Onderwerp: Uitleg over statische stabiliteit

JotM schreef : Er komt geen energie kijken bij statische stabiliteit, dat is puur 100% geometrie.

Jeroen-pion schreef : Dat ligt iets complexer. Gewicht heeft er opzich niet heel veel mee te doen. Het (stamp)gedrag van de boot word meer beinvloed door de gewichtsverdeling tov het giratie punt (ligt op het oppervlakte zwaartepunt van het waterlijn oppervlak, is echter een dynmisch punt omdat per defintie de geometrie van de waterlijn veranderd in golfslag). Massatraagheid werkt tot de 4e macht met de afstand tov dit giratie punt. Gewicht in de mast en gewicht aan de uiteinden van de boot werken daardoor tig keer harder om stampgedrag te verergeren. Een lichtgewicht boot met relatief veel van zijn gewicht in de uiteinden kan zwaarder stampgedrag vertonen dan een zware boot waar al het gewicht geconcentreerd zit rond het giratie punt. In dat opzich heeft het gewicht zelf er weinig mee te maken. Echter is plaatsing van het gewicht belangrijker als het gewicht zelf en door de beugel genomen zijn de gewichten op zwaardere boten beroerder verdeeld als op lichte boten. Dus je zou generaliserend kunnen zeggen dat een zwaardere boot meer stampt omdat dit in veel gevallen een juiste waarneming is, echter komt het niet door de aanwezigheid van het gewicht, maar de lokatie ervan.

In deze context moet je echter ook rompvolume meenemen. Romp volume wat ondergedompeld word gdraagd zich als een negatief gewicht. Een boot met een hele volle boeg zal dus zwaarder stamp gedrag vertonen als exact dezelfde boot (vanuit gewichtsverdeling gezien) waar dat volume minder is.

JotM schreef :
En wat is dan de lengte van je “folkboot-balk”.... Als je een hoogte van 0.5 m en een (folkboot) lengte van 7.60 had genomen dan had je een positieve MG gekregen. (Met de echte breedte van een folkboot wordt de MG nog beter, maar een folkboot is tenslotte geen vierkante balk)

Folkboot schreef :
"Folkboot-balk" refereert naar je gebruikersnaam, niet naar een folkboot.

De folkboot-balk heeft afmetingen h * b * l = 1 * 1 * iets. Of 10 * 10 * iets. Maakt niet uit, zolang "iets" maar duidelijk iets meer is dan b. Of h. Want b = h.

Met vloeistofhoogte = h/2 (wat gelijk is aan b/2) wordt de metacentrische hoogte BM = (l · b^3/12)/(l·b·h/2), wat met b=h vereenvoudigt tot b/6. (l in het oppervlaktetraagheidsmoment van het wateroppervlak valt weg tegen l in de waterverplaatsing)
B ligt op hoogte b/4, tel daar b/6 bij op en je komt op 5b/12. Het metacentrum ligt dus onder het zwaartepunt. En al maak je die vierkante "folkboot-balk" een kilometer lang, dan is 'ie bij 0° nog steeds niet stabiel.

Het is me nog steeds niet helemaal duidelijk wat men nu eigenlijk wilt weten. maar ik heb even een vierkante balk van 05x0.5x7.6m door maxsurf getrokken en dit zijn de resultaten, als gewicht heb ik even 1.7 ton genomen zodat de balk voor ongeveer 90% ondergedompeld is:

En nog een keer voor Jotm met slechts half ingedompeld.

Erikdejong schreef : Dank.

Zie ik daar tussen 0° en 45° zomaar een negatieve GZ-waarde? Toch fijn te zien dat jouw software, mijn software en de hydrostatische theorie in overeenstemming zijn. Toch?

Erikdejong schreef : Erikdejong schreef : Nou had ik toch gedacht dat we het tenminste ergens over eens waren.

JotM schreef : Dat heeft niets met statische stabiliteit te maken,d at is dynamisch en heeft vandoen met een boot in golfslag.

JotM schreef : Een massief houten vierkante balk zal altijd met een punt naar beneden gaan drijven en nooit rechtop. Maar het is me nog steeds een raadsel wat je probeert aan te tonen of te ontdekken?

JotM schreef :
Hier heb je helemaal gelijk en dat krijg je daarom ook. Op mijn kladpapiertje maakte ik een schrijffout waardoor ik een L ipv een h overhield voor de BM berekening.
Alleen de “wet van JOTM” daar moet ik nog eens over nadenken. Het vergelijken van het oppervlak onder een GZ-kromme met de mate waarin B en G “uitelkaar” getrokken worden in de richting van het zwaartekrachtveld blijft een bijzonder fenomeen....

Heeft ook steeds minder met zeilen en scheepsbouw te maken.

Folkboot schreef : Wellicht dat ik er daarom niets meer van begrijp

steef ton schreef : Ik denk het wel. Was eerst wat huiverig om dit te veronderstellen (zat nog even met de analogie van potentiële energie in een ingedrukte veer).
Maar heb me sindsdien bedacht dat de laatste keer dat ik water (zeer stijf) elastisch meemaakte na een periode van vorst was. Niet zo van toepassing op los drijvende bootjes.

Ondertussen met een paar verschillende rompmodellen bij willekeurige hoeken gaan uitproberen en het klopt iedere keer als een bus. Het lijkt dus ook op te gaan voor posities waarop het extern op de boot uitgeoefend moment niet gelijk is aan 0.



En dat vind ik wel mooi, want dan blijft, met dank aan Folkboot (ook al kan 'ie dat zelf geloof ik nog niet helemaal navoelen), m'n zondagmiddagborrelstelling ook overeind.

Folkboot schreef :
Een boot is een voorwerp dat in water drijft. De meeste voorwerpen hebben een voorkeursrichting om in dat water te drijven.
Ik vond juist jouw voorbeeld, Folkboot, van een schijnbaar uiterst eenvoudige situatie, namelijk een balk met 2 gelijke zijden en het zwaartepunt op de diagonalen van die 2 gelijke zijden, een heel mooi voorbeeld om over stabiliteit na te denken.
In eerste instantie dacht ik dat jij het bij het verkeerde eind had, maar al tekenend begon ik een beetje te begrijpen wat je bedoelde.
Wat Erik zegt: zo'n balk gaat altijd met een punt naar beneden drijven (wat juist is, volgens mij) is nu juist heel goed te begrijpen. Je ziet, als je een paar tekeningetjes maakt, het drukpunt naar opzij schuiven en naar boven, wanneer je zo'n balk van de toestand, waarin een vlak evenwijdig loopt met het oppervlak , naar een toestand met de punt naar beneden laat bewegen. En je ziet de verticale projectie van het drukpunt op de z-as (getrokken door het zwaartepunt) naar boven bewegen, de verticale afstand B-G kleiner makend. Dat is volgens mij te vertalen naar een verandering van Up. Precies zoals JotM een hele tijd geleden voorstelde.
Ik vind dus dat het voorbeeld van de balk van Folkboot een heel goede was, in de zin van :"denk daar nog eens goed over na" en trek je conclusies.
Erg gaaf juist!

Folkboot schreef : Als ik eraan toekom zal ik een dezer dagen het lijnenplan van de "Nordiska Folkbåten" eens digitaliseren. Kunnen we verder delibereren obv een richtend momentenlijn die je aan den lijve ondervindt.

Erikdejong schreef : Nope. Geen zwaartekracht -> geen stabiliteit.

JotM schreef :

VWO natuurkunde is voor mij al even geleden, maar als je het hele proces bekijkt, van het platduwen van de boot (door bv winddruk) en het weer opveren kun je toch wel de sommen maken waarbij de wet van behoud van energie opgaat? En is dan niet de oppervlakte onder de stabiliteitskromme de hoeveelheid energie die je erin moet stoppen om een boot om te keren, waarbij diezelfde hoeveelheid terug komt als de boot zich weer opricht ? (zodat de wet van behoud van energie opgaat)

De wet van behoud van energie valt niet te berekenen omdat de zee en de atmosfeer (golven en wind) energie kunnen afgeven aan de booten je niet kunt berkenen hoeveel dat is of hoeveel dat gaat worden. Ik begrijp nog steeds niet waar deze hele discussie heen gaat en wat men nu probeert uit te vinden

Het wiel!

Erikdejong schreef : Even naar het onderwerp van het draadje dat je gestart bent kijken: "statische stabiliteit"

Statische stabiliteit gaat over het ("langzaam" -> geen dynamische effecten en geen wrijvingsverliezen) tegen het - door de combinatie van geometrie en zwaartekracht veroorzaakt - richtend koppel in draaien van een scheepje. Om tegen een richtend moment in een scheepje te draaien moet arbeid geleverd worden, hoe langzaam of snel je dat ook doet.

Nu is zwaartekracht een conservatieve kracht (de arbeid langs een willekeurig pad is enkel van het begin- en eindpunt afhankelijk), dus alle geleverde arbeid moet terugkomen in de vorm van een potentiaalverschil (= m·g·(h₂-h₁)) in het zwaartekrachtveld.

Daar kun je een paar dingen uit halen:

• de totale arbeid tussen twee (willekeurige) hellingshoeken moet gelijk zijn aan m·g·(h₂-h₁)
• Daaruit afgeleid -> Bij de hoek waar de geometrie bij draaiing zorgt voor snelste verticale stijging van G t.o.v. B "per graad toename hellingshoek" is het richtend moment het grootst

Zoals ik zondag al schreef:"middelbare school-natuurkunde, met een twist".

Wat ik ook leuk vind aan deze bevinding, is dat je nu een inschatting kunt maken of je bootje aan het voorgeschreven richtmoment voldoet van bijvoorbeeld een cat A boot.
In geval van mijn scheepje (massa 3000 kg) kan ik nu een cirkel trekken (r = 1 m) vanuit het zwaartepunt en kijken of het drukpunt, dat ergens op die cirkel moet liggen voor cat A, op een reële plek binnen de romp komt. Ik kan dan ook schatten welke hellingshoek de boot op dat moment heeft en wat dus AVS is voor mijn bootje.
Groffe schatting, geef ik toe, maar veel beter dan in het wilde weg.

steef ton schreef :
Oeoeoei!

m·g·(h₂-h₁), weet je nog? Vergeet je niet BG_0,verticaal af te trekken?

Edit:
Voor je tekeningetje moet je BG_0,verticaal dus bij die meter optellen.

Voor Cat A moet het drukkingspunt bij AVS buiten die cirkel liggen. De andere hoeken doen er niet toe.

Erikdejong schreef :
Dat klinkt toch een beetje als een antwoord op mijn eerdere vraag , als een golf een bepaalde hoeveelheid energie bevat , gaat er meer of minder over gedragen worden in de massa die hij verplaatst .

Engere gaat nooit verloren

Ik vergelijk het met een vijzel , daar moet je eerst energie instoppen de olie geeft het door aan de massa die te verplaatsen is .


Ik zie dat met een bak water niet veel anders , maar kan het fout hebben

JotM schreef :
Jaja, dat snap ik. Maar bij mijn bootje ligt B bij rust vrijwel op G. Anders moet je dat verschil er inderdaad er bij optellen om te kijken waar in geval van AVS het nieuwe drukpunt ongeveer moet komen. Niks oeioeioei, hoor, denk ik.

Verder veel dank voor het delen van je inzichten, JotM!

Het is ontzettend gaaf dat zaken, zoals ze iha door scheepsontwerpers worden gedaan, door jou vanuit een ander (puur werktuigbouwkundig?) perspectief worden belicht.

Ik hoop heel erg dat je dit blijft doen, want ik vind het elke keer weer waanzinnig interessant!

Begrijp me overigens niet verkeerd, geachte scheepsdeskundigen. Ik vind jullie deskundige commentaar op die zaken ook erg interessant.
Het leidt allemaal, voor mij in elk geval, tot nieuwe en ik denk ook diepere en betere inzichten