Boční stabilita trochu jinak a nebezpečí překlopení
Na jachtařských kurzech se zpravidla výuka o boční stabilitě omezuje na vysvětlení křivky stability a z ní vyplývajícího úhlu ztráty stability. Možná bude zajímavé se podívat na tento fenomén z trochu širšího pohledu.
Počáteční stabilitou trupu rozumíme strmost náběhu vývoje ramene stability (popisující změnu horizontálního odstupu těžiště tíhy a výtlaku) při malých bočních náklonech. Tento faktor má značný vliv na průchodnost lodě vlnami. Na obrázku níže jsou naznačeny dva rozdílné diagramy tohoto vývoje měřené při různých náklonech ve statickém stavu (náklonu). Žlutá křivka evidentně
Zdroj archiv Petra Sládečka
Srovnání náklonu jachet starších s V trupem a jachet moderních s U trupem za stejného větru.
ukazuje, že dříve obvyklé trupy ve tvaru V mají při stejné šířce trupu mnohem pozvolnější počáteční nástup ramene než moderní trupy ve tvaru U (červená). Pokud porovnáme průsečíky obou křivek ramene stability se zelenou křivkou znázorňující vývoj bočního tlaku větru o určité síle do nakláněných plachet, je zcela zřejmé, že loď ve tvaru U popluje za těchto ustálených podmínek v mnohem menším náklonu, než loď ve tvaru V (viz svislé přerušované čáry). To znamená, že starší design obecně neunese ve stejných podmínkách tolik plachet a bude nutně pomalejší, také díky větší smáčené ploše produkující větší odpor proti vodě. Na druhou stranu strmější nástup ramene stability se nutně projeví agresivnější dynamickou reakcí trupu U na boční vlnu, zatímco starší design bude takovou vlnu přejíždět mnohem klidněji bez velkých změn bočního náklonu.
Vícetrupé jachty
Zdroj archiv Petra Sládečka
Srovnání křivek stability katamaranu, trimaranu, motorové jachty a jednotrupé kajutové plachetnice.
S extrémní reakcí na boční vlnu se pak můžeme setkat u katamaranů a trimaranů, které vykazují velmi strmý nárůst počáteční stability vrcholící již při velmi malých náklonech, zatímco křivka stability pak s rostoucím náklonem rychle padá a moment stability zcela zaniká při mnohem menších úhlech než u klasické jednotrupé kýlové lodi (znázorněné modrou přerušovanou čarou na obrázku, žlutá pak představuje typický průběh křivky pro motorové jachty). Plavba na katamaranu při náklonu převyšujícím 10° je již hazardem na samé hranici bezpečného limitu a je nutné se jí vyhnout včasným refováním plachet. V další části článku se pokusíme odpovědět, proč tomu tak je.
Dynamické chování jachty
Zdroj archiv Petra Sládečka
Jak se zvýší náklon jachty v poryvu větru.
Pokud chceme trochu hlouběji zkoumat boční stabilitu z hlediska dynamického chování, podívejme se na graf. Na něm jsou znázorněny tři zelené křivky tlaku větru do plachet odpovídající třem různým rychlostem větru. Zelené přerušované čáry ukazují náklon daného trupu v těchto ustálených podmínkách. Co se ale stane, pokud tato loď plující v náklonu odpovídajícím ustálené síle větru 10 uzlů čelí náhlému poryvu 15 uzlů? Tento přísun přebytečné energie musí být vykompenzován, což se projeví dočasným překmitem lodě do mnohem hlubšího náklonu, než by odpovídal plavbě v ustáleném větru 15 uzlů (při kterém by loď nepřekročila náklon 30°). Nárůst energie odpovídající ploše červeného trojúhelníku pod zelenou křivkou pro 15 uzlů větru, musí odpovídat přebytku této energie nad křivkou pro 15 uzlů, tedy ploše modrého trojúhelníku. Zde je situace zcela pod kontrolou, protože dostatečná rezerva stability přebytečnou energii snadno pokryje. Reling ponořený do vody jen na chvíli vyděsí nezkušené členy posádky.
Co udělají vlny
Představme si nyní loď překonávající relativně krátké a strmé vlny. Velikost momentu stability (síly vracející trup do vzpřímené polohy) závisí nejen na velikosti ramena stability ale také na tíze lodi a tudíž na velikosti vztlakové síly, která je s tíhou v rovnováze (jak nás poučil již Archimédés). Nemůže se ale velikost tíhy lodi dynamicky měnit? Pokud se houpeme na houpačce, máme v její horní úvrati vždy chvilkový pocit beztíže, zatímco v dolní úvrati jsme zatlačeni díky dynamickému přetížení do sedačky. Adekvátní je to s trupem procházejícím vrcholem a údolím vlny. Na vrcholu strmé vlny je křivka stability vždy přechodně degradována v závislosti na rychlosti stoupání trupu (trup se zde částečně vynořuje z vody), v údolí vlny naopak křivka posiluje. Je to vidět na rozdílu mezi červenou a fialovou křivkou na grafu níže.
Nebezpečí překlopení
Zdroj archiv Petra Sládečka
Křivka stability jachty se mění při průjezdu vlnou a zalamující se vlna může být příčinou překlopení.
Pokud na vrcholu vlny, kdy je stabilita nejvíce oslabena, dojde k bočnímu úderu do trupu nakloněném ve větru 15 uzlů (zde 30°) například zabalujícím se vrcholem jiné vlny (síla je znázorněna plnou modrou křivkou), může se snadno stát, že trup již nebude mít dostatek zásoby stability, aby takový náhlý úder (zelená plocha) mohl být kompenzován (červená plocha) a dojde k dynamickému převrácení lodi. Teorie stability učí poměrně překvapivý fakt, že takové nebezpečí již reálně hrozí při výšce vln odpovídající šířce trupu. Proto je na moři velmi důležité se snažit vyvarovat zejména místům a podmínkám, které mohou produkovat strmé vlny přicházející nepravidelně například z různých směrů. V námořních mapách a pilotech jsou tato místa označována specifickými symboly a popisy jako breakers, eddies, overfalls, tide rips, bombora (viz obrázek níže).
Obecně je dobré dodržovat následující zásady jako prevence dynamického převrácení:
Zdroj archiv Petra Sládečka
Místa, kde se mohou tvořit nebezpečné zalamující se vlny a kterým je třeba se vyhnout.
- Znát dobře limity lodě
- Nepřetěžovat loď, včas refovat.
- Pravidelně pumpovat bildge.
- Nechat si bezpečnostní rezervu, neplout ve velkém náklonu.
- Lepší je se vyhnout se nebezpečí, než s ním bojovat.
- Nevplouvat za silného větru do nebezpečných míst (mělčiny, lavice, okolí mysů) kde se střetávají nebo přelévají proudy, zejména v době, kdy zde rychlost proudů vrcholí, navíc pokud vítr působí proti směru proudu.
- Vyhnout se přechodu studené fronty zejména u hlubší tlakové níže, kdy dochází během krátké doby k výrazné změně směru silného větru (jev cross sea).
- Vyhnout se plavbě bokem na zalamující se vlny.
212
Související články
Proč je otěž nebezpečná
Proč je otěž nebezpečná
Dávat pozor na halzu! Pro většinu samozřejmý bezpečnostní imperativ. Najdou se však tací, kteří nevědí, co je halza. Potom těžko budou vědět, proč si mají při halze dávat pozor.
Co znamená závlačka na palubě?
Co znamená závlačka na palubě?
Ráno vylezete na palubu, jdete se podívat na příď a najdete matičku (závlačku, něco podobného). Pro hosta na palubě (nejachtaře) nedůležité smetí, které kopne přes palubu. Pro jachtaře důvod k bolení hlavy.
To nemůže být pravda…
To nemůže být pravda…
Připravuje se webinář na téma bezpečnost plavby v Rudém moři. Nebylo by to zajímavé, kdyby organizátorem nebyli Hútíové, vojenská skupina způsobující nebezpečnost plavby v Rudém moři. Útočí v Rudém moři na nákladní lodě drony a raketami.