• Что такое фактурная штукатурка
• Выбираем сухие строительные смеси
• Преимущества напряженного железобетона
• Что влияет на выбор кровельного материала
• В чем преимущество пробковых полов

остойчивость СУДОВ

осями инерции, получаем по общему свойству главных осей инерции

VdX = Jxdv = dtp jJxy dx dy= 0 VdY = Jy dv d(pj Jy dx dy = 4 d(p

VdZ= Jz dv = \d\y dxdy\l d\

<T. K. z = y dq>), где X, Y, Z и x, у, z свответ-ственно координаты ц. в, и ц. т. диферен-циала объема dv; пренебрегая dZ, как бесконечно малой выслего порядка малости сравнительно с dY, имеем

dX = dZ = 0; dY = -d(p = ds,

где ds-бесконечно малая дуга перемещения ц. в.; замечая, что радиус кривизны всякой

кривой Q=r, получаем

£. = и dY=od<p.

iQv называется истинным метацентрич. радиусом для любого наклонного положения плавающего тела.

Фиг. 6.

т. о., резюмируя вышесказанное, получаем следующую картину физич. явлений при наклонении плавающего тела парой сил: последовательные ватерлинии обкатываются по нек-рой цилиндрич поверхности So SV (фиг. Н), касаясь ее всегда своим ц, т.; в то же время ц. в. перемещается все время т. о., что касательная к кривой перемещения параллельна соответствующей ватерлинии и радиус кривизны в каждой точке равен истинному метацентрич. радиусу для того же угла крена. Зная положение ц. в. при любом угле крена, мы легко определим положение метацентра и про ие элементы О. с.

2) Начальная О. при крене.Пусть (фиг. 7) корабль накренен опрокидывающим моментом Мл = R b на угол (р, грузовая ватерлиния его GWL перешла при этом из положения W в положение W, а ц. в. из положения Fo в положение F, зависящее как от угла крена, так и от формы корабля; при этом ц. т. останется на месте (Go), но направление сил тяжести и поддержания по отношению к кораблю изменится из показанного пунктиром в показанное сплошными линиями D и Р. Тогда величина восстанавливающего момента М получится из ур-ия M=M=Ph. Продолжая силу D до ее пересечения с диаметральной плоскостью кораб-

ля в точке Мо, назыв. метацентром, из фиг. 7 получим, что плечо h равно

Метацентрическая высота МоОо-=МоРо-Р\Да,

где M Fo-п оперечный ме тац е н т р и-ческий радиус о а FqGo-высота ц. т. над ц. в., равная а^. Т. о. имеем:

М - Р(ео - ао) sin 9J, (1)

т. н. метацентрическую формулу остойчивости. Величина М определяет способность к выпрямлению данного корабля при данном угле наклонения. Из ур-ия (1), зная кренящий момент M-R-b, можно определить угол крена из ур-ия:

Сама величина P(Qo - о) характеризует абсолютно сопротивляемость наклонению различных кораблей в данном положении, а Qo - tto относительную величину этой сопротивляемости на m водоизмещения. Величина остается практически постоянной лишь для небольших углов крена (5 -10°), так как вообще q = f((p) зависит от формы корпуса корабля; величина ао= Const при неизменном расположении весов корабля; поэтому ф-ла (1) может применяться лишь для небольших углов наклонения и характеризует начальную остойчивость корабля. Изменение формы объема подводной части корабля при крене состоит в переносе клина объема V, заидтрихованного на фиг. 7 пунктиром, в положение, заштрихованное сплошными линиями; при этом ц. т. / этой призмы

Фиг. 7.

перемещается в Д на расстояние Д, ац. в. перемещается в направлении движения ц. т.

призмы на величину d = Я. Если Я-проекция перемещения ц. т. клина на плоскость первоначальной ватерлинии, то Qo=vYia и ф-ла (1) м. б. заменена М = В [у^: - ас) sin(p=A(iv V-OoSinq))

(ф-ла Атвуда), где = - плотность воды.

При малых углах наклонения заштрихованные на фиг. 7 тр-ки можно считать равньп-ш, и объем клина при бесконечно малом (р, или вертикальных бортах, по всей длине корабля

v = \ J sin (р dx,

где у-ордината грузовой ватерлинии, и интеграл берется по всей длине корабля l. Величина проекции перемещения ц. т. элемента клина А м. б. принята при тех же

условиях равной 2 у; тогда получаем,что проекция перемещения точки Fp на направление параллельное gwl, т. е, FFi, будет:

4 1 3 2

sin <pdx

о

где V-объем подводной части судна, а т. к. бо = FoF : sin q>, то

Обозначая числитель-момент инерции грузовой ватерлинии-через 1 и замечая, что

4 = 3 J dx, имеем qo = 4:F. Т. к- J = S-r,

о

где (S-площадь грузовой ватерлинии gwl, а г-радиус инерции ее, пропорщюнальной ширине корабля: г=кВ, то

Приближенные значения величины ki для различных типов кораблей можно найти в справочниках. Точная величина qo получается вьшислением табличным способом интеграла 1я, по правилам приближенного интегрирования. Напр., пользуясь правилом трапеций, имеем

где h-расстояние между теоретич. ватерлиниями, величина о^оУг берется из расчета пловучести (см.), а величина 1>оУ получается вычислением, расположенным в табл. 1, в которую ординаты у заносятся с теоретического чертежа.

Табл. 1.-Ф орма таблицы для расчета начальной остойчивости.

№

шпангоутов

п-1 п

Ординиты действующей ватерлинии

Vn-i Уп

Кубы ординат

Уп-1 Ум

Сумма =

Поправка (Уо + Уп) =

Исправленная сухша ц?

При пользовании одним из правил Симпсона или Чебышева, как ф-ла (3), так и форма таб.д. 1 изменяются. Величину % определяют, зная gqk (фиг. 7), находимое из таблицы

нагрузок, и fqk, получаемое при расчете пловучести. Для данного корабля при неизменной нагрузке Oq = Const. Нек-рые численные значения д - а^, характеризующие сравнительную сопротивляемость различных кораблей наклонению, даны ниже.

Тип судна о-аъм

Речные пароходы большие...... 1,0-з,о

малые........ 0,5-1,0

Линейные корабли........... 0,9-1,8

Линейные Крейсеры.......... 0,8-1

Крейсеры, эскадренные миноносцы.

0,7-1,0.

Парусные яхты малые......... 1,0-1,5

1,0-2,5 0,6-0,9 0,7-0,8 0,3-0,7 0,5-0,&

большие

Парусные суда.........

Рыбачьи суда..........

Товаро-пассажирские пароходы

Буксиры, ледоколы......

Грузовые пароходы.......... 0,3-о,

Трансатлантич. пароходы....... 0,2-0,6

Сравнительное положение точек Fp, Go и Ж© для нек-рых судов дано на фиг. 8. Если ме-тацентрич. высота Mqc, а вместе с ней и восстанавливающий момент Ж> О, то судно остойчиво; если М<0-судно не остойчиво; если М = О, судно валко. Знак М зависит от знака Qo - ao, отсюда

3000

Мииейн. Пассаж. Рыбол. фузовоь-норабль пароходпаромЗ пароход

Фиг. 8.

метацентр (Mq) д. б. выше ц. т. корабля. Если это условие не вынолнено, М увеличивает крен корабля 20оо до момента опрокидывания или до некоторого предела. Для подводных судов при полном погружении Fn- неподвижно, понятие метацентра отсутствует и т. о.Ж=-Ра sin 9?, т. е. остается лишь остойчивость веса; при этом Ж> О, если Go лежит ниже Fq. В момент погружения имеют место обычные условия, осложняемые приемом жидкого груза при заполнении цистерн. Т. к. вообще в надводном положении Gq лежит выше Fo, то при погрулении точка Fo должна пройти через Go, и в этот момент лодка находится в положении неустойчивого равновесия. Это обстоятельство требует при конструировании подводных лодок тщательного изучения условий их остойчивости в момент погружения (см. Подводные суда).

Для приближенного вычисления qq применима формула

11,4Г <5

где В и Т-ширина и углубление судна, у-коэфициент полноты площади грузовой ватерлинии и 5 - коэфициент водоизмещения. Эта ф-ла с достаточной степенью точности м. б. принята в следующем виде:

Qo -

3) О. с. при больших углах крена. Ф-ла (1) остается и в этом случае в силе, но величина д переменна, определяясь формой корабля и углом q>, поэтому можно написать, что

М = Р(д^-ао)sin <р. (4)

До входа кромки цалубы в воду gQo.-

Так как можно принять Р = Const, то О. с, можно охарактеризовать величиной

=(- 0) sin?

q> Р

плечом статической остойчивости. При вычислении сделанное выше допущение о равенстве тр-ков, заштрихованных на фиг. 1, не будет иметь места, а потому приведенные выводы следует приложить отдельно к входящему и выходящему клину. Поэтому ф-ла (2) примет такой вид:

о

где вг-ординаты входящей, а Ь,-выходящей из воды части грузовой ватерлинии. Кроме того мгновенная ось вращения, проходящая всегда через ц. т. грузовой ватерлинии, сместится на величину

о

где S(p - площадь действующей грузовой ватерлинии, равная S(p = J (tti + b/)dx. Поэто-

му пол^им

где - поперечный метацентрическиЙ радиус, вычисленный без учета смещения оси вращения на взличину ч>. Само вьгаисление Q(p для каждого наклонения производится по форме, данной в табл. 2.

Табл. 2. - Форма для вычисления остойчивости при конечном угле крена.

Знаменатели 100 и 1000 вводятся для упрощения расчета, в к-ром следует выписывать лишь четыре значащих цифры. По правилу Чебьппева (при 9 ординатах) получим:

100 ] - SbI.

Для низкобортного корабля, когда кромка борта входит в воду, ординаты а/ и Ь{, снятые с чертежа от точки О (фиг. 9), вызовут ошибку в результате; поэтому предварительно определяют изменение осадки, к-рое необходимо сделать для каждого угла крена, чтобы сохранить F = Const, т. к. при неравенстве клиньев входящего и выходящего это

условие нарушается. Величина изменения осадки выражается следующим равенством:.

само вьгаисление производится по таблицам методом приближенного интегрирования. Проведя новую ватерлинию выше или ниже прежней, снимают ординаты о, и Ь' от точки пересечения грузовой ватерлинии и действующей; дальше вычисление производят как указано выше. Описанный метод Шг-.nesa, обработанный академиком А. И. Кры-ловьш, не единичен. Не касаясь методов инженера Р. А. Матросова и инженера Н, К. Арцеулова р], остановимся кратко на способах Fellow и Middendorfa. При первом

Фиг. 9.

способе на теоретич. чертеж накладывают две восковки: одну с градусной сеткой черев 10° центром на точку К, другую с серией ватерлинии перпендикулярно оси наклонения XX (фиг. 9). Для каждого угла наклонения ф и каждой ватерлинии измеряют интегратором подводные площади шпангоутов и их моменты относительно оси XX. Затем находят водоизмещение и момент его относительно той же оси для каждой ватерлинии; деля второй на первое, пол^тают плечи объема подводной части судна для данного угла крена и данной ватерлинии относительно точки К. Откладывая их как ординаты на абсциссах, соответствующих водоизмещению для измеренного случая, и, соединяя точки для одного угла крена, пол^ают серию по-перечпьпс кривых остойт1ивости (фиг. 10). Откладывая по оси абсцисс углы крена, а по оси ординат плечи и взяв в качестве параметра водоизмещение, получают для каждого водоизмещения кривую плеч hy в функции угла крена. Для получения величины плеча остойчивости h<p = (д<р - До) sin пользуются следующей формулой

Этот способ дает серии плеч остойчивости для различных осадок. Для военного корабля проще вьгаислить значения по способу, предложенному BarnesoM, а поправки к ним по способу академика А. Н. Крылова.

Способ Middendorfа основан на следующем свойстве интегральной кривой. Если <фиг. 11) от киля построить кривую водоизмещения до действующей ватерлинии, то отстояние ц. в. Fo от последней i будет равно

водоизмещение Фиг. 10.

-площади ABC, деленной на абсциссу кривой АВ. Построив для каждого наклонения по две кривых водоизмещения-одну от ки--ля по диаметральной плоскости и другую от точки А по ватерлинии, определяют положение (фиг. 12) как точку пересечения отстояний F от АВ vl ВС. Зная положения F для разных наклонений, легко вычислить и ординаты кривых поперечной остойчивости. Само вычисление ординат кривых водоизмещения производится планиметром* или табличным способом. Для вертикальных прямых бортов можно пользоваться приближенной ф-лой:

hg, = (Ро - о) sin qj + go sin q> (5)

4) Диаграмма Рида. Отложив по оси абсцисс углы наклонения, а по оси ординат соответствующие плечи остойчивости.

Фиг. 11.

получим кривую изменения плеч остойчивости в зависимости от угла наклонения, т. н. диаграмму Рида, или диаграмму статич. остойчивости (фиг. 13). Эта диаграмма дает полную характеристику остойчивости корабля при различных углах наклонения для данных водоизмещения и положения ц. т. корабля; ее ординаты пропорциональны выпрямляющему моменту, поэтому она представляет способность кораб.пя к выпрямлению. Из фиг. 13 например видно, что восста-яавливающий момент растет по мере увеличения угла наклонения до ~52°, далее он начинает уменьшаться, и при 89° восстанав-

ливающий момент равен О, т. е. при этом угле крена после прекращения действия возмущающей силы корабль остается в положе-

Фиг. 12.

НИИ безразличного равновесия, а если на него подействует новая сила, то корабль опрокидьтается. Так как член а sin<p в основной ф-ле (1) возрастает до 90°, то падение кривой зависит от формы кривой пер-

ю 20

30 40 50 60 угол крема v°-1

Фиг. 13.

70 во до

вого члена д^ sin 93. Кривая значений д^ в зависимости от угла крена дана на фиг. 14, из которой видно, что падение кривой д^ начинается после входа в воду кромки борта, выход из воды скулы противоположного борта

угал крена v Фиг. 14.

еще более усиливает падение кривой. Таким образом правильно построенный и нагруженный корабль не переворачивается и безопасен до крена, при котором кромка палубы входит в воду.

Ф-ла (5) м. б. представлена т. о.: йо-Н + hj; член ho-плечо начальнойметацентрич. остойчивости [hoMoGo sin9 = (eo- o) sin??] и

-плечо добавочной остойчивости формы разно влияют на характер кривой Рида. На иг. 15 вычерчены кривые для одних и тех же значений h, по для различных положений Ц.Т., т. е. для различных MqGq. Пле-

20 30 40 50 60 70 --угол крена 9

Фяг. 15.

80 90

40 начальной остойчивости определяет величину статической остойчивости, характер же изменения остойчивб- сти при конечных углах крена зависит от члена ь,. Влияние этого члена у судов различных типов на плечо остойчивости fe

1000

воо

400

500 400 300 \200 ЮО О

5 10

)1гол крена 9

Угрл иреко Т

Фиг, 16.

видно ИЗ фиг. 16. Наибольшую остойчивость имеет судно, при большом - ао и большом Q, однако это вызьшает резкую качку, поэтому значение величин и - о ограничивается известными пределами, смотря по типу и условиям службы корабля. Для военных судов обе величины д. б. большими, учитывая боевые повреждения (это однако влияет иа меткость стрельбы при качке), океанские суда должны иметь большое и небольшое ео- о- Рыбачьи суда, учитывая прием рыбы, должны иметь большую Ро-йо и малое q, наконец; обьганые грузовые суда могут иметь обе величины небольшими. На фиг. 15 обе нижних кривых показывают, что судно может не опрокидываться, имея (Qo-ao)<0 ДО некоторого угла крена Ж < О, но далее он увеличивается, корабль в этом случае имеет лишь в положении свободного равновесия нек-рый постоянный угол крена. На фиг. 17 дано взаимное отношение членов и h. Зависимость между величинами б о ~ о и h становится еще

яснее из фиг. 18. Угол наклона кривой Рида в точке Н м. б. вычиопен из соотношения:

dh 6ip

а так как

= (ру - о) sin (р,

tpra =

s<p

при малом угле накло-

то tg а =

нения от точки Я:

- ао = Const ntga=(g- ао) =

= (Qg, - о) COS (р\ при 9 = о tg а = - Оо, т. е. тангенс угла наклона кривой Рида к оси абсцисс в любой точке есть метацентрич. высота для данного наклонного положения корабля. Если отложить по прямой ИВ, параллельной оси абсцисс, отрезок, равный 1 радиану (57,3°), то отрезок СВ будет равен tg а или - а. Сделав построение в точке О, найдем Qq - а^, начальную метацентрическую высоту (фиг. 19) для разных кривых статич. остойчивости MGi, MGi, mg3. Из фиг. видно как

Фиг. 17.

Фяг. 18.

Qa - Oo определяет характер кривой. Для суждения обостойчивости при постоянном угле крена (р нужно исходить из точки Н, соответ-ствуюш;ей этому углу крена (фиг. 18). Величина - tto характеризует относительную сопротнвляемость корабля дальнейшему на-

Флг. 19.

клонению при разных углах крена. Серия кривых Рида для судов разных типов приведена на фиг. 20 а-броненосный крейсер, F=30 000 m, ЖаС=2,]щ б-линейный корабль, 7=26 000 т, MoG=2,1 ж; в-малый крейсер, F=6 ООО иг, iVioG=0,66 м; г-миноносец при 7=2 000 т, Жо(3=М8; д-о же судно при 7=1600 т, Жо(?=0,80 м;

е-крупный пассажирский пароход, MoG= = 0,66 jw; ж-то же судно, но принимая при расчете во внимание наличие палубных надстроек; 3-средний товаро-пассажирский пароход, 0*0,3 jvt; и-грузовой пароход, MoG = 0,2 м; к-употребительная в Англии форма кривой для грузовых пароходов средней величины, MoG = 0,25 j i; л-грузовой пароход с нагруженным на палубе лесом при плавании по Балтийскому морю, MoG=0,

20 30 40 50 -- Угол крено

Фиг. 20.

вследствие чего получается очень медленная качка, не интерферирующая с короткими волнами моря.

Первоначальное понятие о начальной мета-центрической высоте ео - Яо и начальном метацентрич. радиусе при 93 = 0° расширяется до общего понятия метацентрич. высоты Q(p-aq и метацентрич. радиуса Q<p. Эти понятия связываются геометрически с формой корабля, единственным геометрическ. свойством которого является симметрия относительно диаметральной плоскости. Проводя ряд плоскостей, отсекающих от корабля один и тот же подводный объем V при разных углах наклонения и построив огибающую этой системы плоскостей, мы получим цилиндрич. поверхность плавания - поверхность W, к-рая будет касаться ватерлиний в ц. т. их площадей и т. о. явится геометрич. местом ц. т. ватерлиний, отсекающих от корабля один и тот же подводный объем. Каждой ватерлинии будет отвечать определенный центр величины, а геометрич. место центра величины образует кривую ц. в. F. Касательные к этой кривой параллельны соответствующей ватерлинии. Нормали, являющиеся направлением силы поддержания при данном наклонении, образуют систему прямых, расположенных в одной плоскости. Точки пересечения этих нормалей образуют эволюту кривой F, к-рая называется метацентрической кривой и является геометрич. местом центров кривизны кривой F.T. о. истинный метацентрич. радиус является радиусом кривизны кривой F. Метацентры, находясь на метацентрич. кривой, не лежат на одной прямой, и т. о. определение метацентра как точки пересечения силы поддержания с диаметральной плоскостью правильно только в отношении

начального метацентра, а в общем cл^,ae истинный метацентр есть центр кривизны кривой F.Опуская из ц. т. корабля перпендикуляры на метацентрические радиусы и найдя геометрич. место их оснований (подножная кривая метацентрич. кривой), получим т. н. полярную диаграмму остойчивости, дающую величины hq, чисто геометрически.

5) О. с, при наклонениях около осей, не совпадающих с главными осями инерции площади ватерлинии. При диференте происходят качественно те же явления, что и при крене. Также имеем: продольный метацентр, продольный метацентрич. радиус, высоту метацентра над ц. т. судна и продольную мета-центрическую высоту. Начальная остойчивость характеризуется восстанавливающим, моментом:

Mj = P(i?o- ао) sin V, причем R = -, где 1-момент инерции грузовой относительно поперечной оси, проходящей через ее ц. т. Вычисление элементов продольной остойчивости производится аналогично с элементами поперечной остойчивости, учитывая различное положение осей симметрии в обоих случаях. Для приближенного вычисления R применима следующая формула

7? = ill

иТ 6 - 14Т

Так как величина Mi значительно больше М, то практически поперечная остойчивость имеет решающее значение, и вопросы продольной остойчивости возникают в исключительных случаях службы корабля.

Наклонение около произвольной оси, про-хогящей ерез ц. т. площади ватерлинии, сводится к наклонениям поперечному и про-. дольному; здесь также получаем аналогичную 4*-лу для начальной остойчивости, причем момент инерции относительно оси наклонения будет

2 = Ja, C0S2 а + ly Sin2 а,

а у10л наклонения

в = 9? COS а -f sin а, где а-угол наклона оси наклонения к диаметральной плоскости (оси X). Геометрич. рассмотрение вопроса приводит к заключению, что поверхность центров (т. е. поверхность, касательная к ватерлинии при различных наклонениях корабля) имеет плоскость наименьшей и наибольшей кривизны, к-рые совпадают с диаметральной и поперечной плоскостью, проходящей через ц. т.

6) Динамическая О. с. Изложенная выше часть учения об О. с. рассматривает вопрос, исходя из условия равновесия между моментами кренящим и восстанавливающим. Если первый больше второго Ж, то судно продолжает крениться до достижения равенства Ж^г= Ж^, при некотором угле крена q>. Если Мл<М^, то судно выпрямляется до угла крена 9?, удовлетворяющего равенству Мд = М^. Зная максимальную величину Жд для данного судна в его районе плавания, легко определить достаточность остойчивости этого судна. В действительности уравновешивание моментов

иг. 21.

происходит динамически, в движении, что вносит в учение об остойчивости нек-рые поправки. Для этого рассматривают не только силы и моменты, действующие на корабль <статику вопроса), по и движения самого корабля (кинематику) и связь между ними (динамику остойчивости). Т. к. возмущающая сила и опрокидывающий момент вызывают качку корабля, то кинематика остойчивости относится к учению о качке (см. Теория корабля). Динамич. подход к вопросу будет состоять в рассмотрении работы, как опрокидывающего, так и восстанавливающего моментов. Если откладывать по оси абсцисс путь, пройденный телом (углы поворота корабля), а по оси ординат-действующие величины силы (величины, пропорциональные восстанавливающим моментам,-плечи остойчивости), то площадь между кривой нарастания силы, осью абсцисс и ординатой на нек-ром участке путя даст (в нек-ром масштабе) работу силы. При наклонении любым переменным по времени кренящим моментом Мд (фиг. 21) корабль приходит к положению статич. равновесия В с нек-рой конечной живой силой, равной разности работ на дан-I ном участке креня-

щего и восстанавливающего моментов (т. е. площадь ОАВ); в силу инерции корабль продолжает крениться дальше до угла 9>g, пока вся живая сила не будет истрачена на преодоление работы восстанавливающего момента, т. е. пока площадь ВДС не будет равна ОАВ. Затем корабль начнет выпрямляться, перейдет снова с той же живой силой точку равновесия и отклонится до начального положения и т. д., пока в действительности вся энергия не будет затрачена на преодоление различных необратимых сопротивлений (трения, волнообразования и т. п.). Площадь диаграммы статич. остойчивости до ординаты q> даст работу Afn, затраченную на накренивание корабля на этот угол. Из фиг. 22 имеем: <р <р

А„, = Jhq, -dqpP J(q - ао) sin <р dq>. о о

Для малых углов qqq и <р

mo=JP(Я<р - йо) sin <pd(p= о

= -Р(ео-ао) sin9Jtg. Связь между М и А^ будет такая:

. =M.tg. (6)

Аналогично моменту статич. остойчивости можно написать:

где назьшается плечом динамич. остойчивости.

7) Практическое значение диаграммы Рида. Нормальные условия плавания корабля не должны допускать крена большего, чем угол, соответствующий ма-

Фиг. 22.

ксимуму диаграммы Рида, нисходящая ветвь к-рой предназначается для погашения случайных динамических моментов. Площадь кривой Рида д. б. достаточна для погашения энергии возможного на практике опрокидывающего момента. При динамическом исследовании О. с. существенное значение имеет избыток работы кренящего момента по сравнению с восстанавливающим на протяжении того же угла крена. Поэтому если корабль уже был ранее наклонен некоторьпл моментом Жд до угла и после этого к нему был приложен увеличенный момент М (напр. порыв ветра), то увеличение крена (до q), по условию равенства площадок А[ и Aj) будет значительно меньше, чем в том случае, когда этот увеличенный момент начал бы действовать на ненакрененный корабль (до угла (р^, , по усчовию равенства площадок А^ и А'). Особенно опасным д.ля корабля является тот случай, когда он накренен моментом Мд на один борт, а затем моментом Mj{, напр. силой шквала с подветра, он будет переложен на другой борт. В этом случае (начальный угол крена >) кинетич. энергия корабля выражается всей площадью А^ и легко возможно, что незначительные сами по себе уг.ты наклона могут повести к перевертьша-нию корабля, т. к. площадь А' может оказаться недостаточной для поглощения всей живой силы корабля. Для такого случая судно с отрицат. остойчивостью в прямом положении может оказаться более надежным, т. к. при равном запасе динамич. остойчивости расходование ее па переворачивание судна на другой борт меньше, опасность опрокидывания тоже меньше. Отсюда понятно, что О. с. характеризуется не только h , , но и <Pf ax> ири к-ром плечо статич. остойчивости вновь становится равным нулю. Эти характеристики приведены в табл. 3.

Табл. 3.-Характеристики остойчивости судов различно го типа.

8) Изменение О. с. при изменении первоначальных условий. Приведенные ф-лы и расчеты дают возможность вычислить элементы остойчивости для любого корабля при проектной нагрузке. На грузовых судах однако нагрузка резко изменяется по величине и распределению при погрузке и выгрузке грузов. Поэтому знания величины д^ - а^ педостаточно, и необходимо еще иметь диаграмму, позволяющую быстро определять go - о различ-

ных случаев нагрузки. Для этой цели для грузовых судов изготовляют диаграмму, дающую положение точек Fq и при различной осадке, и на ней же наносят положения точки Go при погрузке различных грузов. Эта т. н. метацентрич. диаграмма позволяет сделать без затруднений все необходимые подсчеты. Точно так же при изменении нагрузки изменяется и диаграмма Рида. Если корабль принимает груз больший, чем 12- 15% водоизмещения,то необходимо весь расчет остойчивости сделать заново, учитывая новое положение центров Go и Fq. Если принятый груз меньше указанного %, то добавочный расчет упрощается, т. к. действующие ватерлинии при одном и том же угле крена будут весьма близки друг к другу и их моменты инерции можно считать равными. Это обстоятельство позволяет получить новые значения метацентрического радиуса

умножением на , что делается просто

на счетной линейке. Если корабль принимает жидкий груз, то дело усложняется тем, что при крене он переливается, а следовательно в расчетные ф-лы следует ввести поправку на перемещение ц. т. корабля при крене. Так как перемещение клиньев на фиг. 7 вызывает увеличение восстанавливающего момента М, а неремещение жидкого груза вызовет увеличение опрокидывающего момента, то можно считать, если жидкий груз вода,что

Qi = Qo- Q=y - У'

т. к. определение аналогично определению если г-момент инерции свободного уровня жидкого груза; отсюда

Qi-~y-

Если жидкий груз появляется в результате затопления всего и.пи части отсека, то изменение метацентрич. высоты будет след.:

AMoG = (qi - fli) - (Qo - ао), где Oi-новое возвышение ц. т. над ц. в. Если вода заполнила отделение целиком и не имеет сообщения с забортной, то

ЩОг=р^[Т-(оо-ао) + {-г]. (7)

При тех же условиях, но если вода в отделении переливается, то

AMoG2 = AMoGi-;

если вода имеет сообщение с забортной, то

ДЖoGз=(Г + -.)-i±

Во всех ф-лах Р и V-первоначальный вес и подводный объем корабля, р-вес воды и г-высота относительно GqH. т. объема влившейся воды, е-нереуглубление, Т^основ-ное углубление судна, г, s и b-момент инерции, площадь и расстояние ц. т. свободной поверхности жидкости в затопленном отделении от ц. т. корабля. На южноамериканских трансатлантиках громадный расход угля к концу рейса понижает начальную и статич. остойчивость, во избежание чего по борту устраивают специальные наделки, части к-рых служат наружными цистернами Фрама; действие этих наделок максимально

при (р=0°. Другим способом увеличения О. с. является приемка балласта, понижающая положение ц. т. корабля; это средство даег максимальный эффект при 90° крена; т. о. целесообразно комбинируя оба средства, можно достигнуть желаемых результатов.

Вначале было упомянуто, что изменение других мореходных качеств влияет на О. с. Так, изменение пловучести, т. е. увеличение или уменьшение осадки, зависящее от приема или расходования груза, уже рассмотрено. И.зменение силы поддержания на волнении вследствие инерции поднимающегося и опускающегося ц. т. корабля имеег большое значение при боковой качке. На вершине волны благодаря этому О. с. уменьшается, на подошве-возрастает. Для средних грузовых пароходов при падении силы поддержания на 8-10% метацентриче-ская высота уменьшается иногда до нуля, что особенно опасно для рыбачьих судов,.

корча

Верхи, крота кипи Флг. 23.

Изменение формы грузовой ватер.т1инии и положения ц. в. при килевой качке особенно сильно при волне, идущей от носа к корме. Вообще это изменение повышает положение ц. в. Момент инерции грузовой ватерлинии на вершине уменьшается, на подошве увеличивается, и о в среднем остается неизменньпл, а MG - увеличивается; фиг. 23 дает картину изменения положения центров при этом в зависимости от положения гребня волны относительно длины судна. Влияние хода корабля на остойчивость зависит от волн, поднимаемых на ходу, и динамич. действия частиц воды. При увеличении волнового сопротивления на больших ходах численно изменение положения метапентра достигает, напр. у эскадренных миноносцев, 10 см, у г.71иссеров и амфибий значитзльно больше. Кроме того работа вин-

тов создает некоторый опрокидывающий момент. Влияние поворотов сказывается в создании крена, изменяющего начальные условия остойчивости. Рассмотрение условий остойчивости, особенно при больагах углах крена, приводит к заключению о значительном благоприятном влиянии на остойчивость надводных частей и надстроек корабля, входящих в воду по мере увеличения крена.

Особо следует остановиться на изменении остойчивости при диференте, когда часть палубы заливается водой. В этом случае I может настолько уменьшиться, что судно перевернется. Поэтому для сохранения остойчивости необходимо избегать возможности этого устройством водонепроницаемых отсеков и гл. обр. доведением пе])еборок до главной палубы (см. Непотопляемость).

9) Факторы О. с. Влияние главных размеров корабля: Ь-длины,В-ширины и Т-углубления м. б. учтено след. образом. Из ф-лы Qo-=I:V, пользуясь ее приближенным значением

при изменении ширины В на Bj = пБ, получаем

Qo = Sn(m): Vn;

Qo. Q = n:n=n.

Т. е. метацентрич. радиус, а при о = Const и метацентрич. высота возрастают пропорционально квадрату увеличения В. Точно так же можно пол^чить, что изменение L не влияет на в Qo - cbo, и эти величины возрастают обратно пропорционально увеличению осадки. Если изменяются одинаково все размеры, то

= Sn\m)*: Vn = Ро. Точно так же восстанавливающий момент при изменении ширины будет: M = Vn- hn = Мп , т.е. изменится пропорционально кубу изменения В.

При измэнении одного L имеем М^ = Мп, т. е. меняется пропорционально изменению L.

При изменении осадки Т имеем: М^ = М и при изменении всех размеров: Miv= Мп*. При изменении подводных обводов судна при одновременном увеличении водоизмещения точка Мо опускается и момент остойчивости уменьшается тем в большей степени, чем острее судно, и обратно: Мо поднимается и момент остойчивости возрастает тем в большей степени, че..1 полнее судно. Если водоизмещение не меняется, то момент остойчивости остается постоянным, но Мц опускается тем больше, чем обводы судна острее, и поднимается тем больше, чем полнее обводы судна. Из ф-лы (7) следует вывод о влиянии приема и расходования груза на о -<*о-Величина Т + - (go - о) представляет высоту над ки.дем такой горизонтальной плоскости, к-рая леншт настолько же ниже средней ватерлинии, насколько Мо лежит выше Go. В случае если груз принимается ниже этой П.ТОСКОСТИ, - о увеличивается, если выше-уменьшается; в случае расходования груза-наоборот.

10) Использование результатов. Учение об О. с. имеет применение, кроме обычных условий службы корабля, в различных случаях его жизни, позволяя определять дальнейшее поведение корабля. Так, при посадке корабля на камень, если нос поднялся на п ж, корма на к м и судно получило крен tp и диферент у), то абсписсы точки дна, к-рой корабль сидит на камне будут следующие:

X = (Ео- о) V и у= (ео- ао) ~9?,

n + k

где Q-сила давления на 1самень = yS

у-плотность воды и jS-площадь грузовой ватерлинии. Точно так же место касания корабля к мели м. б. определено по изменению осадки диферента, равно как и опасность опрокидьшания. Пользуясь величиной Во-а^, можно определить давление на блоки при постановке в сухой док. Помимо судов расчет остойчивости производится для пловучего крана и дока. Особое значение имеет остойчивость при спуске па воду судна не вполне законченного постройкой (см. Судостроение), котд,& неправильные расчеты могут повести к опрокидыванию судна в момент спуска на воду.

Лит.: 1) Шиманский Ю. В. и Гардении М. Ф., Справ, книга для корабельных инженеров, П., 1916.-Крылов А. Н., учебник теории корабля, СПБ, 1913; Фа н-д е р-Ф л и т А. П., Теория корабля, ч. 1-3, СПБ, 1911-16; В I 1 е s J. И., The Design а. Construction of Ships, 2 ed., v. 2,L., 1923 H e r n e r H., Die Theorie d. Schiffes, 2 Aufl., Lpz. 1921; Pollard J. et DudeboutA., Architsc-ture navale, t. 1, P., 1890; B a t a 1 11 e L., Problemes de stabilite, de deplaceinent et dassiette du navire 2 6d., P., 19,5; С 0 vv e 1 1, The Stability of Ships in Pract ice, 2 ed., London, 1919; H i 1 1 h о u s e P., Ship Stability a. Trim, L., 1919; R о n de I e ux M., Sta-bilite du navire en eau caJme et en mer agitee, p., 1911; Joho w-FoersterE., Hilfsbuch f. d. Schiff-bau, 5 Aufl., в., 1928; Schmidt A., Die Stabllitat von Schiffen, В., 1892. P. Тмшбвйн.

ОСУШЕНИЕ почвы, один из приемов мелиорации, имеюшцй целью понижение уровня воды в почве и грунте, устранение-в них чрезмерной влажности в целях прекращения роста болот и последующей эксплоатации их под сел .-хоз. культуры или оздоровления местности, а грунтов-в целях возможности заложения в них оснований и фундаментов сооружений. Объектом осушительных работ м. б. минеральные почвы с тяжелыми глинами, расположенными в пониженных местах рельефа, имеющих непроницаемую подпочву, и разного рода болота и заболоченные угодья (см. Заболачивание) и всякого рода грунты, подверженные постоянному или периодич. затоплению (см.). Со строительной точки зрения необходимость О. грунтов вызывается тем обстоятельством, чт1 основания с оружений, находясь в условиях попеременной сухости и влаги, быстро разрушаются или дают неравномерную осадку, вследствие чего в сооружениях появляются трещины. В агрономич. отношении избыток влаги в почве влечет ряд. неблагоприятных условий, загохючаюшцхся в следующем. 1) Вода, занимая промежутки между частицами почвы, затрудняет и останавливает химико-биологич. процессы перехода органического вещества в минеральное, усвояемое растениями. 2) Испарение из почвы, богатой водой, идет сильнее, а пото-

му сильнее охлаждаются ночвы и вследствие этого замедляются процессы превращения органич. вещества в усвояемые минеральные соли, прорастание семян идет медленнее, культурная растительность развивается слабо, а сорная- сильнее, и наконец заморозки более часты и более губительны. 3) Чрезвычайно затруднена и запаздывает с.-х. обработка влажных полей, что влечет сокращение напр. в северной и центральной части СССР вегетационного периода для ценных с.-х. культур. 4) Переувлажненные луга и пастбища дкют сено на корм низкого качества. 5) Нек-рые растения в определенные моменты вегетационного периода совершенно не могут мириться с повышенной влажностью в почвах. 6) Обилие болот и заболо-ченньгх пространств не только препятствует проведению правильно устроенных дорог, но и делает заболоченные пространства недоступными для прохода и проезда. 7) Заболоченные районы вызьшают эпидемические заболевания человека и животных (малярия, печоночные глисты и т. д.). 8) Высыхая в засушливые годы, торфяные болота являются крайне опасными в пожарном отношении, 9) Территории с близкими почвенными и грунтовыми водами мало пригодны для за- стройки, 10) При наличии избытка влаги болота растут как в ширину, так и в высоту, завоевьшая удобные земли.

В зависимости от причины заболачивания, рельефа поверхности и цели О. применяются следующие типы осушительных работ: 1) нагорные канавы для перехватьтания вод, стекающих в болото или в заболоченное пространство с его водосбора и бассейна, и дальнейшего сброса их за пределы осушаемой площади в водоприемники; 2) регулирование стока и отвод за пределы осушаемой площади верховой (атмосферной) воды сетью открытых каналов; 3) регулирование стока и отвод воды, заболачивающей почву, за пределы осушаемой площади люсред-ством открытых каналов или дренаоюа (см.); 4) устранение природных и искусственных заграждений на реке (мели, плотины, узкие мосты) или водотоке, повышенный горизонт которых оказывает чрезмерное повышение уровня в почвах и грунтах прилегающей к реке поймы; 5) ограждение затопляемой речной водой поймы дамбами (см.) с выпусками воды во время низкого стояния горизонта воды в реке или с механич. перекачиванием ее в реку (см. Обвалование); 6) кальматаж или насыпка земли; 7) вертикальный дренаж; 8) посадка растений, сильно испаряю-пщх воду.

Способы последующей за О. культуры болот м. б. экстенсивными и интенсивными. К экстенсивным способам относятся: 1) затопление, 2) выжигание и 3) удобрительное орошение. К интенсивным способам относят: 1) культуру верховых болот посредством фен и немецкий способ культуры моховых болот, 2) культуру низовьгх болот посредством черной культуры и но способу Римнау. Затопление практикуется гл. образом в Швещщ и Финляндии и реже в СССР и состоит в том, что один раз в год низовые болота (см. Заболачивание) во время весеннего паводка и 2-3 раза подряд вер-

ховые болота затопляются и обогащаются за счет зольных и органических веществ, на-ходяпщхся в воде, вследствие чего моховой покров постепенно заменяется осоковьш и отчасти разнотравным. Выжигание практикуется гл. обр. на незатопляемых болотах и состоит в том, что ранней весной с слегка подсушенного болота снимают верхний слой мха (очеса), собирают в круги и сжигают. Получившуюся золу запахивают, затем сеют рожь, овес или картофель в продолжение 7-10 лет, после чего в течение 10-20 лет оставляют болото под зеленью. Целесооб-разньпд также при экстенсивных культурах является выжигание прошлогодней травы. Феновые культуры применяются на болотах со снятым слоем торфа. Обычно поверхность болота планируется, очес , собранный с поверхности болота, сжигается, и получившаяся зола вместе с минеральным грунтом запахивается. Феновая культура в отличие от выжигания требует системы осушительных каналов с возмолшостью регулирования в них стока воды. Немецкий способ культуры болот состоит в предварительной подсушке болот, фрезеровании его (см. Фрезы) с легким обжиганием и вспашке с внесением минеральных туков и навоза. Таким способом обрабатываются моховые болота в Восточной Пруссии иод культуру картофеля. Культура низинных болот встречается в двух типах: экстенсивная, когда поверхностное улучшение подсушенных болот состоит только в бороновании, и интенсивная (черная культура), когда болото вспахивается, боронуется дисковыми боронами, засеивается травами и прикатывается катками. В Германии кроме того практикуется еще способ Римнау: на поверхность торфяного слоя мощностью не более 1 м наносится слой минерального грунта в 10-12 см толщины; этот слой перепахивают (но не смешивают с торфом) и засевают травами. Минеральный грунт для засьшки обычно берется со дна осушительных каналов. На осушенных болотах возможны посевы ржи, овса, озимой пшеницы, гречихи, льна, конопли, турнепса, картофеля, капусты, кормовой свеклы и моркови.

В целях составления проекта осушительных работ производят изыскания, к-рые м. б. подразделены на общие и специальные. О б-щ и е изыскания обычно производятся на больших массивах и определяют возможность и целесообразность О. и приблизительную стоимость его. Если площадь предполагаемых осушительных работ незначительна, общие изыскания ограничивают осмотром, при к-ром выясняют: 1) тип болота, 2) причины заболачивания и состояние водоприемников, 3) направление магистральных каналов, 4) границы землепользования, 5) существующие способы мелиорации, 6) обоснования необходимости и целесообразности осушительных работ, 7) величину и характер водосборной площадки, 8) внутреннюю ситуацию общего плана осушительных работ, 9) тип и состояние сооружений, заболачи-в,ающих пойму. Специальные изыскания состоят из: 1) подготовительньгх работ, 2) нолевых исследований, 3) камеральных работ по обработке материалов изысканий,