Дать определение и назвать характеристики следующих видов остойчивости «поперечная», «начальная», «при больших углах крена», «статическая», «динамическая», «аварийная»

Если тело находиться в положении равновесия и при малом отклонении возвращается в свое первоначальное положение, то такое равновесие наз. устойчивым. Если при малом отклонении тело остается в том положении, в какое его отклонили, то равновесие будет безразличным. Наконец, если при малом отклонении тело будет стремиться еще больше отклониться от своего первоначального положения, то равновесие будет неустойчивым.

В статике судна применительно к равновесию плавающего судна в условиях возможного воздействия на него внешних моментов известное в механике свойство статической устойчивости принято называть статической остойчивостью или просто остойчивостью.

Таким образом остойчивость можно определить как способность судна. отклоненного внешним моментом в вертикальной плоскости от положения равновесия, возвращаться в исходное положение равновесия после устранения момента, вызвавшего отклонение.

Приведенное выше определение показывает, что остойчивость судна тесно связана с его равновесием и служит характеристикой последнего. Судно считается остойчивым, если его равновесие устойчиво, и неостойчивым, если его равновесие неустойчиво или безразлично.

Изучая остойчивость судна, различают остойчивость на малых углах наклонения, или начальную остойчивость, и остойчивость на больших углах наклонения. Это вызвано тем, что при оценке начальной остойчивости имеется возможность принять ряд допущений и получить простые приближенные математические зависимости, тогда как задачи, связанные с остойчивостью на больших углах наклонения; могут быть решены только графическим путем.

При анализе остойчивости судна рассматривают его наклонения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - поперечной и продольной. Наклонения в поперечной вертикальной плоскости, характеризуемые углами крена, связаны о поперечной остойчивостью судна, а наклонения в продольной плоскости, определяемые углами дифферента, с продольной остойчивостью судна.

Изучение остойчивости судна производят в условиях его вертикального равновесия. Таким образом, предполагается, что объемное водоизмещение судна при его наклонениях остается неизменным в силу неизменности водоизмещения судна Д и плотности забортной воды р. Наклонения, при которых подводный объем судна не изменяется, наз. равнообъемными наклонениями, а ватерлинии, отсекающие одинаковые подводные объемы до и после наклонения, наз. равнообъемными ватерлиниями.

Аварийная остойчивость - остойчивость судна во время аварии, в частности при затоплении отсека.

Статическая остойчивость - остойчивость судна, при медленном (статическом) приложении момента внешних сил.

Динамическая остойчивость - остойчивость судна, при внезапном приложении момента внешних сил.

Для характеристики остойчивости можно использовать следующие хар-ки: h -поперечная метацентрическая высота, Н - продольная метацентрическая высота, координаты центра тяжести и метацентра, продольный и поперечный углы крена y и Q величины продольного и поперечного метацентрического радиуса R и r.

Для описания остойчивости на больших углах крена рассмотрим случай, когда при наклонений судна на большой угол теорема Эйлера недействительна и ось наклонения уже не проходит через ЦТ площади начальной ватерлинии, отвечающей прямому положению судна. Кроме того кривая СС_Q уже не может считаться дугою круга (рис 2.21); аналитического выражения она не имеет, и форма ее зависит от обводов корпуса судна. В общем случае поперечный метацентр m_Q выходит из ДП и его положение определяется метацентрическим радиусом

,

где l_XQ - центральный момент инерции площади наклонной ватерлинии ВЛ относительно ее продольной оси.

Если из ЦВ опустить перпендикуляр CN на линию действия силы плавучести в его наклонном положении, то плечо остойчивости можно представить как разность:

Отрезок l_ф наз. плечом остойчивости формы, т. к при данных водоизмещении и угле крена его значение зависит только от координат ЦВ, определяемых формой подводного объема. Отрезок sin 0 наз. плечом остойчивости веса. так как при данном угле крена его величина зависит только от возвышения ЦТ над ЦВ. Соответственно момент М_ф = Рl_ф наз. моментом остойчивости формы, а момент М_ф = Рl_ф = P*а*sinQ - моментом остойчивости веса.

Иногда в качестве плеча остойчивости формы l_ф^э принимают перпендикуляр ER. опущенный на линию действия силы плавучести из полюса Е, расположенного неподвижно в ДП судна. Тогда плечо остойчивости веса равно , а плечо статической остойчивости:

Рассмотренное выше разделение плеча остойчивости на две части имеет целью выделение той его части (плеча веса), которая зависит от данного состояния нагрузки судна и, следовательно, может быть определена только на судне после его погрузки. Оставшаяся же часть (плечо формы) может быть рассчитано заранее в функции водоизмещения и угла крена, а результаты такого расчета могут быть выданы на судно в виде соответствующих графиков.