Die Stabilität eines Schiffes - ein komplexes Phänomen
Wenn man ein Boot entwirft, ist eines der offensichtlichen Ziele, dass es an Ort und Stelle bleibt. Das mag wie eine dumme Überlegung klingen, aber Schiffbauer und Schiffsarchitekten haben lange gebraucht, um die Phänomene wirklich zu verstehen, sie zu modellieren und in der Lage zu sein, sie zu berechnen und zu antizipieren. Die berühmte Geschichte vom Untergang der Vasa ab dem Moment, in dem sie ins Wasser gelassen wurde, zeugt davon.
Mithilfe von Erfahrungen wurden mathematische Formeln entwickelt, die hier nicht näher erläutert werden, um die Fähigkeit eines Bootes, das Gleichgewicht wiederzufinden, zu schätzen. Die Kurve stellt die Kraft dar, die erforderlich ist, um das Boot in Abhängigkeit von seinem Kränkungswinkel zu kippen.
Die Berechnung zeigt zwei Schlüsselfaktoren auf, die als Formstabilität und Gewichtsstabilität bezeichnet werden.
Die Form des Rumpfes, 1. Garant für Stabilität
Wenn man zwei Boote mit demselben Gewicht nimmt, aber unterschiedliche Kielformen zeichnet, wird sich ihre Stabilität unterscheiden. Ein runder, langer und schmaler Baumstamm wird sich anders verhalten als eine breite und kurze Wanne, die zumindest anfangs deutlich schwieriger zu krängen ist.
Die Breite ist ein Schlüsselelement. Ein schmales Boot krängt allmählich und nimmt auch größere Winkel an, ohne umzukippen. Ein breites Boot hingegen wird bei kleinen Krängung sehr stabil sein, bevor es in der Regel stärker kentert. Mathematisch gesehen hängt die Stabilität von der Trägheit der Wasserlinie des Bootes in Bezug auf seine Achse ab. Der Extremfall ist also ein Mehrrumpfboot, das sehr breit ist, aber beim Anheben eines Rumpfes abrupt an Stabilität verliert und damit die Trägheit seiner Wasserlinie verliert.
Um die Formstabilität zu erhöhen, wird versucht, den Rumpf zu verbreitern oder Schwimmer hinzuzufügen. Bei Handelsschiffen kommt es vor, dass Fähren, die im Laufe der Zeit immer schwerer werden, "aufgeblasen" werden, d. h. sie erhalten eine Art zusätzliche Wulst an den Seiten der Wasserlinie, um an Stabilität zu gewinnen.
Lester das Boot, am richtigen Ort!
Ein weiterer Garant für Stabilität ist das Gewicht. Allerdings muss es an der richtigen Stelle angebracht werden. Wieder einmal sagt uns der Instinkt, dass es keine gute Idee ist, einen Felsen an der Mastspitze zu platzieren, und die Berechnungen bestätigen dies! In Wirklichkeit sind es die Masse und der Abstand zwischen dem Schwerpunkt und dem Kielmittelpunkt, d. h. dem Mittelpunkt des unter Wasser liegenden Volumens, die das aufrichtende Moment definieren.
Es war wahrscheinlich dieser Hang zu Dekorationen, die hoch angebracht waren, um sichtbar zu sein, der den Untergang der Vasa verursachte. Die Seeleute stellten bald fest, dass ihre Schiffe ohne Ladung umkippen konnten, und neigten dazu, sie am Boden des Laderaums mit Steinen zu beschweren. Nach und nach übernahm der Kiel, der das längs zur Schiffsachse verlaufende Strukturteil bezeichnet, auch die Funktion des Ballasts und wurde idealerweise am Boden des Schiffs platziert. Moderne Segelboote mit Knollen konzentrieren das Gewicht am tiefsten Punkt und wählen dichte Materialien wie Gusseisen oder Blei. Je schwerer das Boot ist und je tiefer sein Schwerpunkt liegt, desto stabiler ist es.
Eine Geschichte von Kompromissen
Schiffsarchitektur ist die Kunst des Kompromisses. Unter Berücksichtigung der Anforderungen an das Leben an Bord, die Leistung und den Geschmack gilt es, zwischen Formstabilität und Gewichtsstabilität abzuwägen. Die "Ballastschneisen", die von den Briten für den America's Cup entworfenen Segelboote mit tiefem Kiel und hohem Ballast, standen im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert im Gegensatz zu den amerikanischen "Champagnergläsern", bei denen die Formstabilität im Vordergrund stand. Wenn der Segler die Grundlagen der Stabilität versteht, kann er leichter entscheiden, ob er ein Boot mit geringem Tiefgang und hoher Verdrängung oder ein leichtes Segelboot mit großem Tiefgang und den 50 Nuancen dazwischen wählen soll!
