Υπολογισµός των υδροστατικών δυνάµεων που ασκούνται στη γάστρα του πλοίου



Σχετικά έγγραφα
(2) Θεωρούµε µοναδιαία διανύσµατα α, β, γ R 3, για τα οποία γνωρίζουµε ότι το διάνυσµα

5 Γενική µορφή εξίσωσης ευθείας

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Παράρτηµα Α. Το θεώρηµα απόκλισης του Gauss 1. A x

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ο.Π. ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΣΥΝ ΥΑΣΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ. Γιάννης Ζαµπέλης Μαθηµατικός

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΑΛΓΕΒΡΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΠΟΣΤΟΛΟΥ ΓΙΩΡΓΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ

1)Βρείτε την εξίσωση για το επίπεδο που περιέχει το σηµείο (1,-1,3) και είναι παράλληλο προς το επίπεδο 3x+y+z=a όπου a ένας αριθµός.

ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

α) Η γενική εξίσωση του αρµονικού κύµατος είναι. Συγκρίνοντάς την µε µία από τις δύο εξισώσεις των τρεχόντων κυµάτων, έστω την εξίσωση

ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

Καλή Επιτυχία!!! ΤΕΤΡΑΚΤΥΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ Αµυραδάκη 20, Νίκαια ( ) ΤΑΞΗ... Β ΛΥΚΕΙΟΥ... ΜΑΘΗΜΑ...ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ...

ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΥ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

Γραµµικη Αλγεβρα Ι Επιλυση Επιλεγµενων Ασκησεων Φυλλαδιου 3

Συστήματα συντεταγμένων

Στροβιλισµός πεδίου δυνάµεων

ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ ΑΝΤΟΧΗ ΠΛΟΙΟΥ. Ασκήσεις 1 έως 12

ΦΥΛΛΑ ΙΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

11. Η έννοια του διανύσµατος 22. Πρόσθεση & αφαίρεση διανυσµάτων 33. Βαθµωτός πολλαπλασιασµός 44. Συντεταγµένες 55. Εσωτερικό γινόµενο

x 2 = b 1 2x 1 + 4x 2 + x 3 = b 2. x 1 + 2x 2 + x 3 = b 3

1,y 1) είναι η C : xx yy 0.

ΛΥΣΕΙΣ 6 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ - ΠΛΗ 12,

14 Εφαρµογές των ολοκληρωµάτων

{ } ΠΛΗ 12: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι 2 η ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Απαντήσεις. 1. (15 µονάδες)

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 1ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Διανύσματα, Ευθείες Επίπεδα, Επιφάνειες 2ου βαθμού Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

11 Το ολοκλήρωµα Riemann

ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Τράπεζα Θεμάτων Διαβαθμισμένης Δυσκολίας-Μαθηματικά Ομάδας Προσανατολισμού Θετικών Σπουδών ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Β Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ

Κεφάλαιο 4 ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΚΕΝΤΡΟΥ ΑΝΤΩΣΗΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΚΕΝΤΡΟΥ ΛΟΓΩ ΕΓΚΑΡΣΙΑΣ ΚΛΙΣΗΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

[0,4] [0,9] V 2 : [0,4]

2.2 ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΕΞΙΣΩΣΗΣ ΕΥΘΕΙΑΣ

[A I 3 ] [I 3 A 1 ].

ΦΥΕ 14 Διανύσματα. 1 Περιγραφή διανυσμάτων στο χώρο Γεωμετρική περιγραφή: Τα διανύσματα περιγράφονται σαν προσανατολισμένα ευθύγραμμα

Σφαίρα σε ράγες: Η συνάρτηση Lagrange. Ν. Παναγιωτίδης

Ακρότατα υπό συνθήκη και οι πολλαπλασιαστές του Lagrange

αx αx αx αx 2 αx = α e } 2 x x x dx καλείται η παραβολική συνάρτηση η οποία στο x

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΚΕΝΤΡΟ ΒΑΡΟΥΣ-ΡΟΠΕΣ Α ΡΑΝΕΙΑΣ

9o Γεν. Λύκειο Περιστερίου ( 3.1) ΚΥΚΛΟΣ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : KΩΝΙΚΕΣ ΤΟΜΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤ/ΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Θέµατα Μαθηµατικών Θετικής & Τεχν. Κατεύθυνσης Β Λυκείου 2000

R f : C f : S : [0,4] V 2 : w : w x d W x GM. d : [0,4] W : GM :

R f : C f : S : [0,4] V 2 : w : w x d W x GM. d : [0,4] W : GM :

Παρουσίαση 1 ΙΑΝΥΣΜΑΤΑ

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

ΤΕΧΝΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ- ΥΝΑΜΕΙΣ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕ Ο ΚΑΙ ΣΤΟ

ΜΕΡΟΣ Α! Κινηµατική άποψη

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΕΥΘΕΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ. i) Μία ευθεία με συντελεστή διεύθυνσης ίσο με το μηδέν, θα είναι παράλληλη στον άξονα των y.

Πολλαπλασιασμός αριθμού με διάνυσμα

Μαθηµατικά Θετικής & Τεχν/κής Κατεύθυνσης Β Λυκείου 2001

ΙΑΝΥΣΜΑΤΑ. Σ Λ + α = α

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Ερωτήσεις ανάπτυξης 1. ** 2. ** 3. ** 4. ** 5. ** 6. **

Α. Ροπή δύναµης ως προς άξονα περιστροφής

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΥΡΕΣΗΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΙΜΩΝ. 4.1 Γραµµικοί µετασχηµατισµοί-ιδιοτιµές-ιδιοδιανύσµατα

Ποια μπορεί να είναι η κίνηση μετά την κρούση;

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Όρια συναρτήσεων. ε > υπάρχει ( ) { } = ± ορίζονται αναλόγως. Η διατύπωση αυτών των ορισµών αφήνεται ως άσκηση. x y = +. = και για κάθε (, ) ( 0,0)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΑ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΕΞΙΣΩΣΗ ΕΥΘΕΙΑΣ

ΜΑΘΗΜΑ 8. B 2.3 Χρησιµοποιώντας Ευκλείδεια Γεωµετρία

ΑΝΑΛΥΣΗ ΥΝΑΜΗΣ ΣΕ ΥΟ ΚΑΘΕΤΕΣ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ ΣΥΝΙΣΤΩΣΕΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

R f : C f : S : [0,4] V 2 : w : w x d W x GM. d : [0,4] W : GM :

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ( α μέρος )

ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ÑÏÌÂÏÓ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Ασκήσεις. Κεφάλαιο 6. a = a 0 + x 1 b 1 + x 2 b 2 + x 3 b 3, όπου b i = a i a 0, i = 1, 2, 3, P 2 = {(x, y, z) R 3 : x 2y + 3z = 2}.

ΦΥΕ 10, Γ. ΚΟΡ ΟΥΛΗΣ, ιανύσµατα 1/6. = + tβ r. zk και εξισώνουµε τις συνιστώσες των διανυσµάτων x(t) = 1+ 2t, y(t) = 1+ 3t, z(t) = 4 + t

Ερωτήσεις αντιστοίχισης

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2013 ÁÍÅËÉÎÇ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ B ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2003

Κεφάλαιο 4 ιανυσµατικοί Χώροι

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 2008

Κ. Ι. ΠΑΠΑΧΡΗΣΤΟΥ. Τοµέας Φυσικών Επιστηµών Σχολή Ναυτικών οκίµων ΟΡΙΖΟΥΣΕΣ. Ιδιότητες & Εφαρµογές

1. ** α) Αν η f είναι δυο φορές παραγωγίσιµη συνάρτηση, να αποδείξετε ότι. β α. = [f (x) ηµx] - [f (x) συνx] β α. ( )

ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΑΠΟΣΤΟΛΟΥ ΑΝΔΡΕΑ ΕΜΠΑΣ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΟ ΔΟΚΙΜΙΟ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΙΟΥΝΙΟΥ ΧΡΟΝΟΣ : 2 Ώρες Υπογραφή :

Μαθηματικά Προσανατολισμού Β Λυκείου Ασκήσεις από την Τράπεζα θεμάτων Ευθεία Εξίσωση ευθείας

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2015 Β ΦΑΣΗ Β ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ / ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ÏÅÖÅ

και 2, 2 2 είναι κάθετα να βρείτε την τιμή του κ. γ) Αν στο τρίγωνο ΑΒΓ επιπλέον ισχύει Α(3,1), να βρείτε τις συντεταγμένες των κορυφών του Β και Γ.

Το πρόγραµµα ALGOR και εφαρµογές σε ναυπηγικές κατασκευές

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ- 2018

ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ. Άρτια και περιττή συνάρτηση. Παράδειγµα: Η f ( x) Παράδειγµα: Η. x R και. Αλγεβρα Β Λυκείου Πετσιάς Φ.- Κάτσιος.

π (α,β). Έστω τα διανύσματα π (α,β) να βρεθούν:

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 7

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

BM L = I CF / V [0,2]

Επαναληπτικά συνδυαστικα θέµατα

sin ϕ = cos ϕ = tan ϕ =

2 Η ΠΡΟΟΔΟΣ. Ενδεικτικές λύσεις κάποιων προβλημάτων. Τα νούμερα στις ασκήσεις είναι ΤΥΧΑΙΑ και ΟΧΙ αυτά της εξέταση

Ασκήσεις κέντρου μάζας και ροπής αδράνειας. αν φανταστούμε ότι το χωρίζουμε το στερεό σώμα σε μικρά κομμάτια, μόρια, μάζας m i και θέσης r i

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

ΘΕΜΑΤΑ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΩΝ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΜΑΪΟΣ ΙΟΥΝΙΟΣ

Ένα υγρό σε δοχείο και το υδροστατικό παράδοξο.

2 η δεκάδα θεµάτων επανάληψης

ΕΞΙΣΩΣΗ ΕΥΘΕΙΑΣ ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ

Η f(x) y είναι συνεχής στο [0, 2α], σαν διαφορά των συνεχών f(x) και y = 8αx 8α 2

Thanasis Kehagias, 2009

Transcript:

Παράρτηµα Β Υπολογισµός των υδροστατικών δυνάµεων που ασκούνται στη γάστρα του πλοίου 1. Πρόγραµµα υπολογισµού υδροστατικών δυνάµεων Για τον υπολογισµό των κοµβικών δυνάµεων που οφείλονται στις υδροστατικές πιέσεις (π.χ. φόρτιση της γάστρας του σκάφους από τις πιέσεις του θαλασσινού νερού, φόρτιση σε τοιχώµατα δεξαµενών υγρών φορτίων) αποφασίσθηκε η σύνταξη κώδικα που υπολογίζει τις δυνάµεις αυτές. Θα αναπτύξουµε τη µέθοδο υπολογισµού που προγραµµατίστηκε: Έστω τριγωνικό στοιχείο µε κορυφές 1, 2, 3 και συντεταγµένες κορυφών (X 1, Y 1, Z 1 ), (X 2, Y 2, Z 2 ) και (Χ 3, Υ 3, Ζ 3 ) (Σχήµα Β.1). Έστω 12 και 13 τα διανύσµατα µεταξύ των κορυφών 1-2 και 1-3 µε αρχή την 1 και τέλος την 2 και 3 αντίστοιχα. Oι συντεταγµένες των διανυσµάτων δίνονται από τις σχέσεις: 12: (Χ 2 -Χ 1, Υ 2 -Υ 1, Ζ 2 -Ζ 1 ) 13: (Χ 3 -Χ 1, Υ 3 -Υ 1, Ζ 3 -Ζ 1 ) Τότε το εµβαδόν E του τριγώνου 123 δίνεται από τη σχέση: Z (Χ1,Y1,Z1) Y (X3,Y3,Z3) (X2,Y2,Z2) X Σχήµα Β.1 Τριγωνικό στοιχείο σε σύστηµα αναφοράς (Oxyz) Ε= 12x13 /2

Π-4 Υπολογιστικές µέθοδοι και εφαρµογές σε λεπτότοιχες κατασκευές δηλαδή από το µισό του µέτρου του εξωτερικού γινοµένου των δύο διανυσµάτων. Αναπτύσσοντας κατά τα γνωστά τη σχέση αυτή, παίρνουµε το εξής αποτέλεσµα: όπου: Ε = (Α 2 +Β 2 +C 2 ) 1/ 2 /2 Α = Y 2 Z 3 -Y 2 Z 1 -Y 1 Z 3 -Y 3 Z 2 +Y 3 Z 1 +Y 1 Z 2 B = Z 2 X 3 -Z 2 X 1 -Z 1 X 3 -Z 3 X 2 +Z 3 X 1 +Z 1 X 2 C = X 2 Y 3 -X 2 Y 1 -X 1 Y 3 -X 3 Y 2 +X 3 Y 1 +X 1 Y 2 Έχουµε εκφράσει το εµβαδό του τριγωνικού στοιχείου ως συνάρτηση των συντεταγµένων των τριών κορυφών του. Ας φανταστούµε τώρα τη γάστρα του πλοίου βυθισµένη σε θαλασσινό νερό και ένα (µικρό) τριγωνικό τµήµα της επιφάνειάς της. Στο σηµείο αυτό κάνουµε την παραδοχή ότι το στοιχείο είναι τόσο µικρό ώστε µπορούµε να αγνοήσουµε τη µεταβολή της υδροστατικής πίεσης στην επιφάνειά του. Έτσι θεωρούµε ότι το τριγωνικό στοιχείο δέχεται µια σταθερή κατανεµηµένη φόρτιση ίση µε την τιµή της υδροστατικής πίεσης στο κ.β. του. H φόρτιση αυτή δίνει µία συνισταµένη δύναµη µε σηµείο εφαρµογής το κ.β. του τριγώνου και διεύθυνση κάθετη στο επίπεδο που ορίζουν οι κορυφές του τριγώνου, αφού η υδροστατική δύναµη είναι κάθετη προς την επιφάνεια που ασκείται. Το µέτρο της δύναµης αυτής µπορεί να προκύψει πολλαπλασιάζοντας την επιφάνεια του τριγώνου Ε µε την τιµή της υδροστατικής πίεσης στο κ.β. Η διεύθυνση προκύπτει από τα κατευθύνοντα συνηµίτονα του επιπέδου. Πιο συγκεκριµένα έ- χουµε: Το κ.β. του τριγώνου 123 δίνεται από τις σχέσεις: Χ G = (X 1 +X 2 +X 3 )/3 Y G = (Y 1 +Y 2 +Y 3 )/3 Z G = (Z 1 +Z 2 +Z 3 )/3 To µέτρο της υδροστατικής πίεσης στο κ.β. του τριγώνου 123 είναι: όπου: f hydr o =εζ h ydr o ε = ειδικό βάρος υγρού (σε Ν/m 3 ) Z hydr o = Z-Z G όπου Ζ είναι η ελεύθερη επιφάνεια του υγρού στη θέση Χ G (τα Ζ και Ζ G µετρώνται ως προς το ίδιο σύστηµα αναφοράς). Το µέτρο της υδροστατικής δύναµης που α- σκείται στο κ.β. του τριγώνου 123 είναι: F hydr o = f hydr o E

Υπολογισµός των υδροστατικών δυνάµεων που ασκούνται στη γάστρα του πλοίου Π-5 H εξίσωση του επιπέδου που διέρχεται από τα σηµεία 1, 2 και 3 του τριγωνικού στοιχείου δίνεται από τη σχέση: [(Υ 2 -Υ 1 )(Ζ 3 -Ζ 1 )-(Υ 3 -Υ 1 )(Ζ 2 -Ζ 1 )](Χ-Χ 1 )+[(Ζ 2 -Ζ 1 )(Χ 3 -Χ 1 )-(Χ 2 -Χ 1 )(Ζ 3 -Ζ 1 )](Υ- Υ 1 )+[(Χ 2 -Χ 1 )(Υ 3 -Υ 1 )-(Υ 2 -Υ 1 )(Χ 3 -Χ 1 )](Ζ-Ζ 1 )=0 Αν φέρουµε την εξίσωση του επιπέδου στη µορφή: αχ+by+cz+d=0 παρατηρούµε ότι: α=α, b=b, c=c (τα οποία έχουν είδη υπολογισθεί). Τα συνηµίτονα κατεύθυνσης µιας ευθείας κάθετης στο επίπεδο αυτό είναι: C x =A/(A 2 +B 2 +C 2 ) 1/2 C y =B/(A 2 +B 2 +C 2 ) 1/2 C z =C/(A 2 +B 2 +C 2 ) 1/2 Οι προηγούµενες σχέσεις καθορίζουν και τη διεύθυνση της υδροστατικής δύναµης. Έχουµε λοιπόν υπολογίσει το διάνυσµα της υδροστατικής δύναµης στο κ.β. του τριγωνικού στοιχείου. Απαιτούνται όµως οι δυνάµεις στους κόµβους του στοιχείου. Μπορεί εύκολα να δειχθεί ότι η κεντροβαρική υδροστατική δύναµη µπορεί να αναχθεί σε τρείς ίσες κοµβικές δυνάµεις που έχουν διεύθυνση ίδια µε την αρχική και µέτρο το 1/3 του µέτρου της. Πράγµατι έστω τρίγωνο ΑΒΓ µε κ.β. Κ (Σχήµα 3.5.2). Έστω ότι στο Κ ασκείται δύναµη F τυχαίας διεύθυνσης. Προφανώς η ροπή της F ως προς K είναι Μ(F, K)=0. Θεωρούµε και τις τρεις κοµβικές δυνάµεις F A, F B, F Γ τέτοιες ώστε: F A = F B = F Γ = F/3 Για να δείξουµε ότι οι τρείς κοµβικές δυνάµεις αποτελούν σύστηµα στατι κά ισοδύναµο µε αυτό της µίας κεντροβαρικής δύναµης, αρκεί να δείξουµε ότι: 1) ΣF i =F F A +F B +F Γ =F και F/3+F/3+F/3=F που ισχύει και 2) ΣΜ i (F i,k)=0 F A (AK)+ F B (BK)+ F Γ (ΓK) = 0 F/3(AK+BK+ΓΚ)= 0 που ισχύει, εφόσον είναι γνωστό από τη διανυσµατική ανάλυση ότι: AK+BK+ΓΚ=0

Π-6 Υπολογιστικές µέθοδοι και εφαρµογές σε λεπτότοιχες κατασκευές για οποιοδήποτε τρίγωνο. Από τα προηγούµενα έχουµε τελικά ότι: F AX = F BX = F ΓΧ = 1/3 F hydr o C Χ F AY = F BY = F ΓY = 1/3 F hydr o C Υ F AZ = F BZ = F ΓZ = 1/3 F hydr o C Ζ Έχουµε δηλαδή υπολογίσει τις τρεις συνιστώσες της υδροστατικής δύναµης σε κάθε κόµβο του τριγωνικού στοιχείου σα συνάρτηση των συντεταγµένων των κορυφών του. Η γάστρα του πλοίου (και γενικά οποιοδήποτε πλέγµα) αποτελείται από τριγωνικά και τετράπλευρα στοιχεία. Στην πρώτη περίπτωση ο υπολογισµός είναι άµεσος. Στη δεύτερη θεωρούµε ότι το τετράπλευρο στοιχείο αποτελείται από δύο τριγωνικά στοιχεία και έτσι αναγόµαστε στην πρώτη περίπτωση. Αυτοί οι υ- πολογισµοί επαναλαµβάνονται σε κάθε στοιχείο του πλέγµατος και οι δυνάµεις σε κάθε κόµβο προκύπτουν από την άθροιση των επιµέρους δυνάµεων των στοιχείων που συντρέχουν στον κόµβο αυτό. Πιο συγκεκριµένα αθροίζονται οι τρείς συνιστώσες των δυνάµεων που αντιστοιχούν στα στοιχεία που περιλαµβάνουν τον κοινό κόµβο. Οι συνιστώσες αυτές αναφέρονται ως προς το ολικό σύστηµα συνταταγµένων του µοντέλου, αφού ως προς αυτό αναφέρονται και οι συντεταγµένες των κόµβων. Ο υπολογισµός των υδροστατικών φορτίων που ασκούνται σε µια επιφάνεια µε τον τρόπο που περιγράφηκε προϋποθέτει ότι είναι γνωστές οι συντεταγµένες των κόµβων του πλέγµατος της επιφάνειας και ο τρόπος σύνδεσης µεταξύ των κόµβων για το σχηµατισµό των στοιχείων της επιφάνειας. Και τα δύο αυτά στοιχεία µπορεί κανείς να τα διαβάσει µε το κατάλληλο format από το ASCII αρχείο εισόδου που φτιάχνει ο αποκωδικοποιητής. Τέλος εννοείται ότι τα παραπάνω έχουν νόηµα για γνωστή γεωµετρία της ελεύθερης επιφάνειας του υγρού. F A F F B F Γ 2. Υπολογισµός υδροστατικών φορτίων Σχήµα Β.2

Υπολογισµός των υδροστατικών δυνάµεων που ασκούνται στη γάστρα του πλοίου Π-7 Τέτοιες ρουτίνες συντάχθηκαν για τον υπολογισµό του Z hydro (προηγούµενη παράγραφος). Αυτές καλούνται από το πρόγραµµα υδροστατικών δυνάµεων µε δεδοµένα τα X G και Z G για κάθε στοιχείο. Καταρχήν, για τα υδροστατικά φορτία που δέχεται η γάστρα του πλοίου σε κατάσταση ήρεµου νερού κάνουµε τα εξής: Για κάθε κατάσταση φόρτωσης του σκάφους γνωρίζουµε τα βυθίσµατα της ισάλου ισορροπίας. Παίρνοντας δύο βυθίσµατα από αυτά, µπορούµε µε γραµµική παρεµβολή (η ίσαλος είναι µια ευθεία γραµµή) να υπολογίσουµε το βύθισµα στην τυχαία θέση Χ G του σκάφους, οπότε αφαιρώντας το Ζ G βρίσκουµε το ύψος της στήλης υγρού που ζητάµε. Ανάλογη είναι η διαδικασία και στην περίπτωση που έχουµε υγρά φορτία µέσα σε δεξαµενές. Από το βάρος των υγρών µε τη βοήθεια του ειδικού βάρους υπολογίζουµε τον όγκο των υγρών σε κάθε δεξαµενή. Επίσης υπολογίζουµε την επιφάνεια πυθµένα της δεξαµενής και διαιρώντας τον όγκο του υγρού µε αυτή βρίσκου- µε το ύψος του υγρού στη δεξαµενή (αµελήσαµε µεταβολές που οφείλονται σε αλλαγή της στάθµης του υγρού λόγω µεταβολής της διαγωγής του σκάφους). Αφαιρώντας κάθε φορά το Ζ G βρίσκουµε το ύψος της στήλης υγρού για κάθε στοιχείο της δεξαµενής. Ουσιαστικά εκείνο που αλλάζει από την προηγούµενη περίπτωση είναι η εξίσωση της ευθείας που περιγράφει κάθε φορά τη στάθµη του υγρού ή την ίσαλο πλεύσης. Κάπως πιο σύνθετη είναι η κατάσταση για τις ρουτίνες υπολογισµού των βυθισµάτων του πλοίου στην περίπτωση που αυτό βρίσκεται στο κοίλο ή στην κορυφή τροχοειδούς κύµατος. Οι ρουτίνες είναι σχεδόν ίδιες µε µία µικρή τροποποίηση στην εξίσωση του τροχοειδούς κύµατος. Συγκεκριµένα στην περίπτωση που το πλοίο βρίσκεται σε κοίλο κύµατος κάνουµε τα εξής: Για κάθε τιµή του Χ G υπολογίζουµε την τιµή της γωνίας Θ που αποτελεί λύση της παραµετρικής εξίσωσης τροχοειδούς καµπύλης: Χ G =RΘ-rsinΘ όπου R=L/2π, r=h/2 (L, h το µήκος και το ύψος του τροχοειδούς κύµατος αντίστοιχα). Ο υπολογισµός γίνεται µε διαδοχικές δοκιµές, δηλαδή δίνουµε τιµές στη µεταβλητή Θ µέχρι το δεύτερο µέλος της εξίσωσης να συγκλίνει στο πρώτο. Αφού υπολογισθεί το Θ βρίσκουµε την ανύψωση της ελεύθερης επιφάνειας µε τη δεύτερη παραµετρική εξίσωση τροχοειδούς καµπύλης: Υ=rcosΘ Όταν το πλοίο για µια συγκεκριµένη κατάσταση φόρτωσης βρεθεί από το ήρε- µο νερό σε κοίλο κύµατος, η ίσαλος ως προς την οποία αναφέρεται η τροχοειδής καµπύλη δεν είναι ίδια µε την ίσαλο του ήρεµου νερού αλλά διαφέρει (εξακολουθεί όµως να είναι µια ευθεία γραµµή). Άρα το τελικό βύθισµα του πλοίου προκύπτει από την άθροιση: Ζ=Ζ 1 +Ζ 2 +Υ

Π-8 Υπολογιστικές µέθοδοι και εφαρµογές σε λεπτότοιχες κατασκευές Το Ζ 1 είναι το βύθισµα σε ήρεµο νερό (είναι είδη γνωστή µε τον τρόπο που περιγράφηκε στην αρχή της παραγράφου η ίσαλος ισορροπίας σε ήρεµο νερό) και είναι Ζ 2 µία διόρθωση που λαµβάνει υπόψη τη µεταβολή της ισάλου αναφοράς της τροχοειδούς καµπύλης ως προς την ίσαλο ήρεµου νερού. Το Ζ 2 υπολογίζεται ως εξής: Υπολογίζεται το Ζ =Ζ 1 +Υ στις θέσεις δύο νοµέων για τους οποίους είναι γνωστά τα βυθίσµατα Ζ για κοίλο κύµατος χρησιµοποιώντας πρόγραµµα Η/Υ. Υπολογίζονται σε συνέχεια και οι διαφορές Ζ=Ζ-Ζ. Κάνοντας γραµµική παρεµβολή µε γνωστές τις Ζ αποκτάται το Ζ 2 σε κάθε θέση κατά µήκος του σκάφους. Ανάλογη διαδικασία ακολουθείται και στην περίπτωση που το πλοίο ισορροπεί σε κορυφή κύµατος. Βιβλιογραφία 1. Μπικάκη Γ. Η µελέτη της µεταλλικής κατασκευής επιβατηγού-οχηµαταγωγού µε τη µέθοδο των πεπερασµένων στοιχείων. ιπλωµατική Εργασία, Τοµέας Θαλασσίων Κατασκευών, Τµήµα Ναυπηγών Μηχανολόγων, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα 1996.