A tengeralattjárók stabilitása

Az önmegjelölés témája

A hajó kadétjainak mechanikus részlege

  1. Írd be a Archimedes-törvény szövegét és képletét!
  2. Írd fel az úszótesteket
  3. Milyen körülmények között van az Archimédész erő, amely a testet a fenékre nyomja, és nem nyomja a víz felszínére?
  4. Mi az egyensúly? Milyen egyensúlyban vannak?
  5. Milyen állapotban van a hajó egyensúlyban?
  6. Mi a hajó stabilitása? Mi a hajó stabilitása?
  7. Írja le egy stabil edény esetét (a stabilitás első esetét): a súlypont és a metacenter viszonylagos helyét, milyen egyensúlyt, milyen nyomatékot (helyreállít vagy tilt).
  8. Írja le egy instabil hajó helyzetét egy közömbös egyensúlyban (a második stabilitási eset), a súlypont és a metacentrum viszonylagos helyzetét, milyen egyensúlyt, milyen nyomatékot (helyreállít vagy tilt).
  9. Írja le az instabil hajó esetét (az első stabilitási esetet): a súlypont és a metacenter relatív helyét, milyen egyensúlyt, milyen nyomatékot (helyreállít vagy tilt).
  10. Mi lehet az A.Krylov által kifejlesztett, sérült hajó stabilitásának megőrzése?

Vegyük szemügyre az 1. ábrát, amely vízzel ellátott edényt ábrázol, amelyben egy tetszőleges alakú test elmerül. A merülés során nyilvánvaló

Ábra. 1 vízszint emelkedik, i. a test

eltávolít egy bizonyos összeget

a víz. Az is egyértelmű, hogy ez a szám

A víz vm egyenlő a bemerített test térfogatával.

G Ez a test az adatokban működik

És a feltételek 2 erők:

1). Gravity Fm. amelynek célja

függőlegesen lefelé és a

C pont, amelyet központnak neveznek

2). Olyan erő, amely függőlegesen felfelé és az A pontra vonatkozik, amelyet a test úszó központjának neveznek. Ezt az erőt az ókori görög matematikus Archimedes fedezte fel és számította ki, ezért az ő tiszteletére nevezték el az archimédesi erőt. Az archimedeai erõnek a következõ képlete van:

ahol F # 913; - Archimedes ereje, # 961; ж - a folyadék beáramlása, g = 9,8 m / s 2 Vm - testtérfogat.

Ha megváltozik az elmerült térfogat, akkor a testen ható felhajtó erő változik. Ezután az utolsó képlet veszi a differenciálformát:

De mi a felhajtóerő központja? Ez az a pont, amely a kiszorított folyadék súlypontja. Ie ha a test folyadékkal rendelkezik, akkor ennek a folyadékmennyiségnek saját súlypontja lesz - ebben a helyen a test felhajtóerejének központja. Az úszóképző központ az elmerült testtérfogat geometriai középpontjában van, míg a súlypont nem mindig a test geometriai középpontjában van, mert a szilárd anyag belső sűrűsége egyenetlenül oszlik el.

Tehát Archimédész törvényét az alábbiak szerint kell megfogalmazni: A folyadékba merített testet egy olyan erő hatja el, amely megegyezik a kiszorított folyadék súlyával és a test úszóközpontjához.

A testre ható erőknek a folyadékba merítésével könnyű megszerezni a testek úszásának feltételeit:

• ha Fm = FA. akkor a test lebeg azon a szinten, ahol ezek az erők kiegyensúlyozottak.

Ábra. 2 Lehetséges irányok

Az 1. ábrából. 1 látható, hogy az archimedeai erõ függõlegesen felfelé irányul. És ha a testet minden oldalról folyadékkal mosjuk, akkor az FA erre irányul. Abban az esetben, ha a test és az alja között nincs vízréteg (azaz a test sűrűn fekszik az alján, lásd a 2. ábrát), az Archimedean erő az alsó felületre merőleges.

A 3. ábrán látható az a tapasztalat, amely megerősíti a fentieket

Ábra. 3 említett nyilatkozat. Az üvegedény alja

amelyet egy vékony paraffinréteg borít. Rá

egy darab paraffin sima alap és óvatosan

öntsünk vizet az edénybe. Egy darab paraffin nem

lebeg a víz felszínére, bár a sűrűség

kevesebb, mint a víz sűrűsége. A hajó kissé megdöntve,

Kaphat egy darab paraffint a mozgáshoz

alul, de nem jön fel. De ha egy paraffin darabot döntesz úgy, hogy a víz áthatoljon az alsó felülete alatt, akkor a felhajtó erő hatására a paraffin függőlegesen felfelé úszik. Ismeretes, hogy egy puha talajon fekvő tengeralattjáró néha nem tud elszakadni tőle, még akkor sem, ha teljesen felszabadítja a ballaszttartályait a vízből. Ez annak a ténynek is köszönhető, hogy a víz nem tud behatolni a hajó fedélzetébe, és a talajba szorul.

A stabilitás az a képesség, hogy egy hajó visszatérjen az egyensúlyi helyzetbe, miután eltávolították.

Emlékezzünk, milyen egyensúlyi pozíciók vannak. Úgy gondolják, hogy a test egyensúlyi helyzetben van, ha kompenzálják az összes alkalmazott erő hatását. Ie egyensúlyban kell lennie, a testnek nyugalmi állapotban vagy egyenletes és egyenes vonalú mozgásban kell lennie. Háromféle egyensúly létezik:

fenntartható. instabil és közömbös. A 4. ábra világosan mutatja a különbséget. A 4. ábrán a) ábrán egy kis golyó helyezkedik el

Ábra. 4 Konvebb félgömb egyensúlyának típusa. Ha te vagy az ő

a). b). c). adj magadnak, ő

megáll a legalacsonyabb ponton

a félgömb, amely megfelel

stabil instabil, közömbös az egyensúlyi helyzethez. És ha

a labda lógni fog ebből a pozícióból, még mindig ott fog visszatérni, és külső segítség nélkül. Az ilyen egyensúlyt stabilnak hívják. A 4. b) ábrán az egyensúlyt is ábrázolják: a labda a féltekén a legmagasabb pontján található, de csak érinteni kell - az egyensúlyi helyzetet hagyja, és önmagában nem tér vissza. Az ilyen egyensúly instabil.

Nézzük meg, hogy a stabilitás hogyan valósul meg. Hajókra és hajókra nézve rendkívül fontos a stabilitás egyensúlyi helyzete a hajózás során (a hajók stabilitása). Ismeretes, hogy ha a rakomány nem rendeltetésszerűen terjesztésre kerül a hajón, átfordulhat. A stabilitás kérdése a navigáció biztonsága.

Annak biztosítására, hogy a hajó (vagy hajó) stabil egyensúlyi állapotban legyen, annak C súlypontja és az A felhajtóerő középpontja ugyanabban a függőleges helyzetben legyen.

AZ ALKALMAZHATÓ HAJÓK STABILITÁSA

Tekintsük a test egyensúlyának stabilitását a víz alatt, például egy tengeralattjáró.

Ábra. 5 A tengeralattjárók stabilitása

Az 5. ábra a) vázlatosan mutat egy tengeralattjárót (keresztmetszetben).

Két ereje van: az arimédi erő és a gravitáció. amelyek ellensúlyozzák egymást. Megjegyezzük, hogy az A felhajtóerő központ a gravitációs középpont C felett helyezkedik el. Ha a felhajtóerő közepén a gravitációs középpont alatt van, akkor az egyensúly instabil lenne.

Amikor a dőlés (5. ábra (b)), a két erő még mindig a tengeralattjárón mozog a korábbi irányokban, de ezúttal a C és A pontok nem fekszenek ugyanazon a függőleges vonalon, és az erők tengelyei két párhuzamos vonalra esnek. és két erőt képeznek, amelyek visszaadják a hajót az eredeti helyzetébe. Ebben az esetben a felfutási pont szerepet játszik az A úszóközpontban.

A folyadék felszínén lebegő test egyensúlyának stabilitása teljesen más lesz, mivel amikor a test (például a hajó) hajlik, az eltolódott térfogat alakja megváltozik, és ennek következtében a felhajtóerőt a hajóhoz viszonyítva (lásd a 6. ábrát). például jobbra forgatva (6 (b) ábra) bóA kiömlött víz nagyobb része a hajó saját tengelyének jobb oldalán helyezkedik el, következésképpen az úszóközpont ugyanabba az irányba mozdul el.

Ábra. 6 A hajók stabilitása

Amint az az ábrán látható, itt a stabilitás kérdése függ az A úszási központ viszonylagos helyzetétől és a C gravitációs középponttól.

Az M pont a hajó átmérőjű síkjának metszéspontja az Archimedes erő tengelyével - ez a metacenter. Ha a metacentre a gravitációs középpont fölött van, akkor az FA és G erõk pörgése visszaállítja az edényt eredeti helyzetébe, így az egyensúly stabil. Itt a felfüggesztési pont szerepét a M metacentrum játssza. Megjegyezzük, hogy a metacenter pozíciója megváltozik, amikor a hajó tekercsének szöge megváltozik.

A metacentr M távolságát a gravitációs középponttól G metacentrikus magasságnak nevezzük. Ezt a fogalmat felhasználva megfogalmazható

A HAJÓ STABILITÁSÁNAK FELTÉTELE:

Kapcsolódó cikkek