Konstrukcija Broda

8/20/2019 Konstrukcija Broda

1/241

1

SVEUČILIŠTE U SPLITUPOMORSKI FAKULTET U SPLITU

KONSTRUKCIJA BRODA

Split, 2013.


2/241

2

Autori: Dr.sc. Joško Dvornik, izv. prof. i Sr đan Dvornik, dipl. ing. Izdavač: Pomorski fakultet u Splitu

Za izdavača: Prof. dr. sc. Rosanda Mulić

Urednik edicije: Prof. dr. sc. Rosanda Mulić

Tiskanje odobreno na sjednici 54. sjednici Fakultetskog vijeća Pomorskog fakulteta u Splitu,

a na prijedlog Povjerenstva Za izdavačku djelatnost.

Tisak: Pomorski fakultet u Splitu

Web: www.pfst.hr

Naklada: u skriptarnici PF

Sva prava pridržana. Ni jedan dio ovog izdanja ne smije se preslikavati, snimati ili na drugi

način umnožavati, spremiti u obliku pogodnom za umnožavanje ili prenositi u bilo kojem

obliku, elektroničkim ili mehaničkim putem, bez prethodne dozvole autora.

-------------------------------------------

CIP - Katalogizacija u publikaciji

S V E U Č I L I Š N A K N J I Ž N I C AU S P L I T U

UDK 629.5(075.8)

DVORNIK, JoškoKonstrukcija broda / . - Split :Pomorski fakultet Sveučilišta, 2013.

Bibliografija.

ISBN 978-953-6655-68-7

1. Dvornik, Srđan, inženjerI. Brodovi -- Konstrukcija

150112097

-------------------------------------------


3/241

3

SADRŽAJ

UVOD 7

1. POVIJESNI RAZVOJ BRODOVA 8

1.1. Drveni brodovi 9

1.2. Kompozitni brodovi 10

1.3. Željezni brodovi 12

1.4. Čelični brodovi 15

2. GLAVNI PARAMETRI TRUPA BRODA 16

2.1. Forma i geometrija broda 16

2.2. Stvarna forma 17

2.3. Teoretska forma 17

2.4. Prikaz forme nacrtom linija 19

2.5. Prikaz forme računalom 20

2.6. Osnovni pojmovi brodske forme 20

2.7. Glavne dimenzije trupa broda 22

2.8. Dimenzije duljine 22

2.9. Dimenzije širine 24

2.10. Dimenzije visine 25

2.11. Zagaznice 26

2.12. Koeficijenti brodske forme 27

2.13. Koeficijent vodne linije α 28

2.14. Koeficijent punoće glavnog rebra β 29

2.15. Koeficijent istisnine δ 29

2.16. Koeficijent uzdužne finoće broda φ 30

2.17. Koeficijent vertikalne finoće broda ψ 31

2.18. Nadvođe 332.19. Oznaka nadvođa 34

2.20. Baždarska oznaka 35

2.21. Brodske mjere 36

3. MATERIJALI GRADNJE 38

3.1. Klasifikacijska društva

38

3.2. Čelik 393.2.1 Proizvodnja čelika 40


4/241

4

3.2.2. Brodograđevni čelik 42

3.2.3. Poboljšani čelici visoke čvrstoće 43

3.2.4. Čelični lijev 44

3.2.5. Čelični limovi i profili 45

3.2.6. Svojstva materijala 47

3.2.7. Ispitivanje materijala 48

3.3. Bakar 55

3.4. Bakrene legure 56

3.5. Plastične mase 56

3.6. Aluminij i aluminijske legure 58

3.7. Zavarivanje i rezanje u brodogradnji 59

3.7.1. Plinsko (autogeno) zavarivanje 59

3.7.2. Elektrolučno zavarivanje 60

3.7.3. Ručno elektrolučno zavarivanje 61

3.7.4. Elektrolučno zavarivanje pod zaštitom inertnog plina (TIG) 63

3.7.5. Elektrolučno zavarivanje taljenom elektrodom pod zaštitom plina 64

3.7.6. Zavareni spojevi 65

3.8. Opterećenje konstrukcije broda 70

3.9. Određivanje opterećenja na konstrukciju broda 72

3.9.1. Uzdužno opterećenje broda 72

3.9.2. Poprečno opterećenje broda 76

3.9.3. Lokalno opterećenje broda 77

3.10. Funkcija brodske konstrukcije 78

3.11. Klasifikacijska društva 80

3.11.1. Razvitak pravila klasifikacijskih društava 81

3.11.2. Sigurnosni ciljevi klasifikacijskih društava 833.11.3. Osnovna pravila klasifikacijskih društava 85

3.12. Čvrstoća i opterećenje brodske konstrukcije prema pravilima klasifikacijskih

društava 86

3.12.1. Zahtjevi za opterećenje strukturnih elemenata broda prema

pravilima DNV-a 87

3.12.2. Okomito savijanje brodskog trupa prema zahtjevima DNV-a 88

3.12.3. Toplinska opterećenja 913.12.4. Lokalna opterećenja brodskog trupa 91


5/241

5

3.13. Zahtjevi za čvrstoću strukturnih elemenata prema pravilima DNV-a 94

3.14. Normalna naprezanja od savijanja brodskog trupa u okomitoj ravnini 95

3.15. Smična naprezanja od savijanja brodskog trupa u okomitoj ravnini 95

3.16. Zahtjevi na izdržljivost strukturnih elemenata prema DNV-u 96

3.17. Načela kombinacije opterećenja i faktora iskoristivosti 96

3.18. Poprečni i okomiti nosači (bez uzdužnih naprezanja brodskog trupa) 97

3.19. Uzdužni nosači (uključuju uzdužna naprezanja brodskog trupa) 98

3.20. Zahtjevi za direktne analize 99

3.21. Analiza tanka tereta/skladišta prema zahtjevima osnovne klase 1A1 i

oznake klase NAUTICUS 101

3.22. Kombinacija uzdužnih naprezanja 103

3.23. Lokalna čvrstoća 105

3.24. Čvrstoća na izvijanje 107

3.24.1. Opločenje 107

3.24.2. Ukrepljenje 108

3.25. Zamorna čvrstoća 108

4. SUSTAVI GRADNJE BRODA 111

4.1. Poprečni sustav gradnje 111

4.2. Uzdužni sustav gradnje 113

4.3. Mješoviti sustav gradnje 115

4.4. Struktura dna 117

4.4.1. Jednostruko dno 117

4.4.2. Rebrenica, poprečni nosači dna 119

4.4.3. Dvodno 123

4.4.4. Konstrukcija dvodna 126

4.5. Rebra 1384.5.1. Opis orebrenja 138

4.5.2. Sustav orebrenja 138

4.6. Pregrade i pregrađivanje broda 142

4.7. Grotla 156

4.8. Palube 171

4.9. Linice 179

4.10. Pramčani pik 180


6/241

6

4.11. Krmeni pik 188

4.12. Struktura tankova 189

4.13. Nadgrađa 196

5. KONSTRUKCIJSKE KARAKTERISTIKE BRODOVA RAZLIČITIH

TEHNOLOGIJA 202

5.1. Brodovi za rasute terete 202

5.2. Prekrcajni uređaji za rasute terete 203

5.3. Brodovi samoiskrcavači 207

5.4. Brodovi za prijevoz kontejnera 209

5.4.1. Sredstva i tehnologije prekrcaja kontejnera 212

5.5. Brodovi za prijevoz tekućih tereta 216

5.5.1. Brodovi za prijevoz nafte i naftnih prerađevina 216

5.5.2. Tehnologija prekrcaja nafte i naftnih prerađevina 218

5.5.2.1. Brodski prekrcajni uređaji 218

5.5.2.2. Terminali za prekrcaj nafte i naftnih prerađevina 219

5.5.3. Brodovi za prijevoz ukapljenih plinova 222

5.5.3.1. Terminali za prekrcaj ukapljenih plinova 224

5.6. Ostali brodovi različitih tehnologija prekrcaja 225

5.6.1. Brod s klasičnom tehnologijom prekrcaja 225

5.6.2. Brodovi za prijevoz paleta 226

5.6.3. Brodovi za prijevoz teških tereta 227

5.7. RO-RO brodovi 228

5.8. Brodovi za prijevoz teglenica 230

5.9. Brodovi višestruke namjene (Lo-Lo i Lo-Ro/Balker) 231

5.10. Brodovi za prijevoz hlađenih tereta 232

5.11. Trajekti 2335.12. Posebne vrste brodova 234

5.12.1. Tegljač 234

5.12.2. Brod svjetionik 235

5.12.3. Brod jaružalo 236

5.12.4. Brod dizalica 237

5.12.5. Brodovi za opskrbu naftnih platformi 237

ZAKLJUČAK 239 LITERATURA 240


7/241

7

UVOD

Pripremajući se za predavanja, obrađujući teme i probleme konstrukcije brodova, tehnoloških

karakteristika različitih tehnologija prijevoza, pomažući studentima u pisanju i pripremanju

seminarskih i diplomskih/završnih radova, kojih je do danas napravljeno preko stotinu, stvorio

se pisani materijal koji je vrlo bogat temama, slikama, fotografijama upravo iz područ ja

brodskih konstrukcija i tehnoloških obilježja brodova i sl.

Materijal koji je pripremljen, a veliki doprinos dali su i studenti, u potpunosti pokriva nastavni

plan kolegija Konstrukcija broda koji se izvodi na trećem semestru preddiplomskog studija

brodostrojarstva. Isti program je sadržan i u kolegiju Sredstva pomorskog prometa I na studiju

pomorske nautike, pomorskog menadžmenta i pomorskih tehnologija jahta i marina

Pomorskog fakulteta u Splitu.

Brodovi i sami predstavljaju velike i složene sustave i često su dijelovi nekih još većih i

složenijih prijevoznih sustava pod neizvjesnim utjecajima okoline i zahtjeva službe. Brodovi

se sastoje iz više podsustava, od kojih je svaki bitan za djelovanje cjeline.

Brodske konstrukcije se mogu smatrati podsustavima koji omogućuju uključivanje ostalih

podsustava i njihovo zajedničko djelovanje u službi broda. Pri tome je cilj odrediti

najpovoljnija svojstva, uz zadovoljenje svih ograničenja i zahtjeva i to za cijeli vijek

korištenja i službe tehničkog objekta.

U ovim nastavnim materijalima, u prvom poglavlju, prikazat će se povijesni razvoj brodova.

U drugom poglavlju iznijeti će se problemi parametara trupa broda. Treće poglavlje obrađuje

probleme materijala gradnje Četvrto poglavlje klasificira sustave gradnje broda. Peto

poglavlje obrađuje konstrukcijske karakterisitike brodova različitih tehnologija. Na kraju je

dat zaključak.

Materijal su pregledali, dali svoje mišljenje, sugestije i određeni doprinos uoblikovanju, recenzenti, kojima se ovim putem iskreno zahvaljujemo.


8/241

8

1. POVIJESNI RAZVOJ BRODOVA

Suvremeni trgovački brod je spoj vještina, znanja utemeljenih na znanosti i teoriji, te

iskustva inženjera brodogradnje u cilju stvaranja najefikasnijeg sredstva za obavljanje

predviđenih zadataka. U prvoj polovini prošlog stoljeća nije bilo temeljnih promjena u obliku

brodskog trupa. Bitno se promijenio nadvodni oblik broda, a poboljšanja u podvodnom dijelu

trupa značajno su doprinijela smanjenju otpora i držanju broda na valovima. Poboljšanja

podvodnog dijela nisu toliko vidljiva kao što su to promjene iznad plovne linije, ali utječu na

smanjenje potrošnje goriva i na smanjenje potrebne porivne snage, što sve skupa utječe na

troškove konstrukcije broda i na veličinu strojarnice tj. veličinu prostora za smještaj

pogonskih strojeva, te na ugođaj posade zbog boljeg držanja na moru.

Vjerojatno najveća promjena u izgledu brodskog trupa nastaje u trenutku kada

pramčana statva prestaje biti uspravna ili skoro uspravna, gredna statva. Posljedica uspravne

gredne statve je loše ponašanje broda na valovima i velika mogućnost oštećenja kod sudara i

ispod vodne linije. Nova statva postaje složenija, bitno položitija, zaobljena ili ravna oblika, s

izbojem rebara prema gore što smanjuje posrtanje broda, a ujedno povećava radnu površinu

palube. U slučaju sudara takva pramčana statva smanjuje oštećenja podvodnog dijela trupa.

Kod takve pramčane statve je, u slučaju sudara, vrlo mala mogućnost oštećenja podvodnog

dijela trupa. Pobliže ispitivanje trupa pokazuje da suvremeni brod ima puno glađu, ravniju

vanjsku površinu i da je hidrodinamički puno č iš ći od svojih prethodnika. Zavarivanje je

omogućilo konstrukciju skoro glatke vanjske površine trupa, oplate broda, eliminirajući

otpore koje su stvarali preklopni šavovi i stični preklopi kod zakovanih konstrukcija.

Pravokutne statve vijka i kormila te jednoplošna, plosnata kormila ustupaju svoje mjesto

glatkim krmenim rebrima i strujnim kormilima.Stalni su zahtjevi za većim brzinama doveli do potrebe za većom snagom i za većim

porivom brodskog vijka, naročito na jednovijčanim brodovima. Ti su zahtjevi zauzvrat tražili

više zračnosti u otvoru da bi se smanjile vijkom izazvane vibracije, te uzbudne sile i tlakovi

na opločenje krmenog dijela broda. Borba za što veću nosivost broda za zadani gaz dovela je

do eliminacije kosog dna i do korištenja relativno malog radijusa za uzvoj i glavno rebro,

čime su maksimalno povećani koeficijenti forme brodskog trupa.


9/241

9

2.1. Drveni brodovi

Korištenje drva za gradnju brodova potječe još iz pretpovijesti. Sve do početka

XIX stoljeća to je bio jedini materijal kojeg je bilo jednostavno nabaviti i lako ručno obraditi

i oblikovati pomoću jednostavnih alata. Iako postoji puno vrsta drva, nisu sve vrste jednako

upotrebljive u brodogradnji. Čak unutar iste vrste drva mogu postojati značajne razlike koje

ovise o klimatskim uvjetima gdje je drvo raslo. Rana klasifikacijska pravila daju tablice koje

sadrže različite tipove drva te određuju njihovu primjenu za određene dijelove broda

rangirajući ih od tvrdog drva, kao što je hrast, do mekog kao što je jela.

Drvena građa se dugo i pažljivo pripremala prije nego što bi se počela obrađivati.

Morala je biti složena na hrpe, izložena vremenu te posve suha prije nego bi se obrađivala.

Oblikovanje, obrada i pričvršćivanje drva je bila vještina koja se strpljivošću i

eksperimentiranjem usavršavala tijekom niza godina. S konstrukcijske točke gledišta, glavni

problem s drvenim brodovima bio je problem pričvršćivanja. Naime, pričvršćivanjem

čavlima, svornjacma, drvenim klinovima itd. nije se mogla ostvariti puna čvrstoća materijala,

čak ni korištenjem inventivnih i skupih metoda za finu obradu stikova. Uslijed vremenskih

prilika nastaju naprezanja koja vode do pomaka raznih djelovah i vremenom dolazi do

trajnog pregiba broda čak do iznosa od 1% duljine broda.

Stanje pregiba je zahtjevalo poseban tretman u suhom doku i bilo je tim gore što je brod bio

dulji i što je odnos duljine prema visini bio veći. Prosječan drveni brod, naročito onaj koji je

građen od mekog drva, imao je kratak životni vijek, čak i ako su bili redovito održavani i ako

su poduzete sve mjere da se građevno drvo dobro pripremi prije gradnje broda. U doba

drvenih brodova možemo reći da su brodovi bili relativno mali. Iako je istina da su gradili i

veliki drveni brodovi, ali to je uspjevalo samo zato jer su se ugrađivale velike količine željezau strukturu broda kao što su npr. dijagonalne trake, proveze i koljena.

Bilo je jako teško dobiti drvenu građu velike duljine i odgovarajućih građevnih dimenzija

tako da je oko 90 [m] bila granica duljine drvenog broda čak i ako je brod bio laganih

proporcija kao što je npr. 9:1. Takve neobične proporcije visine u odnosu na duljinu su

kompenzirane tako da su se ugrađivale dodatne hrptenice, a u nekim slučajevima

nadogradnjom središnjeg pasma skoro do visine donje palube.


10/241

10

Presjek glavnog rebra drvenog jedrenjaka na slici 1., prema [21], reprodukcija je početaka

djelovanja klasifikacijskog društva American Bureau Rules i pokazuje masivnu konstrukciju

pasma te prevagu količine materijala dna broda u odnosu na palubu.

Slika 1. Poprečni presjek drvenog broda

(Izvor: www.fsb.hr/kziha/shipconstruction/main)

2.2. Kompozitni brodovi

U prijelazno doba iz drva u željezo, kao materijala za konstrukciju, kompozitni brodovi

su bili prirodan slijed. U ovom tipu konstrukcije je kompletno orebrenje, to jest kobilica,

pasma, rebrenice, proveze, bočna rebra i sponje, napravljeno od željeza i samo su platice dna,

stropa, boka i palube od drveta. Na dugim putovanjima se u oplatama dna željeznih brodova

javljalo ozbiljno obraštanje, a na kompozitnim brodovima s drvenom oplatom se to moglo

spriječiti oblaganjem bakrom.


11/241

11

Veliki broj kompozitnih brodova izgrađen je u Velikoj Britaniji, neposredno prije

otvaranja Sueskog kanala, za trgovinu s Dalekim istokom. Jedan od poznatijih je kliper Cutty

Sark izgrađen 1869. godine i još uvijek je u plovnom stanju. Taj je brod slika 2., prema [21],

bio opločen tikovinom po bokovima i tvrdim brijestom po dnu broda, što je bio je bio razlog

izuzetno dugog životnog vijeka broda.

Slika 2. Kompozitni brod The Cutty Sark


Na slici 3., prema [21], vidimo glavno rebro kompozitnog parobroda izgrađenog 1918.

godine u SAD pri čijoj se izgradnji naoko štedjelo na čeliku. Možemo zapaziti da je mali

razmak među rebrima 460 [mm] što je vezano za drvenu opatu i vidimo da je upotrjebljena

neuobičajeno velika količina čeličnih ploča za ovaj tip konstrukcije, uključujući i čeličnu

palubu.


12/241

12

Slika 3. Rebro kompozitnog broda


2.3. Željezni brodovi

Revolucionarna se promjena brodograđevnog materijala iz drva u željezo nije dogodila

naglo. Trebalo je prevladati predrasude o prednostima novog materijala i o njegovim

potencijalima. Promjenu je ubrzala primjena parnog pogona koja je iziskivala gradnju dužih,

većih brodova da bi se nadoknadio prostor koji su zauzeli strojevi i bunkeri za skladištenje

ugljena. U nekim zemljama, gdje drvena građa nije bila jednostavna za nabavu, prelazak na

željezo je bilo jako dobro rješenje. Dok je u zemljama, u kojima je bilo drvene građe u

izobilju, taj prelazak bio relativno nezanimljiv te dugotrajan.


13/241

13

Slika 4. Željezni brod


Kad su se počeli graditi željezni brodovi bilo je prirodno da graditelji prate linije s

kojima su do tada bili upoznati, da se primjenjuje poprečni sistem gradnje i da dimenzije

građevnih elemenata odražavaju njihov osjećaj o čvrstoći novog materijala u usporedbi s

drvom. Kao što vidimo iz presjeka glavnog rebra na slici 4., prema [21], jednog ranog

željeznog broda, značajna količina materijala je bila raspoređena u dno u odnosu, na

zanemareni, vrh trupa broda kao nosača što je bilo uobičajeno kod gradnje drvenih brodova.

Takva je gradnja rezultirala time da je došla do izražaja slabost palubnih konstrukcija

čim su se parobrodi počeli graditi u većim dužinama tj. kad je ekstremniji postao omjer

duljine i visine broda. Željezne ploče su se mogle izrađivati samo u malim dimenzijama, a

profili su bili plosnati. Tek kasnije je počela proizvodnja L profila. Kvaliteta željeza nije bila

ujednačena tako da je dolazilo do situacija da se brodogradilištima isporučuje željezo vrlo

loše kvalitete što bi imalo za posljedicu to da bi dolazilo do brzog i prekomjernog

korodiranja broda.


14/241

14

Potpuno željezni brod Great Eastern slika 5., prema [21], koji je bio istaknuti primjer

što se može postići znanstvenim pristupom pri projektiranju brodskih konstrukcija. I.K.

Brunel, projektant broda i Scott Russel, graditelj bili su među prvima koji su primijenili

teoriju grede u konstrukcijskom projektu broda. Iako je brod, tada nevjerojatnih dimenzija

L/B/T – 207/25/18 [m], bio komercijalni neuspjeh, sve ostalo ukazuje na to da je njegova

konstrukcija potpuno zadovoljavala službu. Interesantno je istaknuti da je ovaj izuzetan brod

imao pet puta veću tonažu od ijednog drugog plovećeg broda tog vremena, da je tek nakon 50

godina proizveden brod sličnih dimenzija, da njegov vijak, promjera 7,35 [m] i danas

predstavlja izazov. Imao je dva odvojena stroja za pogon, jedan je pokretao lopatična kola

parobroda, a drugi brodski vijak. Brod je imao bunkere za ugalj dovoljnog kapaciteta za

opskrbu broda ugljenom na putovanju za Daleki istok i nazad. Dodatno je još imao 6000 [m2]

jedara. Iz slike 5., prema [21], može se vidjeti da je trup građen po čelijastom sistemu

gradnje, sa blizu raspoređenim nosačima ploča 860 x 12.5 [mm] koji su uzdužno postavljeni

između unutarnjeg opločenja i vanjske oplate. Gornji i donji sloj opločenja gornje palube,

odnosno palube čvrstoće, bili su 12.5 [mm] debeli i poduprti uzdužnim nosačima ploča

dubokim 610 [mm] i debelim 12.5 [mm] s međusobnim razmakom od 1.5 [m]. Nije bilo

nadgrađa, a tri palube unutar trupa su bile samo djelomične palube koje su služile za prijevoz

putnika. Uzduž središnjeg dijela broda bile su postavljene dvije uzdužne pregrade, a oplata i

pregrade su bile poduprte poprečnim okvirnim rebrima, međusobno razmaknutim 4.5 [m].

Posebno je zanimljivo spomenuti da su šavovi oplate bili jednoredno zakivani s razmakom

zakovica od 19 [mm] promjera. U rezalištu je Great Eastern završio 31 godinu nakon

porinuća gdje je njegovo rezanje s poteškoćama trajalo dvije godine.

Slika 5. Brod Great Eastern



15/241

15

2.4. Čelični brodovi

Čelik se, kao konstrukcijski materijal u brodogradnji počeo koristiti oko 1870. godine

Prelazak sa željeza na čelik nije bio toliko revolucionaran kao što je bio prelazak s drva na

željezo i odvijao se postupno. Govorilo se po brodogradilištima da je čelik pomalo

problematičan za obradu i da naginje krtosti. Tada je cijena čelika nadmašivala cijenu željeza.

Međutim pojava novih peći i drugih inovacija u obradi čelika, dovodi do poboljšanja kvalitete

i postupnog smanjenja cijene tako da oko 1890. godine čelik potpuno zamjenjuje željezo.

Strogi zahtjevi klasifikacijskih društava, koje uvjetuju izvođenje vlačnih i ostalih ispitivanja u

čeličanama kao osnovu za dokaz kvalitete, dovele su do toga da se osigura i održi ujednačena

kvaliteta brodskog čelika. Zamjena željeza čelikom nije utjecala na izvedbu konstrukcije ili

na metode konstruiranja osim što je omogućila proizvodnju puno većih valjanih profila i

puno više raznolikijih oblika. Glavna ušteda koja je postignuta, odnosi se na smanjenje

dimenzija građevnih elemenata od novog bitno čvršćeg i prikladnijeg materijala. U jednom

ranom čeličnom brodu Lloyd's Register je dozvolio smanjenje, tabelarno definiranih,

dimenzija željeznih građevnih elemenata za 25%, a kasnije je postalo uobičajeno smanjenje

za 20%.


16/241

16

2. GLAVNI PARAMETRI TRUPA BRODA

Glavni parametri koji karakteriziraju oblik trupa broda su:

- glavne dimenzije i njihovi međusobni odnosi,

- koeficijenti brodske forme,

- istisnina broda i njezino težište,

- krivulja površine rebara (areala rebara),

- položaj težišta broda.

2.1. Forma i geometrija broda

Brod u plovidbi morem pod utjecajem je mnoštva parametara. Neki od njih dolaze iz

okoline, drugi od pomoraca koji brodom upravljaju, dok su treći posljedica osobina koje je

brodu odredio brodograditelj. Brodograditelj utječe na osobine broda izborom veličine, oblika

trupa, konstrukcije, strojeva, opreme itd. Osobine broda su u najvećoj mjeri određene formom

trupa i njenim geometrijskim značajkama. Zbog toga je geometrija broda temelj

brodograđevnog znanja. Forma brodskog trupa redovito nije jednostavnog geometrijskog ili

analitičkog oblika, premda u najširem smislu postoje i takva jednostavna plovila (pontoni,

plovni dokovi, plutače itd.). Formu broda treba odrediti i kasnije reproducirati prilikomgradnje s velikom točnošću. Prikaz forme može biti trodimenzionalan, putem fizičkog

modela, dvodimenzionalan putem nacrta u više projekcija ili numerički putem tablica

koordinata točaka na formi, spremljenih na papiru ili kao računalni zapis u datoteci.

Geometrijske osobine brodske forme utječu na njegovu plovnost, stabilnost, otpor,

propulziju, upravljivost, pomorstvenost, dakle praktički na sva svojstva broda. Određivanje

geometrijskih osobina brodske forme vezano je za način definiranja forme.

Princip prikaza brodske forme dijelimo na četiri načina:

1. Stvarna forma,

2. Teoretska forma,

3. Prikaz nacrtom linija,

4. Prikaz računalom.


17/241

17

2.2. Stvarna forma

Stvarna forma broda obuhvaća sve oblike koji se mogu naći na vanjskom dijelu trupa.

Ona uključuje sve neravnine (namjerne ili nenamjerne), spojeve, zavare, preklope, promjene

u debljini oplate, zaštitne trake, anodne protektore, sve privjeske itd.. Red veličine tih detalja

je redovito znatno manji od reda veličine cijelog broda. Za opisivanje forme i provođenje

svih hidrostatičkih proračuna potpuno opisivanje stvarne forme broda bilo bi potpuno

nepraktično. Tome je više razloga. Proračuni se moraju provesti prije potpunog definiranja

svakog detalja i naravno prije gradnje broda. Prema tome veći broj sitnih detalja još nije

definiran. Izglađivanje forme koja bi sadržavala sve detalje bilo bi vrlo teško izvodivo a i

proračuni geometrijskih veličina vrlo komplicirani. Zbog toga se brodska forma rastavlja na

idealiziranu glatku formu (teoretsku formu) i na razne dodatke i privjeske koje realna forma

ima.

Razlikuju se tri dijela forme:

1. Teoretska forma,

2. Detalji,

3. Privjesci.

2.3. Teoretska forma

Teoretska forma definira idealizirani osnovni oblik broda. Ovisno o materijalu gradnje

trupa, teoretska forma je definirana na različite načine. Teoretska forma čeličnih i općenito

metalnih brodova definirana je kao forma na vanjskom rubu građevnih rebara. Dakle

teoretska forma kod metalnih brodova ne opisuje oplatu s vanjske nego s unutrašnje strane,

slika 6., prema [19]. Razlog ovom pristupu je relativno mala debljina vanjske oplate ali koja

mijenja debljinu na raznim područ jima trupa. Tehnološki razlozi diktiraju da se razlike udebljini oplate pojavljuju na vanjskoj plohi oplate. Razlika u istisnini nastala zbog uronjenog

dijela oplate uzima se kasnije u obzir kao dio istisnine privjesaka.


18/241

18

Slika 6. Teoretska forma čeličnog broda

(Izvor: www.fsb.hr/geometrija.broda)

Drvenim i kompozitnim brodovima teoretska forma je definirana na vanjskoj plohioplate. Kod drvenog broda debljina oplate više nije zanemariva u odnosu na veličinu broda

pa bi opis s unutrašnje strane predstavljao neprihvatljivo odstupanje od stvarnog stanja.

Premda je debljina oplate drvenih brodova redovito promjenjiva u područ jima uz kobilicu, u

područ ju uzvoja i završnih vojeva, slika 7., prema [19], ipak ta odstupanja nisu velika i

teoretska forma se opisuje tako da prolazi vanjskom plohom većeg dijela oplate dna ili boka.

Pretpostavlja se da je sva oplata jednolike debljine, a razlike se kasnije na pojedinim

lokacijama mogu uzeti u obzir posebnim postupkom samo za višak debljine iznad pretpostavljenog.

Slika 7. Glavno rebro drvenog broda



19/241

19

Kod brodova građenih od kompozita (npr. od stakloplastike) teoretska forma je na

vanjskoj plohi oplate, slika 8., prema [19]. Kod ovih brodova je to vrlo jednostavno jer

tehnologija najčešće diktira gradnju u ženskom kalupu (premda ima i drugih metoda) tako da

se slojevi oplate nanose od vanjske plohe prema unutrašnjosti trupa. Na taj način sve razlike u

debljini ne utječu na vanjsku formu.

Slika 8. Teoretska forma kompozitnog broda(Izvor: www.fsb.hr/geometrija.broda)

2.4. Prikaz forme nacrtom linija

Teoretska forma broda redovito se prikazuje nacrtom brodskih linija. Taj nacrt

predstavlja prikaz niza prosječnih krivulja s teoretskom formom broda. Redovito se nacrt

linija sastoji od 4 ili 5 crteža smještenih na zajednički nacrt. Svaki od tih crteža predstavlja

ortogonalnu projekciju presjeka teoretske forme i niza jednoliko razmaknutih međusobno

paralelnih ravnina, slično izohipsama na zemljopisnoj karti. Redovito se prikazuju crtežirebara, vodnih linija i uzdužnica. Ovom nacrtu se često dodaje i crtež svih tih krivulja u

izometrijskom prikazu, slika 9., prema [19]. Dodatni crtež može sadržavati presjeke forme

ravninama koso položenim prema simetralnoj ravnini broda - crtež širnica.


20/241

20

Slika 9. Nacrtne linije drvenog ribarskog broda


2.5. Prikaz forme računalom

Prikaz forme računalom osniva se na definiranju krivulja ili ploha brodske forme

analitičkim metodama, najčešće raznim oblicima spajanja. Postoji veliki broj raznih pristupa

u praktičnoj realizaciji kao i veći broj komercijalno dostupnih računalnih paketa za

definiranje forme brodova. U odnosu na ručno crtanje, rad računalom omogućava brži, točnijii detaljniji prikaz forme uz dodatne prednosti dobivanja crteža, ili prikaza u tri dimenzije i to

u raznim fazama definiranja forme. Razvoj računala i metoda računalne grafike danas je

praktički istisnuo ručno crtanje forme.

2.6. Osnovni pojmovi brodske forme

Vodena (vodna) linija VL je plovna ravnina do koje brod uroni u vodu.

Konstruktivna vodena linija KVL je ona plovna vodena linija za koju je brod konstruiran.

Na toj liniji brod plovi potpuno opremljen i natovaren.

Teretna vodena linija TVL je momentalna vodena linija na kojoj brod plovi s nekim

određenim teretom. Kad je brod potpuno nakrcan TVL= KVL.

Laka (teretna) vodena linija LVL je ona vodena linija na kojoj plovi potpuno opremljen

prazan brod, bez tereta, goriva, vode posade itd.


21/241

21

Glavno rebro )O( je rebro koje ima najveću uronjenu površinu presjeka. Obično leži na

polovici duljine broda, jednako udaljene od pramčanog i krmenog perpendikulara.

Okomice (perpendikulari)

Krmena okomica (krmeni perpendikular KP) je pravac okomit na ravninu konstrukcijske

vodne linije, koji prolazi presjecištem konstrukcijske vodne linije s krmenim bridom krmene

statve ili s krmenim bridom statve kormila ili s osi kormila ako prethodno navedena

presjecišta ne postoje (to jest ako brod nema statve kormila ili ako vodna linija ne siječe

statvu).

Pramč ana okomica (pramč ani perpendikular PP) je pravac okomit na ravninukonstrukcijske vodne linije koji prolazi probodištem prednjeg brida pramčane statve i ravnine

konstrukcijske vodne linije, odnosno odgovarajućim probodištem prednjeg brida utora

pramčane statve kod drvenih brodova.

Središnja okomica (središnji perpendikular SP) je (pomoćna) okomica koja se nalazi na

sredini duljine broda na jednakoj udaljenosti i od pramčane i od krmene okomice.

Perpendikular na drvenim brodovima su okomice u točkama gdje KVL siječe rub utora

na statvama.Osnovica je horizontalna linija koja prolazi gornjim rubom kobilice na mjestu najvećeg

gaza broda. Na drvenim brodovima osnovica prolazi vanjskim utorom oplate na kobilici.

Kod nekih tipova brodova, kao što su remorkeri, osnovica je linija koja prolazi gornjim

rubom kobilice na mjestu glavnog rebra, pa se svi proračuni vrše na to osnovnu liniju.

Paralelni srednjak je dio broda s nepromijenjenom površinom glavnog rebra.

Slika 10. Prikaz vodenih linija KVL i LVL, perpendikulara, osnovice,glavnog rebra i pojasa gaza



22/241

22

2.7. Glavne dimenzije trupa broda

Glavne dimenzije broda su:

- dimenzije duljine,

- dimenzije širine,- dimenzije visine.

2.8. Dimenzije duljine

Duljina broda L (eng.: lenght), osnovna linearna dimenzija broda mjerena u uzdužnom

smjeru trupa. Kod trgovačkih brodova postoje uglavnom tri duljine:

Duljina preko svega ( Loa ) ( eng.: lenght overall ) je vodoravni razmak krajnjih točaka brodana pramcu i na krmi, kosnik i kormilo ne uzimaju se u obzir. Ta se duljina uzima u obzir u

lukama za privez, prijevodnicama (ustavama), prolazima i dokovima s ograničenim

dimenzijama itd. Na slici 11. i 12., prema [19], prikazane su duljine broda.

Slika 11. Duljina broda, Lpp duljina između okomica, LKVL duljina na konstruktivnoj

vodenoj liniji, Loa duljina preko svega



23/241

23

Slika 12. Duljina Lpp i LKVL prikaz krmenog dijela broda


Du ljina izmeđ u okomica - perpendikulara (L Pp ) je vodoravni razmak između

pramčane i krmene okomice (perpendikulara) na konstrukcijskoj vodnoj liniji koje

prolaze kroz vanjski rub pramčane i krmene statve. Ako brod nema krmenu statvu tada

okomica prolazi kroz osovinu kormila. Ta se duljina upotrebljava za računanje

istisnine i za određivanje dimenzija broda prema propisima klasifikacionih društava.

Dulj ina konstruktivne vodne linije (LKVL) je vodoravni razmak između krajnjih

točaka KVL. Ta je duljina mjerodavna pri proračunu brodske pretege, prodora vode i

proračuna nepotonivosti, nadvođa, te kod proračuna otpora broda.

Duljina izmeđ u okomica (Lpp) može biti veća ili manja od duljine konstruktivne

vodne linije (LKVL), što ovisi o tipu broda i formi krme, slika 12., prema [19]. Kod

čamaca za vesla ove duljine su jednake.

Osim ovih duljina broda koje pomorci upotrebljavaju u svakodnevnoj praksi postoji i

druge duljine kao npr.:

Baždarska dulj ina (Lreg ) je vodoravni razmak između unutrašnje strane oplate na

pramcu i krmi. Služi za određivanje zapremnine broda.

Duljina paralelnog srednjaka (Ls) je duljina na kojoj brod ima jednak poprečni presjek.

Svi brodovi nemaju tu duljinu, slika 13., prema [19].


24/241

24

Duljina pramč anog zaoštrenja (L p ) je udaljenost od pramčanog perpendikulara do

početka paralelnog srednjaka, a nema li brod paralelnog srednjaka, onda do glavnog rebra.

Duljina krmenog zaoštrenja (Lk ) je udaljenost od kraja paralelnog srednjaka (ili

glavnog rebra ako brod nema paralelnog srednjaka) do presjecišta vodne linije s

konturom krme broda.

Slika 13. Prikaz duljine Lpp, Lk, Ls i Lp


2.9. Dimenzije širine

Širina broda (B) (eng.:breath) je osnovna linearna dimenzija broda mjerena u

horizontalnoj ravnini, okomito na uzdužnu os broda.

Širina preko svega (Bmak ) je najveća širina broda, mjeri se na najširem mjestu broda preko

bokoštitnice ili drugih dijelova koji strše preko brodskih bokova. Ta je širina važna za

ulazak u luke, dokove, prijevodnice (ustave) i za prolaz između stupova mosta.

Ši rina konstrukt ivne vodne lini je (B KVL ) je najveća širina KVL. Kod većine brodova

ona je jednaka širini glavnog rebra i proračunskoj širini.

Baž dars ka ši ri na (Breg ) je najveća unutrašnja širina mjerena između drvene oplate na

oba boka broda.


25/241

25

Slika 14. Dimenzije širine(Izvor: www.fsb.hr/geometrija.broda)

Širina na glavnom rebru (B )0( ) mjeri se na vanjskom rubu glavnog rebra, redovito je

jednaka proračunskoj širini broda. Proračunska širina je najveća širina podvodnog

dijela trupa mjerena do vanjskog ruba rebra na čeličnim brodovima, a do vanjske strane

oplate na drvenim brodovima. Upotrebljava se za za proračun koeficijenta glavnog rebra.

2.10. Dimenzije visine

Boč na visina (H) je okomit razmak između osnovice (gornja strana kobilice) i gornjeg

brida sponje najviše neprekinute palube, mjerena na boku broda. Važna je za proračun

čvrstoće, nepotonivosti, stabilnosti i za dimenzioniranje elemenata trupa.

Dubina prostora (P d ) se mjeri na različite načine i služi za izmjeru brodskog prostora.

To je dubina unutrašnjeg prostora u sredini broda od najviše točke dvodna, odnosno

pokrova dvodna do gornjeg ruba sponje krovne palube. Dubina prostora daje informaciju

časniku prilikom ukrcaja glomaznih tereta. Tada se računa do donjeg ruba sponje ispod

koje dolazi teret.

Gaz (T) (eng.: draft) jest mjera za dubinu do koje je brod uronjen u vodu, mjeri se od

vodne linije VL do najniže točke tijela broda kobilice kao na slici 15., prema [19],

Tmax, odnosno njegovih izdanaka (kormila, vijaka, kuka). Gaz je vrlo važan za

brodove koji plove u lukama, rijekama, jezerima kanalima ograničene dubine. Za oznaku


26/241

26

gaza stavljaju se propisani znakovi, zagaznice na vidljivom mjestu broda (pramac,

krma i na sredini ). Razlikuju se pramčani gaz (T a ), gaz na sredini i krmeni gaz (Tk).

Slika 15. Visina H , maksimalni gaz Tmax, konstrukcijski gaz T ,

nadvođe F , b preluk


Aritmetička sredina između gaza na pramcu i gaza na krmi daje srednji gaz (T s).

Od toga gaza treba razlikovati konstrukcioni gaz koji je vertikalna udaljenost odosnovke, do KVL. Primjenjuje se za proračun istisnine.

Nadvođ e (F b )(eng.: freeboard) je vertikalni razmak mjeren na boku broda na polovicu

njegove duljine ( L pp), od KVL do gornje strane čeličnog palubnog opločenja, ako se preko

čeličnog opločenja nalazi i drvena oplata, onda se nadvođe mjeri do gornje strane te

palube.

Zakrivljenost ili skok palube je okomit razmak ruba palube na prednjem ( sp), odnosno

stražnjem ( sk ) perpendikularu iznad najniže točke palube. Preluk palube (b) je okomit razmak od sredine sponje do ruba palube, na najširem mjestu

palube. Omogućava brže otjecanje vode s brodske palube.

2.11. Zagaznice

Zagaznice (gaznice), oznake na obim stranama pramčane i krmene statve u blizini

perpendikulara, a na nekim brodovima i na oznaci nadvođa, koje označavaju gaz broda na

tim mjestima. Gaz se mjeri od donjeg ruba kobilice do vodene linije. Ako negdje ima


27/241

27

dijelova koji sežu ispod kobilice (propeler, statva ili kormilo), onda se gaz označi od

donjeg ruba kobilice i ujedno doda veličina za koju je povećan npr. 5,10 [m] + 0,3 [m]. Na

slici 16., prema [23], prikazane su zagaznice ucrtane na oplatu broda. Arapskim brojevima

označavaju decimetre, a rimskim brojevima stope.

Slika 16. Zagaznice

(Izvor: http://en.wikipedia.org)

Zagaznice unesene u metričkom sustavu su u decimetrima, visina pojedinog broja

iznosi 1 [dm], a isto toliki je i razmak između njih. Obično su označene samo parnim

brojevima, a upisuju se u arapskim brojkama. Pri tom donji rub brojke označava onaj gaz

koji ta brojka pokazuje. Ti se brojevi izrežu iz tankog lima i zavare na vanjsku oplatu

broda. Boje se svijetlim bojama ako je oplata broda tamna i obrnuto. U zemljama koje

upotrebljavaju engleski sustav mjera gaz se bilježi u stopama (1’/stopa/ = 0,3048 [m], a u

praksi se uzima 1' = 0,305 [m]) s tim što se one obično upisuju u rimskim brojkama. Svaka

brojka je visoka 1/2 stope (6" /incha/), koliki je i razmak između njih.

2.12. Koeficijenti brodske forme

Koeficijenti brodske forme su omjeri između površina brodskih presjeka ili

volumena trupa prema površinama i volumenima geometrijskih likova i tijela. Koeficijenti

forme su, dakle, bezdimenzionalni brojevi, koji su toliko veći koliko je forma trupa punija

i obrnuto. Karakteriziraju oblik brodskog trupa, raspored istisnine po duljini i visini broda

i isti su ili slični za slične brodove.


28/241

28

Koeficijenti brodske forme su:

1. Koeficijent vodne linije α ,

2. Koeficijent punoće glavnog rebra β ,

3. Koeficijent istisnine δ,

4. Koeficijent uzdužne finoće broda φ,

5. Koeficijent vertikalne finoće broda ψ .

2.13. Koeficijent vodne linije α

Koeficijent vodne linije α je omjer površine vodne linije i površine oko nje

opisanog pravokutnika čija je stranica duljina vodne linije i širina glavnog rebra. Što je

koeficijent α manji, oblik teretne vodne linije je vitkiji, odnosno finiji, a što je on

veći, oblik te linije je puniji. Lako je zaključiti da brži brodovi imaju finije linije,

znači manji α, a teretni brodovi, radi većeg prostora skladišta, imaju tuplju formu

vodne linije, znači veći α. 0.67 0.87

F VL L BVL VL

(1)

gdje je:

FVL - površina vodne linije [m²],

LVL - duljina vodne linije [m],

BVL - širina glavnog rebra [m].

Slika 17. Koeficijent punoće vodne linije α



29/241

29

2.14. Koeficijent punoće glavnog rebra β

Koeficijent punoće glavnog rebra β je omjer površine uronjenog dijela glavnog

rebra i površine pravokutnika čije su stranice širina glavnog rebra i gaz na glavnom rebru:

98.085.0

) (

O

VL VL

F

B T

(2)

gdje je:

F)o( - površina uronjenog dijela glavnog rebra [m²],

BVL - širina glavnog rebra [m],

TVL - gaz na glavnom rebru [m].

Punoća glavnog rebra utječe na otpor broda, a pokazuje kakve su mogućnosti

krcanja tereta u skladište. Koeficijent je uvijek manji od jedan. Kod suvremenih brodova on

se kreće oko 0,95 a kod velikih supertankera kreće se do 0,98, zbog toga ti brodovi imaju

više prostora za ukrcaj tereta. Kod pontona β iznosi 1.

Slika 18. Koeficijent punoće glavnog rebra β


2.15. Koeficijent istisnine δ

Koeficijent istisnine δ je omjer volumena istisnine broda i volumena paralelopipeda,

čiji su bridovi duljina LVL , širina BVL i gaz broda te vodne linije TVL:0.38 0.85


30/241

30

VL VL VL

V

L B T

(3)

gdje je:V - volumen istisnine broda [m³],

BVL - širina glavnog rebra [m],

TVL - gaz na glavnom rebru [m],

LVL - duljina vodne linije [m].

Što je koeficijent δ veći, to je forma trupa punija, a što je manji, to je trup vitkiji.

Prema vrijednosti tog koeficijenta možemo ustanoviti brzinu broda. Ovaj koeficijent dajedobru sliku nosivosti broda. Vrijednost δ varira u velikim granicama, od 0,38 kod

jedrenjaka pa do 0,85 kod teretnih brodova.

Slika 19. Koeficijent istisnine δ


2.16. Koeficijent uzdužne finoće broda φ

Koeficijent uzdužne finoće broda φ je omjer između volumena broda i cilindra,

čija je osnovica glavno rebro, a duljina ista kao duljina vodne linije:

VL

V

F L

(4)


31/241

31

ako je:

VL VL F B T ) ( (5)

dobiva se:

VL VL VL

V

B T L

(6)

(7)

Dakle, koeficijent uzdužne finoće φ jednak je omjeru koeficijenata punoće broda δ i

koeficijenata punoće glavnog rebra β pa je njegova vrijednost uvijek veća od vrijednosti

koeficijenata punoće broda. Ovaj nam odnos pokazuje kako je raspoređena istisnina po

duljini broda.

Slika 20. Koeficijent uzdužne finoće broda φ


2.17. Koeficijent vertikalne finoće broda ψ

Koeficijent vertikalne finoće broda ψ je omjer volumena broda i cilindra, koji ima

isti gaz kao i brod, a osnovicu površinu vodne linije za zadani gaz:

VL VL

V

F L

(8)


32/241

32

ako je:

VL VL VL F B T (9)

dobivamo:

VL VL VL

V

B L T

(10)

(11)

Dakle, koeficijent vertikalne finoće ψ jednak je omjeru koeficijenata punoće broda δ

i koeficijenta punoće vodne linije α, pa je njegova vrijednost također uvijek veća od

vrijednosti koeficijenata punoće broda. Ovaj nam odnos pokazuje kako je raspoređena

istisnina po visini broda. Veliki ψ znači koncentraciju istisnine bliže kobilici, a mali ψ

bliže KVL.

Koeficijenti brodske forme prilično točno određuju formu broda. Za iste tipove brodova

oni se dosta dobro podudaraju, ali kod raznih tipova brodova pokazuju znatne razlike.Razumljivo je da će se za brze brodove odabrati oštrije i vitkije forme od onih za spore

brodove. Kod toga uvijek se mora izabrati kompromisnu sredinu kako bi se zadovoljila

svojstva stabilnosti, plovnosti, otpora, ekonomičnosti, zapremnine, nosivosti itd.

Oblik broda ovisi o dimenzijama, odnosima dimenzija, oblicima, položajima težišta

glavnih presjeka (uzdužni presjek, vodena linija i glavno rebro), koeficijentima tih

presjeka, istisnini, koeficijentu istisnine, međusobnim odnosima koeficijenata i o

položaju težišta istisnine.


33/241

33

Tablica 1. Koeficijenti brodske forme i odnosi glavnih dimenzija

Koeficijent

Teretnibrodovi

Putni č koteretnibrodovi

Ribarskibrodovi

Remorkeri(tegljač i)

α

0,80 - 0,87 0,72 - 0,86 0,70 - 0,82 0.75 - 0,83β 0,93 - 0,99 0,75 - 0,98 0,72 - 0,88 0,72 - 0,88

δ 0,65 - 0,82 0,55 - 0,75 0,50 - 0,60 0,45 - 0,60

φ 0,60 - 0,82 0,50 - 0,80 0,60 - 0,70 0,50 - 0,70

ψ 0,81 - 0,98 0,75 - 0,90 0,71- 0,82 0,72 - 0,88

L/B 6,0 - 8,0 7,0 - 9,05,3 - 6,0

3,5 - 5,6

B/T 2,0 - 3,2 2,2 - 2,7 1,8 - 2,2 2,2 - 3,2

H/T 1,1 - 1,5 1,2 - 1,7 1,1 - 1,3 1,2 - 1,6

L/H 10 - 16 10 - 14 9 - 10 6,5 - 10

2.18. Nadvođe

Nadvođ e (eng.: freeboard ) u širem smislu, visina boka broda iznad razine mora,

mjerena okomito na polovici duljine broda, do gornjeg ruba one palube koja se smatra

sastavnim dijelom nepropusnog brodskog trupa. Međutim nadvođe u užem smislu tj. prema

važećim propisima i Međunarodnoj konvenciji o teretnim linijama je točno određena mjera

kojom se utvr đuje najveći dopušteni gaz broda i to za plovidbu u određenim geografskim

područ jima i razdobljima godišnjih doba. Vodna crta do koje brod uroni na najvećem

dopuštenom gazu zove se teretna crta.

Dovoljna visina nadvođa jedna je od glavnih uvjeta za sigurnost broda i ljudskih života na

moru. Što je nadvođe veće, to je veća rezervna istisnina broda. S povećanjem nadvođa

povećava se opseg stabilnosti broda, jer je uz istu bočnu visinu, a veće nadvođe, veći i kut

nagiba broda, pri kojem rub palube uroni u vodu. Na uzburkanome moru valovi manje

prelijevaju palubu što je nadvođe veće, pa je i veća sigurnost da se ne ošteti teret na palubi ili

voda prodre u potpalublje.


34/241

34

2.19. Oznaka nadvođa

Oznaka nadvođa sastoji se od kruga na sredini broda ispod crte palube nadvođa te

prekriženog vodoravnom crtom čiji gornji rub prolazi središtem kruga. Crte nadvođa

pokazuju maksimalne gazove do kojih se brod može nakrcati u raznim okolnostima:

Ljetna teretna crta (eng.: summer load line) čiji gornji rub prolazi središtem kruga je

označen slovom S (summer). Ova crta označuje maksimalni gaz na kojem brod može biti

nakrcan u moru za vrijeme određenog ljetnog razdoblja i za određeno područ je.

Zimska teretna crta (eng.: winter load line), označava se slovom W smještena je ispod ljetne

crte nadvođa. Ova crta određuje plovidbu morem za određeno zimsko razdoblje u određenom

područ ju.

Zimska teretna crta za sjeverni Atlantski ocean WNA (eng.: winter north Atlantic load line)

ucrtava se ispod linije W za 50 [mm]. Prema pravilima ova crta se ucrtava samo na

brodovima duljine do 100 [m], koji u zimskom razdoblju uplovljavaju u bilo koji dio

sjevernog Atlantskog oceana.

Slika 21. Oznaka nadvođa


Tropska teretna crta T (eng.: tropical load line) određuje maksimalan gaz u moru za dobre

vremenske uvjete u određenim tropskim područ jima. U tropima dozvoljava se smanjenje

nadvođa za 1/48 ljetnog gaza.


35/241

35

Ljetna teretna crta za slatku vodu označena gornjim rubom crte obilježene slovom F

(eng.: fresh water ), a položena je od okomite crte prema krmi. Razlika između ljetne teretne

crte za slatku vodu i ljetne teretne crte jednaka je dopuštenom povećanju krcanja u slatkoj

vodi i za ostale teretne crte (W i WNA).

Tropska teretna crta za slatku vodu označena gornjim rubom crte, obilježena slovima TF

(eng.: tropical fresh water ) i položena od okomite crte prema krmi.

2.20. Baždarska oznaka

Baždarska oznaka primjenjuje se od 1965 godine. Prema ranijim pravilima brodovi su

imali dvije vrste zaštitne palube (eng.: shelter deck ). To su brodovi s otvorenom zaštitnom

palubom (eng.: open shelter deck ) i brodovi sa zatvorenom zaštitnom palubom (eng.: closed

shelter deck ).

Slika 22. Baždarska oznaka


Baždarska oznaka je vodoravna crta tzv. osnovna crta iznad koje se nalazi

jednostraničan trokut koji jednim svojim vrhom dodiruje gornji rub osnovne linije na polovici

dužine. Okomita udaljenost od gornjeg ruba osnovne crte do gornjeg ruba dodatne crte iznosi

1/48 konstrukcijskog gaza mjerenog do gornjeg ruba osnovne crte. Baždarska oznaka stavlja

se na bokove broda, u blizini nadvođa i prema krmi. Zaštitna paluba nalazi se uvijek iznad

neke donje nepropusne i neprekinute palube.


36/241

36

U brodova s otvorenom zaštitnom palubom takva paluba ne smije biti nepropusna i

mora imati otvore koji ne smiju i ne mogu nepropusno zatvoriti. Ti se otvori nazivaju tonažni

otvori. Prostor ispod zaštitne palube pri baždarenju ne ulazi u tonažu broda. Na brodovima sa

zatvorenom zaštitnom palubom i ta je paluba nepropusna i nema tonažnih otvora, a

međupalublje pri baždarenju ulazi u tonažu broda, pa se takvom brodu dopušta manje

nadvođe tj. veći gaz i veća nosivost. Očito je da zatvorena zaštitna paluba brodu pruža bolju

sigurnost ali i veću bruto i neto registarsku tonažu. Na brodovima sa otvorenom zaštitnom

palubom, prostor ispod zaštitne palube nije ulazio u tonažu broda iako su brodari koristili taj

prostor za ukrcaj nekih vrsta tereta. Da bi se povećala sigurnost broda, a brodovlasnicima

udovoljilo da ne plačaju lučke i druge pristojbe za taj prostor, određeno je da dvopalubni i

više palubni brodovi imaju dvije bruto i dvije neto tonaže.

2.21. Brodske mjere

U glavne brodske mjere pripadaju:

Ukupna istisnina (eng.:displacement, loaded displacement) a čine je sama težina broda,

masa ukrcanog tereta, goriva, zaliha, posade, vode i mrtvih težina. Dakle, ukupna istisnina je

promjenjiva veličina, a ovisi o uronu broda do nekog gaza.

Laka istisnina (eng.:light displacement) je stvarna težina samog broda (eng.: lightship

weight, lightweight ) bez tereta i drugih masa.

Nosivost (eng.:deadweight – DWT) je masa tereta koju brod može ukrcati zajedno s gorivom,

zalihama, posadom i nepoznatim težinama itd., do neke dozvoljene crte nadvođa, odnosno

gaza broda.

Ukupna nosivost (eng.:deadweight all told – DWAT) je pobliže određena nosivost ali kao

definicija ne mijenja značenje prethodne. Nosivost se obično iskazuje zajedno s gazom na

dozvoljenoj ljetnoj crti nadvođa, a ako se to ne uradi drži se da je nosivost na tome gazu.

Dakako određuje se i za druge crte npr., nosivost na zimskoj crti (eng.: winter draft

deadweight ).

Korisna nosivost ili nosivost tereta (eng.:deadweight cargo capacity – DWCC) je ukupna

nosivost umanjena za mase goriva, vode, zaliha, nepoznatih težina, drugim riječima masa

tereta koju brod može u određenom slučaju ukrcati.


37/241

37

Korisna prostornost ili kapacitet (eng.:cubic capacity) je ukupan prostor broda namijenjen

prijevozu tereta, a dijeli se na prostor za žitarice i prostor za bale (eng.: grain & bale

capacity) i čini dio ukupne prostornosti, tj. obujma svih prostorija.

Tonaža broda (eng.:tonnage) je ukupan prostor broda izračunat nakon mjerenja tj.,

baždarenja, danas prema odredbama IMO konvencije o baždarenju brodova (1969) kao bruto

GT i neto tonaža NT .

Dakle istisnina i nosivost broda su promjenjive vrijednosti i ovise o uronu broda do

dozvoljene crte nadvođa, pa se visina od crte glavne palube do crte urona također smatra

promjenjivom i određena je prema Međunarodnoj konvenciji o teretnoj liniji (1966). Visina

od gornjeg ruba kobilice do neke crte urona je gaz broda za taj uron. Gaz na lakoj vodnoj crti

je gaz potpuno opremljenog broda ali bez tereta i teorijski je to najmanji gaz. Gaz na teretnoj

vodnoj crti najveći je dopušteni gaz s obzirom na propisano nadvođe. Najveći gaz se mjeri od

najniže točke na trupu do plovne crte i važan je u plovidbi plitkim vodama, stoga se naziva

navigacijski gaz.

Što se tiče planova i nacrta brod treba istaknuti da danas suvremeni trgovački brod ima veliki

broj planova i nacrta koji se odnose na trup, strojeve i opremu ne računajući tehničku

dokumentaciju proizvođača o čuvanju, rukovanju i održavanju pomoćnih dijelova. Međutim

za potrebe iskorištavanja brodova najvažniji su sljedeći podaci:

Opć i plan (eng.:general arrangement plan – GA plan) je nacrt koji prikazuje brod u sve tri

projekcije. Uzdužni presjek prikazuje sve prostorije za teret, opremu i strojarnicu, nadgrađe i

tankove, bokocrt sredine broda prikazuje oblik broda od pramca prema krmi, a tlocrt

prikazuje prostorije za teret, otvore i opremu i uređaje na svakoj palubi.

Kapacitivni plan (eng.:capacity plan) obično zajedno s ljestvicom nosivosti uz nacrt svih

prostorija, posebice onih za teret, sadrži i detalje kapaciteta u tonama i zapremninskim

jedinicama skladišta i tankova, zatim i glavne podatke o brodu. Grafički prikaz je u

uzdužnom presjeku i tlocrtu. Kapacitivni plan pojedinih sekcija broda s dimenzijama prostorija i otvora, ponekad uz tablice s podacima s dozvoljenim opterećenjima na pojedinim

dijelovima paluba i gornjeg dna dvostrukog dna.

U praksi se ponajviše koriste opći i kapacitivni planovi. S pomoću tih planova tj.,

njihovih grafičkih i numeričkih podataka kao i onih dobivenih mjerenjem detalja na

planovima i pretvorbom u prirodne vrijednosti, moguće je zadovoljiti brojne zahtjeve za

procjenama i proračunima u funkciji iskorištavanja broda.


38/241

38

3. MATERIJALI GRADNJE

Pri gradnji brodova danas se upotrebljavaju raznorazni materijali, ali kad govorimo o

materijalima najčešće mislimo na čelik, zatim bakar, legure bakra, aluminij, staklene i

plastične mase i drvo. Mogli bi kazati da su to osnovni materijali.

3.2. Klasifikacijska društva

Zahtjevi brodovlasnika i vlasnika tereta koji se prevoze brodom doveli su prije

dvjestotinjak godina do utemeljenja klasifikacijskih društava. Tako danas imamo

klasifikacijska društva raznih zemalja:

Velika Britanija – Lloyd´s Register of Shipping,

Francuska - Bureau Veritas,

Njemačka - Germanischer Lloyd,

Norveška - Det Norske Veritas,

Italija - Registro Italiano Navale,

USA - American Bureau of Shipping,

Rusija - Russian Register of Shipping,

Japan - Nippon Kaiji Kyokai,Hrvatska - Hrvatski registar brodova.

Klasifikacijska društva izdaju pravila i regulative koje se odnose na čvrstoću broda,

opremljenost s adekvatnom opremom i sposobnost rada strojeva. Najstarije osiguranje je

Lloyd Register of shipping, osnovano 1760. godine i rekonstruirano 1834. godine. Čelični

brodovi izgrađeni u skladu s Lloyd-ovim pravilima i standardima uknjiženi su u

Registracijsku knjigu. Oni će biti upisani u Registracijskoj knjizi sve dok se pridržavaju

pravila i standarda toga klasifikacijskog društva.Zahtjevi za način nadzora kod proizvođača, kao i zahtjevi u vezi s tehničkom

dokumentacijom materijala i proizvoda, sadržani su u Pravilniku hrvatskog registra brodova

koji je zapravo kopija Lloyda. Registar ne jamči da materijali isporučeni naručitelju

odgovaraju dogovorenim dimenzijama i težini i da nemaju grešaka koje mogu štetno utjecati

na upotrebu za određenu svrhu.

Proizvodi koji se tijekom daljnje primjene ili u daljnjem postupku pokažu

neispravnima, mogu se odbaciti, usprkos prethodnim ispitivanjima, koja su udovoljila


39/241

39

Pravilima ili normama. Proizvođač mora prije ispitivanja kakvoće materijala ekspertu

Registra predočiti najmanje slijedeće podatke:

- količinu, tip proizvoda, dimenzije, vrsti materijala, stanje isporuke i težinu,

- naziv (ime) kupca, zajedno s brojem ugovora i brojem naloga rada,

- broj novogradnje ili ime broda (ako je poznato),

- primjenu (namjenu) ako je potrebno.

Za označavanje materijala i proizvoda ekspert Registra koristi čelićne žigove, gumene pečate

i plombe, u skladu s Uputama o korištenju i čuvanju pečata, štambilja i žigova. Prije

označavanja oznakom Registra materijali i proizvodi moraju biti označeni tvorničkim

oznakama, koje ako nije u ovom dijelu Pravila ili specifikacijama odobrenim od Registra

druk čije određeno, moraju sadržati:

- kategoriju, ili oznaku materijala,

- brojčanu ili drugu oznaku koja omogućava identifikaciju materijala ili proizvoda (npr.

broj lima, broj taline, broj skupine i sl.),

- tvornički znak.

Na materijalima, u pravilu oznake se utiskuju na mjestima koja su lako dostupna za

pregled i nakon ugradnje u objekt. Na materijalima koji se trebaju dalje obrađivati oznake se

utiskuju, po mogućnosti na mjestima koja se više neće obrađivati. Označavanje se uobičajeno

obavlja utiskivanjem žiga na površinu. Ako je površina materijala osjetljiva na takav način

označavanja (djelovanje zareza ili mala debljina), označavanje se obavlja slabijim

utiskivanjem, bojom, gumenim pečatima-žigovima, ljepljivim naljepnicama ili električnim

graviranjem.

3.2. Čelik

To je željezo koje sadrži 0,2-1,7 % ugljika i male količine

silicija, mangana, fosfora ili

sumpora. Prema količini ugljika i drugih primjesa čelik ima različita svojstva i strukturu. U

brodogradnji se najviše upotrebljava meki čelik sastava: 0,17-0,23 % ugljika, 0,1-0,35 %

silicija, 0,5-0,7 % mangana, najviše 0,06 fosfora, najviše 0,06 % sumpora. Taj se čelik dobiva

po Siemens-Martinovu postupku.

Osim toga ima i specijalnih vrsta čelika. Specijalni čelici se dobivaju ako se u čelik uvode

neki kemijski elementi kao oplemenjivači. Oplemenjivači čelika gotovo su uvijek metali,

kao: mangan, krom, nikal, silicij, molibden, volfram, vanadij i drugi, a od nemetala dušik.


40/241

40

Zavisno od vrste i količine oplemenjivača koji se dodaje običnom čeliku, dobivaju se čelici

različitih osobina.

U vrste čelika ubrajamo lijevani čelik, lijevano željezo, kovani čelik i čelik koji ne r đa.

Lijevani čelik služi za izradu masivnih komada, pramčanih i krmenih statvi, sidrenih ždrijela,

statvenih cijevi, skrokova, dijelova kormila i drugo. Za istu svrhu služi i lijevano željezo.

Kovani čelik potreban je za glavne osovine, osovinu kormila, statve i druge masivne dijelove

koji se spajaju zavarivanjem. Nehr đajući čelik služi za izradu brodske opreme, oprema

kuhinje i drugo. Ta je vrsta čelika vrlo skupa, zbog toga je na teretnim brodovima njihova

upotreba ograničena.

3.2.1 Proizvodnja čelika

Čelik se može proizvoditi u kisičnom konvertoru, električnim pećima ili na druge

načine. Proizvodnja Bessemerovim konverterom ne upotrebljava se za proizvodnju

brodograđevnog čelika.

- PROCES U OTVORENOM OGNJIŠTU (eng.: Open hearth process)

- ELEKTRIČ NA PEĆ (eng.: Electric furnaces)

- KISIČ NI KONVERTOR (eng.: Oxigen process)

Ako se za čelike proizvedene u termo-mehanički valjanom stanju, u daljnjem postupku

preradbe predviđa zagrijavanje radi oblikovanja u toplom stanju ili žarenje radi odstranjivanja

unutarnjih naprezanja, ili se predviđa zavarivanje s velikim unosom topline, mora se uzeti u

obzir mogućnost odgovarajućeg sniženja mehaničkih svojstava.


41/241

41

Slika 23. Shematski dijagrami termo-mehaničkih i konvencionalnih postupaka valjanja

(Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction -

Materials and Welding, Hamburg, 2000.)

Primijenjeni postupci valjanja prikazani su u shematskim dijagramima na slici 23., prema [8],a definirani kako slijedi:

Valjano stanje, AR

Ovaj postupak uključuje valjanje čelika na visokoj temperaturi, nakon čega slijedi hlađenje

na zraku. Temperature valjanja i temperatura završnog valjanja su u tipičnoj zoni

rekristalizacije austenita i iznad temperature normalizacije. Svojstva čvrstoće i žilavosti

čelika proizvedenih ovim postupkom su općenito niža nego kod čelika toplinski obrađenih

nakon valjanja ili čelika proizvedenih modernijim postupcima. Normalizirano stanje, N

Normalizacija uključuje zagrijavanje valjanost čelika iznad kritične temperature, AcC i na

nižem kraju zone rekristalizacije austenita s posljedičnim hlađenjem na zraku. Postupak

poboljšava mehanička svojstva u odnosu na valjano stanje zbog sitnijeg zrna.

Termo-mehanič ko valjanje, TM

To je postupak, koji uključuje striktnu kontrolu obaju parametara i to temperaturu valjanja

čelika i redukciju pri valjanju. Generalno, visoki udio redukcije pri valjanju obavlja se blizu

ArC temperature i može uključiti valjanje u dvofaznom područ ju.


42/241

42

Za razliku od kontroliranog valjanja (normalizirano valjanje), svojstva prenosiva kod TM

(TMCP - Termo mehanički kontrolirani postupak) ne mogu se reproducirati sa posljedičnom

normalizacijom ili drugim oblicima toplinske obradbe. Primjena ubrzanog hlađenja za

kompletiranje TM -valjanja može se također prihvatiti nakon posebnog odobrenja Registra.

Isto se može primijeniti za primjenu toplinske obradbe popuštanja, nakon završetka TM -

valjanja.

Kontrolirano valjano stanje, CR

To je postupak valjanja, u kojemu se završna deformacija obavlja na razini temperature

normalizacije, što rezultira svojstvima materijala, koji su uglavnom ekvivalentna onima, koja

se postižu postupkom normalizacije. Normalizirano valjano stanje - NR

Ubrzano hlađ enje, AcC

Ubrzano hlađenje je postupak, kojim se nastoje poboljšati mehanička svojstva postupka s

kontroliranim valjanjem u većoj mjeri nego hlađenjem na zraku neposredno nakon završne

operacije TM termo mehaničkog valjanja. Direktno gašenje je isključeno iz postupka

ubrzanog hlađenja. Svojstva materijala postignuta s TM i AcC postupkom ne mogu se

reproducirati posljedičnom normalizacijom ili drugim postupcima toplinske obradbe.

3.2.2. Brodograđevni čelik

To je zavarljivi brodograđevni čelik normalne i povišene čvrstoće pri izradbi toplo

valjanih limova, širokih traka, profila i šipki namijenjenih za konstrukciju brodskog trupa.

Za čelike povišene čvrstoće odredbe su napravljene za tri razine granice razvlačenja 315, 355

i 390 [N/mm2], a svaka je opet porazdijeljena na četiri kategorije temeljene na temperaturi

ispitivanja žilavosti. Čelici koji odstupaju po svom kemijskom sastavu, postupku

dezoksidacije, stanju isporuke i mehaničkim svojstvima moraju biti posebno označeni.

Razmatraju se brodograđevni čelici:- normalne čvrstoće i povišene čvrstoće debljine do 50 [mm],

- normalne čvrstoće i povišene čvrstoće debljine od 50 [mm] do 100 [mm],

- povišene čvrstoće s najnižom granicom razvlačenja od 390 [N/mm2],

- za primjenu na niskim temperaturama,

- nelegirani konstrukcijski čelici za zavarene konstrukcije,

- poboljšani čelici visoke čvrstoće za zavarene konstrukcije,

- čelici otporni na visoke temperature,- čelici žilavi na niskim temperaturama,


43/241

43

- nehr đajući čelici,

- platirani limovi,

- čelici s posebnim zahtjevima u smjeru debljine.

Osim toga, razmatraju se:

- čelične cijevi,

- čelični otkovci,

- čelični odljevci,

- željezni lijevovi,

- armature,

- prešani dijelovi,

- elementi za spajanje.

3.2.3. Poboljšani čelici visoke čvrstoće

Čelici koji spadaju u opseg ovog poglavlja su razvrstani na 6 skupina, označenih prema

nazivnoj granici razvlačenja 420, 460, 500, 550, 620 i 690 [N/mm2]. Svaka skupina se

dodatno, dijeli na kategorije D, E i F , na temelju temperature na kojoj se obavlja ispitivanje

žilavosti. Čelici se proizvode u čeličanama postupkom kisičnog konvertora, u elektrolučnoj

peći, ili nekim drugim postupkom. Čelici moraju biti umireni i obrađeni na sitno zrno. U

tablici 2. prema [8], prikazana su mehanička i tehnološka svojstva za proizvode debljine do

70 [mm], a u tablici 3., prema [8], kemijski sastav.


44/241

44

Tablica 2. Mehanička i tehnološka svojstva za proizvode debljine do 70 [mm]

Tablica 3. Kemijski sastav

3.2.4. Čelični lijev

Čelični lijev može se proizvoditi u električnim pećima, u kisičnom konvertoru, u

indukcijskoj peći ili na neki drugi način. Svi odljevci moraju biti podvrgnuti toplinskoj

obradbi u skladu s kategorijom čeličnog lijeva od kojeg su izrađeni. Toplinska obradba treba

biti izvedena u odgovarajućim pećima, koje se moraju propisno održavati. Peći moraju biti

opremljene uređajima za pokazivanje i kontrolu temperature.


45/241

45

Dimenzije peći moraju biti tolike da omogućuju potpunu toplinsku obradbu i jednoliku

temperaturu u svim dijelovima peći, što treba provjeravati umjeravanjem u određenim

vremenskim razmacima. Ako nakon završne toplinske obradbe odljevak biva zagrijavan

lokalno ili biva podvrgnut toplom ili hladnom ravnanju ili podešavanju, treba ga podvrgnuti

žarenju, radi otklanjanja zaostalih naprezanja.

Plinsko rezanje, zasijecanje, ili žlijebljenje radi otklanjanja viška materijala ili pojila, treba

izvršiti prije završne toplinske obradbe. Predgrijavanje se primjenjuje ako to zahtijeva

kemijski sastav i/ili debljina stjenke odljevka. Ako se zahtijeva, zona utjecaja topline na

odljevku treba biti strojno obrađena ili izbrušena.

Svi odljevci moraju imati čistu površinu, u skladu s uvjetima proizvodnje. Sitne greške na

odlijevku, kao što su mali uključci pijeska i troske, mali hladni zavari i male kraste, mogu se

odstraniti unutar minus tolerancije za debljinu stjenke. Lijevani čelik mora, također sadržati

dovoljnu količinu dezoksidanata, da bi čelik bio umiren. Proizvođač mora poduzeti

odgovarajuće mjere za osiguranje da rezidualni elementi ostanu unutar dopuštenih granica.

Slika 24. Profili čeličnog lijeva



3.2.5. Čelični limovi i profili

Za gradnju čeličnih brodova uglavnom služe čelični limovi i profili. Limovi su ravne

ploče pravokutna oblika, debljine 0,5-60 [mm]. Za debljinu 9,5-25,4 [mm], standardna se

dužina ploče kreće između 6,4 i 11 [m], a širina od 1,2 i 2,4 [m], slika 25., prema [8].


46/241

46

Slika 25. Čelične sekcije u brodogradnji



Osim ravnih ima i rebrastih limova, koji služe za opločenje paluba manjih brodova, podova

strojarnice, stubišta li za slične svrhe. Profili imaju, različit oblik, a mogu biti jednostavni,

sastavljeni i razni kao što je prikazano na slici 26.

Slika 26. Razni profili u brodogradnji u katalogu i na skladištu

(Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)


47/241

47

3.2.6. Svojstva materijala

Materijali kojima se grade brodovi izvrgnuti su naprezanjima pod utjecajem vanjskih

sila, valova i slično. Tim silama oni se odupiru čvrstoćom svoje strukture. Ta struktura ima

određena svojstva, koja se mogu podijeliu na mehanička, fizička i kemijska. Mehanička

svojstva jesu čvrstoća, elastičnost, žilavost, tvrdoća, kovnost, livljivostl i obradivost.

Č vrstoć a

S obzirom na mjesto na kojem se pojavljuju, sile se mogu podijeliti na vanjske i

unutarnje. Vanjske djeluju izvan materijala od kojeg je tijelo sastavljeno (valovi, vjetar).

Unutarnje sile, naprotiv, djeluju između pojedinih čestica tijela (kohezija). Pod utjecajem

vanjskih sila tijelo biva opterećeno. Tom se opterećenju odupire silom svoje kohezije koja se

zove čvrstoća tijela.

Prema smjeru iz kojega je tijelo opterećeno, opterećenja se dijele na:

istezanje, tlačenje, savijanje, odrez i torziju.

Takvim su naprezanjima izloženi i brodski dijelovi, Na primjer, ako se sredina broda nađe na

brijegu vala, palube su opterećene na istezanje, a kad su pramac i krma na bregovima dvaju

susjednih valova, one su opterećene na tlačenje. Jednako tako na istezanje se opterećuju

konopi ii lanci, a na tlačenje upore, posebno kad se težak teret krca na palubu. Sohe su

opterećene na savijanje, a osovine kormila na torziju. Time su dani glavni smjerovi

naprezanja, međutim, elementi brodske strukture najčešće su opterećeni u više smjerova, tzv.

kombiniranim naprezanjima.

Elasti č nost

To je osobina tijela da se vraća u svoj prvobitni oblik čim prestane na njega djelovati

sila koja je uzrokovala promjenu tog oblika. Ako je sila prejaka, izobličenje tijela može

prijeći određenu granicu s koje se ono ne može više vratiti u prvobitan oblik. Ta se granica

zove granica elastičnosti. U područ ju do granice elastičnosti izduženje je proporcionalno silitj. ako je sila dva puta veća i izduženje će biti dva puta veće. Područ je elastičnosti smanjuje

se što je opterećenje veće i materijal stariji.

Žilavost

Je svojstvo materijala da može podnijeti trajne i nagle promjene oblika, a da se ne

izobliči, deformira. Takvi se materijali moraju upotrijebiti za gradnju brodova koji su pri

plovidbi na valovima izvrgnuti trajnim i naglim deformacijama zbog sila istezanja i tlačenja.

Materijali koji nisu žilavi krhki su.


48/241

48

Tvrdoć a

Je osobina materijala da se odupire prodiranju drugog tijela u nj. Mjeri se prema

veličini udubine koju napravi kuglica ili šiljak pri utiskivanju. Kovnost je svojstvo materijala

da se dade kovati u hladnom ili užarenom stanju. Kuju se žilavi ili rastezljivi materijali, kao

kovni čelik, bakar, bronca, olovo itd. Ne daju se kovati krhki materijali, kao lijevano željezo,

staklo, porculan i drugi.

Sposobnost dvaju materijala da se pri odgovarajućim temperaturama mogu spojiti u jednu

cjelinu zove se zavarljivost .

Livljivost je svojstvo materijala kad je u tekućem stanju, da dobro ispunjava kalupe i da

nakon ohlađenja zadrži oblik tih kalupa.

Obradivost je osobina materijala da se daje lako obrađivati, zavarivati, rezati i slično.

Fizič ka svojstva materijala obuhvaćaju strukturu materijala, toplinsku vodljivost, istezljivost,

specifičnu težinu i toplinu, magnetske i električne osobine, talište itd. Za tehničke svrhe

najvažnija je struktura materijala. Ona može biti kristalična ili amofna (nekristalična).

Kristaličnu strukturu ima čelik i ostale kovine. Što je veličina kristalića manja, to su kovine

većinom čvršće, jer je sila koja te kristaliće drži zajedno veća od njihove čvrstoće.

Struktura se ispituje mikroskopom i rendgenskim zrakama. Amorfnu strukturu ima guma,

staklo, smola itd.

Kemijska svojstva materijala uglavnom zavise od kemijskog sastava, npr. otpornost

materijala protiv utjecaja kiselina, lužina (baza) i slično. Općenito rečeno, materijali koji se

upotrebljavaju za gradnju brodova i strojeva treba da imaju odgovarajuća svojstva s obzirom

na svoju ulogu. Pojedine osobine materijala mogu se tehničkom obradom poboljšati. npr.

tvrdoća kaljenjem itd.

3.2.7. Ispitivanje materijala

Sva ispitivanja moraju obavljati posebno školovane osobe, primjenjujući umjerene

strojeve i uređaje za ispitivanje. Strojevi za ispitivanje moraju se održavati u dobroj radnoj

kondiciji.

Potrebna su slijedeća ispitivanja:

- ispitivanje rastezanjem,

- ispitivanje udarne žilavosti,

- tehnološka ispitivanja cijevi,- ispitivanje savijanjem,


49/241

49

- ispitivanje tvrdoće,

- ispitivanje padnim tegom.

Kao što je rečeno, tijelo se sastoji od velikog broja materijalnih čestica koje su u

relativnom gibanju i među kojima vladaju unutarnje molekularne sile. Te sile održavaju

unutarnji raspored čestica i njihovo gibanje. Kad vanjske sile djeluju tako da taj raspored i

gibanje promijene u tijelu se stvaraju molekularne ili kohezijske sile koje se nastoje

suprotstaviti tom djelovanju. Zbog učinka vanjskih i suprotstavljanja unutarnjih sila, pojedine

se čestice međusobno pomiču tako da tijelo mijenja svoj oblik. Tijelo mijenja oblik, odnosno

deformira se dotle dok se uspostavi ravnoteža između vanjskih i unutarnjih sila. Pri tome

vanjske sile obavljaju radnju koja se pretvara u potencijalnu energiju tijela. Kad se sile koje

su proizvele promjenu oblika, odnosno deformaciju, tijela smanje, tijelo može djelomično ili

potpuno vratiti svoj prvobitni oblik.

Sposobnost tijela da poprimi svoj prvobitni oblik, tj. sposobnost da vrati primljenu

potencijalnu energiju, zove se elastičnost. Ako ono vrati svu primljenu potencijalnu energiju,

ono potpuno vraća svoj prvobitni oblik. Takvo se tijelo zove potpuno elastično. Međutim, ako

tijelo ne vrati svu primljenu potencijalnu energiju, nastaje trajna deformacija, tj. ono postaje

trajno izobličeno. Pri konstrukciji broda ugrađuje se različit materijal. Taj materijal treba da

bude prethodno tako izračunato da naprezanja ne prijeđu dopuštenu granicu. Drugim

riječima, materijal treba da posjeduje predviđenu količinu potencijalne energije koju po

prestanku vanjskih sila (npr.valova) može vratiti. Pri određivanju dimenzija materijala

redovno se uzima i stupanj sigurnosti kako bi se osiguralo da čvrstoća materijala bude uvijek

veća od naprezanja koja su uzrokovana vanjskim silama.

Unatoč svemu tome, u izvanrednim slučajevima vanjske sile bi mogle prevladati

predviđenu količinu potencijalne energije materijala. Znači, uvijek treba imati na umu

izdržljivost materijala.Određ ivanje rezultata ispitivanja žilavosti

Pri ispitivanju žilavosti udarnim klatnom ukupno trenje kod punog njihaja klatna ne

smije prelaziti 0,5 % potencijalne energije. Na zahtjev eksperta, ovu vrijednost treba pokazati

prije početka ispitivanja. Klatno za ispitivanje žilavosti mora se umjeravati svake godine.

Tvrdomjeri se moraju umjeravati svake godine. Treba utvrditi da su prihvatljive tolerancije za

parametre uređaja u skladu s priznanim normama.

Utvr đuje se utrošena energija udara (prijeloma), uobičajeno u džulima [J], zaokružena na prvicijeli broj.


50/241

50

KV - za epruvetu s V -izrezom

KU - za epruvetu s U -izrezom

Svi proizvodi namijenjeni za rad na temperaturama nižim od normalnih temperatura okoline

20 [Cº] moraju se ispitati epruvetama sa V -zarezom. Za ispitivanje treba primjenjivati uređaj

sa udarnim klatnom, što je prikazano na slici 27., prema [7].

Slika 27. Uređaj sa udarnim klatnom


Analysis Techniques, Hamburg, 2001.)

Određ ivanje rezultata ispitivanja rastezanjem

Strojevi za ispitivanje rastezanjem podliježu vremenskim rokovima umjeravanja idopuštenim greškama pokazivanja. Za brodograđevne čelike se koriste podaci iz vlačnih

pokusa o naprezanjima R u funkciji o relativnim deformacijama ε, slika 28., prema [7].


51/241

51

Slika 28. Čvrstoća stvarnih i idealiziranih elastičnih potpuno-plastičnih materijala

(σ-ε dijagram)(Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction -

Analysis Techniques, Hamburg, 2001.)

Gdje je:

- vlačna ili rastezna čvrstoća Rm,

- konačno naprezanje Rk ,

- dvije granice razvlačenja Re,- donja granica razvlačenja Re1,

- gornja granica razvlačenja Reh odgovara naprezanju pri kojem nastaje prvi prijevoj

krivulje naprezanja-jedinično produljenje.

Tehnička granica razvlačenja: Određuje se granica 0.2 %, odnosno naprezanje kod kojeg

trajno produljenje iznosi 0.2 % početne mjerne duljine.


52/241

52

Produljenje i suženje presjeka

Slika 29. Odnos vlačna sila/naprezanje kod brodograđevnih materijala



Za specificiranje ispitnih epruveta primjenjuju se slijedeće oznake:

do - promjer okrugle epruvete [mm],a - debljina plosnate epruvete [mm],

b - širina plosnate epruvete [mm],

Lo - početna mjerna duljina [mm],

Lc - ispitna duljina [mm],

So - početna površina presjeka unutar ispitne duljine [mm2],

Su - najmanja površina presjeka [mm2],

r - polumjer zaobljenja na kraju epruvete [mm], D - vanjski promjer cijevi [mm],

t - debljina proizvoda [mm].

Prvenstveno treba primjenjivati kratke epruvete proporcionalne, s početnom mjernom

duljinom od Lo = 5,65 So , jer se zahtjevi za veličinom produljenja u slijedećim poglavljima

ovih Pravila većinom odnose na tu mjernu duljinu. Za otkovke i odljevke, osim odljevaka od

sivog lijeva kao i za toplo valjane šipke i proizvode sličnog, treba primjenjivati okrugle

epruvete, prikazane na slici 30., prema [8].


53/241

53

Slika 30. Okrugla epruveta



Za limove, trake i profile treba prvenstveno primjenjivati plosnate epruvete, kao na slici 31.,

prema [8].

Slika 31. Plosnata epruveta

(Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction - Materials and Welding, Hamburg, 2000.)


54/241

54

Za sivi lijev primijenjuju se epruvete prema ISO 185 prikazane na slici 32., prema [8]. One se

izrađuju iz odvojeno lijevanih okruglih uzoraka. Epruvete oblika A1 predviđene su za

uobičajena ispitivanja, a epruvete oblika B1, kada je osim rastezne čvrstoće potrebno fino

mjerenje produljenja.

Slika 32. Epruvete tipa ISO 185



Tehnološko ispitivanje cijevi

Provode se slijedeća ispitivanja:

- ispitivanje splošnjavanjem,

- ispitivanje stožastim utiskivačem,

- ispitivanje proširivanjem prstena,

- ispitivanje rastezanjem prstena.


55/241

55

Ispitivanje tvrdoće

Tvrdoća se određuje po:

- Brinellu,

- Vickersu,

- Rockwellu.

Na slici 33., prema [1], su prikazana vertikalna i horizontalna opterećenja broda koji se nalazi

na mirnom moru, odnosno bez utjecaja vanjskih sila.

Slika 33. Vertikalno smicanje i horizontalno savijanje na mirnom moru

(Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.)

3.3. Bakar

To je vrlo gipka i rastezljiva kovina crvenkaste boje. Može se kovati u hladnom i

zagrijanom stanju, valjati u tanke limove i izvlačiti u žice. Čvrstoća mu je relativno mala.Otporan je prema kemijskim utjecajima, a k tome je dobar vodič električne struje. Stoga se

mnogo upotrebljava za električne vodove, različite električne uređaje i općenito na svim

mjestima gdje je potrebna dobra električna i toplinska vodljivost. Otporan je i prema koroziji.

Zbog te njegove osobine često se podvodni dijelovi drvenih brodova spajaju bakrenim

čavlima, a prije su se oni s vanjske strane oblagati bakrenim limovima da bi se zaštitili od

brodotočca i obrastanja broda. Bakar se najviše upotrebljava za pravljenje legura. Legure ili

slitine su smjese dviju ili više međusobno topljivih kovina. U njima kovine gube svojasvojstva, a dobivaju nova, koja odgovaraju svrsi za koju se legure prave.


56/241

56

3.4. Bakrene legure

One se dijele na mjed (mesing) i broncu. Mjed je legura kojoj su bakar i cink glavna

primjesa. Bakra ima najviše do 80 %, cinka do 35 %. Ostatak smjese su male količine olova,

aluminija, mangana, kositra, nikla, željeza i drugih kovina. Dodatak kositra i aluminija čini

mjed otpornijom prema morskoj vodi. Dodatkom mangana, aluminija i kositra dobiva se

mjed koja se može obrađivati i u toplom stanju, a male količine željeza povećavaju joj

čvrstoću. Mjedi se dijele na mjed za lijevanje, mjed za gnječenje i specijalne mjedi. Sve vrste

mjedi služe u brodogradnji za razne svrhe, npr. za kondenzatorske cijevi, brodske vijke itd.

Bronca je legura bakra s kositrom i drugim kovinama. Bronce se dijele na one za

lijevanje i one za gnječenje. Bronce za lijevanje dalje se dijele na kositrene, kositreno-olovne

i olovne bronce, aluminijske bronce i tzv. crveni lijev. Te se bronce mnogostruko

upotrebljavaju u strojarstvu, npr. za klizne ležajeve, kotlovsku armaturu, zupčanike, dijelove

sisaljki, turbina itd. Bronce za gnječenje dalje se dijele na kositrene, aluminijske i silicijske.

Kositrene bronce (85-91 % bakra, 9-15 % kositra i male količine olova i nikla) služe za

izradu sisaljki za morsku vodu, kućišta kondenzatora i slično, tj. dijelova koji moraju biti

čvrsti i otporni protiv štetnog djelovanja morske vode.

Aluminijske bronce (85-91 % bakra, 9-12 % aluminija i male količine olova, nikla i

cinka) upotrebljavaju se za izradu lijevanih komada, npr. dijelova motora, brodskih vijaka,

ležajeva itd. Te su bronce otporne protiv korozije. Silicijske bronce (98,2 % bakra, 1,5 %

silicija, 0,3 % mangana) služe za različite sitne odljeve i za dijelove koji moraju biti otporni

protiv štetnog djelovanja kiselina. Bijela kovina (80 % kositra, 12 % antimona, 6 % bakra i

2 % olova) upotrebljava se za lijevanje košuljica ležaja motora, turbina i pogonskih uređaja.

Ima svojstvo da joj je koeficijent trenja vrlo malen pa dobro raspoređuje ulje, izdržljiva je na

tlak i mnogo se ne troši.

3.5. Plastične mase

Staklom ojačane plastične mase dobivaju se ako se staklena vlakna spoje s plastičnim

materijalima (smolama). Kao što je poznato, staklo je tvrd i lomljiv materijal, ali ako se od

njega naprave staklena vlakna debljine 5-15 mikrona (1 mikron = 1/1000 [mm]), ona u

usporedbi sa staklenom masom imaju mnogo veću čvrstoću. Čvrstoća na kidanje staklenih

vlakana kreće se između (10 do 40)1010

[N/m2

], dok je čvrstoća staklene mase svega(4 do 12)107 [N/m2].


57/241

57

Pod plastičnim materijalima ili plastikom razumije se mekana elastična masa koja se

može lako oblikovati i oblik zadržati. Ta se masa dobiva od različitih smola. Ako se staklena

vlakna urone u smolu, dobiva se smjesa koja u sebi sjedinjuje čvrstoću staklenih vlakana i

elastičnost plastične mase.

Tako staklom ojačane plastične mase imaju ove osobine:

- otporne su protiv korozije i utjecaja kemikalija,

- ne rastežu se na vlazi i ne stežu ako

Konstrukcija Broda

Documents

Transcript of Konstrukcija Broda