Динамическая остойчивость

Динамическая остойчивость рассматривает работу сил, прило­женных к кораблю во время его наклонения от внезапно при­ложенной силы, действующей сразу полной своей величиной в отличие от статической, когда действие силы нарастает постепенно, начиная от нуля и кончая полной своей величиной.

Предположим, что на корабль воздействует сила, момент кото­рой относительно ЦТ корабля имеет конечную величину. Ко­рабль будет наклоняться и приобретать угловую скорость вращения, которая будет увеличиваться до тех пор, пока креня­щий момент не будет больше восстанавливающего. Когда вели­чины моментов уравновесятся, корабль придет в положение ста­тического равновесия с углом крена 03°, но все же, имея неко­торую угловую скорость, он, перейдет положение равновесия и будет увеличивать угол крена. При угле крена, большем 03°, восстанавливающий момент станет больше кренящего, вследствие чего угловая скорость начнет уменьшаться п, наконец, обра­тится в ноль, при некотором угле крена 0Д, большем 03°.

Работа восстанавливающего момента поглотит живую силу (энергию), накопленную за первую половину размаха, и когда живая сила будет погашена, корабль начнет возвращаться в положение равновесия, а так как восстанавливающий момент больше кренящего, он снова начнет приобретать живую силу и снова перейдет положение статического равновесия при угле 02°.

Таким образом, корабль будет качаться около нового поло­жения равновесия до тех пор, пока вследствие наличия сопро­тивления воды не остановится на угле 03°, до которого он откло­нился бы под действием внешней силы, если бы она не была сразу приложена всей своей величиной, а нарастала постепенно (рис. 17).

Из изложенного видим, что при динамическом дей­ствии креняіцей силы приходится сравнивать не величины получающихся при этом моментов, а величины работ этих сил.

В теоретической механике доказывается, что работа пары сил равна произведению момента на угол поворота,

На диаграмме Рида постоянный кренящий момент можно изобразить прямой, параллельной оси абсцисс, с ординатой т, отложенной в масштабе восстанавливающих моментов (рис. 18).

В первый момент действия силы, т. е. на участке от 0° до 0Х°, получается избыток работы кренящего момента. Действительно, работа кренящего момента, приложенного сразу всей своей величиной, равна площади прямоугольника ОЛ£0Х (произведе­нию величины момента т на угол поворота 0Х), а величина ра­боты восстанавливающего момента равна площади фигуры О£0Х.

Получается избыток работы кренящего момента, равный пло­щади фигуры ОАВ, за счет которой корабль при наклонении накопляет запас энергии (живую силу). Наклоняясь дальше, корабль уменьшает угловую скорость, расходуя накопленную
живую силу на преодоление работы восстанавливающего мо­мента, и получает наибольший угол крена (б2°), когда израсхо­дует весь запас живой силы. Очевидно, угол крена таков, что

площадь фигуры ВСЕ будет равна площади ОАВ. Действительно, при угле б2° работа кренящей пары равна площади прямоуголь­ника АОЬ2Е, а рабо­та восстанавливающей пары равна площади фигуры ОВСЬ2.

Отнимая от указан­ных площадей об­щую для них пло­щадь ОВЕЬ2, получим, что для равнове — „ — „ . ■ . сия необходимо

Рие. 18. Диаграмма Рида динамической остойчивости пявоирфвп тптптття (.случай остойчивого корабля) Р — ^ ,т> Щ

‘ деи ОАВ и ВСЕ.

Отсюда видим, что при динамическом действии кренящей силы корабль наклоняется в первый момент на значительно больший угол, чем при статическом действии той же пары.

■ Из диаграммы видно, что для начальной части кривой, где она почти сливается с прямой, угол 62° больше угла Д°, так как кривая лежит ниже прямой ОК.

Если кренящая постоянная сила столь велика, что площадь ОАВ больше площади ВСЕ, то она при внезапном действии на ко­рабль опрокинет его, так как нет такого угла, при котором вся живая сила, выражае­мая площадью ОАВ, была бы поглощена во второй период из­бытком работы вос­станавливающей пары (рис. 19).

Из сказанного видно, что динамическая и статическая остойчи­вости будут обеспе­чены тем больше, чем выше поднимается кривая моментов и чем большая площадь

заключается между осью абодисс и кривой. Эти же величины в свою очередь зависят от ширины корабля и высоты надвод­ного борта. Чем выше надводный борт, тем на больший угол
можно статически накренить корабль, следовательно, тем дальше от оси абсцисс будет отстоять наивысшая точка кривой.

Чем шире корабль у ГВЛ, тем больше будут по численной величине плечи восстанавливающей пары, а следовательно, и моменты восстанавливающей пары, значит тем выше подни­мается кривая над осью абсцисс.

Этим мы заканчиваем рассмотрение теории корабля, считая, что только в этой части она может быть использована при изу­чении теории гидросамолета. •

Глава П