浮力和稳定性
a.浮力
5A1。引言。浮力通常被理解为一个物体的特性,使其能够漂浮在液体表面或液体中。虽然这样的定义是正确的,它没有完全定义这个术语。浮力,考虑到与潜艇有关,向上的力是否在水下 在空气中,然后浸入水中。铝球重约48磅,铸铁球重约48磅。136磅。如果球体被降到水中,刻度盘上的铝读数为29.1,铸铁117磅。体重的差异,48-29.1=18.9和136-
说明浮力的图纸。
图5-1。浮力取决于体积。
或由支撑液浮体。这个术语的概念传达了这样一个观点:体积,独自一人,确定浮力,施加在浸入式浮体上的向上力等于它所排出的流体的重量。图5-1中的图表说明了这一观点。

一个铝球和一个铸铁球,每10英寸直径,称重

117.1=18.9,都一样,显示浮力,或是流离失所的水的上升力,在这两种情况下是相同的,并且与浸泡的物体的重量无关。

潜艇的浮力也取决于排水量,如图5-2所示,通过改变排水量来控制浮力。

五十三

说明如何改变排量的图纸。
图5-2。位移量改变。

图A,图5-2,表示水面上的潜艇。它的主压载舱充满了空气。排水量,以粗线范围内的区域为代表,等于潜艇的重量。

图B,图5-2,表示潜水艇。主压载舱进水,排出空气。流离失所的水现在由重圈中的区域表示。潜艇的总重量没有改变,但是,由于排水量减少,排水重量现在等于或小于潜艇的重量,潜艇可能会被淹没。

5A2。浮心。这个浮心是流离失所的水的重心。它位于排水量的几何中心。浮力中心不应与浸入水中的重心相混淆,或漂浮,正文。这两个中心表示为g,分别在图5-2中的草图上。

5A3。浮力状态。根据定义,浮力是施加在漂浮物上的向上力,或浸入水中,身体与体重无关。浮筒状态与

身体的重量和流离失所的液体的重量。就潜艇而言,排出的流体是海水。三浮力状态考虑:1)正浮力,2)中性浮力,负浮力。

1。正浮力当身体重量小于等量流离失所液体的重量时存在。

2。中性浮力当物体的重量等于等量流离失所流体的重量时存在。处于这种状态的尸体仍处于悬浮状态,既不上升也不下沉,除非受到外力作用。

虽然这种情况可以在实验室中得到,它是否能在潜艇上得到是值得怀疑的。尽管如此,该条件已接近,任何差异均由潜水飞机计算得出;然后认为该船处于中性浮力状态。

三。负浮力当身体的重量大于等量流离失所的液体的重量并且身体下沉时存在。

理论上,潜艇的主要压载舱的设计体积应确保当潜艇被水淹没时,船处于中性浮力状态。负浮力是通过淹没负水箱获得的。

五十四

B.稳定性
5B1。稳定性。稳定性是导致它的物体的性质,当受到平衡状态的干扰时,为了发展力量,或时刻,这会使身体恢复到原来的状态。因为稳定性是一种平衡状态,这个术语应该被定义。

5B2。平衡。平衡是对立力量之间的平衡状态,可以有三种状态:(1)稳定,2)中性,3)不稳定。

1。稳定平衡是一个物体引起它的性质,当受到干扰时

位于其侧面的圆锥体可以在其表面滚动,并将保持在其移位位置。橡子可以在它的点上平衡并保持平衡,但是,当受到干扰时,会增加它的位移。

这两个条件,浮力和稳定性,与潜艇有着密切的联系和相互依赖性,因此必须一起讨论。

所有浮体,包括水面舰艇和潜艇,服从于同样的力量,这些力量

说明平衡状态的图。
图5-3。平衡状态
从平衡状态来看,为了发展力量,或时刻,这会使它恢复到原来的状态。当浮体处于稳定平衡状态时,它的重心和浮力中心在同一条垂直线上。

2。当一个物体保持其位移位置时,就存在中性平衡。

三。当物体在轻微位移后倾向于继续运动时,就存在不稳定平衡。

这三种状态如图5-3所示。

位于其底座上的圆锥体可向任何方向倾斜,在一定范围内,释放后将回到等原始位置。

在所有情况下,遵循相同的物理定律。有区别,然而,水面舰艇的稳定性与潜艇的稳定性之间。因为潜艇是特殊的漂浮体,它们的稳定性需要这些法律的特殊应用。

另一个术语,,稳心器,在继续讨论稳定性之前需要了解。

5B3。Metacenter。稳心是穿过浮体浮力中心的垂线与穿过新浮力中心的垂线的交点。如图5-4所示。

五十五

潜艇稳心图。
图5-4。稳心器

如图所示倾斜船只时,浮力中心从地下一层,因为左边的排水量G随着右方排水量的增加而减小。浮力中心,处于流离失所的水的重心,移至点地下一层,一条垂直线穿过这一点G与原始垂直线相交.距离转基因被称为稳心高度。这说明了稳定的基本规律。什么时候?以上G,稳心高度为正

船是稳定的,因为有一个力臂,,OB1,已设置,以使船舶返回其原始位置。很明显,如果位于下方G,前臂倾向于增加倾斜。在这种情况下,稳心高度为负,血管将不稳定。

在地面上时,潜艇在稳定性方面与水面的问题基本相同。然而,如图5-5中的图表所示,有些差异是明显的。

潜艇水面平衡图。
图5-5。水面上的潜艇。
五十六

说明下沉过程中浮力中心和稳心变化的图纸。
图5-6。下沉过程中浮心和稳心的变化。

这三点,,Bg,M,比水面舰艇更接近。当潜艇被淹没时,这些要点的排列方式不同。

潜艇的重心,,g,保持固定在船中心线以下,同时互相靠近,,上升和通过G,直至完全淹没是一个共同点。这些变化如图5-6所示。

表面上有三个点,,BM,G,与水面舰艇处于相同的相对位置。当压载舱充满时,位移随着降低.那里

在淹没或浮出水面时重合G转基因变为零,或者可能是负数。正常潜水时,这一点太快了,船没时间列清单了。当压载舱充满水时,,上升到压力壳的正常浮力中心,稳定性与G在下面B.

正是这些中心如此剧烈变化的原因,可以通过矩形截面的anillustration更容易看出。图5-7中的图表表示一个矩形闭合盒,如此加权G它会沉入水中。它周围的区域在侧面和底部代表空气室。

说明浮力移动中心的图纸。
图5-7。浮力中心移动。
五十七

在A,船浮在水面上,所有的水都被排除在舱外,重心在G以及浮力中心,,B,通过与位移的对角线相交找到。

在B,水箱下部进水。使用前面的对角线,可以看出,浮力中心,,B,现在与G装置不可安装。

在C,周围的水箱被淹没,机组被淹没。浮力中心在地下二层,流离失所的水的对角线的交叉点。机组稳定,浮力中心和重心在同一条垂直线上。关于浮力中心的任何旋转运动地下二层立即设置恢复力臂。

堆焊时,压载水被

水线以下的形状都会影响稳定性。

高干舷和火炬确保良好的扶正臂和增加稳定性是一个公理。低干舷和”翻滚回家“或者向内倾斜,给出较小的扶正臂和较小的稳定性。图5-8中的图表显示了这一点的原因。

图A表示一个圆柱形容器,其重心位于容器体的中心,其重量使其漂浮在中心线上。它的浮力中心是流离失所的水的重心。

很明显,这艘船不处于稳定的平衡状态。G无论身体如何旋转,都将保持在同一位置。由于没有设置扶正臂,船将不会回到原来的位置。

图B表示一个体积相等且吃水线相同的容器。其中心

说明形状和干舷对稳定性影响的图纸。
图5-8。形状和干舷对稳定性的影响。
低压鼓风机,,转基因可能会变成负数,并且可能会出现一个列表。作为纠正措施,如果应该出现一个列表,某些主压载舱为左舷和右舷部分提供单独的低压吹管。杠杆操作,安装列表控制阀,以限制向高压侧储罐输送的空气,并将更多空气输送至低压侧。

5B4。横向稳定性。任何船只在水面上的稳定性取决于两个因素:1)重心的位置,(二)船舶形状。水线以上的形状,干舷,以及

重心在体积的中心,浮力的中心在被放水的重心。当这艘船在重心附近倾斜时,形状变化的影响很明显。左侧排水量G减少,右侧的位置增加。浮力中心向右移动,稳心器,M,以上g,以及力的耦合g,倾向于纠正船只。

在图C中,船舶从水线向外倾斜,其干舷增加。当这个容器倾斜时,增加的

五十八

在水底断面形状的基础上增加了耀斑的位移。浮力中心移动了四倍,抬起稳心并提供一个强有力的支臂。

潜艇的形状最差,小干舷和极端翻滚回家。出于这个原因,尽一切努力保持重心尽可能低。蓄电池,每个电池重约1吨,所有重型机械都被设置为尽可能低的,但是上层建筑,甲板设备,康宁塔的总重量相当大。因为很难使法向重心足够低,潜艇沿龙骨携带铅压载物。

比短横轴所产生的结果大;因此,浮力中心移动一个更大的距离。在图示的船上,浮力中心向右移动大约23英尺,表面稳心高度为370英尺。因为短横轴,横向稳心高度仅为1 1/2英尺。

当潜艇下沉时,然而,水平面消失,稳心下降到浮力中心。这是因为水下物体上的力作用就像物体从浮力中心悬浮一样。被淹没,浮力中心每侧排水量保持不变,不考虑轴的角位移。作为旋转中心

说明稳定性随水线长度增加的图纸。
图5-9。稳定性随着水线长度的增加而增加。
5B5。纵向稳定性。潜艇的纵向稳定性远大于横向稳定性。两种情况下的稳定性取决于稳心和重心的相对位置,但是,在这种情况下,根据纵轴计算稳心。

图5-9显示了为什么纵轴小角度引起的水的小角度位移要大得多。

水下物体的浮力中心,穿过这个中心的垂直线,对于身体的任何位置,总是在同一点相交。因此,对于水下物体,重心和浮力中心是一致的。这与第55页所给出的元中心的定义一致。因此,纵向转基因和横向转基因与水下潜艇相同,但自由表面的影响除外。
五十九

5B6。自由表面。自由表面是指部分充液罐中压载水的表面,其中水可以自由移动并假定其正常表面。从图5-10的图表可以看出压载舱自由表面的不利影响。

自由表面对纵向稳定性的影响大于横向稳定性,因为所涉及的力臂较大。

图A表示一根管子,两端封闭,部分注满水。

暂停时间:,其长度的精确中心。水的重心是G.乙G在同一条垂直线上,管道处于平衡状态。如果

浸没的燃油压载舱与海洋相连,燃油从顶部排出,因此它们总是充满油或水,或者每个都有一定比例的油或水。

在下沉过程中,当压载舱被水淹没时,以及当压载舱被吹出进行铺面时,所有主压载舱都存在自由表面。为了减少这个自由表面的影响,压载舱由横向舱壁分成若干个独立的舱。纵向道碴空间的这种划分的效果如图C所示,图5-10。

管内有隔板,每个部分都有自己的重心,,

说明自由表面对稳定性影响的图纸。
图5-10。自由表面对稳定性的影响。
管受到轻微的干扰,自由表面允许水流向低端,如图B所示。水向任一端的任何运动都会移动重心并设置力臂,增加倾斜度和力臂。这会一直持续到水管的一端,并且G在同一条垂直线上B.

如果管内充满水,消除所有自由表面,水不能流动,这个单位是固体,保持稳定的平衡。

潜艇的设计是为了消除尽可能地,所有自由表面。主压载舱是按比例分配的,这样当船舶处于

各断面均存在自由面。由于管子倾斜,水像以前一样移动,但移动到一定程度,单个重心移动的累积结果是不成立的。

在潜艇中,水箱中瞬间自由表面的结果被驱动平面抵消。然而,进水舱内的积水严重影响水的纵向和横向稳定性。

5B7。增加永久重量。给潜艇增加重量的影响很严重,不仅因为它使船很重,同时也由于还原作用的稳定性。重量的增加

六十

水面上的船会使它在水中下沉一点,增加位移,通常,稳定性。如果增加的重量低于重心,稳定性进一步提高。

有了潜艇,条件不同,为,为了准备好在主压载舱空的情况下下水,她必须总是在同一条水线上漂浮。为了满足这一要求,重量必须是恒定的,因为在不改变结构的情况下,不可能改变主压载舱的容量或船体的浮力。为燃料重量的通常变化提供辅助油箱,,

商店,船员,等等,但是,增加永久重量需要移除等量的永久压载物。增加的重量,如果在重心以上,提高理论重心;移除压载物会使其更高,导致正常短的扶正臂减少,稳定性降低。应仔细考虑添加甲板武器或任何甲板载荷对重心的影响。

不遵守稳定规律会使潜艇不适于航行,并可能会引起损害。

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