Все-таки хотел бы уточнить (в т.ч. для себя) пару вопросов:
1. Почему есть мнение, что спасплот более остойчив, чем непотопляемая полузатопленная яхта?
Тут у меня мнение, что яхта должна быть все-таки более остойчивой. За исключением, может быть, каких-нибудь особенных ситуаций (которые есть и для спасплота): высокая, крутая волна на которую яхта в виду своего веса забраться не сможет и будет перевернута за счет большой крутизны (возможно?), плот же в свою очередь может быть перевернут порывом ветра на вершине волны (возможно?). Хотя есть предположение, что и спасплот на крутой волне может легко перевернуться - ЦТ все-таки выше уровня воды, может быть даже на добрых полметра+.
2. Сколько примерно нужно положительной плавучести в килограммах, чтобы уравновесить 100 кило (на воздухе) стали, пластика, дерева?
По моему мнение, для стали требуется примерно 88-90 кило, для пластика 33-35 кило, дерево обладает положительной плавучестью само по себе. В случае фанерной лодки, оклееной стеклотряпкой на эпоксидке - нужно (на глаз, с запасом) 10-15 кило (если вес фанеры превышает 50%).
1. Остойчивость это свойство судна противостоять крену и дифференту под действием внешнего момента. Напрямую сравнивать остойчивость спасательного плота и яхты довольной сложно, так как и сами объекты сильно различаются, и моменты (внешние силы) на них действуют существенно разные. Ближе к сути рассматриваемой проблемы было бы сравнить возможность опрокидывания яхты и плота на волнении, как показатель безопасности объекта в аварийных условиях. Яхта с водой внутри и плот различаются существенно тем, КАК они противодействуют кренящему моменту. Известно, что при малом крене вклад в остойчивость низко расположенного центра тяжести невелик, восстанавливающий момент образуется в основном за счёт остойчивости формы, то есть быстрого смещения центра величины в сторону крена. Низкий центр тяжести начинает вносить существенный вклад в восстанавливающий момент только при сравнительно больших углах крена. У полузатопленной яхты собственная остойчивость формы почти отсутствует, так как центр водоизмещения при крене остаётся почти в одной точке относительно корпуса. Почти всю остойчивость формы яхта при этом имеет за счёт надувных баллонов по бортам. Но эта остойчивость формы очень капризна - она имеет максимум только при одном положении - когда баллоны правого и левого бортов погружены ровно наполовину. При небольшом крене плечо остойчивости формы у яхты с баллонами начинает быстро уменьшаться, и как только один баллон погрузился в воду полностью, а второй полностью вышел из воду, остойчивость формы опять пропадает. Хуже того, при погружении баллона в воду его начинает обжимать водой, объём его падает, а вклад в восстанавливающий момент уменьшается. При расчётах потребного запаса плавучести это следует учитывать, то есть запас плавучести баллонов нужен хотя бы двойной, чтобы яхта не просто не тонула, но и была бы в состоянии пытаться держаться на ровном киле., а не кувыркаться на каждой волне. У плота же начальное плечо остойчивости формы максимально из всех возможных объектов с заданной шириной сечения и с креном снижается незначительно.
Теперь кинем взгляд на внешние силы и динамику объектов. Плот за счёт своей плоскодонности имеет малую осадку и практически отслеживает свободную поверхность волны. Конечно, он может перевернуться на крупной обрушивающейся волне, но в открытом море такие волны - большая редкость. Возможен и переворот от ветрового воздействия, но это либо плот почти пустой, либо ветер уж слишком ураганистый. То есть, при обычном шторме штатно загруженный плот вполне безопасен. Яхта же с глубоко погруженным фальшкилем, минимальным запасом плавучести и резко падающей с креном остойчивостью будет просто игрушкой для волн - за счёт различия в орбитальной скорости воды в волне каждая волна будет вызывать крен то в одну, то в другую сторону, за счёт большого момента инерции яхта запаздывает с креном и запаздывает со спрямлением после крена, новую волну она может встретить в самом невыгодном для себя положении, так что вторая волна может увеличить крен, вызванный первой, а третья - второй, в результате яхта под одним рангоутом и при невысокой вроде волне может запросто лечь на бок или перевернуться. Что будет при этом происходить с привязанными лямочками баллонами - хз.
Собственно высота ЦТ никак не характеризует остойчивость. Остойчивость характеризует положение ЦТ (обычно неподвижной точки) по отношению к ЦВ (обычно точки, движущейся при крене). Если ЦТ низко-низко, как у полузатопленной яхты, но центр величины не смещается быстро в сторону крена, то остойчивость будет хреновая. А если ЦТ высоко, как у плота, но при крене ЦВ резко бежит в сторону крена, то остойчивость будет высокой.
2. 100 кило стали занимают объём 100/7,8 = 12,8 литра, стало быть нужно приложить плавучесть в 87,2кг (силы), чтобы эти сто кило были на грани утопления. 100л лёгкого пенопласта весят около 3 кг, то есть должно хватить на некоторое время, пока воза не затечёт в поры, и если пенопласт не начнёт сдавливаться от глубины (на 2м уже начинает).
100 кило пластика занимают объём примерно 50 литров, стал быть плавучести нужно 50 (+-5) кило, 35 - маловато будет.