Tak bez związku z tocząca się dyskusją: rozmawialiśmy to kiedyś o Arce Noego i szansach takiej konstrukcji na przetrwanie na otwartym , wzburzonym oceanie. jak pamiętamy była to płaskodenna barka , pozbawiona kila, o rozmiarach 133,5 × 22,3 × 13,4 m. Natknąłem się ostatnio na opowieść marynarza amerykańskiej łodzi podwodnej USS Bang (SS-385) która uzmysławia co potrafią zrobić wzburzone fale oceaniczne.
http://1955.usnaclasses.com/sea_stories ... _Wave.html
Jego jednostka napotkała w roku 1961 roku na Atlantyku gigantyczna falę o wysokości około 30 metrów. Zdjęcie poniżej to montaż ale oddaje skalę zjawiska:

USS Bang miał 95 metrów długości. W efekcie uderzenia fali został przewrócony na bok pod kontem 90stopni. Autor przebywał na kiosku i przeżył tylko dlatego że był przypięty liną a okręt dzięki posiadaniu kila niemal natychmiast wrócił do pozycji pionowej, no i oczywiście był szczelną łodzią podwodną której nie groziło wlanie się wody do środka.
A co by sie w takiej sytuacji stało z płaskodenną (a więc niestabilną) drewnianą krypą?
Odpowiedź jest dość oczywista!
Bul, bul, bul...

Ps. padające w tekście słowo "sail" w wypadku łodzi podwodnej oznacza kiosk a nie żagiel.

Bzdura. O tym, czy jednostka po przechyle się wyprostuje lub czy pozostanie na burcie ew. obróci do góry dnem nie decyduje posiadanie kila, tylko kąt przechyłu po którego przekroczeniu jednostka się przewróci. Przykładowo, sięgając do przeszłości, w XIX wieku w Wielkiej Brytanii zbudowano dwa prawie identyczne pancerniki: Captain i Monarch. Obliczenia wykazały, że dla Captaina kąt ten wynosi 21 stopni, a u Monarcha było to stopni 70. Życie bardzo boleśnie to potwierdziło, bo Captain zatonął w sztormie z całą załogą.

Eryku - fajny z ciebie gość i lubię czasem zerknąć co skrobiesz, ale na statkach to się nie znasz. Wiesz, że coś dzwoni i ten "kil" to ci się chyba skojarzył z balastem stałym na jachtach morskich.
Yarpen napisał wyraźnie więcej, ale w tym wypadku też trochę zabrakło.

W historycznym ujęciu rozwoju miar stateczności statków morskich należy dostrzec podwaliny w postaci prac Bouguera z 1746 roku, Eulera z 1749, Bernoulliego z 1757 i Attwood’a z roku 1796. Opracowanie koncepcji wysokości metacentrycznej jako pierwszej miary stateczności statku przypisuje się Bouguerowi i miara ta jako jedyna pozostawała w użyciu do lat siedemdziesiątych XIX wieku [1]. W roku 1870 zdarzyła się powszechnie znana morska katastrofa o podłożu statecznościowym, w której zatonął w sztormie na Zatoce Biskajskiej okręt wojenny Catpain, podczas gdy sztormujący w pobliżu okręt Monarch przetrwał bez uszczerbku. Co istotne, wysokość metacentryczna Monarch’a miała nieznacznie mniejszą wartość niż zatopionego Captain’a [1]. Powodem takiego przebiegu zdarzenia były istotne różnice w przebiegach krzywych stateczności statycznej obu okrętów, na co dwa lata przed wspomnianymi wydarzeniami wskazywał brytyjski admirał Reed. Monarch miał niemal dwukrotnie większą wartość maksymalnego ramienia prostującego i większy o około 15 stopni zakres krzywej stateczności statycznej .
W drugiej połowie XIX wieku znana już była nie tylko krzywa stateczności statycznej, ale również od czasu publikacji Moseley’a z 1850 roku także pojęcie stateczności dynamicznej statku. Nie było jednak wówczas wykorzystywane w procesie eksploatacji statków morskich do oceny ich stateczności jak również nie były jeszcze w owym czasie opracowane normy w tym zakresie [1].

[1] Kobyliński L., Kastner S., Stability and Safety of Ships, Vol. 1: Regulation and Operation, Elsevier Ocean Engineering Books, Vol. 9, 2003.


Proszę zwrócić uwagę na wytłuszczenie. O przewróceniu statku na fali decyduje porównanie pracy wykonanej przez zewnętrzny wypadkowy moment przechylający i pracy zakumulowanej przez statek (pochłoniętej i zmienionej w postać energii potencjalnej związanej z rozkładem wyporu na przechylonym statku). Do wyznaczania dynamicznego kąta przechyłu statku wykorzystuje się tradycyjnie - czyli od 1850 roku - tzw. "energy balance method".
Oczywiście współcześnie stosuje się po prostu równania różniczkowe stanowiące najzwyklejszy zapis zasad Newtona, ale wbrew pozorom nie jest to takie proste, bo trudności sprawia zamodelowanie sprzężeń pomiędzy ruchami i samego momentu przechylającego.

Wracając jednak do arki Noego to dla mnie opowieść o niej ma charakter alegoryczny nie historyczny w rozumieniu faktycznego ocalenia gatunków planety. Nie znajduję jednak w treści owej opowieści podstaw by twierdzić, że Noe natrafił na fale, które powinny przewrócić jego łódź. Co prawda dzielność morska łodzi płaskodennych jest mała, ale za to stateczność początkowa (czyli dla małych kątów przechyłu) duża. Jeśli się takiego statku nie zaleje wodą to na falach potrafi przetrwać wiele, zaś "kosztem" jest niemiłosierne bujanie powodujące silną chorobę morską.
Jeśli zatem Noe trafił na porządne fale, a tego nie wiemy, to się on sam i jego załoga pochorowali, o zwierzętach nie wspominając. A zapewniam, że zwierzęta okrutnie chorują na chorobę morską i cierpią bardzo.

Istotnie nie znam się na teorii budowy okrętów ale co tam wiem z własnej praktyki żeglarskiej to wiem
Jacht wyposażony w kil (czytaj takie ciężkie żelastwo na dole) przewrócić trudno a przechylony sam wraca do pionu. No chyba że się zupełnie obuci do góry dnem wtedy tak już zostanie.
Jacht mieczowy przewraca się o wiele łatwiej a przewrócony sam nie wstanie bez pomocy załogi.
Płaskodenka jest stabilna jesli się po niej chodzi ale na fali łatwo sie przechyla i nabiera wody a wtedy klops totalny... Kończy się wyciąganiem łajby na brzeg nawet jesli jest z plastiku i nie zatonie. Będąc młodzieńcem sam kiedyś posłałem na dno (koledzy pomogli...) jeziora blaszaną łódź zwaną żartobliwie "Aurorą". Na szczęście udało mi się potem do niej zanurkować podczepić linę i jakoś tam wyciągnęliśmy krypę na brzeg.
Istotę problemu pokazuje ten rysunek:

Dlatego właśnie jednostek płaskodennych nie używa się na pełnym morzu.
Każda jednostka pełnomorska posiada jakis tam kil (w sensie: zaostrzone i obciążone balastem dno) choć niekoniecznie w jachtowej formie
Oczywiście zgadam sie że opowieść o Arce jest alegoryczna ale gdybam sobie dla rozrywki
A wody Potopu raczej spokojne nie były z racji gwałtowności opisanych wydarzeń, musiały tam byc i wielkie fali i silne prądy, zapewne nawet większe niż na realnym oceanie.

Widać:

I znowu nie masz racji. Zerknij na te dwa przekroje i poszukaj tego "zaostrzonego i obciążonego balasem dna":
Przekrój poprzeczny USS Iowa:

Przekrój poprzeczny Yamato:

Oba okręty, jak sam widzisz, mają płaskie dna.

Eryk - proszę, nie kompromituj się. Naprawdę fajnie piszesz o kwestiach medycznych czy biologicznych. O statkach nie masz pojęcia. Kilka dawnych doświadczeń żeglarskich to zdecydowania za mało by się wypowiadać o okrętownictwie. To trochę tak jakbym ja był kiedyś raz na obozie harcerskim i uczył się przez 0,5 godziny zasad pierwszej pomocy, a potem do końca życia bym na forum pisał o medycynie jako osoba obeznana z tematem - absurd.

Współczesne statki są płaskodenne. Nie mają wystającego i zaostrzonego kila. "Keel" to po polsku stępka, a współcześnie stosuje się stępkę płaską, która jest wzmocniona wzdłużnikiem dennym środkowym (często bliźniaczym, czyli podwójnym tworzącym tunel środkowy). Na tym wzdłużniku montowana jest nadstępka jako pas poszycia dna wewnętrznego i ta przestrzenna konstrukcja stępka-wzdłużnik-nadstępka tworzy "kręgosłup" statku zupełnie niewidoczny dla laika ani z zewnątrz ani od środka. Nie oznacza to jednak, że tego kręgosłupa nie ma. Tyle, że wbrew wyobrażeniom nie jest on ani wystający, ani zaostrzony ani specjalnie ciężki.

Czy widzisz jak wygląda dno statku? Lekkie "zaostrzenie" znajdziesz tylko w sekcjach rufowych (dopływ wody do śruby napędowej) i dziobowych (praca statku na fali).

Nie pisz proszę takich rzeczy: "Płaskodenka jest stabilna jesli się po niej chodzi ale na fali łatwo sie przechyla i nabiera wody a wtedy klops totalny... " ani "Dlatego właśnie jednostek płaskodennych nie używa się na pełnym morzu.". Na morzu używa się niemal wyłącznie statków płaskodennych! Ich stateczność jest warunkowana zupełnie czym innym niż kształtem dna. Nie ma owego "zaostrzonego o obciążonego dna"! Trudno robić wykład o stateczności na forum w wątku dot. teorii ewolucji, ale proponuję byś zaufał.

Ano temat chyba zboczył - chyba, że zajmiemy się teorią ewolucji przemysłu stoczniowego

Zawi ma rację, Yarpen również, tyle tylko, że w tej dziedzinie ewolucję trochę wsparły względy ekonomiczne A i technika (i mówię zarówno o inżynierii jak i materiałach) też poszła do przodu.
Duże okręty, z płaskim dnem są zdecydowanie bardziej ładowne (bo kubatura), łatwiejsze i tańsze w budowie. A ogromne znaczenie ma też rozmiar. Nikt rozsądny, nie zbuduje płaskodennej małej żaglówki. Bo ona BĘDZIE się przewracać od byle czego. Natomiast kontenerowiec, który ma powierzchnię w hektarach to zupełnie inna sprawa. Porównujecie tu ewolucję wieloryba i krewetki. To i to pływa.

Akurat łódź płaskodenną trudniej przewrócić (i w ogóle przechylić) - ma bardzo dużą stateczność kształtu (statyczną). Problem w tym, że nie sposób, by sama się prostowała

Kiedyś się wydawało, że każdy Polak zna się na polityce i medycynie. Potem doszła ekonomia i motoryzacja. A teraz widzę, że stateczność statku jest kolejną domorosłą specjalizacją Polaka.

Powiem więc autorytatywnie, że nie ma istotnego znaczenia kształt dna statku dla stateczności. Inne względy decydują o cechach statecznościowych.
Dodam, że bez problemu jestem w stanie wskazać łódź płaskodenną którą będzie łatwo przechylić i taką, którą przechylić jest trudno. Podobnie jak z łodziami o innych kształtach dna.
To tak jak z samochodami - wbrew pozorom czerwone auta nie są szybsze od innych nie czerwonych. Mimo, że można spotkać czasem na drodze czerwone Ferrari, ale i czerwonego malucha też można.

Barney - uwierz mi, że pojęcie stateczności statycznej to nie to samo co stateczność kształtu. W ogóle w teorii stateczności wcale nie używa się pojęcia "stateczność kształtu" ani tym bardziej "stateczność ciężaru". Tak to bywa omawiane tylko na kursach dla młodocianych żeglarzy i to wyłącznie wówczas, gdy instruktor sam jest totalnie niedouczony i nie rozumie o czym mówi. Wtedy najłatwiej podeprzeć się sloganami z broszurki PZŻ, a wszelkie pytania zdusić w zarodku.

Również bez sensu jest rozdzielanie trudności w przechylaniu statku (łodzi) i chęci tego statku do prostowania się. Definicja stateczności mówi bowiem o obu tych elementach równocześnie. Jeśli trudno jest statek przechylić to automatycznie sam się chętnie prostuje po ustaniu momentu przechylającego.
Dlatego pisanie o łodziach płaskodennych, które trudno jest przechylić, ale "nie sposób, by same się prostowały" jest pozbawione jakichkolwiek podstaw (i sensu). Co więcej, jest to sprzeczne.

A może osoby zainteresowane tematyką wybiorą się na stosowne studia. Mamy w kraju dwie akademie morskie i czegoś tam zapewne uczą w zakresie stateczności statku. Stateczność to jeden z filarów wykształcenia oficera floty handlowej.

No cóż, nalej wody do wanny i zrób eksperyment . Łódź o kształcie np. rury łatwo jest zarówno przechylić, jak i przywrócić do pierwotnej pozycji. Łódź w kształcie miski oczywiście prostuje się bardzo silnie, póki nie zostanie przekroczony punkt krytyczny. Wówczas nie prostuje się w ogóle.

O proszę, z mojej małej dygresji zrobił się az osobny wątek
Nie czuję się na siłach wchodzić w dalszą dyskusje, bo jak mówiłem nie jestem fachowcem i tyle wiem co z doświadczeń żeglarskich.
Ogólnie chciałbym zwrócić uwagę na jeden fakt: Owszem współczesne duże statki buduje się z płaskim dnem z powodów ekonomicznych (w celu zwiększenia ładowności). Jednak posiadają on one dodatkowe zabezpieczenia przed wywrotką takie jak płetwy stabilizacyjne i i aktywne systemy balastowania niedostępne w czasach Noego. Ponadto mają one duże rozmiary (największe kontenerowce 350x60m) co sprawia że nawet największa fala nie jest ich w stanie przewrócić. Ale... jesli już raz ich równowaga zostanie zakłócona nie są w stanie wrócić do pionu i nie ma dla nich ratunku. Czego dowodem polski prom Jan Heweliusz który gdy już raz stracił równowagę w wyniku przesunięcia sie ładunku, nie był w stanie wrócić do pionu i zatonął.

W analogicznej sytuacji jacht zaopatrzony w kil nawet mały, po prostu by sie wyprostował. Z reguły jacht balastowy sam wstaje z przechyłu rzędu 90 stopni a dopiero wywrotka do góry dnem jest groźna. Na jachtach regatowych duże przechyły to wręcz norma.

Reasumując: Tym co różni jednostki kilowe i płaskodenne jest "stabilność dynamiczna" (nie wiem czy ozywam fachowego słowa) czyli możliwość powrotu do pionu po przechyleniu. W warunkach ekstremalnych (silny wiatr, wysokie fale) umożliwia ona uratowanie jednostki nawet ze znacznego przechyłu.

Eryku - a tak prosiłem, żebyś wrócił do pisania o skrzydlatych mrówkach

1) Urządzenia do stabilizacji kołysań bocznych nie poprawiają stateczności statku w klasycznym jej rozumieniu. Owszem redukują amplitudę kołysań bocznych, ale nie zwiększają wartości ramion prostujących. Co gorsza, ze względu na kłopoty ze sterowaniem (nie kursem statku, ale sterowaniem stabilizatorami) należy je wyłączać w bardzo silnym sztormie, gdyż fala jest wówczas zbyt nieregularna i producent systemu zabezpiecza siew ten sposób, że w instrukcji urządzenia podaje max. stan morza, przy którym wolno systemu używać. To jest po to, żeby w razie wywrotki ubezpieczyciel nie próbował dowodzić, że przyczynił się do katastrofy system stabilizacji kołysań bocznych. A i tak przy nieprawidłowej obsłudze zdarzają się zatonięcia wywołane działaniem systemów stabilizacji (np. Ryan Commander tak zatonął).

2) Nie jest prawdą, że "jeśli już raz ich równowaga zostanie zakłócona nie są w stanie wrócić do pionu i nie ma dla nich ratunku", bo relatywnie często przychodzą do portu statki z przechyłem wywołanym niesymetrycznym rozkładem masy i nie przewracają się po drodze. Oczywiście jakiś niewielki procent się przewraca, ale to nie jest reguła.

3) Heweliusz nie jest dowodem niczego z rzeczy, o których piszesz. Śledztwo w tej sprawie nigdy nie zostało przeprowadzone porządnie do końca więc nie traktuj gazetowych czy internetowych opisów jako prawdę. Poza tym z mojej znajomości sprawy wynika, że przyczyny było dość złożone, w tym zawinił również człowiek.

4) Pisałem już, że każdy statek ma kil, czyli stępkę, a nie tylko jachty żaglowe. Dopatrywanie się możliwości wyprostowania się statku z przechyłu w tym czy ma kil czy go nie ma jest wyrazem totalnego niezrozumienia czym jest stateczność statku i jak się ją mierzy.

5) Stateczność dynamiczna jest wyznaczana w oparciu o całkę z krzywej stateczności statycznej (inaczej krzywej ramion prostujących). Całka ta obrazuje pracę (konkretnie pracę jednostkową, czyli odniesioną do 1 tony masy statku) potrzebną do przechylenia statku o dany kąt przechyłu. Uwaga - proces traktuje się klasycznie jako quasi-statyczny! Twierdzenie, że cokolwiek ma do tego kil jest opowiadaniem farmazonów. Nawet gdyby statek miał wielką płetwę mieczową to jej wpływ nie będzie widoczny na krzywej stateczności dynamicznej. Dopiero przy obliczeniach kołysań w oparciu o równania różniczkowe ruchu pojawi się tłumienie od tej płetwy i zredukuje amplitudę kołysań.

6) Na jachtach rekreacyjnych przechyły, nawet duże przechyły to norma (dziewczyny piszczą i jest fajnie). Na jachtach regatowych normą jest wybalastowywanie przechyłów, bo to daje prędkość. Regaty to wyścig, a na wyścigach "kto hamuje ten przegrywa". Zatem jeśli chcesz wygrać to wyrównaj przechył do rozsądnej wartości. Bardzo prosto możesz to sobie wyobrazić licząc powierzchnię rzutu żagla na płaszczyznę pionową w zależności od kąta przechyłu jachtu. Dla dużych przechyłów masz mały żagiel. Co gorsza, ten mały żagiel jest niżej, bliżej wody. A jak wiadomo wskutek tarcia wiatru o wodę blisko powierzchni wiatr jest słabszy i silniej sturbulizowany - same straty.

No dobra, to juz dla mnie za wysoki poziom abstrakcji, bo jak juz mówiłem fachowcem w tej dziedzinie nie jestem, więc pozostaje się poddać.

No ale przynajmniej była okazja czegoś się nauczyć, więc zawsze to jakiś zysk.

PS. ja też bym wolał pisać o mrówkach ale z tematu o mrówkach wszyscy przeciwnicy mi pouciekali, a pisać samemu do siebie głupio

Obawiam się, że się nie rozumiecie, bo używacie w dwu znaczeniach słowa "kil". Eryk mówi o sztywno zawieszonym pod kadłubem balaście, który przy przechyle znajduje się na ramieniu, dając moment prostujący.
Nie sądzę by coś takiego bywało budowane współcześnie dla normalnego statku (choć oczywiście pewną formę balastu np. żaglowce mają, ale trudno je uznać za współczesne).
Zawi zaś mówi o kilu w sensie ścisłym, to jest o dolnym wiązaniu kadłuba (najdłuższej wzdłużnicy). On oczywiście nie ma jakiegoś specjalnego znaczenia.

Natomiast oczywiście płaskodenne statki mają znacznie większą stateczność (do pewnego momentu, kiedy są nieodwracalnie stracone), ponieważ szerokie burty powodują że przechył powoduje duży moment prostujący od ciężaru uniesionej (i wysuniętej daleko) burty.

Użyjmy znów hiperboli - wyobraźmy sobie dwa statki o SZEROKOŚCI 100... a co tam, niech będzie 500 metrów. Jeden jest walcem leżącym na wodzie, a drugi ma kształt cegły. Który z nich ma większe szansę na fiknięcie kozła?

Biblijnego znaczenia to nie ma, ale takie prostokątne, wielkie "pudło" jak Arka byłoby zapewne bardzo stabilne. Prędzej by się przełamało albo rozpadło, niż przewróciło.
Zwłaszcza że nie miało napędu.

Oczywiście wiem co miał na myśli Eryk pisząc "kil". Ale w ramach misji edukacyjnej napisałem mu co to jest naprawdę kil. Natomiast obciążona płetwa pod dnem jachtu i tak do stateczności wnosi tyle, na ile powoduje przemieszczenie środka masy całości jachtu. Tłumienie nie jest uwzględniane w klasycznych miarach statecznościowych.

Tak dla wyprostowania nazewnictwa - Barney nie pisz "wzdłużnica" o stępce, gdyż słowo wzdłużnica ma w okrętownictwie określone znaczenie. Jest to jedna z linii teoretycznych, która powstaje poprzez przecięcie bryły kadłuba statku płaszczyzną równoległą do płaszczyzny symetrii (czyli prostopadłą do płaszczyzny owręża i płaszczyzny podstawowej).

Natomiast oczywiście płaskodenne statki NIE mają większej stateczności niż nie płaskodenne (ani mniejszej). Z faktu płaskodenności nie wynika również duża szerokość kadłuba. Jasno widać, że piszesz o wpływie szerokości kadłuba na stateczność początkową, ale nazywasz to płaskodennością.
Łatwo sobie wyobrazić albo zobaczyć na własne oczy płaskodenną drewnianą łódź rzeczną, która jest długa i wąska. Taka łódź ma słabą stateczność zarówno początkową (mała szerokość wodnicy) jak i dla dużych kątów przechyłu (niska wolna burta).

Również pojęcie momentu prostującego "od ciężaru uniesionej i daleko wysuniętej burty" jest herezją w czystej postaci. Moment prostujący jest zależny od masy statku i od wzajemnego położenia linii działania siły wyporu i ciężaru. Odległość miedzy tymi liniami nazywana jest ramieniem prostującym (statycznym oczywiście) i decyduje o cechach statecznościowych statku. Rzecz jasna odległość ta zmienia się wraz z kątem przechyłu i wykreślenie wartości ramienia prostującego w funkcji owego kąta przechyłu daje nam krzywą nazywaną np. "krzywą stateczności statycznej". Nie ma w niej ani jednego parametru uwzględniającego płaskie dno albo nie płaskie.

W użytej hiperboli o walcu i cegle nie podałeś podstawowego parametru - wniesienia środka masy statku. O stateczności decydują dwie rzeczy - kształt kadłuba i rozkład masy. Podanie tylko jednej cechy uniemożliwia wnioskowanie odnośnie tego który statek pierwszy "fiknie kozła".

A może ktoś pamięta wymiary i przybliżony kształt arki Noego. Gdybym się kiedyś nudził mógłbym wyliczyć przybliżone charakterystyki statecznościowe. Najprostszą to nawet dość dokładnie da się ocenić przyjmując szereg założeń.
Potrzebuję: długość, szerokość, wysokość, zanurzenie (z tym może być kłopot). Podrzuci ktoś?