Περί πλευστότητας & ευστάθειας
Περί πλευστότητας & ευστάθειας
Το Α και το Ω στην ασφάλεια του σκάφους
Του Μάκη Ματιάτου
Ανεξάρτητα από την προσεκτική μελέτη, σχεδίαση και ναυπήγηση, κανένα σκάφος δεν μπορεί να θεωρηθεί 100% ασφαλές. Εκείνο, που του δίνει την επιπλέον ασφάλεια που χρειαζόμαστε είναι μόνο η εμπειρία μας, η σωφροσύνη κατά το ταξίδεμα και φυσικά η επίγνωση των κινδύνων και η πρόληψη. Ο ανθρώπινος παράγοντας, λοιπόν είναι το κλειδί της ασφάλειας.
Φυσικά, δεν αρκεί μόνο το ανθρώπινο στοιχείο για να ελαχιστοποιήσει τους κινδύνους. Η σχεδίαση, η μελέτη και η κατασκευή θα πρέπει να μας δώσουν τη βάση πάνω στην οποία θα «κτίσουμε» τα περιθώρια ασφαλείας που χρειαζόμαστε στη θάλασσα. Μέσα στην Ευρωπαϊκή Ένωση υπάρχουν κανόνες που εξασφαλίζουν αυτά τα όρια. Τα σκάφη με τις προδιαγραφές αυτές είναι πιο σίγουρα και πολύ πιο αξιόπιστα.
Από τις 16 Ιουνίου 1998, κάθε νέο σκάφος αναψυχής από 2,50 μέχρι 24 μέτρα πρέπει να συνοδεύεται από το πιστοποιητικό CE, που υποδηλώνει πως η κατασκευή του είναι εναρμονισμένη με τις διεθνείς προδιαγραφές και τη ντιρεκτίβα RCD (Recreational Craft Directive). Η ντιρεκτίβα αυτή απαιτεί το σκάφος να πληροί τις προϋποθέσεις ασφαλείας, ανάλογα με την χρήση του. Οι κατηγορίες σχεδίασης στις οποίες χωρίζονται τα σκάφη ανάλογα με τις συνθήκες θάλασσας (κλίμακα Μποφόρ) κάτω από τις οποίες μπορούν να ταξιδέψουν είναι οι παρακάτω τέσσερις:
Κατηγορία σχεδιασμού Α – Design Category A – Ocean
Αφορά ποντοπόρα σκάφη.
Κατηγορία σχεδιασμού Β – Design Category B – Offshore
Σκάφη ανοιχτού πελάγους.
Κατηγορία σχεδιασμού C – Design Category C – Inshore
Ακτοπλοϊκά κυρίως σκάφη.
Κατηγορία σχεδιασμού D – Design Category D – Sheltered Waters
Σκάφη προφυλαγμένων υδάτων.
Δεν θα μπούμε περισσότερο στις λεπτομέρειες της ντιρεκτίβας, αλλά και του ISO 12217 που θεσπίστηκε από την ICOMIA (Διεθνής Ομοσπονδία Κατασκευαστών) και τον ορισμό των διεθνώς αποδεκτών standards περί πλευστότητας και ευστάθειας, αλλά θα προσπαθήσουνε να δούμε συνοπτικά τους δύο παραπάνω όρους, που επηρεάζουν τν ασφάλεια του σκάφους μας, άσχετα με τον τρόπο πρόωσης (μηχανή, πανί, κουπί).
Πλευστότητα
Πλευστότητα είναι η δύναμη που δημιουργείται, όταν κάποια μάζα νερού εκτοπίζεται από ένα συμπαγές σώμα. Ο Αρχιμήδης απέδειξε πως η μάζα του νερού, που εκτοπίζεται από ένα σώμα που πλέει ελεύθερα, είναι ίση με τη μάζα του ίδιου του σώματος (σχήμα 1). Το ξύλο πλέει γιατί έχει πυκνότητα μικρότερη από αυτή του νερού. Η μάζα είναι μικρότερη από τη διαθέσιμη πλευστότητα. Ένα συμπαγές σώμα όπως είναι το σίδερο βυθίζεται, γιατί έχει πυκνότητα μεγαλύτερη από αυτή του νερού.
Η μάζα υπερβαίνει τη διαθέσιμη πλευστότητα (σχήμα 2). Άρα, εφόσον η μάζα ενός σκάφους είναι μικρότερη από το γινόμενο του συνόλου του όγκου του (υλικό κατασκευής, μηχανές, εξοπλισμός, επιβαίνοντες κ.λπ.) επί την πυκνότητα του νερού, πρέπει πάντα να πλέει, ακόμα και στην περίπτωση που θα κατακλυστεί από νερό.
Τα σκάφη με μειωμένη θετική πλευστότητα θα πλεύσουν. Άρα, ακόμα και ένα μεταλλικό σκάφος μπορεί να πλεύσει, εφόσον διαθέτει αρκετό όγκο υφάλων για να συγκρατηθεί η μάζα του, αλλά και αρκετό ύψος εξάλων που θα κρατήσουν το νερό έξω (σχήμα 3).
Σκάφη με Θετική πλευστότητα θα πλεύσουν ακόμα και αν γεμίσουν με νερό (σχήμα 4). Ποιά είναι, λοιπόν, το επικίνδυνα σημεία που επηρεάζουν την πλευστότητα; Ο μεγαλύτερος κίνδυνος σε σχέση με την πλευστότητα είναι ότι το σκάφος μπορεί να βυθιστεί.
Η κύρια αιτία της βύθισης είναι η περίπτωση να κάνει νερά, είτε από το κύμα ή απόνερα άλλου σκάφους, είτε από μεγάλο κλυδωνισμό (μπότζι) σε μεγάλες γωνίες κλίσης, είτε από τη μεγάλη κλίση από τον αέρα στα πανιά, είτε από ρήγμα ή άλλη αιτία στα ύφαλα, που θα φέρει νερό μέσα. Άρα, το σκάφος κινδυνεύει να βουλιάξει, αν δεν έχει κατασκευαστεί από υλικό που μπορεί να επιπλεύσει από μόνο του ή δεν έχει αρκετή θετική πλευστότητα ή ακόμα αν τα στεγανά του δεν είναι υδατοστεγή.
Ευστάθεια
Λέμε ότι ένα σκάφος είναι ευσταθές, όταν τείνει να επανέλθει στην όρθια θέση της φυσικής του ισάλου, αφού έχει διαταραχτεί, πρώτα, η ισορροπία του από εξωτερικές δυνάμεις, όπως το κύμα, ο αέρας κ.λπ. Το μέγεθος της δύναμης, που εξασκείται για να επαναφέρει το σκάφος στην όρθια θέση εξαρτάται κυρίως από τρία πράγματα, τη μάζα του (σχήμα 5), τη θέση του κέντρου βάρους του (σχήμα 6) και τη θέση του κέντρου άντωσης (σχήμα 7). Το τελευταίο εξαρτάται από το σχήμα των υφάλων, αλλά και αλλάζει θέση ανάλογα με την κλίση, που παίρνει το σκάφος.
Οι δυνάμεις, που εξασκούνται στα αντίστοιχα κέντρα βάρους και άντωσης είναι πάντα κατακόρυφες. Η δύναμη βάρους εξασκείται από πάνω προς τα κάτω και η δύναμη άντωσης, από κάτω προς τα πάνω, για να εξισορροπήσει αυτήν του βάρους. Όπως μπορούμε να παρακολουθήσουμε στο σχήμα 8, όταν το σκάφος παίρνει κάποια κλίση, το κέντρο βάρους και αυτό της άντωσης μετατοπίζονται προς την πλευρά της κλίσης.
Μπορούμε, λοιπόν, να πούμε πως όσο πιο γρήγορα από το κέντρο βάρους απομακρύνεται το κέντρα άντωσης, τόσο πιο σταθερό είναι το σκάφος. Φυσικά, το κάθε σκάφος είναι ευσταθές, εφόσον παίρνει μικρές γωνίες κλίσης, ας πούμε όχι περισσότερο από 30 μοίρες. Το κέντρο άντωσης απομακρύνεται από το κέντρο βάρους μέχρι κάποια γωνία κλίσης, μετά την οποία αρχίζει να γυρίζει προς τα πίσω, μέχρι να φτάσει να εξασκείται η δύναμη άντωσης στην ίδια ευθεία εφαρμογής της δύναμης βάρους. Στο σημείο αυτό, το σκάφος δεν μπορεί να επανέλθει στην όρθια θέση, γιατί δεν υπάρχει ροπή επαναφοράς. Υπό τη γωνία αυτή κλίσης, η ροπή ευστάθειας μηδενίζεται (σχήμα 9).
