Kelluvuus

Kelluvuus (vanhentunut nimi on kelluvuus [1] ) on nesteeseen upotetun kappaleen ominaisuus pysyä tasapainossa poistumatta vedestä ja uppoamatta edelleen, eli kellua. Myös - osa aluksen teoriaa , joka tutkii kelluvuutta.

Archimedesin laki

Muinainen kreikkalainen tiedemies Arkhimedes muotoili lain, jonka mukaan upotettu keho kelluu tasapainossa, kun sen paino on yhtä suuri kuin sen syrjäyttämän nesteen tilavuuden paino.

Tässä tapauksessa työntövoima, luonnostaan painevoima, riippuu nesteen tiheydestä (ρ fluid ), ja paino ( Gravity ) kappaleen tiheydestä (ρ objekti ). Molemmat voimat ovat jakautuneiden kuormien resultantteja. On selvää, että mitä suurempi nesteen tiheys on, sitä pienempi osa kehosta vajoaa tasapainoon. Päinvastoin, mitä suurempi kappaleen tiheys on tietyllä tilavuudella, sitä suurempi on sen massa m ja sitä syvemmälle se uppoaa.

Pintajännityksen puuttuessa kelluvan kappaleen tasapainoyhtälö näyttää tältä:

{\frac {\rho _{\mathrm {object} }}{\rho _{\mathrm {fluid} }}}={\frac {P_{\mathrm {object} }}{\rho _{ \mathrm {fluid} }\cdot g-P_{\mathrm {im} }}},

missä on kehon paino, on kappaleen tiheys, on vapaan pudotuksen kiihtyvyys, on vedenalaisen kappaleen paino, on nesteen tiheys. $P_{\mathrm {object} }$ ${\displaystyle \rho _{\mathrm {object} ))$ $g$ $P_{\mathrm {im} }$ $\rho _{\mathrm {fluid} }$

Uskotaan, että Archimedes johti tämän lain ratkaisemalla kehon tiheyden määrittämisen ilman tilavuuksia. Legendan mukaan hänen täytyi selvittää, oliko kultaharkon verran painava kruunu tehty kullasta. Hän ei voinut mitata suoraan kruunun tilavuutta sen monimutkaisen muodon vuoksi. [2]

Laivan (aluksen) kelluvuus

Kelluvuusreservi

Aluksen kelluvuus ymmärretään sen kyvyksi pysyä pinnalla tietyn kuorman alaisena [3] . Tälle kyvylle on ominaista kelluvuusreservi , joka ilmaistaan prosentteina vesirajan yläpuolella olevien vesitiiviiden osastojen tilavuudesta vesitiiviin kokonaistilavuuteen. Kaikki läpäisemättömyyden rikkominen johtaa kelluvuusmarginaalin pienenemiseen. Alukselle, jonka runko on vesitiivis pääkannen suuntaisesti :

W=V_{h}/V_{o}*100,

missä on aluskannen tilojen tilavuus vesirajan yläpuolella, on koko kansitilojen tilavuus. $V_{h}$ $V_{o}$

Tasapainoyhtälöllä on tässä tapauksessa muoto:

P=y(V_{o}-V_{h}),

tai:

P=yV,

missä on aluksen paino, on veden tiheys, on vedenalainen tilavuus, ja sitä kutsutaan kelluvuuden perusyhtälöksi $P$ $y$ $V$

Siitä seuraa:

vakiotiheydellä kuormituksen muutokseen liittyy suhteellinen muutos upotetussa tilavuudessa, kunnes saavutetaan uusi tasapainoasema. Eli kuorman kasvaessa alus "istuu" syvemmälle veteen, laskussa se kelluu korkeammalle. $y$ $P$ $V$
vakiokuormituksella tiheyden muutokseen liittyy käänteisesti verrannollinen muutos upotetussa tilavuudessa . Joten makeassa vedessä alus istuu syvemmällä kuin suolaisessa vedessä. $P$ $y$ $V$
volyymin muutos , muiden tekijöiden pysyessä samana, liittyy laskuun. Esimerkiksi painolastissa ulkolaitavedellä tai osastojen hätätulvittaessa voidaan olettaa, että alus ei ottanut lastia, vaan lisäsi vedenalaista tilavuutta ja syväys lisääntyi - alus istuu syvemmällä. Vettä pumpattaessa tapahtuu päinvastoin. $V$

Kelluvuusmarginaalin fyysinen merkitys on vesimäärä, jonka alus voi ottaa (esim. kun osastoja tulvii) vielä pinnalla. 50 % kelluvuusmarginaali tarkoittaa, että vesirajan yläpuolella oleva vedenpitävä tilavuus on yhtä suuri kuin sen alapuolella oleva tilavuus. Pinta-aluksille on ominaista 50÷60 %:n ja enemmän varannot. Uskotaan, että mitä enemmän varastoa saatiin rakentamisen aikana, sitä parempi.

Neutraali kelluvuus

Kun vastaanotetun veden tilavuus (pinta-aluksella) on täsmälleen yhtä suuri kuin kelluvuusmarginaali, katsotaan, että noste on menetetty - marginaali on 0%. Todellakin, tällä hetkellä alus uppoaa pääkannen varrella ja on epävakaassa tilassa, jolloin mikä tahansa ulkoinen vaikutus voi saada sen joutumaan veden alle. Ja vaikutteista ei yleensä ole pulaa. Teoriassa tätä tapausta kutsutaan neutraaliksi kelluudeksi .

Negatiivinen kelluvuus

Kun otetaan vastaan kelluvuusmarginaalia suurempi määrä vettä (tai mikä tahansa painoltaan suurempi lasti), aluksen sanotaan saavan negatiivisen kelluvuuden . Tässä tapauksessa se ei osaa uida, vaan voi vain uppoaa.

Tästä syystä alukselle perustetaan pakollinen kelluvuusreservi, jonka tulee olla ehjässä turvallisen navigoinnin vuoksi. Se vastaa täyttä uppoumaa ja on merkitty vesiviivalla ja/tai kuormitusviivalla .

Suorasivuinen hypoteesi

Vaihtelevien kuormituksen vaikutuksen määrittämiseksi kelluvuuteen käytetään oletusta, jonka perusteella katsotaan, että pienten (alle 10 %: n siirtymä ) kuormien hyväksyminen ei muuta tehollisen vesiviivan pinta-alaa. Toisin sanoen syväyksen muutos katsotaan ikään kuin runko olisi suora prisma. Sitten siirtymä riippuu suoraan vedosta.

Tämän perusteella määritetään asutuksen muutoskerroin, yleensä t/cm:

q=0.01yS,

missä on tehollisen vesiviivan pinta-ala , tarkoittaa kuorman muutoksen määrää tonneissa, joka vaaditaan syväyksen muuttamiseen 1 cm. Taaksepäin laskettuna sen avulla voit määrittää, onko kelluvuusmarginaali ylittänyt sallitut rajat. $S$ $q$

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Sobolev L. Georgian satuja // Tarinoita Neuvostoliiton kirjailijoista. Osa 3. - M .: Valtio. fiktiosta, 1952. - S. 332.
↑ Archimedes. Archimedesin laki. Archimedesin elämäkerta. . Haettu 26. helmikuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 21. helmikuuta 2009. (määrätön)
↑ Taistelu kelluvuus // Military encyclopedia : [18 osassa] / toim. V. F. Novitsky ... [ ja muut ]. - Pietari. ; [ M. ] : Tyyppi. t-va I. D. Sytin , 1911-1915.

Kirjallisuus

Voytkunsky Ya. I. Viitekirja laivan teoriasta. T. 2. Tuomioistuinten statiikka. Laivojen rullaus. - L .: Laivanrakennus. - 1986.
Sizov V. G. Laivan teoria: Oppikirja yliopistoille - Odessa, Phoenix. - 2003.

Linkit

Aiheeseen liittyvä media Kelluvuus Wikimedia Commonsissa

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen iso kiinalainen Hienoa norjalaista Iso venäläinen Brockhaus ja Efron Sotilaallinen Sytina Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4137276-1