3.Силы действующие на судно . Условия равновесия

На судно как на плавающее тело постоянно действуют две категории сил: силы тяжести (вес судна) и силы давления воды (гидростатические силы). Равнодействующая сил тяжести, которая представляет собой сумму сил тяжести всех элементов судна, определяет вес судна Р. Сила веса при любых положениях судна направлена вертикально вниз. Точка приложения силы веса называется центром тяжести судна и обозначается буквой G.Равнодействующая гидростатических сил является результирующей всех сил, возникающих вследствие давления воды на каждый элемент смоченной поверхности корпуса. Она называется силой плавучести или силой поддержания. Сила плавучести направлена по вертикали вверх. Точка приложения силы плавучести называется центром величины. Эта точка, обозначаемая буквой С, приложена в центре тяжести подводного объема судна. Сила плавучести D' = V, согласно закону Архимеда, равна весу вытесненной воды в объеме, равном погруженной в жидкость части тела. При выполнении расчетов, связанных с проектированием судов, обычно принимают v = 10,05 кН/м3 для морской воды и у = = 9,81 кН/м3 для пресной.

4. Вычисления весового водоизмещения и координат центра величины объёмной .

При вычислении координат Ц.Т. судна используется теорема о статическом моменте равнодействующей силы: если данные силы приводятся к одной равнодействующей, то момент равнодействующей относительно какой-либо оси (плоскости) равен сумме моментов составляющих сил относительно той же оси (плоскости).

Применительно к судну на основании этой теоремы можно написать уравнения статических моментов относительно основных координатных плоскостей;

Относительно плоскости XOZ (ДП): D×YG = P1×Y1 + P2×Y2 + ... + Pn×Yn

Относительно плоскости УОZ (мидель-шпангоута): D×XG = P1×X1 + P2×X2 + ... + Pn×Xn

Относительно плоскости XОY (ОП): D×ZG = P1×Z1 + P2×Z2 + ... + Pn×Zn

Учитывая, что масса судна D = P1+ P2+ ... + Pn, из приведенных уравнений получим расчетные формулы для определения координат Ц.Т. судна:

где XG, YG, ZG - координаты центра тяжести судна;

P1, P2, ... Pn - массы элементов самого судна и перевозимых на нем грузов;

X1, X2, ... , Xn- абсциссы Ц.Т. элеметов самого судна и перевозимых грузов;

Y1, Y 2, ... , Y n - ординаты Ц.Т. элементов самого судна и перевозимых грузов;

Z 1, Z 2, ... , Z n - аппликаты Ц.Т. элементов самого судна и перевозимых грузов.

При использовании этих формул координаты Ц.Т. элементов самого судна и перевозимых на нем грузов берутся с положительным или отрицательным знаком, в зависимости от положения этих точек по отношению к выбранным координатным плоскостям. Поскольку подводный объем судна симметричен относительно ДП ( Yc = 0 ), ордината центра тяжести YG также должна быть равна нулю. В противном случае условия равновесия судна не будут удовлетворены, и судно будет плавать с креном.

Для вычисления координат центра тяжести судна, с помощью приведенных выше уравнении необходимо просуммировать массы всех элементов судна и находящихся на нем грузов, входящих в состав водоизмещения судна. Вычисление координат Ц.Т. судна принято производить с помощью таблицы нагрузки масс, в которую кроме массы каждого элемента (статьи) нагрузки Pi вносят координаты его центра тяжести Xi и Zi и статические моменты относительно координатных плоскостей Pi× Xi и Pi×Zi.