что такое метацентрическая высота судна определение

11.12.202322.04.2022 admin 0 Comments

СОДЕРЖАНИЕ

Метацентр

Когда корабль кренится (кренится вбок), центр плавучести корабля смещается вбок. Он также может двигаться вверх или вниз по отношению к ватерлинии. Точка, в которой вертикальная линия, проходящая через пятый центр плавучести, пересекает линию, проходящую через исходный вертикальный центр плавучести, является метацентром. Метацентр по определению остается прямо над центром плавучести.

Парусные яхты, особенно гоночные, спроектированы так, чтобы быть жесткими, что означает, что расстояние между центром масс и метацентром очень велико, чтобы противостоять кренящему воздействию ветра на паруса. В таких судах качение не вызывает дискомфорта из-за момента инерции высокой мачты и аэродинамического демпфирования парусов.

Разные центры

Восстанавливающая пара на корабле пропорциональна горизонтальному расстоянию между двумя равными силами. Это сила тяжести, действующая вниз в центре масс, и сила той же величины, действующая вверх через центр плавучести и метацентр над ним. Выпрямляющая пара пропорциональна метацентрической высоте, умноженной на синус угла крена, отсюда важность метацентрической высоты для устойчивости. Когда корпус поправляется, работа выполняется либо за счет падения его центра масс, либо за счет падения воды, чтобы приспособиться к растущему центру плавучести, либо за счет того и другого.

Например, когда идеально цилиндрический корпус катится, центр плавучести остается на оси цилиндра на той же глубине. Однако, если центр масс находится ниже оси, он переместится в одну сторону и поднимется, создавая потенциальную энергию. И наоборот, если корпус корпуса с идеально прямоугольным поперечным сечением имеет центр масс на уровне ватерлинии, центр масс остается на той же высоте, но центр плавучести опускается вниз по мере того, как корпус кренится, снова накапливая потенциальную энергию.

При установке общей точки отсчета для центров обычно выбирается формованная (внутри плиты или обшивки) линия киля ( K ); таким образом, эталонные высоты:

Правая рука

Метацентрическая высота является приблизительной для устойчивости сосуда при небольшом угле (0-15 градусов) крена. За пределами этого диапазона устойчивость судна определяется так называемым восстанавливающим моментом. В зависимости от геометрии корпуса морские архитекторы должны итеративно вычислять центр плавучести при увеличивающихся углах крена. Затем они вычисляют восстанавливающий момент под этим углом, который определяется с помощью уравнения:

Парусные суда предназначены для работы с более высоким углом крена, чем моторные, и восстанавливающий момент при экстремальных углах имеет большое значение.

Однокорпусные парусные суда должны быть спроектированы так, чтобы иметь положительную правую стойку ( предел положительной остойчивости ) по крайней мере до 120 ° крена, хотя многие парусные яхты имеют пределы остойчивости до 90 ° (мачта параллельна поверхности воды). Поскольку смещение корпуса при любой определенной степени крена непропорционально, вычисления могут быть трудными, и эта концепция не была официально введена в военно-морскую архитектуру примерно до 1970 года.

Стабильность

GM и прокатный период

Период качения можно оценить по следующему уравнению:

Нарушенная стабильность

Эффект свободной поверхности

В резервуарах или пространствах, которые частично заполнены жидкостью или полужидкостью (например, рыбой, льдом или зерном), когда резервуар наклонен, поверхность жидкости или полужидкости остается ровной. Это приводит к смещению центра тяжести резервуара или пространства относительно общего центра тяжести. Эффект похож на то, как если бы вы несли большой плоский поднос с водой. При наклоне кромки вода устремляется в эту сторону, что еще больше усугубляет состояние наконечника.

Поперечные и продольные метацентрические высоты

Технически, существуют разные метацентрические высоты для любой комбинации движения по тангажу и крену, в зависимости от момента инерции ватерлинии корабля вокруг рассматриваемой оси вращения, но они обычно рассчитываются и указываются как конкретные значения для ограничение чистого тангажа и крена.

Измерение

Метацентрическая высота обычно оценивается при проектировании корабля, но может быть определена путем испытания креном после постройки. Это также можно сделать, когда судно или морская плавучая платформа находятся в эксплуатации. Его можно рассчитать по теоретическим формулам, исходя из формы конструкции.

Источник

Метацентрическая высота

Метацентрическая высота — критерий остойчивости судна. Представляет собой возвышение метацентра над центром тяжести плавающего тела. Чем больше этот параметр, тем выше начальная остойчивость судна. При приобретении отрицательного значения метацентрической высоты судно утрачивает способность плавать без крена. Ответить на вопрос «перевернется ли судно, имеющее отрицательную метацентрическую высоту» не представляется возможным, так как метацентрическая теория остойчивости верна лишь при наклонениях судна, не превышающих 10 градусов.

Тем не менее, в Правилах классификационных обществ, осуществляющих надзор за технической эксплуатацией судов (Российский Речной Регистр, Российский Морской Регистр Судоходства и др.), запрещена эксплуатация судов, имеющих метацентрическую высоту менее 0,2 м. Характерным примером тела, имеющего нулевую метацентрическую высоту, является симметричный плавающий бочонок. При нахождении в спокойной воде такой бочонок будет совершать вращение вдоль продольной оси под воздействием любых внешних сил (например ветра).

Ссылки

Литература

Полезное

Смотреть что такое «Метацентрическая высота» в других словарях:

Метацентрическая высота — расстояние по вертикали от центра масс погружённого в жидкость или газ тела до точки приложения равнодействующей сил давления на поверхность тела (метацентр). М. в. является мерой статической устойчивости плавающего тела; одна из важных… … Энциклопедия техники

МЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯ ВЫСОТА — возвышение метацентра над центром тяжести плавающего тела. М. в. служит мерой остойчивости судна. МЕТР (франц. metre, от греч. metron мера) (м, т), единица длины, основная в СИ. До 1960 междунар. эталоном М. была штриховая мера длины брусок из… … Физическая энциклопедия

метацентрическая высота — metacentrinis aukštis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. metacentric height vok. metazentrische Höhe, f; metazentrum Höhe, f rus. метацентрическая высота, f; расстояние между метацентром и центром тяжести, f pranc. distance métacentrique … Fizikos terminų žodynas

МЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯ ВЫСОТА. — 1. Расстояние между метацентром и центром тяжести судна. Различают М.В. поперечную (малую) h и продольную (большую) Н, значения которых вычисляют по формулам h = zc+r zg; H = zc + R Zg, где zc и zg аппликаты центра величины и ЦТ судна,… … Морской энциклопедический справочник

метацентрическая высота — метацентрическая высота расстояние по вертикали от центра масс погружённого в жидкость или газ тела до точки приложения равнодействующей сил давления на поверхность тела (метацентр). М. в. является мерой статической устойчивости плавающего … Энциклопедия «Авиация»

Метацентрическая высота — возвышение Метацентра над центром тяжести плавающего тела. М. ц. служит мерой остойчивости (См. Остойчивость) судна … Большая советская энциклопедия

МЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯ ВЫСОТА ПОПЕРЕЧНАЯ — (Metacentric height) расстояние между поперечным (малым) метацентром и центром тяжести судна. Поперечная М. В. является мерой остойчивости судна. Чем она больше, тем остойчивее судно. М. В. измеряется метрами или его делениями. Установленные… … Морской словарь

МЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯ ВЫСОТА ПРОДОЛЬНАЯ — расстояние продольного метацентра М от центра тяжести судна G. Величина М. В. П. во много раз превосходит таковую поперечной метацентрической высоты. Поэтому беспокоиться относительно того, что судно перевернется в продольном направлении, никогда … Морской словарь

большая метацентрическая высота — Расстояние между большим метацентром и центром тяжести неподвижного плавающего тела … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник

Метацентрическая высота

Смотреть что такое «Метацентрическая высота» в других словарях:

Метацентрическая высота — Отрезок mG метацентрическая высота. Метацентрическая высота критерий остойчивости судна. Представляет собой возвышение метацентра над центр … Википедия

Источник

Что такое метацентрическая высота судна определение

§ 41. Остойчивость.

Остойчивостью называется способность судна, выведенного из положения нормального равновесия какими-либо внешними силами, возвращаться в свое первоначальное положение после прекращения действия этих сил.

К внешним силам, способным вывести судно из положения нормального равновесия, относятся ветер, волны, перемещение грузов и людей, а также центробежные силы и моменты, возникающие при поворотах судна.

Судоводитель обязан знать особенности своего судна и правильно оценивать факторы, влияющие на его остойчивость. Различают поперечную и продольную остойчивость.

Рис 89 Статические силы, действующие на судно при малых накренениях.

Поперечная остойчивость судна характеризуется взаимным расположением центра тяжести G и центра величины С.

Если судно накренить па один борт на малый угол (5—10°) (рис. 89), ЦВ переместится из точки С в точку С1.

Соответственно сила поддержания, действующая перпендикулярно к поверхности, пересечет диаметральную плоскость (ДП) в точке М.

Точка пересечения ДП судна с продолжением направления силы поддержания при крепе называется начальным метацентром М. Расстояние от точки приложения силы поддержания С до начального метацентра называется метацентрическим радиусом.

Расстояние от начального метацентра М до центра тяжести G называется начальной метацентрической высотой h 0.

Начальная метацентрическая высота характеризует остойчивость при малых наклонениях судна, измеряется в метрах и является критерием начальной остойчивости судна.

Как правило, начальная метацентрическая высота мотолодок и катеров считается хорошей, если она больше 0,5 м, для некоторых судов она допустима меньше, но не менее 0,35 м.

Рекомендуется практически начальную метацентрическую высоту (для килеватых судов) определять следующим приближенным способом.

Рис. 90. Зависимость начальной метацентрической высоты от длины судна

Резким наклонением вызывается поперечная качка судна и секундомером замеряется период свободной качки, т. е. время полного размаха от одного крайнего положения до другого и обратно. Поперечную метацентрическую высоту судна определяют по формуле:

h 0 = 0,525( ) 2 м,

Т — период качки, сек.

Для оценки полученных результатов служит кривая на рис. 90, построенная по данным удачно спроектированных катеров. Если начальная метацентрическая высота h о, определенная по вышеприведенной формуле, окажется ниже заштрихованной полосы, то означает, что судно будет иметь плавную качку, но недостаточную начальную остойчивость, и плавание на нем может быть опасным.

Если метацентр расположен выше заштрихованной полосы, судно будет отличаться стремительной (резкой) качкой, но повышенной остойчивостью, и следовательно такое судно более мореходно, но обитаемость на нем неудовлетворительна. Оптимальными будут значения, попадающие в зону заштрихованной полосы.

Остойчивость мотолодки и катеров должна выдерживать следующие условия: угол крена полностью укомплектованного судна с мотором от размещения на борту груза, равного 60% установленной грузоподъемности, должен быть меньше угла заливания.

Установленная грузоподъемность судна включает в себя вес пассажиров и вес дополнительного груза (снаряжение, провиант).

Накрененный борт будет вытеснять воды больше, чем противоположный, и ЦВ сместится в сторону крена.

Тогда равнодействующие силы поддержания и веса будут неуравновешенными, образующими пару сил с плечом, равным

Повторное действие сил веса и поддержания измеряется восстанавливающим моментом

Где D — сила плавучести, равная силе веса судна;

l — плечо остойчивости.

Эта формула называется метацентрической формулой остойчивости и справедлива только для малых углов крена, при которых метацентр можно считать постоянным.

При больших углах крена метацентр не является постоянным, вследствие чего нарушается линейная зависимость между восстанавливающим моментом и углами крена.

Взаимным расположением груза на судне судоводитель всегда может найти наиболее выгодное значение метацентрической высоты, при которой судно будет достаточно остойчивым и меньше подвергаться качке.

Кренящим моментом называется произведение веса груза, перемещаемого поперек судна, на плечо, равное расстоянию перемещения. Если человек весом 75 кг, сидящий на банке, переместится поперек судна на 0,5 м, то кренящий момент будет равен 75*0,5 = 37,5 кг/м.

Рис 91. Диаграмма статической остойчивости

Для изменения момента, накреняющего судно па 10°, надо загрузить судно до полного водоизмещения совершенно симметрично относительно диаметральной плоскости.

Загрузку судна следует проверить по осадкам, измеряемым с обоих бортов. Креномер устанавливается строго перпендикулярно диаметральной плоскости таким образом, чтобы он показал 0°.

После этого надо перемещать грузы (например, людей) на заранее размеченные расстояния до тех пор, пока креномер не покажет 10°. Опыт для проверки следует произвести так: накренить судно на один, а затем на другой борт.

Зная крепящие моменты накреняющего судно на различные (до наибольшего возможного) углы, можно построить диаграмму статической остойчивости (рис. 91), что оценит остойчивость судна.

Остойчивость можно увеличивать за счет увеличения ширины судна, понижения ЦТ, устройства кормовых булей.

Если центр тяжести судна расположен ниже центра величины, то судно считается весьма остойчивым, так как сила поддержания при крене не изменяется по величине и направлению, но точка ее приложения смещается в сторону наклона судна (рис. 92, а).

Поэтому при крене образуется пара сил с положительным восстанавливающим моментом, стремящимся вернуть судно в нормальное вертикальное положение па прямой киль. Легко убедиться, что h>0, при этом метацентрическая высота равна 0. Это типично для яхт с тяжелым килем и нетипично для более крупных судов с обычным устройством корпуса.

Если центр тяжести расположен выше центра величины, то возможны три случая остойчивости, которые судоводитель должен хорошо знать.

Первый случай остойчивости.

Метацентрическая высота h>0. Если центр тяжести расположен выше центра величины, то при наклонном положении судна линия действия силы поддержания пересекает диаметральную плоскость выше центра тяжести (рис. 92, б).

Рис. 92. Случай остойчивого судна

В этом случае также образуется пара сил с положительным восстанавливающим моментом. Это типично для большинства судов обычной формы. Остойчивость в этом случае зависит от корпуса и положения центра тяжести по высоте.

При крене кренящийся борт входит в воду и создает дополнительную плавучесть, стремящуюся выровнять судно. Однако при крене судна с жидкими и сыпучими грузами, способными перемещаться в сторону крена, центр тяжести также сместится в сторону крена. Если центр тяжести при крене переместится за отвесную линию, соединяющую центр величины с метацентром, то судно опрокинется.

Второй случай неостойчивого судка при безразличном равновесии.

Метацентрическая высота h = 0. Если центр тяжести лежит выше центра величины, то при крене линия действия силы поддержания проходит через центр тяжести MG = 0 (рис. 93).

В данном случае центр величины всегда располагается на одной вертикали с центром тяжести, поэтому восстанавливающаяся пара сил отсутствует. Без воздействия внешних сил судно не может вернуться в прямое положение.

В данном случае особо опасно и совершенно недопустимо перевозить на судне жидкие и сыпучие грузы: при самой незначительной качке судно перевернется. Это свойственно шлюпкам с круглым шпангоутом.

Третий случай неостойчивого судна при неустойчивом равновесии.

Метацентрическая высота h

Сила тяжести и сила поддержания при малейшем крене образуют пару сил с отрицательным восстанавливающим моментом и судно опрокидывается.

Рис. 93. Случай неостойчивого судна при безразличном равновесии

Рис. 94. Случай неостойчивого судна при неустойчивом равновесии

Разобранные случаи показывают, что судно остойчиво, если метацентр расположен выше центра тяжести судна.

Чем ниже опускается центр тяжести, тем судно более остойчиво. Практически это достигается расположением грузов не на палубе, а в нижних помещениях и трюмах.

Источник

МЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯ ВЫСОТА ПОПЕРЕЧНАЯ

(Metacentric height) — расстояние между поперечным (малым) метацентром и центром тяжести судна. Поперечная М. В. является мерой остойчивости судна. Чем она больше, тем остойчивее судно. М. В. измеряется метрами или его делениями. Установленные пределы допускаемых величин М. В.: для линкоров и линейных крейсеров от 0,9 до 2,0 м, для крейсеров от 0,8 до 1,5 м, для эсминцев от 0,6 до 0,8 м. Для коммерческих судов допускаются меньшие значения М. В., т. к. для них редко встречаются такие условия (пробоины во время боя), когда М. В. может резко изменяться. Для морских коммерческих судов М. В. должна быть не менее 0,3—0,8 м, причем нижний предел может быть допущен лишь при наличии высокого надводного борта, позволяющего крениться на большой угол.

Полезное

Смотреть что такое «МЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯ ВЫСОТА ПОПЕРЕЧНАЯ» в других словарях:

МЕТАЦЕНТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА ОСТОЙЧИВОСТИ — (мера остойчивости) M = P·MGsinθ, где М момент, восстанавливающий пары, Р вес судна, MG поперечная метацентрическая высота, θ угол наклонения судна. Формула эта выведена в предположении постоянства точки М, что верно для малых углов… … Морской словарь

Поперечная остойчивость — Рефрижераторное судно Ivory Tirupati начальная остойчивость отрицательна Остойчивость способность плавучего средства противостоять внешним силам, вызывающим его крен или дифферент и возвращаться в состояние равновесия по окончании возмущающего… … Википедия

Остойчивость — Рефрижераторное судно Ivory Tirupati начальная остойчивость отрицательна Остойчивость способность … Википедия

Динамическая остойчивость — Рефрижераторное судно Ivory Tirupati начальная остойчивость отрицательна Остойчивость способность плавучего средства противостоять внешним силам, вызывающим его крен или дифферент и возвращаться в состояние равновесия по окончании возмущающего… … Википедия

Эскадренные миноносцы проекта 40 — Эскадренные миноносцы проекта 40 … Википедия

Теория подводной лодки — Теория подводной лодки отрасль теории корабля, изучающая мореходные качества подводной лодки (ПЛ) и её особенности по сравнению с надводным кораблём (судном). Как и общая теория корабля, включает основные разделы: плавучесть, остойчивость,… … Википедия

Корветы типа «Висбю» — Korvett typ Visby … Википедия

КОЭФФИЦИЕНТ СПОСОБНОСТИ СУДНА НОСИТЬ ПАРУСА — мерило парусности, определяемое по формуле: K = A·h/D·MG, где А площадь парусов, h высота центра парусности над центром бокового сопротивления, D водоизмещение судна, MG его поперечная метацентрическая высота. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л … Морской словарь

Источник

Онлайн портал info.epubbooks.ru

что такое метацентрическая высота судна определение

СОДЕРЖАНИЕ

Метацентр