Условия статической остойчивости плавающего тела

Условия статической остойчивости плавающего тела

Условия статической остойчивости плавающего тела. Рассмотрим симметричное тело в плавательном состоянии. Ось плавания перпендикулярна, расположена на плоскости симметрии тела и проходит через центр тяжести в области ватерлинии. При плавании тело занимает определенное положение. Это положение можно изменить, приложив внешнюю силу. Устойчивость это способность тела плавать в одном и том же положении, то есть восстанавливать положение после того, как действие внешней силы, вызвавшей нарушение исходного положения тела, прекратилось.

Плавающее тело требует статической и динамической устойчивости(характер действия внешних сил различен). Рассмотрим статическую устойчивость плавающего тела относительно вертикальной оси. Если пара сил равна весу О, а архимедова сила Р в валке стремится увеличить крен во время крена, то такое положение тела неустойчиво. Если в результате действия пары направленных сил крен уменьшается, то тело в этом положении устойчиво. Для подводного плавания и поверхностного погружения условия для устойчивости различны. 1) тело полностью погружается в жидкость и плавает (подводное плавание).

Поперечный метацентр можно ещё определить как центр кривизны кривой, по которой перемещается центр величины при наклонениях в поперечной плоскости. Людмила Фирмаль

• На рис. 2.19, а показаны положения, в которых пары сил St и P стремятся увеличить крены. Это происходит потому, что центр тяжести тела C выше центра смещения d. Центр тяжести тела С является центром смещения. Если она меньше O, то сила приведенной пары уменьшает пятку (рис. 2.19.6) и восстанавливает положение тела. При таких условиях плавающее тело устойчиво. Таким образом, условие статической устойчивости при подводном плавании формулируется следующим образом: в случае подводного плавания, если центр тяжести С находится на оси плавания ниже центра смещения, тело стабилизируется статически 2) тело частично погружается и плавает (поверхность плавает).

Когда тело (рис.2.20) отклоняется от положения равновесия и поворачивается на угол 0 вокруг продольной оси, величина смещения 1 ^остается постоянной, изменяя первоначальную форму. Его поперечное сечение ABO равно поперечному сечению AgB] 0.In в случае крена центр смещения (центр давления) остается не в оси плавления (ось плавания соединена с телом), а в точке I’, и архимедова сила R проходит через крен. Пересечение рабочей линии силы Архимеда и оси навигации называется метацентром. При угле крена 0 <15° положение пересечения силовой линии действия Архимеда с осью навигации практически не изменяется.

• Можно предположить, что центр смещения при пяточном угле 0 < 15°будет двигаться по дуге, проведенной от метацентрического м радиуса um, называемого Метацентрическим радиусом. В боковом крене тела (дифференциация) радиус Метацентрического и Метацентрического называются поперечными. 54. Метацентрический радиус gm определяется следующим образом (для 0 <15°）： Тю-(2.51） То есть Метацентрический радиус равен коэффициенту деления Центрального момента инерции ватерлинии относительно продольной оси на объемное перемещение плавающего тела.

А в плавании более низкое (по сравнению с центром смещения) положение Плавательная ось центра тяжести тела обеспечивает телу статическую устойчивость(рис. 2.21, а). Но, как видно, выполнение этого условия для плавания не является обязательным. В поверхностном плавании тела возможно также образование пары сил (P и Ot), которые стремятся уменьшить пятку, если центр тяжести тела C находится на оси плавания выше центра смещения. Однако только в этом случае центроид тела с не должен располагаться выше метацентра.

При малых углах наклонения в поперечной плоскости можно считать, что центр величины перемещается по дуге окружности, а поперечный метацентр занимает постоянное место в диаметральной плоскости. Людмила Фирмаль

• Если центр тяжести тела С на оси плавания находится выше метацентра, то пары сил Р и о стремятся увеличить крен(рис.2.12.6). Поверхность тела во время плавания, если центр тяжести тела C находится между центром смещения (точка C выше L) и метацентром m (точка C ниже M), то тело устойчиво-2,21, c. Поэтому для обеспечения устойчивости тела во время плавания необходимо, чтобы расстояние b между центром смещения C и центром тяжести тела C было меньше Метацентрического радиуса.

Расстояние между метацентром M и центром тяжести центра тела C называется высотой Метацентра, что является положительным значением. Чем выше высота Метацентричности, тем больше момент действия пары р и о сил, и крен имеет тенденцию к уменьшению(для более надежного обеспечения устойчивости). Обычно, если фюзеляж имеет устойчивость к продольной оси ватерлинии участка, то его устойчивость к поперечной оси обеспечивается целенаправленно. В плавающем поломанном теле, частично заполненном жидким грузом, положение центра тяжести С в крене изменяется, и условия устойчивости таких тел несколько отличаются. Наличие жидкого содержимого приводит к снижению стабильности.

Смотрите также:

Задачи по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

1. Силы давления покоящейся жидкости на цилиндрические стенки.
2. Закон Архимеда. Плавание тел.
3. Способы описания движения жидкости.
4. Движение жидкой частицы. Понятие о вихревом и потенциальном движении