2. Tính ổn định
2.1 Khái niệm về ổn định tàu
Tàu nổi cũng như tàu ngầm đạt vị trí cân bằng khi lực nổi cân bằng trọng lực và tâm nổi cùng nằm trên đường thẳng vuơng gĩc với mặt thống, đi qua trọng tâm G của tàu.
Trong tự nhiên tàu hoạt động trên mặt nước. dù trên sơng, hồ hay trên biển, luơn chịu tác động của mơi trường như giĩ, sĩng, dịng chảy vv... Dưới ảnh hưởng của ngoại lực tác động nhất thời, vị trí cân bằng của tàu bị phá vỡ, tàu bị nghiêng về phía mạn hay nghiêng dọc tàu. Cĩ thể hình dung được rằng khi hàng hố, vật tư thiết bị trên tàu được giữ chặt tại các vị trí cố định trong những trường hợp khai thác cụ thể, trọng tâm G của tàu hầu như khơng đổi khi tàu nghiêng, cịn tâm nổi B thuộc phần chìm tàu thay đổi vị trí tuỳ thuộc hình dáng hình học phần chìm. Trong trường hợp chung, tâm nổi nhất thời B’ khơng cịn nằm trên cùng đường vuơng gĩc với mặt thống đi qua G. Khoảng cách giữa hướng lực của trọng lực W với hướng lực của lực nổi F thay đổi từ 0 cho vị trí cân bằng đến giá trị L0. Momen ngẫu lực giờ đây mang giá trị WxL = FxL
0. Momen này hoạt động tuân thủ định luật cơ học, cĩ thể cùng dấu với momen nghiêng đã quay tàu khỏi vị trí cân bằng ban đầu, nhưng cũng cĩ thể ngược dấu với momen đĩ. Trường hợp đầu, momen ngẫu lực làm cho tàu nghiêng đến gĩc lớn hơn, cịn trường hợp sau chống lại momen nghiêng.
Hình 2.12
Trên hình 2.12 momen ngẫu lực hình (a) bên trái cố gắng xoay tàu về bên phải, chống lại hướng nghiêng hiện tại của tàu. Trường hợp này momen ngẫu lực cĩ thể đưa tàu lại vị trí cân bằng ban đầu khi momen ngoại lực thơi tác động, cĩ thể trơng đợi ở đây tàu cĩ tính ổn định. Hình (c) bên phải miêu tả bức tranh ngược lại, momen ngẫu lực với hướng xoay như chỉ rõ trên hình làm cho tàu ngày càng nghiêng nhiều hơn. Hình (b) tâm nổi và trọng tâm tàu trùng nhau, momen ngẫu lực bằng khơng. Cả hai rường hợp sau cĩ thể coi tàu khơng ổn định.
Ổn địnhđược hiểu theo nghĩa chung là khả năng của tàu chống lại các tác động của ngọai lực đã đẩy tàu khỏi vị trí cân bằng ban đầu để đưa tàu trở lại vị trí cân bằng này, khi ngoại lực khơng cịn tác động nữa.
Ổn định tàu xét trong những hồn cảnh cụ thể. Dưới tác động tĩnh của ngoại lực tàu phản ứng trong khuơn khổ của ổn định tĩnh. Ngược lại tính ổn định tàu được xét trong điều kiện momen ngoại lực tác động lên tàu dưới dạngđộngsẽ được gọi làổn định động.Tác động tĩnh của ngoại lực xẩy ra với tốc độ tăng trưởng chậm. Số đo của ổn định tĩnh là giá trị momen phục hồi xuất hiện khi nghiêng tàu. Momen phục hồi, ký hiệu Mphhoặc Mr, chống lại momen gây nghiêng tàu, và khi momen nghiêng khơng cịn tác động momen phục hồi đưa tàu về vị trí cân bằng ban đầu. Điều này phụ thuộc vào độ lớn của momen phục hồi so với momen nghiêng. Tác động động của momen ngoại lực thể hiện ở tốc độ tăng trưởng nhanh của nĩ. Số đo ổn định động là cơng sinh ra để thắng cơng ngọai lực và đưa tàu đã bị nghiêng đến gĩc khá lớn quay trở về vị trí cân bằng ban đầu lúc ngoại lực khơng cịn tác động.
Phụ thuộc vào hướng nghiêng tàu khi bị ngoại lực tác động cĩ thể phân biệt hai trường hợp khác của tính ổn định làổn định ngangkhi xét ổn định trong trạng thái nghiêng ngang vàổn định dọccho trường hợp tàu bị nghiêng dọc.