Диаграмма остойчивости судна

Для того, чтобы описать, как судно ведет себя под воздействием внешних кренящих сил, используются диаграммы остойчивости — диаграммы, показывающие изменение плеча остойчивости (восстанавливающего момента) в зависимости от угла крена.

Виды диаграмм остойчивости

Диаграммы остойчивости бывают двух видов — статической остойчивости и динамической.

Диаграмма статической остойчивости показывает изменение плеча судна в зависимости от крена в спокойном положении — то есть на спокойной воде, когда сила, действующая на судно не меняется или меняется медленно, само судно не совершает вращательных движений. В таком случае восстанавливающий момент успевает достичь максимума и максимально обеспечивать остойчивость судна для данного угла. Такую диаграмму как характеристику судна получают в опытных условиях

Диаграмма динамической остойчивости отражает поведение восстанавливающего момента при динамическом воздействии на судно – например, при внезапном порыве ветра или большой волне. Дело в том, что при таких воздействиях восстанавливающий момент образуется не сразу, а с запозданием, поэтому даже при непродолжительных, но резких воздействиях на судно, оно обретает намного больший крен, чем в статических условиях. Именно это объясняет, почему килевая яхта все же может перевернуться, хотя в более спокойных условиях даже если положить ее полностью на борт, она выпрямится.

На практике такая диаграмма более точно описывает поведение судна в реальных условиях, но снять ее намного труднее, да и она будет слишком теоретической, поэтому далее мы будем говорить только о диаграмме статической остойчивости.

Диаграмма статической остойчивости

Рассмотрим, как строится и чем характерна диаграмма статической остойчивости. Также рассмотрим варианты диаграммы для разных видов парусных судов – в зависимости от корпуса.

Построение диаграммы

Диаграмма статической остойчивости судна

В начальном положении, когда судно стоит ровно, плечо остойчивости равно нулю — судно находится в положении статического равновесия.

Если начать кренить судно, центр величины начинает смещаться относительно центра тяжести, появляется положительное плечо остойчивости, стремящееся выпрямить судно.

Далее, при определенном угле крена, это плечо достигнет максимального значения — судно будет сопротивляться крену с наибольшей силой. Такой угол называют углом максимальной остойчивости.

После этого плечо начнет снижаться — судно еще сопротивляется, но все меньше и меньше.

Наконец, в какой-то момент положение центра величины и центра тяжести станут такими, что плечо станет снова нулевым — в этом положении любое незначительное воздействие либо выпрямит, либо опрокинет его. Это положение называется углом заката остойчивости.

После этого положения плечо станет отрицательным — то есть судно будет стремиться перевернуться.

Диаграммы статической остойчивости для различных видов судов

Рассмотрим три диаграммы остойчивости для килевой яхты, катамарана и большегрузного судна на одном графике:

Из этих диаграмм видно, что килевая яхта имеет наибольший угол заката — чтобы она перевернулась оверкиль (при статической нагрузке), киль судна должен появиться из воды, а при динамических нагрузках велика вероятность спрямления яхты даже при перевороте оверкиль.

Обратной стороной такой высокой остойчивости этому являются большие значения плечей — это объясняет намного более сильную качку при волнении с меньшими периодами, чем на больших судах, а значит и сопутствующие страдания от морской болезни.

Именно поэтому на большегрузах стремятся не держать метацентр так высоко, как на яхтах — при таких нагрузках от быстрого раскачивания может срывать крепежи грузов, что увеличивает вероятность переворота судна. Правда, такое возможно в условиях резонансной качки (что может повредить и яхте), которая будет рассмотрена в соответствующем разделе.