Построение диаграмм статической остойчивости

Задача о построении диаграммы статической остойчивости с использованием ЭВМ при максимальной автоматизации ввода исходных данных в принципе решена. Однако для построения диаграммы статической остойчивости в судовых условиях могут служить пантокарены и универсальные диаграммы остойчивости, содержащиеся в Информациях об остойчивости судна.

Пантокаренами называются кривые плеч формы lф, построенные в функции объемного водоизмещения V для постоянных значений углов крена 10, 20°,... и т. д. (рис. 6). Используя пантокарены, вычисление плеч статической остойчивости для тех же углов крена и данного объемного водоизмещения производят по формуле

1=1ф – a sinθ = 1ф - (zg - zc)sinθ. (7.1)

При этом плечи формы снимают с пантокарен, как оказано на рис.6, аппликату центра тяжести судна zg находят из расчета нагрузки, отвечающей данному водоизмещению V,

а аппликату zc центра величины — по соответствующей кривой, входящей в число кривых элементов теоретического чертежа.

Рис. 6. Пантокарены.

Наряду с пантокаренами для быстрого построения диаграммы статической остойчивости в судовых условиях может служить универсальная диаграмма статической остойчивости, которую строят в конструкторском бюро при проектировании судна и включают в состав вспомогательных материалов для самостоятельных расчетов, содержащихся в Информации об остойчивости (рис. 7).

Рис. 7. Универсальная диаграмма статической остойчивости.

Диаграмма статической остойчивости строится для конкретного судна и соответствует определенным водоизмещению и положению Ц.В. по высоте. Если у данного судна изменится водоизмещение или аппликата Ц.Т., то диаграмма статической остойчивости приобретает другой вид. Это обстоятельство всегда следует иметь в виду, и, прежде чем воспользоваться диаграммой для решения каких-либо вопросов, касающихся остойчивости данного судна, необходимо обратить внимание на ее соответствие имеющейся нагрузке судна. Каждое судно должно быть снабжено комплектом диаграмм статической остойчивости, характеризующих остойчивость его при наиболее часто встречающихся случаях загрузки.

Диаграммы статической остойчивости отличаются большим разнообразием форм кривых, но все они обладают некоторыми общими свойствами:

1. Начальный участок диаграммы статической остойчивости представляет собой прямую наклонную линию. Это видно, если приравнять две формулы восстанавливающего момента; метацентрическую формулу поперечной остойчивости, применимую только для малых углов крена, и формулу восстананливающего момента, справедливую для любых углов крена, т. е.

Mθ = D' × h × θ и Mθ = D' × lст,

откуда: lст = h × θ

При малых углах крена поперечная метацентрическая высота - постоянная величина, поэтому зависимость между плечом статической остойчивости lст и углом крена θ при малых углах крена является линейной и изображается прямой линией.

2. Отрезок перпендикуляра, восстановленного из точки на оси абсцисс, находящейся на расстоянии одного радиана (57,3 град) от начала осей координат, до точки пересечения его с начальной касательной к кривой, определяет на диаграмме статической остойчивости поперечную метацентрнчсскую высоту h, взятую в масштабе плеч статической остойчивости. Однако графически определять метацентрическую высоту h по диаграмме статической остойчивости не рекомендуется, т.к. проведение касательной к кривой не может быть выполнено с необходимой точностью.

3. Восходящая часть кривой диаграммы статической остойчивости характеризует устойчивое положение равновесия судна, а нисходящая - неустойчивое.