III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.3.3. Công thức ổn định ban đầu Xác định các bán kính nghiêng
Từ hình 10a có cánh tay đòn ổn định tĩnh:
0.sin
l=h θ
Mô men phục hồi được xác định theo công thức sau:
Mb = Dh0 sinθ = Dl (3.22) Công thức (3.22) gọi là công thức ổn định ngang ban đầu.
Tương tự có công thức ổn định dọc ban đầu (hình 10b).
Mb =DH0sinΨ (3.23) Khi θ nhỏ (<150
) thì Mb = Dh0θ và Mb =DH0Ψ (3.24) Trị số Dh0 và DH0được gọi là hệ số ổn định ngang và hệ số ổn định dọc.
Các công thức (3.22) và (3.23) cho thấy chiều cao ổn định h0 và H0
cũng là các chỉ tiêu ổn định của phương tiện nổi. Các điều kiện ổn định của phương tiện nổi theo h và H được nêu trong bảng 3.2:
Bảng 3.2: Các điều kiện ổn định của phương tiện nổi
Trạng thái Điều kiện ổn định ngang Điều kiện ổn định dọc
Ổn định Mb > 0, l > 0, h0 > 0 H0 > 0 Không ổn định Mb < 0, l < 0, h0 < 0 H0 < 0
Phiếm định Mb = 0, l = 0, h0 = 0 H0 = 0
Thường trị số chiều cao ổn định ban đầu h0của phao nổi lấy từ 0,5 – 1m. Từ hình 10 có các công thức tính toán chiều cao ổn định sau:
h0 = r0 + zC –zG = zm - za
H0 = R0 + zC –zG = zM - za
Trong đó zm và zM – là khoảng cách từ tâm nghiêng ngang và tâm nghiêng dọc đến mặt phẳng cơ bản.
khoảng cách từ trọng tâm phương tiện nổi đến tâm nổi r0, R0 –là bán kính nghiêng ngang và bán kính nghiêng dọc
Chiều cao h0 và H0 phụ thuộc vào hình dáng, tỷ số kích thước chính của phương tiện nổi, tính trạng tải trọng, dịch chuyển.
Như vậy để xác định h0 và H0cần biết r , R, zC, zG.
Dựa vào nguyên lý nghiêng tương đương người ta xây dựng được các công thức xác định bán kính nghiêng ngang và bán kính nghiêng dọc như sau: Bán kính nghiêng ngang: r0 =Ix V - Bán kính nghiêng dọc : R0 = f I V
V – thể tích chiếm nước của phương tiện nổi (m3
).
Ix – Mô men quán tính diện tích mặt đường nước đối với trục ox của phương tiện nổi.
If – Mô men quán tính diện tích mặt đường nước đối với trục ngang đi qua trọng tâm diện tích mặt đường nước S và song song với trục ngang oy của phương tiện nổi.
If = Iy – xf 2
.S
Iy – Mô men quán tính diện tích mặt đường nước đối với trục oy. Xf – hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước.
Tóm lại các trạng thái ổn định của phương tiện nổi được tóm tắt trong bảng 3.3:
Bảng 3.3: Các trạng thái ổn định của phương tiện nổi
Trạng thái Điều kiện ổn định ngang Điều kiện ổn định dọc
Ổn định Mb > 0, h0 > 0, zmo > zG Mb > 0, H0 > 0, zM > zG
Không ổn định Mb < 0, h0 < 0, zmo < zG Mb < 0, H0 < 0, zM < zG Phiếm định Mb = 0, h0 = 0, zmo = zG Mb > 0, H0 = 0, zM = zG