Vztlak

Vztlak (zastaralý název je vztlak [1] ) je vlastnost tělesa ponořeného do kapaliny zůstat v rovnováze, aniž by opustilo vodu a aniž by se dále potápělo, tedy vznášet se. Také - část teorie lodi , studovat vztlak.

Archimedův zákon

Starověký řecký vědec Archimedes formuloval zákon, podle kterého se ponořené těleso vznáší v rovnováze, když se jeho hmotnost rovná hmotnosti objemu jím vytlačené kapaliny .

V tomto případě tlačná síla, přirozeně tlaková síla, závisí na hustotě tekutiny (ρ tekutina ) a hmotnost ( Gravitace ) na hustotě tělesa (ρ objektu ). Obě síly jsou výsledkem rozloženého zatížení. Je jasné, že čím vyšší je hustota kapaliny, tím menší část tělesa bude klesat do rovnováhy. Naopak, čím větší je hustota tělesa pro daný objem, tím větší je jeho hmotnost m a tím hlouběji bude klesat.

V nepřítomnosti povrchového napětí bude rovnice rovnováhy pro plovoucí těleso vypadat takto:

{\frac {\rho _{\mathrm {object} }}{\rho _{\mathrm {fluid} }}}={\frac {P_{\mathrm {object} }}{\rho _{ \mathrm {fluid} }\cdot g-P_{\mathrm {im} }}},

kde je hmotnost tělesa, je hustota tělesa, je zrychlení volného pádu, je hmotnost ponořeného tělesa, je hustota kapaliny. $P_{\mathrm {object} }$ $\rho _{\mathrm {objekt} }$ $G$ ${\displaystyle P_{\mathrm {im} ))$ $\rho _{\mathrm {fluid} }$

Předpokládá se, že Archimedes odvodil tento zákon řešením problému určování hustoty tělesa bez použití objemů. Podle legendy potřeboval zjistit, zda je koruna, která váží tolik jako zlatý slitek, vyrobena ze zlata. Nemohl přímo změřit objem koruny kvůli jejímu složitému tvaru. [2]

Vztlak lodi (plavidla)

Rezerva vztlaku

Vztlak lodi je chápán jako její schopnost udržet se na hladině při daném zatížení [3] . Tato schopnost je charakterizována rezervou vztlaku , která je vyjádřena jako procento objemu vodotěsných oddílů nad vodoryskou k celkovému vodotěsnému objemu. Jakékoli porušení nepropustnosti vede ke snížení rozpětí vztlaku. Pro loď (plavidlo), jehož trup je vodotěsný podél hlavní paluby :

W=V_{h}/V_{o}*100,

kde je objem prostorů v podpalubí nad čarou ponoru, je celý objem prostorů v podpalubí. $V_{h}$ $V_{o}$

Rovnováha rovnováhy má v tomto případě tvar:

P=y(V_{o}-V_{h}),

nebo:

P=yV,

kde je hmotnost plavidla, je hustota vody, je ponořený objem a nazývá se základní rovnice vztlaku $P$ $y$ $PROTI$

Z toho plyne:

při konstantní hustotě je změna zatížení doprovázena úměrnou změnou ponořeného objemu až do dosažení nové rovnovážné polohy. To znamená, že s nárůstem zatížení plavidlo "sedí" hlouběji do vody, s poklesem plave výše. $y$ $P$ $PROTI$
při konstantním zatížení je změna hustoty doprovázena nepřímo úměrnou změnou ponořeného objemu . Takže ve sladké vodě je loď hlouběji než ve slané vodě. $P$ $y$ $PROTI$
změna objemu , jsou-li ostatní věci stejné, je doprovázena změnou poklesu. Například při balastování vnější vodou nebo nouzovém zaplavení oddílů lze předpokládat, že loď nevzala náklad, ale zvětšila ponořený objem a ponor se zvýšil - loď sedí hlouběji. Při čerpání vody se děje pravý opak. $PROTI$

Fyzikální význam meze vztlaku je množství vody, které může loď nabrat (řekněme, když jsou prostory zaplaveny), když je stále na hladině. Rozpětí vztlaku 50 % znamená, že vodotěsný objem nad vodoryskou se rovná objemu pod ní. Povrchové lodě se vyznačují zásobami 50÷60 % a více. Předpokládá se, že čím více zásob bylo získáno během výstavby, tím lépe.

Neutrální vztlak

Když se objem přijaté vody (pro povrchovou loď) přesně rovná meze vztlaku, má se za to, že vztlak je ztracen - rezerva je 0 %. V tuto chvíli se loď skutečně potápí podél hlavní paluby a je v nestabilním stavu, kdy jakýkoli vnější vliv může způsobit, že se dostane pod vodu. A o vlivy zpravidla není nouze. Teoreticky se tento případ nazývá neutrální vztlak .

Negativní vztlak

Když přijme objem vody větší než je vztlaková rezerva (nebo jakýkoli náklad větší hmotnosti), říká se, že loď dostává záporný vztlak . V tomto případě není schopen plavat, ale může se pouze potopit.

Pro plavidlo je proto stanovena povinná rezerva vztlaku, kterou musí mít v neporušeném stavu pro bezpečnou plavbu. Odpovídá plnému výtlaku a je označena vodoryskou a/nebo čárou zatížení .

The straight-sided hypothesis

Pro stanovení vlivu proměnných zatížení na vztlak se používá předpoklad, podle kterého se má za to, že přijetí malých (méně než 10% posunutí ) zatížení nemění plochu efektivní vodorysky. To znamená, že změna ponoru se posuzuje, jako by trup byl rovný hranol. Potom posuv přímo závisí na ponoru.

Na základě toho se určí faktor změny sedání, obvykle v t/cm:

q=0,01yS,

kde je oblast efektivní vodorysky , znamená velikost změny zatížení v tunách potřebnou ke změně ponoru o 1 cm. Při zpětném výpočtu vám umožňuje určit, zda míra vztlaku překročila povolené limity. $S$ $q$

Viz také

Poznámky

↑ Sobolev L. Gruzínské pohádky // Příběhy sovětských spisovatelů. Svazek 3. - M .: Stát. z beletrie, 1952. - S. 332.
↑ Archimedes. Archimedův zákon. Životopis Archimedes. . Získáno 26. února 2009. Archivováno z originálu 21. února 2009. (neurčitý)
↑ Bojový vztlak // Vojenská encyklopedie : [v 18 svazcích] / ed. V. F. Novitsky ... [ a další ]. - Petrohrad. ; [ M. ] : Napište. t-va I. D. Sytin , 1911-1915.

Literatura

Voytkunsky Ya. I. Referenční kniha o teorii lodi. T. 2. Statika soudů. Válcování lodí. - L .: Stavba lodí. - 1986.
Sizov V. G. Teorie lodi: Učebnice pro univerzity. - Odessa, Phoenix. - 2003.

Odkazy

Související média Buoyancy at Wikimedia Commons

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština velká čínština Skvělý norský Velký Rus Brockhaus a Efron Vojenská Sytina Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4137276-1