Понятие остойчивости

Остойчивость представляет собой способность яхты, катера  или любого другого водного судна противостоять внешним силам, вызывающим крен, и возвращаться в вертикальное положение после их воздействия.

Под действием всех сил, с учётом специфики судна, происходят явления, известные как крен и дифферент.

• Крен характеризуется углом наклона судна к одному или другому борту. Он измеряется от вертикальной плоскости. Если угол равен 90º, судно находится на боку, при больших углах — оно перевернуто.
• Дифферент является углом наклона судна к носу или корме. Измеряется как разница между осадкой в носовой и кормовой частях судна, и, иногда, упоминается как угол дифферента — угол между плоскостью ватерлинии и горизонтальной плоскостью в продольном направлении.

Различают два вида остойчивости— остойчивость, определенная направлением, и устойчивость, зависящая от характера воздействия.

Устойчивость по направлению можно разбить на две части:

• Продольная остойчивость — это остойчивость судна при наклоне к носу или корме;
• Поперечная остойчивость — это остойчивость судна при наклоне к одному из бортов.

Типы устойчивости, зависящие от характера воздействия, определяются следующим образом:

• Статическая остойчивость — это остойчивость, обусловленная воздействием постоянных сил, таких как фиксированное расположение грузов на борту судна.
• Динамическая остойчивость — это остойчивость, обусловленная воздействием изменяющихся сил, например, при воздействии ветра или волн, при постановке и снятии парусов, при загрузке или разгрузке судна.

Важность остойчивости судна для безопасности

Остойчивость судна является ключевым фактором для обеспечения безопасности на воде, так как она гарантирует стабильность и управляемость судна в разных погодных условиях. Судно с хорошей остойчивостью способно надежно навигировать в сложных морских условиях, что значительно сокращает риск аварий и потерь жизней.

Что влияет на остойчивость судна

Форма корпуса

Форма корпуса судна играет важную роль в его остойчивости. Несколько ключевых параметров, которые определяют остойчивость:

• (LWL) — длина корпуса от носа до кормы, без учета каких-либо выступающих элементов. Чем длиннее корпус, тем более стабильным будет судно и меньшей подверженностью крену оно обладает.
• Ширина корпуса (B) — Ширина корпуса судна влияет на его стабильность в поперечном направлении. Большая ширина обеспечивает повышенную стабильность, но ухудшает маневренность.
• Расположение центра тяжести (GZ) — это позиция центра тяжести относительно дна корпуса, которая влияет на стабильность во время крена. Если центр тяжести выше или ниже центра плавучести, судно будет более устойчиво к крену, но менее маневренно.

Форма днища судна

В общем случае, форма корпуса судна должна находиться в балансе между стабильностью и маневренностью для обеспечения безопасности и оперативной эффективности в различных условиях. В зависимости от типа судна и его задач, форма корпуса может быть специально сконфигурирована для обеспечения наилучшей остойчивости. 

Расчет остойчивости судна

Гидростатический метод: Использует гидростатические принципы для установления того, как отдельные части судна погружаются и выходят из воды с учетом угла крена, а также как это сказывается на общей остойчивости судна.

Геометрический метод: В этом методе особое внимание уделяется форме корпуса судна и распределению грузов на борту. Методика заключается в анализе диаметральной плоскости корпуса и прочих геометрических параметров.

Эмпирический метод: Этот метод базируется на экспериментальных данных, полученных в результате реальных испытаний и исследований на моделях различных судов.

Процесс расчета остойчивости

Процесс оценки начинается с определения центра тяжести судна. Затем, применяя гидростатические данные, определяется метацентрическая высота. После этого, на основе диаграммы статической устойчивости, рассчитывается плечо устойчивости — для это определяют кренящую силу и восстанавливающий момент. В завершении расчетов, полученные результаты сопоставляются со стандартами и требованиями для данного типа судна. 

Диаграммы статической остойчивости