Wyporność

Wyporność to jedna z podstawowych cech jednostki pływającej, ochoczo podawana zarówno przez dziennikarzy (zwłaszcza tych opisujących katastrofy – w końcu nic nie sprzedaje się tak świetnie, jak dramat), jak i przez armatorów.

Co jednak dokładnie rozumiemy przez ten parametr? Czy wyporność ma coś wspólnego z nośnością, ładownością, temperaturą wody i... apetytem bosmana? Otóż, niestety, ma. Dlatego właśnie definicja wyporności wcale nie jest taka prosta.

Facet w kąpieli

Zjawiskiem wyporności zajmował się na poważnie niejaki pan Archimedes. Co prawda, jego motywacja była dość przyziemna, bowiem chodziło o złoto, a nie o jakieś tam statki, tym niemniej spostrzeżenia tego pana do dziś są jak najbardziej aktualne. Pytanie tylko, czy Archimedes musiał włazić do wanny? Jako człowiek żyjący w kraju wyspiarskim zapewne nieraz pływał na jakimś statku, jednak w skali morza rzeczywiście trudno byłoby mu zaobserwować prawo, nazwane później jego imieniem.

I tu dochodzimy do kolejnej kwestii – otóż pan Archimedes mógł, jeśli naszła go ochota, zanurzyć się w swojej wannie choćby po czubek głowy. Statek można rzecz jasna załadować na maksa, jednak zdrowy rozsądek nakazuje zachować tu... zdrowy rozsądek i upchać do ładowni tyle, żeby dalsza żegluga była w ogóle możliwa, a jednocześnie tyle, żeby była jak najbardziej opłacalna. Dlatego właśnie wyporność i jej pochodne (np. nośność) uważa się za najważniejsze cechy statku.

Wyporność, czyli co?

Według oficjalnej definicji, wynikającej z prawa Archimedesa, wypornością statku nazywamy masę wody, jaka zostanie wyparta przez tę jednostkę, zanurzoną do linii wodnicy konstrukcyjnej, przy określonym stanie załadowania.

Wynika stąd, że dana jednostka będzie posiadała więcej, niż jedną wyporność, ale o tym za chwilę. Uściślijmy najpierw, czym jest magiczna „linia wodnicy”: możemy wyobrazić ją sobie jako linię, która powstanie, gdy bryłę kadłuba przetniemy poziomą płaszczyzną, równoległą do lustra wody. Oczywiście, takich wodnic możemy wykreślić sobie bardzo wiele – jednak ta, która w założeniu konstrukcyjnym znajduje się dokładnie na wysokości powierzchni wody, nazywana jest wodnicą konstrukcyjną, albo linią wodnicy konstrukcyjnej.

Proste i oczywiste? Na razie – ludzie morza lubią przecież komplikować nawet zupełnie proste kwestie, a coś takiego, jak wyporność, niejako z definicji daje spore pole do popisu. Nie popadajmy jednak w rozpacz – to wszystko da się wyjaśnić w prosty i rzeczowy sposób. OK, w każdym razie w rzeczowy. Z grubsza.

Jak obliczyć wyporność?

Skoro wyporność równa jest masie wody wypartej przez jednostkę, wystarczy obliczyć, jaka to będzie masa. A ponieważ wiemy, że masa to objętość pomnożona przez ciężar właściwy, obliczenia będą dość krótkie. Z tym, że zawierają pewien haczyk, a nawet dwa. Pierwszym haczykiem jest tu objętość zanurzonego kadłuba. Możemy wyliczyć ją z wymiarów jednostki - jeśli znamy się na całkach, albo mamy bardzo kwadratową łódkę ;) Albo jeśli potrzebujemy znać wyporność tylko w przybliżeniu. Kiedy szczęśliwie przebrniemy przez kwestię objętości kadłuba, mamy już z górki: tak się szczęśliwie składa, że ciężar właściwy wody w temperaturze, jaką zwykle prezentuje morze, wynosi prawie 1 (tak naprawdę wynosi trochę mniej – i tu właśnie tkwi drugi z haczyków; chcąc znać dokładną wartość, musimy posłużyć się... ściągą). Jeśli jednak nie zależy nam zbytnio na dokładności, możemy przyjąć, że wyporność statku jest w przybliżeniu równa objętości jego zanurzonej części.

Oczywiście, wyrażonej w odpowiednich jednostkach. Wyporność jednostki wyrażamy albo w tonach, albo w tzw. długich tonach, nazywanych też tonami angielskimi i odpowiadających 1016 kg. Takie małe „uproszczenie”.

Różne wyporności tej samej jednostki

Jak już wiemy, każda jednostka posiada kilka wyporności. Żeby było jeszcze ciekawiej, ten parametr zupełnie inaczej opisuje się w przypadku okrętów wojennych, a inaczej dla statków cywilnych. I tak, dla jednostek marynarki wojennej podaje się przynajmniej cztery najważniejsze rodzaje wyporności, a mianowicie:         

• wyporność konstrukcyjną - czyli wyporność zupełnie pustego  okrętu: bez    ładunków, paliwa, amunicji, zapasów, ani nawet bosmana;          
• wyporność    standardową – czyli taką, jaką reprezentuje okręt w     rzeczywistości: będzie to masa statku razem z zapasami, amunicją, wodą kotłową i całą załogą, ale bez rezerw paliwa i  wody kotłowej;       
• wyporność    bojową, zwaną też pełną – a więc wyporność standardową, ale z pełnym zapasem wody kotłowej i rezerwą paliwa;           
• wyporność    maksymalną – czyli największą dopuszczalną wyporność, jaką może mieć statek po przyjęciu dodatkowych ciężarów.

Jak widać, opcji jest całkiem sporo, skutkiem czego łatwo mogłoby dojść do kosztownych pomyłek (w końcu, taki okręt trochę kosztuje). Co ciekawe, jeszcze przez I wojną światową funkcjonowało coś takiego, jak wyporność „normalna” – z tym, że to, co uznawano za normę, lekko się różniło w poszczególnych krajach. I tak np. w brytyjskiej marynarce wojennej za wyporność normalną uznawano taką, jaką posiadał okręt, mający 25 proc. rezerwy paliwa, 75 proc. amunicji, ale 0 proc. rezerwy wody kotłowej. Co zrozumiałe, inne kraje niekoniecznie przyjmowały te same założenia oraz procenty, a to rodziło poważne problemy (na przykład mogło sprowokować kogoś do porwania się z motyką na słońce, czyli na znacznie większą jednostkę, niż mu się wydawało). Dlatego też w 1922 roku podpisano międzynarodowy Traktat Waszyngtoński, który ujednolicił sposób określania ciężaru okrętu i wprowadził pojęcie wyporności standardowej. Zupełnie nie wiadomo dlaczego (chociaż można podejrzewać, że maczali w tym palce miłośnicy popołudniowego picia herbaty) postanowiono, że będzie się ją określać w długich tonach.

Wyporność całkowita

Na wypadek, gdyby określanie wyporności standardowej, wyrażonej w długich tonach okazało się zbyt oczywiste, wprowadzono jeszcze jedno rozróżnienie, a mianowicie wyporność całkowitą okrętu. Jak to się ma do wyporności maksymalnej – i która z nich jest większa? Otóż, na wyporność całkowitą składa się okręt „w pełni gotowy do służby”, a więc wyposażony w:

• całą    załogę, wraz z pełnym składem oficerskim i rzeczami osobistymi wszystkich tych ludzi;
•  całą    groźną maszynerię, wypełnioną wszelkimi płynami, jakie są jej niezbędne do działania;
•  amunicję       oraz żywność, wraz z zapełnionymi w stu procentach magazynami obu tych rzeczy;

•  ładunkiem;
• pasażerami i ich rzeczami osobistymi;
•  zaopatrzeniem innym, niż wymagają tego potrzeby okrętu, jednak nie przekraczającym ilości maksymalnej.

Wyporność całkowita nie jest więc tożsama z maksymalną - chociaż oczywiście nie powinna jej przekroczyć.

Wyporność cywilów

W przypadku jednostek cywilnych jest równie wesoło. Tu funkcjonują bowiem takie pojęcia, jak pojemność rejestrowa (w dodatku netto i brutto) oraz nośność statku, określana skrótem DWT. Czym się to je?

Otóż, pojemność rejestrowa, zwana także tonażem rejestrowym, to suma objętości zamkniętych pomieszczeń statku. Pomieszczenia jednak bywają różne i miewają rozmaite funkcje. Dlatego właśnie rozróżniamy pojemność rejestrową netto (NRT) - czyli sumę objętości samych ładowni oraz pojemność rejestrową brutto (BRT) – czyli objętość wszystkich zamykanych pomieszczeń, jak kabiny, kotłownie, maszynownie, no i oczywiście ładownie.

Natomiast nośność statku to największa dopuszczalna masa jednostki oraz jej ładunku, przy zanurzeniu statku do linii wolnej burty. Czyli jest to łączna masa ładunku (określana też, jako ładowność) oraz załogi, wody, paliwa, zapasów, części zamiennych i wszelkiego innego dobra, jaką może przyjąć statek, nie przekraczając dopuszczalnego zanurzenia. Nośność statku opisywana jest symbolem DWT, stanowiącym skrót od anglojęzycznego określenia deadweight tonnage, czyli w wolnym tłumaczeniu – tonażu śmiertelnej wagi. Jakby nie patrzeć, DWT idealnie opisuje, co się stanie, jeśli go przekroczymy.

A co, jeśli statek nie jest wypełniony na maksa? Jak już wiemy, ciężar załadunku ma bezpośredni wpływ na aktualną wyporność jednostki, od której z kolei zależy jej stateczność. A kiepska stateczność oznacza, że będą kłopociki. Aktualną wartość wyporności odczytuje się zatem ze specjalnych tablic oraz wykresów, chociaż sprytny inżynier poradziłby sobie bez takich wynalazków – jedyne, czego naprawdę będzie potrzebował, to dokładny ciężar właściwy wody na danym akwenie, wynikający z jej temperatury.