Gewicht en drijfvermogen

Berekening van scheepsgewicht en drijfvolume

In een vroeg stadium van het ontwerp wordt het scheepsgewicht geschat als de som van de gewichten van de lading, de romp, het beslag, de uitrusting, de voortstuwings- en hulpmachines, de leidingsystemen, de elektrische en elektronische uitrusting, de brandstof, het water, de verbruiksvoorraden, de passagiers en de bemanning, plus een marge van enkele procenten voor gewichten die te laag zijn geschat. In een later stadium worden de gewichten nauwkeuriger berekend of worden ze ontleend aan feitelijke gewichten van soortgelijke onderdelen. In veel gevallen worden de gewichtsramingen voortdurend herzien naarmate het ontwerp vordert om een uiteindelijk overgewicht te vermijden dat ernstig afbreuk zou kunnen doen aan de prestaties van het schip.

Het onderwatervolume van het te ontwerpen schip moet niet alleen toereikend zijn om een gewicht aan water te verplaatsen dat het gehele schip kan dragen, maar het moet ook in lengte, breedte en hoogte zo zijn ingedeeld en in elk deel zo zijn gevormd dat aan alle andere operationele en scheepsarchitectonische eisen wordt voldaan. Wanneer het schip is gebouwd en volledig beladen, moet het waterpas en rechtop drijven op de ontworpen waterlijn (meestal aangegeven door een Plimsoll-lijn).

Terwijl de onder- en bovenwater gedeelten van de romp worden gemaakt, houdt de scheepsarchitect een lopende controle bij van de geschatte gewichten en berekende drijfvolumes, alsmede van de producten van deze gewichten en volumes maal de horizontale voor- en achterafstanden of “moment armen” van elk van hen ten opzichte van het dwarse verticale referentievlak op middenlengte. Deze producten zijn bekend als de longitudinale gewichts- en drijfmomenten.

Om deze bewerkingen systematisch uit te voeren, wordt het onderwaterschip verdeeld in segmenten door denkbeeldige dwarsvlakken die stations worden genoemd. Er kunnen 10 van dergelijke segmenten zijn voor een boot, 40 of meer voor een groot schip. Het volume van elk segment wordt berekend, samen met de positie van het volumemiddelpunt voor elk segment. De voorste en achterste volumemomenten worden dan op dezelfde wijze berekend als voor de voorste en achterste gewichtsmomenten. Een sommatie van de afzonderlijke segmentvolumes geeft het totale volume van het onderwaterschip. De voor- en achterwaartse posities van de zwaartepunten van de afzonderlijke gewichtsgroepen worden dan geschat. Afzonderlijke sommen worden gemaakt van de momenten van deze groepen voor en achter de middenlengte. Door het totale volume van het onderwaterschip te delen door het volume per gewichtseenheid van het zoete, brakke of zoute water waarin het schip zal varen, verkrijgt men het gewicht van het verplaatste water. Dit moet gelijk zijn aan het totale gewicht, wil het schip op de ontworpen waterlijn blijven drijven. Het netto gewichtsmoment, voor of achter de middenlengte, wordt gedeeld door het totale gewicht om de afstand te verkrijgen waarop het zwaartepunt (G) voor of achter de middenlengte ligt. Dezelfde bewerking voor de volumemomenten geeft de plaats van het drijfvermogen (B) voor en achter.