MFA-2010 · Skipsstabilitet · Del 1 · Kapittel 5
Gruppevekter, dypgang, luftdypgang og tetthet
Hva veier skipet, og hvor dypt ligger det? Dette kapittelet samler gruppevektene som bygger opp deplasementet, viser hva vanndypgang og luftdypgang betyr i praksis, og — viktigst — hvordan skipet endrer dypgang når det seiler fra vann av én tetthet til en annen. Dette er regningen bak ferskvannsmerket på skutesiden og bak hver lasteplan i havn.
Når du er ferdig, vil du kunne …
- Definere letvekt, dødvekt og deplasement og utlede sammenhengen W = Lwt + Dwt.huske/forstå
- Skille vanndypgang fra luftdypgang og forklare hva hver av dem brukes til om bord.forstå
- Beregne ny dypgang for et kasseformet skip når vanntettheten endres, ved fast masse.anvende
- Anvende ferskvannsmonn (FWA) og dokkvannsmonn (DWA) til å avgjøre tillatt dypgang og lastemengde.anvende
- Beregne nytt deplasement (og last å laste/losse) når tettheten endres ved fast dypgang.anvende/analysere
- Utlede formelen FWA = W / (4 × TPC) fra volumbalanse.analysere
Slik får du mest ut av denne guiden (2 min)
Guiden er bygd på det som faktisk får kunnskap til å feste seg:
- Prøv før du titter. Hver Sjekk deg selv-boks stiller spørsmålet først. Svar i hodet (eller høyt) før du viser fasiten — selve anstrengelsen ved å hente fram svaret er poenget (aktiv gjenkalling / retrieval practice).
- Regn med blyant. Faget sitter i fingrene. Gjør de gjennomarbeidede eksemplene selv, og prøv «Nå prøver du»-oppgavene uten å se på løsningen.
- Spre lesingen. Ikke skipp alt på én kveld. Bruk repetisjonsplanen til slutt — korte økter over flere dager slår én lang økt. Det er spredningen som teller, ikke det eksakte intervallet.
- Forklar hvorfor. Si med dine egne ord hvorfor et svar er riktig. Føles det vanskelig? Det er ofte et tegn på at du faktisk lærer.
00
Oversikt og forkunnskaper
I de første kapitlene lærte du at et flytende skip alltid fortrenger akkurat sin egen vekt i vann (Arkimedes), og at deplasementet (displacement, W) er vekten av dette vannet. Nå skal vi gå nærmere inn på tallene: hva deplasementet er bygd opp av, hvordan dypgangen måles, og hva som skjer når skipet flytter seg mellom vann av ulik tetthet.
Hele kapittelet hviler på én eneste fysisk lov, som du bør ha klar i hodet:
Massen til skipet endrer seg ikke bare fordi det seiler ut av elva og inn i havet. Men tettheten til vannet endrer seg — derfor må volumet det fortrenger endre seg, og da endrer dypgangen seg. Det er den røde tråden gjennom alt under.
Tre temaer: (1) gruppevektene (letvekt, dødvekt, deplasement) og dypgangsbegrepene (vann- og luftdypgang). (2) Tetthetsendring ved fast masse — dypgangen endres; her hører kasseformel, FWA, DWA og lastemerkene hjemme. (3) Tetthetsendring ved fast dypgang — deplasementet endres; her regner du hvor mye last du må laste eller losse.
🧠 Sjekk forkunnskapene: Et skip seiler fra havet (saltvann) og opp en elv (ferskvann), uten å laste eller losse. Stiger eller synker det — og hvorfor?
Det synker (ligger dypere). Ferskvann er lettere, så hver kubikkmeter gir mindre oppdrift. For å fortrenge samme masse vann må skipet fortrenge et større volum — altså synke dypere. Massen er uendret hele veien.
01
Gruppevekter, vanndypgang og luftdypgang
✓ lært
Det første estimatet skipsingeniøren (Naval Architect) gjør for et nybygg, er letvekten. Deretter bygges hele vektregnskapet opp i tre grupper.
Letvekt (lightweight, Lwt): vekten av selve skipet når det er helt tomt, med kjeler fylt til arbeidsnivå. Bygd opp av stålvekt, tre- og utrustningsvekt og maskinerivekt. Bestemmes ved et krengeforsøk (inclining experiment) rett før levering. Endrer seg langsomt over årene.
Dødvekt (deadweight, Dwt): vekten skipet bærer — brennolje, ferskvann, proviant, smøreolje, vannballast, mannskap og effekter, last og passasjerer. Varierer med lastetilstanden.
Deplasement (displacement, W): vekten av vannvolumet skipet fortrenger.
De tre henger sammen i én enkel likning du må kunne utenat:
Vanndypgang (water draft)
Vanndypgang er den loddrette avstanden fra vannlinja ned til kjølen. Hvor «kjølen» regnes, avgjør hvilken type:
- Mouldet dypgang (draft moulded): til toppen av kjølen. Brukes mest av skipsingeniører.
- Ekstrem dypgang (draft extreme): til bunnen av kjølen. Brukes mest av kapteiner, styrmenn, havnemyndigheter og tørrdokkpersonell.
Luftdypgang (air draft)
Luftdypgang er den oppgitte loddrette avstanden fra vannlinja opp til det høyeste punktet på skipet ved null fart forover. Den forteller om skipet kan passere under en bru som krysser en farled på ruta.
For Panamakanalen skal luftdypgangen være høyst 57,91 m. For St. Lawrence Seaway er maksimal luftdypgang 35,5 m. For å komme under broer over elver har noen fartøy teleskopmaster; andre har hengslede master.
Luftdypgangen er oppgitt ved null fart forover. I fart må du ta hensyn til squat: skipet synker litt i kroppen (mean bodily sinkage) og endrer trim forover/akter. Trenger kaptein eller styrmann å regne ut maks last å losse eller min ballast for trygt å passere under en bru, blir det vektmoment-estimater knyttet til de endelige enddypgangene.
🧠 Sjekk deg selv: Hva er forskjellen på mouldet dypgang og ekstrem dypgang — og hvilken bruker en styrmann?
Mouldet dypgang måles til toppen av kjølen (brukes mest av skipsingeniører). Ekstrem dypgang måles til bunnen av kjølen — det er den styrmenn, kapteiner, havnemyndigheter og tørrdokkpersonell bruker, fordi den sier hvor dypt skipet faktisk stikker.
02
Tetthetsendring ved fast masse — kasseformet skip
✓ lært
Når et skip flytter seg fra vann av én tetthet til en annen uten å endre masse,
endrer dypgangen seg. Grunnen ser du rett ut av loven masse = volum × tetthet:
tettheten på vannet endres, så volumet det fortrenger må endres for å holde
massen av fortrengt vann konstant.
Massen av fortrengt vann er den samme før og etter:
For et kasseformet skrog er volumet = L × B × dypgang, og L og B er like før og etter. Da kan vi forkorte bort lengde og bredde og stå igjen med den enkle formelen:
Legg merke til at tetthetene står omvendt av dypgangene: gammel tetthet i teller, ny tetthet i nevner. Tenk fysisk: går du til tyngre vann (større ny tetthet), blir ny dypgang mindre — skipet stiger. Husker du retningen, fanger du fortegnsfeil med en gang.
Q. Et kasseformet fartøy flyter på 2,1 m middeldypgang i dokkvann med tetthet 1020 kg/m³. Finn middeldypgangen ved samme masse i saltvann med tetthet 1025 kg/m³.
Svar: ny dypgang ≈ 2,09 m. Vannet ble tyngre, så skipet steg litt (2,10 → 2,09 m).
Q. Et kasseformet fartøy flyter på rett kjøl i ferskvann (1000 kg/m³), og oppdriftssenteret ligger 0,50 m over kjølen. Finn KB i saltvann (1025 kg/m³).
Merknad. For en kasseform er oppdriftssenteret midt i det neddykkede volumet, så
KB = ½ × dypgang. Altså: KB = 0,5 m → dypgang i ferskvann = 1 m.
Svar: KB ≈ 0,49 m i saltvann (litt lavere, fordi skipet stakk grunnere).
KB = ½ × dypgang.🧠 Sjekk deg selv: Et kasseformet fartøy stikker 4 m i saltvann (1025). Hvor dypt stikker det i ferskvann (1000) ved samme masse?
Ny dypgang = gammel dypgang × (gammel tetthet / ny tetthet) = 4 × (1025 / 1000) = 4,1 m. Lettere vann → skipet synker dypere, som forventet.
Q. KB for en rektangulær blokk som flyter i ferskvann (1000) er 50 cm. Finn KB i saltvann (1025).
Hint: KB = ½ dypgang, så finn først dypgangen i ferskvann, regn så om til saltvann med kasseformelen, og halver til slutt.
Ferskvann: KB = 0,50 m → dypgang = 1,00 m.
Saltvann: ny dypgang = 1,00 × (1000 / 1025) = 0,9756 m.
ny KB = ½ × 0,9756 ≈ 0,488 m, altså ca. 48,8 cm.
03
Skipsform: FWA, DWA og lastemerkene
✓ lært
For et skipsformet skrog er det neddykkede volumet ikke rektangulært, så kasseformelen kan ikke forenkles på samme måte. For å finne dypgangsendringen på grunn av tetthetsendring trenger vi en egen størrelse: ferskvannsmonnet.
FWA er antall millimeter middeldypgangen endres når et skip går fra saltvann til ferskvann (eller omvendt), mens det flyter ved lastedypgangen. Formelen er:
der W = lastet saltvannsdeplasement i tonn, og TPC = tonn per
centimeter neddykking (tonnes per centimetre immersion).
La V være saltvannsvolumet ved lastedypgang, og v det ekstra volumet som
fortrenges i ferskvann. Massen av fortrengt vann er den samme i begge:
Løs for v: 1000v = 25V → v = V / 40. Lar vi w
være massen (i tonn) av saltvann i volumet v, og W massen i V, gir samme forhold
w = W / 40. Men den ekstra neddykkingen skjer over TPC-laget, så
w = (FWA / 10) × TPC (FWA i mm, delt på 10 gir cm). Sett likt:
Lastemerkene (load line marks)
På skutesiden sitter lastemerkene. Midt i skiva ligger dekkslinja en avstand lik skipets lovbestemte fribord (statutory freeboard) over kjølen. 540 mm forenfor skiva står en loddrett strek på 25 mm, med vannrette streker (230 mm lange, 25 mm tykke) på hver side.
- S (Summer): øvre kant flukter med vannrett strek gjennom skiva — dypgangen skipet kan lastes til i saltvann i en sommersone.
- F (Fresh): over og forenfor S — dypgangen skipet kan lastes til i ferskvann i en sommersone. Den loddrette avstanden i millimeter mellom øvre kant av S og F er skipets FWA.
Laster du til F i ferskvann, vil skipet automatisk stige til S når det når åpent saltvann. WNA-merket er ikke montert på fartøy over 100 m.
Dokkvannsmonn (Dock Water Allowance, DWA)
Laster skipet i dokkvann med en tetthet mellom ferskvann og saltvann, kan S-linja senkes ned under vannlinja en avstand x, slik at skipet automatisk stiger til S når det når åpent saltvann. Avstanden finnes ved enkel proporsjon:
der ρ_DW er tettheten på dokkvannet.
Q. Et skip laster i dokkvann med tetthet 1010 kg/m³. FWA = 150 mm. Finn dypgangsendringen når det går ut i saltvann.
Svar: dypgangen minker med 90 mm (9 cm) — skipet stiger når det møter det tyngre saltvannet.
Q. Et skip laster i en sommersone i dokkvann med tetthet 1005 kg/m³. FWA = 62,5 mm, TPC = 15 tonn. Nedre kant av S-linja er i vannlinja på babord og 5 cm over vannlinja på styrbord. Hvor mye mer last kan tas inn for korrekt lastedypgang i saltvann?
Merknad. Skipet har slagside til babord. Rettet opp ville nedre kant av S ligge 25 mm over vannlinja på begge sider. Det er øvre kant av S-linja som gir lastedypgangen, og fordi streken er 25 mm tykk, må dypgangen øke 50 mm for å nå S-linja i dokkvann.
I tillegg kan S senkes med x:
Svar: 150 tonn kan lastes inn.
🧠 Sjekk deg selv: Hva forteller den loddrette avstanden mellom F-merket og S-merket på skutesiden deg direkte?
Den er skipets ferskvannsmonn (FWA) i millimeter — antall mm dypgangen endres mellom ferskvann og saltvann ved lastedypgang. Du trenger ikke regne FWA hvis du kan lese avstanden mellom F og S.
Q. Et skips FWA er 160 mm, og det flyter i dokkvann med tetthet 1012 kg/m³. Finn dypgangsendringen når det går ut i saltvann (1025).
Hint: bruk DWA = FWA × (1025 − ρ_DW)/25.
x = 160 × (1025 − 1012)/25 = 160 × 13/25 = 160 × 0,52 = 83,2 mm.
Dypgangen minker med ca. 83 mm (skipet stiger) når det møter saltvannet.
04
Tetthetsendring ved fast dypgang — last å laste eller losse
✓ lært
Dette er den motsatte situasjonen av seksjon 2–3. Her endres tettheten på vannet uten at skipet endrer dypgang. Da må massen av fortrengt vann ha endret seg — fordi last er lastet/losset eller bunkers og proviant er forbrukt underveis. I alle slike tilfeller:
Volumet er fast (samme dypgang), så fra masse = volum × tetthet følger:
Her vender brøken medsols: deplasement og tetthet følger samme vei (ny/gammel = ny/gammel). I seksjon 2 (fast masse) vendte tetthetene omvendt av dypgangene. Spør deg alltid først: holdes massen fast (dypgang endres), eller holdes dypgangen fast (deplasement endres)?
Q. Et skip deplaserer 7000 tonn i ferskvann. Finn deplasementet ved samme dypgang i vann med tetthet 1015 kg/m³.
Svar: 7105 tonn. Tyngre vann ⇒ samme volum bærer mer masse.
Q. Et skip på 6400 tonn deplasement flyter i saltvann (1025). Det skal til en kai der tettheten er 1008 kg/m³. Hvor mye last må losses for å holde samme dypgang som i saltvann?
Svar: 106,1 tonn må losses. (Lettere vann bærer mindre ved samme dypgang, så skipet må lettes for ikke å synke dypere.)
Q. Et skip 120 m × 17 m × 10 m har blokk-koeffisient (block coefficient, C_b) 0,800 og flyter ved lastet sommerdypgang 7,2 m i ferskvann. Hvor mye mer last kan tas inn for samme dypgang i saltvann?
Svar: 294 tonn. (Boka understreker: denne typen oppgave skal ikke løses med TPC og FWA, men direkte fra deplasementet.)
🧠 Sjekk deg selv: Et skip på 5000 tonn i ferskvann (1000) seiler til en kai med tetthet 1020 og skal holde samme dypgang. Må det laste eller losse, og hvor mye?
Nytt deplasement = 5000 × (1020/1000) = 5100 tonn. Det er mer enn 5000, så det kan laste 100 tonn. Tyngre vann bærer mer ved samme dypgang.
Q. Et skip deplaserer 7500 m³ vann med tetthet 1000 kg/m³. Finn deplasementet (i tonn) når skipet flyter ved samme dypgang i vann med tetthet 1015 kg/m³.
Hint: ved fast dypgang er volumet det samme. Bruk masse = volum × tetthet direkte.
Volumet er fast = 7500 m³. Deplasement = volum × tetthet = 7500 × 1015 = 7 612 500 kg = 7612,5 tonn.
(Eller: gammelt deplasement = 7500 × 1000 = 7500 t; nytt = 7500 × 1015/1000 = 7612,5 t.)
🃏
Flashkort — aktiv gjenkalling
Klikk på et kort for å snu det. Vurder ærlig: Igjen hvis du slet, Bra/Lett hvis det satt. Vurderingene lagres på denne enheten og omorganiserer bunken slik at de svake kortene kommer igjen tidligere (et Leitner-system). Prøv å svare høyt før du snur.
✅
Selvtest
Svar først, sjekk etterpå. Spørsmålene er blandet på tvers av seksjonene med vilje — å kjenne igjen hvilket verktøy en oppgave krever, er halve faget. Vurder hvor sikker du er; der sikkerhet og fasit spriker, finner du de virkelige hullene dine.
ny dypgang = gammel × (gammel tetthet / ny tetthet) = 3,0 × (1025/1000) = 3,075 m. Lettere vann → dypere, ca. 3,08 m.
x = FWA × (1025 − 1015)/25 = 200 × 10/25 = 200 × 0,4 = 80 mm. Dypgangen minker med 80 mm (skipet stiger).
FWA = W / (4 × TPC) = 12 000 / (4 × 20) = 12 000 / 80 = 150 mm.
nytt deplasement = 6000 × (1010/1025) = 5912,2 tonn. Last å losse = 6000 − 5912,2 = 87,8 tonn (ca. 88 tonn).
Arkimedes: et flytende skip fortrenger akkurat sin egen vekt i vann. Massen til skipet er uendret, så det må fortrenge samme masse vann i begge tilfeller. Saltvann er tettere — hver kubikkmeter veier mer — så det trengs et mindre volum for å nå samme fortrengte masse. Mindre neddykket volum betyr mindre dypgang: skipet stiger. Det er den samme fysikken (masse = volum × tetthet) som driver hele dette kapittelet.
➕
Flere øvingsoppgaver (valgfritt)
Fra «Exercise 5» i boka. Prøv hver oppgave helt ferdig på papir før du åpner løsningen — det er der læringen sitter.
Fast dypgang ⇒ volumet er konstant = 7500 m³. Deplasement = volum × tetthet = 7500 × 1015 = 7 612 500 kg ≈ 7612,5 tonn.
masse = volum × tetthet ⇒ volum = masse / tetthet = 150 000 kg / 1025 = 146,34 m³.
For kasseform: volum = L × B × dypgang ⇒ dypgang = 146,34 / (24 × 6) = 146,34 / 144 ≈ 1,016 m.
Dypgangen er ca. 1,02 m.
KB = ½ dypgang ⇒ dypgang i ferskvann = 1,00 m. Ny dypgang i saltvann = 1,00 × (1000/1025) = 0,9756 m.
ny KB = ½ × 0,9756 ≈ 0,488 m ≈ 48,8 cm.
x = FWA × (1025 − ρ_DW)/25 = 160 × (1025 − 1012)/25 = 160 × 13/25 = 83,2 mm.
Dypgangen minker med ca. 83 mm (skipet stiger) i saltvann.
📅
Repetisjonsplan (spredt repetisjon)
Glemselskurven er bratt i starten og flater ut hver gang du repeterer. Å repetere med økende mellomrom — tett først, så glissent — fester stoffet for langt mindre total tid enn å lese om igjen. Det viktigste er at du sprer øktene; det eksakte intervallet er bare en tommelfingerregel. Datoene under regnes fra første gang du åpnet guiden.
| Repetisjon | Når | Dato | Hva du gjør |
|---|
Tips: start hver økt med å ta selvtesten fra hukommelsen. Les bare om igjen det du bommer på. Har du eksamen snart, komprimer intervallene heller enn å droppe spredningen helt.
📌
Sammendrag og ordliste
Deplasementet er letvekt + dødvekt (W = Lwt + Dwt). Vanndypgang måles nedover til kjølen (mouldet = topp, ekstrem = bunn); luftdypgang måles oppover til høyeste punkt ved null fart og avgjør brupassasje. Alt om tetthet hviler på masse = volum × tetthet. Ved fast masse endrer dypgangen seg: for kasseform er ny dypgang/gammel = gammel tetthet/ny tetthet, og for skipsform bruker du FWA = W/(4·TPC) og DWA = FWA·(1025 − ρ)/25. Ved fast dypgang endrer deplasementet seg: nytt depl./gammelt = ny tetthet/gammel, og differansen er last å laste eller losse.
Ordliste
- Letvekt (lightweight, Lwt)
- Vekten av skipet helt tomt, med kjeler fylt til arbeidsnivå; stål-, utrustnings- og maskinerivekt. Bestemmes ved krengeforsøk.
- Dødvekt (deadweight, Dwt)
- Vekten skipet bærer: brennolje, ferskvann, proviant, ballast, mannskap, last og passasjerer. Varierer med lastetilstand.
- Deplasement (displacement, W)
- Vekten av vannvolumet skipet fortrenger; W = Lwt + Dwt.
- Vanndypgang (water draft)
- Loddrett avstand fra vannlinja ned til kjølen. Mouldet = til toppen av kjølen; ekstrem = til bunnen.
- Luftdypgang (air draft)
- Loddrett avstand fra vannlinja opp til høyeste punkt ved null fart forover; avgjør brupassasje.
- Tetthet (density)
- Masse per volum, kg/m³. Ferskvann ≈ 1000, saltvann ≈ 1025.
- Ferskvannsmonn (Fresh Water Allowance, FWA)
- Antall mm middeldypgangen endres mellom salt- og ferskvann ved lastedypgang. FWA = W/(4·TPC).
- Dokkvannsmonn (Dock Water Allowance, DWA)
- Avstanden S kan senkes i dokkvann av mellomtetthet: DWA = FWA·(1025 − ρ_DW)/25.
- TPC
- Tonn per centimeter neddykking (tonnes per centimetre immersion).
- Blokk-koeffisient (block coefficient, C_b)
- Forholdet mellom skrogets neddykkede volum og det omsluttende kassevolumet L × B × dypgang.
- Lastemerker (load line marks)
- Merkene på skutesiden; S = saltvann sommer, F = ferskvann sommer. Avstanden S→F er FWA.
Kilder og videre lesing
- Barrass, C. B. & Derrett, D. R. (2006). Ship Stability for Masters and Mates, 6. utg. (Consolidated 2006). Elsevier Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-6784-5 — Kapittel 5: «Group weights, water draft, air draft and density» (s. 34–43). Hovedkilden dette materialet bygger direkte på.
- Samme bok: kap. 4 «TPC and displacement curves» (TPC-begrepet), kap. 16 «Calculating the position of the centre of gravity» (vektmoment-estimater for brupassasje), og kap. 37 (squat ved fart). Bakgrunn for størrelsene brukt her.
- International Maritime Organization (IMO): International Convention on Load Lines (ICLL), 1966, med endringer — det internasjonale regelverket bak lastemerkene (S, F, W, T, WNA) og fribord. https://www.imo.org
Du er ved veis ende 🎉
Lukk guiden og prøv å gjenkalle de seks læringsmålene fra hukommelsen. Tegn gjerne lastemerkene med S og F og forklar FWA, og regn ett tetthetseksempel uten å se. Kom tilbake etter repetisjonsplanen.