Массу балласта определяют исходя из требований к посадке и остойчивости судна прямым расчетом на поздних стадиях проектирования. Для предварительных расчетов пользуются данными подходящего прототипа, считая Рб пропорциональной водоизмещению судна.
Определение массы экипажа
Значение 14 раздела зависит от количества экипажа (nэ) и автономности и складывается из трех слагаемых: массы непосредственно людей с багажом, массы провизии и массы пресной воды.
Рэ = Рлб + Рпр + Рв,
где
Рлб = рэ nэ,
Рпр = kм nэ Апр рпр,
Рв = kм nэ Ав рв.
Таким образом
Рэ = рэ nэ + kм nэ (Ав рв + Апр рпр),
где kм – коэффициент морского запаса, Апр – автономность по запасам провизии, Ав – автономность по запасам пресной воды, которая принимается равной 5 суткам, в случае наличия на судне опреснительной установки. В противном случае Ав = Апр. Измеритель массы экипажа рэ = 100 – 200 кг/чел, провизии рпр = 3 – 5 кг/чел∙сут, воды рпр = 100 - 300 кг/чел∙сут.
Обеспечение запаса водоизмещения и остойчивости
При выполнении расчетов нагрузки вследствие приблизительного характера формул неизбежны неточности. Кроме этого в процессе постройки в нагрузку могут быть введены новые элементы. Возможны и отступления от номинальных толщин листов, размеров местных конструкций и т.п. Все это может привести к увеличению водоизмещения по сравнению с его расчетным значением. Чтобы избежать перегрузки судна в нагрузку вводится фиктивная масса запаса водоизмещения.
Величина этой массы зависит от стадии проектирования, размеров судна, наличия близкого прототипа. Определяется в долях от водоизмещения.
Рз = Р11 = рз D
На стадии технического предложения принимается рз = 2,0 - 3,0 %, на стадии эскизного проекта – рз = 1,5 - 2,0 %, на стадии технического проекта – рз = 1,0 - 1,5 %.
Отмеченная выше перегрузка относится, как правило, к высокорасположенным частям судна, что приводит к повышению ЦТ и, следовательно, к уменьшению h. Для избежания этого в проект вводится запас остойчивости Этот запас достигается путем искусственного повышения расчетного ЦТ на величину Dzg = Dh. Таким образом, в дальнейших расчетах
zg = z’g +Dzg.
Подъем ЦТ может быть достигнут путем надлежащего размещения массы запаса водоизмещения по высоте. При наличии близкого прототипа Dzg = 10 - 25 см, при его отсутствии Dzg = 20 - 35 см.
Координата zз может быть найдена из уравнения статических моментов
Dzg = (D – Рз) z’g +Pз zз.
Тогда
zз = z’g + Dzg / рз.
Вычисленная по этой формуле величина zз обычно близка к высоте борта. Поэтому считается, что масса запаса водоизмещения принимается на палубу. Положение ЦТ запаса водоизмещения по длине судна совмещают с положением с ЦТ водоизмещения порожнем.
Уравнения масс
Уравнение масс является аналитическим выражением равенства водоизмещения судна сумме всех масс, входящих в его нагрузку:
D = Σ Pi + P,
где D – водоизмещение судна, Pi – массы, зависящие от элементов и характеристик проектируемого судна (водоизмещения, главных размерений и их соотношений, коэффициентов теоретического чертежа, мощности главного двигателя и проч.), называемые переменными, Р – массы, не зависящие от элементов и характеристик этого судна и рассматриваемые поэтому как постоянные для любого варианта проектируемого судна, соответствующего одним и тем же исходным данным, т. е. одному и тому же заданию.
К переменным массам относятся, в большинстве случаев, массы корпуса Pк, оборудования Pо, механизмов Pм, топлива Pт и балласта Pб. К условно постоянным – масса перевозимого груза Рг и масса экипажа Рэ. Масса запаса водоизмещения судна Рз, в по характеру является переменной, зависящей от водоизмещения, но нередко рассматривается как условно постоянная величина.
Уравнение масс, может быть записано в ряде модификаций, для определения водоизмещения или главных размерений проектируемого судна по технико-эксплуатационным данным задания на проектирование.
Все модификации уравнения масс подразделяются на алгебраические и дифференциальные. Уравнения масс в алгебраической форме пригодны для определения искомых элементов судов как при наличии, так и при отсутствии близкого прототипа. Использование уравнений масс в дифференциальной форме возможно только при наличии подходящего судна-прототипа, в элементы которого вносятся исправления, отражающие различие технико-эксплуатационных характеристик прототипа и проектируемого судна – грузоподъемности, скорости, дальности плавания, автономности и т. д.