В процессе эксплуатации подводной лодки ее нагрузка систематически изменяется за счет приема, расходования и перемещения переменных грузов. При этом как перемещение, так и прием или расходование грузов может существенно изменять посадку и остойчивость подводной лодки.
Перемещение груза р в произвольном направлении из точки g1 (x1, y1, z1) в точку g2 (x2, y2, z2) можно заменить тремя последовательными перемещениями параллельно осям координатной системы oxyz на расстояние x2 — x1, y2 — y1,, z2 — z1. Эти перемещения называются соответственно горизонтально-продольным, горизонтально-поперечным и вертикальным.
Вертикальное перемещение грузаВертикальное перемещение груза р из точки А в точку В (рис. 8) представляет собой перемещение силы р по линии её действия. Равновесие подводной лодки при этом не нарушается, посадка её не меняется, т. е. величина и форма погруженного объема остаются неизменными. Поэтому центр величины, поперечный и продольный метацентры не меняют своего положения. Центр тяжести согласно теореме о перемещении силы, принадлежащей к системе сил, перемещается вверх из точки G в точку G1 на расстояние δzg, прямо пропорциональное весу перемещенного груза р и величине перемещения z2 — z1 и обратно пропорциональное весу подводной лодки: 
.
В результате перемещения центра тяжести подводной лодки поперечная и продольная метацентрическне высоты изменяются на одну и ту же величину:
δh = δH = — δzg
Равными между собой будут и приращения поперечного н продольного коэффициентов остойчивости δКθ = P δh и δКψ = P δH: δКθ = δКψ = — р (z2 — z1)
Рис.8. Изменение положения центра тяжести и значения поперечной метацентрической высоты подводной лодки при вертикальном перемещении груза.
Метацентрические высоты и коэффициенты остойчивости подводной лодки после перемещения груза принимают значения:
h1 = h + δh;
δH = Н + δH;
Кθ1 = Кθ + δКθ;
Кψ1 = Кψ + δКψ
Эти формулы справедливы и для перемещения груза вниз, когда z2< z1, только в этом случае, приращения δh (δH) и δКθ (δКψ) будут иметь положительный знак.
Таким образом, при перемещении груза вверх остойчивость подводной лодки уменьшается, а при перемещении вниз — увеличивается. При этом влияние, вертикального перемещения груза на поперечную и продольную остойчивость подводной лодки в надводном положении неравноценно. Если величина δh может оказаться соизмеримой с h, то δH всегда значительно меньше Н, поэтому можно считать, что H1≈H. В подводном положении вертикальное перемещение груза одинаково сказывается и на поперечной, и на продольной остойчивости подводной лодки.
Горизонтально-поперечное перемещение грузаПри перемещении груза из точки А в точку В (рис. 9) подводная лодка наклоняется в поперечной плоскости из прямого положения равновесия (ватерлиния ВЛ) на угол θ (ватерлиния B1Л1). Такое перемещение груза можно представить так, как будто груз в точке В снят (сила р направлена в противоположную сторону—вверх), а в точке Е принят. Подводная лодка наклоняется под действием кренящего момента от пары сил р, р с плечом ВЕ: mкр = p ВЕ = p lycosθ.
Наклонению подводной лодки препятствует восстанавливающий момент mθ = Ph sinθ. Подводная лодка будет находиться в равновесии тогда, когда mкр = mθ, то есть Ph sinθ = ply cosθ. Отсюда определяется угол крена равновесного положения подводной лодки tgθ = p ly/Ph.
При малых углах крена можно считать, что tgθ=0, тогда угол крена в радианах θ = p ly)/Ph или в градусах θ =57,3 p ly/Ph
Перемещение груза вызывает перемещение центра тяжести подводной лодки в сторону перемещения груза на расстояние GG1 = p ly/P. Центр величины при наклонении перемещается в сторону наклонения до тех нор, пока не окажется на одной вертикали с центром тяжести, т. е. пока не будет выполнено второе условие равновесия подводной лодки.
Поперечная метацентрическая высота после переноса груза определяется из треугольника GmG1:
h1 = mG1 = h/cos θ
При малых углах крена cosθ≈l h1≈h т.е, начальная поперечная остойчивость подводной лодки при горизонтально-поперечном перемещении груза практически не изменяется.
Горизонтально-продольное перемещение грузаФормулы для определения посадки и остойчивости подводной лодки в этом случае перемещения груза выводятся аналогично предыдущим. Из равенства дифферентующего момента от перемещения груза Мдиф=p (x1 – x2)cosψ и восстанавливающего момента Мψ =PH sinψ определяется угол дифферента, который получает подводная лодка после перемещения груза (рис. 10):
tgψ = p lx/PH
При малых углах дифферента можно считать, что tgψ=0, тогда угол дифферента в радианах ψ = p lx/PH или в градусах ψ =57,3 p lx/PH.
Начальная продольная остойчивость подводной лодки от горизонтально-продольного перемещения груза практически также не меняется. Следует только иметь в виду, что если в надводном положении горизонтально-продольное перемещение груза не оказывает существенного влияния на посадку и остойчивость подводной лодки, то в подводном положении вследствие значительного уменьшения продольной остойчивости такое же перемещение может привести к большим дифферентам.
Рис. 10. Горизонтально-продольное перемещение груза
Таким образом, общий случай перемещения груза на подводной лодке можно заменить последовательностью рассмотренных переносов параллельно осям х,у,z, учитывая при этом, что вертикальное перемещение изменяет остойчивость подводной лодки без изменения посадки, а горизонтальные перемещения изменяют посадку подводной лодки, оставляя практически без изменения её остойчивость.
Добавить комментарий