Stabilität beim Schiff wie beim Menschen: die Fähigkeit, sich aus einem gekrän(g)kten Zustand wieder aufzurichten ;-)

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Norbert Geiger
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1 Stabilität beim Schiff wie beim Menschen: die Fähigkeit, sich aus einem gekrän(g)kten Zustand wieder aufzurichten ;-)

2 Windstärke um die 6 Bft - auflandig vor Kühlungsborn. Eine 24 ft. Yacht fährt quer zur Welle, gerät in eine Grundsee und kentert. Das Boot läuft voll und sinkt.

3 Grimaldi kentert an der Pier so schnell kann s kommen. Das stolze Schiff vor dem März 2007 alle Bilder von

4 Grimaldi kentert an der Pier Die Repubblica di Genova, Imo Nr , kenterte im März 2007 in Antwerpen an der Pier. Die Besatzung konnte evakuiert werden.

5 Grimaldi kentert an der Pier Hafen und Reederei haben sich gegenseitig beschuldigt. Der Hafen sagte, das Schiff hätte falsch geballastet. Das Schiff sagt, der Hafen hätte falsch beladen. Auf jeden Fall fehlte offenbar die nötige Stabilität ;-)

6 Archimedes und die Krone des Königs Hieron II

7 Archimedes und die Krone des Königs Hieron II

8 Archimedes und die Krone des Königs Hieron II Heureka: Von dem Experiment war es nicht mehr weit zu dem berühmten Satz des Archimedes: Das Gewicht eines schwimmenden Körpers entspricht dem Gewicht der von ihm verdrängten Flüssigkeitsmenge

9 Archimedes und die Lademarke Um zu sehen, ob ein Schiff nicht zu viel geladen hat, ist außen am Schiff ein Strich, die Lademarke. Weil ein Schiff im Süßwasser mehr sinkt, als im Salzwasser ist für jeden Wassertyp ein Strich da. Außerdem ist kaltes Wasser auch dichter (schwerer) als warmes Wasser. Also sinkt ein Schiff auch im Sommer (warmes Wasser) tiefer ein.

10 Archimedes und die Lademarke Die verschiedenen Buchstaben bedeuten: - TF = Freibord Süßwasser Tropisch (also warm) - F = Freibord in Süßwasser (kalt) - T = Freibord in tropischem Salzwasser (warm) - S = Sommerlademarke - W = Freibord in Salzwasser im Winter - WNA = Freibord in Salzwasser im Winter im Nordatlantik

11 Archimedes und die Lademarke Salzwasser ist schwerer als Süsswasser und kann eine größere Last pro Liter tragen. Pro Liter Wasser sind das zwar nur ein paar Gramm, aber auf die Größe der Schiffe umgerechnet, bringt das schon sehr viel. Ein Kubikmeter sind 1000 Liter Wasser, umgerechnet also eine Tonne. Ein Schiff von 1000 Tonnen Kapazität, hat also eine Tragfähigkeit, die 1 Millionen Liter Wasser entspricht. Schiffe von Tonnen sind keine Seltenheit.

12 Auftrieb und Gewicht

13 Die Schwerpunkte: Formschwerpunkt = Auftriebsschwerpunkt (A) Gewichtsschwerpunkt (G)

oberhalb von A A wandert zur gekrängten Seite Gewichtsschwerpunkt.

14 Die Schwerpunkte: Formschwerpunkt = Auftriebsschwerpunkt (A) Gewichtsschwerpunkt (G) Formschwerpunkt der Mittelpunkt des ins Wasser getauchten Bootsraums gleichzeitig der Auftriebsschwerpunkt (A) Hier ein formstabiles Boot bei Krängung: G oberhalb von A A wandert zur gekrängten Seite Gewichtsschwerpunkt. (G) Das Zentrum, an dem die Gewichtskraft angreift Die Resultierende aller Gewichte des Rumpfes Hier ein gewichtstabiles Boot bei Krängung G unterhalb von A A wandert zur gekrängten Seite

15 Die Veränderung des aufrichtenden Hebelarms bei zunehmender Krängung Bei einem formstabilen Boot Bei einem gewichtstabilen Boot

16 Die Stabilitätskurve - der aufrichtende Hebelarm der Stabilitätsumfang

17 Die Stabilitätskurve - der aufrichtende Hebelarm der Stabilitätsumfang - Vergleiche

18 Die Stabilitätskurve - der aufrichtende Hebelarm der Stabilitätsumfang - Vergleiche

19 Die Stabilitätskurve - der aufrichtende Hebelarm der Stabilitätsumfang - Vergleiche

20 Eine ungewöhnliche Stabilitätskurve Sea Serpant 25

21 Einfluss von Breite und Freibord auf die Stabilität Schiff I (steif) ist breiter als Schiff II (rank) Bitte beurteilt Anfangs- und Endstabilität, sowie Stabilitätsumfang für beide Schiff III hat höheres Freibord, als Schiff II Bitte beurteilt Anfangs- und Endstabilität, sowie Stabilitätsumfang für beide

22 Einfluss von Breite und Freibord auf die Stabilität

23 Das Metazentrum und die metazentrische Höhe (GM)

24 Die Stabilitätskurve - der aufrichtende Hebelarm der Stabilitätsumfang - Vergleiche

Dynamische Stabilität Die Schwierigkeit des Stabilitätsproblems besteht gerade darin, dass die durch Rechnung ermittelbare Stabilität für den statischen Fall,

25 Dynamische Stabilität Die Schwierigkeit des Stabilitätsproblems besteht gerade darin, dass die durch Rechnung ermittelbare Stabilität für den statischen Fall, für den Seegangsfall nicht mehr zutrifft. Kentern ist ein dynamischer Vorgang der statische Gleichgewichtszustand kommt im Seegang nicht vor. (MARCHAJ / 1986)

26 Fragen zur Stabilität SSS/ SHS Was versteht man unter der Stabilität eines Schiffes? Unter Stabilität versteht man das Aufrichtvermögen des Schiffes, falls es gekrängt wird. Oder: Die Stabilität eines Schiffes kennzeichnet seine Eigenschaft, in aufrechter Lage zu schwimmen und in einer Krängung aufrichtende Momente entgegenzusetzen. Nennen Sie die wesentlichen Begriffe zur Bestimmung der Stabilität und geben Sie an, welche Anforderungen an die Stabilität einer seetüchtigen Segelyacht zu stellen sind Gewichtsschwerpunkt (Massenmittelpunkt) Formschwerpunkt, Metazentrum, Auftrieb, aufrichtender Hebelarm. Die Segelyacht muss sich aus jeder Schwimmlage wieder aufrichten, Gewichtsschwerpunkt muss tiefer als Formschwerpunkt liegen (Ballastkiel!).

27 Fragen zur Stabilität SSS/ SHS Wovon hängt die Stabilität eines Schiffes ab? Die Stabilität eines Schiffes wird beeinflusst von - seiner Geometrie (Form), - seiner Gewichtsverteilung im Schiff (Ausrüstung, Crew, Ballast) und - von eventuell von außen wirkenden Störkräften (z.b. Wind, Seegang, Trossenzug). Was geschieht bei einer Neigung des Schiffes, z.b. durch seitlichen Winddruck, solange sich die Lage des Massenmittelpunktes (Gewichtsschwerpunktes) nicht verändert? Infolge der Neigung wandert der Formschwerpunkt F zur geneigten Seite und bildet nunmehr mit der Wirkungsgeraden des Massenmittelpunktes (Gewichtsschwerpunkt) ein Kräftepaar, das die aufrechte Schwimmlage wieder herstellen will.

28 Fragen zur Stabilität SSS/ SHS Erläutern Sie, wodurch das Aufrichtvermögen eines gekrängten Schiffes bewirkt wird. Es sind zu nennen: die wirkenden Kräfte, die Punkte, in denen die o.g. Kräfte angreifen und die Lage der Angriffspunkte zueinander. (Eine Zeichnung ist empfehlenswert.) Dem Krängungsmoment (Winddruck, Wasser[quer]widerstand) wirkt das aufrichtende Moment (Hebelarm aus Auftriebskraft und Gewichtskraft) entgegen.

29 Fragen zur Stabilität SSS/ SHS Was versteht man unter einer steifen Yacht? Eine Yacht nennt man steif, wenn sie nicht so schnell krängt (im Gegensatz zu einer ranken Yacht ) Welche Vor- und Nachteile haben steife Yachten? Die Betrachtung von Vor- und Nachteilen gilt bei Gleichbleiben sämtlicher anderer Parameter wie Lage von Form- und Gewichtsschwerpunkt etc Vorteile: Hohes Segeltragevermögen Späterer Reffpunkt Höhere Amwindgeschwindigkeit Mehr Raum unter Deck wegen größerer Breite Nachteile: Weniger angenehmes Seegangsverhalten Geringere Endstabilität Geringerer Stabilitätsumfang und damit ggf. eingeschränkte Seetüchtigkeit

30 Fragen zur Stabilität SSS/ SHS Beschreiben Sie mit Stichworten für eine steife Yacht ( im Vergleich zu einer ranken Yacht ) die folgenden Stabilitätsparameter: Anfangsstabilität Endstabilität Hebelarmlänge Stabilitätsumfang Stabilitätskurve Formstabilität Gewichtsstabilität Der Vergleich gilt im Allgemeinen bei Gleichbleiben sämtlicher anderer Parameter wie Lage von Form- und Gewichtsschwerpunkt etc Höhere Anfangsstabilität Geringere Endstabilität Schnell ansteigende Hebelarmlänge Im allgemeinen geringer Stabilitätsumfang Die Stabilitätskurve steigt zunächst steil an, erreicht relativ früh ihr Maximum (50 bis 60 ), hat etwa bei 120 bis 130 ihren Nulldurchgang Höherer Formstabiler Anteil Geringer Gewichtsstabiler Anteil

31 Fragen zur Stabilität SSS/ SHS Was geschieht mit einer Yacht mit einem Stabilitätsumfang von 125 die kieloben im Wasser treibt? Hier ein Beispiel für eine Yacht mit Stabilitätsumfang von ca 120

32 Stabilität bei Regatten IMS (International Measurement System) ORC (Offshore Racing Congress des intern. Seglerverbandes)

33 Grundbegriffe derstabilität

34 Grundbegriffe der Stabilität

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