L' equilibrio della nave è il comportamento della nave nell'acqua. Quest'ultimo subisce una serie di forze come il suo peso , la spinta di Archimede , ecc. Il suo comportamento è studiato per garantire la navigazione.
Per spiegare l'equilibrio di una nave sull'acqua è necessario definire due concetti importanti: il baricentro dello scafo e il baricentro .
Essendo lo scafo la parte sommersa dello scafo di una nave, il centro scafo è il centro geometrico del volume sommerso (volume del fluido spostato), la posizione del centro scafo varia con le correnti d'aria (la flessione), la piastra e l' alloggiamento . Il centro dello scafo è indicato con "C" (per scafo ) o "B" (per galleggiabilità , galleggiabilità ).
L'equilibrio della nave è condizionato dalle rispettive posizioni di questi due punti. Questi si tradurranno in lista, assetto e stabilità iniziale.
Le condizioni necessarie affinché la nave sia in equilibrio sono:
Quando la nave si inclina sotto l'effetto di una forza esterna, il centro dello scafo si sposta da C o a C 1 , (si considera che per piccole inclinazioni, il centro dello scafo descrive una porzione di un arco circolare. di centro m , punto che si chiama metacentro della carena. Possiamo assimilarlo ad un centro di rotazione istantaneo relativo ad una data inclinazione. Chiamiamo il punto h punto metacentrico. Si noterà che h è ad una distanza finita quando l tilt è zero .)
Il raggio di questo cerchio può essere calcolato con la formula di Bouguer :
h=ioΔV{\ displaystyle h = {I _ {\ Delta} \ su {V}}}è il momento quadratico della linea di galleggiamento rispetto al suo asse di inclinazione (espresso in m⁴) e al volume dello scafo (espresso in m³).
Si forma una momentanea coppia di raddrizzamento che tende a riportare la nave nella sua posizione diritta iniziale. P è il peso e GZ è il braccio di leva.
Possiamo notare che più G sarà e si avvicinerà a m, più debole sarà il braccio di leva raddrizzante GZ. Quando GZ è zero non ci sarà il braccio della leva di raddrizzamento, l'imbarcazione continuerà a inclinarsi, o almeno sarà in equilibrio instabile. Quando G è sopra m, il braccio di leva si inclina e aumenta l'inclinazione, fino a raggiungere una posizione bilanciata che può essere di 180° (capovolta).
Il fenomeno semplice più vicino è l'equilibrio di una sedia a dondolo . Il metacentro ha una posizione fissa, qui è il centro del cerchio la cui base della sedia a dondolo forma archi di questo cerchio. La posizione del baricentro dell'assemblea (uomo + sedia) è variabile a seconda della posizione assunta dall'uomo. Una persona seduta provoca stabilità della sedia (baricentro sotto il metacentro), se la persona sta in piedi sulla sedia, il baricentro dell'insieme si alza sopra il metacentro e la posizione diventa instabile. L'ultima immagine mostra una stabilità molto forte, la sedia è vuota, il baricentro è molto basso.
Persona in piedi - Posizione instabile (L su M)
Persona seduta - Posizione stabile (L sotto M)
Posizione eretta stabile
Posizione molto stabile (G è molto basso)
La posizione del baricentro dell'imbarcazione (G) deve essere monitorata. Il caricamento in alto farà alzare G, il caricamento in basso causerà G. Una nave quindi generalmente inizia caricando sul fondo prima di caricare nei compartimenti superiori. Il valore di GM è soggetto a regolamenti ( SOLAS ), tra gli altri: un minimo di circa 0,30 m o addirittura 0,45 m per alcune navi.
Nel triangolo rettangolo GZH in Z:, e anche
La tempistica del momento di raddrizzamento può essere scritta: .
Il modulo di stabilità trasversale iniziale è definito da dove r rappresenta l' h preso solo nel dominio di stabilità trasversale.
r viene sostituito utilizzando il teorema di Bouguer:
P è sostituito dal suo valore in funzione del volume dello scafo V e della densità dell'acqua
Questo modulo può essere separato in due membri:
Arriva il momento della linea di galleggiamento, che dipende dalla forma dello scafo, e dalla densità dell'acqua. Il marinaio non ha alcuna influenza su questo termine, era l'attività dell'architetto navale durante la creazione della nave che cercava di ottenere una stabilità di forma positiva, fino a un determinato angolo di sbandamento.
In questo secondo termine si trova lo spostamento P ma anche “a”. Per convenzione "a" si conta positivamente quando G è sopra C. È quindi la posizione del baricentro G misurata dal centro della carena C. L'arto è negativo. Il marinaio può influenzare quest'ultimo, modificando la posizione del baricentro della nave, sia aggiungendo o togliendo peso, sia spostando peso. Riguarda la stabilità del peso che può essere positiva o negativa.
Nel caso di una barca a vela monoscafo, il momento raddrizzante può rimanere positivo fino al ribaltamento quasi completo grazie alla presenza di una chiglia appesantita che abbassa notevolmente il baricentro.
La curva di stabilità statica, comunemente chiamata anche curva "GZ", è una rappresentazione grafica della stabilità statica trasversale di una nave.
Come per il termine GZ, esso rappresenta il braccio di leva di raddrizzamento ed è determinato dalla disposizione orizzontale di "G" ( centro di gravità dell'imbarcazione) e "B" ( centro dello scafo dell'imbarcazione) per ogni angolo di inclinazione.
Durante un ribaltamento, il braccio di leva raddrizzatura "GZ" aumenterà fino a raggiungere un massimo per poi iniziare a diminuire oppure, raggiungendo un certo angolo di inclinazione, diventerà negativo e quindi un braccio di leva ribaltabile.
Il calcolo dei valori di "GZ" per determinati angoli di sponda di una nave avente un carico ben definito produrrà la curva di stabilità statica per quella situazione. Ne consegue che maggiori sono i valori di "GZ", maggiore sarà l'area sotto la curva. Che è soggetto a standard minimi specificati nel "Code on Intact Stability" incorporato nella legislazione governativa della maggior parte dei paesi che hanno firmato le convenzioni dell'Organizzazione marittima internazionale .
Procedura per la costruzione di una curva di stabilità statica (curva GZ)L'analisi di questa curva può rivelare informazioni preziose abbastanza rapidamente e quindi aiutare gli ufficiali della marina mercantile, per i quali la stabilità delle loro navi è una priorità.
Questo angolo può essere intensificato sulla curva come il suo punto di flesso (punto in cui la curva cambia da un aumento concavo a una forma convessa). Questo è spesso abbastanza difficile da stimare con precisione. Ma disegnare verticali a intervalli regolari può aiutare a definire la variazione dell'inclinazione della curva, considerando l'orientamento delle linee tra due punti di intersezione di due verticali consecutive.
Il modulo di stabilità longitudinale iniziale sarà definito dove R rappresenta l' h preso solo nel dominio della stabilità longitudinale.
Come il precedente, questo modulo può essere separato in due membri, conferendo stabilità di forma e stabilità di peso, ma l'elemento di stabilità di forma è così grande perché R nel dominio longitudinale è dell'ordine della lunghezza della nave, che la stabilità di peso è trascurabile.