Плавучесть судна Условие плавучести судна

Плавучестью называется способность судна плавать в состоянии равновесия в заданном положении относительно поверхности воды при заданной нагрузке.

На судно, плавающее без хода на спокойной воде, действуют две категории сил: силы тяжести и силы избыточных гидростатических давлений (рис.1.7). Силы тяжести представляют собой силы тяжести корпуса, механизмов, систем и устройств, запасов, экипажа и др. Силы тяжести приводятся к одной равнодействующей - силе тяжести судна Р, которая направлена вертикально вниз и приложена в центре тяжести судна (ЦТ) - в точке G с координатами x_g , y_g , z_g .

Силы избыточных гидростатических давлений, действующие на поверхность погруженной части корпуса судна, также приводятся к одной равнодействующей – гидростатической силе поддержания (силе плавучести).

Рисунок 1.7 − К составлению уравнений равновесия

плавающего судна

Сила плавучести направлена вертикально вверх и приложена в центре величины судна (ЦВ) - в точке С с координатами x_с, y_с, z_с. Центр величины представляет собой геометрический центр подводного объема судна V, и его положение зависит от формы корпуса судна и его посадки.

Условия равновесия плавающего судна:

1.Сила тяжести (масса) судна равна весу (массе) вытесненной им воды:

Р = γV; Δ = ρV.

где V- объемное водоизмещение судна, м³;

γ - удельный вес воды (γ = 10,05 кН/м³- для морской и γ = 9,81 кН/м³ - для пресной воды),

ρ - плотность воды (ρ = 1,025 т/м³- для морской и ρ = 1,0 т/м³- для пресной воды).

2.Центр тяжести (ЦТ) и центр величины (ЦВ) судна лежат на одной вертикали, перпендикулярной к плоскости ватерлинии (рис.4.1);

(x_с - x_g) + (z_c – z_g) tg Y = 0;

(y_с - y_g) + (z_c – z_g) tg Q = 0,

где x_с, y_с и z_c – координаты центра величины судна;

x_g ,y_g и z_g – координаты центра тяжести судна.

Если судно сидит прямо и на ровный киль (Y = Q = 0), то уравнение принимает вид:

x_g = x_с; y_g = y_с.

В практических расчетах судна, плавающего с дифферентом, часто пренебрегают величиной (z_c – z_g) tg Y по сравнению с x_с, т.е. полагают, что x_с ≈ x_g. Принятое допущение дает незначительную ошибку при определении элементов плавучести судна.

Вопросы и задачи для самоконтроля

1. Дайте определение плавучести судна.

2. Где располагается центр величины погруженного объема?

3. Назовите условия равновесия плавающего судна и где на практике их применяют?

4. Почему ордината центра величины судна, плавающего без крена, равна нулю?

5. Площадь горизонтального сечения судовой цистерны равна 10м². Как изменится уровень воды в цистерне после того, как растает плавающая в ней льдина массой 3 т?