Динамічної остойчивостью називається здатність судна протистояти, не перекидаючись, динамічному впливу зовнішніх моментів.
До сих пір при розгляді питань остійності передбачалося, що крениться момент діє на судно статично, тобто крениться момент Mкр дорівнював відновлював моменту m # 920 ;. Це могло бути:
1) або при настільки повільному наростанні Mкр. що в будь-який момент здійснювалося рівність Mкр = m # 920; ;
2) або в положенні судна, коли з моменту Mкр додатки пройшло досить багато часу.
Насправді у багатьох випадках крениться момент прикладається до судна динамічно (накат хвилі, шквальний вітер і т.п.). У цих випадках наростання крениться моменту відбувається швидше, ніж відновлює момент і рівність між моментами не дотримується. В результаті процес способу судна відбувається з прискоренням.
Найбільший кут крену, якого досягає судно при нахилі з прискоренням, називається динамічним кутом крену # 920; дин. величина # 920; дин значно перевищує величину статичного кута крену # 920; с (при mкр.дін = mкр.ст). Можливий випадок, коли при значному кутовому прискоренні величина # 920; дин виявиться настільки великий, що судно перекинеться (при безпечному для судна статичному додатку рівного за величиною Mкр).
В теорії судна при вивченні динамічних способу зазвичай робиться припущення, що вода і повітря не чинять опору такому нахиленню; це припущення привід до похибки в безпечну сторону.
Ріс.62. До розгляду динамічних способу
6.3.1. Нахил судна при динамічному впливі крениться моменту. Припустимо, що до судна, що має # 920; = 0, динамічно прикладений момент Mкр. який потім продовжує дей
відати статично, що не змінюючись за величиною зі зміною кута нахилу # 920; (Ріс.62).
На ділянці способу судна від # 920; = 0 до # 920; ст. коли Mкр> m # 920 ;. відбувається накопичення кінетичної енергії за рахунок надлишкової роботи крениться моменту, кутова швидкість зростає d # 920; / dt, кутове прискорення d 2 # 920; / dt 2 позитивне, але величина його зменшується внаслідок протидії відновлює моменту. при # 920; = # 920; ст. коли Mкр = m # 920 ;. швидкість способу судна і кінетична енергія досягають максимальних значень, а прискорення дорівнює нулю.
На ділянці способу судна від # 920; ст до # 920; дин. коли Mкр Рис.63. До визначення динамічних кутів крену судна. 6.3.2. Визначення динамічного кута крену судна. Запас динамічної остійності. величину кута # 920; дин при впливі на судно моменту Mкр заданої величини можна знайти за допомогою рівності робіт Акр = А # 920; при нахилі # 920; = # 920; дин Де інтеграл (Mкр - m # 920;) d # 920; = # 948; Акр висловлює собою надлишкову роботу крениться моменту на ділянці способу судна від # 920; = 0 до # 920; ст. а інтеграл (m # 920; - Mкр) d # 920; = # 948; А # 920; - надлишкову роботу відновлює моменту на ділянці способу судна від # 920; ст до # 920; дин. На рис. 63 робота крениться моменту Акр є прямокутником ОКВD, а робота, що відновлює моменту А # 920; криволинейную трапецію ОАМВD. Заштриховані площі 1 (ОКА) і 2 (АМВ) відповідають надлишковим робіт крениться # 948; Акр і відновлює моментів # 948; А # 920; . Отже, кут # 920; дин може бути визначений за діаграмі статичної остійності графічно з умови рівності за величиною площ 1 і 2. Як видно з рис.63, при типовому вигляді діаграми статичної остійності # 920; дин »2 # 920; ст. Зі сказаного вище очевидно, що робота відновлює моменту може служити мірою динамічної остійності судна. Площа на ДСО під кривою m # 920; (# 920;) ОАМВN (на рис.63), що характеризує собою роботу А # 920 ;. називають запасом динамічної остійності судна (здо). Чим більше ця площа, тим більшою динамічної остойчивостью володіє судно при плаванні в прямому положенні. При розгляді малюнка 55, стає очевидним, що чим менше метацентрическая висота судна, тим менше не тільки запас статичної остійності, але і динамічної. При плаванні судна зі статичним кутом крену # 920; ст.1 запас динамічної остійності зменшується і на малюнку 63 він визначається тільки площею АМВ між кривою m # 920; (# 920;) і Mкр (# 920;). 6.3.3. Межі динамічної остійності судна. Такими межами є: - максимальний крениться момент mкр.дін.max. динамічне додаток якого ще не викликає перекидання судна (перекидаючий момент); - максимальний динамічний кут крену # 920; дін.max. Для знаходження величин mкр.дін.max і # 920; дін.max можна використовувати діаграму статичної остійності (рис.63). У міру збільшення Mкр. кут # 920; дин зростає. При деякому Mкр. = Mкр.дін.max. що відповідає граничному нагоди рівності площ 1 і 2, коли ще може бути забезпечено рівність надлишкових робіт відновлює і крениться моментів, кут # 920; дин = # 920; дін.max. отже, # 920; дін.max визначається точкою перетину графіка Mкр (# 920;), що відповідає mкр.дін.max. з низхідній гілкою ДСО. Якщо при динамічному додатку крениться моменту його величина Mкр> mкр.дін.max. то надлишкова робота крениться моменту вже не може бути повністю погашена надлишкової роботою відновлює моменту, і судно перекинеться. При статичному додатку такого ж за величиною моменту Mкр безпеку плавання судна забезпечується, якщо тільки Mкр £ mкр.ст.max. З рис.63 видно, що mкр.дін.max Таким чином, динамічна остійність судна при впливі Mкр заданої величини забезпечена, якщо динамічний кут крену не перевищує значення, при якому робота крениться моменту ще може бути компенсована роботою відновлює моменту. 6.3.4. Діаграма динамічної остійності судна. Для вирішення завдань динамічної остійності зручно використовувати діаграму динамічної остійності (ДДО), яка визначає роботу відновлює моменту А # 920; при кожному значенні кута # 920; (Ріс.64). Як відомо, робота відновлює моменту по куту нахилу може бути представлена виразом де функція m # 920; (# 920;) являє собою діаграму статичної остійності (ДСО). Ріс.65. Діаграми динамічної остійності судна: а - з позитивною остійність; б - з негативною остойчивостью За допомогою ДДО легко визначити # 920; дин від динамічного впливу на судно крениться моменту Mкр. а також межі динамічної остійності судна mкр.дін.max і # 920; дін.max. За умови, що величина Mкр не змінюється зі зміною кута нахилу, робота крениться моменту і графік Акр (# 920;) виражається прямою, проведеної з початку координат (рис. 65, а). Для побудови цього графіка при # 920; = 1 рад проводять вертикаль, на ній відкладається в масштабі робіт величина Mкр (відрізок DЕ) і з початку координат через точку D проводиться шукана пряма. Точка перетину графіків Акр (# 920;) і А # 920; (# 920;) визначає величину кута # 920; дин. так як при цьому виконується рівність Акр = А # 920; . Граничні дотичні, проведені паралельно прямий ОD до діаграми динамічної остійності, визначають статичні кути крену # 920; 1 і # 920; 2. Ріс.66. Визначення перекидаючого моменту: а) - для судна плаваючого прямо (# 920; 0 = 0); б) - для судна з негативною початковій остойчивостью; в) - для судна, нахиленого на кут # 920; 0; г) - для судна з початковим креном # 920; 0 внаслідок зсуву ЦТ від ДП. На малюнку 66 розглянуто визначення меж динамічної остійності судна для типових випадків. Для визначення mкр.дін.max і # 920; дін.max для судна знаходиться в прямому положенні (# 920; = 0), з початку координат до ДДО проводиться дотична (ріс.66, а). Очевидно, що ця дотична є графіком Акр = (mкр.дін.max) # 920 ;. Абсциса точки дотичній визначить величину кута # 920; дін.max. Ордината дотичній при # 920; = 1 рад висловлює в масштабі робіт величину перекидаючого моменту mопр = mкр.дін.max.
Положення судна з # 920; = # 920; дин не є становищем рівноваги. Під дією надлишкового відновлює моменту судно почне спрямляются (до # 920; = # 920; ст прискорено, а потім повільно) і прийде в стан # 920; = 0 (при відсутності сил опору) з нульовою кутовий швидкістю. Після цього явище повторюється - судно буде коливатися біля положення # 920; = # 920; ст. При відсутності опору цих коливань з боку води і повітря вони могли б тривати нескінченно. Насправді судно здійснює в даному випадку затухаючі коливання і в підсумку зупиняється в положенні рівноваги з кутом # 920; ст.
Таким чином, при равнооб'емние наклонениях судна (V = const) ДДО може бути побудована не тільки для роботи, що відновлює моменту А # 920 ;. але і для плеча динамічної остійності lдін. Масштаби при цьому вибираються таким чином, щоб одна крива висловлювала як А # 920; (# 920;) так і lдін (# 920;).Схожі статті