Условия равновесия плавающего судна. Силы действующие на судно

На свободно плавающее на спокойной воде судно действуют две системы сил: силы тяжести и силы гидростатического давления воды. Каждая из этих систем сил приводится к вертикальной равнодействующей, эти равнодействующие всегда противоположно направлены. Равнодействующая сил тяжести называется силой тяжести судна и обозначается Р. Точка приложения этой равдействующей – центр тяжести G(x_g,y_g,z_g). (рис.6).

Равнодействующая сил гидростатического давления воды (Архимедова сила) называется силой поддержания или силой плавучести и обозначается – Q. Точка приложения силы поддержания совпадает с центром тяжести вытесненной воды (центром объёма) и называется центром величины C(x_c,y_c,z_c).

Таким образом, действующие на судно силы приводятся к двум силам (равнодействующим). Из теоретической механики известно, что равновесие в этом случае возможно только тогда, когда:

- эти силы равны по модулю (P=Q) (?);

- противоположны по направлению;

- действуют вдоль одной кривой.

Если судно находится в равновесии, то эти условия выполняются.

Согласно закону Архимеда сила плавучести по модулю равна силе тяжести воды, вытесненной погруженной частью судна:

P=Q=g*D=g* *V (8).

D – масса вытесненой судном воды (массовое водоизмещение);

V – объём подводной части судна (объёмное водоизмещение);

- массовая плотность воды;

g – гравитационное ускорение.

Тогда условие – 1 – можно записать в виде:

P=g*D или P/ g= D (9).

То есть масса судна (P/ g=М) равна массе вытесненной судном (массовому водоизмещению) воды, если судно находится в равновесии.

Условие – 2 – всегда выполняется, так как сила тяжести и поддержания всегда противоположно направлены.

Если судно находится в равновесии, то сила тяжести и поддержания действуют вдоль одной прямой. Поэтому, если судно сидит прямо и на ровный киль, то x_g= x_c и ,y_g= y_c. А при дифференте (но без крена) cоотношение между координатами центра тяжести и центра величины (удовлетворяющее условию – 3 -) может быть определено из рассмотрения треугольника ACG (рис.6)

tg (10),

или:

x_c=x_g-(z_c-z_g)*tg (11).

Таким образом, при равновесии судна с дифферентом соотношение между координатами центра тяжести и центра величины должно удовлетворять уравнению (11).

Поиск по сайту: