Условия равновесия плавающего судна, запас плавучести, грузовая марка. Информация о непотопляемости.

На судно, плавающее неподвижно в положении равновесия на спокойной поверхности воды, действуют следующие силы (рис. 1.4);

- сила веса всех его частей, которые приводятся к их равнодействующей - силе веса судна P=Dg, направленной вертикально вниз и приложенной в центре тяжести (ЦТ) судна G (Xg, Уg, Zg);

- гидростатические силы давления воды, действующие по нормалям к подводной поверхности судна; горизонтальные составляющие этих сил взаимно уравновешиваются, а вертикальные составляющие приводятся к их равнодействующей - силе плавучести -gV (g- удельный вес забортной воды), направленной вертикально вверх и приложенной в центре величины (ЦВ) - ЦТ подводного объема судна С (Хс Yc, Zc).

На корпус движущегося судна действуют, кроме того, гидродинамические силы давления воды, имеющие также не только горизонтальные, но и вертикальные составляющие. Однако при решении большинства задач статики судна подъемной силой корпуса, обусловленной гидродинамическими силами давления воды, пренебрегают. Эти силы учитывают только в некоторых специальных задачах статики, например в задачах, связанных с остойчивостью глиссирующих судов.

Основным физическим законом, определяющим плавучесть судна, служит закон Архимеда, согласно которому сила веса судна равна силе плавучести, а масса (водоизмещение судна D) равна массе вытесненной им воды;

; .

Формулы являются математическими выражениями первого условия равновесия плавающего судна.

Из теоретической механики известно, что для равенства двух сил необходимо и достаточно, чтобы они были равны по абсолютной величине и направлены противоположно друг другу по прямой, соединяющей точки их приложения. В данном случае обе силы - сила веса и сила плавучести - направлены вертикально; следовательно, вторым условием равновесия плавающего судна является расположение точек приложения этих сил - ЦТ и ЦВ - на одной вертикали, т. е. на одном перпендикуляре к плоскости ватерлинии. Уравнение плоскости ватерлинии может быть записано в виде:

Из аналитической геометрии известно, что прямая, соединяющая точки G и С, будет перпендикулярна плоскости, выраженной уравнением, в том случае, когда удовлетворяются следующие уравнения:

Уравнения выражают второе условие равновесия плавающего судна. В совокупности уравнения называют системой уравнений равновесия судна.

Если судно сидит прямо и на ровный киль (Q = y == 0), то уравнения равновесия принимают вид: