Механика устойчивого поплавка

Как отгрузить и настроить устойчивый поплавок для работы на волне и ветре Автандиловна рассказывает в этом видеоролике

Основная характеристика устойчивого поплавка - устойчивость.
Исходя из определения устойчивости - устойчивый поплавок должен сохранять неизменное положение в пространстве при воздействии на него изменяющегося уровня ватерлинии (волны), ветра и поверхностного ветрового течения.

Выражение "сохранять неизменное положение" нужно понимать буквально. То есть поплавок не только должен сохранять вертикальное положение и не крениться на бок, но также должен при изменении уровня ватерлинии вследствие волны оставаться в одном горизонте, а не ходить вверх-вниз за уровнем ватерлинии. Для изучения свойств поплавка, его нужно избыточно отгрузить одним полностью лежащим на дне грузом. То есть перегрузить. Таким образом мы получим систему "свободный поплавок". Если же мы применим двухступенчатую отгрузку (основной груз + подпасок), мы получим систему груз-поплавок, которая имеет другие свойства и в данном случае нас не интересует.

Рассмотрим приведенную выше схему.
Условным нулем, центром координат устойчивого поплавка, работающего на одной точке крепления (типа ваглер) является нижняя точка крепления.
Это наиболее нагруженная, стало быть наиболее неподвижная точка.
Рассмотрим поплавок в накрененном состоянии, чтобы определить, какие силы на него воздействуют.
У поплавка на схеме выделены три силовые точки.
1. Центр координат, 0 - нижняя точка крепления.
2 Центр масс - G
3 Центр подъемной силы - G1
Сила G равна численно массе поплавка или его весу в воздухе.
Сила G1 численно равна объему поплавка, находящемуся под водой и в физическом смысле равна массе воды в этом объеме.
Исходя из принципа независимости действия сил обе эти силы действуют независимо друг от друга.

Обе силы действуют на рычаги равные расстоянию от 0 точки до центра соответствующей силы.
Рычаг Lg соответствует центру масс поплавка. Масса поплавка G умноженная на рычаг Lg является моментом силы, которая кренит поплавок. Это кренящий момент. Он является константой, так как конструкция и масса поплавка неизменны.
Рычаг Lg1 соответствует центру подъемной силы находящейся под водой части поплавка G1.
G1 умноженная на Lg1 - это стабилизирующий (переводящий в вертикаль) момент силы.
Стабилизирующий момент не является константой и при понижении уровня ватерлинии уменьшается, так как уменьшается и абсолютное значение G1 и рычаг LG1. Чем медленнее при понижении ватерлинии падает значение стабилизирующего момента, тем поплавок устойчивее.. Чем устойчивее поплавок - тем позже он уйдет в крен при понижении ватерлинии. Поэтому устойчивые поплавок - это поплавок с поздним креном.

Стабильное вертикальное положение поплавка зависит от соотношения абсолютных величин стабилизирующего и дестабилизирующего моментов. И не зависит от расположения центра масс. Даже если центр масс будет расположен высоко (тяжелая антенна) , но при этом тело будет очень объемным и легким, поплавок будет устойчивым. На практике же конструкция устойчивого поплавка соответствует такому правилу: и центр масс и центр подъемной силы поплавка должны находиться в теле поплавка, причем центр подъемной силы должен быть выше центра масс. Этому правилу соответствует большинство существующих устойчивых поплавков.
И эта зависимость часто порождает ошибочное суждение, что устойчивость поплавка можно увеличить, опустив центр тяжести путем врезки в существующий объем поплавка в нижнюю часть тела металлической втулки.

Это ошибочное суждение.
Любое увеличение массы поплавка за счет добавление неплавучих деталей не увеличит, а уменьшит устойчивость поплавка. Так как увеличится кренящий момент за счет добавления массы, но не добавится объем и стабилизирующий момент, если металл врезать в тело поплавка.
Если металл не врезать в тело поплавка, а прикрепить снаружи, металл добавит в несколько раз больше массы, чем объема, так как металл - неплавучий материал.

Как следствие - основным сигналом, который подает устойчивый поплавок, является перемещение антенны вверх-вниз. Возможно также перемещение поплавка в сторону в вертикальном положении. Крен для устойчивого поплавка не является сигналом и свидетельствует о том, что нужный для подсекания момент уже упущен.