Кристи М.К. - Танки - основы теории и расчёта (1066295), страница 61
Текст из файла (страница 61)
е. ьг'= 1';, где Т вЂ” удельный вес жидкости. На фиг, 130 показаны для примера плавающие тела. Во «тором случае равнодействующая О сил О и Р совпадает с направлением ягртикали, проходящей через центр тяжести В погруженной части, Написанному условию е должны удоил>ч >и>рять все Д плавающие >гл.>, а следог вательно, н плавающие танки. >ч Замкну>ая линия, по. лученная на наружной поверхпос> и плавающего Фиг. 130.
Плавающие тела. тела (танка) от пересечения со спокоИной поверхностью воды, называется ватерлинией, сечение плавающего тела по ватерлинии — плоскостью ила«анин, а площадь этого сечения — площадью ватерлинии. Объем подводной части плавающего тела называется его водоизмещением. Способность тела погружаться только до определенной ватерлинии называется плоеучегтью. Заметим, что в этом разделе мы сознательно применяем корабельн ю терминологию, что считаем вполне целесообразным ввиду тождества явлений в плавающем танке и в корабле. 2.
Основные теоремы плавания Теорема Эйлера Две смежные (при бесконечно малом угле крена) плоскости плавания пересекаются по прямой, проходящей через центр тяжести соответствующей площади ватерлинии, т. е. ось, проходящая через центр тяжести О 370 ватерлинии (фиг. 131), является осью мгновенного вращения плавающего тела при создании крена, без изменения водоизмещения. Ввиду очевидности указанного поло>кения принимаем его без доказательства. Геометрическое место этих цсп>роз образует так называемую катящуюся поверхность ОК. Каждая плоскость плавания касается указанной поверхности з ценгре ти>кесги О ватерлииии. lг, Геометрическое место центров во- >' доизмещения В при этом образует поверхность центров водоизмещения. Из теоремы Я~опека, доказатель- ~=-- >2 сгво которйй здесь не приводим, следует, что при любом крене линия, соелицяющая дсисгзующий це>пр тяжести ватерлинии и центр водоизме- =:! щения, является общей нормалью поверхности центрои иодоизмсщсния и >1 иг.
131, Кгтюцаяся поксрхность. 3. Определение водоизмещения танка Тлк как при плавании танк погружается, во-первых, нс целиком, а во-вторых, его погружение желательно получи>ь цо линии, расположен- -ноИ ниже моторного люка, люка водителя и т. д., то при конструировании необходимо определить расчетным путем ту грузилу>о еатерлинию, котору>о будет иметь машина при заданном расположении агрегатов, и те изменения, которые надо сделать, чтобы получаемая ватерлиния соответствовала желаемой.
)>ля полсчета водоизмепюпия применяются два способа: аналитический (примспяемыИ корабельными инженерами) в виде приближенного вычисления интеграла вида и )г= — >( пйг, э где Н вЂ” глубина погру>кения, и — площадь ватерлинии на рас- сгоянии г от дна; и геометрический, на котором мы впредь и остановимся, считая его наиболее подходящим для танков.
Фиг. 132. Проекции корпуса танка. Определение водоизмещения реко- мендуется вести так: имея боковую проекцию в виде фигуры, рассекаем ее на три части: 1) носовую, 2) среднюю, 3) кормовую. Затем проводим лини>о 3 (фиг, 132) на боковой проекции параллельно основанию, песле этого в обе стороны от линии г проводим линии, ей параллельные, через каждые 1О мм и выбираем одну из них так, чтобы исс >>) вытесненного обьема )г .кз равнялся весу танка О. 377 Обьем носовой час!и, с<ли опз, и игл«м, приближас<си к какой- либо геометрической фи<ург, вычисляем по формуле <топ фигуры; если же этого сделагь и льш, то ее надо разбип, пз ш«и, которые давали бы желаемые <сомгтричсские фигуры.
Таких члсмги<,!Рпык фигур будет не больше трек; аналогично поступаем с объемом кормовой части, после чего будем иметь элементарные объемы и их цгпгры тяжссги; что же касается об.ьема средней части, <о обычно он предстаил<п г собой параллелепипед, обьсм которого и пгп<р тяжести находя<си ее<ко. !соординаты центра общего водоизмсш ппя определяютсв по общим правилам механики. Так как выступающие части пмм <рично расположены по о<по<пению к продольной оси машины, то ири ~<р< зеленин центра общего <и<доизмещения их можно включить и <г»пуь гкгму наравне с отдельными секциями корпуса.
В и<лик экономии иргмгии лли прслш<ри~глш<ого определении пгптра водоизмсп<ения можно игсь ш риуг <зпкз принимать за парлллгч пипед, считая, чго вес отброп<спиык чш <сй, полностью погруженпык и иоду, равен исгу той части обьгмз и шы, на которую увеличена прн< чи~синая форма корпуса машины. 1! и и случае ватерлиния будет найл< ил <рсзвычайно быстро и легко. После определения гру швц! из <срлинии необходимо полечи <.«ь объел< налводной части танка. <!<по<пенис '- указанных объемии ~<,< пп<зстся ! а 6 !< запасал< плавучести, Для поги~и<к кораблей " = 1 лли и лподпых у/ < лодок — 0,3 — 0,45.
! л;<из 1! ОСТОЙЧИВОСТЪ ТАНКА 1. Равновесие плавающих тел Равновесие плавающих тел может быть трех видов: 1) ус<ой ~иное, 2) безразличное, 3) неустойчивое. Остойчивостью танка называется его способность возвращаться в начальное положение после прекращения действия причины, вызвавшей крен. Потеря остойчивости танка пан. более вероятна при вращении его й ле относительно продольной оси, а по- тому в первую очередь' рассморлм О Ь' поперечную остойчивость танка. Если плавающей призме дать бо- — козой крен,то,как видно из фиг.133, — — цен<р водоизмещения В смещается в сторону крена и образуег восста. С навливающий момент М == Ог< СтеФиг.
133. Пкаваюп<ая призма, пень нарастания этого момента зависит от формы подводной части корпуса, от формы боковой поверхности его и <и взаимного расположения центра тяжести и цснзра водоизмещения. Как видно из чертежа, положение центра тижес<и выше центра водоизмещения еще не служит признаком неустойчивости плавания. Для оценки остойчивости служит так назыпагмый метацентр. Будем называть подлсржиизюшуи< силу иоды О, приложенную к танку, подъемной галиа, пплз ирглгльши, при бесконечно малом угле а«у крена, полок<сппг <сшкп <и! гчсции се с осью плавания танка называется метацсн<ром с<о. Поясним сказанное. 1!усть па<и ь<п ~<.ю плавании вместо первоначаль/ ной аа будет И!', тогда цс<п р ю лоизмещении из первоначального положения В пер< й<и г и другое В, и подъемнзи оша пересечет ош плавания в точке М', с уменьшением угла <ку т.
г. г приближением его < ,< к нули< го <ка М букет поднимап,ся иисрх п придет и прг<<с<п,нос положение — метацецтр .!1, когда <<<у= О. Таким образом мг«.центр можно определить, как центр кривизны траектории центров В ш<доизмещения, называемой поегрхнае<пип водоизмещении. 2. Условия поперечной остойчивости танка для малых углов 11усть танк под лей<~вием момента от какой-либо ипепше ~<риложенной пары повернут и< угол о (фиг.
134); в этом случа< один клин Оа'Ь' войдет в воду, з , ругой Оад выйдет из цее, т. е. как бы центр тяже<<и клина Оа'Ь' и.< точки Я' перейдет в точку 5. Соответственно этому центр водоизмспп пии перейдет из точки В в В'. Ми<к< м написать !/е АК' = 4<(<! ( е), на основе че<о к' получим зависимосч<н у д!е !<< г 7Г7Г' 1< ' где Р,— об<,ем в мз (числ<'цио равный вс гу клина в т) !à — об ьем водоизмещения танка в мз (рш<сп О в т), у — перемещение центра водоизмещения в направлении пе.ремещения клина.
Определяи каждую из этих величин, получим: Фиг. 134. Бортовой крен танка. у=й„.(д з,, е=; В н 1<,=~ — — — !д<( ° а<., '~' Р 2 сч! в в ж-<вкд1. ,3 ' л~Ь2 2 2 ' ' л~~! 8 379 где ав †элеме длины танка, Подставляя это в ф-лу (а), получим вырзжение для определения высоты метацентра, йззызаемои также метацентричееиим радиусом, ч чаев: Ь =-~ Л««7 !2 !' Р ' где /†момент инерции площади вагерлинии относительно мгновенной оси вращения танка.
Знание высоты метацентра позволяет при небольших углах крена определить восстанавливающий момент и оценить степень остойчивости танка. Восстанавливающий момент определяется по формуле: М = сг (Ь вЂ” Ь,) ай п 1р, (3) называемой метацентрической формулой остойчивости. Из формулы следует, что, пока Ь )Ь„танк остойчив, если Ь = Ь,— безразличное равновесие и Ь (Ь,— неостойчив; иначе можно определить так; если метацентр выше центра тяжести, танк остойчив, при совпадении их — безразличное равновесие и При подоженид метацентра нигце центра тяжести танк перевертывается. !Величина Ь, =Ь вЂ” Ь, носит название метацентрическай высоты.
3. Продольная остойчивость танков для малых углов Метацентрическая формула продольной остойчивости выводится совершенно аналогично формуле поперечной остойчивости, Момент восстанавливающей пары М = ЯЬм,ейп е, где Ь,„,. = Ь~ — Ь, = ~1У вЂ” Ь'„. 1 я Так как У- †моме инерции действующей ватерлинии относительно поперечной осн практически всегда и больше момента инерции той же ватерлинии относительно продольной оси, то опасность опрокидывания танка в этом направлении Фиг.
135.'Диферент таина. почти исключена. У боевых кораблей поперечная метацентрическая высота Ь , = 1,5 м, а продольная Ь , = ЗОО м. Определим помощью метацентрической формулы продольной остойчивости диферент танка в функции перемещения какого-либо груза внутри его. Диферснтом называется разность углублений носи и кор.иы танка. Пусть груз весом Р перемещен на расстояние 1 из точки 1 в точку 2 (фиг. 135), Центр тяжести танка соответственно переместится из точки С, в точку С„ в силу чего получим: тогда отсюда 1с~ 1с — .. Р! О МС, зно В результате перемещения центра тяжести танка получим диферейт, 1 действующей ватерлинией будет ЬЬ'.
Обозначим диферент через й. Согласно фиг. 136 получим: а' = ай + и 'Ь = 1К 1р (Оа -(- Оа') = 1. 1К ф, нли Ь Р! Сг Л (4) Диферент танков Современные боевые корабли строятся на ровный киль или, если и имеют диферент, то на корму. При днференте на нос корабль зарывается, теряет скорость за счет увеличения смоченной поверхности, а иногда снижает эффективность работы винта за,счет изменения глубины погружения. В танках также нельзя !г допустить диферента на нос; ' .,'~1 7 в противном случае, как по- , --- ", ' 1 -с- р называет опыт, носовая волна, накатываясь на верхнюю , !!'.
1' плоскость, затрудняет води1елю 'управление, закрывая смотровые щели, и резко ! „"' увеличивает сопротивление. Диферент на нос может повести к неприятностям йри Фиг. 166. Крен с большим углом ч. входе в воду, заставляя танк зарываться; указанное явление в подволных лодках (в силу потери управления) служит причиной аварии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
