Забавников Н.А. - Основы теории транспортных гусеничных машин2 (1041906), страница 62
Текст из файла (страница 62)
224, в объемы и силы поддержания уравниваются (Г1 = Я, = — - Я"), а ВатерлиниЯ занимает положение АВ. Если при этом окажется, Я' (1' + 1") = Я,х, (635) то з~а~~т угол дифф~ре~~~ ф ИСКОМ~Й и ~о~о~~н~~ деЙс~ви~ел~н~Й грузовой ватерлинии АВ определено. Если равенство (635) пе удовлетворяется, то принимается другое значение угла «р: последова- тельнО 2', 4' и т. д.
При заданн~м угле дифферента ~аш~н~ ф п~ложен~~ грузовоЙ ватерлинии определяется другим способом (рис. 225). В этом случае для прннятОЙ конфигурации кОрпуса (сплошнь«е линии) Описанным Выше методом находят положение грузовоЙ ватерлинии А,В„ проведенной под заданным углом «р к днищу машины, При этом удовлетворяется равенство Я„= 6„. Затем, разбив объемное водоизмещение корпуса на элементарные объемы (при В = сопй — разбив площадь подводной части диаметрального сечения на элементные фигуры) и определив координаты их центров Величинь1, нахОдят координаты центра Величины Со, 27 Н, А. Забавников 417 при помощи уравнений (633) или (633').
Как правило, Со, не распо-. ложен на оси г; это требует изменения конфигурации корйуса в слу-.' чае, если компоновку узлов и положение центра тяжести принять неизменнымн (пренебрегаем в~сом ~асти корпуса, огр~ничиВающей.: дополнительный объем Я. На рис. 225 полОжение центра Вели-:: чины Со, для сохранения угла дифферента ~ можно исправить добавлением заштрихованного объема $'д (или площади зд) в носовой части (или уменьшением объема в кормовой части, если позволяет компонОВка машины), Задача состоит В тОм, чтоб~ п~д~брат~ объем Уд (или ПЛОщад~ зд) так, чтобы центр величины С, оказался на оси г или координата х в уравнениях (633) и (633') била равна нулю. При этом на рис. 225 учитывается, что вследствие добавлении объема ~~д машина всплывает на величину о, Опред~ля~~ую так же, как В пред~дуще~ случае, и ватерлиния займет положение Ав.
Однако делать новую разбивку ОбъемногО Водоизмещения на элементарные объемы нет смысла, так как в уравнениях (633) и (633') можно соответственно учитывать слагаемые от заштрихованных на рис. 225 объемов (площадей) после определения координат их центров величины (хд, яд и хам яф) Естественно, что при удОвлетворенин ус~ов~я х = 0 ордината з центра величины С, будет несколько отличаться от г,, ПОд ОстоЙчивОстью понимают СПОСОбнОст~ машины ~ла~ать В заданном положении и возвращаться в это положение после прекращения действия Внешних сил или моментов. Знать Остойчнвость машины важно для определения ее поведения на плаву в случае изменения крена или дифферента.
Ограничимся рассмотрением поперечной ОСТОЙч~вости ма~ни~ при крене, имея В Виду, чтО Все выводы будут справедливы и для остойчивости прн дифференте. Различают остойчнвость ста~ическую и динамическую, а также остойчивость при малых и больших углах наклона. 418 Малыми углами наклона при исследовании остойчивости принято считать углы до 8 — 15' (в зависимости от конфигурации корпуса)„, при которых ~бъ~~ К~ива АЕА;, в~шедшего из Воды (рис. 226„п), равен объему клина ВЕЗ;, вошедшего в воду.
Центр тяжести площади Ватерлинии В этом случае находится В точке Е и ие изменяет' новешивает ВнешниЙ кренящий МОмент М,~, приложенный к машине. Последний появляется, например, при эксцентричном приложении нагрузки Р в точке А (рис, 227). О накО сле ет тьват ~ ~ а:ю:сл д ду учи ~ ь, что в этом случае водоизмещение машины должно возрасти (Я' = =б' =б+Р). Динамическая остойчивость проявляется при движении корпуса, когда он наклоняется под действием кренящего момента и ему сообщается ускорение вращательного движения (или прикладывается импульсное внешнее возмущение). 3то движение чаще Всего носит кОлебательный характер и затухает В ИОВОМ положении машины при раВенстВе кренящего и ВосстанаВливающего МОментов, сООтвет" стВующих углу крена при статической ОстОЙчиВОсти.
ПоэтОму 27 419 своего п~ложен~я. На рис. 226„п и В другиХ случаяХ при рассмотрении вопросов остойчивости начало подвижной системы координат совпадает с положением центра величины С,. При этом считают, что в центре тяжести О приложен полный вес машины 6, а в центре величины — равная ему сила поддержания Я. Статическая остойчивОсть, проявляющаяся В покое,— это способность м~шин~ при крене (или дифференте) создать восстанавливающий момент М, = Яг, (рис.
226, а) за счет смещения центра Величины с Вертикали, на котороЙ расположен центр тяжести машины О, в точку С;. Восста~авли~~ющ~й Момент М„урав- динамическая остойчивость определяется как способность машины гасить работу внешней кренящей пары. Явления, происходящие В процессе крена машины, рассмотрены ниже. 1. Остойчивость при малых углах наклона В Общем случае у плаВающйх машйй Взаймйое расположейие йачальйого цейтра Велйчйны С, й цейтра тяжестй О Может быть различным„как показано на рис.
226, а и б. Однако существует общее для обоих случаев правило, при выполнении которого машина буДет ОблаДать Остойчивостью на плаву. Чтобы сформулироВать это правило„Определим Вначале понятия некоторых Величйн, ОбОзйачеййых на рйс. 226, а. Под метацентром плавающей машины (судна) пониматот точку пересечения двух направлений силы поддержания Я при угле крена ~р и ф + дф, При малых уГлах крена точка то называется начальным метацентром. Положение т, определяется пересечением направления сйлы поддержанйя Я с Осью плавайия з при бесконечйо мало~ угле крена д~. Ось плавания г есть нормаль к площади начальной ватерлинии АВ, восстановленная в центре ее тяжести, При малых углах крена принимают, что начальный метацентр т, не меняет сВоеГО положения Относительно машины и ВсеГда Остается на оси плавании г, При больших углах крена положение то не- йзвестйО й его требуе~ся Определить.
ПО мере увеличениЯ угла крена центр Величины проходит рЯд положений от точки С, в С,, описывая при этом некоторую кривую, Радиус кривизны этой траектории р, в начальный момент носит название начального метацентрического радиуса, а при угле крена мар†текущего (или метацентрического) радиуса р,. Так как у судов центр тяжести обычно расположен выше начального центра величины (рис. 226, б), то расстояние а между ними принято называть высотой центра тяжести, а отрезок От,— метацентрической высотой. Из рассмотрения знака восстанавливающего момента М, = Яг, на рис.
226, а'и б при различных положениях метацентра на оси плавания я следует, что положение машины на плаву при крене (или дифференте) будет всегда остойчивым, если начальный мета- центр расположен выше центра тяжести О. В этом случае уже при бесконечно малом угле крена ду восстанавливающий момент направлен против кренящего момента М„ . Если же начальный мета- центр занимает положение то (рис, 226, б), то знаки восстанавливающего и кренящего моментов одинаковы и машина не обладает осто йч ивостью.
М"3 Если принять, что высота центра тяжести а на рис. 226, а положительна и что для малых углов ып ~ = у, нетрудно получить выражение для Определения момента восстанавливающей пзры сил: В этом выражении величина а известна из предыдущих расчетов, а р ~ требуетсЯ ОпреДелить. Из формулы (636) следует, что М, при постоянном «р будет тем больше, чем больше начальнЫЙ метацентрическиЙ радиус ро. С уВеличением уГла ф буДет расти более интенсиВно Восстанавливаю- ИдР щий мОмеит тОЙ машины, у кОтО- рой рр 6Ольше.
Я~ Необходимо также отметить, что вода, попадающая в корпус /7~ машины из-за течи, ухудшает 9р остойчииость (рис. 228). Йля обое. НОВания этОГО предположим, что машина получила крен на некоторый уГОл, имея Внутри корпуса ~ у слОЙ ВОды ВысОтОЙ Л, распреде- д Р~~ ленный равнОмерно по днищу кор" 2+ын пуса.
При агом положениЯ центра Рис. 228 тяжести и центра Величины Определяются точками О, и С,. Если„сохраняя угол крена, расположить зеркало Воды Горизонтально (заштрихованныЙ объем~, то центр тяжести переместится ВпраВО В точку 02, а центр Величины — ВлевО В ТОЧКУ Со, Н ПЛеЧО г~ ПарЫ СИЛ умеНЬШИТСЯ ДО Г2* Восстанавливающий момент пары при том же уГле крена будет МЕНЬШЕт ТВК КВК ВЕЛНЧИНа Т силы поддержания й не 2.
Определение метацентрического радиуса Выражение метацентрического радиуса в об- ! щем виде может быть най- ДЕНО ПРИ УСЛОВИИ, ЧТО ! ..',' ~,. ~ машина накренилась на ,~ ~ ~больпюй угол ~р (рис. 229) д И МЕТВЦЕНТР Ит НЕ НВХО" дится на Оси я. ПредпОложим, что машина получила дополнительный крен на бескОнечно малый угол пф. При угле крена ~р центр величины занимал положение С;, а при дополнительнОМ крене на угол Иу он переместится в точку С», описав дугу С~С~.
Пересечение двух направлений силы поддержания Я при изменении уГла крена на дф Определяет пОложение ме" тацентра и Величину текущеГО метацентрическОГО радиуса р;. Для 421 упрощения преобразований предположим, что площад~ деЙствуЮщей ватерлинии А;В; представляет собой прямоугольник, длина которого равна Ь. Чтобы объемное водоизмещение при крене на угол Йр не изменилось, объем клина„вошедшего в воду (Л',), и объем клина, Вы шедшего из Воды, должнь~ быть Одинаков~.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
