Головна

ГІДРОДИНАМІКА

  1. Гідродинаміка киплячих (псевдозріджених) зернистих шарів

Припустимо, вертикальний циліндр буде перебувати під дією наступних сил гідростатичного тиску:

1. Сила P1, Що діє на верхню підставу циліндра.

2. Сила P2, - "- Нижня -" -

3. Сил гідростатичного тиску, що діють з усіх боків на вертикальну поверхню циліндра і спрямованих нормально до його вертикальної осі (вони між собою врівноважуються).

 - Прагне занурити тіло в рідину;

 - Прагне виштовхнути тіло з рідини.

різниця P2 - P1 = Pп називається підтримуючої силою.

,

де V = F.H - Обсяг тіла, зануреного в рідину.

Отже, підтримуюча (виштовхує) сила, що діє на тіло, занурене в рідину, дорівнює вазі обсягу рідини, витісненої тілом. Це і є закон Архімеда, який може бути сформульовано таким чином: "на тіло, занурене в рідину, діє виштовхуюча сила, рівна вазі рідини, витісненої тілом".

 Підтримує (виштовхує) сила Pп є рівнодіюча елементарних сил, прикладена в центрі ваги витісненого об'єму рідини, який називається центром водотоннажності (в загальному випадку не збігається з центром ваги плаваючого тіла).

Основи теорії плавання тел

У теорії плавання тел мають велике значення два поняття. Розберемо їх.

1. плавучість тел - Це здатність тіла плавати в зануреному стані.

Позначимо вага тіла через G. Залежно від співвідношення підтримуючої сили Pп і ваги тіла G, Можливі такі стани тіла, зануреного в рідину:

1. G> Pп - Тіло тоне

2. G п - Тіло спливає

3. G = Pп - Тіло плаває в зануреному стані.

Особливе практичне значення мають два останніх випадки.

а) Плавання тіл в полупогруженном стані.

якщо G п, То тіло почне спливати. Після того, як частина тіла підніметься з рідини, Pп зменшиться, так як зменшиться обсяг рідини, що витісняється тілом і в певний момент настане рівність G = Pп, Витіснення тіла з рідини припиняється і тіло плаває в полупогруженном стані. Для забезпечення плавання необхідне дотримання умови

G = ?.g.V.

б) Плавання тіл в зануреному стані

В цьому випадку для рівноваги тіла крім дотримання основної умови G = Pп необхідно також, щоб центр ваги тіла і центр водотоннажності лежали на одній вертикалі. В іншому випадку виникне пара сил, яка приведе тіло в обертання.

2. Остійність плаваючих тіл - Це здатність плаваючих тіл при відхиленні в заданих межах від положення рівноваги повертатися в це положення після припинення дії відхиляють сил.

До плаваючого тіла можуть прикладатися додаткові зовнішні сили, під дією яких можливі відхилення тіла від положення рівноваги (вітер, нерівномірне навантаження і т.д.)

Наприклад, для випадку повністю зануреного в рідину тіла можливі наступні варіанти:

 Центр ваги А розташований нижче центру водотоннажності В. Тіло буде прагнути повернутися до свого попереднього стану рівноваги, до складу якого входить відхилилося в результаті впливу зовнішніх сил. У цьому випадку положення тіла є остійності.

Центр ваги А розташований вище центру водотоннажності В. Тіло, виведене з рівноваги, не зможе повернутися в початкове положення, а буде все більш від нього відхилятися, тобто положення тіла є нестійким.

 Центр ваги А і центр водотоннажності В збігаються. Матиме місце так зване байдуже стан рівноваги. В цьому випадку плаваюче на глибині тіло може зберігати будь-яке положення, в яке воно приведено діючими силами.


При проектуванні судів і інших плаваючих засобів використовуються закони рівноваги плаваючих тіл.

плавучість судна називається здатність судна плавати в зануреному стані. Необхідно дотримуватися умова G = ?.g.V для забезпечення плавучості.

Дана залежність дозволяє визначити навантаження і осадку судна при відомому його водотоннажність.

вантажний ватерлінією називається лінія перетину поверхні води з бічною поверхнею плаваючого судна в нормальному положенні (без крену) і при повному навантаженні.

Обсяг корпусу судна, розташований вище вантажної ватерлінії, являє собою запас плавучості

,

де ? - Щільність води;

?с - Щільність матеріалу судна.

При негативному запасі плавучості, коли n <0, судно буде тонути.

площиною плавання називається площину перетину судна, обмежена по контуру ватерлінією (площину З-С). ось плавання - Вертикальна вісь, що проходить через центр ваги судна і нормальна до площини плавання (лінія О-О).

ГІДРОДИНАМІКА

 



1   2   3
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати