WSV Boei Configurator

Speel met de afmetingen en materialen — bereken live hoeveel beton nodig is voor de juiste drijfhoogte en stabiliteit. Voor PVC-breekboeien op zoet water.

Configuratie

20 cm
5 mm
100 cm
50 %
1.0 m
1.4 kg/m
Beton nodig
—kg
Storthoogte beton
—cm
Totaal drijfvermogen
—kg
Boven water
—cm
Onder water
—cm
PVC-gewicht
—kg
Ketting in water
—kg
Stabiliteit (GM) stabiel
—cm

De fysica achter de berekening

Een drijvende boei is in evenwicht als het opwaartse drijfvermogen (gewicht van het verplaatste water) gelijk is aan het totale gewicht dat omlaag werkt. We verdelen dat als volgt:

1. Drijfvermogen (Archimedes)

V_buis = π · r² · h (totaal volume, in m³) F_op = ρ_water · V_ondergedompeld · g

Bij een doel van bijv. 50% boven water moet het totale gewicht gelijk zijn aan 0,5 · V_buis · ρ_water.

2. Wat trekt naar beneden

  • PVC-buis: cilindermantel, dichtheid ~1.400 kg/m³, plus een beetje voor doppen.
  • Beton in de bodem: hoogte × binnenoppervlak × dichtheid.
  • Vulschuim erboven: licht, maar telt mee.
  • Ketting onder de boei: hangt vrij in het water en trekt aan de boei met zijn natte gewicht (ca. 86% van droog gewicht voor staal — het waterverplaatsing van het staal compenseert een klein deel).

3. Beton oplossen

Stel h_b de storthoogte van het beton in de buis. Dan geldt voor het inwendige:

m_vulling = A_in · ( ρ_schuim · H + (ρ_beton − ρ_schuim) · h_b )

Door dit gelijk te stellen aan benodigd_ballast = ρ_water·V_sub − m_pvc − m_ketting_nat volgt:

h_b = ( benodigd_ballast / A_in − ρ_schuim · H ) / ( ρ_beton − ρ_schuim )

4. Stabiliteit (rechtop blijven)

Een lange smalle cilinder is van zichzelf wankel. We rekenen de metacenterhoogte GM:

KB = h_sub / 2 (drukpunt boven kiel) BM = r² / (4 · h_sub) (metacentrische straal) KG = gewogen gemiddelde van massacomponenten GM = KB + BM − KG

GM > 0 betekent zelfrichtend; hoe groter, hoe stabieler. De ketting eronder verlaagt het effectieve KG nog verder — die meegerekend zit ingerekend.

Wat zie je in de tekening?

De doorsnede toont de buis met zijn beton-bodem (grijs), het schuim (crème), de waterlijn (blauw) en de ketting onder de boei. De waterlijn ligt op de berekende hoogte zodat je direct ziet hoeveel ervan boven uitsteekt.