stabilnost broda

stabilnost broda, svojstvo broda da se odupire nagibanju koje izazivaju prekretni momenti (od vjetra i valova, vučne sile tegljača, sile na kormilo pri naglom zaokretu, te od pomicanja i slabog rasporeda tereta) i da se vrati u ishodišni ravnotežni položaj kada ti momenti prestanu djelovati; značajna je poprečna stabilnost. Pri nagibu broda oko uzdužne osi težište se pomiče iz F_o u F; smjer sile uzgona U djeluje iz točke F (okomito na plovnu liniju) i siječe okomicu iz F_o u točki N (prividni metacentar); masa broda D (jednaka uzgonu U) djeluje iz težišta sistema svih brod. težina G, pa sile U i D tvore par sila momenta statičke stabilnosti: M_st = D · GH_o. S. b. ovisi o položaju metacentra N (ovisi o obliku brod. trupa koji pri nagibanju uranja odn. izranja iz vode) i o položaju težišta sistema G (ovisi o razmještaju masa po visini broda); ako N leži iznad G, moment djeluje nasuprot nagibanju broda (brod je stabilan); ako se N nalazi ispod G, brod će se i dalje nagibati (negativna s. b.; može se prevrnuti) sve dok metacentar N ne dođe iznad G. Moment statičke s. b. može se prikazati obrascem: M_st = D · GH = D (NF_o − F_oG) · sin φ gdje D · NF_o · sin φ predstavlja stabilnost forme (mijenja se oblik istisnine pri nagibanju), a D · F_oG · sin φ stabilnost masa. U površinskih brodova G se redovno nalazi iznad F_o (osim u jedrilice s balastnom kobilicom), stabilnost masa im je negativna, pa stabilnost forme mora biti pozitivna. Podmornica u podvodnoj vožnji nema stabilnost forme, pa stabilnost masa mora biti pozitivna (težište je sistema G ispod težišta istisnine F_o; M_st = D · F_oG · sin φ). Pri malim je nagibima (φ ≦ 10°) gotovo svi smjerovi sila uzgona prolaze kroz točku M_o pa je početna s. b.: M_sto = D · M_oG · sin φ ≅ D · M_oG · φ; početna metacentarska visina dana je M_oG = M_oF_o − F_oG, početni poprečni metacentarski polumjer M_oF_o = r = I_B/V, gdje je I_B moment tromosti površine plovne linije za uzdužnu os a V volumen istisnine broda. Položaj točke G određuje se proračunom centracije, a položaj F_o nalazi se iz dijagramnog lista za dotični gaz broda. Početna s. b. M_oG povećava se sa širinom broda i sa što nižim položajem težišta sistema (velike mase nisko smještene); ne smije biti prevelika jer brod ima male periode njihaja (izaziva nelagodnost u putnika i posade te pomicanje tereta i opreme); smanjuju je → slobodne površine (brodovi za tekući i sipki teret imaju i uzdužne pregrade). Nesimetrično raspoređen teret i negativna početna metacentarska visina uzrokuju ekscentrični položaj težišta sistema i početni nagib broda; katkad se to javlja i za plovidbe (u brodova s drvom ili teškim teretom na palubama kad su zalihe u tankovima dvodna potrošene). Na valovima se s. b. smanjuje kada se brod nalazi na brijegu vala, a povećava kad se nalazi na valnom dolu. Opasnost od prevrtanja postoji u malih brodova (ribarski, trajekti) na brijegu vala i za valova u krmu; zbog male relativne brzine između broda i vala, brod tada ostaje duže na brijegu vala, pa prekretni momenti dolaze jače do izražaja. Dok je početna s. b. (početna metacentarska visina) mjerodavna za proračun početnih kutova nagiba broda φ ≦ 10°), za veće nagibe služi krivulja momenta statičke stabilnosti M_st, odn. poluga h = M_st/D (Reedov dijagram). Pri statičkom djelovanju prekretnog momenta M_p brod se naginje do kuta φ_st jer je uvjet ravnoteže M_st = M_p. Pri dinamičkom djelovanju prekretnih momenata (npr. udari vjetra) brod će se nagnuti do kuta φ_din, jer je uvjet dinamičke ravnoteže da radovi tih momenata budu jednaki. Kako kut φ_din nije ravnotežni položaj, brod će se vratiti kutu φ_st te će se nakon nekoliko njihaja zaustaviti ako prekretni moment nije u međuvremenu promijenio vrijednost. Brod će se prevrnuti ako je dinamička s. b. manja od prekretnog momenta (M_p). Zapovjednik broda raspolaže knjigom trima i knjigom stabilnosti broda (navedeni položaji težišta sistema, metacentarske visine i krivulje poluga stabilnosti za sve važnije slučajeve krčanja tereta). Osim toga na većim brodovima postoje dijagrami ili aparati koji omogućuju da se za svaki gaz broda i položaj težišta sistema odredi krivulja poluga stabilnosti odn. njezine glavne karakteristike. Pri nagibu broda oko poprečne osi dolazi do izražaja samo početna stabilnost. Za razliku od podmornica gdje su poprečna i uzdužna stabilnost jednake, u brodova zbog velike uzdužne stabilnosti ne postoji mogućnost prevrtanja oko poprečne brod. osi; ali, zbog pomaka ili ukrcaja tereta, a osobito pri prodoru vode, u uzdužnom smjeru može doći do većih prekretnih momenata koji mogu prouzrokovati znatan trim broda; zbog zadržavanja pom. svojstava broda ti se momenti ne smiju dopustiti. Izjednačenjem prekretnog momenta (M_p = p · d; p je masa a d njezin pomak po dužini broda) i poč. momenta uzdužne s. (M_st = D · M_LG sin φ ≅ D · M_LG · φ) može se odrediti kut trima φ = p · d/D · M_LG; na osnovi tog kuta proračunava se promjena gaza na pramcu i krmi. Uzdužna metacentarska visina M_LG dana je odnosom: M_LG = M_LF_o − F_oG, gdje je uzdužni metacentarski polumjer R = M_LF_o = I_L/V, gdje je I_L moment tromosti površine plovne linije s obziroma na poprečnu os kroz njezino težište.