Что такое метацентр судна определение
Метацентр и метацентрическая высота
Для понимания остойчивости судна необходимо вначале ввести понятие метацентра, а затем — метацентрической высоты.
Метацентр
Если мы начнем наклонять судно, добавив внешнее воздействие, или перемещая внутри него какой-либо груз (например, переходить с одного борта на другой), у судна будет изменяться положение центра величины, из-за того, что один борт будет погружен в воду больше, чем другой. По сути, центр величины будет перемещаться по некоторой кривой траектории, при небольших кренах (до примерно 12º) похожей на дугу окружности.
Центр кривизны этой дуги — то есть центр окружности, часть которой является описываемая дуга — будет называться метацентром. На чертежах он обозначается прописной латинской буквой m.
Причем поскольку при небольших кренах траектория действительно похожа на дугу, этот метацентр будет неподвижной точкой, а при больших углах крена — то есть когда центр величины будет меняться сильнее, поскольку вода будет уже касаться бортов и палубы судна — метацентр будет менять свое положение.
Метацентрическая высота
Если соединить метацентр m с центром тяжести судна G отрезком, то его длина будет называться метацентрической высотой. При этом если метацентр располагается выше центра тяжести, говорят о положительной метацентрической высоте, а если ниже (а такое бывает) – об отрицательной.
Метацентрическая высота при нормальном положении судна с нулевым креном – важный критерий остойчивости судна. Чем она выше, тем больше начальная остойчивость судна, то есть способность его держаться устойчиво прямо и сопротивляться внешним воздействиям.
Если метацентрическая высота равна нулю или отрицательна, то судно находится в неустойчивом состоянии — при любом малейшем воздействии оно приобретает крен и даже если это воздействие пропадет, судно не вернется в прямое положение.
Метацентр
Метацентр (от греч. μετα — через и лат. centrum — средоточие) — центр кривизны траектории, по которой перемещается центр величины в процессе наклонения судна. При малых наклонениях судна (примерно, до 10 градусов) метацентр можно считать неподвижным, при больших наклонениях метацентр начинает смещаться. Возвышение метацентра над центром тяжести судна называется метацентрической высотой.
В теории корабля различают два метацентра:
На практике судно испытывает наклонения в обеих плоскостях, и если определить для этого случая метацентр, он будет лежать выше поперечного, но ниже продольного. С этой точки зрения метацентрические высоты, рассматриваемые в теории, являются предельными.
Ссылки
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Метацентр» в других словарях:
метацентр — метацентр … Орфографический словарь-справочник
МЕТАЦЕНТР — (греч., от meta, и kentron центр). Центр тяжести при устойчивом равновесии, находящийся обыкновенно вне настоящего центра. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. МЕТАЦЕНТР греч., от meta, и kentron, центр … Словарь иностранных слов русского языка
МЕТАЦЕНТР — (Metacenter) точка пересечения нормалей к плоскостям ватерлиний корабля при наклонении его, проведенных через центры тяжести подводных объемов (центры величины). Различают поперечный М. при наклонениях судна около продольной его оси и продольный… … Морской словарь
МЕТАЦЕНТР — точка, от положения к рой зависит устойчивость равновесия (остойчивость) плавающего тела. При равновесии на плавающее тело, кроме силы тяжести Р, приложенной в центре тяжести (ЦТ) тела (рис.), действует ещё выталкивающая сила А, линия действия к… … Физическая энциклопедия
МЕТАЦЕНТР — точка, от положения которой зависит устойчивость равновесия плавающего тела. Для тела с продольной плоскостью симметрии метацентр точка пересечения с этой плоскостью равнодействующей сил давления жидкости на тело … Большой Энциклопедический словарь
МЕТАЦЕНТР — МЕТАЦЕНТР, метацентра, муж. (от греч. meta вне, за и лат. centrum центр) (физ.). Точка пересечения вертикальной линии, проходящей через центр тяжести плавающего тела (судна), с плоскостью линии погружения (с ватерлинией). Толковый словарь Ушакова … Толковый словарь Ушакова
МЕТАЦЕНТР — муж., мех. центр тяжести, вне центра объема, величины; | мор. точка взаимного пересеченья отвеса, проходящего чрез центр тяжести судна, и направления бокового давления воды, при наклоне корабля; судно должно всегда так грузиться, чтобы центр… … Толковый словарь Даля
метацентр — сущ., кол во синонимов: 1 • точка (100) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
метацентр — точка, от положения которой зависит устойчивость равновесия плавающего тела. Для тела с продольной плоскостью симметрии метацентр точка пересечения с этой плоскостью равнодействующей сил давления жидкости на тело. * * * МЕТАЦЕНТР МЕТАЦЕНТР,… … Энциклопедический словарь
метацентр — metacentras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. metacenter; metacentre vok. Metazentrum, n rus. метацентр, m pranc. métacentre, m; point métacentrique, m … Fizikos terminų žodynas
Метацентр, центр величины и центр тяжести судна. Метацентрическая высота как мера начальной остойчивости судна. Признаки отрицательной начальной остойчивости судна и меры по ее улучшению.
Метацентр (от греч. μετα — через и лат. centrum — средоточие) — центр кривизны траектории, по которой перемещается центр величины в процессе наклонения судна. При малых наклонениях судна (примерно, до 10 градусов) метацентр можно считать неподвижным, при больших наклонениях метацентр начинает смещаться. Возвышение метацентра над центром тяжести судна называется метацентрической высотой.
В теории корабля различают два метацентра:
при наклонении судна в поперечной плоскости (крен), метацентр является поперечным, или малым.
при наклонении судна в продольной плоскости (дифферент) — продольным, или большим.
На практике судно испытывает наклонения в обеих плоскостях, и если определить для этого случая метацентр, он будет лежать выше поперечного, но ниже продольного. С этой точки зрения метацентрические высоты, рассматриваемые в теории, являются предельными.
Центр тяжести — точка приложения силы веса судна. Для определения его положения есть два пути: расчетный — составление т. наз. продольной и вертикальной нагрузки судна, производимое по его чертежам; второй — экспериментальное определение положения Ц. Т. С. на плаву.
Поперечное наклонение плавающего судна.
Метацентр обозначен M.
Центр величины обозначен C
Центр тяжести обозначен G
Меры начальной остойчивости
Для практики недостаточно простой качественной оценки — остойчиво судно или неостойчиво, так как степень остойчивости может быть различной, в зависимости от размеров, нагрузки и величины наклонения. Величины, дающие возможность количественно оценить начальную остойчивость, называются мерами начальной остойчивости.
Использование восстанавливающего момента в качестве меры начальной остойчивости неудобно, так как он зависит от угла наклонения. При бесконечно малых углах крена восстанавливающий момент mθ также стремится к нулю и по нему невозможно оценить остойчивость.
Благодаря своему простому геометрическому смыслу метацентрическая высота 
наиболее часто используется в качестве меры начальной остойчивости, хотя следует иметь в виду, что коэффициент остойчивости дает наиболее полную оценку этого мореходного качества.
Внешними признаками отрицательной начальной остойчивости корабля являются:
— плавание корабля с креном при отсутствии кренящих моментов;
— стремление корабля перевалиться на противоположный борт при спрямлении;
— переваливание с борта на борт при циркуляции, при этом крен остается и при выходе корабля на прямой курс;
— большое количество воды в трюмах, на платформах и палубах.
Последнее является не только признаком, но и основной причиной появления отрицательной начальной остойчивости. При наличии отрицательной начальной остойчивости спрямлять судно затоплением бортовых отсеков нельзя, так как при этом судно может опрокинуться на противоположный борт из-за совместного действия спрямляющего момента и момента от перетекания воды в сторону спрямления. Поэтому прежде всего необходимо восстановить начальную остойчивость либо удалением воды с палуб, либо спуском ее в нижние помещения.
Наличие на судне незакрепленных и подвешенных грузов также уменьшает его остойчивость. Эти грузы при наклонениях судна перемещаются в сторону наклонения и увеличивают кренящий момент.
Особенно резко снижается остойчивость корабля при входе в воду бортовой кромки верхней водонепроницаемой палубы.
На рис. 10 изображена диаграмма статической остойчивости судна, имеющего в прямом положении отрицательную остойчивость. В этом случае положениям неустойчивого равновесия судна будут отвечать не только точки заката диаграммы В и В’, но и начало координат О. Положениям устойчивого равновесия будут соответствовать две точки — С и С’. Таким образом, судно с отрицательной начальной остойчивостью не может плавать в прямом
положении; оно будет иметь крен θ1 на правый борт или равный ему крен на левый борт в зависимости от случайных внешних причин (ветра, волнения, перекладки руля и т. д.). Однако видно, что наличие отрицательной начальной остойчивости еще не может служить основанием для заключения о том, что судно вообще неостойчиво и должно опрокинуться. Судно опрокидывается только в том случае, когда его диаграмма остойчивости примет вид, показанный на рис. 10 пунктиром, и будет пересекать ось абсцисс только в одной точке — нулевой.
Для сохранения надлежащей остойчивости судна необходимо:
— все грузы располагать по возможности на штатных местах и обязательно закреплять их по-походному;
— жидкие грузы принимать и расходовать в соответствии с инструкцией и с таким расчетом, чтобы не допускать образования больших свободных поверхностей;
— не допускать перетекания жидких грузов из цистерн одного борта в цистерны другого борта;
— не допускать скопления воды в трюмах;
— немедленно удалять воду из поврежденных отсеков после заделки пробоины;
— скалывать и удалять лед за борт при обмерзании палубы, рангоута и такелажа;
— не допускать касания грунта при стоянке корабля у стенки и следить за швартовыми;
— выяснять причины появления крена и дифферента и устранять их;
— принимать все меры по удержанию крена до входа в воду верхней палубы.
Методы расчета и построение диаграммы статической остойчивости. Требование Регистра Судоходства к параметрам диаграммы.
На ней можно отметить три точки, характерные для неповрежденного судна, обладающего положительной остойчивостью: точку О (начало координат), определяющую положение устойчивого равновесия; точку А, где плечо статической остойчивости и восстанавливающий момент имеют максимальные значения; точку В, определяющую так называемый угол заката диаграммы.
МЕТАЦЕНТР
(Metacenter) — точка пересечения нормалей к плоскостям ватерлиний корабля при наклонении его, проведенных через центры тяжести подводных объемов (центры величины). Различают поперечный М. — при наклонениях судна около продольной его оси и продольный М. — при наклонении около поперечной оси. Для всякого судна (как надводного, так и подводного) М. должен находиться выше центра тяжести.
Полезное
Смотреть что такое «МЕТАЦЕНТР» в других словарях:
метацентр — метацентр … Орфографический словарь-справочник
МЕТАЦЕНТР — (греч., от meta, и kentron центр). Центр тяжести при устойчивом равновесии, находящийся обыкновенно вне настоящего центра. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. МЕТАЦЕНТР греч., от meta, и kentron, центр … Словарь иностранных слов русского языка
МЕТАЦЕНТР — точка, от положения к рой зависит устойчивость равновесия (остойчивость) плавающего тела. При равновесии на плавающее тело, кроме силы тяжести Р, приложенной в центре тяжести (ЦТ) тела (рис.), действует ещё выталкивающая сила А, линия действия к… … Физическая энциклопедия
МЕТАЦЕНТР — точка, от положения которой зависит устойчивость равновесия плавающего тела. Для тела с продольной плоскостью симметрии метацентр точка пересечения с этой плоскостью равнодействующей сил давления жидкости на тело … Большой Энциклопедический словарь
МЕТАЦЕНТР — МЕТАЦЕНТР, метацентра, муж. (от греч. meta вне, за и лат. centrum центр) (физ.). Точка пересечения вертикальной линии, проходящей через центр тяжести плавающего тела (судна), с плоскостью линии погружения (с ватерлинией). Толковый словарь Ушакова … Толковый словарь Ушакова
МЕТАЦЕНТР — муж., мех. центр тяжести, вне центра объема, величины; | мор. точка взаимного пересеченья отвеса, проходящего чрез центр тяжести судна, и направления бокового давления воды, при наклоне корабля; судно должно всегда так грузиться, чтобы центр… … Толковый словарь Даля
метацентр — сущ., кол во синонимов: 1 • точка (100) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Метацентр — Поперечное наклонение плавающего судна. Метацентр обозначен M. Центр величины обозначен B Метацентр (от греч. μετα через и лат. centrum средоточие) центр кривизны траектор … Википедия
метацентр — точка, от положения которой зависит устойчивость равновесия плавающего тела. Для тела с продольной плоскостью симметрии метацентр точка пересечения с этой плоскостью равнодействующей сил давления жидкости на тело. * * * МЕТАЦЕНТР МЕТАЦЕНТР,… … Энциклопедический словарь
метацентр — metacentras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. metacenter; metacentre vok. Metazentrum, n rus. метацентр, m pranc. métacentre, m; point métacentrique, m … Fizikos terminų žodynas
Что такое метацентр судна определение
Для изучения формы корпуса, оказывающей значительное влияние на навигационные качества судна, корпус принято рассекать тремя взаимно перпендикулярными плоскостями, которые называются главными плоскостями судна (рис.1а.), (рис.1б.), (рис.1в.).
Вертикальная продольная плоскость, делящая корпус судна на две симметричные части, называется диаметральной плоскостью.
Вертикальная поперечная плоскость, проходящая посередине расчетной длины корпуса судна и делящая его на носовую и кормовую части, называется плоскостью мидель-шпангоута.
Горизонтальная плоскость, совпадающая с поверхностью спокойной воды при плавании судна по расчетную осадку и делящая судно на подводную и надводную части, называется плоскостью конструктивной ватерлинии (КВЛ), или плоскостью грузовой ватерлинии (ГВЛ).
Важными характеристиками для оценки навигационных качеств корпуса судна являются коэффициенты полноты его обводов.
Судно может находиться в равновесии на воде при соблюдении двух условий: во-первых, сила веса судна с находящимся на нем грузом должна равняться силе водоизмещения и, во-вторых, сила веса и сила водоизмещения должны действовать по одной вертикали. Из второго условия вытекает, что центр величины судна должен быть расположен на одной вертикали с его центром тяжести.
Для того чтобы вычислить водоизмещение судна по его теоретическому чертежу, нужно определить объем подводной части корпуса. Корпус судна в большинстве случаев имеет криволинейные обводы. Поэтому точный объем подводной части корпуса, как правило, вычислить не удается. В теории корабля для определения объемного водоизмещения судна, а также для вычисления площадей криволинейных фигур чаще всего пользуются приближенным приемом, называемым правилом трапеций (рис.2.).
Для характеристики распределения сил водоизмещения по длине судна строят специальную эпюру, называемую строевой по шпангоутам (рис.4.).
Для построения этой эпюры горизонтальная линия, выраженная в принятом масштабе теоретическую длину судна, делится на n одинаковых частей, равных числу шпаций на теоретическом чертеже судна.
На перпендикулярах, восстановленных в точках деления, откладывают в определенном масштабе величины площадей погруженных частей соответствующих шпангоутов и концы этих отрезков соединяют плавной линией.
Площадь строевой по шпангоутам равна объему водоизмещения судна.
Так как центр величины судна находится в центре тяжести подводной части судна, а площадь строевой выражает собой объем подводной части, то абсцисса центра тяжести строевой по шпангоутам равна абсциссе центра величины судна.
Аналогичная эпюра, характеризующая распределение сил водоизмещения по высоте судна, называется строевой по ватерлинии (рис.5.).
Площадь строевой по ватерлиниям также равна объемному водоизмещению судна, а ордината ее центра тяжести определяет положение центра величины судна по его высоте.
Остойчивость судна
Наклонение судна может произойти под действием различных сил: давления ветра, давления воды на руль, перемещения груза на судне, приема или снятия части груза, натяжения буксирного троса и др.
Расчет остойчивости имеет своей целью установление условий безопасного плавания судна при действии на него перечисленных сил.
Для примера рассмотрим условия плавания судна, получившего крен или дифферент под действием каких-то внешних сил, не изменивших общего веса судна, например, сил давления ветра (рис.6.), (рис.7.). Будем считать, что все грузы на судне закреплены и на нем не имеется жидких и сыпучих грузов.
Определение местоположения центра тяжести, центра величины и метацентра судна
Местоположение различных точек судна рассматривается в системе координатных осей, показанных на (рис.10а.) и (рис.10б.).
За начало координатных осей принимается точка пересечения диаметральной плоскости, плоскости мидель-шпангоута и основной плоскости, проходящей параллельно конструктивной ватерлинии на глубине, равной осадке судна.
Изменение остойчивости судна под действием вертикальных сил
При проектировании и эксплуатации лесосплавных судов, а также разнообразных машин и механизмов на плавучих основаниях возникает необходимость решения ряда практических задач, связанных с расчетом остойчивости судна.
Покажем три наиболее характерных случая, когда линия действия вертикальной силы проходит через центр тяжести судна, линия действия вертикальной силы расположена в диаметральной плоскости и линия действия вертикальной силы расположена в плоскости мидель-шпангоута.
1. Линия действия вертикальной силы проходит через центр тяжести судна
2. Линия действия вертикальной силы расположена в диаметральной плоскости судна
Под действием силы P1 судно получит дополнительную осадку, что вызовет изменение метацентрических высот. Новое значение большой метацентрической высоты судна H определяется по формеуле представленной ранее.
3. Линия действия вертикальной силы расположена в плоскости мидель-шпангоута
Рассуждая таким же образом, как и при решении предыдущей задачи, рассмотрим отдельно действие на судно силы P1 и пары сил P и P2 (рис.13.).