Factoren die van invloed zijn op statische stabiliteit:
Zoals eerder vastgesteld is statische stabiliteit niet meer dan de karakteristieken van een boot in vlakwater uitgedrukt in een richtend moment. Duidelijk moge zijn dat het stabiliteitstechnisch gezien goed is om een zo groot mogelijk positief richtend moment te hebben en een zo klein mogelijk negatief richtend moment. Er zijn twee basisprincipes om een moment te vergroten, de eerste is de arm groter maken, de andere is de kracht groter maken. Echter zodra je iets veranderd aan een boot heeft dat vele gevolgen voor de rest van het geheel, en die gevolgen zijn lang niet altijd positief.
Het vergroten van de positieve stabiliteitsarm kan op een aantal verschillende manieren:
1) Gewichtszwaartepunt omlaag brengen
2) Massa die zich aanboord bevindt naar loef brengen (bijv. bemanning op de rand of een kantel kiel)
3) Massa aan loef toevoegen (bijv. waterballast)
4) Drukkingspunt van de watermassa veranderen
Zoals zichtbaar is in figuur 1.3 gaat zowel bij de zwenkkiel als bij de waterballast situatie het gewichtszwaartepunt van de boot niet alleen opzij, maar ook omhoog. Als de helling (bij deze voorbeelden) boven de 50 graden komt dan komt het zwaartepunt van de ballast in verticale lijn te liggen met het zwaartepunt van de boot als geheel, zodra dit gebeurt dan draagt de ballast niet meer bij aan de stabiliteit. Als het zwaartepunt van de ballast zelfs nog meer richting hartschip verschuift, dan werken deze stabiliteitsverhogende factoren juist tegen. De situatie van 50 graden helling of meer zal niet vaak voorkomen in de dagelijkse praktijk, maar met een dwars inkomende golf met windje 6 op de Noordzee kan het wel voorkomen, de gevolgen zijn niet rampzalig, maar hebben wel degelijk een belangrijke invloed. Overigens, hoe breder de boot, hoe kleiner deze invloed is. Bij de meeste zeegaande jachten ligt het gewichtszwaartepunt van de boot ongeveer ter hoogte van de waterlijn of iets daar onder. Bij sommige, extreem smalle boten, komt het voor dat het gewichtszwaartepunt zo extreem laag ligt dat waterballast zelfs averechts werkt als de hellingshoek groter is dan 15 graden. Dat zwaartepunt moet dan zo laag liggen om een arm te creëren die groot genoeg is om voldoende oprichtend vermogen te verkrijgen.
Een andere methode om de stabiliteit te vergroten is het drukkingspunt van het water verder naar buiten brengen. In figuur 1.4 is het effect van (waterlijn) breedte te zien. Zoals goed zichtbaar in de tekening is de richtende arm van de brede boot veel groter dan van de smalle boot. Als we uitgaan van een gelijk gewicht van beide boten dan heeft de brede boot dus een veel grotere stabiliteit bij de zelfde hellingshoek. De invloed van de breedte heeft echter ook een grote invloed op de negatieve stabiliteit. Dat betekent dat als de boot eenmaal ondersteboven ligt, dat deze ook veel moeilijker weer overeind zal kunnen komen. Omgekeerd geld dat natuurlijk ook voor de smalle boot, deze draait makkelijker door, maar komt daarentegen ook veel makkelijker overeind dan zijn bredere zusje.
De vorm van de romp heeft ook een belangrijke invloed op de plaats van het drukkingspunt.
In figuur 1.5 zien we 3 verschillende rompvormen bij 10 graden helling, links een gemiddelde boot, in het midden een boot met scherpe kimmen en links een klassieke S-spant. De meest stabiele boot is bij deze helling de boot in het midden met de scherpe spant vorm, de minst stabiele is de S-spant.
In de onderste rij zien we dezelfde schepen, maar dan met een helling van 90 graden. Nu blijkt dat de meest stabiele boot bij 10 graden helling de minst stabiele is bij 90 graden helling, de S-spant en de gemiddelde vorm scoren hier gelijk. Een goede stabiliteit kan dus minder goed eindigen en omgekeerd. Om de veiligheid van een boot te kunnen benoemen is het dus belangrijk om de volledige rij aan karaktereigenschappen te bekijken.
Als de boot eenmaal onderste boven ligt, dan is de vorm en afmeting van de opbouw van grote invloed op de positie van het opdrijvende punt van de boot.
Bovenstaande tekening geeft aan hoe dat kan, de boot meest links heeft helemaal geen opbouw waardoor de positie van de opdrijvende kracht vrij ver naar buiten ligt, dit resulteert in een grote GZ waarde. De boot in het midden heeft een brede en niet zo hoge opbouw, de opdrijvende kracht verschuift hierdoor meer naar het midden van de boot, de GZ waarde wordt dus kleiner. De boot rechts heeft een opbouw die net zo veel volume heeft als de opbouw van de boot in het midden, deze is echter smaller en hoger. Dit brengt het opdrijvende punt nog meer naar het midden. Terwijl er bij de twee linker boten sprake is van een negatieve stabiliteit, heeft de rechtse boot nog steeds een klein beetje positieve stabiliteit over.
Er bestaan zeiljachten waarvan de ballast beweegbaar is, om een goede indruk te krijgen van de veiligheid moet je van een zogenaamde “worst case” scenario uitgaan. In figuur 1.7 is de stabiliteitscurve te zien van een sportief toerjacht met een hefkiel, in de “zeilstand” is de diepgang 2.75m en ligt het gewichtszwaartepunt van de boot 22cm onder de waterlijn. In de tweede curve is dezelfde boot zichtbaar, maar dan met de kiel volledig opgetrokken. In opgetrokken toestand is de diepgang nog maar 1.10m en ligt het zwaartepunt 28cm hoger. Bij deze curve is ook zeer goed te zien dat de negatieve stabiliteit vrijwel verdwenen is, dat is mogelijk omdat de boot is uitgerust met een deksalon, in de berekening gaan we ervan uit dat de opbouw waterdicht is en blijft, ook onder de druk van het water op de relatief grote ramen. Voor een vergelijk heb ik ook de stabiliteitscurve getoond van dezelfde boot maar dan zonder het dekhuis.
De grafiek maakt duidelijk da de “zeilstand” van de kiel, zoals verwacht, de meest gunstige is. We vergelijken hier de twee buitenste lijnen met elkaar. Het positieve gedeelte begint nagenoeg gelijk voor beide situaties, dit komt omdat het grootste deel van de arm gecreëerd wordt door de vorm van de romp. Pas als de hellingshoek groter begint te worden neemt de invloed van de hoogte van het gewichtszwaartepunt toe, omdat deze bij de opgetrokken kiel minder gunstig is zien we hier de stabiliteit minder worden. Bij 90 graden helling is het verschil in lengte arm 28 cm dat is het hoogteverschil van het gewichtszwaartepunt als de kiel wel of niet opgetrokken is. Wat verder opvalt is dat de oppervlakte onder de grafieklijn in verhouding slechts een paar procent minder is tussen al dan niet opgetrokken. De oppervlakte onder de grafiek geeft aan hoeveel energie er nodig is om de boot te doen omslaan. Het verschil in oppervlakte van de negatieve stabiliteit is echter zeer groot, wel 5 keer, conclusie; als de kiel omhooggetrokken is wordt de boot op zijn kop 5x stabieler dan wanneer de kiel in zijn laagste stand staat.