Метацентри́чна висота́ — це величина перевищення метацентру над центром ваги тіла (судна), що плаває. Чим більший цей параметр, тим вищою є початкова остійність судна.
Основні поняття
Якщо метацентр розташований вище від центру ваги, то метацентрична висота є позитивною. У цьому випадку сила підтримки прикладена ближче до борта, ніж сила ваги судна. Ця пара сил, відповідно створює відновлювальний момент, що прагне повернути судно в нормальне (початкове) положення (див. рисунок).
При набутті від'ємного значення метацентричної висоти, то ближче до борту, переміститься сила ваги і утворений парою цих сил момент, буде намагатись перекинути судно, у результаті чого воно втрачає здатність плавати без крену. Відповісти на запитання «чи перекинеться судно, що має від'ємну метацентричну висоту?» не є можливим, оскільки метацентрична теорія остійності вірна лише при нахилах судна, що не перевищують 10 градусів.
Чинними нормами остійності негативна метацентрична висота не допускається. Радикальним заходом підвищення остійності є збільшення ширини судна або зниження його центру ваги. Невеликого підвищення метацентричної висоти можна досягти також зміною форми підводної частини судна (підвищенням центру величини, збільшенням коефіцієнта повноти вантажної ватерлінії або зменшенням коефіцієнта загальної повноти). При великих кутах крену метацентричні формули не забезпечують необхідної точності, і відновлювальний момент визначають за діаграмою остійності.
У разі збігу метацентра з центром ваги сила ваги і сила підтримки діють вздовж однієї лінії, момент не утворюється, судно перебуває в стані байдужої рівноваги, тобто, воно не перекинеться коли нахиляється, але й не повернеться в початкове положення.
Метацентрична формула
Розрізняють поперечну h і поздовжню H метацентричні висоти корабля.
Значення метацентричних висот визначають за формулами
- h = zc + r – zg; H = zc + R - zg,
де
- zc і zg — аплікати центру величини C і центру ваги G судна, у відліку від осі повороту m;
- r, R — поперечний (малий) і поздовжній (великий) метацентричні радіуси (mC).
Відновлюючі моменти при малих кутах крену θ чи диференту ψ обчислюють за метацентричними формулами остійності:
- Mθ = γVhθ; Mψ = γVHψ,
де
- γ — питома вага води;
- V — об'ємна водотоннажність судна.
- θ і ψ — кути крену і диференту відповідно (в радіанах)
При поздовжніх нахилах фізична сутність остійності подібна за фізичною сутністю до остійності при поперечних нахилах. Мірою початкової остійності при поздовжніх нахилах є поздовжня метацентрична висота H. Величина поздовжньої метацентричної висоти становить 1...1,5 довжини корабля і перевершує поперечну більше ніж у 100 разів, і тому поздовжня остійність корабля значно вища від поперечної остійності. Зазвичай розглядають тільки поперечну остійність.
Вимоги до значень
Чим більша метацентрична висота, тим більшою є остійність судна, тим швидше повертається воно в пряме положення, коли виведене з нього зовнішніми силами (поривом вітру, ударом хвилі тощо). Для вітрильних суден особливо важливо мати достатню метацентричну висоту, оскільки сили, що діють на вітрило, створюють значний перекидний момент. Тому на деяких типах парусних суден з високими щоглами і великою поверхнею вітрил (яхти) днище судна заповнюють баластом, знижуючи таким чином центр ваги і збільшуючи метацентричну висоту. У вантажні судна, що йдуть порожняком, часто кладуть на дно баласт з метою зниження розташування центр ваги. Відомо, що на верхню палубу торгових суден уникають класти важкі вантажі: вантаж на верхній палубі підвищує положення центра ваги, тобто зменшує метацентричну висоту, а разом з тим і початкову остійність судна.
Поперечна метацентрична висота для різних класів кораблів є різною. Так, наприклад, для крейсерів h = 0,9...1,5 м, для ескадрених міноносців h = 0,7...1 м, для підводних човнів h = 0,30...0,45 м.
У Правилах класифікаційних товариств, що здійснюють нагляд за технічною експлуатацією суден, заборонено експлуатацію суден,що мають метацентричну висоту меншу за 0,2 м.
Примітки
- «Метацентрична висота»[недоступне посилання з липня 2019] в Морській енциклопедії. (рос.)
Джерела
- Справочник по теории корабля: В трёх томах. Том 2. Статика судов. Качка судов / под ред. Я. И. Войткунского. — Л.: Судостроение, 1985. — 440 с.
- Семёнов-Тян-Шанский В. В. Статика и динамика корабля. — Л.: Судостроение, 1973.
- Новиков А. И. Грузовая марка морских судов. — Севастополь.: Кручинин Л.Ю., 2006. — 160 с. —
- И. Ф. Хурс Практические расчеты мореходных качеств судна. Измаил: Измаильский Морской Тренажерный Центр, 2001. — 28 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Metacentri chna visota ce velichina perevishennya metacentru nad centrom vagi tila sudna sho plavaye Chim bilshij cej parametr tim vishoyu ye pochatkova ostijnist sudna Vidrizok mG metacentrichna visotaOsnovni ponyattyaYaksho metacentr roztashovanij vishe vid centru vagi to metacentrichna visota ye pozitivnoyu U comu vipadku sila pidtrimki prikladena blizhche do borta nizh sila vagi sudna Cya para sil vidpovidno stvoryuye vidnovlyuvalnij moment sho pragne povernuti sudno v normalne pochatkove polozhennya div risunok Pri nabutti vid yemnogo znachennya metacentrichnoyi visoti to blizhche do bortu peremistitsya sila vagi i utvorenij paroyu cih sil moment bude namagatis perekinuti sudno u rezultati chogo vono vtrachaye zdatnist plavati bez krenu Vidpovisti na zapitannya chi perekinetsya sudno sho maye vid yemnu metacentrichnu visotu ne ye mozhlivim oskilki metacentrichna teoriya ostijnosti virna lishe pri nahilah sudna sho ne perevishuyut 10 gradusiv Chinnimi normami ostijnosti negativna metacentrichna visota ne dopuskayetsya Radikalnim zahodom pidvishennya ostijnosti ye zbilshennya shirini sudna abo znizhennya jogo centru vagi Nevelikogo pidvishennya metacentrichnoyi visoti mozhna dosyagti takozh zminoyu formi pidvodnoyi chastini sudna pidvishennyam centru velichini zbilshennyam koeficiyenta povnoti vantazhnoyi vaterliniyi abo zmenshennyam koeficiyenta zagalnoyi povnoti Pri velikih kutah krenu metacentrichni formuli ne zabezpechuyut neobhidnoyi tochnosti i vidnovlyuvalnij moment viznachayut za diagramoyu ostijnosti U razi zbigu metacentra z centrom vagi sila vagi i sila pidtrimki diyut vzdovzh odniyeyi liniyi moment ne utvoryuyetsya sudno perebuvaye v stani bajduzhoyi rivnovagi tobto vono ne perekinetsya koli nahilyayetsya ale j ne povernetsya v pochatkove polozhennya Metacentrichna formulaRozriznyayut poperechnu h i pozdovzhnyu H metacentrichni visoti korablya Znachennya metacentrichnih visot viznachayut za formulami h zc r zg H zc R zg de zc i zg aplikati centru velichini C i centru vagi G sudna u vidliku vid osi povorotu m r R poperechnij malij i pozdovzhnij velikij metacentrichni radiusi mC Vidnovlyuyuchi momenti pri malih kutah krenu 8 chi diferentu ps obchislyuyut za metacentrichnimi formulami ostijnosti M8 gVh8 Mps gVHps de g pitoma vaga vodi V ob yemna vodotonnazhnist sudna 8 i ps kuti krenu i diferentu vidpovidno v radianah Pri pozdovzhnih nahilah fizichna sutnist ostijnosti podibna za fizichnoyu sutnistyu do ostijnosti pri poperechnih nahilah Miroyu pochatkovoyi ostijnosti pri pozdovzhnih nahilah ye pozdovzhnya metacentrichna visota H Velichina pozdovzhnoyi metacentrichnoyi visoti stanovit 1 1 5 dovzhini korablya i perevershuye poperechnu bilshe nizh u 100 raziv i tomu pozdovzhnya ostijnist korablya znachno visha vid poperechnoyi ostijnosti Zazvichaj rozglyadayut tilki poperechnu ostijnist Vimogi do znachenChim bilsha metacentrichna visota tim bilshoyu ye ostijnist sudna tim shvidshe povertayetsya vono v pryame polozhennya koli vivedene z nogo zovnishnimi silami porivom vitru udarom hvili tosho Dlya vitrilnih suden osoblivo vazhlivo mati dostatnyu metacentrichnu visotu oskilki sili sho diyut na vitrilo stvoryuyut znachnij perekidnij moment Tomu na deyakih tipah parusnih suden z visokimi shoglami i velikoyu poverhneyu vitril yahti dnishe sudna zapovnyuyut balastom znizhuyuchi takim chinom centr vagi i zbilshuyuchi metacentrichnu visotu U vantazhni sudna sho jdut porozhnyakom chasto kladut na dno balast z metoyu znizhennya roztashuvannya centr vagi Vidomo sho na verhnyu palubu torgovih suden unikayut klasti vazhki vantazhi vantazh na verhnij palubi pidvishuye polozhennya centra vagi tobto zmenshuye metacentrichnu visotu a razom z tim i pochatkovu ostijnist sudna Poperechna metacentrichna visota dlya riznih klasiv korabliv ye riznoyu Tak napriklad dlya krejseriv h 0 9 1 5 m dlya eskadrenih minonosciv h 0 7 1 m dlya pidvodnih chovniv h 0 30 0 45 m U Pravilah klasifikacijnih tovaristv sho zdijsnyuyut naglyad za tehnichnoyu ekspluataciyeyu suden zaboroneno ekspluataciyu suden sho mayut metacentrichnu visotu menshu za 0 2 m Primitki Metacentrichna visota nedostupne posilannya z lipnya 2019 v Morskij enciklopediyi ros DzherelaSpravochnik po teorii korablya V tryoh tomah Tom 2 Statika sudov Kachka sudov pod red Ya I Vojtkunskogo L Sudostroenie 1985 440 s Semyonov Tyan Shanskij V V Statika i dinamika korablya L Sudostroenie 1973 Novikov A I Gruzovaya marka morskih sudov Sevastopol Kruchinin L Yu 2006 160 s ISBN 966 8389 17 4 I F Hurs Prakticheskie raschety morehodnyh kachestv sudna Izmail Izmailskij Morskoj Trenazhernyj Centr 2001 28 s