A tengeralattjárók stabilitása
Az önmegjelölés témája
A hajó kadétjainak mechanikus részlege
- Írd be a Archimedes-törvény szövegét és képletét!
- Írd fel az úszótesteket
- Milyen körülmények között van az Archimédész erő, amely a testet a fenékre nyomja, és nem nyomja a víz felszínére?
- Mi az egyensúly? Milyen egyensúlyban vannak?
- Milyen állapotban van a hajó egyensúlyban?
- Mi a hajó stabilitása? Mi a hajó stabilitása?
- Írja le egy stabil edény esetét (a stabilitás első esetét): a súlypont és a metacenter viszonylagos helyét, milyen egyensúlyt, milyen nyomatékot (helyreállít vagy tilt).
- 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).
- Írja le az instabil hajó esetét (az első stabilitási esetet): a súlypont és a metacenter relatív helyét, milyen egyensúlyt, milyen nyomatékot (helyreállít vagy tilt).
- 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: