Stabilität und Breite - Freibord

Zu unterscheiden sind die beiden wichtigen Stabilitätsanteile, die Formstabilität sowie die Gewichtsstabiliät. Sie treten meistens gemeinsam auf, sind aber je nach Schiffstyp von unterschiedlich großer Bedeutung. Bei Modellsegelbooten resultiert die Stabilität in erster Linie aus der Gewichtsstabilität.

Zur Erklärung dieser Gewichtsstabilität habe ich in Bild 10 A einen Hauptspant mit kreisbogenförmigen (radial) Spanten dargestellt. Der Drehpunkt bei Krängung ist der Verdrängungsschwerpunkt bzw. der Formschwerpunkt B_O. Dieser bleibt bei Krängung in seiner Lage unverändert, dadurch haben kreisbogenförmige Spanten keine Formstabilität. Der Gewichtsschwerpunkt wandert jedoch bei Krängung nach außen (10 B). Es bildet sich der aufrichtende Hebelarm h_G zu dem senkrecht die Gewichtskraft G angreift und damit das aufrichtende Moment bildet.

M_auf = G x h_G

Das aufrichtende Moment wird in diesem Fall also größer, entweder durch Vergrößerung der Gewichtskraft G (Erhöhung des Kielgewichtes) oder durch Vergrößerung des Hebelarms h_G, indem man die Flosse verlängert und damit bei gleicher Krängung den Gewichtsschwerpunkt weiter nach außen verschiebt (10 C).

Der zweite wichtige Stabilitätsanteil ist die Formstabilität. Im Gegensatz zum Radial-Spant sei jetzt ein extremer U-Spant dargestellt (10 D). Dieser besitzt unter allen möglichen Spantformen die größte Formstabilität. Bei Krängung bleibt der Formschwerpunkt B_O in seiner Lage jetzt nicht mehr unverändert, sondern wandert von B_O nach B_Ø also zur tiefer eintauchenden Rumpfseite (10 E). Da der Formschwerpunkt weiterhin der Drehpunkt bei Krängung bleibt, hat sich der aufrichtende Hebelarm h, also um den horizontalen Abstand h_B zwischen B_O und B_Ø vergrößert. Das gesamte aufrichtende Moment ist jetzt:

M_auf = G x (h_G + h_B)

Zum Anteil der Formstabilität ein Beispiel. Für ein nicht gerade übermäßig breites Schiff, wie es zum Beispiel der FLIPPER ist, beträgt bei 30° Krängung und 30 cm Kiellänge der Anteil der Formstabilität an der Gesamtstabilität immerhin 25 %. Es lohnt sich also durchaus, die Breite eines Schiffes zu vergrößern, solange andere Gesichtspunkte nicht zu nachteilig beeinflusst werden.

Im Zusammenhang mit der Formstabilität ist die Höhe des Freibords von großer Bedeutung. Die Wanderung des Formschwerpunktes zur tiefer getauchten Seite und somit die Vergrößerung des Hebelarms wird nämlich genau in dem Augenblick, in dem die Ecke Freibord-Deck die Wasseroberfläche durchstößt, schlagartig unterbrochen. Geht man nun davon aus, dass bis etwa 30° Krängung akzeptable Fahrleistungen zu erwarten sind und ein Stabilitätsverlust bis zu diesem Krängungswinkel nicht wünschenswert ist, so sollte man die Yacht so konstruieren, dass erst bei diesem Krängungswinkel das Deck von Wasser überspült wird. Der dazu notwendige Freibord beträgt zum Beispiel für ein M-Boot, gemessen am Hauptspant, Ca. 7 cm, bei schmalen Schiffen mehr und bei breiten weniger.