Úhel nulové stability - podnět k diskuzi

[lynx]

Úhel nulové stability lodi je jeden ze základních ukazatelů bezpečnosti lodi. Není ovšem snadné úhel správně a přesně zjistit výpočtem. Chtěl bych tady rozproudit diskuzi právě o takovém výpočtu.
Byl bych rád, kdybychom se omezili na plachetnice (kamnáři prominou) a kdyby se do diskuze zapojovali ti, kteří dokáží svůj názor věcně zdůvodnit. Tedy neplést pojmy s dojmy a průjmy. Předem děkuji.

Úhel nulové stability (angle of vanishing stability - AVS) je bodem v nakláněcím diagramu lodi, kde je moment dvojice sil tíha - výtlak (tedy „vzpřimovací“ moment právě roven nule. Pro ilustraci obrázek:

Poznámka: Jakožto britofil studuji téměř vše, co se týká plavby, v anglánštině. Proto budou obrázky a vzorce většinou v témže jazyce. Podstatné se pokusím přeložit.

Vzorce jsou následující:

Tedy:
SV – „posuzovací“ hodnota,
B – max. šíře lodi,
R - poměr hmotnost kýlu / celková hmotnost,
T - ponor lodi ve vzdálenosti B/8 od podélné osy,
V - výtlak v metrech krychlových.

AVS = 110 + (400/(SV - 10))
(Druhý obrázek je z knihy Heavy Weather Sailing - Peter Bruce; česky kniha myslím vyšla pod názvem Jachting v bouřích.)

A pro začátek pár otázek:
R - hmotnost kýlu / celková hmotnost: myslíte, že se fakt bere hmotnost kýlu? Neměla by být hmotnost celého balastu? Ten přeci může být i jinde než v kýlu.
T - ponor… Nejlepší by bylo změřit, ale jak kvalifikovaně odhadnout třeba zde? http://sailboatdata.com/viewrecord.asp?class_id=878
V - výtlak: Výtlaků je několik. Lehký, standardní, normální, plný a ještě asi další. Ne všechny asi mají pro plachetnici smysl. Který byste použili pro tyto účely? Proč?

Těším se na vaše odpovědi.

[err_]

Nevim, zda je to prujem, ale ja se obavam, ze tenhle vypocet ti muze dat jen projektant. Take me ve vzorci z nejakeho duvodu chybi stezen (kdyz uz je to pro plachenici). Jiste je to vyznamny faktor.

Myslim si, ze je to v praxi velmi relativni. Pokud dojde k prekroceni nulove stability, tedy rekneme u normalni lode 120 - 130°, hraje pro navrat i spousta jinych faktoru - jako pripadne castecne zatopeni kdyz nebednis (snizeni teziste), stezen a plachty na nem, vubec typ oplachteni apod.

[Viky_CZ]

Ohledne R - myslim si ze jedine hmotnost v kylu vytvari vyznamnej klopnej moment pro navrat lodi do normalni polohy, když je lod na boku, tak ostatní balast bude mit pomerne nevyznamnej vliv.

[Omen]

Nejsem projektant ani znalec, ale fyziku mám rád ....
Chybí mi tam ponor lodě s kýlem, "páka" kýlu vůči trupu. Všimněte si, jak hluboké mají kýly závodní lodě. Na větší "páce" si mohou dovolit menší váhu.

[lynx]

… se obavam, ze tenhle vypocet ti muze dat jen projektant.

No, Adlard Coles Nautical je renomované nakladatelství, ti by nějaký pochybný vzorec neuváděli.

… stezen a plachty na nem, vubec typ oplachteni apod.

Jde o vzorce pro stabilitu trupu. Plachty nejsou zahrnuty, protože každý může mít jiné a protože k převrácení lodi dojde nejspíš v situaci, kdy už plachty nejsou vytažené.

[lynx]

Ohledne R - myslim si ze jedine hmotnost v kylu vytvari vyznamnej klopnej moment pro navrat lodi do normalni polohy, když je lod na boku, tak ostatní balast bude mit pomerne nevyznamnej vliv.

Jo, tohle zní logicky. Na druhou stranu, samotný výtlak (displacemnet) ve vzorci taky hraje roli.
Původně jsem měl na mysli balast třeby v bilgi.

[lynx]

Nejsem projektant ani znalec, ale fyziku mám rád ....
Chybí mi tam ponor lodě s kýlem, "páka" kýlu vůči trupu. Všimněte si, jak hluboké mají kýly závodní lodě. Na větší "páce" si mohou dovolit menší váhu.

Ano, vzdálenost těžiště kýlu (balastu) od centra výtlaku bude jistě hrát roli.

[Richard]

Pro vyšší stupeň sebemrskačství přidávám ještě k úvaze varianty kdy:
a) stěžeň je dutý profil nezabezpečený proti naplnění vodou
b) stěžeň je dutý profil s ucpávkami (nenaplní se tedy vodou)

a chcete-li jít do detailu, pak míra naplnění vodou nezajištěného stěžně je funkcí času ... bájné AVS se bude měnit v čase. Jak?

[LadaM]

K tomu stěžni - jaká je pravděpodobnost, že turistická plachetnice, která se narovná z úhlu většího než 90 st. bude mít (vztyčený) stěžeň?
Nevím, jaká je statistika, ale myslím si, že moc velká ne.
Pro hnidopichy - ano, zbytky stěžně vlajícího na vantech také hrají roli

[lynx]

Pro vyšší stupeň sebemrskačství přidávám ještě k úvaze varianty kdy:
a) stěžeň je dutý profil nezabezpečený proti naplnění vodou

Od okamžiku, kdy se stěžeň dostane pod vodu (angle of heel > 90°), voda přitéká, vytlačuje ze stěžně vzduch, "righting moment" se zmenšuje, AVS se taky zmenšuje.

b) stěžeň je dutý profil s ucpávkami (nenaplní se tedy vodou)

Stěžeň plný vzduchu bude od okamžiku, kdy se dostane pod vodu, zvětšovat "righting moment", čili i posune AVS k vyšším hodnotám.

a chcete-li jít do detailu, pak míra naplnění vodou nezajištěného stěžně je funkcí času ... bájné AVS se bude měnit v čase. Jak?

Já teda ne.
Záleží na počtu a velikosti otvorů, což ovlivní rychlost plnění vodou, ne?

Si teda myslím.

K tomu stěžni - jaká je pravděpodobnost, že turistická plachetnice, která se narovná z úhlu většího než 90 st. bude mít (vztyčený) stěžeň?

Takových případů je dost. Vzpomínám si, že Richard Konkolský zažil na své první plavbě kolem světa (s první Niké) několik kotrmelců (myslím, že tři) a stěžeň to přežil.
Stěžeň pak zlomil na závodě OSTAR, ale nevzpomínám si, zda se tento dostal pod hladinu.

P. S. Nejméně jeden kotrmelec byl přes příď. Pro tuhle situaci nejspíš AVS neexistuje, nicméně po převrácení se loď s vysokým AVS daleko rychleji vrací do správné polohy.

[martinptacek]

A co tvar trupu? Takovej válec se bude otáčet kolem dokola parádně. Ale když ho podélné rozříznu tak se to bude rovnat o dost hůř. A když bych si představil moderní tvar trupu jako placku, tak jak se to překotí přes hranu, tak si už nedokážu představit, že se to otočí zpátky. Jak to řeší vzorec?

[lynx]

Částečně to zohledňují členy B a T. Ale je fakt, že vliv na AVS má i tvar a výše kajutových nástaveb. A to není zohledněno vůbec.