Общее понятие об остойчивости

Остойчивость - способность судна, выведенного из положения равновесия внешним воздействием, возвращаться в положение равновесия после прекращения этого воздействия. Судно, обладающее такой способностью, является остойчивым, а не обладающее - неостойчивым.

Существуют следующие отличия понятия остойчивости от понятия устойчивости, применяющегося в теоретической механике:

1) в теоретической механике понятие «устойчивость» используется только для бесконечно малых перемещений, тогда как в теории корабля понятие «остойчивость» используется и для больших перемещений, т.е. более широко;

2) устойчивость характеризует только качественное состояние, а остойчивость имеет меру, т.е. может быть большой и малой;

3) устойчивость может быть безразличной, а безразличной остойчивости нет, так как в этом случае судно не возвращается в положение равновесия после прекращения внешнего воздействия, т.е. является неостойчивым.

При действии внешнего усилия судно получит некоторое отклонение от положения равновесия, которое в общем случае можно разложить на шесть отклонений: поступательные вдоль осей Ох, Оу, Oz и вращательные относительно осей, параллельных Ох, Оу, Oz. При малыхнаклонениях эти оси проходят через центр тяжести площади ватерлинии, при больших их нахождение сложнее.

При отклонениях по осям Ох, Оу и вращении относительно оси, параллельной оси Oz, судно не обладает остойчивостью, а при отклонении по оси Oz судно, плавающее с запасом плавучести, характеризуемым надводным бортом, всегда остойчиво, но в аварийных случаях при приеме чрезмерного количества воды судно может потерять вертикальную остойчивость и утонуть. При вращениях относительно осей, параллельных Ох (крен) и Оу (дифферент), судно может быть остойчивым или неостойчивым, что зависит от формы корпуса, распределения весовой нагрузки, величины отклонения и т. д. Предметом настоящей главы и следующей является изучение, в основном, этих двух видов остойчивости. Противодействие судна наклонениям относительно осей, параллельных осям Ох и Оу, получается за счет возникновения на корпусе со стороны воды восстанавли-вающих моментов. Для неостойчивого судна один из восстанавливающих моментов будет отрицательным или равным нулю.

Внешние моменты, наклоняющие судно, совершают работу, которую должна уравновесить работа восстанавливающих сил, т. е. мы должны рассматривать не только статическую остойчивость, но и динамическую. Динамическая остой-чивость характеризуется величиной работы восстанавливающего момента.

Если ограничиться рассмотрением остойчивости при малых наклонениях, что делается в этой главе, то исследования могут существенно упроститься. Поэтому всю теорию остойчивости традиционно делят на два раздела: остойчивость при малых углах наклонения (начальная остойчивость) и остойчивость при больших углах наклонения. Второй раздел имеет более общий характер, все зависимости первого раздела могут быть получены из зависимостей второго раздела.