III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.3.1. Các vấn đề chung
Được hiểu theo nghĩa chung là khả năng của phao chống lại các tác động của ngoại lực đã đẩy phao ra khỏi vị trí cân bằng và tự quay trở lại vị trí cân bằng khi tác động ngoại lực không còn nữa.(hình 3.8)
B B1 Mθ π1 π γV Mkp
Trên hình vẽ Mkp là mô men làm cho phương tiện nổi nghiêng khỏi vị trí cân bằng ban đầu ở đường mớn nước BΠ đến vị trí mới có đường mớn nước B1Π1; Μθ = Mhp - mô men phục hồi xuất hiện do sự nghiêng của phương tiện nổi và có xu hướng quay phương tiện nổi về vị trí ban đầu khi Mkpngừng tác dụng.
3.3.1.2. Phân loại ổn định
- Dựa vào tính chất tác dụng của ngoại lực:
+ Ổn định tĩnh : là khả năng của phương tiện nổi chống lại tác dụng gây nghiêng của của ngoại lực tĩnh.
+ Ổn định động: là khả năng của phương tiện nổi chống lại tác dụng gây nghiêng của ngoại lực động.
- Dựa vào hướng tác dụng của ngoại lực:
+ Ổn định ngang là ổn định của phương tiện nổi khi ngoại lực làm cho phương tiện nổi nghiêng ngang quanh trục dọc ox.
+ Ổn định dọc là ổn định của phương tiện nổi khi ngoại lực làm cho phương tiện nổi nghiêng dọc quanh trục ngang oy.
- Dựa vào mức độ nghiêng:
+ Ổn định ban đầu hay ổn định góc nhỏ: là ổn định của phương tiện nổi khi góc nghiêng ngang hoặc góc nghiêng dọc ≤150.
+ Ổn định góc lớn: là ổn định của phương tiện nổi khi góc nghiêng ngang hoặc góc nghiêng dọc > 150
.
3.3.1.3. Các khái niệm cơ bản
- Nghiêng tương đương:
Trong nghiên cứu tính ổn định của phương tiện nổi người ta xem xét sự nghiêng đẳng tích của phương tiện nổi, tức là khi phương tiện nổi bị nghiêng giả thiết rằng lượng chiếm nước của nó không thay đổi, mà chỉ thay đổi hình dạng phần thân phương tiện nổi nằm trong nước.
Lý thuyết về tính ổn định của phương tiện nổi nghiên cứu tác động của mô men ngoại lực tác dụng lên phương tiện nổi trong mặt phẳng đứng.
Mặt phẳng đứng trong đó xảy ra sự nghiêng của phương tiện nổi được gọi là mặt phẳng nghiêng.
- trục nghiêng:
Đường thẳng giao điểm của 2 đường mặt nước gọi là trục nghiêng. Trục nghiêng vuông góc với mặt phẳng nghiêng.
- Quỹ đạo tâm nổi:
Khi phương tiện nổi nghiêng, coi rằng các thành phần trọng lượng trên phương tiện nổi không bị xê dịch, tức là điểm đặt của trọng lực hay trọng tâm của phương tiện nổi không thay đổi, còn tâm nổi dịch chuyển về phía phương tiện nổi nghiêng theo một đường cong không gian gọi là quỹ đạo tâm nổi. - Đường cong tâm nổi:
Là hình chiếu của quỹ đạo tâm nổi lên mặt phẳng nghiêng. Trong trường hợp chung thì đường cong tâm nổi là đường cong biến đổi. Đường cong tâm nổi có đặc điểm là tiếp tuyến tại điểm bất kỳ của đường cong tâm nổi song song với đường mặt nước tương ứng. Tức là lực đẩy nổi luôn luôn là pháp tuyến của đường cong tâm nổi.
Khi xét ổn định ban đầu với góc nghiêng nhỏ có thể coi đường cong tâm nổi là cung tròn.
- Tâm nghiêng của đường cong tâm nổi:
Giao của các đường thẳng chỉ phương tác dụng của lực đẩy nổi lên phương tiện nổi ở vị trí cân bằng thẳng và ở các vị trí nghiêng gọi là tâm nghiêng của đường cong tâm nổi (gọi tắt là tâm nghiêng).
Quỹ đạo của tâm nghiêng trong mặt phẳng nghiêng gọi là đường cong tâm nghiêng.
Bán kính của đường cong tâm nổi : là khoảng cách từ tâm nghiêng đến tâm nổi.
Tương ứng với nghiêng ngang và nghiêng dọc của phương tiện nổi có bán kính nghiêng ngang và bán kính nghiêng dọc (ký hiệu r và R) (hình 3.9).
Khi góc nghiêng nhỏ, vị trí tâm nghiêng và bán kính của đường cong tâm nổi là không thay đổi, đường cong tâm nghiêng là một cung tròn.