Способность судна противостоять действию внешних сил. Стремящихся наклонить его в поперечном и продольном направлениях, и возвращаться в прямое положение после прекращения их действия называется остойчивостью. Наиболее важной для любого судна является его поперечная остойчивость, поскольку точка приложения сил. противодействующих крену, располагается в пределах ширины корпуса, которая в 2.5—5 раз меньше его длины.
Начальная остойчивость (на малых углах крена). Когда судно плавает без крена, то силы тяжести Б и плавучести у V. приложенные соответственно в ЦТ и ЦВ. действуют по одной вертикали. Если при крене на угол 9 экипаж либо другие составляющие весовой нагрузки не перемещаются, то при любом наклоне ЦТ, сохраняет свое первоначальное положение в ДП, вращаясь вместе с судном (рис 4.1.1). В то же время вследствие изменившейся формы подводной части корпуса ЦВ перемещается из точки С0 в сторону накрененного борта до положения С1. Благодаря этому возникает момент пары сил Б и у V с плечом l. равным горизонтальному расстоянию между ЦТ и новым ЦВ судна. Этот момент стремится возвратить судно в прямое положение и потому называется восстанавливающим моментом.
Рис. 4.1.1 Диаграмма остойчивости.
Угол крена, при котором плечо остойчивости достигает максимума Qm, должен быть не менее 30°, т.е.
Qm > 30°.
Угол заката диаграммы статической остойчивости Qv должен быть не менее 60°
Qv > 60°.
Напольная метацентрическая высота h при всех вариантах нагрузки, за исключением судна порожнем, должна быть положительной h > 0.
Конкретное минимальное значение h для различных типов судов и для соответствующих условий плавания установлено Правилами Регистра (РМРС) и указывается в дополнительных рекомендациях.
Критерий ускорения К*, т. е. отношение допустимой величины ускорения а к расчетной aрасч в долях от g, должен быть не менее единицы
К*=а/а„расч>
Кроме основных критериев остойчивости, показанных выше, Кодексом безопасной практики перевозки твердых навалочных грузов, Конвенцией COJIAC-74 Правилами Регистра статической остойчивости и угла заливания при наихудших условиях плавания.
В теории остойчивости различают статическую остойчивость при медленных наклонениях, когда силами инерции и сопротивления воды можно пренебречь, и динамическую остойчивость при быстрых наклонениях, когда необходимо учитывать действие сил инерции и сопротивления воды.
Основная плоскость - плоскость, проходящая через верхнюю кромку плоского киля и параллельная грузовой ватерлинии. В ней располагаются оси X и К и от нее отсчитываются аппликаты Z.
Условная плоскость- плоскость, относительно которой построена диаграмма статических моментов. Применяется для увеличения кривых и, следовательно, для удобства пользования графикам. Полюс вращения судна Р при наклонении на различные углы крена выбирается проектной организацией в зависимости от способа расчета пантокарен - интерполяционных кривых плеч остойчивости формы.
Центр тяжести судна G - точка приложения равнодействующей сил веса.
Центр величины С - точка приложения равнодействующей сил поддержания или цептр тяжести подводного объема судна. При отсутствии крена в состоянии равновесия расположена на одной вертикали с центром тяжести судна.
Метацентр кривизны траектории перемещения С крене. Располагается на пересечении нормалей из двух любых точек траектории перемещения центра величины. На очень малых углах крепа находится в диаметральной плоскости судна. Бывает малым (поперечным) и большим (продольным).
Метацентрический радиус г, R (поперечный, продольный)-радиус кривизны траектории центра величины. Его величинаопределяется из выражения
r = Ix/V
где V-объемное водоизмещение;
Ix момент инерции площади действующей ватерлинии относительно оси X
Метацентрическая высота h, Н (поперечная, продольная)- расстояние от метацентра m до центра тяжести судна.
Рис 4.1.2
Основные величины, используемые в расчётах остойчивости.
DB - сила тяжести судна;
Fn - сила поддержания (плавучести);
Zc - возвышение ЦВ над килем;
a - возвышение ЦТ над ЦВ;
Zg - возвышение ЦТ над килем;
R - метацентрический радиус (расстояние между МЦ и ЦВ);
Zm - возвышение МЦ над килем;
h - поперечная метацентрическая высота;
l - плечо статической остойчивости;
Mkp - кренящий момент;
MB - восстанавливающий момент.
Метацентр (мц) – точка пересечения линии действия поддерживающей силы Fn с ДП судна.
Согласно порядку составления грузового после определение общего количество груза и распределения его по трюмам проводим проверку нашего варианта загрузки на предмет остойчивости, а именно поперечной остойчивости и определения его главного элемента – метацентрическая высота (h).
Для проверки поперечной остойчивости проведём следующий порядок расчётов.