Восстанавливающий момент. Плечо статической остойчивости.
а — разделение двойного дна; b — двойное дно со сплошными и бракетными флорами; с — двойное дно с продольным набором (с продольными ребрами жесткости); d — двойное дно с днищевыми стрингерами.
1 — балластная вода (форпик); 2 — балластная вода (двойное дно); 3 — топливо; 4 — смазочное масло; 5 — коффердам; 6 — пресная вода; 7 — полка скуловой кницы; 8 — настил второго дна; 9 — водонепроницаемый флор; 10 — открытый бракетный флор; 11 — верхний угольник флора; 12 — нижний угольник флора; 13 — бракеты; 14 — сплошной флор; 15 — горизонтальный киль; 16 — вертикальный киль; 17 — бортовой стрингер; 18 — скуловой стрингер; 19 — скуловая кница; 20 — трюмные шпангоуты; 21 — скуловая кница; 22 — днищевые продольные балки; 23 — продольные балки второго дна; 24 — крайний междудонный лист; 25 — днищевые стрингеры.
Остойчивостью называет такое свойство судна, благодаря которому оно при воздействии внешних причин (ветер, волны и др.) и внутренних процессов (смещение грузов, перемещение жидких запасов, наличие свободных поверхностей жидкости в отсеках и т.д.) не переворачивается. Это одно из важнейших мореходных качеств судна, которое наряду с плавучестью, ходкостью, качкой, управляемостью и прочностью определяет возможность эксплуатации судна.
Наиболее емким определением остойчивости судна может быть следующее: Остойчивость – это способность судна не переворачиваться при воздействии на него природных морских факторов (ветра, волнения, обледенения), а также в сочетании с «внутренними» причинами, вызванными действиями экипажа.
Остойчивость судна делится на статическую и динамическую. Под статической остойчивостью понимают способность судна противостоять статическим усилиям; под динамической остойчивостью - способность судна противостоять динамическим усилиям, при действии которых уже нельзя пренебрегать ускорениями судна.
Различают начальную остойчивость судна и остойчивость при больших углах наклонения. Вследствие ряда допущений зависимости, описывающие начальную остойчивость, получаются более простыми, чем при больших углах наклонения. Эти зависимости справедливы только для бесконечно малых углов наклонения. Однако с некоторой сравнительно небольшой погрешностью их можно применить для расчета наклонений до углов 10-12°.
В остойчивости принято методически выделять поперечную и продольную остойчивость как самостоятельные разделы дисциплины. Теория продольной остойчивости позволяет рассчитать и оценить дифферент судна и его посадку на тихой воде, что очень важно для экипажа при решении проблем, связанных с загрузкой судна, обеспечением прочности, определением количества груза, безопасной его посадкой, заливаемостью и т.п. Теория поперечной остойчивости позволяет судоводителю оценивать уровень безопасности мореплавания, планировать и осуществлять действия по распределению грузов и запасов на судне, выполнять необходимые расчеты по существующим официальным методикам контроля остойчивости, обосновывать те или иные действия по изменению загрузки судна.
Восстанавливающий момент. Плечо статической остойчивости.
При наклонении судна сила веса 
и сила поддержания gV образуют пару сил, стремящуюся вернуть судно в прямое положение (рис.1.2). Момент, создаваемый силами тяжести и поддержания, называется восстанавливающим моментом. Этот момент, оказывающий противодействие внешнему кренящему моменту, служит главным объектом внимания в теории остойчивости.
 |
Рис.1.2
Величина восстанавливающего момента может быть вычислена (для любой пары сил) как произведение одной (любой из двух) силы на расстояние между ними. Расстояние между линиями действия силы тяжести и силы поддержания называется плечом статической остойчивости l.
,
Из формулы видно, что и плечо и сам момент зависят от угла крена судна, т.е. представляют собой переменные (относительно крена) величины. Таким образом, плечо статической остойчивости может служить показателем остойчивости судна. При l >0, МB >0 судно остойчиво, при l £0, МB £ 0 судно не остойчиво.
При фиксированном водоизмещении аппликата центра величины определяется только формой подводного объема. Возвышение центра тяжести судна за счет расположения грузов может меняться в широких пределах.
Рассмотрим четыре в принципе возможных варианта взаимного расположения ЦТ и ЦВ (рис.1.3).
а) б)
в) г)
Рис.1.3
В первом (а) центр тяжести лежит ниже центра величины, момент, возникающий из-за несовпадения линий действия сил тяжести и плавучести, стремится вернуть судно в положение равновесия, т.е. является восстанавливающим - судно имеет положительную начальную остойчивость
Аналогичная картина имеет место, когда ЦТ лежит выше ЦВ, но ниже метацентра (б).
В том случае, когда ЦТ судна и метацентр совпадут (в), восстанавливающий момент обращается в нуль, - судно имеет нейтральную начальную остойчивость.
При дальнейшем повышении ЦТ (г) момент из восстанавливающего становится опрокидывающим – он стремится увеличить отклонение судна от положения равновесия – судно имеет отрицательную начальную остойчивость.
В двух последних вариантах судно не обладает остойчивостью. Для надводных судов типичным является второй вариант взаимного расположения ЦТ и ЦВ. Исключения составляют только подводные лодки в погруженном состоянии и некоторые спортивные парусные суда.