Плавучість - Історія редагувань

Anatolii kens в 20:43, 29 листопада 2015

2015-11-29T20:43:00Z

Anatolii kens в 20:11, 29 листопада 2015

2015-11-29T20:11:59Z

Anatolii kens в 13:57, 17 листопада 2015

2015-11-17T13:57:11Z

Anatolii kens в 16:51, 14 листопада 2015

2015-11-14T16:51:10Z

Показати зміни

Anatolii kens: Створена сторінка: '''Плавучість''' - здатність тіла плавати в заданому положенні відносно поверхні води при...

2015-11-05T20:41:39Z

Створена сторінка: '''Плавучість''' - здатність тіла плавати в заданому положенні відносно поверхні води при...

Нова сторінка

'''Плавучість''' - здатність тіла плавати в заданому положенні відносно поверхні води при певній вазі <math>G</math>.

Теорія плавання тіл базується на законі Архімеда.

[[Файл:Картинка12123.png|500px|thumb|right|Плавучість]]

== Закон Архімеда ==

Закон можна сформулювати так: '''на будь-яке тіло, яке повністю або частково занурене в рідину, діє'''

'''вертикальна і спрямована вгору виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі витісненої рідини'''.

Ця сила називається Архімедовою або підйомною силою.

Закон відкрив давногрецький математик і механік Архімед.

Записати його можна у вигляді <math>P=\rho gW</math>;

(де <math>W</math> - об'єм тіла).

== Основні положення ==

Положення судна відносно води називають '''посадкою'''.

Посадка судна характеризується трьома параметрами:

1) Середньою осадкою <math>{{d}_{CP}}</math>;

[[Файл:Осадка_судна.jpg|300px|thumb|right|Осадка судна]]

2) Креном <math>{{\Theta }^{0}}</math>;

[[Файл:Крен_судна.jpg‎|300px|thumb|right|Крен судна]]

3) Диферентом <math>t</math> в м.

[[Файл:Диферент_судна.jpg|300px|thumb|right|Диферент судна]]

[[Файл:Кренометр.jpg|288px|thumb|right|Кренометр]]

'''Осадка судна''' - глибина, на яку судно занурюється у воду.

'''Крен''' - поперечний нахил судна.

'''Диферент''' - кут поздовжнього нахилу судна, що викликаний різницею осадки носу і корми.

Зазвичай середня осадка визначається по маркам заглиблення на міделі судна.

Якщо середню осадку необхідно визначити відносно точно, то можна
скористатися формулою (її називають 6 на 8 або японською):

<math>{{d}_{CP}}=\frac{{{d}_{H}}+6{{d}_{CP}}+{{d}_{K}}}{8}</math>;

(де <math>{{d}_{H}}</math>, <math>{{d}_{CP}}</math> та <math>{{d}_{K}}</math> осадка судна носом, на міделі і кормою).

Якщо судно має значний диферент, то необхідно для <math>{{d}_{H}}</math> і <math>{{d}_{K}}</math>, які заміряні безпосередньо по маркам заглиблення, ввести поправки.

Порядок визначення поправок повинен бути приведений в «Інформації про остійність судна для капітана».

Розрахункова формула середня осадку судна:

<math>{{d}_{CPP}}={{d}_{CP}}-\delta </math>:

(де <math>\delta </math> – товщина горизонтального кіля).

Крен, зазвичай, повинен дорівнювати нулю. Якщо з якихось причин крен не дорівнює нулю, то він визначається кренометром.

Якщо є заміри осадок на міделі з правого і лівого бортів, то крен судна:

<math>{{\Theta }^{0}}=\frac{{{d}_{PrB}}-{{d}_{LB}}}{B}\times 57.3{}^\circ </math>;

(де де <math>B</math> – ширина судна).

Цією формулою можна скористатися для визначення осадки судна по одному з бортів, коли відомі крен і осадка по другому борту.

<math>{{d}_{\Pr B}}={{d}_{LB}}+\frac{{{\Theta }^{0}}}{57.3}\times B</math>.

Диферент судна:

<math>t={{d}_{H}}-{{d}_{K}}</math>.

На судно, що плаває на спокійній воді, діють такі сили:

- тяжіння (ваги всіх складових маси судна);

- підтримки (гідростатичний тиск забортної води на підводну частину судна);

- упору рушія (сила, яка штовхає судно);

- опору руху судна.

Дві з цих сил (тяжіння і підтримки) – вертикальні. Сила упору рушія і сила опору руху судна – горизонтальні.

'''Сила опору руху судна''' – це горизонтальна складова рівнодіючої гідродинамічного тиску на корпус судна, який виникає при русі судна.

В розрахунках вважається, що швидкість судна така, що вертикальна складова рівнодіючої гідродинамічного тиску на корпус судна незначна і її не враховують.

Також вважається, що судно жорстке недеформоване тіло.

[[Файл:Схема_сил_що_діють_на_судно.png]]

Три сили (тяжіння, підтримки і опору руху) тим або іншим чином розподілені по всьому судну. При розрахунках вони приводяться до рівнодіючих зі своїми координатами. В документації іноземних суден координату по довжині відраховують від кормового перпендикуляра, який проходить по осі баллєра руля.

Центр сил тяжіння називається '''центром мас судна''' і позначається буквою <math>G</math> (gravity).

Координати центра мас позначаються:

- в російській і українській документації - <math>{{x}_{g}}</math>, <math>{{y}_{g}}</math>, <math>{{z}_{g}}</math>;

- в документації англійською мовою – <math>LCG</math>, <math>TCG</math>, <math>KG</math>.

Центр сил підтримки називається '''центром величини судна''' і позначається буквою <math>C</math>. В іноземних «Інформаціях про остійність» центр
величини позначається буквою <math>B</math> (buoyancy).

Центр сил підтримки знаходиться в центрі підводного об’єму судна.

Координати центра величини позначаються:
- в російській і українській документації – <math>{{x}_{c}}</math>, <math>{{y}_{c}}</math>, <math>{{z}_{c}}</math>;
- в англійській документації – <math>LCB</math>, <math>TCB</math>, <math>VCB</math>.

'''Силу упору рушія''' частіше всього позначають буквою <math>P</math>, '''силу опору руху'''
судна – буквою <math>R</math>.

Умова рівноваги судна в вертикальній площині:

<math>\Delta =\gamma V</math> (закон Архімеда);

(де Δ – маса судна, <math>\gamma</math> - густина води в <math>\frac{t}{{{m}^{3}}}</math>, <math>V</math> - об’єм підводної частини судна);

Додатково <math>{{x}_{g}}</math> = <math>{{x}_{c}}</math>, <math>{{y}_{g}}</math> = <math>{{y}_{c}}</math>.

Умова рівноваги судна в горизонтальній площині:

<math>P=R</math>.

== Випадки ==

[[Файл:Рис366.png|500px|thumb|right|Рисунок 1]]

З викладеного зрозуміло, що можуть існувати такі випадки:

<math>G>P</math> - тіло тоне;

<math>G=P</math> - тіло плаває в зануреному стані;

<math>G<P</math> - тіло спливає і плаває на поверхні;

(де <math>P</math> - підйомна сила).

При плаванні неоднорідного тіла в зануреному стані можливі такі три випадки рівноваги:

1) Стійка рівновага тіла (а);

2) Нестійка рівновага тіла (б);

3) Байдужа рівновага тіла (в).

Якщо центр ваги <math>C</math> (рис. 1, а) буде нижчим точки <math>D</math> центру водотоннажності, то рівновага

тіла є стійкою, оскільки пара сил <math>G</math> і <math>P</math> намагається повернути тіло в початкове

положення. Коли ж центр ваги розміщений вище центра водотоннажності (рис. 1, б), то рівновага є нестійкою; при виведені тіла

зовнішньою силою в рівновагу воно до початкового положення не повертається. Для однорідного тіла в зануреному стані центр

ваги <math>G</math> і центр водотоннажності <math>D</math>

збігаються, і тіло може перебувати в рівновазі у довільному положенні. Викладені висновки поширюються також і на плавання тіл

на поверхні.

== Запас плавучості ==

[[Файл:Запас_плавучості.png|250px|thumb|right|Запас плавучості]]

'''Запас плавучості судна''' – це маса додаткового вантажу, який може прийняти судно аж до повної втрати плавучості.

Він визначається непроникним для води об’ємом судна вище вантажної ватерлінії.

Запас плавучості судна необхідний для забезпечення вимог до остійності. Окрім того запас плавучості необхідний для забезпечення непотоплюваності в разі попадання води всередину корпусу. Запас плавучості судна в першу чергу забезпечується висотою надводного борту.

Мінімальна висота надводного борту визначається в усьому світі однаково згідно з «Міжнародною конвенцією про вантажну марку» 1966 року в залежності від типу судна, його довжини, довжини надбудови і інших параметрів.

== Посилання ==

[https://phet.colorado.edu/sims/density-and-buoyancy/buoyancy_uk.html Наочне зображення плавучості]

== Список використаних джерел ==

1. Гідравліка. Загальний курс - Львів: Світ, 1994. - 264 с. - ISBN 5-7773-0158-4

2. Будова та теорія водотонажних суден - Херсон: В. І. Прадюх, 2013. - 146 с.

@@ Рядок 190: / Рядок 190: @@
 '''Вантажна марка''' - це спеціальний знак, який наноситься на обидва борти судна в районі міделя для контролю за висотою надводного борту.
 Вантажна марка визначає рівень, до якого судно може бути безпечно навантажене. При завантаженні судна воно сідає глибше у воду і відмітка опускається ближче до поверхні води.
@@ Рядок 220: / Рядок 222: @@
 б) необмеженого району плавання.
-[[Файл:Райони_плавання.png]]
+[[Файл:Райони_плавання.png|300px]]
 На лісовозах наявність палубного вантажу сприяє більшій плавучості, тому на них допускається менша висота надводного борту. Вона контролюється спеціальною грузовою маркою, яка має такі ж позначення, лише з додаванням букви Л. Для вимірювання осадки судна користуються марками заглиблення, які наносять на обидва борти судна в носі і на кормі, а іноді в районі міделя. Осадка на марках заглиблення наноситься в дециметрах і позначається арабськими цифрами або в фунтах і позначається римськими цифрами. Ці цифри показують відстань від зовнішньої поверхні горизонтального килю.
@@ Рядок 240: / Рядок 242: @@
 . Грузовая марка морских судов/ А.И. Новиков, В.Г Зиньковский-Горбатенко: Учебное пособие, - Севастополь: Издатель Кручинин Л.Ю., 2006 - 160 с. - ISBN 966-8389-17-4
-. Статика корабля: Учебное пособие / Р.В. борисов, В.В Луговский, Б.В. Мирохин, В.В Рождественский. - 2-е мзд., перераб. и доп. СПб.: Судостроение, 2005. - 256 с. - ISBN 5-7355-0634-X
+. Статика корабля: Учебное пособие / В.В Луговский, Б.В. Мирохин, В.В Рождественский. - 2-е мзд., перераб. и доп. СПб.: Судостроение, 2005. - 256 с. - ISBN 5-7355-0634-X
 . [https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D1%83%D1%87%D1%96%D1%81%D1%82%D1%8C https://uk.wikipedia.org/wiki/Плавучість]
 . [https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BB%D1%96%D0%BD%D1%96%D1%8F https://uk.wikipedia.org/wiki/Ватерлінія]

@@ Рядок 94: / Рядок 94: @@
 <math>{{\Theta }^{0}}=\frac{{{d}_{PrB}}-{{d}_{LB}}}{B}\times 57.3{}^\circ </math>;
-(де де <math>B</math> – ширина судна).
+(де <math>B</math> – ширина судна).
@@ Рядок 209: / Рядок 209: @@
 * '''Т (Т)''' - плавання в тропіках в солоній воді. Допускається зменшення надводного борту.
-* '''П (F)''' - плавання в прісній воді щільністю ро= 1000 т/м3
+* '''П (F)''' - плавання в прісній воді щільністю <math>\rho </math> = 1000 т/м3
 * '''ТП (TF)''' - плавання в тропіках в прісній воді.

@@ Рядок 27: / Рядок 27: @@
 З викладеного зрозуміло, що можуть існувати такі випадки:
-<math>G>P</math> - тіло тоне;
+* <math>G>P</math> - тіло тоне;
-<math>G=P</math> - тіло плаває в зануреному стані;
+* <math>G=P</math> - тіло плаває в зануреному стані;
-<math>G<P</math> - тіло спливає і плаває на поверхні;
+* <math>G<P</math> - тіло спливає і плаває на поверхні;
 (де <math>P</math> - підйомна сила).
@@ Рядок 38: / Рядок 38: @@
 При плаванні неоднорідного тіла в зануреному стані можливі такі три випадки рівноваги:
-) Стійка рівновага тіла (а);
+* Стійка рівновага тіла (рис. 1, а);
-) Нестійка рівновага тіла (б);
+* Нестійка рівновага тіла (рис. 1, б);
-) Байдужа рівновага тіла (в).
+* Байдужа рівновага тіла (рис. 1, в).
@@ Рядок 55: / Рядок 55: @@
 Положення судна відносно води називають '''посадкою'''.
 Посадка судна характеризується трьома параметрами:
-) Середньою осадкою <math>{{d}_{CP}}</math>;
+* Середньою осадкою <math>{{d}_{CP}}</math>;
-) Креном <math>{{\Theta }^{0}}</math>;
+* Креном <math>{{\Theta }^{0}}</math>;
 [[Файл:Крен_судна.jpg‎|300px|thumb|right|Крен судна]]
-) Диферентом <math>t</math> в м.
+* Диферентом <math>t</math> в м.
 [[Файл:Диферент_судна.jpg|300px|thumb|right|Диферент судна]]
@@ Рядок 146: / Рядок 147: @@
 '''Рівновазі судна на тихій воді повинні відповідати такі умови:'''
-'''Перша умова'''. Сили тяжіння (<math>P</math>) і сили підтримки (<math>\Delta </math>) повинні бути рівними: <math>P=\Delta </math> або <math>P=\Delta =\rho V</math>.
+* '''Перша умова'''. Сили тяжіння (<math>P</math>) і сили підтримки (<math>\Delta </math>) повинні бути рівними: <math>P=\Delta </math> або <math>P=\Delta =\rho V</math>.
 Якщо, наприклад, одна з сил стане більшою (наприклад, вага судна зросте при прийомі баласту чи нового грузу), то під дією надлишку сили ваги судно буде занурюватись, поки сили підтримки які зростають з глибиною не врівноважать надлишок сил і знову <math>{{P}_{1}}={{\Delta }_{1}}=\rho {{V}_{1}}</math>.
-'''Друга умова''' (за відсутності зовнішніх моментів). Центр тяжіння (точка <math>G</math>) і центр величини (точка <math>C</math>) повинні знаходитись на одній вертикалі.
+* '''Друга умова''' (за відсутності зовнішніх моментів). Центр тяжіння (точка <math>G</math>) і центр величини (точка <math>C</math>) повинні знаходитись на одній вертикалі.
 Умова відсутності диференту: <math>{{x}_{g}}={{x}_{c}}</math>.
-Диферент (і крен) викликаються зміщенням центру тяжіння судна. Наприклад, при переміщенні грузу на плече <math>{{l}_{x}}</math> центр тяжіння судна переміститься з точки <math>{{G}_{1}}</math> в точку <math>{{G}_{2}}</math> на плече <math>\Delta x</math> і момент <math>{{M}_{dif}}={{\Delta }_{\Delta {{x}_{g}}}}</math> (добре видно на рис. Судно в рівновазі без диферента) поверне судно навкруг центру тяжіння площі ватерлінії, зміниться форма підводного об'єму і умова рівноваги наступить, коли новий центр величини (точка {{C}_{2}}) прийде під новий центр тяжіння.
+Диферент (і крен) викликаються зміщенням центру тяжіння судна. Наприклад, при переміщенні грузу на плече <math>{{l}_{x}}</math> центр тяжіння судна переміститься з точки <math>{{G}_{1}}</math> в точку <math>{{G}_{2}}</math> на плече <math>\Delta x</math> і момент <math>{{M}_{dif}}={{\Delta }_{\Delta {{x}_{g}}}}</math> (добре видно на рис. Судно в рівновазі без диферента) поверне судно навкруг центру тяжіння площі ватерлінії, зміниться форма підводного об'єму і умова рівноваги наступить, коли новий центр величини (точка <math>{{C}_{2}}</math>) прийде під новий центр тяжіння.
 == Запас плавучості ==
@@ Рядок 200: / Рядок 201: @@
 Буквами позначені лінії гребінок, які відповідають осадкам при плаванні в різних умовах:
-'''Л (S)''' - плавання літом в солоній воді.
+* '''Л (S)''' - плавання літом в солоній воді.
-'''З (W)''' - плавання зимою в солоній воді. Надводний борт збільшений (часті шторми, можливість обледеніння).
+* '''З (W)''' - плавання зимою в солоній воді. Надводний борт збільшений (часті шторми, можливість обледеніння).
-'''ЗСА (WNA)''' - плавання зимою в Північній Атлантиці.
+* '''ЗСА (WNA)''' - плавання зимою в Північній Атлантиці.
-'''Т (Т)''' - плавання в тропіках в солоній воді. Допускається зменшення надводного борту.
+* '''Т (Т)''' - плавання в тропіках в солоній воді. Допускається зменшення надводного борту.
-'''П (F)''' - плавання в прісній воді щільністю ро= 1000 т/м3
+* '''П (F)''' - плавання в прісній воді щільністю ро= 1000 т/м3
-'''ТП (TF)''' - плавання в тропіках в прісній воді.
+* '''ТП (TF)''' - плавання в тропіках в прісній воді.