Usted describe un ascensor que usa contrapesos, lo que sugiere que desea pesar el barco para saber cuánto contrapeso usar. Dependiendo del diseño de su ascensor, puede que no sea necesario. Fije su elevador al casco del barco. Agregue gradualmente más contrapeso. Por cada tonelada de contrapeso añadida, el barco se elevará un poco fuera del agua (equivalente a reducir su desplazamiento de agua en una tonelada). Los operadores continúan agregando contrapeso hasta que el barco está fuera del agua y, por lo tanto, tienen exactamente el contrapeso necesario. Luego pueden completar el levantamiento (o descenso) agregando un poco de fuerza adicional (o ajuste de peso) de una forma u otra.

Para ahorrar tiempo, los operadores de ascensores pueden usar los métodos sugeridos en la respuesta de AlexP para obtener una primera estimación de cuánto contrapeso usar, teniendo cuidado de subestimar.

Tu ascensor también es una báscula. Cuando todo el barco flota sobre el agua, la cantidad de contrapeso (dividida por cualquier ventaja mecánica que tengas) es el peso del barco. Los operadores no necesitan saber eso para calcular el contrapeso, ya lo tienen. Sin embargo, podría ser útil para otros fines, como evaluar el peaje. Los operadores también sabrán por el ingeniero que una cierta cantidad de contrapeso (y, por lo tanto, el peso del barco) romperá el elevador y tendrán cuidado de no poner tanto.

(Esta es una elaboración de mi comentario, que el OP me pidió que convirtiera en una respuesta)

El ingeniero victoriano, digamos, por ejemplo, el Sr. Isambard Kingdom Brunel , por supuesto estaría interesado en tener un método que diera el peso exacto de un barco; pero en la práctica se conformaría con un método que diera un resultado aproximado, siempre que el resultado no fuera demasiado erróneo , porque de todos modos tendría que diseñar su instalación con un factor de seguridad considerable. En su época tenían algunas fórmulas empíricas que daban una idea del volumen de la nave; se podrían haber derivado fórmulas similares combinadas con el calado del barco para estimar el desplazamiento y, en consecuencia, el peso del barco.

Sin embargo, toda la pregunta se basa en suposiciones cuestionables. Los barcos no fueron, y no son, diseñados y construidos para que puedan ser sacados del agua. Si uno trata de sacar un barco del agua , se romperá a menos que se tenga mucho cuidado con los soportes. Si observa un barco en un dique seco , notará que debe sostenerse en toda la longitud de la quilla: la quilla no tiene la fuerza necesaria para resistir el apoyo en una pequeña cantidad de puntos.

Los victorianos construyeron una serie de ascensores para barcos , como el ascensor en el canal de Dorset y Somerset o el ascensor para barcos de Anderton . Estos funcionan levantando el barco mientras está flotando en un cajón; toda la cuestión de calcular con precisión el peso del barco se elude por el recurso de agregar o quitar agua hasta que los cajones que suben y bajan estén en equilibrio, es decir, el agua sube al mismo nivel.

Esto puede parecer poco intuitivo, pero si el barco se eleva mientras flota en el agua, entonces su masa puede no importar. Esto se debe a que si el recipiente que contiene el agua siempre tiene la misma profundidad, entonces el agua más el barco que flota en ella siempre pesarán exactamente lo mismo.

Solo necesita saber el peso si está levantando el barco solo o en un contenedor en el que la profundidad del agua varía.

Del mismo modo, no es intuitivo: la cantidad de agua "utilizada" por un barco o barcos en tránsito por un sistema de esclusas es siempre exactamente la misma, independientemente del número/forma/tamaño/peso de los barcos.

'Peso' = desplazamiento

Como descubrió Arquímedes (¡Eureka!), el peso de cualquier cosa que flota en el agua es igual al volumen del agua desplazada por esa cosa flotante.

En la era victoriana, los cascos de los barcos, especialmente los de metal, se dibujaron en bocetos antes de ensamblarlos en la vida real. A partir de los bocetos, se pudieron hacer mediciones precisas. Un poco de integración determinaría el volumen de agua desplazado por una embarcación cuando la línea de flotación llega al punto x en el casco, generalmente algo pintado en el casco.

En la Marina de los EE. UU., todavía usamos esas líneas para estimar la masa de combustible que hemos cargado dentro y fuera del barco, para determinar si hay fugas de combustible.

Las líneas están tanto en la parte delantera como en la trasera del barco, y puedes usar las marcas en la parte delantera y trasera, en caso de que el barco esté mal trimado, es decir, está más bajo en la parte delantera o trasera que el otro, para determinar el 'desplazamiento' total. Y si busca artículos de wikipedia sobre barcos, su tamaño se enumera en desplazamiento en lugar de peso.

Entonces, los victorianos podían hacer tablas para los capitanes de sus barcos, para decirles cuál era el desplazamiento total del barco basado en el calado. Esto es muy importante ya que podría usarse a la inversa... es decir, cuánta masa puede llevar en su barco (combustible y carga) antes de que su calado exceda x. Si se adentrara en aguas poco profundas, el capitán de un barco no querría sobrecargar su barco.

Algo similar a su solución de contrapesos se ha hecho en la vida real aquí: https://en.wikipedia.org/wiki/Falkirk_Wheel

Es una estructura giratoria que contiene dos piscinas de agua idénticas en cada uno de sus extremos. Cuando un barco navega en una de estas piscinas, dislocará una cantidad de agua cuyo peso es idéntico al suyo, lo que hace que el elevador esté perfectamente equilibrado sin tener que realizar cálculos o estimaciones sobre el peso del barco.

Incluso puede tener un barco subiendo y bajando al mismo tiempo.

No es necesario un dique seco completo, que solo es realmente necesario si está trabajando en el casco de un barco. Ya tenemos un sistema que manipula los barcos: los canales.

Si tiene una estructura de canal tal que la profundidad conocida básica permite que un barco flote, y luego se "inunda" un volumen predefinido de agua en la esclusa del canal, puede obtener un desplazamiento total sin todas las complicaciones de un dique seco. Una ventaja de este sistema es que se puede integrar con el elevador, por lo que tan pronto como calcule el contrapeso, podrá activar el elevador.

Los ingenieros victorianos eran capaces de calcular el volumen sumergido de un casco. No hacían esto muy a menudo porque no había necesidad. Por ejemplo, Froude calculó cómo las pruebas de laboratorio de los cascos de los barcos se escalarían a la vida real.

La respuesta obvia es conocer el peso de cada barco cuando se construyó y conocer el peso de la carga que contiene, después de que toda la carga tuvo que cargarse y equilibrarse antes de zarpar. Apuesto a que el capitán de cada barco tenía una idea bastante buena del desplazamiento de sus barcos (o algún otro concepto de peso que podría usarse para calcular la masa del barco para levantar) que simplemente podría registrarse en un registro de barco y dárselo al jefe de muelle. Dado que la precisión fina no es necesaria, bastaría con una estimación aproximada.

No sé si serían capaces de tal cálculo, pero otra posibilidad sería aplicar una fuerza conocida en la nave (masa) y ver cómo se acelera.

Coloca el barco en algún lugar donde se pueda construir una torre (a cierta distancia) frente a él (torre A) y otra torre directamente detrás (torre B).

Coloque una masa (pesada) en la parte superior de la torre A (masa A)

Coloque una masa (también pesada) en la parte inferior de la torre B (masa B)

Use una cuerda para atar la masa A a través de dos rodillos al frente del barco que espera: uno en la parte superior de la torre, uno en la parte inferior.

Haga la misma configuración para la torre B, pero no fije la cuerda a la parte trasera del barco, solo tenga a alguien allí que pueda unirlo al barco a la orden.

Ahora deja caer la masa A. Esto acelerará la nave con una fuerza$g * m_A - F_F$, durante un período de tiempo$t_A$hasta que la masa llega al suelo.

Inmediatamente cuando la masa A toque el suelo, dé la orden de atar la otra cuerda que está conectada a la masa B a la parte trasera del barco (en movimiento). Esto desacelerará lentamente la nave con una fuerza de$m_B * g + F_F$y levante la masa B del suelo, hasta después de$t_B$el barco se detiene (brevemente), antes de retroceder.

Tenga en cuenta la altura$h_B$que la masa B fue levantada al máximo. Junto con la altura$h_A$qué masa A estaba inicialmente sobre el suelo esto se puede usar para calcular la masa del barco$m_S$. Comience con las fuerzas:

$m_S * a_A = F_A = g * m_A - F_F$

$m_S * a_B = F_B = g * m_B + F_F$

Ahora, para simplificar las cosas, supongamos una fricción constante.$F_F$y, por lo tanto, aceleración constante en ambos casos (aunque esto introducirá muchos errores en el cálculo).

La distancia recorrida con aceleración constante es$x = 1/2 * a * t^2$, de este modo

$a_A = 2 * h_A / t_A^2$

$a_B = 2 * h_B / t_B^2$

Calcula esos dos a partir de las medidas.

Ahora volvamos a las dos ecuaciones con respecto a las fuerzas. Resolviendo uno para$F_F$se llega a:

$F_F = g * m_A - m_S * a_A$

$m_S * a_B = g * m_B + F_F$

Y por lo tanto:

$m_S * a_B = g * m_B + g * m_A - m_S * a_A$

Y además:

$m_S = (m_B + m_A) * g / (a_B + a_A)$

Como habrás adivinado por los dibujos, este es un boceto rápido y sucio que estoy haciendo en mi teléfono móvil. Por lo tanto, todo lo anterior podría estar completamente equivocado.

Es dudoso que tenga un peso uniforme en un barco en particular que pase por su canal. Incluso el mismo barco en dos viajes tendrá pesos diferentes debido a la carga, la sentina, la tripulación y muchos otros factores. Esto le deja con dos opciones si insiste en el levantamiento del barco: ingeniería excesiva o pesaje previo al levantamiento.

Peso

Otras respuestas se han centrado en los detalles de cómo obtendría el peso de un recipiente. El problema es que esto lleva tiempo, y cuanto más se tarde en llevar un barco a través de su canal, menos dinero se gana y más tiempo se tarda en enviar las cosas. Siempre existe la opción "simplemente agregue peso al balde de contrapeso hasta que funcione", pero eso también alarga el tiempo del levantamiento.

sobreingeniería

El exceso de ingeniería aumentará sus costos de construcción, lo cual es un gran inconveniente cuando intenta ganar dinero con su canal. También tendría mayores costos de mantenimiento (ya que tiene un aparato más grande en general). También tiene algunos problemas importantes si tiene una falla durante un levantamiento, lo que requiere más ingeniería excesiva de redundancias o aceptar un cierto nivel de riesgo.

Cerraduras

La solución que recomendaría al propietario de su canal es simplemente instalar una esclusa en su canal. Se han utilizado durante milenios y la tecnología no es tan compleja (pero el diseño básico se puede mejorar constantemente con la tecnología. Hay una razón por la que todavía los construimos). Evita su problema de peso, porque solo necesita bombear agua y dejar que la flotabilidad se encargue del resto. También sería más rápido que un sistema de elevación que requiera un pesaje previo (la opción de dique seco requiere más trabajo que la esclusa en términos de bombeo e instalaciones de tamaño similar), y es más simple y segura que la solución con exceso de ingeniería.

Incluso si tiene un sistema de bomba intrincado y sufre una falla de algún tipo, siempre puede operar la cerradura "manualmente" abriendo las compuertas individualmente para inundar y drenar la cerradura. O, si esa no es una opción, su seguridad es liberar el bloqueo inferior y luego sus botes simplemente se "atascan" en el canal de nivel inferior hasta que pueda repararse (lo cual es mucho mejor que el "peor de los casos" escenario de el ascensor, que es un barco hecho añicos contra el suelo).

Si realmente DEBE tener un elevador de dique seco, entonces recomendaría una solución que use una combinación de un peso de prueba y la cantidad en la que cambia el desplazamiento del barco.

Simplemente adjunte un contrapeso fijo al barco, observe la cantidad en la que el barco se eleva en el agua, y el peso del barco se puede estimar en función de la cantidad en la que se "negó" el desplazamiento del agua del barco.