Практикой судостроения для различных классов кораблей выработаны индивидуальные значения величины б, знание которых позволяет определить объемное водоизмещение корабля по формуле:

Пример. Главные размерения корабля: L = 80 м, В = 10 м, Т=4,5 м. Коэффициент полноты водоизмещения для данного класса кораблей принят в пределах 0,4–0,54. Берем среднее значение коэффициента полноты, равное 0,47, и находим:

Пресная вода имеет плотность, равную единице, так как ее объем, равный 1 м³, имеет массу 1 т. Следовательно, весовое водоизмещение корабля, для которого мы произвели расчет, при условии его плавания в пресной воде, будет равно 1692 т.

Плотность морской воды — больше единицы. В различных районах Мирового океана она колеблется в пределах 1,022 — 1,028. Предположим, что нашему кораблю с объемным водоизмещением 1692 м³ предстоит плавать в море с плотностью воды 1,026. Тогда его весовое водоизмещение будет равно:

Крайними значениями водоизмещения корабля при его нормальной эксплуатации являются: водоизмещение в полном грузу и водоизмещение порожнем. Разность между двумя этими величинами называется дедвейтом и представляет собой полную грузоподъемность корабля. В полную грузоподъемность корабля входит масса всех переменных грузов: запасов топлива, воды, провизии, смазочных масел, пассажиров с багажом, экипажа, перевозимых грузов, боевого комплекта. Чистая грузоподъемность — масса перевозимого груза, который может быть принят на борт.

Для боевых кораблей имеют значение такие понятия, как стандартное, полное, нормальное и наибольшее водоизмещение.

Стандартное водоизмещение — водоизмещение совершенно готового корабля, полностью укомплектованного личным составом, снабженного всеми механизмами и устройствами и готового к выходу в море. Стандартное водоизмещение включает массу вооружения и боеприпасов к нему, оборудования механической установки, готовой к действию, продовольствия, пресной воды, а также всего прочего, что должно находиться на корабле в военное время, исключая запасы топлива, смазочных материалов и котельной воды.

Полное водоизмещение — равно стандартному плюс запасы топлива, смазочных материалов и котельной воды в размерах, обеспечивающих заданную дальность плавания полным и экономичным ходом.

Нормальное водоизмещение — равно стандартному плюс запасы топлива, смазочных материалов и котельной воды в размере половины запасов, обусловленных полным водоизмещением корабля.

Наибольшее водоизмещение — равно стандартному плюс добавочный боеприпас, который корабль может принять на оборудованные для этого места сверх нормального запаса, предусмотренного стандарт; ным водоизмещением, а также плюс запасы топлива, смазочных материалов и котельной воды в полном объеме в специально оборудованных для этого цистернах.

Так как грузы перевозятся разные, т. е. разной плотности, то при загрузке судна учитывается грузовместимость его помещений. Наилучшим вариантом загрузки судна считается такой, когда полностью будет использована его и грузоподъемность и грузовместимость.

Есть и еще одно понятие вместимости, судна — вместимость регистровая. Ее используют при определении величины денежных сборов, взимаемых с судна за пользование буксирами, баржами, услугами лоцманов и т. п. Регистровая вместимость измеряется в регистровых тоннах по особым правилам, поэтому ее нельзя путать с грузовместимостью.

Регистровая тонна — условный измеритель зарегистрированных помещений судна. Одна регистровая тонна равна 100 фут³ (2,83 m^s). Различают полную регистровую вместимость (брутто тоннаж) и чистую регистровую вместимость (нетто тоннаж).

Валовая регистровая вместимость — это объем всех судовых помещений под верхней палубой и постоянных крытых надстроек и рубок над ней, кроме ходовой рубки, камбузов, трапов, санузлов, световых люков, шахт аварийных выходов, агрегатных, а также междудонных цистерн, используемых только для приема забортной воды (балластные цистерны).

Чистая регистровая вместимость — это объем всех помещений, используемых для перевозки грузов и пассажиров, для ресторанов, концертных залов, кинозалов, салонов, парикмахерских и т. п. В нее не входят объемы служебных помещений и помещений для экипажа.

Мореходные качества корабля начинаются с его способности плавать в определенном положении. Корабль плавает согласно закону Архимеда. Вспомните: «…На погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила, равная массе вытесненной этим телом жидкости». Этот закон природы дает инженерам возможность спроектировать корабль, способный плавать с заданной осадкой, имея на себе необходимые грузы, т. е. имеющий то качество, которое называется плавучестью.

Корпус корабля, находящегося на воде, всегда подвергается воздействию двух сил: силе собственного веса Р с равнодействующей, направленной вниз и приложенной в центре тяжести масс G, и силе поддержания (выталкивающей силе) D с равнодействующей, направленной вверх и приложенной в центре величины С (рис. 3, а). (Центр величины — это геометрический центр объема подводной части корпуса.) Если равнодействующие этих двух сил равны по величине и действуют противоположно друг другу на одной вертикали, то корабль находится в состоянии равновесия.

При наклонениях корабля под действием волны и ветра центр тяжести, если при этом не происходит смещения грузов, остается неизменным, а центр величины смещается в сторону крена, так как изменяется форма объема погруженной в воду части корпуса (рис. 3, 6). После прекращения действия сил, вызвавших крен, правильно построенный и нормально загруженный корабль возвратится в первоначальное положение равновесия, чем проявит свое второе важное мореходное качество — остойчивость. Остойчивость — это способность корабля, отклоненного внешними силами от положения равновесия, возвращаться в первоначальное положение после прекращения действия этих сил.

Остойчивость различают поперечную и продольную. Первая проявляется при наклонениях корпуса корабля под действием внешних сил на левый и правый борт, т. е. при бортовой качке, а вторая — при наклонениях корабля вдоль диаметральной плоскости, т. е. при килевой качке.

Центр величины надводного корабля при нормальной его эксплуатации всегда лежит ниже центра тяжести. При малых углах крена центр величины смещается от первоначального положения по дуге СС1 окружности с центром в точке М, которая является местом пересечения равнодействующей сил поддержания с диаметральной плоскостью корабля (см. рис. 3, б). Следовательно, у накрененного корабля равнодействующие сил веса и сил поддержания действуют не на одной вертикали, а образуют момент пары сил с плечом статической остойчивости i. Этот момент получил название восстанавливающего, так как он стремится вернуть корабль в состояние равновесия. Его величина зависит от плеча статической остойчивости. Очевидно, чем ниже будет располагаться центр тяжести корабля, тем больше будет плечо i и тем значительнее будет восстанавливающий момент.

Расстояние между центром тяжести корабля G и метацентром М называется метацентрической высотой и обозначается буквой h. Метацентрическая высота характеризует поперечную остойчивость корабля — чем больше ее значение, тем остойчивее корабль. Но это не значит, что чем больше значение h, тем лучше. Рассудите сами — при большом значении h в штормовую погоду корабль будет испытывать резкую порывистую качку, а это плохо будет сказываться на самочувствии людей, на механизмах, приборах и прочности корпуса. Поэтому при проектировании конструкторы стремятся получить такую метацентрическую высоту, при которой корабль был бы достаточно остойчив и в то же время имел плавную качку.