• No results found

Spel, sport, vervoermiddelen 1) 18 De snelheid van een trein.

66. De stabiliteit van een schip in rust.

De volgende eenvoudige metingen geven ons een denkbeeld van de voornaamste methoden die men in de praktijk toepast. Men kan ze al bij een gewone roeiboot uitvoeren, maar moet bedenken dat dan allerlei formules niet zo goed meer uitkomen,

Fig. 52. Het onderzoek naar de stabiliteit van een schip.

welke verkregen zijn door de omtrekken van het schip door een rechthoek te benaderen. Het gemakkelijkst te onderzoeken is de stabiliteit om de lengte-as.

Vooreerst trachten we zo goed mogelijk een tekening op schaal te maken van deomtrek van het schip op de hoogte der waterlijn. Als we nog kunnen meten hoe diep de kiel onder water daalt, krijgen we een schatting vanhet verplaatste watervolume V, dus

ook vanhet gewicht van het schip G. Door in het schip te meten hoe breed de romp op verschillende diepten is, krijgen we eendwarse doorsnede door het midden van het schip.

Evenals bij elk natuurkundig onderzoek naar stabiliteit, beproeven we het schip uit zijn evenwichtsstand te brengen door er een kleine storende kracht op te laten werken. We gaan bijvoorbeeld zelf op het dek staan, op een afstandd van het midden, en kijken hoe scheef het schip zich instelt door die asymmetrische belasting (fig. 52); beoordeel de helling aan de hoek tussen een schietlood en de mast of een aan de boot gespijkerd latje). Stel de hellingφ grafisch voor als een functie van uw afstand tot het midden van de boot! Is het een grote boot, laat dan verscheidene helpers plaats aan dek nemen! De twee gelijke krachten P die op de boot werken, zwaartekracht en opwaartse druk, grepen eerst aan in het zwaartepunt Z en in het drukpunt D. Als de boot kantelt blijft Z op zijn plaats, maar D verschuift, in het geval van onze figuur naar D', rechts van D, omdat het ondergedompelde gedeelte van het schip rechts zoveel dieper dan links reikt; de lijn DD' is meestal ongeveer waterpas. Het koppel dat de boot terugdrijft naar de evenwichtsstand is gelijk aan het koppel dat we veroorzaakt hebben, door ons gewichtp een eind buiten het symmetrievak te brengen; dus:

Het punt M waar de opwaartse druk na kanteling de symmetrielijn van het schip snijdt, is het beroemdemetacentrum, en de hoogte van M boven het zwaartepunt is de metacentrische hoogte h = MZ. Het is natuurlijk helemaal niet zeker dat dit ‘metacentrum’ werkelijk een vast punt ten opzichte van het schip is. Integendeel, in de praktijk blijkt algemeen dat de metacentrische hoogte verandert naarmate het schip verder helt; men beoordeelt de stabiliteit naar de metacentrische hoogte voor hellingen kleiner dan 15o. Zij is meestal van de orde van 0,5 m. Zeer gevaarlijk is het als de metacentrische hoogte bij grote hellingen sterk afneemt: het schip kan dan in een storm kapseizen. De stabiliteit is des te groter, naarmate de metacentrische hoogte aanzienlijker is. Als men echter om dit te bereiken het zwaartepunt zo laag mogelijk tracht te leggen, wordt het schip te sterk onderhevig aan de werking der golven: ze grijpen op de hoogte van de waterspiegel aan, en beschikken dan over een lange hefboomsarm. Meestal heeft de scheepsbouwer een tussen-

weg gezocht; men kan aannemen, dat zich het zwaartepunt, van de kiel gerekend, op ⅔ van de afstand tot het hoogste doorlopende dek bevindt.

Het is ook belangwekkend,de ligging van het drukpunt D te bepalen. Gewoonlijk bevindt zich dit op een diepte 0,40T onder de waterspiegel bij schepen, 0,35 T bij kleinere boten, wanneer

Fig. 53.

T de grootste diepte onder de waterspiegel voorstelt die men in het vaartuig aantreft. Er is ook een betrekking die de afstand van het drukpunt tot het metacentrum aangeeft. We gaan uit van de dwarse doorsnede van het schip, die we getekend hadden en bepalen de inhoud S van de daardoor omsloten figuur, voor zover ze zich onder de waterspiegel bevindt (fig. 53). AlsB de grootste breedte van het dek is, vindt men voor de afstand van het metacentrum boven het drukpunt1):

De ervaring leert, dat het oppervlakS slechts weinig kleiner is dan ⅘ BT, zodat men een eenvoudige formule voor de praktijk krijgt:

Een door mij onderzochte roeiboot had de vorm die in fig. 54 getekend is; de kiel lag 0,27 m onder de waterlijn, de totale

Fig. 54.

hoogte was 0,45 m. Ik schatte op het oog het volume van 't verplaatste water op 0,15 maal de inhoud van het blok, waarin de boot zou plaatsvinden; dus op 3,7 × 1,2 × 0,45 × 0,15 = 0,3 m3, het gewicht van de boot dus op 300 kg. Het zwaartepunt moest op ⅔ × 0,45 = 0,30 m boven de kiel liggen, dus ongeveer in de waterspiegel.

Als iemand, die 70 kg woog, 36 cm buiten de as van de boot

stond, helde deze over een hoek van 0,15 rad. De metacentrische hoogte was dus

; dit was dus tevens ongeveer de hoogte van het metacentrum boven de waterspiegel. Het drukpunt moet ongeveer 0,35 × 0,27 = 0,09 m diep hebben gelegen. Ter contrôle: volgens een andere van onze formules moet de afstand van drukpunt tot metacentrum

zijn; dit klopt wel met de vorige schattingen.

Op een dergelijke manier kan men de stabiliteit onderzoeken ten opzichte van de dwarse as van het schip, door vóóraan te gaan zitten, de overlangse helling te meten, enz.