STIX: Miara dzielności morskiej proponowana przez ISO

Czytając fora internetowe wielokrotnie napotykałem się na dyskusje na temat dzielności morskiej jachtu.
Wiele razy doświadczyłem porad starszych, bardziej doświadczonych kolegów, w stylu "ten jacht jest dzielny, a jak nie wierzysz to w łeb". Chciałbym bardziej merytorycznie i mniej siłowo podejść do zagadnienia. Bezpieczeństwo jest dla mnie bardzo ważne, więc starałem się czytać i robić jak najwięcej analiz. Wynikiem tych analiz będzie cykl, który ten wpis rozpoczyna.

Mam nadzieję, że mniej doświadczonym przybliży temat i pomoże w wyborze jachtu dla siebie. Pomoże w fachowym określeniu, czym mój jacht jest lepszy od jachtu sąsiada, a tych bardziej doświadczonych z Was, sprowokuję do dyskusji na ten temat.

Zdaję sobie sprawę z tego, że bardzo trudno jest zdefiniować dzielność morską, lecz wpisy w stylu, że o dzielności morskiej decyduje jakość rollera foka, czy, że decydującym czynnikiem jest jakość (cena) nawigacji uważam za nieporozumienie. Dzielność morska a dzielność serwisu w moim rozumieniu, to dwie absolutnie różne sprawy.
O dzielności morskiej napisane zostały całe książki i czynnik ten jest nie do przecenienia. Książka, która najszerzej traktuje temat, to Seaworthiness : The Forgotten Factor (Dzielność morska - zapomniany czynnik) Czesława Marchaja -klasyka już światowa. Ja często we wstępnych rozważaniach używam relacji wyporność - długość, do liczenia której, kalkulator umieściłem tutaj: Wyporność jachtu -długość kalkulator
Chciałbym w tym jednym poście zasygnalizować czynniki określające dzielność morską o ile jest to wogóle możliwe. Posłużę się współczynnikiem STIX. Nazwanym tak od słów Stabilility Index co w moim przekonaniu nie do końca dobrze odzwierciedla jego znaczenie. Sam współczynnik STIX jest równiez kontrowersyjny, może stanowić zaledwie punkt wyjścia do dyskusji i rozważań.
Zdaję sobie sprawę, że jeden post nie wyczerpuje tematu. Współczynnik STIX składa się z ośmiu członów, które mozna doskonale analizować osobno. Na końcu artykułu zamieszczam tabelę, obrazującą jak taki współczynnik policzyć.

Opracowałem ją na podstwie książki: Principles of Yacht Design. Poniższa tabela przedstawia jak wiele czynników decyduje o dzielności morskiej i napewno nie są to jeszcze wszystkie.

Opracowany przez International Standard Organization ISO współczynnik STIX w dużej mierze opiera się na geometrii jachtu, poczynając od krzywej momentu prostującego. Kolejne współczynniki opisuję poniżej:

1. Współczynnik podstawowej długości jachtu (Base Lenght factor (LBS)) Wynika z dość oczywistej geometrycznej zależności, Im jacht jest większy, tym fale są relatywnie mniejsze. W tym przypadku jest to średnia ważona długości całkowitej i długości wodnicy konstrukcyjnej KLW.Współczynnik sam w sobie prosty do policzenia wg wzoru z tabelki, nie wymaga szerszych objaśnień
2. Współczynnik zdolności powrotu po położeniu burtą na fali (wolne tłumaczenie angielskiego zwrotu Knockdown recovery factor) FKR - określa zdolność osuszenia jachtu po zderzeniu z falą. Jak szybko odpłynie woda z pokładu.
3. Współczynnik zdolności powrotu po odwróceniu (Inverison Recovery factor) (FIR) Zawiera czynnik GZ₉₀ Oznaczający ramię momentu prostującego przy przechyle 90 stopni. Przy takim przechyle wartość GZ jest równa odległości środka wyporu od środka ciężkości w tych określonych warunkach (patrz wykres poniżej). Jeśli tego parametru nie znamy przyjmujemy we wstępnych rozważaniach wartość FIR=1 Ja do tego tematu napewno jeszcze wrócę.
4. Współczynnik stabilnosci dynamicznej Jak widać na poniższym wykresie, pole pod krzywą momentu prostującego do pewnego przechylenia kadłuba reprezentuje pracę niezbędną do przechylenia jachtu o ten kąt. Siły te są zewnętrzne, pochodzą od fal i wiatru. Są one ujęte we współczynniku stabilności dynemicznej, który jest proporcjonalny do pola zawartego pod krzywą w całym zakresie stabilności dodatniej aż do punktu zanikającej stateczności. (wszystko co jest nad osią X wykresu). Niemniej jeśli pierwszy kąt zalania jest mnieszy, pole powinno być policzone do tego kąta. Kąt zalania jest definiowany jako kąt przechylenia, przy którym zalewane są otwory w jachcie, zanurają się przy tym kącie w wodzie. Tym otworem może być np główny hatch.
5. Współczynnik momentu wiatru Dla kadłubów które kąt zalania mają mniejszy niż 90 stopni, ten współczynnik reprezentuje ryzyko zalania z powodu podmuchu wiatru, przechylającego jacht z niezrefowanymi żaglami.
6. Współczynnik zalania Współczynnik reprezentuje ryzyko zalania przy uderzeniu fali.





Kliknij, żeby powiększyć (Przykładowy wykres z książki "Principless of Yacht Design)



Określanie Indeksu stabilności STIX dla jednostek jednokadłubowych.
STIX=(14+0.16*LBS2)*(FDL*FBD*FKR*FIR*FDS*FWM*FDF)0.5+δ		jeśli		LBS<10
STIX=(8+2.2*LBS)*FDL*BD*FKR*FIR*FDS*FWM*FDF)0.5+δ		jeśli		LBS≥10
δ=5 kiedy łódź w pełni zalana posiada jeszcze dodatnią pływalność (jest niezatapialna) , oraz posiada GZ90>0, δ=0 w każdym innym przypadku.
LH= długość całkowita jachtu z wyłączeniem bukszprytu, wystrzałów itp.
BH= szerokość kadłuba z wyłączeniem wystrzałów itp.
mMSC= wyporność (kg) w minimalnych żeglownych warunkach (2 członków załogi, podstawowe wyposażenie, ale brak ładunku)
hCE= wysokość położenia geometrycznego środka ożaglowania nad linią wodną podczas gdy łódź jest prosto (bez przechyłu)
hLP= głębokość położenia geometrycznego środka rzutu bocznego podwodzia pod linią wodną
GZ90= ramię prostujące przy przechyle 90o	GZD=ramię prostujące przy ΦDo przechyleniu
1.       Podstawowy współczynnik długości LBS=(LH+2LWL)/3
2.       Współczynnik Wyporność kontra długość                         15*mMSC*FL FDL=[0.6 + --------------------------]0.5                       LBS3*(3.33-8*LBS) FL=(LBS/11)0.2			0.75<FDL<1.25
3.       Współczynnik Szerokość kontra wyporność             3.3*BH FB=-----------------------          (0.03*mMSC)1/3               13.31*BWL FBD= [-----------------]0.5                   BH*FB3                  BWL*FB2 FBD= [-----------------]0.5                1.682*BH FBD= 1.118*(BWL/BH)0.5	Jeśli FB>2.2 Jeśli FB<1.45 Jeśli 1.45≤FB≤2.2		0.75<FBD<1.25
4.       Współczynnik zdolności powrotu po położeniu na fali FR= GZ90*mMSC /(2*AS*HCE) FKR= 0.875+0.083*FR FKR= 0.5+0.333*FR FKR= 0.5	Jeśli  FR≥1.5 Jeśli  FR<1.5 Jeśli ΦV<90o		0.5<FKR<1.5
5.       Współczynnik zdolności powrotu po odwróceniu FIR= ΦV/(125-mMSC/1600) FIR= ΦV/100	Jeśli mMSC<40000 Jeśli mMSC≥40000		0.4<FIR<1.5
6.       Współczynnik stabilności dynamicznej FDS= AGZ/(15.81*√LH) AGZ= dodatnia powierzchnia pod krzywą GZ (m.stopnie): Od prawej do ΦV  Od prawej do ΦD	Jeśli ΦD≥ ΦV Jeśli ΦD< ΦV		0.5<FDS<1.5
7.       Współczynnik momentu wiatru FWM FWM=1 FWM= VAW/17 VAW= stała wiatru pozornego do przechyłu kadłuba i ΦD przy pełnym ożaglowaniu. VAW= (13*mMSC*GZD/(AS*(hCE*hLP)*cos ΦD1.3))0.5	Jeśli ΦD≥ ΦV Jeśli ΦD< ΦV		0.5<FWM<1
8.       Współczynnik zalania FDF= ΦD/90			0.5<FDF<1.25

Poniżej przedstawiam jak ISO wiąże ze sobą STIX z kategoriami projektowymi. Co ciekawe przeliczone przeze mnie jachty klasy A miały STIX co najwyżej na poziomie 32 lub 33. Niektóre formalnie tego wymogu nie spełniały. Więc jeśli myslicie o morskim off roadzie, o jachcie wybitnie dzielnym, należy taki jacht skroić na miarę i najlepiej samodzielnie zbudować.

Kategoria projektowa	A	B	C	D
Minimalna wartość STIX	32	23	14	5

Mam nadzieję, że lektura tego bloga okaże się wystarczająca :) Ale jeśli ktoś bardziej chce zgłebić temat większość informacji wziąłłem z książki prezentowanej poniżej