care nava se întoarce într-o poziție de echilibru pentru fiecare unghi mic de călcâi:
unde este unghiul de călcâi, este momentul metacentric.
Pentru unghiurile de rotație mai mari de 15 °, această formulă nu poate fi utilizată, deoarece la unghiuri mari metacentrul nu se mai află pe axa simetriei călătoriei. Dependența momentului metacentric pe unghiul de rulare în mare este determinată experimental și este reprezentată ca un grafic.
În cazul stabilității longitudinale, t. E. Revenirea vaselor plutind în poziția verticală a asieta, se pare că rm metacentric raza întotdeauna mare, astfel încât stabilitatea longitudinală a vaselor plutitoare este întotdeauna furnizate.
Trimiteți-le prietenilor: