Konstrukcija Broda

SVEUČILIŠTE U SPLITU POMORSKI FAKULTET U SPLITU

KONSTRUKCIJA BRODA

Split, 2013. 1

Autori:

Dr.sc. Joško Dvornik, izv. prof. i Srđan 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 A U S P L I T U UDK 629.5(075.8) DVORNIK, Joško Konstrukcija broda / . - Split : Pomorski fakultet Sveučilišta, 2013. Bibliografija. ISBN 978-953-6655-68-7 1. Dvornik, Srđan, inženjer I. Brodovi -- Konstrukcija 150112097 -------------------------------------------

2

SADRŽAJ UVOD

7

1.

8

POVIJESNI RAZVOJ BRODOVA

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

33

2.19. 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 3.2.1 Proizvodnja čelika

39 40 3

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

83

3.11.3. 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

91

3.12.4. Lokalna opterećenja brodskog trupa

91 4

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

138

4.5.1. 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 5

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 5.5. Brodovi za prijevoz tekućih tereta

212 216

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 5.5.3.1. Terminali za prekrcaj ukapljenih plinova 5.6. Ostali brodovi različitih tehnologija prekrcaja

222 224 225

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

233

5.12. 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 6

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 područja 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 u oblikovanju, recenzenti, kojima se ovim putem iskreno zahvaljujemo.

7

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 čišći 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.

8

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 željeza u 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.

9

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.

10

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

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.

11

Slika 3. Rebro kompozitnog broda (Izvor: www.fsb.hr/kziha/shipconstruction/main)

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.

12

Slika 4. Željezni brod (Izvor: www.fsb.hr/kziha/shipconstruction/main)

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.

13

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 (Izvor: www.fsb.hr/kziha/shipconstruction/main) 14

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%.

15

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 prilikom gradnje 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.

16

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 područjima trupa. Tehnološki razlozi diktiraju da se razlike u debljini oplate pojavljuju na vanjskoj plohi oplate. Razlika u istisnini nastala zbog uronjenog dijela oplate uzima se kasnije u obzir kao dio istisnine privjesaka.

17

Slika 6. Teoretska forma čeličnog broda (Izvor: www.fsb.hr/geometrija.broda) Drvenim i kompozitnim brodovima teoretska forma je definirana na vanjskoj plohi oplate. 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 područjima uz kobilicu, u području 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 (Izvor: www.fsb.hr/geometrija.broda)

18

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 crteži rebara, 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.

19

Slika 9. Nacrtne linije drvenog ribarskog broda (Izvor: www.fsb.hr/geometrija.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, točniji i 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.

20

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). Pramčana okomica (pramčani perpendikular PP) je pravac okomit na ravninu konstrukcijske 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 (Izvor: www.fsb.hr/geometrija.broda)

21

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

22

Slika 12. Duljina Lpp i LKVL prikaz krmenog dijela broda (Izvor: www.fsb.hr/geometrija.broda) Duljina između okomica - perpendikulara (LPp) 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. Duljina 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 između 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 duljina (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]. 23

Duljina pramčanog 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 (Izvor: www.fsb.hr/geometrija.broda) 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. Širina konstruktivne vodne linije (B KVL) je najveća širina KVL. Kod većine brodova ona je jednaka širini glavnog rebra i proračunskoj širini. Baždarska širina (Breg) je najveća unutrašnja širina mjerena između drvene oplate na oba boka broda.

24

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 Bočna 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 (Pd) 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

25

gaza stavljaju se propisani znakovi, zagaznice na vidljivom mjestu broda (pramac, krma i na sredini). Razlikuju se pramčani gaz (Ta), gaz na sredini i krmeni gaz (Tk).

Slika 15. Visina H, maksimalni gaz Tmax, konstrukcijski gaz T, nadvođe F, b preluk (Izvor: www.fsb.hr/geometrija.broda)

Aritmetička sredina između gaza na pramcu i gaza na krmi daje srednji gaz (Ts). Od toga gaza treba razlikovati

konstrukcioni gaz koji je vertikalna udaljenost od

osnovke, do KVL. Primjenjuje se za proračun istisnine. Nadvođe (Fb)(eng.: freeboard) je vertikalni razmak mjeren na boku broda na polovicu njegove duljine (Lpp), 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 26

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.

27

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



FVL LVL  BVL

(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 (Izvor: http://en.wikipedia.org) 28

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:

  0.85  0.98 

F)O ( BVL  TVL

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

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 29



V LVL  BVL  TVL

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

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:



V F  LVL

(4)

30

ako je:

F

   BVL  TVL

(5)

V   BVL  TVL  LVL

(6)

 

(7)

)(

dobiva se:





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

 

V FVL  LVL

(8)

31

ako je: FVL    BVL  TVL

(9)

dobivamo:

 

V   BVL  LVL  TVL

(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.

32

Tablica 1. Koeficijenti brodske forme i odnosi glavnih dimenzija

α β δ φ ψ

0,80 - 0,87 0,93 - 0,99 0,65 - 0,82 0,60 - 0,82 0,81 - 0,98

Putničko teretni brodovi 0,72 - 0,86 0,75 - 0,98 0,55 - 0,75 0,50 - 0,80 0,75 - 0,90

L/B

6,0 - 8,0

7,0 - 9,0

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

Koefic ijent

Teretni brodovi

Ribarski brodovi 0,70 - 0,82 0,72 - 0,88 0,50 - 0,60 0,60 - 0,70 0,71- 0,82 5,3 - 6,0

Remorkeri (tegljači) 0.75 - 0,83 0,72 - 0,88 0,45 - 0,60 0,50 - 0,70 0,72 - 0,88 3,5 - 5,6

2.18. Nadvođe Nadvođe (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 utvrđuje najveći dopušteni gaz broda i to za plovidbu u određenim geografskim područjima 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.

33

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 područje. 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 području. 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 (Izvor: http://en.wikipedia.org) Tropska teretna crta T (eng.: tropical load line) određuje maksimalan gaz u moru za dobre vremenske uvjete u određenim tropskim područjima. U tropima dozvoljava se smanjenje nadvođa za 1/48 ljetnog gaza.

34

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

35

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.

36

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: Opći 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.

37

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

38

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 drukčije 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.

39

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 rđa. 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. Nehrđajući 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)

-

ELEKTRIČNA PEĆ (eng.: Electric furnaces)

-

KISIČNI 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.

40

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-mehaničko 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 području. 41

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 TMvaljanja. 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 hlađenje, 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, 42

-

nehrđajući 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.

43

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. 44

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

45

Slika 25. Čelične sekcije u brodogradnji (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) 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) 46

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. Čvrstoća 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. Elastičnost 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 području do granice elastičnosti izduženje je proporcionalno sili tj. ako je sila dva puta veća i izduženje će biti dva puta veće. Područje 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.

47

Tvrdoća 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. Fizička 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, 48

-

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. Određivanje 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. Utvrđuje se utrošena energija udara (prijeloma), uobičajeno u džulima [J], zaokružena na prvi cijeli broj. 49

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 (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Analysis Techniques, Hamburg, 2001.) Određivanje rezultata ispitivanja rastezanjem Strojevi za ispitivanje rastezanjem podliježu vremenskim rokovima umjeravanja i dopuštenim greškama pokazivanja. Za brodograđevne čelike se koriste podaci iz vlačnih pokusa o naprezanjima R u funkciji o relativnim deformacijama ε, slika 28., prema [7].

50

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.

51

Produljenje i suženje presjeka

Slika 29. Odnos vlačna sila/naprezanje kod brodograđevnih materijala (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) 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]. 52

Slika 30. Okrugla epruveta (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) 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.) 53

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 (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) Tehnološko ispitivanje cijevi Provode se slijedeća ispitivanja: -

ispitivanje splošnjavanjem,

-

ispitivanje stožastim utiskivačem,

-

ispitivanje proširivanjem prstena,

-

ispitivanje rastezanjem prstena.

54

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 svoja svojstva, a dobivaju nova, koja odgovaraju svrsi za koju se legure prave. 55

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]. 56

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 je zrak suh, tj. otporne su protiv atmosferskih promjena,

-

otporne su protiv zapaljivosti do 120 [0C] i do te temperature same se gase,

-

nisu magnetične, zbog toga su prikladne pri gradnji nadgrađa čeličnih brodova jer ne utječu na magnetski kompas,

-

ako se smoli dodaju odgovarajući pigmenti, dobiva se boja mase u svim nijansama, što joj daje vrlo lijep izgled i smanjuje potrebu za čestim bojenjem,

-

težina čamaca od tih masa, u usporedbi s drvenim, manja je 20-30 %, a čvrstoća im je veća,

-

kompaktnost čamaca od ojačane plastične mase potpuna je, ne rasušuju se, što ima veliku prednost, osobito kod čamaca za spašavanje,

-

vanjska je površina čamaca vrlo glatka, manje obraste školjkama i algama, a čišćenje je obraslina lakše, čime se, uz jednaku pogonsku snagu, postiže veća brzina,

-

brodotočac ne napada plastične mase,

-

održavanje čamaca od plastične mase je 3-5 puta jeftinije nego od drveta ili čelika iste veličine i starosti.

Ali plastične mase imaju i nedostataka: -

visoka cijena smole i staklenih vlakana,

-

slabo iskustvo u vezi sa starenjem materijala,

-

tehnološki je postupak vrlo osjetljiv, zato treba da bude stručno izveden,

-

vrlo su lagani, pa ih vjetar i morske struje lako zanose,

-

plastična masa specifično je teža od mora, pa čamci moraju biti opremljeni sredstvima da se održe na površini ako se napune vodom.

Ipak su dobre strane ojačanih plastičnih masa osjetno veće, zato se one naveliko upotrebljavaju u brodogradnji te su postale jaka konkurencija tradicionalnim materijalima, drvetu, čeliku i aluminijskim legurama. Danas se od ojačanih plastičnih masa sve više izrađuju čamci i predmeti brodske opreme. Masovno se proizvode manji čamci za sport, razonodu, ribarenje i spašavanje. 57

3.6. Aluminij i aluminijske legure Aluminij se dobiva od rude boksita (ime je dobio po francuskom gradu La Baux). Boksita ima vrlo mnogo u zemaljskoj kori 7,51 % (treća je ruda po količini). Kovina je srebrnaste boje. Vrlo je laka, specifična joj je težina svega 2,7, a čvrstoća 14.107 [N/m2]. Može se gnječiti i valjati. Gnječenjem izrađuju se ključevi, ručice i slično, a valjanjem limovi, šipke i drugo. Valjani proizvodi služe za gradnju dijelova brodova za koje nije potrebna velika čvrstoća. Ta se kovina najviše upotrebljava za pravljenje aluminijskih legura. Aluminijske legure Ima ih različitih sastava. Otporne su prema morskoj vodi. To su legure s 93 % aluminija, 3-5 % magnezija, a ostalo su primjese srilicija, mangana, kroma, titana, cinka, željeza i bakra. Glavna je prednost tih legura u tome što imaju malu težinu (40-45 % u usporedbi s čelikom). Osim toga lako se obrađuju, lijepa su izgleda i nisu magnetične. Zbog tih osobina upotrebljavaju se za izradu nadgrađa broda, stubišta, okvira i poklopaca brodskih prozora, dijelova oko magnetskog kompasa, poklopaca na grotlima skladišta, tankova za tekućine, vodova za ventilaciju, namještaja u kabinama, gradnju čamaca, splavi za spašavanje, manjih brodova, jahti i motornih čamaca. Osim spomenutih prednosti ove legure, kad se upotrijebe za gradnju nadgrađa i unutrašnjeg namještaja, veoma su sigurne protiv požara, što je posebno važno naročito za putničke i tankerske brodove, gdje je opasnost od požara prilično velika. Na slici 34., prema [8], je prikazana tipična sekcija aluminijske legure.

58

Slika 34. Tipična sekcija aluminijske legure (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) 3.7. Zavarivanje i rezanje u brodogradnji 3.7.1. Plinsko (autogeno) zavarivanje Plinsko zavarivanje, slika 35., prema [8], je spajanje metala gdje se toplina potrebna za taljenje metala dobiva izgaranjem plinova. Najčešće se koristi acetilen (C2H2) , a uporabljuju se još vodik, gradski plin, propan, butan itd. Najveće temperature plamena postižu se izgaranjem acetilena s kisikom do 3200 [°C]. Kisik je neophodan za izgaranje. a dobiva se iz atmosfere ili elektrolizom vode. Iz atmosfere se kisik dobiva tako da se zrak komprimira sve dok ne postane tekućina, a to se odigrava na – 149 [°C], zatim se zrak pusti da ekspandira i na – 183 [°C], rastavlja se na kisik i dušik. Kisik se sprema u boce ciji je volumen 40 L u koje stane 8-9 kilograma kisika. Čistoća ovakovog kisika je 99.2 - 99.8 %. Tlak u boci je oko 150 [bar]. Acetilen izgara s kisikom u omjeru (C2H2) : 02 = 1: 1.1 do 1: 1.2. Ako je kisika manje od 1.1 dobiva se tzv. reducirajući plamen, odnosno višak acetilena. Ako je pak više kisika od 1.2 onda je to oksidirajući plamen. 59

Na slici 35., prema [8] prikazan je izgled plinskog plamena. Acetilen se dobiva iz kalcijeva karbonata (CaC03) na koji se dijeluje vodom u generatorima za proizvodnju acetilena Generatori mogu biti s dodavanjem karbida u vodu ill lijevanje vode na karbid. Iz dvije boce, obojane u plavu i bijelu boju dovodi se plin i kisik, kisik se nalazi u plavoj boci, a acetilen u bijeloj boci s crvenim poklopcem. Plin se dovodi u plamenik u kojem se miješa kisik i acetilen i koji još služi za regulaciju plamena. Dodatni materijal za plinsko zavarivanje bira se prema osobinama osnovnog materijala. Plamenik se pomiče pod određenim kutom u odnosu na površinu materijala.. Kut ovisi o debljini predmeta koji se zavaruje. Imamo lijevi i desni način zavarivanja.. Kod lijevog zavarivanja žica ide ispred plamenika u smjeru zavarivanja, a kod desnog zavarivanja plamenik ispred žice u smjeru zavarivanja.

Slika 35. Plinsko zavarivanje (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) 3.7.2. Elektrolučno zavarivanje Ovo zavarivanje upotrebljava se za razne materijale i dimenzije. Toplina koja je potrebna za taljenje metala dobiva se od električnog luka. Električni luk je plinoviti vodič između dvije elektrode, on je izvor topline i zračenja. Na električni luk utječe strujanje zraka i magnetsko polje. Uspostavljanje električnog luka izvodi se između pozitivne elektrode 60

(anoda) i negativne elektrode (katoda). Tijek struje odnosno negativnog naboja elektrona je s katode na anodu. Elektroni su uglavnom nosioci energije koji s užarene ili rastaljene katode izlaze prema anodi. Uspostavljanje električnog luka izvodi se pomoću kratkog spoja i pomoću visokofrekventne struje. Uspostavljanje luka pomoću kratkog spoja vrši se neposrednim dodirom elektrode i radnog komada. Napon između elektrode i zavarivanog komada je premali da bi se uspostavio električni luk bez kratkog spoja. Uspostavljanje luka pomoću visokofrekventne struje vrši se kod nekih postupaka zavarivanja da nebi doslo do oštećenja elektrode ili do grešaka na poćetku zavara. Luk se upotrebljava tako da se u strujni krug između elektrode i zavarivanog predmeta postavi visokofrekventni oscilator čiji se strujni krug zatvara preko električnog luka. 3.7.3. Ručno elektrolučno zavarivanje Ovo je najčešći postupak zbog svoje jednostavnosti, jeftinoj i trajnoj opremi, te dobrim svojstvima u zoni taline. Glavni nedostatak je što kvalitet zavara najviše ovisi o vještini i savjesnosti zavarivaća. Zavarivati se mogu vrlo jednostavni objekti kao npr. brodske ograde, do puno složenijih objekata. U svojoj primjeni ovaj postupak je univerzalan. Najbolje se vare materijali debljine preko 2 [mm], a postaje ne ekonomičan ako su materijali deblji od 2,5 [mm]. Struja za zavarivanje može biti istosmjerna i izmjenična. Jakost struje treba biti 30 do 40 [A] za jedan milimetar promjera elektrode. Napon struje je mali. Izvor struje vodi se kabelima do predmeta koji se zavaruje i do zavarivačkih kliješta u koje se postavlja elektroda. Izvori struje su transformator, ispravljač i motor generatori. Kratkim spojem uspostavlja se električni luk i zavarivanje poćimlje. Na slici 36., prema [8], prikazano je ručno elektrolučno zavarivanje, a na slici 37., prema [8], prikazano je automatsko elektrolučno zavarivanje.

61

Slika 36. Ručno elektrolučno zavarivanje (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.)

Slika 37. Automatsko elektrolučno zavarivanje (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) 62

Postoji više klasifikacija elektrolučnog zavarivanja, a na slici 38., prema [8], je shematski prikazana podjela elektrolučnog zavarivanja.

Slika 38. Metode elektrolučnog zavarivanja (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) 3.7.4. Elektrolučno zavarivanje pod zaštitom inertnog plina (TIG) TIG - intemacionalna oznaka (eng.: Tungsten Inert Gas). To je postupak zavarivanja netaljivom elektrodom koja je od volframa i radi pod zaštitom inertnog plina. Najčešće upotrbljva inertni plin argon i to pretežno u Europi dok se u Americi obićno upotrebljava helij. Taljenje volframove elektrode je 3370 [°C] te se između te elektrode i zavarivanog predmeta uspostavlja električni luk koji tali materijal koji se zavaruje i dodatni materijal koji se u električnom luku dodaje sa strane ručno ili automatski. Argon koji prolazi kroz sapnicu elektrode zaštićuje električni luk odnosno elektrodu od dodira sa zrakom. Obično se upotrebljava istosmjerna struja s minus polom na elektrodi. Za zavarivanje aluminija, Mg i njegovih slitina upotrebljava se izmjenična struja zbog mogućnosti elektromehaničkog čišćenja teško taljivih oksida. Ovaj (TIG) postupak, prikazan na slici 39., prema [8], koristi se za zavarivanje svih metala i slitina osim onih koje sadrže lako hlapljive metale. Zbog visoke homogenosti i čistoće u zoni taljenja omogućuju se najkvalitetniji zavari. Primjenjuje se u nuklearnoj, svemirskoj i strojnoj tehnici. 63

Argon se isporućuje u čelićnim bocama pod tlakom od 150 - 200 x 105 [Pa]. Čistoća argona je 99.95 %. Ako se uporabljava izmjenićna struja onda je potrebno imati visokofrekventni stabilizator (generator) radi stabilizacije luka. Napon visokofrekventne struje iznosi nekoliko tisuća [V], a frekvencija nekoliko tisuća [Hz]. Ova struja nije opasna za čovjeka zbog skin efekta. Argon je inertni neotrovni plin bez boje i mirisa, teži od zraka. Može izazvati smrt gušenjem u koliko nestane zraka u prostoriji u kojoj se radi.

Slika 39. Tig i Mig zavarivanje (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) 3.7.5. Elektrolučno zavarivanje taljenom elektrodom pod zaštitom plina (MIG/MAG) (eng.: Metal Inert Gas/ Metal Active Gas) Elektrolučni postupak taljenom elektrodom pod zaštitom inertnog ili aktivnog plina koristi se za zavarivanje legiranih čelika, bakrenih i aluminijskih legura. MIG proces shematski je prikazan na slici 39. Optimalne debljine koje se ovim postupkom zavarivaju su od 0.5 do15 [mm]. Ovim zavarivanjem troska se skoro i ne pojavljuje. Potrebna struja za zavarivanje dobiva se preko akumulatora ili motor-generatorom istosmjerne struje. Isključivo se upotrebljava istosmjerna struja čiji je plus pol na elektrodi. Napon luka je između 18 i 36 [V]. Žica za dodavanje ide preko koluta, koja se pomoću električnog motora gura kroz kabel jednom stalnom brzinom do mjesta zavara. Zaštitni plin dovodi se iz boce preko redukcijskog 64

ventila u upravljačku kutiju i dalje kroz kabel do pištolja za zavarivanje. Kod ovog postupka dovodi se i rashladna voda za hlađenje pištolja, ako je struja za zavarivanje preko 300 [A]. Kod ovog postupka pištolji mogu imati i posebne kanale za tjeranje dima s mjesta zavarivanja Inertni plin argon upotrebljava se za zavarivanje Al, Cu i Ni i njihovih slitina. Za visoko legirane čelike argonu se dodaje 1-2% kisika, a za ugljične čelike i niskolegirane dodaje se do 5 % kisika ili 20 % CO2. Ovaj postupak pokazao se vrlo dobar za zavarivanje cijevi, tankih limova, a također se mogu variti i pojedinačni limovi. Upotrebljavaju se u automobilskoj industriji za zavarivanje karoserija i drugih dijelova. 3.7.6. Zavareni spojevi Treba voditi računa o obliku zavarenog spoja i redoslijedu zavarivanja, da se izbjegnu značajna zaostala naprezanja koja mogu izazvati naknadne deformacije. Izbjegavaju se zavareni spojevi nosača i profila u područjima značajnog naprezanja uslijed savijanja. Također, treba izbjegavati zavare pojasnih traka na mjestima njihova zgiba. Ako je razlika debljina limova na spoju koji je okomit na smjer glavnog naprezanja, veća od 3 [mm], potrebno je brid debljeg lima skositi, i to s omjerom najmanje 1:3, prema slici 40., prema [8]. Spoj limova kojima je razlika u debljini do 3 [mm] može se izvesti bez skošavanja.

Slika 40. Spoj limova različite debljine (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) Kod spajanja limova ili drugih tankih elemenata za odljevke ili otkivke izvodi se postupni prijelaz ili prirub za zavarivanje kao na slici 41., prema [8].

65

Slika 41. Spoj tankih limova (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) Potrebno je izbjegavati nagomilavanje zavara, kao i male udaljenosti između zavara. Razmak između sučeljenih zavara treba biti najmanje jednak 50 [mm] + 4 debljine lima. Kutni zavari moraju biti udaljeni jedan od drugog, kao i od sučeljenog zavara, najmanje 30 [mm] + 2 debljine lima. Širina umetka treba biti najmanje 300 [mm], ili deset debljina lima (što je veće). Izrezi za prolaz zavara, koji se naknadno zavaruju, bilo sučeljenog ili kutnog, trebaju biti zaobljeni i to uz polumjer od najmanje 25 [mm], ili dvije debljine lima koje je veće, prema slici 42., prema [8]. Izrezi se moraju oblikovati tako da se osigura blagi prijelaz na dodirnu površinu.

Slika 42. Izrezi za prolaz zavara (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) Uzduž bridova podvostručenja treba biti kutni zavar visine grla zavara a od 0,3 debljine podvostručenja. Na krajevima podvostručenja visinu grla zavara treba povećati na 0,5 debljine podvostručenja, ali da ne bude veća od debljine osnovnog lima, slika 43., prema [8].

66

Slika 43. Bridovi podvostručenja zavara (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) U tankovima za prijevoz zapaljivih tekućina podvostručenja nisu dopuštena. Prijelaznu zonu, nakon navarivanja potrebno je istokariti uz odgovarajući polumjer, prema slici 44., prema [8], da se izbjegnu oštri geometrijski i metalurški zarezi.

Slika 44. Prijelazna zona s zarezom (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) Ako to nije moguće, kao kod zavara pristupačnih samo s jedne strane, s korijenske strane se postavlja podložna pločica ili ako je prikladno izvede se žlijeb u debljem limu prema slici 45., prema [8].

Slika 45. Prijelazna zona s podloškom i sa žlijebom (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) 67

Vršni T i dvostrani T spojevi se izvode kao jednostrano i dvostrano složeni spojevi sa što manjim licem korijena (zavari s potpunim provarivanjem korijena) i odgovarajućom zračnosti, prema slici 46., prema [8], sa žljebljenjem korijena i prekrivanjem. Nosivom širinom zavara smatra se debljina pridruženog lima t.

Slika 46. T spoevij sa žlijebom (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) Vršni T i dvostrani T spojevi bez potpunog provara izvode se prema slici 47., prema [8], sa stražnjim pokrivnim zavarom, bez žlijebljenja.

Slika 47. T spoevij bez potpunog provara (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) Vršni T i dvostrani T spojevi koji su dostupni samo s jedne strane, izvode se prema slici 48., prema [8].

68

Slika 48. T spojevi dostupni samo s jedne strane (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.) Ako se vršni spoj izvodi ravan, on mora biti u skladu sa slikom 49., prema [8].

Slika 49. Vršni spoj (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction Materials and Welding, Hamburg, 2000.)

69

3.8. Opterećenje konstrukcije broda Čvrstoća broda je svojstvo brodskog trupa da u cijelosti i mjestimično preuzme i izdrži globalna i lokalna statička opterećenja na mirnoj vodi od vlastite težine, tereta, zaliha i posade, te dinamička opterećenja uslijed okolišnih uvjeta neizvjesnih u naravi u cijelom predviđenom vijeku korištenja, na valovima, po vjetru, ledu i strujanjima u lukama i na moru, kao i moguća dodatna opterećenja pri dokovanju, sudarima ili nasukavanju. Čvrstoću broda u najvećoj mjeri određuju materijal trupa, dimenzije, geometrija, razmještaj i spojevi građevnih elemenata, kao rezultat tehničkih proračuna u teoriji čvrstoće broda, pokusa u laboratorijima i naravi, te pravila i propisa međunarodnih organizacija i klasifikacijskih društava. Čvrstoća broda se procjenjuje usporedbom odziva trupa u obliku radnih naprezanja i deformacija u službi, sa izdržljivosti trupa koju određuju dopuštena naprezanja i deformacije kao svojstva materijala i same konstrukcije za pojedine načine oštećenja. Čvrstoća trupa se provjerava na osnovi kriterija čvrstoće koji se ustanovljavaju teoretski, potvrđuju praktično i uvrštavaju u pravila za gradnju brodova, gdje se podobnost trupa i građevnih dijelova izražavaju glavnim determinističkim mjerama sigurnosti. Teoretski se pristup može proširiti na primjenu teorije vjerojatnosti za određivanje vjerojatnosti oštećenja u neizvjesnim okolišnim uvjetima. Najčešći načini oštećenja trupa su popuštanje uslijed premašivanja granice razvlačenja materijala, izvijanje pri visokim tlačnim naprezanjima, zamor konstrukcije pri vremenski promjenljivim naprezanjima velikog raspona promjena i krti lom pri niskim temperaturama. Oštećenja raznog stupnja ozbiljnosti prema posljedicama, mogu zahvatiti trup u cijelosti ili neke veće podstrukture, ali češće će se pojaviti u dijelovima opločenja, ukrepljenih panela, pojedinih ukrepa, nosača ili spojeva. Tradicionalno se čvrstoća broda promatra kao globalna i lokalna. U globalnom se pristupu brodski trup promatra statički i dinamički kao greda izložena savijanju i uvijanju. Lokalna čvrstoća se dodatno promatra kao čvrstoća opločenja, ukrepljenih panela, uzdužnih i poprečnih nosača, poprečnih i drugih okvira i roštilja, te kao dinamička čvrstoća na zamor konstrukcije.

70

Slika 50. Slom i potonuće tankera Prestige pred španjolskom obalom (Izvor: http://en.wikipedia.org)

71

3.9. Određivanje opterećenja na konstrukciju broda Brodski trup je na moru izložen mnogim vrstama opterećenja koja djeluju istovremeno, kao što su valovima izazvano okomito i vodoravno savijanje i smik, torzija, udarna opterećenja valova na palubu, dno i bokove, statička opterećenja od tereta, zapljuskivanje itd. Brod može biti nakrcan na razne načine ovisno o trenutnoj službi, a dinamička opterećenja broda ovise o stanju mora. Neka od opterećenja mogu povremeno biti jako velika, naprežući strukturu do granica njene izdržljivosti. Razne komponente opterećenja općenito dosežu svoje maksimalne vrijednosti u različito vrijeme i na različitim mjestima na brodskoj strukturi. 3.9.1. Uzdužno opterećenje broda Opterećenje na brodsku konstrukciju možemo podijeliti na statičko i dinamičko. Statičko opterećenje nastaje kad brod pluta u mirnoj vodi, a dinamičko kad plovi na valovima. Kod plutanja broda u mirnoj vodi na njega djeluju sile uzgona od hidrostatskog tlaka i sile težine trupa i svih predmeta koji se na njemu nalaze. Premda je ukupna težina broda jednaka cjelokupnom uzgonu broda, raspodjela tih sila po duljini broda nije jednaka, tako da u pojedinim presjecima brodskog trupa nastupa ili pretičak težine ili pretičak uzgona. Da odredimo raspodjelu uzgona i težine po duljini broda moramo odrediti njihove vrijednosti po jedinici duljine. Na jednom diferencijalnom dijelu duljine broda dx veličina uzgona je jednaka: dU  A g dx  qu dx

(12)

gdje je: -

A - uronjena površina rebra na mjestu određenom apscisom x m2,

-

 - gustoća vode u kojoj brod plovi kg/m3,

-

g - ubrzanje sile teže m/s2.

Na slici 51., prema [1], prikazana je raspodijela uzgona po duljini broda.

72

qu= A 

X Slika 51. Raspodjela uzgona po duljini broda (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.) Raspodjela uzgona po duljini broda ovisi samo o podvodnoj formi brodskog trupa. Raspodjela težina po duljini broda ovisi uglavnom o tome kako su smještene pojedine težine na brodu, a manje o podvodnoj formi trupa. Uslijed nejednolike raspodjele sila uzgona i težine po duljini broda nastaju, dakle, u pojedinim presjecima brodskog trupa poprečne sile i momenti savijanja. Brodski trup se prema tome može smatrati gredom promjenljivog presjeka, koja je opterećena na savijanje. Nejednolika raspodjela uzgona još se više povećava kad brod plovi na valovima. Kad se valni brijeg nalazi na sredini broda, onda je i većina uzgona skoncentrirana na sredini broda pa na tom mjestu nastaje pretičak uzgona nad težinom, brod dobiva pregib, tj. njegove gornje veze opterećene su na vlak, a njegove donje veze na tlak. Obrnut je slučaj kad je valni dol na sredini broda. Većina uzgona je onda skoncentrirana na krajevima broda, pa na tim mjestima nastaje pretičak uzgona nad težinom. Posljedica takve raspodjele opterećenja je progib broda, tj. u uzdužnim vezama palube javlja se tlak, a uzdužnim vezama dna vlak. Na slici 52., prema [1], prikazana je analogija brodskog trupa opterećena na savijanje.

73

Razina mora

progib

Razin a pregib

Slika 52. Analogija brodskog trupa opterećena na savijanja (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.) Ako u prvom približenju zamislimo da je brod postavljen u statičkom položaju na val, onda se krivulja težine ne mijenja. Mijenja se samo krivulja uzgona. Ako konstruiramo odgovarajuću krivulju uzgona onda možemo dobiti dodatno statičko opterećenje uslijed prolaza vala, kao razliku ordinata krivulja uzgona za val i za mirnu vodu. Prva i druga integracija te krivulje opterećenja po duljini broda daju dodatne statičke poprečne sile i momente savijanja, pa se ukupne poprečne sile i momenti savijanja dobivaju kao suma od dva dijela: 1. Poprečne sile i momenti savijanja za brod na mirnoj vodi, 2. Dodatne poprečne sile i momenti savijanja uslijed valova. U stvarnosti, brod se ne nalazi u statičkom položaju na brijegu ili dolu vala, već se giba po valovima. Zbog toga nastaju dinamičke sile. Uslijed sila inercije mijenja se krivulja težina, a uslijed hidrodinamičke raspodjele tlaka u valu, mijenja se i krivulja istisnine. Određivanje tih dinamičkih sila, naročito kada još dolazi i do udaranja broda, vrlo je

74

komplicirano i nepouzdano. Srećom, te dinamičke sile su znatno manje od statičkih, pa se i čvrstoća broda može prosuditi promatrajući samo statičko opterećenje. Osim savijanja u okomitoj ravnini, brodski trup je izvrgnut u manjoj mjeri i savijanju u uzdužnoj ravnini i torziji. Do toga dolazi kad brod plovi koso na valove, slika 53., prema [1]. Zbog različitog nagiba vodne linije u raznim presjecima broda dolazi do pretičaka uzdužnih i okomitih komponenti tlaka na brodsku oplatu. Uzdužne sile prouzrokuju savijanje trupa u uzdužnoj ravnini, dok okomite sile, budući da njihovo hvatište ne leži u uzdužnoj simetralnoj ravnini broda, prouzrokuju torzijske momente.

Slika 53. Nastanak torzijskih momenata i uzdužnih sila kod vožnje koso na valove (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.) Ipak, u većini slučajeva su naprezanja prouzrokovana tim opterećenjem mala spram naprezanja prouzrokovanih savijanjem u okomitoj ravnini, pa se ne uzimaju u obzir. Međutim, kod brodova koji imaju velike otvore za grotla u palubi, mogu torzijski momenti proizvesti veća naprezanja zbog smanjenja torzijske krutosti brodskog trupa. 75

3.9.2. Poprečno opterećenje broda Osim u uzdužnom smjeru brod je opterećen i u poprečnom smjeru. Opterećenje koje djeluje na jedan poprečni presjek brodskog trupa, prouzrokuje deformacije, a prema tome i naprezanja poprečnih veza brodskog trupa. Do tog opterećenja dolazi neovisno od savijanja broda u uzdužnom smjeru, ono bi nastupilo i kad uzdužnog savijanja ne bi bilo, pa predstavlja posebno područje proučavanja. Ovdje možemo razlikovati statičko i dinamičko opterećenje. Kod statičkog opterećenja djeluje na dno i na bokove broda hidrostatički tlak, gornje palube izložene su opterećenju od vodenog stupca uslijed prelijevanja valova preko palube i od tereta, ako se teret vozi ili vješa na gornjoj palubi. Donja paluba i dno opterećeni su težinom tereta i brodskih uređaja. Manji dio opterećenja čini i vlastita težina konstrukcije. Na slici 54., prema [1], prikazano je opterećenje i deformacije jednog poprečnog presjeka brodskog trupa.

Slika 54. Opterećenje i deformacije jednog poprečnog presjeka brodskog trupa (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.)

76

Do dinamičkog opterećenja dolazi uslijed valova i gibanja broda. Tada se javljaju sile inercije i hidrodinamički tlakovi. Taj dio opterećenja se redovno zanemaruje, jer je obično malen spram statičkog opterećenja. 3.9.3. Lokalno opterećenje broda Pojedini konstruktivni elementi brodskog trupa izvrgnuti su i znatnim lokalnim opterećenjima. Tako je npr. opločenje dna i bokova broda izvrgnuto lokalnom savijanju između ukrepa od pritiska vode, a opločenje palube lokalno je opterećeno od težine pojedinih tereta na palubi. Znatna lokalna opterećenja nastupaju ispod jarbola koji nose teške samarice za ukrcaj tereta, kod sidrenih vitala, ispod temelja topova itd. Često se javljaju i veća lokalna opterećenja kod porinuća i dokovanja broda. I ovdje se mogu razlikovati statička i dinamička opterećenja. Znatnija dinamička opterećenja pramčane konstrukcije broda nastupaju prilikom udaranja pramca o valove. Na slici 55., prema [1], prikazano je lokalno savijanje oplate dna od tlaka vode.

unutarnje dno rebrenice

Slika 55. Lokalno savijanje oplate dna od tlaka vode (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.)

77

3.10. Funkcija brodske konstrukcije Opterećenje od momenata savijanja u uzdužnoj vertikalnoj ravnini preuzimaju konstruktivni elementi koji se prostiru po većem dijelu duljine broda. U tu kategoriju spadaju svi limovi opločenja palube (izvan linije grotala), vanjske oplate, oplate dna i opločenja dvodna, slika 56., prema [1].

Slika 56. Konstruktivni elementi koji preuzimaju opterećenje od uzdužnog savijanja trupa (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.) Ti konstruktivni elementi čine jedan škrinjasti nosač kojeg dimenzije su velike spram njihove debljine. Zbog toga on ne bi bio u stanju preuzeti tlačne sile kad ne bi bio ukrepljen protiv izvijanja. U tu svrhu postavljaju se poprečni okviri u razmacima od 600 do 900 [mm] po duljini broda. Ti okviri sastoje se od elemenata koji su prikazani na slici 57., prema [1]. Na dnu broda između opločenja dvodna i vanjske oplate dna postavljaju se visoki nosači koji se zovu rebrenice. Bokovi broda ukrepljeni su rebrima, koja su učvršćena na vanjsku oplatu, a opločenje palube poduprto je sponjama. Sponje, rebra i rebrenice povezani su međusobno koljenima u poprečne okvire. Osim spomenutog zadatka, da podupiru uzdužne veze protiv izvijanja, ti poprečni okviri zajedno s poprečnim pregradama osiguravaju i poprečnu čvrstoću.

78

Slika 57. Konstruktivni elementi poprečne čvrstoće broda (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.) Najveće opterećenje potiče kod tlaka vode na dno broda, pa zbog toga i rebrenice koje učvršćuju oplatu dna imaju najjači presjek. Gore opisana konstrukcija građena je po tzv. poprečnom sustavu. Danas je kod većih brodova uobičajeni uzdužni sistem gradnje. Taj se sustav prvo počeo koristiti kod gradnje tankera,slika 58., prema [1]. Opterećenje palube, bokova i dna broda preuzimaju uzdužnjaci. Oni se podupiru teškim okvirima na razmacima od 1,8 do 3,6 [m]. Prednost tog sustava je znatno kruća konstrukcija protiv izvijanja. Osim toga, kako se uzdužnjaci izvode kontinuirano na prolazu kroz poprečne pregrade, oni sudjeluju i u uzdužnoj čvrstoći broda, pa se potrebna čvrstoća može postići lakšom konstrukcijom. Kod brodova za generalni teret teški bočni nosači smanjuju raspoloživi prostor za krcanje tereta. Zbog toga se kod njih primjenjuju kombinirani ii mješoviti sistemi gradnje. Paluba i dno broda, gdje su i naprezanja od uzdužne čvrstoće najveća, građeni su po uzdužnom sistemu, a bokovi broda po poprečnom. Kod poprečnog sustava gradnje, sponje se podupiru uporama. Da se smanji broj potrebnih upora, koje zakrčuju skladišta, na najmanju moguću mjeru, postavljaju se ispod sponja podveze, koje prenašaju opterećenje sponja na široko razmaknute upore.

79

Slika. 58. Uzdužni sistem gradnje kod tankera (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.) Udužni i poprečni elementi brodske konstrukcije mogu biti izvrgnuti znatnim lokalnim opterećenjima. Tako se npr. moraju pojačati konstruktivni elementi palube ispod sidrenih vitala i ispod jarbola koji nose teške samarice. Također treba pojačati konstrukciju pramca, da izdrži žestoko udaranje prednjeg dijela broda o valove, i konstrukciju dna ispod temelja strojeva. Limovi vanjske oplate pak, osim što sudjeluju u uzdužnoj i poprečnoj čvrstoći broda, izvrgnuti su i lokalnom opterećenju od tlaka vode. Prema tome, pojedini elementi brodske konstrukcije podvrgnuti su istovremeno raznovrsnim opterećenjima. Metoda dimenzioniranja takvih konstruktivnih elemenata sastoji se u tome, da se prvo odrede naprezanja od svakog opterećenja posebno, a zatim se na osnovu tzv. teorije čvrstoće određuje poredbeno ili reducirano naprezanje koje mora biti manje od dozvoljenog.

3.11. Klasifikacijska društva Osnovna svrha i smisao klasifikacije brodova je da osiguravatelju tereta za pomorski prijevoz neovisna organizacija posvjedoči o stupnju sigurnosti broda koji bi ga trebao prevoziti. Brod je na moru izložen brojnim opasnostima koje za posljedicu mogu imati 80

oštećenje, gubitak broda ili tereta koji prevozi ili zagađenje okoliša. Iako sposobni zapovjednici i posada često mogu spriječiti da se to dogodi, osnovni uvjet sigurnosti broda je njegova konstrukcija koja treba odgovarati službi za koju je namijenjen. Klasifikacija brodova, tj. utvrđivanje klase prema njihovim tehničkim svojstvima i očuvanosti, nastala je iz potrebe da učesnici u brodarskom poslovanju (brodari, brodograditelji, osiguravatelji, financijske institucije i drugi) mogu dobiti pouzdane stručne podatke o vrsnoći pojedinog broda i o njegovoj prikladnosti za datu namjenu. Kako osiguratelji brodskih tereta i brodova nemaju tehničkih mogućnosti prosudbe konstruktivne vrsnoće broda koji treba osigurati, osnovane su posebne institucije za klasifikaciju brodova koje se nazivaju registri ili klasifikacijska društva (zavodi), a međunarodno su priznate i uživaju javno povjerenje u poslovnom svijetu. Klasifikacijska društva su organizacije koje ustanovljavaju i primjenjuju tehničke standarde za projektiranje, gradnju i nadzor brodova i drugih pomorskih konstrukcija. Te standarde klasifikacijska društva objavljuju u obliku tehničkih pravila. Brodovi koji su projektirani i izgrađeni prema pravilima društva mogu dobiti svjedodžbu klase. Pravila klasifikacijskih društava razvijena su da doprinesu čvrstoći konstrukcije i integritetu bitnih dijelova brodskog trupa, pouzdanosti pogonskog i drugih sustava, itd. Ona nisu projektne procedure i ne mogu se na taj način ni koristiti.

3.11.1. Razvitak pravila klasifikacijskih društava Sve do 1950-tih godina, pravila klasifikacijskih društava definirala su zahtjeve na konstrukciju jednostavnim izrazima i podacima temeljenim na iskustvu, ovisno o tipu, veličini i namjeni broda. Zadovoljavajuća pravila i procedure postupno su se razvijale kroz tzv. evolutivni pristup, tj. proces pokušaja, iskustva i modifikacije. Koristeći more kao laboratorij, i brod kao uzorak u naravnoj veličini, skup servisnih podataka se sakupljao da bi mogao biti interpretiran u obliku koda za primjenu na buduće slične brodove. Evolutivni pristup koristi malo teorije, pa dok god se klasifikacijska društva susreću samo s manjim promjenama u odnosu na prethodnu praksu, može osigurati podobnost konstrukcije, ali ne nužno

i

ekonomsku

efikasnost

(jer

ne

može

razlučiti

između

podobnosti

i

predimenzioniranosti). Kako su se saznanja akumulirala više na neuspjesima u konstrukciji, nego na nauci o čvrstoći broda i poznavanju materijala, klasifikacijska društava su morala pokazivati oprez u primjeni novih i neprovjerenih rješenja. U 1950-tim godinama, prije uporabe računala, pravila su se počela pisati u analitičkom i znanstveno zasnovanom obliku. 81

Jednostavni analitički izrazi korišteni su da bi se odredili zahtjevi za opločenje, ukrepe i sisteme nosača. Bili su zasnovani na definiranom lateralnom opterećenju na različite elemente konstrukcije i definiranim razinama prihvatljivosti naprezanja (izraženim kao dio granice razvlačenja i pojednostavljenim kriterijima izvijanja) za razne komponente naprezanja. Obično se vrši distinkcija između sljedećih komponenti: -

Naprezanja od savijanja brodskog trupa kao nosača (primarna naprezanja),

-

Naprezanja od savijanja okvira i sistema nosača (sekundarna naprezanja),

-

Naprezanja od savijanja ukrepa i neukrepljenog opločenja (tercijarna naprezanja). Kada je uporaba računala dobila zamah tijekom kasnih 60-tih i ranih 70-tih,

pojednostavljeni zahtjevi za nosače i okvire postupno su povučeni iz pravila i zamijenjeni 2D i 3D grednim analizama, te proračunima metodom konačnih elemenata. Nagli razvoj računala i numeričkih metoda 70-tih godina omogućio je hrabrije upuštanje u gradnju većih i posebnih tipova brodova za zadovoljenje proširenog tržišta u pogledu vrste i količine tereta. Takve nestandardne strukturne konfiguracije je bilo moguće projektirati s razumnom pouzdanošću uz pomoć teorijskih razmatranja, komparativnih proračuna i podataka o stanjima mora i odziva broda. Na osnovi matematičkih modela ili modelskih ispitivanja, definiraju se opterećenja na brod, karakteristike izdržljivosti materijala i brzina napredovanja korozije na jednoj strani, te detaljni odziv konstrukcije na svako stanje opterećenja na drugoj, te tako odredi njeno vjerojatno ponašanja tijekom životnog vijeka. Propisuju se analitičke metode za osiguranje pouzdanosti i uporabljivosti, čvrstoće, krutosti, vibracijskih karakteristika itd. Neke pomorske nesreće kao što je ona tankera Exxon Valdez iz 1989. godine koja je prouzročila veliku ekološku katastrofu, izazvale su veliki pritisak javnosti zabrinute za očuvanje okoliša i ukazale na potrebu preispitivanje sigurnosnih standarda. Pojavljuju se ekološki usmjereni brodovi, tankeri s dvostrukom oplatom, rezervnom propulzijom, a sve se više analizira čvrstoća prilikom sudara i nasukanja.

82

Slika. 59. Potonuće tankera Erika (Izvor: http://en.wikipedia.org) U novije vrijeme, potonuće tankera Erika posebno je potaknulo preispitivanje pomorskih standarda, osobito na području konstrukcije. Standardi se prevrednuju i primjenjuju uz sistematsku primjenu tehnike ocjene rizika, čime se djeluje na smanjenje učestalosti pojavljivanja i težine posljedica pomorskih nesreća. Shvativši da je sigurnost brodova više od samo tehničkog i funkcionalnog aspekta na koji su pravila bila koncentrirana, u 1990-tim u pravila se uvode zahtjevi IMO-a (Load Line, SOLAS, MARPOL), a potom i zahtjevi operativne sigurnosti, čime se dolazi do integralnog pristupa problemu sigurnosti.

3.11.2. Sigurnosni ciljevi klasifikacijskih društava

Ciljevi pravila su umanjiti rizike i posljedice lomova konstrukcije u odnosu na sigurnost života, okoliša i imovine i osigurati trajnost konstrukcije u predviđenenom vijeku. Na slici 60., prema [7], prikazuje sigurnost i trajnost brodske konstrukcije.

83

Overall safety /reliability Ukupna sigurnost / pouzdanost

Ugrađena debljina

Postojeća pravila

Trajnost

Minimalna prihvatljiva razina sigurnosti

Vrijeme

Slika. 60. Sigurnost i trajnost brodske konstrukcije (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Analysis Techniques, Hamburg, 2001.) Sveukupna sigurnost brodske konstrukcije mora biti jednaka ili veća od minimalo zahtijevane. To znači da: 

Čvrstoća konstrukcije i vodonepropusno moraju odgovarati predviđenom vijeku trajanja broda,



Određeno je minimalno stanje konstrukcije, koje odgovara minimalnoj razini sigurnosti kod koje se zahtjeva zamjena čelika da bi se nastavila služba broda.

Konstruktivni aspekti povezani sa zadovoljavajućom trajnošću broda uvjetuju da: 

Brod mora biti osposobljen za prijevoz tereta sa zahtijevanom fleksibilnošću da bi ispunio svoju projektiranu namjenu,



Konstrukcija mora imati zadovoljavajuću trajnost u vidu dodatka na koroziju i čvrstoće na zamor, kroz cijeli svoj vijek u službi.

84

3.11.3. Osnovna pravila klasifikacijskih društava

Brodska konstrukcija treba podnijeti realistični skup projektnih opterećenja zasnovan na: 

Normalnoj službi na moru i u luci,



Normalnoj službi tijekom održavanja i popravaka,



Službi u slučaju nesreće. Konstrukcija treba imati svojstvenu redundanciju. Brodska konstrukcija radi na način

hijerarhije i stoga lom konstruktivnih elemenata koji su niže u hijerarhiji ne bi trebao smjesta rezultirati posljedičnim lomom elemenata koji su više u hijerarhiji. To se može u razvijenoj formi prikazati na način: 

Lom opločenja ne bi trebao voditi odmah do posljedičnog loma ukrepljenog panela,



Lom ukrepljenog panela ne bi trebao voditi odmah do posljedičnog loma glavnog nosivog elementa,



Lom glavnih nosivih elemenata mora biti postupan.

Konstrukcija je osnovana tako da su trajne deformacije minimalizirane. Trajne deformacije lokalnih panela ili pojedinačnih elemenata ukrepljenog lima mogu se prihvatiti ako to ne utječe na: 

Integritet konstrukcije ili integritet nepropusnosti,



Svojstva konstrukcije ili ostalih sustava.

Konstrukcija je osnovana tako da je očuvana uporabljivost, tj. da su pukotine minimizirane, osobito u područjima gdje utječu na: 

Integritet konstrukcije ili integritet nepropusnosti,



Svojstva konstrukcije ili ostalih sustava,



Mogućnost otkrivanja, pregleda i popravka pukotine. Brod treba imati odgovarajuću redundanciju da preživi oštećenje u slučaju nesreće

kao što je udar, nasukanje, sudar, teško nevrijeme i sl.

85

3.12. Čvrstoća i opterećenje brodske konstrukcije prema pravilima klasifikacijskih društava Klasifikacijska društva obavljaju značajnu ulogu u sustavu sigurnosti plovidbe svjetskim morima. Pravila klasifikacijskih društava ustanovljavaju jedini danas međunarodno priznati tehnički standard za projektiranje i gradnju brodskih konstrukcija. Ova uloga priznata je Međunarodnom konvencijom o zaštiti života na moru. Samo klasifikacijska društva imaju dovoljno znanja i iskustva da udovolje standardima sigurnosti koje javnost očekuje. Iskustvo stečeno u radu s pravilima vodećih klasifikacijskih društava pokazuje da, iako se ona razlikuju kako u metodologiji kojom pristupaju problemu dimenzioniranja brodskih konstrukcija i brojnim detaljima proračunskih metoda za određivanje opterećenja i odziva, tako i u rezultirajučim dimenzijama konstrukcijskih elemenata, opća razina sigurnosti je praktički na istoj razini, što je rezultat dugogodišnjeg iskustva ovih institucija koje je u ta pravila ugrađeno. Današnja pravila za čvrstoću brodskih konstrukcija općenito pružaju zadovoljavajuću razinu postignute sigurnosti koji treba održati. Iako se tradicionalni pristup pravilima preko propisa temeljenih na empirijskom iskustvu i dobroj inženjerskoj praksi može općenito ocijeniti kao uspješan, ipak se s vremena na vrijeme događaju pomorske nesreće koje kao posljedicu imaju velike materijalne štete i gubitak ljudskih života, a ponekad ostavljaju teške posljedice na prirodni okoliš i živi svijet u njemu. U takvim uvjetima sigurnost na svjetskim morima privlači pažnju svjetske javnosti, koja zahtijeva odgovarajuće djelovanje nadležnih institucija. Stoga se neki elementi postojećeg sustava pravila, kao karike u lancu sigurnosti, povremeno ocjenjuju nedovoljnim da udovolje budućim zahtjevima industrije i naraslim kritikama javnosti. Kako se tehnološki zahtjevi stalno pomiču ka većim, bržim i složenijim brodovima, klasifikacijska društva moraju razviti racionalnu metodologiju ocjene rizika koji iz toga proizlazi. Za razliku od 1960-tih kada su strukturna rješenja ekstrapolirana da bi ispunila zahtjeve brodovlasnika za sve većim brodovima, danas postoje metode koje omogućavaju da se predvidi ponašanje konstrukcije. Štoviše, ta metodologija mora omogućiti da se precizno prosudi čvrstoća broda kroz čitav njegov vijek u službi i da se jasno ustanovi koji kritični elementi u konstrukciji će vjerojatno popustiti i kada. U daljnjoj obradi teme za primjer sam uzeo pravila za čvrstoću i opterećenje klasifikacijskog društva Det Norske Veritas (DNV).     86

3.12.1. Zahtjevi za opterećenje strukturnih elemenata broda prema pravilima DNV-a

Opterećenja na mirnoj vodi posljedica su razlike raspodjele težine i uzgona po duljini broda. Nisko-frekventna valna opterećenja sastoje se od okomitih, uzdužnih i torzijskih opterećenja, dok su visokofrekventna opterećenja uslijed udaranja i opruženja. Termalna opterećenja posljedica su promjene temperature. Tradicionalno se ukupni moment savijanja koji djeluje na brodski trup određuje kao zbroj momenata na mirnoj vodi i valovima: Mt = Msw + Mw

(13)

gdje je: - Msw najveća vrijednost momenta na mirnoj vodi u progibu ili pregibu proizašla iz stanja krcanja broda. Valni moment savijanja Mw propisan je pravilima klasifikacijskih društava za osnovnu klasu. Za brodove s posebnim zahtjevima može se odrediti iz dugoročne analize opterećenja prema nekoj od prihvaćenih teorija. Vrpčana teorija drugog reda može se koristiti u tu svrhu da bi se mogla dobiti razlika između valnih momenata u progibu i pregibu. Za brodove u oštećenom stanju može se koristiti kratkoročna analiza uz primjenu linearne vrpčane teorije, kada brod susreće nevrijeme određenog trajanja i određene manje vjerojatnosti susretanja. Da bi se uzela u obzir statistička kombinacija između momenata na mirnoj vodi i valnih momenata, može se koristiti izraz: Mt = ksw Msw + kw Mw

(14)

gdje su: - ksw i kw faktori kombinacije opterećenja. Za stanja nakon sudara i nasukanja brod ne može ploviti velikom brzinom i mora izbjegavati teško more. To rezultira smanjenom valnom visinom, pa se i valni moment može uzeti manji od ekstremnih projektnih stanja. S druge strane, momenti na mirnoj vodi mogu se u nekim slučajevima povećati. Ovi utjecaji definiraju se preko faktora kombinacije opterećenja. Da bi se uzeo u obzir utjecaj dinamičkog opterećenja, ukupni moment savijanja daje se u obliku: 87

Mt = ksw Msw + kw (Mw + kd Md)

(15)

gdje je: - kd faktor kombinacije opterećenja u odnosu na dinamički moment savijanja Md koji se javlja uslijed udaranja ili opruženja. Md se uzima kao srednja vrijednost ekstremnog dinamičkog valnog momenta pri istom stanju mora pri kojem se računa i valni moment savijanja. Za opruženje pri visokim stanjima mora Md se obično zanemaruje. Za udaranje je približno za tankere Md = 0.115 Mw u progibu, a Md = 0 u pregibu, a definira se individualnim zahtjevima svakog klasifikacijskog društva.

3.12.2. Okomito savijanje brodskog trupa prema zahtjevima DNV-a

Osnovni zahtjevi čvrstoće Zahtjevi klasifikacijskih društava na okomito savijanje brodskog trupa unutar središnjeg dijela broda u duljini od 0.4 L izraženi su usuglašenim zahtjevom IACS-a S11 uz sljedeća ograničenja u primjeni: 

L < 500 m,



L / B > 5,



B / D < 2.5,



CB (koeficijent punoće)  0.6.

U slučajevima kada je brod izvan standarda, odnosno jedan ili više navedenih uvjeta nije zadovoljen, opterećenja se dobivaju posebnim razmatranjem, najčešće direktnom analizom. Na primjeru tankera s odnosom L/B = 4.33 građenog u brodogradilištu Brodosplit u klasi DNV-a analiza je rezultirala povećanjem maksimalnih vrijednosti valnih momenata savijanja za 20% iznad zahtjeva IACS. Raspodjela valnih momenata po duljini također je određena direktnom analizom, uz uvjet da vrijednost valnih momenata ne smije nigdje biti manja od one koju bi se dobilo raspodjelom koju propisuje IACS. Zahtjeve na čvrstoću brodskog trupa kao grede izvan središnjeg dijela broda od 0.4 L pravila klasifikacijskih 88

društava određuju individualno. Dodatno propisi uključuju specijalna razmatranja povećanja okomitog momenta savijanja i smične sile u prednjem području brodova s visokom brzinom i/ili naglašeno otvorenom formom u pramčanom dijelu. Osnovni zahtjev uzdužne čvrstoće brodskog trupa definiran je usuglašenim zahtjevom IACS-a UR S11 i prihvaćen od svih klasifikacijskih društava. Na slici 61., prema [7], prikazana je konvencija predznaka momenata M i poprečnih sila Q, a na slici 62., prema [7], faktor uzdužne razdiobe valnog momenta M.

Slika. 61. Konvencija predznaka momenata M i poprečnih sila Q (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Analysis Techniques, Hamburg, 2001.)

Valni momenti savijanja u okomitoj ravnini: Mw = + 190 M CW L2 B CB x 10-3

pregib

(16)

Mw = - 110 M CW L2 B (CB + 0.7) x 10-3

progib

(17)

Slika. 62. Faktor uzdužne razdiobe valnog momenta M (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Analysis Techniques, Hamburg, 2001.) 89

Valne smične sile u okomitoj ravnini:

Fw (+) = + 30 F1 CW L B (CB + 0,7) x 10-2

pozitivna sila

(18)

Fw (–) = – 30 F2 CW L B (CB + 0,7) x 10-2

negativna sila

(19)

gdje su F1 i F2 faktori koji određuju uzdužnu raspodjelu po duljini broda, slika 63., prema [7].

Slika. 63. Faktor uzdužne razdiobe valnih smičnih sila F1 i F2 (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Analysis Techniques, Hamburg, 2001.)

Projektni moment savijanja na mirnoj vodi općenito se ne bi trebao uzeti manji od: MSWmin,H = 15 CW L2 B (8-CB) 10-3

za pregib

(20)

MSWmin,S = - 60 CW L2 B (CB+0.7) 10-3

za progib

(21)

Propisana raspodjela momenta savijanja na mirnoj vodi predmet je zahtjeva pojedinog klasifikacijskog društva. Valni momenti savijanja u uzdužnoj ravnini nisu predmet standarda, jer je njihova vrijednost znatno manja od vrijednosti momenata u okomitoj ravnini (tipično 20% ili manje, samo izuzetno do 50%). Pravila klasifikacijskih društava uzimaju ih obično u razmatranje u kombinaciji s vertikalnim i torzijskim momentima kod valjanja u nagnutim stanjima i plovidbi koso na valove.

90

3.12.3. Toplinska opterećenja Toplinska opterećenja uslijed promjena temperature normalno se ne uzimaju u razmatranje ukoliko se teret ne grije iznad pravilima propisane temperature (obično 65C). Kod viših temperatura ova je opterećenja vrlo teško odrediti zbog tendencije strukturnih elemenata ka trodimenzionalnom rastezanju i stezanju, a rezultat je obično znatno smanjenje dopuštenog momenta savijanja na mirnoj vodi, za teret temperature 65C oko 20%.

3.12.4. Lokalna opterećenja brodskog trupa Vanjski tlakovi od mora Opterećenje u točci ispod teretne vodne linije: p1 = 10 h0 + pdp

(22)

Opterećenje u točci iznad teretne vodne linije: p2 = a pdp – (4 + 0.2 ks) h0

(23)

Dinamički tlak pdp se uzima kao: p dp  pl  135

y  1.2(T  z ) B  75

p= ks CW + kf = (k s CW  k f )(0.8  0.15 V ) ako je V  1.5 L

k s  3C B 

2 .5 CB

L

(24)

u AP

= 2 između 0.2L i 0.7L od AP = 3C B  4

CB

gdje je kf manja vrijednost između gaza i udaljenosti vodne linije od vrha boka na promatranom presjeku (ne više od 0.8 CW), a ks faktor smične sile. Na slici 64., prema [7], prikazan je raspored tlakova na poprečnom presjeku i po duljini broda.

91

Slika. 64. Raspored tlakova na poprečnom presjeku i po duljini broda (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Analysis Techniques, Hamburg, 2001.) Unutarnji tlakovi od tekućine u tankovima Tlakovi od tekućine u tankovima računaju se prema najnepovoljnijem od navedenih kriterija. Tablica 4. Projektni tlakovi prema različitim kriterijima Projektni tlak

Kriterij

p1 =  (g0 + 0.5 av) hs

Ubrzanje

p2 =  g0 0.67 (hs +  b) – 0.12 (Hbt)

Valjanje

p3 =  g0 0.67 (hs +  l) – 0.12 (Hlt)

Posrtanje

p4 = 0.67 ( g0 hp + pdyn)

Odušnik

p5 =  g0 hs + p0

Ispitivanje tankova

U proračunu čvrstoće nosača, tlak p4 uvećava se. Na slici 65. prema [7], prikazan tipični raspored tlakova po visini na pregradi prema različitim zahtjevima.

92

Slika 65. Tipični raspored tlakova po visini na pregradi prema različitim zahtjevima (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Analysis Techniques, Hamburg, 2001.) Tlakovi od zapljuskivanja tekućine u djelomično nakrcanim tankovima s duljinom lb<0.13L i širinom bb<0.56B računaju se prema izrazima u tablici 5.

Tablica 5. Tlakovi od zapljuskivanja tekućine u djelomično nakrcanim tankovima lb<0.13L i bb<0.56B

0.13L0.56B

Tlak na poprečne stijenke

L   p   4  lb 200  

1.7l s L   ) p  g 0 l s k f 0.4  (0.39  L 350  

Tlak na uzdužne stijenke

B   p   3  bb  100 

gdje je:

k f  1  2(0.7 

p  7 g 0 k f (

bs  0.3)GM 0.75 B

h ) ; max = 1 H

Kod tankova sa širinom bb>0.56B i duljinom 0.13L
93

Tablica 6. Udarni tlakovi od zapljuskivanja tekućine na gornji i donji dio tanka

Tlak na poprečne stijenke

Tlak na uzdužne stijenke

gdje je:

k f  1  4(0.6 

l s 350  L  L 3550

pi  g 0 k r (

l s 350  L  L 3550

pi  g 0 k f (25 

pi 

220l s  7.5) sin 2  L

l L )(0.5  s ) sin 2  13 L

240 g 0 k f bs (  0.3)GM 1.5 sin 2  B B

h 2 ) ; max = 1 H

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

Provjera uzdužne čvrstoće brodskog trupa podrazumjeva: 

Usporedbu postignutog momenta otpora za palubu i dno s minimalno zahtijevanim,



Provjeru naprezanja izazvana opterećenjem brodskog trupa kao grede,



Proračun granične čvrstoće brodskog trupa.

Zahtjevi na moment otpora glavnog rebra u načelu se izražavaju kao: M SW  M W

10

gdje je:

8

 R

MSW

-

moment savijanja na mirnoj vodi,

MW10-8

-

valni momenti savijanja na osnovi vjerojatnosti pojavljivanja 10-8,

R

-

karakteristična otpornost strukture, odnosno plastičnost,



-

faktor skaliranja opterećenja,



-

faktor iskoristivosti.

(25)

Faktor umanjenja valnog momenta savijanja je  = 1.0 za neograničenu plovidbu, a za ograničeno područje plovidbe ili za uvjete u luci određen je pravilima pojedinog klasifikacijskih društava. 94

Minimalni zahtijevani moment otpora za palubu i dno Minimalni zahtjev uzdužne čvrstoće definiran je usuglašenim zahtjevom koji definira najmanji zahtijevani moment otpora za palubu i dno na sredini broda: Zmin = CW L2 B (CB + 0.7) k

(26)

Minimalni zahtijevani moment tromosti Minimalni zahtijevani moment tromosti definira zahtjev: Imin = 3CW L3 B (CB + 0.7)

(27)

3.14. Normalna naprezanja od savijanja brodskog trupa u okomitoj ravnini

Osnovni zahtjev uzdužne čvrstoće brodskog trupa definiran usuglašenim zahtjevom za moment otpora u području 0.4L u sredini broda: Z

M S  MW



 10 3

(28)

Faktor iskoristivosti i dopušteno normalno naprezanje:

 = 0.745

 = 175 / k

Izvan područja od 0.4L zahtjevi su propisani pravilima klasifikacijskih društava. Treba napomenuti da se zahtjev S11 odnosi na ugrađene dimenzije strukturnih elemenata, tj. ne oduzima se dodatak na koroziju. Stoga naprezanja koja se koriste za proračun uzdužne čvrstoće nisu istovjetna onima koja se dobiju primjenom standarnih momenata savijanja na model s čistim debljinama u FEM analizi.

3.15. Smična naprezanja od savijanja brodskog trupa u okomitoj ravnini Smična čvrstoća definira se preko zahtjeva za debljinu opločenja boka pod djelovanjem smičnih sila na mirnoj vodi i valovima:

95

t

gdje je:



-

 ( FS  FW )  F S   10 3  I

(29)

faktor razdiobe smične sile između boka i uzdužne pregrade, za brod bez uzdužnih pregrada = 0.5, definiran pravilima klasifikacijskih društava

F

-

faktor popravka smične sile uslijed nosivosti uzdužne strukture dna i neravnomjerne poprečne raspodjele opterećenja, definiran pravilima klasifikacijskih društava

Faktor iskoristivosti i dopušteno smično naprezanje:

 = 0.468

 = 110 / k

3.16. Zahtjevi na izdržljivost strukturnih elemenata prema DNV-u Zahtjevi na izdržljivost strukturnih elemenata određeni su osnovnom klasom 1A1 i dodatnim zahtjevima posebnih oznaka klase. Osnovna klasa 1A1 propisuje minimalne zahtjeve uzdužne čvrstoće, zahtjeve za lokalne strukture (debljina opločenja, moment otpora ukrepa te površina struka i moment otpora nosača) te zahtjeve na zamor orebrenja boka. Oznaka klase Nauticus(eng.: Newbuilding) propisuje minimalni standard direktnih proračuna za brodove za koje je obavezujuća ili prihvaćena kao zahtjev. Oznaka klase CSA (eng.: Computational Ship Analysis) propisuje prošireni opseg analiza koji zamjenjuje zahtjeve za direktne proračune propisane osnovnom klasom.

3.17. Načela kombinacije opterećenja i faktora iskoristivosti Pravila DNV-a osnivaju se na radnom naprezanju i uzimaju umanjena dinamička opterećenja u lučkim uvjetima kako je to opisano niže. Uzdužna čvrstoća brodskog trupa Faktor skaliranja valnog momenta savijanja prema izrazu:

 = 1.0

u plovidbi

 = 0.5

u luci 96

Valna opterećenja u lučkim uvjetima odgovaraju razini vjerojatnosti 10-4 u stanjima na otvorenom moru, što povećava dopušteni moment savijanja na mirnoj vodi. Stanja u plovidbi i lučki uvjeti dopuštaju jednaki faktor iskoristivosti: = 0.745

L = 175 f1

Izvan 0.4L DNV predviđa linearno smanjenje dopuštenog naprezanje od savijanja na vrijednost za 0.1L od okomica:

= 0.532

L = 125 f1

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

Poprečni i okomiti nosači primarno su određeni lokalnim lateralnim tlakom. Dinamička opterećenja zasnovana su na ubrzanjima broda pri vjerojatnosti od 10-8 reduciranim na razinu vjerojatnosti od približno 10-4 posredstvom faktora skaliranja opterećenja:

 = 0.5 Za stanja u plovidbi i stanja u luci primjenjuju se različiti faktori iskoristivosti:

= 0.76

u luci

= 0.68

u plovidbi

Projektni tlakovi za stanja u plovidbi: Psea = Ps +  Pdyn 10-8

(30)

Pint = Ps Projektni tlakovi za stanja u luci: Psea = Ps Pint = Ps gdje je:

Psea

-

projektni tlak mora [bar],

Pint

-

projektni unutarnji tlak [bar],

97

Ps

-

Pdyn 10-8 -

statički tlak, unutarnji tlakovi uključuju nadtlak [bar], dinamički tlak zasnovan na ubrzanjima broda s vjerojatnošću pojavljivanja 10-8 [bar].

Kako se vidi, opterećenja u plovnim stanjima zasnovana na vjerojatnosti pojavljivanja od 10-4 nisu konzistentna s momentima savijanja i smičnim silama koji se koriste za čvrstoću brodskog trupa kao grede. Prihvatljiva razina sigurnosti osigurava se preko različitih kriterija prihvatljivosti.

Međutim,

nije

moguće

održati

konzistentni

princip

opterećenja -4

kombiniranjem opterećenja od tlakova zasnovanim na razini vjerojatnosti od 10 i globalnim momentima zasnovanim na razini vjerojatnosti od 10-8 u istom modelu konačnih elemenata.

3.19. Uzdužni nosači (uključuju uzdužna naprezanja brodskog trupa)

Projektna opterećenja za lokalni odziv uzdužnih nosača koji su opterećeni i naprezanjima od savijanja brodskog trupa i lokalnim naprezanjima osnovana su na istim principima kao i za poprečne nosače. Dodatno se razmatraju globalna opterećenja koja djeluju istovremeno. Projektna uzdužna naprezanja određuju se u skladu sa: U plovidbi: U luci:

long = (static local +  static global) + (0.5 dyn local20 + 0.59 dyn global20) long = (static local +  static global) + 0.59 dyn global20

Preko faktora 0.59 uzima se u obzir faza između lokalnih i globalnih opterećenja. Prihvatljivost = 0.81 u plovidbi i u luci. Iz ovoga se vidi da opterećenja za stanja u plovidbi nisu konzistentna jer su globalna opterećenja zasnovana na vjerojatnosti pojavljivanja od 10-8, dok su lokalni tlakovi zasnovani na vjerojatnosti pojavljivanja od 10-4. Nadalje, u lučkim uvjetima nisu uzeta u razmatranje lokalna dinamička opterećenja. Kod direktne analize metodom konačnih elemenata pojavljuje se dodatna nekonzistencija koja proizlazi iz činjenice da se u svim računima za dimenzioniranje

98

strukture primjenjuje princip čiste debljine, dok je globalno uzdužno naprezanje definirano za karakteristike presjeka brodskog trupa s ugrađenim debljinama.

3.20. Zahtjevi za direktne analize Osnovna klasa 1A1 zahtjeva određeni opseg direktnih analiza kao dodatak eksplicitnim zahtjevima formula u pravilima, a dopuštena je metoda konačnih elemenata ili gredna analiza. Oznaka klase Nauticus (eng.: Newbuilding) propisuje FEM analizu, a obvezujuća je za: 

Tankere duljine veće od 190 [m],



Bulk carriere oznake BC-B ili BC-C duljine veće od 190 [m], odn. BC-B* ili BC-A duljine veće od 170 [m],



Kontejnerske brodove duljine veće od 190 [m]. Kod nove generacije brodova s dvostrukom oplatom, analiza metodom konačnih

elemenata daje određene prednosti u odnosu na grednu analizu zbog brojnih kutijastih struktura. Oznaka klase CSA (eng.: Computational Ship Analysis) propisuje prošireni opseg koji zamjenjuje zahtjeve za direktne proračune propisane osnovnom klasom: 

CSA-1, uz određene modifikacije u opsegu FEM proračuna i kontrole zamora, uvodi zahtjev na graničnu čvrstoću trupa kao grede. Koriste se slučajevi opterećenja propisani pravilima,



CSA-2 uvodi direktni proračun valnih opterećenja, FEM analizu cijelog trupa i nešto sofisticiraniju provjeru izvijanja. Međutim, ni u kom slučaju dimenzije strukturnih elemenata ne smiju biti manje od

minimalnih zahtjeva klase 1A1.

99

Tablica 7. Pregled zahtjeva za analizu prema oznaci klase 1A1

CSA-1

CSA-2

Valna opterećenja

Pravila DNV

Pravila DNV

Direktna analiza

Analiza naprezanja

3D gredna analiza

FEM model 2

FEM model cijelog

FEM

ili FEM

skladišta + detalji

broda + detalji

Dopuštena naprezanja

Pravila DNV

Pravila DNV

Pravila DNV za CSA

Izvijanje

Pravila DNV

Pravila DNV

DNV CN30.1 23

Zamor

Uzdužni elementi

Uzdužni elementi na

Uzdužni elementi i

na boku

srednjem dijelu

odabrani poprečni

broda

elementi

(plastičnost)

100

3.21. Analiza tanka tereta/skladišta prema zahtjevima osnovne klase 1A1 i oznake klase NAUTICUS U proračunu se koriste čiste debljine, što znači da se ugrađene debljine umanjuju za dodatak na koroziju tk. Analiza se koristi za određivanje odziva deformacija i naprezanja primarne strukture u području paralelnog srednjaka. Protezanje strukturnog modela definira se u ovisnosti o strukturnom rasporedu broda i slučajevima opterećenja. Finoća mreže određuje se u ovisnosti o načinu primjene opterećenja i tipu elemenata koji se koriste u modelu. Model standardno obuhvaća promatrani tank/skladište i dodatno jednu polovinu tanka/skladišta izvan oba kraja promatranog tanka/skladišta u srednjem dijelu teretnog prostora. Ako postoji simetrija strukture i opterećenja, može se koristiti model koji pokriva pola širine broda, pri čemu treba paziti na pravilno određivanje graničnih uvjeta. Također, ako postoji ravnina simetrije na sredini promatranog tanka, model se može protezati na pola tanka/skladišta na svaku stranu od poprečne pregrade. Na slici 66., prema [7], pokazan je izgled tipičnog modela tankera za ulje nosivosti 108000 dwt.

Z X

Y

Slika 66. Model konačnih elemenata tankera nosivosti 108000 dwt (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Analysis Techniques, Hamburg, 2001.) Model treba uključiti sve ukrepe na stvarnim konstruktivnim pozicijama, modelirane grednim elementima. Između uzdužnih ukrepa modelira se najmanje po jedan element tanke ljuske, dok se duljina između poprečnih okvira tipično dijeli na 4 elementa, te najmanje tri elementa po visini rebrenice i po širini okvira u dvoboku ako se koriste konačni elementi 101

ljuski s tri ili četiri čvora. Broj elemenata može se smanjiti korištenjem elemenata sa 6 ili 8 čvorova, tj. s čvorovima u sredini stranice. Na krajevima modela primjenjuju se uvjeti simetrije. Ako model pokriva jednu polovinu širine broda, simetrija se zadaje i u centralnoj ravnini. Model se podupire u vertikalnom smjeru na presjecima poprečnih pregrada s dvobokom i uzdužnom pregradom distribuiranim oprugama koje predstavljaju njihovu krutost. Konstante krutosti računaju se za svaku uzdužnu pregradu i bok broda na osnovi krutosti na savijanje i smik i za duljinu modela promatranog tanka/skladišta. Čvrstoća elemenata primarne nosive strukture pod djelovanjem tlaka od zapljuskivanja tekućine u djelomično nakrcanim tankovima ne mora se promatrati u okviru ove analize. Svaki se element promatra zasebno, jer pravila ne predviđaju djelovanje tlaka na cijelu izloženu površinu. Kako se na model primjenjuju opterećenja prema pravilima, a rezultati ocjenjuju standardnim kriterijima naprezanja odvojenim po komponentama, potrebno je izdvojiti primarna naprezanja brodskog trupa od sekundarnih naprezanja nosive strukture. Stoga se opterećenja koja proizlaze iz uzdužne čvrstoće brodskog trupa tipično ne uključuju u proračun, već se analitički dodaju lokalnim naprezanjima u svrhu provjere ukupnog naprezanja i izvijanja. Za potrebe provjere kriterija naprezanja koristi se razina vjerojatnosti 10-4, što odgovara 59% vrijednosti maksimalnog valnog momenta savijanja. Za provjeru kriterija izvijanja koristi se razina vjerojatnosti 10-8, koja odgovara maksimalnom valnom momentu predviđenom pravilima. Analize zamora rade se prema razini vjerojatnosti 10-4, jer ona odgovara opterećenjima koja se dnevno pojavljuju i najviše doprinose oštećenju od zamora, slika 67., prema [7]. 96 90 176. 165. 154. 143. 132.

66 60 54

99.

48

88.

42

77.

36

44. 33.

X

72

110.

55.

Y

78

121.

66.

Z

84

30 24 18

22.

12

11.

6

0.

0

Slika 67. Naprezanja u poprečnom okviru i u provezama poprečne pregrade (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Analysis Techniques, Hamburg, 2001.)

102

Analiza okvira i nosača koristi se za analizu naprezanja i deformacija osnovnog sustava nosača kao što su poprečni okviri, proveze na poprečnoj pregradi i slično. Tipični rezultati ovakve analize su membranska naprezanja uslijed savijanja, smika i torzije. Model može biti uključen unutar modela za analizu tanka/skladišta, ili kao posebni model s predefiniranim rubnim deformacijama/silama. Mreža elemenata mora biti dovoljno fina da može opisati porast naprezanja u kritičnim područjima (kao što je koljeno s kontinuiranom pojasnom trakom). Normalno je prihvatljiva veličina elemenata jednaka razmaku ukrepa, dok se finija mreža zahtjeva u području završetaka koljena. Analiza lokalne strukture koristi se za analizu naprezanja u lateralno opterećenim lokalnim ukrepama podvrgnutim velikim relativnim pomacima između nosača (npr. uzdužnjaci dna, pokrova dvodna i palube, okomite ukrepe na poprečnoj pregradi itd.). Za brodove otvorenog tipa s velikim palubnim otvorima (koji prelaze 65% širine broda ili 75% duljine skladišta) sa znatnim naprezanjima od vitoperenja, može se zahtijevati proračun torzije preko FEM modela s grubom mrežom kompletnog trupa.

 = 120 f1

(31)

3.22. Kombinacija uzdužnih naprezanja Kombinacija uzdužnih naprezanja razmatra se prema slici 68., prema [7] i sljedećem izrazu:

LR = DBL + S + WR DBL = uzdužno naprezanje nosača dvodna, ako nije poznato uzima se:

= 20 f1 laki rasuti teret = 50 f1 balast 85  b f1 tekući teret  B

Slika 68. Kombinacija uzdužnih naprezanja (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Analysis Techniques, Hamburg, 2001.) 103

Za provjeru smičnih naprezanja koristi se srednje smično naprezanje, definirano kao smična sila podijeljena s efektivnom smičnom površinom, za polje opločenja s n elemenata: i n

 mean 

 ( i 1

i

 Ai ) (32)

Aw

gdje je: Ai - efektivna smična površina elementa i,

i - smično naprezanje u elementu i, Aw - efektivna smična površina. Smična naprezanja u području otvora koji nisu opisani u modelu uzimaju se za smičnu površinu dobivenu preko sljedećeg izraza za srednju debljinu, slika 69., prema [7].

Slika 69. Srednja debljina struka nosača (Izvor: Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Analysis Techniques, Hamburg, 2001.)

t mean 

h  hco  tw ; h  rco

2

r co  1 

l co 2 . 6 ( h  h co ) 2

(33)

104

3.23. Lokalna čvrstoća Lokalna čvrstoća opločenja Izraz za debljinu opločenja opterećenog lateralnim tlakom p: t  Ck a s

p

(34)

f 1

gdje je C faktor ovisan o oslonjenosti krajeva polja opločenja i koji iznosi 15.8 za upete krajeve. Dopuštena naprezanja za elemente opločenja unutar 0.4L koji sudjeluju u uzdužnoj čvrstoći dana je u tablici 8. Tablica 8. Dopuštena naprezanja za opločenje unutar 0.4L Uzdužno orebrenje

Poprečno orebrenje

Dno i uzvoj

120 f1

175 f1 – 120 f2b ; max. 120 f1

Pokrov dvodna

140 f1

200 f1 – 110 f2b ; max. 140 f1

Bok (u N.L.)

140 f1

120 f1

Uzdužne pregrade u N.L.

160 f1

140 f1

Paluba čvrstoće

120 f1

175 f1 – 120 f2d ; max. 120 f1

Uzdužni nosači u dvodnu

130 f1

190 f1 – 120 f2d ; max. 130 f1

Dopuštena naprezanja za bok i uzdužne pregrade iznad i ispod N.L. linearnom interpolacijom smanjuju se do vrijednosti za palubu i dno. Za uzdužne pregrade može se uzeti 160 f1 kad je opterećenje dinamičko uslijed valjanja ili zapljuskivanja tekućine u tankovima. Za sve navedene elemente bez obzira na smjer ukrepljenja dopušteno naprezanje unutar 0.1L od okomica je 160 f1, a između se određuje linearnom interpolacijom. Dopuštena naprezanja za ostale elemente (neovisno o smjeru orebrenja):  Palube iznad i ispod palube čvrstoće

 = 160 f1, 105

 Poprečne pregrade

 = 160 f1,

 Vodonepropusne pregrade kod naplavljenja

 = 220 f1.

Lokalna čvrstoća opločenja kod udarnih opterećenja (udaranje pramca, udarni tlakovi u djelomično nakrcanim tankovima itd.) računa se po izrazu: t  0 .9 k a k r  s

pd

(35)

f1

iz čega izlazi da je faktor iskoristivosti:

 = 1.31

 = 308 f1

Lokalna čvrstoća ukrepljenja Izraz za lokalnu čvrstoću ukrepljenja zadan je kroz zahtjev za moment otpora u sljedećem obliku: Z

1000l 2 spwk m

(36)

Tablica 9. Dopuštena naprezanja  za uzdužno ukrepljenje unutar 0.4L Dopušteno naprezanje Uzdužnjaci dna – jednostruko dno

225 f1 – 130 f2b; max. 160 f1

Uzdužnjaci dna – dvostruko dno

225 f1 – 130 f2b – 0.7 db; max. 160 f1

Uzdužnjaci pokrov dvodna

225 f1 – 100 f2b – 0.7 db; max. 160 f1

Bok

225 f1 – 130 f2 (zn-za)/zn; max. 130 f1

Paluba čvrstoće i duga nadgrađa

225 f1 – 130 f2d; max. 160 f1

Kontinuirane palube ispod pal. čvrstoće

225 f1 – 130 f2 (zn-za)/zn; max. 160 f1

Uzdužne pregrade u N.L.

225 f1 – 130 f2 (zn-za)/zn; max. 160 f1

Dopušteno naprezanje unutar 0.1L od okomica je 160 f1, a između se određuje linearnom interpolacijom. Lokalna čvrstoća nosača

106

Za nosače panela na vanjskoj oplati, pregradama itd. koji sudjeluju u uzdužnoj čvrstoći vrijede sljedeća dopuštena naprezanja na savijanje: 190 f1 – 130 f2 (zn-za)/zn; max. 160 f1

(37)

Za sve ostale nosače dopušteno je naprezanje 160 f1.

3.24. Čvrstoća na izvijanje 3.24.1. Opločenje Lokalni paneli opločenja između ukrepa mogu biti podvrgnuti jednoosnim ili dvoosnim normalnim naprezanjima, a u nekim slučajevima kombiniranim i sa smičnim naprezanjima. Zahtijevani faktori iskoristivosti  za izvijanje zadani su prema pravilima u ovisnosti o vrsti strukture i tipu opterećenja. 

Izvijanje opločenja pod jednoosnim tlačnim naprezanjem: - paluba, jednostruko dno, uzdužno ukrepljeni bok

 = 1.00

- dno, pokrov dvodna, poprečno ukrepljeni bok

 = 0.90

- lokalni paneli, normalno opterećenje

 = 0.80

- lokalni paneli, ekstremno opterećenje (npr. udar)

 = 1.00

Kod panela izloženih uzdužnom naprezanju, al = S + W. 



Izvijanje pod smičnim naprezanjem: - bok i uzdužne pregrade izloženi globalnom smiku

 = 0.90

- struk nosača s izračunatim nazivnim naprezanjem (=Q/A)

 = 0.85

- struk nosača kada su smična naprezanja izračunata FEM-om

 = 0.90

Izvijanje opločenja pod dvoosnim (uzdužnim i poprečnim) aksijalnim naprezanjem: - paneli s uključenim globalnim naprezanjem

 = 1.00

- paneli sa samo lokalnim naprezanjem

 = 0.85

- kritično naprezanje uzdužnjaka i drugih ukrepa pod tlačnim naprezanjem  = 0.85

107

3.24.2. Ukrepljenje Kriteriji za izvijanje ukrepljenja: 

Lateralno izvijanje pod tlačnim opterećenjem  =0.85, za uzdužnjake se uzima naprezanje al = S + W,



Torzijsko izvijanje  = 0.90 u općem slučaju, odnosno  =0.85 ukoliko je za susjedno opločenje dopušteno izvijanje u elastičnom području.

3.25. Zamorna čvrstoća Zamor se u pravilima prvi put pojavljuje 1992. godine, kada se uvodi direktna provjera zamora uzdužnjaka boka. Do tada je zamor bio uključen samo indirektno preko faktora materijala f1 koji u određenom omjeru umanjuje nazivnu granicu razvlačenja u odnosu na čelik normalne čvrstoće. Područje boka broda između balastne i teretne vodne linije podvrgnuto je najvećim cikličkim opterećenjima u životnom vijeku broda uslijed prolaska valova uzduž boka broda. Na slici 70., prema [7], prikazana su zahtjevi pravila DNV za uzdužnjake boka.

Slika 70. Zahtjev pravila DNV za uzdužnjake boka (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.) 108

Pri tom se kao opterećenje uzima jednostruka amplituda dinamičkog tlaka, a dopuštena jednostruka amplituda promjenjivog dinamičkog naprezanja jednaka je:

d 

130c K

(38)

gdje je K faktor koncentracije naprezanja ovisan o tipu prolaza uzdužnjaka kroz poprečnu strukturu. U području poprečnih pregrada gdje postoji relativni pomak između pregrade i poprečnog okvira (popuštanje oslonca), dinamičko naprezanje se uvećava za jednostruku amplitudu dinamičkog naprezanja uzrokovanog relativnim pomakom. Kod osnovne klase 1A1 proračun zamora uglavnom razmatra prolaze uzdužnjaka kroz poprečnu strukturu, ukrepu poprečnih okvira i koljena na ukrepi ukoliko ih ima. Oznaka klase Nauticus(Newbuilding) dodatno predviđa analizu kritičnih detalja kao što je spoj pokrova dvodna sa kosinom opločenja uzvojnog tanka. Pojednostavljena analiza zamora osnovana je na temeljnim načelima. Uključena su naprezanja podijeljena u dva nivoa: 

Globalna naprezanja i



Lokalna naprezanja. Globalna naprezanja sastoje se od doprinosa momenata savijanja u vertikalnoj i

horizontalnoj ravnini. Lokalna naprezanja sastoje se od doprinosa: 

Lokalnog savijanja ukrepe uslijed vanjskog/unutarnjeg tlaka,



Utjecaja lokalnog relativnog pomaka ukrepe uslijed različitog poprečnog progiba poprečne pregrade i susjednog okvira uslijed vanjskog/unutarnjeg tlaka,



Savijanja dvodna/dvoboka uslijed vanjskog/unutarnjeg tlaka. Pravila DNV predviđaju mogućnost projektiranja strukture na životni vijek veći od 20

godina, i to počevši od 25 godina pa naviše po pet godina. Ocjena čvrstoće na zamor osniva se na najčešće korištenim stanjima krcanja. Omjer vremena provedenog u određenom stanju naspram ukupnog vijeka broda treba odražavati aktualni način službe broda.

109

Dio životnog vijeka provedenog neaktivno (u luci, dokiranje, popravci) ne uzima se veći od 0.15. Dio proveden u stanju pune nakrcanosti i balastu normalno se može pretpostaviti kako slijedi: Tablica 10. Vrijeme provedeno u stanju krcanja za pojedine tipove brodova Tankeri

Brodovi za ras. teret

Kont. brodovi

Nakrcana stanja

0.45

0.50

0.65

Balastna stanja

0.40

0.35

0.20

Utjecaj korozivnog okoliša uzima se kroz pretpostavku da je struktura izložena korozivnom mediju kroz 30% životnog vijeka. Za oznaku klase CSA-1 dinamička naprezanja osnivaju se na opterećenjima zadanim pravilima. Za oznaku klase CSA-2 dinamička naprezanja osnivaju se globalnoj FEM analizi i direktnom proračunu opterećenja. Ocjena naprezanja na zamor osniva se na izračunatom nazivnom naprezanju i odgovarajućim faktorima koncentracije naprezanja. Ako faktori koncentracije naprezanja za detalj nisu poznati, provodi se FEM analiza finom mrežom. Faktori koncentracije naprezanja u zavaru (uslijed geometrije zavara) osnivaju se na standardnim vrijednostima. Osim toga uvedene su nove oznake klase PLUS-1 i PLUS-2, koje predviđaju životni vijek broda 30, odnosno 40 godina za sve svjetske rute. Za službu u Sjevernom Atlantiku životni vijek je upola manji. Oznake klase PLUS predviđaju FEM analizu finom mrežom, dodatno se analiziraju ostale komponente prolaza uzdužnjaka, tj. zavar uzdužnjaka na poprečni okvir i zavar spojne pločice. Analiziraju se i drugi kritični detalji, kao što je spoj uzvojnog tanka na dvodno itd.

110

4. SUSTAVI GRADNJE BRODA 4.1. Poprečni sustav gradnje Poprečni sustav gradnje upotrebljava se za gradnju brodova manjih duljina, na kojima problem uzdužne čvrstoće nije naročito izražen. Razvijen je na određeni način prijenosom iskustava i konstrukcije drvene gradnje. Kod drvenih brodova prvenstveni problem predstavlja osiguranje nepropusnosti drvene oplate te se taj problem kroz povijest rješavao na način da se postavi što je više moguće poprečnih rebara, čime bi se ukrutile trenice oplate (marive), čime bi se dobila nepropusnost spojeva (ljubnica). Kroz povijest su razvijena dva sustava poprečne gradnje, engleski i francuski. Značajka poprečnog sustava gradnje je poprečno orebrenje trupa broda, tj. osnovu kostura broda čine poprečni okviri (rebrenice, rebra i sponje). Elementi uzdužne čvrstoće kod poprečnog sustava gradnje su oplata dna, oplata dvodna, oplata boka, palube, kobilica, palubna proveza, završni voj, uzdužni nosači dvodna, bočne proveze i palubne podveze. Elementi poprečne čvrstoće kod poprečnog sustava gradnje su jake i nepropusne rebrenice (ako brod nema dvodna, onda okvirne rebrenice), okvirna rebra, okvirne sponje i poprečne pregrade. Elementi lokalne čvrstoće (sekundarni elementi strukture) su lake rebrenice, obična rebra, obične sponje, upore, ukrepe nosača i koljena. U elemente lokalne čvrstoće možemo svrstati i pražnice grotala. Okvirni elementi strukture – smještaju se obično kao svako četvrto rebro što znači da su npr. okvirna rebra, okvirne sponje, jake rebrenice smještene tako da su obično međusobno udaljene četiri razmaka rebara. Konfiguracija brodskih prostora zahtijeva odstupanje kod ovog načela, razmaci se mogu adekvatno povećati i smanjiti, što naravno izaziva promjene dimenzija elemenata strukture.

111

Slika 71. Brod za prijevoz općeg tereta izgrađen prema poprečnom sustavu gradnje (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) gdje je: 1. poprečna pražnica teretnog grotla – eng. transverse hatchway coaming, 2. uzdužna pražnica teretnog grotla – eng.longitudinal hatchway coaming, 3. sponja – eng.beam, 4. palubna proveza – eng.stringer plate (deck stringer plate), 5. završni voj – eng.shearstrake, 6. rebro – eng.frame, 7. koljeno – eng.bracket, 8. upora – eng.pillar, 9. hrptenica – eng.centre girder ( bottom centreline girder), 10. plosna kobilica – eng.keel plate, 11. bočni nosač dna – eng.side girder (bottom side girder), 12. olakšana rebrenica (solidna) – eng.plate floor, 13. okvirno rebro – eng.web frame, 112

14. okvirna sponja grotla – eng.strong hatch end beam, 15. uzvoj – eng.bilge, 16. unutarnje opločenje dvodna – eng.inner bottom plating, 17. vanjsko opločenje dvodna – eng.outer bottom plating, 18. završna ploča dvodna, rubni lim – eng.margin plate. 4.2. Uzdužni sustav gradnje Pri gradnji brodova većih duljina uobičajen je uzdužni sustav gradnje, koji se najprije počeo primjenjivati pri gradnji tankera. Značajka mu je uzdužno orebrenje trupa broda, tj. osnovni elementi strukture trupa su uzdužnjaci dna, boka i paluba. Spomenuti osnovni elementi strukture zajedno s oplatom dna, boka i paluba, hrptenicom, neprekinutim uzdužnim nosačima dna, bočnim provezama i uzdužnim pregradama, osiguravaju brodu veliku uzdužnu čvrstoću. Poprečnu čvrstoću i ukrepljenje uzdužnih veza osiguravaju jaki poprečni okviri. Na taj se način sa ovakvim sustavom gradnje postiže znatno kruća konstrukcija protiv izvijanja. Osim rečenog, pri ovom sustavu s lakšom konstrukcijom postiže se potrebna čvrstoća broda, što znači da je takav brod ekonomičniji zbog uštede na težini. Elementi uzdužne čvrstoće kod uzdužnog sustava gradnje su oplate dna, dvodna, boka, palube, dvoboka, kobilica, završni voj, palubna proveza, uzdužni nosači dvodna i dvoboka, palubne podveze te uzdužnjaci svih oplata koji se spajaju na odgovarajući način. Elementi poprečne čvrstoće kod uzdužnog sustava gradnje su poprečne pregrade, poprečni nosači dvodna i dvoboka i okvirne sponje koje se ponekad kod tankova izvode iznad palube. Elementi lokalne čvrstoće kod uzdužnog sustava gradnje su uzdužnjaci svih oplata. Elementi lokalne čvrstoće su i sve ukrepe protiv izvijanja dvodna i nosača.

113

Slika 72. Kontejnerski brod izgrađen prema uzdužnom sustavu gradnje (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) gdje je: 1. grotlo (grotleni otvor) – eng.hatch, 2. grotleni poklopac – eng.hatch cover, 3. nosač grotlenih poklopaca – eng.hatch cover girder, 4. pražnica teretnog grotla – eng.hatchway coaming, 5. palubna proveza – eng.stringer plate (deck stringer plate), 6. završni voj – eng.sheerstrake, 7. uzdužnjak palube (uzdužna sponja) – eng.deck longitudinal, 8. uzdužnjak boka (uzdužno rebro) – eng.side longitudinal, 9. uzdužna ukrepa uzdužne pregrade – eng.longitudinal stiffener on longitudinal bulkhead, 10. uzdužnjak dna – eng.bottom longitudinal, 11. uzdužnjak pokrova dna – eng.inner bottom longitudinal, 12. hrptenica – eng.centre girder (bottom centreline girder), 13. plosna kobilica – eng.keel plate, 14. bočni nosač dna – eng.side girder (bottom side girder), 114

15. olakšana rebrenica (solidna) – eng.plate floor, 16. poprečni okvir – eng.plate transverse. 4.3. Mješoviti sustav gradnje Na brodovima za opći teret jake bočne proveze i okvirna rebra smanjuju raspoloživi prostor za krcanje tereta. Zbog toga se i razvio mješoviti ili kombinirani sustav gradnje. Značajka mješovitog sustava gradnje je uzdužno orebrenje dna i gornje palube (dakle, na mjestima gdje su naprezanja uslijed uzdužnih savijanja broda najveća) te poprečno orebrenje bokova i donjih paluba. Takvi brodovi uz zadovoljavajuću poprečnu i uzdužnu čvrstoću imaju i dobru ekonomičnost u slaganju tereta u skladištima. Elementi uzdužne čvrstoće kod mješovitog sustava gradnje su oplata dna, dvodna, boka, palube, oplata uzvojnog i wing tanka (potpalubni bočni tank), kobilica, završni voj, palubna proveza, uzdužni nosači dvodna i uzdužnjaci svih oplata ako su na nepropusnim pregradama spojeni na odgovarajući način. Elementi poprečne čvrstoće kod mješovitog sustava gradnje su poprečni nosači dvodna, okviri wing i bilge tankova, okvirne sponje i okvirna rebra, ako ih ima, i poprečne pregrade. Poprečni okviri (poprečni nosač dvodna), okviri tankova, okvirne sponje i rebra obično se postavljaju tako da su međusobno udaljeni četiri razmaka rebra. U slučaju prijevoza teških tereta, razmaci između poprečnih elemenata čvrstoće mogu se smanjiti. Elementi lokalne čvrstoće kod mješovitog sustava gradnje su rebra i uzdužnjaci oplata svih opločenja koji sudjeluju u uzdužnoj čvrstoći.

115

Slika 73. Bulk carrier izgrađen prema mješovitom sustavu gradnje (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) gdje je: 1. poprečna pražnica teretnog grotla – eng.transverse hatchway coaming , 2. uzdužna pražnica teretnog grotla – eng.longitudinal hatchway coaming, 3. uzdužnjak palube (uzdužna sponja) – eng.deck longitudinal, 4. uzdužnjak potpalubnog bočnog tanka – eng.longitudinal of upper wing tank, 5. palubna proveza – eng.stringer plate (deck stringer plate), 6. završni voj – eng.sheerstrake, 7. rebro (poprečno rebro) – eng.frame, 8. koljeno – eng.bracket, 9. uzdužnjak uzvojnog tanka – eng.longitudinal of bilge tank, 10. uzdužnjak dna – eng.bottom longitudinal, 11. uzdužnjak pokrova dna – eng.inner bottom longitudinal, 12. hrptenica – eng.centre girder (bottom centreline girder), 13. plosna kobilica – eng.keel plate, 14. bočni nosač dna – eng.side girder (bottom side girder), 116

15. olakšana rebrenica (solidna) – eng.plate floor, 16. ukrepa – eng.stiffener. 4.4. Struktura dna (eng.: bottom structures) 4.4.1. Jednostruko dno (eng.: single bottom) Jednostruko dno podupire opločenje dna, sudjeluje u uzdužnoj i poprečnoj čvrstoći. Primjenjuju se samo u konstrukciji manjih brodova. Na brodovima manjim od 500 [brt] i na ribarskim brodovima nije potrebno dvodno. Jednostruko dno se ranije primjenjivalo i kod tankera međutim danas se tankeri grade sa dvodnom zbog oštrih zahtjeva za zaštitu okoliša.

Slika 74. Stara izvedba konstrukcije tankera (jednostruko dno) (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) gdje je: 1. oplata, 2. uzdužno rebro, 3. rebrenica, 4. koljeno, 5. korugirana uzdužna pregrada, 6. paluba. 117

Preko opločenja dna prenose se hidrostatički i hidrodinamički lateralni tlakovi na strukturu dna. Poprečni nosači dna tvore zajedno sa sunosivim dijelom oplate dna dio poprečnog okvira brodskog trupa te su izloženi poprečnim opterećenjima uslijed hidrostatskog i hidrodinamičkog tlaka mora. Poprečni i uzdužni nosači zajedno sa sunosivim dijelovima oplate dna tvore i roštiljnu strukturu lokalno opterećenu lateralnim tlakovima. Osobito su opterećeni prednji dijelovi dna zbog djelovanja valova i krmeni dijelovi dna zbog djelovanja kormila i kormilarskog uređaja, rada strojeva te vijka. Lokalno na strukturu dna mogu djelovati koncentrirana i/ili distribuirana opterećenja tereta i uređaja, kao i opterećenja pri porinuću i dokovanju te opterećenja pri nasukavanju. Oplata dna i uzdužni nosači dna tvore donji pojas brodskog trupa kao grede te su izloženi uzdužnim opterećenjima uslijed savijanja brodskog trupa na mirnoj vodi i na valovima.

Slika 75. Jednostruko dno u poprečnom sistemu gradnje (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.)

118

Slika 76. Jednostruko dno u uzdužnom sistemu gradnje (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) gdje je: 1. hrptenica, 2. opločenje dna, 3. rebrenica, 4. uzdužnjak, 5. poprečna pregrada, 6. uzdužna pregrada. 4.4.2. Rebrenica, poprečni nosači dna (eng.: floor, floor plates) Dno se redovito gradi u poprečnom sustavu. Rebrenice su glavni poprečni nosači dna i postavljaju se na svakom rebru. Visoke rebrenice, posebno u krmenom piku, moraju se učvrstiti ukrepama. Rebrenice moraju imati otvore za otjecanje da se omogući dotok tekućine do usisa sisaljki. Rebrenice većih brodova imaju i otvore za olakšanje. Ako je ugrađena gredna kobilica, rebrenice trebaju biti neprekinute od boka do boka. Ako je ugrađena plosna kobilica rebrenice mogu biti neprekinute ili prekinute na sredini broda. 

Rebrenice u teretnim prostorima (eng.: floor plates in cargo hold area)

Na brodovima bez dvodna ili van područja dvodna, dimenzije rebrenica koje se nalaze između pregrade krmenog pika i sudarne pregrade određuju se po izrazu: 119

W = k · d · s · l2

[cm3]

(39)

gdje je: l - nepoduprti raspon mjeren na gornjem rubu rebrenice od boka do boka m, lmin = 0.7B; B – širina broda m, k = 7.5 za prostore koji mogu biti prazni pri punom gazu, npr. strojarnica, spreme, k = 4.5 na ostalim mjestima. Visina rebrenice ne smije biti manja od iznosa dobivenog prema izrazu: h = 55B – 45 [mm], ali nikako manje od hmin = 180 [mm] Na brodovima s kosim rebrenicama, visina rebrenice na udaljenosti 0.1L od kraja (boka) ne smije biti manja od visine rebra. Debljina struka rebrenice ne smije biti manja od iznosa dobivenog po izrazu:

t

h  3 [mm] 100

(40)

Površina presjeka struka rebrenice određuje se analogno kao za rebrenice u dvodnu. Pojasna traka rebrenice se izvodi neprekinuto preko cijelog raspona L. Ako se prekida, na spoju s pojasnom trakom hrptenice, izvodi se zavar s potpunim provarom. 

Rebrenice u pikovima (eng.: floor plates in peaks)

Duljina struka rebrenice u pikovima ne smije biti manja od iznosa dobivenog prema izrazu: t = 0.035l + 5.0

[mm]

(41)

Debljina ne treba biti veća od debljine dobivene za rebrenice u dvodnu. Visina rebrenica u pramčanom piku:

120

h = 0.06H + 0.7

[mm]

(42)

Visina rebrenica u krmenom piku mora se protezati iznad statvene cijevi. 

Uzdužni nosači (eng.: longitudinal girders)

Svi brodovi s jednostrukim dnom moraju imati središnji uzdužni nosač (hrptenicu). Ako je širina mjerena vrhom rebrenice veća od 9 m, ugrađuju se po dva uzdužna bočna nosača. Bočni nosači se ne zahtijevaju ako je širina manja od 6 m. Razmaci između uzdužnih nosača u području pojačanog dna pramca posebno se određuju. Središnji i bočni uzdužni nosači trebaju se protezati što dulje prema pramcu i krmi, a spajanje se vrši postupnim smanjivanjem preko duljine dvaju rebara. 

Hrptenica (eng.: centre girder, centre keelson, vertical keel)

Hrptenica je središnji uzdužni nosač dna, a naziva se još i središnje pasmo ili vertikalna kobilica. Svi brodovi s jednostrukim dnom moraju imati središnji uzdužni nosač. Središnje pasmo može biti neprekinuto ili sastavljeno od više ploča umetnutih između rebrenica. Debljina struka hrptenice unutar područja 0.7L na sredini broda ne smije biti manja od iznosa dobivenog prema izrazu: t = 0.07L + 5.5

[mm]

(43)

Površina presjeka pojasne trake hrptenice u području 0.7L na sredini broda ne smije biti manja od: Af = 0.7L + 12

[cm2]

(44)

Površina presjeka pojasne trake, kao i debljina struka hrptenice, mogu se prema krajevima broda smanjiti za 10%.

121



Bočni uzdužni nosači dna, hrptenjaci (eng.: side girder, side keelson) Bočno pasmo je bočni uzdužni nosač dna. Ako širina mjerena vrhom rebrenice nije

veća od 9 m, ugrađuje se po jedan bočni uzdužni nosač. Ako ta širina prelazi 9 m, ugrađuju se po dva bočna uzdužna nosača. Bočni nosači se ne zahtijevaju ako je širina manja od 6 m. Bočno pasmo je obično umetnuto među rebrenicama. Središnji i bočni nosači trebaju se protezati što dulje prema pramcu i krmi. Debljina struka bočnih nosača unutar područja 0.7L na sredini broda ne smije biti manja od iznosa dobivenog prema izrazu: t = 0.04L + 5.0

[mm]

(45)

Površina presjeka pojasne trake bočnih nosača u području 0.7L na sredini broda ne smije biti manja od iznosa dobivenog prema izrazu: Af = 0.2L + 6

[cm2]

(46)

Površina presjeka pojasne trake, kao i debljina struka bočnih nosača, može se prema krajevima broda smanjiti za 10%. 

Kobilica jednostrukog dna (eng.: keel)

Kobilica je najdonji dio trupa i dio je dna. Proteže se od pramca do krme. Dva su osnovna tipa kobilice kod jednostrukog dna: Gredna kobilica (eng.: bar keel) se ugrađuje samo u manje brodove, vrlo je važan element uzdužne čvrstoće brodskog trupa, štiti dno pri nasukavanju, Plosna kobilica (eng.: flat keel) je zapravo središnji voj oplate dna, sa središnjim pasmom čini važan element uzdužne čvrstoće brodskog trupa.

122



Opločenje jednostrukog dna (eng.: bottom plating)

Vodonepropusnost dna osigurava opločenje dna. Središnji voj opločenja dna, kad nije primijenjena gredna kobilica, je plosna kobilica. Kad se primjenjuje gredna kobilica, središnji voj do gredne kobilice (garboard strake) treba biti dimenzija kao plosna kobilica. Širina plosne kobilice ne smije biti manja od 800 + 5L, niti treba biti veća od 1800 [mm]. Debljina plosne kobilice je za 2 [mm] veća od debljine susjednog opločenja dna. Uzvojni voj (eng.: bilge strake) opločenja dna je završetak dna na boku. Širina uzvojnog voja ne smije biti manja od 800 + 5L, niti treba biti veća od 1800 [mm]. 4.4.3. Dvodno (eng.: double bottom) Dvodno se na teretnim brodovima gradi u poprečnom i u uzdužnom sustavu. Proteže se od sudarne pregrade do pregrade krmenog pika, koliko god je to moguće, sukladno s namjenom broda. Na brodovima manjim od 500 [brt] i na ribarskim brodovima nije potrebno dvodno. Pokrov dvodna se proteže do bokova broda tako da štiti uzvojni voj. Mali kaljužni zdenci (eng.: small wells) izvedeni u sklopu konstrukcije dvodna ne smiju biti dublji nego što je potrebno. Na mjestima gdje su izvedeni nepropusni prostori namijenjeni isključivo za prijevoz tekućina, nije potrebno postavljati dvodno, ako su ti prostori tako izvedeni da jamče sigurnost broda u slučaju oštećenja dna u tom području. U dvodnu se smještaju tankovi za gorivo, slatku vodu (osim pitke vode) te tankovi za balast, tako da je prostor koji nije pogodan za druge korisne svrhe ipak iskorišten. Gdje god je moguće, tankove otpadnog ulja kao i tankove za cirkulaciju ulja treba maknuti od oplate. Tankovi goriva moraju biti pregratkom (eng.:cofferdam) odijeljeni od tankova ulja za podmazivanje, ulja hidraulike, biljnih ulja, napojne vode, kondenzata i pitke vode. Dvodno je i nepropusna struktura za slučaj prodora vode kod npr. nasukavanja broda.

123

Slika 77. Sekcija dvodna u radionici i na navozu (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

Slika 78. Sekcija dvodna broda (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

124

Slika 79. Sekcija dvodna (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

Slika 80. Prolaz uzdužnjaka kroz rebrenicu (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

125

Struktura dvodna preko opločenja dna preuzima lokalna statička i dinamička opterećenja uslijed vanjskih tlakova mora, okomito na svoju ravninu te od ukrcanih tereta na pokrovu dvodna (tekućih, rasutih ili komadnih tereta). Lokalno na strukturu dvodna mogu djelovati koncentrirana i/ili distribuirana opterećenja tereta i uređaja, kao i opterećenja pri porinuću i dokovanju te opterećenja pri nasukavanju. Dvodno je pogodno, osim za preuzimanje tlaka mora, i za preuzimanje uzdužnih globalnih savojnih opterećenja brodskog trupa kao grede, osobito tlačnih naprezanja koja nastaju u pregibu broda, a izlažu elemente dna izvijanju. Oplata dna, pokrov dvodna i poprečni nosači tvore i dio poprečnog okvira brodskog trupa te su izloženi poprečnim opterećenjima uslijed hidrostatskog i hidrodinamičkog tlaka mora, tereta i vlastite težine. 4.4.4. Konstrukcija dvodna Osnovna karakteristika strukture dvodna je čelijasta struktura, koja se može promatrati i kao roštilj, a koju tvore opločenje sa gornje i donje strane zajedno sa uzdužnim i poprečnim nosačima. Pokrov dvodna (eng.: inner bottom) prostire se od uzvoja do uzvoja i može završiti nagibom prema bokovima. Središnji voj pokrova dvodna je obično deblji jer predstavlja gornji pojas hrptenice. Završni voj prema boku (margin plate) je podebljan zbog većeg dodatka za koroziju.

Slika 81. Dvodno u uzdužnom sustavu gradnje (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) 

Opločenje dna (eng.: bottom plating) Središnji voj opločenja dna je plosna kobilica (eng.: flat keel) – širina plosne kobilice

ne smije biti manja od 800 + 5L niti treba biti veća od 1800 [mm]. Debljina plosne kobilice je za 2 [mm] veća od debljine susjednog opločenja dna.

126

Uzvojni voj opločenja dna (eng.: bilge strake) je završetak dna na boku. Širina uzvojnog voja ne smije biti manja od 800 + 5L niti treba biti veća od 1800 [mm]. U dvodnu se ugrađuju i jaki nosači. 

Hrptenica u dvodnu (eng.: centre girder)

Na slici 82., prema [9], prikazana je hrptenica u dvodnu.

Slika 82. Hrptenica sa izmjerama (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) gdje je: t – debljina hrptenice, dDB – visina hrptenice. Središnji uzdužni nosač dvodna je hrptenica. Naziva se još i središnje pasmo, vertikalna kobilica. Hrptenicu treba protegnuti što dalje prema pramcu i krmi, gdje se spaja s krmenom statvom. U području 0.75L na sredini broda ona mora biti neprekinute izvedbe. Provlake (eng.: lightening holes) na hrptenici u području 0.75L treba izbjegavati. Ako se ipak izvode, one moraju biti na odgovarajući način kompenzirane. Visina hrptenice, što je obično i visina dvodna, određuje se po izrazu: hDB = 350 + 45B

[mm]

hDBmin = 600

[mm]

(47)

127

U području 0.7L na sredini, za h < 1200 [mm]: h  t   DB  1 k  100   

[mm]

(48)

h  t   DB  3  k  120   

[mm]

(49)

za h > 1200 [mm]:

Debljina t se može umanjiti za 10% u području 0.15L na pramcu i na krmi. 

Bočni uzdužni nosači u dvodnu, hrptenjaci (eng.: side girder) Po najmanje jedan bočni nosač mora se postaviti u strojarnici i u području 0.25L od

pramčane okomice. U ostalim područjima po jedan bočni nosač mora se postaviti ako je udaljenost od boka do hrptenice veća od 4.5 [m]. Ako je ta udaljenost veća od 8 [m], postavljaju se po dva uzdužna nosača. Po tri bočna nosača se postavljaju ako je ta udaljenost veća od 10.5 [m]. Udaljenost između bočnih nosača, kao i između bočnih nosača i hrptenice, ili bočnih nosača i bokova broda, ne smije biti veća od: - 1.8 [m] u strojarnici, unutar temelja motora, - 4.5 [m] izvan područja strojarnice, ako je postavljen jedan bočni nosač, - 4 [m] ako su postavljena po dva bočna nosača, - 3.5 [m] ako su postavljena po tri bočna nosača. Debljina bočnih nosača ne smije biti manja od iznosa dobivenog po izrazu: h t  DB 120 

k

[mm]

(50)

Poprečni sustav ukrepljenja dvodna (eng.: transvers framing)

Poprečni nosači dna su rebrenice. Rebrenice su sa sunosivim širinama pokrova dvodna i oplate dna donji dio poprečnog okvira brodskog trupa. Razlikujemo više vrsta rebrenica: 128

- pune (solidne) rebrenice (eng.: solid floors, plate floors), - nepropusne rebrenice (eng.: watertight floors), - okvirne rebrenice (eng.: bracket floors). U poprečnom sustavu ukrepljenja postavljaju se središnji (hrptenica) i po potrebi bočni uzdužni nosači. Hrptenica mora biti kontinuirana. Uzdužni bočni nosači mogu biti umetnuti ili interkostalni.



Pune (solidne) rebrenice (eng.: solid floors, plate floors)

Na slici 83., prema [9], prikazana je puna (solidna) rebrenica.

Slika 83. Puna rebrenica (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) Pune rebrenice su vertikalni limovi neposredno zavareni za opločenja, a prostiru se od opločenja dna do pokrova dvodna. Solidne rebrenice, ukoliko nisu nepropusne, obično imaju velike otvore (provlake) koji su potrebni za prolaz i protok tekućina u tankovima dvodna, a ujedno su i olakšanja. Na svakom rebru kod poprečnog sustava orebrenja preporučuje se postaviti pune rebrenice. Pune rebrenice se moraju postaviti na svakom rebru: - u području pojačanja pramčanog dijela dna, - u strojarnici, - ispod nosača kotlova, - ispod pregrade, - ispod naboranih pregrada. 129

U ostalim dijelovima dvodna razmak između punih rebrenica ne smije prelaziti 3 [m]. 

Nepropusne rebrenice (eng.: watertight floors)

Na slici 84., prema [9], prikazana je nepropusna rebrenica.

Slika 84. Nepropusna rebrenica (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) Nepropusne rebrenice se postavljaju na krajevima tankova. Debljina nepropusnih rebrenica ne smije biti manja od veličine koja se zahtijeva za stijenke tankova. Ni u kom slučaju debljina nepropusnih rebrenica ne smije biti manja od debljine pune rebrenice. Dimenzije ukrepa na nepropusnim rebrenicama određuju se po propisima za strukturne tankove. 

Okvirne (otvorene) rebrenice (eng.: bracket floors)

Na slici 85., prema [9], prikazana je okvirna (otvorena) rebrenica.

130

Slika 85. Okvirna rebrenica (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) Otvorene rebrenice se postavljaju na mjestima gdje se ne zahtijeva puna rebrenica. Otvorene rebrenice se izvode od rebara dna i proturebara spojenih za pokrov dvodna, a koja su koljenima spojena za hrptenicu, bočne nosače i bok broda (uzvoj). Koljena trebaju biti iste debljine kao i pune rebrenice, a širine 0.75 visine hrptenice. Slobodni rubovi koljena se izvode s prirubom ili ukrepom ako visina rebrenice prelazi 750 [mm] ili ako je raspon između rebara dna i proturebara veći od 1 [m]. 

Uzdužni sustav ukrepljenja dvodna (eng.: longitudinal framing) Pokrov dvodna i opločenje dna ukrepljuju se gusto postavljenim uzdužnjacima.

Hrptenica i bočni uzdužni nosači su kontinuirani, a rebrenice su umetnute, interkostalne. Uzdužno ukrepljenje je sigurnije u pogledu izvijanja do kojeg dolazi kod tlačnog naprezanja brodskog trupa kao nosača u pregibu. Na mjestima prijelaza iz poprečnog sustava u uzdužni sustav orebrenja potrebno je osigurati neprekinutost strukture. 

Uzdužnjaci dna i pokrova dvodna Moment otpora uzdužnjaka dna i pokrova dvodna se određuje prema zahtjevima za

orebrenja. Za razupore na polovini raspona L, momenti otpora mogu se umanjiti za 60% u odnosu na vrijednosti dobivenih prema zahtjevima za orebrenje.

131

Slika 86. Uzdužnjaci dna i pokrova dvodna, prolaz uzdužnjaka kroz nepropusnu rebrenicu (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

Slika 87. Spoj uzdužnjaka i nepropusne rebrenice (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.)



Pune rebrenice Razmak između rebrenice ne smije biti veći od pet razmaka između rebara. Rebrenice

se postavljaju ispod pregrada i naboranih pregrada. U strojarnici se rebrenice postavljaju na svakom rebru ispod glavnog motora, a na svakom drugom rebru u ostalom dijelu strojarnice. Rebrenice se ukrepljuju na svakoj poziciji uzdužnjaka vertikalnim ukrepama, koje imaju istu visinu kao uzdužnjak pokrova dvodna, ali visinu ne treba uzimati veću od 150 [mm].

132



Koljena

Na slici 88., prema [9], prikazano je koljeno.

Slika 88. Uzvojno koljeno (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) Na brodovima kod kojih su bokovi poprečno ukrijepljeni na svakom razmaku rebara postavlja se prirubljeno koljeno koje spaja rebro s krajnjim uzdužnjacima dna i pokrova dvodna. 

Bočni nosači dna Kod primjene bočnih nosača dna, umjesto uzdužnjaka dna i pokrova dvodna, razmak

između rebrenica može biti veći od 5 razmaka rebara, ako je osigurana potrebna čvrstoća. Debljina bočnih nosača dna ne smije biti manja od iznosa dobivenog izrazom: t   5  0.03L  k , t

min

6 k

[mm]

(51)

Na slici 89., prema [9], prikazan je bočni nosač.

133

Slika 89. Bočni nosač (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) 

Tunelska kobilica (eng.: duct keel) Tunelska kobilica je središnji prolaz u dvodnu. Kroz tunelsku kobilicu mogu prolaziti

razni cjevovodi. Bočne stijenke trebaju biti iste debljine kao nepropusne rebrenice, a plosna kobilica treba biti podebljana u području tunela. 

Pojačanje pramčanog dijela dna Pramčani dio dna je najranjiviji dio broda u lošim vremenskim uvjetima, osobito za

brze brodove fine forme. Kod poprečnog sustava ukrepljenja pune rebrenice se postavljaju na svakom rebru, a razmak između uzdužnih nosača ne smije biti veći od 1.4 [m]. Kod uzdužnog sustava ukrepljenja, pune rebrenice se postavljaju na razmaku triju rebara, a bočni nosači se postavljaju na razmaku dvaju uzdužnjaka. Uzdužnjaci se moraju protezati što je najdalje moguće prema pramcu. U nekim slučajevima se ugrađuju među-uzdužnjaci. 

Struktura dvodna u području porivnog motora Visina rebrenica u području temelja glavnog motora treba biti što je moguće veća.

Visina rebrenica koje se spajaju za okvirna rebra treba biti jednaka visini uzdužnjaka nosača temelja motora. U području zamašnjaka, visina rebrenica ne smije biti manja od 0.5 visine rebrenice. Debljina rebrenica ne smije biti manja od iznosa dobivenog po izrazu: 134

h

h  4 [mm] 100

(52)

gdje je: h – visina rebrenice [m]. U području uzdužnih nosača temelja motora, nije potrebno postavljati hrptenicu već se postavljaju ukrepljenja za dokiranje. Površina presjeka tih ukrepljenja ne smije biti manja od iznosa dobivenog po izrazu: Aw = 10 + 0.2L [cm2]

(53)

Provlake na nosačima temelja motora moraju biti što manje, imajući u vidu pristupačnost prostorima temelja motora. Gdje se pokaže potrebnim, ti otvori se kompenziraju prstenastom trakom ili ukrepama u neposrednoj blizini. Pune rebrenice se postavljaju na svakom rebru. Pune rebrenice se u strojarnici podebljavaju ovisno o snazi ugrađenog stroja. Visine bočnih nosača ne smiju biti manje od visine rebrenica. Bočni nosači ispod uzdužnih nosača motora moraju se produljiti izvan područja strojarnice za ne manje od dva razmaka rebara. Debljina pokrova dvodna između uzdužnih nosača temelja mora se uvećati za 2 [mm]. Tako podebljani lim mora se protezati ispred i iza temelja motora do tri razmaka rebara, slika 90., prema [9].

135

Slika 90. Postolje glavnog pogonskog stroja (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.)

Slika 91. Prikaz strojarnice na novogradnji (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

136



Struktura dna kod tankera U konstrukciji tankera primjenjuju se zahtjevi u skladu s MARPOL 73/78., Anex I,

Regulation 13 C. Bočni tankovi i tankovi dvodna se ne smiju koristiti za prijevoz nafte. Cjevovodi balasta, kao ni cijevi za sondiranje i ventiliranje tankova balasta, ne smiju prolaziti kroz tankove tereta, a isto tako cjevovod tereta ne smije prolaziti kroz tankove balasta. Bočni tankovi ili prazni prostori moraju se protezati cijelom duljinom tanka i cijelom visinom boka broda ili od pokrova dvodna do najgornje palube. Cijela duljina tanka mora biti zaštićena dvodnom. 

Pojačanja dvodna za teške terete, brodove za rasute terete i brodove za rudaču Za brodove koji povremeno ili stalno prevoze teške terete kao što su npr. željezna

rudača, fosfati itd., potrebno je pojačati dvodno. Uzdužna čvrstoća ovih brodova mora biti u skladu sa zahtjevima bez obzira na duljinu broda. Ako se primjenjuje uzdužno ukrepljenje dvodna, razmak rebrenica ne smije biti veći od visine dvodna. Dimenzije uzdužnjaka pokrova dvodna se određuju za opterećenja uslijed tereta. Ako se primjenjuje poprečno ukrepljenje dvodna, pune rebrenice se postavljaju na svakom razmaku rebara u području skladišta. Brodovi za prijevoz rudače su općenito jednopalubni brodovi sa strojarnicom na krmi i dvije neprekinute uzdužne pregrade koje čine bočne granice skladišnog prostora. Kod brodova za rudaču, u cilju postizanje dobrih uvjeta stabilnosti u nakrcanom stanju, dvodno se izvodi što više. Pokrov dvodna mora biti pojačan.

Slika 92. Opterećenja dvodna broda za rasute terete zbog teškog tereta (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.)

137

4.5. Rebra 4.5.1. Opis orebrenja Orebrenjem se ukrepljuje i podupire vanjska oplata boka. Orebrenje tvore ukrepe i/ili nosači usmjereni u poprečnom i uzdužnom smjeru. Rebra i nosači zajedno sa vanjskom oplatom boka predstavljaju međusobno povezane ukrijepljene panele. Paneli boka mogu biti ukrijepljeni poprečno i uzdužno. Rebra i nosači su zajedno sa sunosivom širinom bočne oplate, bočni dio poprečnog brodskog okvira. Ukrižani uzdužni i poprečni nosači tvore roštilje boka. Paneli boka se oslanjaju na dno, na palube i na poprečne pregrade.

4.5.2. Sustav orebrenja (eng.: framing system) Sustav orebrenja ovisi o namjeni broda, veličini broda, vrsti i načinu krcanja. Za izbor sustava orebrenja broda važan je omjer stranica panela koji se ukrepljuje između krutih oslonaca (pregrade, dno, palube). Omjer stranica ukrepljenih panela ovisi o tipu broda. Na brodovima za prijevoz duge komadne robe, velika je udaljenost između poprečnih pregrada. Na tankerima je udaljenost poprečnih pregrada manja. Na brodovima za opći teret koriste se međupalube. Kod dijelova opločenja čija je duljina veća od širine i to ako je omjer duljine prema širini veći od 2, povoljniji je poprečni sustav orebrenja. Takav je slučaj kod bokova svih brodova za suhi teret, (osim brodova za rudaču) koji imaju veći razmak poprečnih pregrada i veći broj međupaluba, tako da je razmak po visini među palubama manji. Ako je omjer stranica dijelova opločenja koji se ukrepljuje manji od 2, moguće je potrebna ugradnja okvirnih rebara i proveza. U takvim slučajevima uzdužni sustav orebrenja može biti povoljniji. Uzdužni sustav orebrenja je povoljniji sa stajališta uzdužne čvrstoće. Visoka poprečna okvirna rebra, koja se moraju ugrađivati kod uzdužnog sustava orebrenja, kod tankera i kod brodova za rasuti teret ne smetaju krcanju tereta, a kod brodova za suhi teret su nepoželjna. Na malim brodovima gdje uzdužna čvrstoća nije od presudnog značaja, poprečni sustav orebrenja ima prednost obzirom na bolje korištenje prostora.

138

Slika 93. Orebrenja broda za prijevoz spremnika i za rasute terete (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) Kod trgovačkih brodova, grotla trebaju biti što je moguće veća, ili se postavljaju uporedna grotla u dva ili više redova. Brodovi za opći teret imaju otvore na 40% - 50% širine broda. Brodovi za rasuti teret imaju otvore i preko 50% širine broda. Kontejnerski brodovi mogu imati dva do tri reda otvora po skladištu, između 75% - 80% širine broda, koji put i do 90% širine. 

Razmaci rebara (eng.: frame spacing) Položaj poprečnih rebara se obično označuje brojevima od krme prema pramcu. Rebro

0 se obično nalazi na poziciji krmene okomice. Od njega prema pramcu slijede sukcesivne oznake rebara, a prema krmi s negativnim predznakom. Smjernice za razmake rebara: Područje 1: Najviše 600 [mm], Područje 2: Najviše 700 [mm], Područje 3: Ispod teretne vodne linije najviše 600 mm iznad teretne vodne linije najviše 700 [mm], Područje 4: Najviše 850 [mm]. Na srednjem dijelu broda: 0.002L + 0.48 [m]. Moguća odstupanja od standardnog razmaka rebara je +/- 25%.

139



Glavna, obična rebra (eng.: side frames, main frames) Glavna rebra se ugrađuju između dvodna i gornje palube u skladištima, međupalublju,

strojarnici i u pikovima. Kod brodova sa više od tri palube, glavna rebra se moraju protezati najmanje do palube koja je iznad najdonje palube. Dimenzije glavnih rebara ne smiju biti manje od dimenzija međupalubnih rebara iznad njih. 

Završni spojevi rebara (eng.: end attachment) Spoj donjeg kraja rebra za strukturu dna određuje se prema načelima a na osnovi

momenta otpora glavnog rebra. Spoj gornjeg kraja rebra za strukturu palube ili za međupalubna rebra određuje se prema projektnim načelima a na osnovi momenta otpora sponja ili međupalubnih rebara, u ovisnosti što je veće. U slučaju uzdužno ukrepljenih paluba, rebra koja se nalaze između okvirnih rebara se spajaju koljenima za prvi susjedni uzdužnjak. Dimenzije koljena se određuju prema projektnim načelima a na osnovi momenta otpora rebara.

Slika 94. Oslonci rebara (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

140

Slika 95. Okvirno rebro u strojarnici (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

Slika 96. Dvobok (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

141

4.6. Pregrade i pregrađivanje broda Pregrade su općenito oslonci za potpalubne nosače, nosače dna i nosače boka. Poprečne pregrade posredno sudjeluju u uzdužnoj čvrstoći broda jer održavaju oblik trupa broda kao kutijastog nosača. Podupiru nadgrađa, palubne kućice i opremu na palubi. Važan su oslonac kod dokovanja. Ako nije rečeno izričito drugačije može se primjenjivati slijedeće definicije: - Pregradna teretna vodna linija - vodna linija koja se koristi za određivanje pregrađivanja broda, - Najviša pregradna vodna linija – pregradna vodna linija koja odgovara ljetnom gazu koji će se dodijeliti brodu, - Parcijalna vodna linija - vodna linija koja odgovara gazu praznog opremljenog broda povećanom za 60 % razlike između gaza praznog opremljenog broda i gaza na najvišoj pregradnoj vodnoj liniji, - Pregradna duljina broda (Ls) - najveća projicirana teoretska duljina dijela broda na ili ispod palube odnosno paluba koja ograničava naplavljivanje po visini kada brod plovi na najvišoj pregradnoj vodnoj liniji, - Polovište duljine - polovišna točka pregradne duljine broda, - Krmena završna točka - krmena granica pregradne duljine, - Pramčana završna točka - pramčana granica pregradne duljine, - Širina (B) - najveća teoretska širina broda na ili ispod najviše pregradne vodne linije, - Gaz (d) - vertikalna udaljenost od teoretske osnovice na polovištu duljine do odgovarajuće vodne linije, - Naplavljivost (μ) - omjer uronjenog volumena danog prostora koji se može ispuniti vodom. Stupanj pregrađivanja koji treba osigurati određuje se zahtijevanim indeksom pregrađivanja R. 

Općenito o pregradama Pregrada koja dijeli stražnji pretežni tank od ostalog dijela broda i zaštićuje tunel od

prodora vode zove se zadnja krmena pregrada. Te se pregrade zovu i kolizijske pregrade, a prostor koji zatvaraju kolizijski prostor. Prema propisima Međunarodne konvencije za zaštitu ljudskog života na moru, najmanji broj poprečnih pregrada smije biti četiri, od čega dvije

142

kolizijske, a po jedna ispred stroja i iza njega. Taj propis vrijedi za brodove do 87 [m], dok se za duže broj pregrada povećava. Na primjer, brodovi od 87 do 102 [m] moraju imati pet pregrada, od 102 do 124 [m] šest itd. Razmaci između pregrada na pramcu i krmi manji su nego u sredini jer opterećenje pramčanih i krmenih skladišta stvara veću pretegu. Na putničkim brodovima, a prema propisima spomenute konvencije, broj pregrada mora biti toliki da se mogu naplaviti dvije susjedne prostorije. Pri takvom stanju brod mora biti sposoban za plovidbu i ne smije uroniti preko određene granice, tzv. granice urona. Granica urona je zamišljena vodna crta koja se nalazi 76 [mm] ispod gornjeg rebra pregradne palube. Za teretne brodove, međutim, nema tako strogog uvjeta. Tome je razlog što bi velik broj pregrada bio zapreka krcanju tereta i smanjio teretni kapacitet. To zapravo i ne bi trebao biti razlog kada je riječ o sigurnosti ljudskih života, ali se pretpostavlja da će teret, ako ispunjuje jedan dio skladišta, djelomično smanjiti izgubljeni uzgon koji uzrokuje naplava. Pregrade osim što priječe da se prodor vode širi po brodu, zadržavaju da se širi požar, pa se takve pregrade zovu protupožarne pregrade. S obzirom na konstrukciju broda poprečne su pregrade važan element poprečne čvrstoće, a uzdužne važan element uzdužne čvrstoće. One sežu do glavne, odnosno pregradne palube, tj. najviše pune palube koja ide uzduž cijelog broda i čvrsto zatvara njegov trup.

Slika 97. Struktura pregrade (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) 143

Pregrade se sastoje od čeličnih limova i ukrepa, slika 97., prema [9]. Vojevi limova pružaju se obično vodoravno, a ukrepe uspravno. Ukrepe (1) su uglovnice ili bulb-profili. Na gornjem kraju one su spojene s palubom pomoću koljena (2), a na donjemu s dvodnom također pomoću koljena (3). Pregrade se prostiru između paluba, bokova broda, tunela i unutrašnjeg dna. Kroz dvodno ne idu. Ako prolazi kroz više paluba, pregrada se na mjestima prolaska kida. Palube se nikad ne kidaju. One moraju biti neprekinute da se suprotstave uzdužnim naprezanjima. Osim poprečnih ima i uzdužnih nepropusnih pregrada, gdje su ukrepe (profili) obično postavljene uzdužne. Uzdužne nepropusne pregrade uglavnom dolaze pri gradnji tankera. One uzdužno dijele tanker u dva, tri li četiri dijela. Uzdužne se pregrade rade i kod većih trgovačkih, posebno kod ratnih brodova. Danas se sve češće upotrebljavaju konstrukcije pregrada od valovita lima bez ukrepa, tzv. korugirane pregrade, slika 98., prema [9]. Njihova je prednost u tome što su, osim jednake čvrstoće, lakše se čiste. Pri bokovima korugirana pregrada završava ravno i ukrijepljena je profilima.

Slika 98. Presjeci korugirane pregrada (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) Ako su brodovi veliki, pregrade su izložene velikim silama, zato su izrađene kao što prikazuje slika 99., prema [9].

144

Slika 99. Detalji pregrade (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) Iz slike se vidi da je ona poprečno, po cijeloj širini, ukrijepljena koljenima (1), i to po visini na nekoliko mjesta. Ta ukrijepljenja pregradi daju poprečnu čvrstoću, a profile zamjenjuju visoka stegna pregrade (2). Nepropusne pregrade u dvodnu imaju posebnu svrhu, da podijele prostor dvodna u posebne tankove za krcanje različitih tekućina (pogonskog goriva, ulja, balastne vode i dr.). Te se pregrade ne broje pri određivanju potrebnog broja nepropusnih pregrada. U skladištima teretnih brodova postavljaju se privremene uzdužne i poprečne drvene pregrade kako bi se spriječilo da se pomiče rasuti teret. Te se pregrade sastoje od debelih dasaka učvršćenih na krajevima između dvije upore postavljene na malom razmaku. Danas se te pregrade u potpalubnom dijelu često zamjenjuju čeličnima. Nepropusne pregrade su uspravni čelični zidovi koji dijele brod u više nepropusnih prostorija slika 100. Brod se dijeli pregradama kako bi se spriječilo da voda, ako u njega prodre, zahvati cijelu njegovu unutrašnjost.

Slika 100. Nepropusna pregrada broda za prijevoz spremnika (Izvor: Brodogradilište, Samsung Heavy Industries Co Ltd., S. Korea,2008 god.)

145

U sigurnosnom smislu pregrade sprečavaju potonuće u slučaju prodora vode u neki prostor, kao i širenje vatre u slučaju požara. U ekološkom smislu pregrade smanjuju zagađenje u slučajevima oštećenja stijeni tankova. U konstruktivnom smislu pregrade služe kao elementi poprečne i uzdužne čvrstoće. Svi brodovi moraju imati sudarnu pregradu, pregradu statvene cijevi i pregrade na oba kraja strojarnice. Ako je strojarnica smještena na krmi, pregrada statvene cijevi se može smatrati krmenom pregradom strojarnice. Pregrade mogu biti uzdužne i poprečne.

Slika 101. Poprečne i uzdužne pregrade (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

146

Slika 102. Poprečne i uzdužne pregrade (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

Slika 103. Poprečne i uzdužne pregrade (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) 147

Slika 104. Ravna ukrepljena poprečna pregrada (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

Slika 105. Ravna ukrepljena poprečna pregrada sa glatke strane (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

148

Slika 106. Poprečna pregrada (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

Slika 107. Uzdužna pregrada (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) 149

Slika 108. Okviri na uzdužnoj pregradi i proveze na poprečnoj pregradi (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

Slika 109. Korugirana pregrada (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

150



Sudarna pregrada Od svih poprečnih pregrada sudarna pregrada se najčvršće gradi. Kao što joj ime kaže,

ona služi da zadrži prodor vode ako se brod sudari s nekim objektom. Njezin je položaj na brodu određen kao na slici 110., prema [13]. Ona nije ni odveć blizu pramčane statve ni odveć daleko od nje. Ako bi bila odveć blizu, mogla bi se pri sudaru razbiti, a ako bi bila odveć daleko – pramac bi, zbog prodora vode, mnogo tonuo. Zato je Međunarodnom konvencijom za zaštitu ljudskog života na moru propisano da ona bude između 5 %dužine broda i 5 % + 3,05 [m] od prednjeg ruba pramčane statve na teretnoj vodnoj liniji. Na primjer, na brodu od 100 [m] ona treba da bude između 5 i 8,05 [m] udaljena od prednjeg ruba pramčane statve na TVL.

Sudarna pregrada broda fine forme (kontejnerski brod)

Sudarna pregrada broda pune forme (tanker)

Slika 110. Položaj sudarne pregrade (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.)

151

Na slici 111., prema [13], prikazan je nacrt sudarne pregrade.

Slika 111. Nacrt sudarne pregrade (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.)

Slika 112. Pramčani dio (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) 152

Slika 113. Pramčani dio (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) 

Nepropusna vrata Pregrade redovno nemaju otvora, ali izuzetne okolnosti to katkad zahtijevaju, npr. za

prolaz iz strojarnice u tunel, za saobraćaj između skladišta u međupalublju. Ako na pregradi treba načiniti otvor, on mora biti takav da se može nepropusno zatvoriti. Za tu svrhu služe nepropusna vrata. Međunarodna konvencija za zaštitu ljudskog života na moru propisuje njihovu konstrukciju i broj. Ta se vrata otvaraju na šarnire ili klizanjem. Vrata na šarnire istog su tipa kao što su vrata na bokovima broda, slika 111., prema [13]. Klizna vrata mogu se otvarati horizontalno i vertikalno. Na teretnim brodovima ta su vrata na nepropusnoj pregradi strojarnice blizu ulaza u tunel. Na slici 114., prema [13], prikazan je tip takvih vrata s vertikalnim otvaranjem. Vrata su izrađena od lijevana čelika (1) ili limova i profila u zavarenoj konstrukciji. Ona klize u vodilicama (2) koje su pričvršćene vijcima za pregradu. Otvaraju se i zatvaraju okretanjem vijčane osovine (3) s povišenog mjesta u strojarnici. 153

Slika 114. Nepropusna vrata (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) Postoji mogučnost upravljanja ručnom hidrauličnom pumpom, kao na slici 115., prema [13].

Slika 115. Nepropusna vrata s hidrauličkom pumpom (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) 154

Na putničkim brodovima nepropusna vrata kliznog tipa nalaze se i na ostalim nepropusnim pregradama. Ako je broj nepropusnih pregrada veći od pet, propisi Međunarodne konvencije za zaštitu ljudskog života na moru zahtijevaju da brod ima hidraulične ili električne uređaje pomoću kojih se sva vrata mogu istodobno zatvoriti ili otvoriti. Tim se uređajem rukuje sa zapovjedničkog mosta, gdje postoje optički signali o položaju vrata. Ujedno na pojedinim vratima ima i ručna naprava kojom se vrata mogu otvoriti s jedne ili s druge strane pregrade. Naime, propisi nalažu da nepropusna vrata za vrijeme vožnje budu zatvorena. Ako se u donjim prostorijama u času prodora vode nađu ljudi, ručna im naprava omogućuje, ako je to potrebno, da otvore nepropusna vrata i da uđu u susjednu prostoriju. Malo nakon toga vrata se automatski zatvaraju uz zvučni signal. 

Pregrada statvene cijevi

Na brodovima koji imaju pogonski stroj u svome srednjem dijelu, osovina vijka mora prolaziti kroz prostor krmenih skladišta. Stoga se osovina štiti posebnom konstrukcijom, tzv. tunelom, slika 116., prema [13]. Taj tunel ide od stražnje pregrade strojarnice (2) do posljednje krmene pregrade (3). U tunel se ulazi iz strojarnice, gdje se nalaze nepropusna vrata(4). Veličina tunela mora biti takva da se u njemu može s1obodno kretati jedan čovjek. U tunelu su ležajevi osovine, koje treba podmazivati i nadgledati. Osim glavne namjene tunel služi za postavljanje električnih kabela i cijevi za različite službe. U stražnjem je dijelu proširen radi smještaja rezervne osovine vijka. Na kraju tog prostora, pri krmenoj nepropusnoj pregradi (3), nalazi se prolaz za nuždu (5) koji istodobno služi i za ventilaciju.

Slika 116. Tunel dispozicija (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) 155

Krajnji ležajevi osovine vijka smješteni su u tzv. statvenoj cijevi (6) koja ide od krmene nepropusne pregrade do otvora na statvi vijka. Ležajevi u statvenoj cijevi izrađeni su od gujakovine, bijele kovine ili od tvrde rebraste gume. Tunel se pravi od poprečnih rebara i uzdužnih limova. Izrađuje se u zavarenoj konstrukciji i mora biti nepropustan da voda ne bi naplavila skladišta, ako bi se kroz statvenu cijev tunel napunio vodom, a isto tako da u tunel ne bi došla voda prodre li ona u skladište. Gornji je dio tunela zaobljen ili ravan. Zaobljena je konstrukcija jača, a po ravnoj se lakše hoda. Kako osovina vijka prolazi simetralom broda, tunel je pomaknut k jednom od bokova broda, ovime je osovina postavljena bliže jednoj stijenci tunela, dok je na drugoj strani ostavljeno više prostora kroz tunel.

Slika 117. Krmena statva i statvena cijev (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) 4.7. Grotla U funkcionalnom pogledu, grotla služe za ukrcaj i iskrcaj tereta. Zadaća trgovačkog broda je da zarađuje prenoseći terete, dakle skladišta i grotla trebaju biti prilagođena za što 156

bolji smještaj, brži ukrcaj i iskrcaj tereta. Tankeri imaju samo male otvore na palubi dovoljne za ulijevanje ili isisavanje tekućeg tereta.

Slika 118. Paluba i teretni cjevovodi tankera (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) Kod trgovačkih brodova, grotla trebaju biti što je moguće veća, ili se postavljaju usporedna grotla u dva ili više redova. Brodovi za opći teret imaju otvore na 40%-50% širine broda. Brodovi za rasuti teret imaju otvore i preko 50% širine broda. Kontejnerski brodovi mogu imati dva do tri reda otvora po skladištu, između 75%-80% širine broda, koji put i do 90% širine.

Slika 119. Grotla s poklopcima broda za rasute terete i broda za prijevoz spremnika (Izvor: Brodogradilište, Samsung Heavy Industries Co Ltd., S. Korea,2008 god.)

157

U strukturnom pogledu, grotla su otvori na palubama, dakle diskontinuiteti u strukturi, odnosno oslabljenja paluba. Kod otvora na palubama, javljaju se strukturni problemi sa uzdužnom čvrstoćom, s poprečnom čvrstoćom, s torzionom čvrstoćom, koncentracijama naprezanja, zamorom materijala i s kontinuitetom elemenata strukture. Za određivanje svojstava grotala, razmatraju se dva položaja: Položaj 1: - na izloženim palubama nadvođa, - na polukrmeniku, - na izloženim palubama, ispred prve četvrtine duljine. Položaj 2: - na izloženim palubama nadgrađa, iza prve četvrtine duljine broda. Grotla po potrebi imaju uzdužne i poprečne pražnice grotala (eng.: hatchway coamings). Pražnice grotala na izloženim palubama imaju dvojaku ulogu: jedna im je uloga u osiguravanju nepropusnosti a druga uloga je u osiguravanju čvrstoće. Pražnice grotala, koja se zatvaraju s prijenosnim poklopcima s uklinjenim nepromočivim platnom (eng.: tarpaulin), moraju imati visinu iznad palube najmanje: 600 [mm] za položaj 1, 450 [mm] za položaj 2. Prema Međunarodnoj konvenciji o teretnim linijama LLC66, grotla na izloženim palubama koja se nepropusno zatvaraju čeličnim poklopcima, mogu imati niže pražnice nego što je gore navedeno, a mogu biti izvedena i bez pražnica, ako im čvrstoća zadovoljava. Pražnice grotala nisu nužna sa stajališta nepropusnosti na palubama ispod palube nadvođa, niti na palubama unutar zatvorenih i nepropusnih nadgrađa ili kućica, izuzev kada njihovo postavljanje nalažu zahtjevi za čvrstoćom. Otvori strojarnice i kotlovnice moraju biti dobro uokvireni i čvrsto ograđeni čeličnim grotlištem (eng.: engine and boiler room casings).

158

Slika 120. Raspored grotla broda za rasute terete (Izvor: http://www.sormec.net/)

Slika 121. Grotlo broda za rasute tereta (Izvor: http://www.sormec.net/)

159

Slika 122. Grotlo broda za rasute terete i podupiruće strukture (Izvor: http://www.sormec.net/)

Slika 123. Raspored grotala broda za prijevoz spremnika (Izvor: http://www.sormec.net/)

160

Slika 124. Raspored grotala broda za prijevoz spremnika (Izvor: http://www.sormec.net/) 

Opterećenja grotala

Pražnice grotala na izloženim palubama su dinamički opterećene uslijed prelijevanja valova preko palube (eng.: wash of see), osobito poprečne pražnice. Uzdužne pražnice mogu sudjelovati u uzdužnoj čvrstoći broda. Poprečne pražnice su dio poprečnog okvira brodskog trupa na tom mjestu. Osim toga, uzdužne i poprečne pražnice su neposredno opterećene i uslijed vlastite težine poklopaca i tereta na poklopcima grotala, odnosno naplavljenog mora na izloženim palubama (eng.: green sea). 

Konstrukcija grotala

Grotla mogu biti konstruirana na razne načine, tj. njihova konstrukcija ovisi o vrsti i namjeni broda na kojemu se nalaze:

161

Slika 125. Pražnice grotla s vodoravnim ukrepama i potpornim koljenima (Izvor: http://www.sormec.net/) 

Pražnice grotala

Debljina pražnica grotala na izloženim palubama ne treba biti manja od veličine dobivene prema izrazima:

t  6

1 L [mm] 12

tmin  8.5 [mm]

tmax  11.0 [mm]

(54) (55)

Pražnice koje su više od 600 [mm] na svom gornjem kraju moraju biti učvršćene horizontalnom ukrepom. Pražnice preko 1.2 [m] visine trebaju imati još jednu horizontalnu ukrepu na sredini visine. Uzdužne pražnice grotala trebaju se poduprijeti koljenima.

162

Osim toga, ako sudjeluju u uzdužnoj čvrstoći brodskog trupa, moraju se osigurati protiv izvijanja, posebnim koljenima. Poprečne pražnice grotala koja su posebno izložene udarima valova na palubi, na pr. kod brodova bez kaštela, trebaju biti građene kao i prednje stijenke palubnih kućica, i odgovarajući poduprte koljenima. Na brodovima koji prevoze teret i na palubama, npr. drvo, ugljen i sl., koljena trebaju bit na razmacima ne većim od 1.5 [m]. Pražnice se trebaju protezati do donjeg ruba potpalubog nosača, a s gornje strane trebaju imati pojas od odgovarajućeg profila. Spojevi pražnice i paluba te uglovi grotala se izvode pomno.

Slika 126. Pražnice na izloženim palubama manjih brodova (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) 

Opis poklopaca grotala i grotlenih sponja

Operacije s poklopcima grotala moraju biti brze i jednostavne zbog sigurnosnih i gospodarskih razloga. Poklopci se projektiraju za svaki brod, obično u specijaliziranim projektnim uredima, a pri tome je potrebito voditi računa o zahtijevanoj veličini otvora grotla, o visini pražnica iznad palube, o raspoloživom prostoru za slaganje, o opterećenjima poklopaca kao i o deformacijama pražnica grotala, što definira projektant broda. Poklopci se mogu izrađivati u brodogradilištima ali još češće u posebnim radionama ili firmama po narudžbi. Dva su osnovna tipa poklopaca grotala: - nepropusni poklopci na izloženim palubama koji se postavljaju na povišenim pražnicama, - poklopci grotala u mađupalublju koji ne trebaju biti nepropusni a poželjno je da budu u ravnini s palubom na koju su postavljeni. 163

Poklopci se moraju projektirati u skladu s propisima o teretnim linijama i zahtjevima klasifikacijskih udruga. Kod brodova s malim grotlima koriste se grotlene sponje. Grotlene sponje (pomične sponje, skidljive sponje) se mogu konstruirati na dva načina: kao klizne grotlene sponje (eng.: sliding beams) i pričvršćene sponje (eng.: bolted beams). Klizne sponje se pomiču u uzdužnom smjeru, a pričvršćene sponje se postavljaju u ležišta na uzdužnoj pražnici grotla. Najjednostavniji poklopci na manjim brodovima su nekada bili od ojačanih drvenih dasaka. Jednostavni poklopci su građeni i od jednog komada lima, šarnirima i/ili vijcima pričvršćeni za pražnice grotala. Potom su građeni poklopci u obliku čeličnih pontona, čiji su pojedini članci širine oko 1.2 [m], a dužine jednake širini grotla. Pontoni su dimenzionirani tako da pokrivaju grotlo bez dodatnih nosača. Nepropusnost poklopaca grotala se ranije pretežito osiguravala prekrivačima od impregniranog platna (eng.: terpaulin). Podizni čelični pontoni (eng.:lift away weather deck hatch covers), danas se na kontejnerskim brodovima i na velikim brodovima za rasute terete na izloženim palubama koriste veliki podizni čelični pontoni, koji se dizalicama s broda ili obale skidaju i postavljaju.

Slika 127. Podizni čelični pontoni (Izvor: http://www.sormec.net/) 164

Jedinstveni podizni pontonski poklopci (eng.: single panel covers) pokrivaju cijelo grotlo, a brtvljenje je potrebito samona rubovima. Člankasti podizni pontonski poklopci (eng.: multi panel covers) se često ugrađuju na brodove za opće terete, kao i na brodove za teške terete, pogodni su za jako duga ili široka grotla, projektiraju se prema nosivosti raspoloživih dizalica koja su obično oko 30 [t], ali moraju imati dodatno brtvljenje među člancima. Podizni čelični pontonski poklopci se izvode otvorene (eng.: open) ili dvostijene (eng.: double skin) konstrukcije, a sa gornje strane moraju imati hvatišta za dizalice. Sklapajući poklopci (eng.: folding hatch covers) se primjenjuju na brodovima za opći teret, na izloženim palubama (eng.: weatherdeck hatch covers) gdje se ovisno o raspoloživom prostoru mogu slagati na krajevima grotala u razini grotla (eng.: high stowage type) i u razini palube (eng.: low stowage type), kada su u uporabi dva poznata sustava: jednostruko potezanje (eng.: single pull) i zbijeno slaganje (eng.: compact folding). Sklapajući poklopci se primjenjuju i u međupalublju (eng.: tweendeck hatch covers), gdje su obično upušteni i u ravnini s palubom, da se bolje iskoristi prostor i olakša rad, npr. kod RoRo brodova. Sklapajući poklopci se mogu sastojati od dva, tri, četiri ili više od četiri članka, ovisno o dužini grotla. Brtvljenjem se osigurava nepropusnost na rubovima i između članaka. Upravljanje poklopcima je uz pomoć hidraulike ili užadima i lancima, a može biti u manjoj ili većoj mjeri automatizirano, lokalno ili daljinski upravljano. Gornje plohe poklopaca grotala mogu biti ravne, što je nužno za smještaj kontejnera na njima, ili mogu biti ispupčene tako da kod slaganja članci ulaze jedni u druge smanjujući prostor slaganja.

Slika 128. Sklapajući člankasti poklopci (Izvor: http://www.sormec.net/) 165

Slika 129. Složivi člankasti poklopci (Izvor: http://www.sormec.net/) Postrano kližući (eng.: side rolling hatch covers) ili uzdužno kližući poklopci grotala (eng.: end rolling hatch covers), u otvorenom položaju zauzimaju veliki dio palube broda, i kao takvi se koriste uglavnom na brodovima za rasuti teret i brodovima za teške terete. Kližući poklopci se obično sastoje iz dva članka, koji se svaki kliže na svoju stranu, oslobađajući otvor grotla. Postrano kližući poklopci na izloženim palubama side rolling hatch covers.

Slika 130. Prostrano kližući poklopci (Izvor: http://www.sormec.net/) 

Opterećenja poklopaca grotala

Poklopci grotala bivaju statički i dinamički opterećeni okomito na svoju ravninu od tlakova naplavljene vode ili tereta na njima, koncentriranim silama tereta i opreme, te uslijed deformacija trupa koje preko pražnica djeluju na poklopce.

166

Slika 131. Opterećenja poklopaca uslijed prelijevanja mora i uslijed tereta na palubi (Izvor: http://en.wikipedia.org) Poklopci teretnih grotala moraju biti proračunati za teret kojeg se namjerava na njima prevozi. U obzir se moraju uzeti i opterećenja od sredstava za rukovanje teretom. Za poklopce grotala u područjima paluba na položajima 1 i 2 proračunska opterećenja u [kN/m2] ovisno o duljini broda ne smiju biti manja od vrijednosti iz tablice 11.: Tablica 11.: Proračunska opterećenja poklopaca grotala Duljina broda

L < 24m

L > 100m

Položaj grotla 1

9.81 kN/m²

17.17 kN/m²

Položaj grotla 2

7.35 kN/m²

12.75 kN/m²

Za brodove duljine preko 24 [m] i ispod 100 [m] proračunsko se opterećenje određuje linearnom interpolacijom. Položaj 1: - na izloženim palubama nadvođa, - na povišenoj krmici, - na izloženim palubama prvog reda nadgrađa, ispred prve četvrtine duljine ( ili ako se ne smatraju zatvorenima). Položaj 2: - na izloženim palubama prvog reda nadgrađa, iza prve četvrtine duljine broda. ili isti dijelovi unutar drugog reda nadgrađa koja se ne smatraju zatvorenima. Za brodove ograničenog područja plovidbe opterećenja se mogu smanjiti. Ako je na poklopcima grotala na palubama položaja 1 i 2 predviđeno slaganje tereta opterećenja se određuju prema zahtjevima za trup. 167

Ako se teret nalazi na poklopcima grotala, opterećenja se određuju kao za teretne palube, prema slijedećim izrazima:

pL  pc 1  av 

[kN/m2]

(56)

gdje je: Pc - statički tlak tereta u [kN/m2], av- bezdimenzionalni faktor vertikalnog ubrzanja. Opterećenja poklopaca grotala u međupalublju koji ne nose terete, uzimaju se kao jednoliko kontinuirana od 20 [kN/m2] ili kao koncentrirana sila od 3 [kN], već prema tome koja daju veće strukturne dimenzije. Za čelične poklopce grotala, kada se primjenjuju direktni proračuni, za slučaj da se na njima ne nalazi teret, primjenjuju se dopuštena naprezanja i progibi kako propisuju registri. Poklopci grotala koji mogu biti opterećeni uslijed deformacije poprečnog brodskog okvira, projektiraju se tako da ukupna naprezanja ne prelaze dopuštena naprezanja.

Slika 132. Konstrukcija jednostavnog poklopca grotla (Izvor: http://www.sormec.net/) 

Opterećenje poklopca grotala i grotlenih sponja

Momenti otpora W, moment tromosti I i površine presjeka Aw, za grotlene sponje i ukrepe poklopaca grotala u područjima 1 i 2 , smatrajući njihove krajeve zglobno oslonjenima, mogu se odrediti prema izrazima:

168

125  C1  a  l 2  p

[cm3]

(57)

I  C2  C3  a  l 2  pH

[cm4]

(58)

AW  5  p  a  l

[cm3]

(59)

W 

b

gdje je: l - nepoduprti raspon grotlenih sponja ili ukrepa poklopaca, a - razmak grotlenih sponja ili ukrepa poklopaca, p - projektni tlak, σb - dopušteno naprezanje savijanja [N/mm2], τ - dopušteno smično naprezanja [N/mm2]. 

Grotlene sponje (eng.: hatchway beams) Sponje grotala mogu biti klizne izvedbe ili izvedbe s vijcima. Klizne sponje imaju

mogućnost pomicanja uzduž grotla. Pomične sponje moraju biti na pogodan način učvršćene na svojim mjestima uzduž grotla i ne smiju ispadati iz grotala.. Vijci za učvršćivanje ne smiju imati promjer manji od 22 [mm]. Debljina struka grotlene sponje ne treba biti manja od: t = 6+l/2 [mm], tmin = 7.5 [mm]

(60)

Visina struka općenito ne bi trebala biti manja od 150 [mm]. Gornji pojas grotlene sponje mora osigurati širinu prianjanja za poklopce od 75 [mm], i prostirati se do krajeva sponje. Grotlene sponje trebaju biti jednoliko razmaknute, s sigurnim sredstvima za njihovo postavljanje na pražnicama grotala. 

Poklopci grotala (eng.: hatch covers)

Za poklopce grotala skladišta za opći teret, debljina opločenja ne treba biti manja od: 169

t = 10 a [mm], tmin = 6.0 [mm]

(61)

Debljina donjeg opločenja kutijastih i pontonskih poklopaca grotala ne treba biti manja od: t= 8 a [mm], tmin=6.0 [mm]

(62)

gdje je: a - razmak ukrepa [m]. Debljina opločenja mora biti provjerena na izvijanje. Poklopci grotala prostora predviđenih za prijevoz tekućine se podvrgavaju provjeri opterećenja tankova.

Slika 133. Poprečna i uzdužna pražnica teretnog grotla (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

170

4.8. Palube (eng.: decks) Palube su vodoravne ljuske, opne, stijenke trupa broda, koje u vojevima (eng.: strake) čine limovi palube. Osim paluba postoje i druge vodoravne stjenke: -

djelomične palube,

-

krovovi,

-

platforme. Izložene palube nepropusno zatvaraju trup broda po cijeloj izloženoj duljini i širini trupa.

Na palubama se smještaju putnici, teret i oprema. Palube mogu biti gornje nepropusne stjenke tankova. Platforme i druge djelomične palube služe za smještaj opreme, pomoćnih strojeva i radiona, te za razne spreme, na pr. u strojarnici ili pikovima. Brodovi mogu imati jednu ili više paluba. Palube se oslanjaju na potpalubne strukture ispod sebe, te na bokove, uzdužne i poprečne pregrade broda. 

Vrste paluba

Gornja paluba (eng.: upper deck): najgornja paluba neprekinuta po cijeloj duljini broda. Proračunska paluba, paluba čvrstoće (eng.: strength deck): paluba koja čini gornji pojas poprečnog presjeka trupa. To može biti najgornja neprekinuta paluba ili paluba srednjeg nadgrađa odgovarajuće duljine (preko 0.15L). Pregradna paluba (eng.: bulkhead deck): najgornja paluba do koje sežu nepropusne pregrade. Paluba nadvođa, glavna paluba (eng.: freebord deck, main deck): paluba do koje se računa nadvođe, u skladu s Pravilima za nadvođe. Izložene palube (eng.: weather decks): Izložene palube i dijelovi paluba izložene utjecaju mora. Donje palube (eng.: lower decks): sve palube ispod gornje palube. Ako ima više donjih paluba, one se nazivaju: druga paluba, treća paluba itd., idući od gornje palube. Palube nadgrađa (eng.: superstructure decks): paluba koja odozgo zatvara nadgrađe. Ako postoji više redova nadgrađa, one se nazivaju: paluba nadgrađa 1. reda, paluba nadgrađa 2. reda itd., računajući od gornje palube. Palube nadgrađa neposredno iznad najgornje neprekinute palube (eng.:uppermost continuous deck) se nazivaju paluba kaštela (eng.: forecastle deck), paluba mosta (eng.: bridge deck) i paluba krmice (eng.: poop deck).

171



Razmak među palubama

Razmak među palubama se mjeri na boku broda od donje do donje strane lima palube. Na teretnim i manjim putničkim brodovima, razmak između paluba iznosi 2.25 - 2.40 [m]. Na velikim putničkim brodovima je taj razmak obično 2.40 [m], a u salonima 2.70 - 3.30 [m]. Prostor među palubama se zove međupalublje (eng.: tweendecks). Na tankerima, brodovima za rasute terete i na brodovima za prijevoz spremnika u teretnim prostorima nisu uobičajene međupalube, tako da je položaj palube određen visinom broda. 

Skok palube

Uzvoj palube u uzdužnom smjeru prema krmi i prema pramcu je skok. Skok palube na pramcu je 2 do 4 puta veći od skoka na krmi. Skok palube doprinosi boljoj pomorstvenosti broda, čvrstoći i izgledu trupa. Općenito na malim brodovima bez kaštela i krmice skok palube je važan i posebno velik, a kod jako velikih trgovačkih brodova sa velikim nadvođem nije bitan i može se izostaviti. 

Preluk palube (eng.: camber)

Zaobljene palube u poprečnom smjeru je preluk. Preluk je na manjim brodovima obično visine oko 1/50 širine broda. Na većini brodova je preluk luk kružnice velikog promjera ili dio parabole. Na nekima je samo srednji dio preluka zakrivljen, a prema bokovima je pravac. Na većim brodovima, pretežito iz tehnoloških razloga, se umjesto preluka palube primjenjuju pregibi u sredini ili na dva mjesta (na srednjoj trećini širine) po širini broda. Stikovi limova palube moraju biti najmanje 300 [mm] udaljeni od pregiba. Preluk olakšava otjecanje naplavljenog mora i doprinosi čvrstoći palube. Donje palube se općenito grade bez skoka i preluka. Skok i preluk olakšavaju otjecanje vode s palube. Skok doprinosi ljepšem izgledu i poboljšava svojstva pomorstvenosti. Preluk dodatno povećava otpornost na izvijanje. Palube mogu biti drvene, čelične i čelične obložene drvetom ili nekom drugom oblogom. 

Opterećenja paluba

Izložene palube su lokalno opterećene izvana (eng.: external loads) okomito na svoju ravninu (eng.: lateral loads) uslijed dinamičkog djelovanja mora pri naplavljivanju mora na palubu (eng.: green seas). Palube koje čine nepropusne stjenke tankova su lokalno opterećene

172

i iznutra (eng.: internal loads) statičkim i dinamičkim tlakom okomito na svoju ravninu uslijed tekućeg tereta pri njihanjima broda. Palube na kojima se smješta teret lokalno opterećene su statičkim koncentriranim ili distribuiranim opterećenjima okomito na svoju ravninu uslijed tereta dodatno uvećanima za dinamička djelovanja pri gibanjima broda. Palube mogu biti opterećene ovješenim teretima s donje strane. Palube trpe i lokalna opterećenja u vlastitoj ravnini (eng.: inplane load) uslijed toga što se tlakovi sa bokova broda i drugih susjednih elemenata konstrukcije prenose na palube u poprečnom smislu. U slučaju tlačnih opterećenja palube mogu biti izložene lokalnom izvijanju (eng.: plate buckling). Donje palube brodova koji prevoze vozila opterećene su okomito na svoju ravninu kotačima na vozilima. Posebna su razmatranja potrebna za helikopterske palube. Slijetno poletna površina helikopterske palube se određuje prema potrebi za najveći helikopter za koji je paluba predviđena. Razmatraju se opterećenja za helikopter vezan na helikopterskoj palubi i za slučaj slijetanja helikoptera (sile na kotačima, jednoliko opterećenje po palubi i težina helikopterske palube).

Slika 134. Paluba (Izvor: http://en.wikipedia.org) Palube sudjeluju u uzdužnoj čvrstoću broda (eng.: longitudinal strength). Predstavljaju gornje pojaseve brodskog trupa kao nosača (eng.: global loads). U slučaju globalnih tlačnih opterećenja, palube su izložene izvijanju (eng.: plate buckling). Najdjelotvornije su one palube koje su najudaljenije od neutralne osi poprečnog presjeka brodskog trupa. Obično se 173

najviša neprekinuta paluba do koje seže vanjska oplata naziva palubom čvrstoće (eng.: strength deck), koja zbog svojih dimenzija čini gornji pojas brodskog trupa kao nosača. Paluba čvrstoće može biti i paluba nadgrađa koja se prostire unutar 0.4L sredine broda a duljina joj prelazi 0.15L. Ako ima više takvih paluba nadgrađa, za palubu čvrstoće se uzima najviša. 

Opločenje palube (eng.: deck plating)

Opločenje čelične palube čine vojevi limova u uzdužnom smjeru usporedo sa simetralom broda. Uzdužne vojeve čine samo neprekinuti vojevi koji se protežu izvan linije glavnih otvora palube. Limovi između grotala i na krajevima broda se mogu položiti i poprijeko broda. Vojevi palube uz bokove broda se nazivaju palubne proveze (eng.: deck stringer). Neprekinutost kod donjih paluba označava da se poprečne pregrade prekidaju a vojevi limova donjih paluba prolaze neprekinuto uzduž broda. Stikovi limova opločenja palube trebaju biti najmanje 300 [mm] udaljeni od spoja poprečne pregrade i palube. Opločenje palube unutar linija otvora na palubi malo je djelotvorno u uzdužnoj čvrstoći broda jer se ne prostire cijelom duljinom broda, pa se dimenzionira prema lokalnim opterećenjima palube. Debljina palube treba da je takva da skupa s ostalim elementima uzdužne čvrstoće zadovolji uvjete za geometrijske karakteristike presjeka brodskog trupa kao grede, ali je uz to minimalna debljina oplate palube zadana propisima klasifikacijskih zavoda koji uzimaju u obzir lokalna opterećenja palube. U debljinu palube se uračunava i dodatak za koroziju. Debljina palubne proveze se mora povećati na debljinu bočne oplate, a širina treba da je jednaka širini završnog voja. Zavareni spoj palube čvrstoće i završnog voja se izvodi neprekinutim zavarom. Ako je debljina lima veća od 25 [mm] zahtijeva se potpuni provar.

174

a)

b)

a) izvan područja grotala uzdužno

b) unutar područja grotala poprečno

Slika 135. Paluba broda za rasute terete (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.)

Slika 136. Paluba broda za kemikalije (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures, HØvik, Norway, 2004.) 

Dimenzije palube čvrstoće za brodove do 65 m

Za brodove za koje se ne zahtjeva proračun uzdužne čvrstoće, općenito brodove kraće od 65 [m], površina presjeka palube čvrstoće u području 0.4L na sredini broda određuje se tako da bude udovoljeno zahtjevu za najmanji dopušteni moment otpora glavnog rebra. Debljina lima palube ne smije biti manja od tmin kako je kasnije opisano.

175



Dimenzije palube čvrstoće za brodove dulje od 65 m

Površina presjeka palube čvrstoće za brodove dulje od 65 [m] u području 0.4L na sredini broda, sa strane otvora grotla određuje se tako da moment otpora glavnog rebra bude u skladu sa zahtjevima uzdužne čvrstoće. Ako je debljina lima palube manja od debljine oplate, postavlja se palubna proveza debljine jednake debljini oplate, a širina jednaka visini završnog voja. 

Najmanja debljina

Najmanja debljina lima palube unutar 0.4L na sredini broda ne smije biti manja od veće vrijednosti dvaju slijedećih iznosa: tmin =(4.5 + 0.05L)√k

[mm] ili t0.1L

(63)

kako se definira kasnije za krajeve i dijelove unutar crte grotla L se ne uzima veći od 200 [m]. 

Debljina lima palube na krajevima i unutar crte grotla

Debljina palube čvrstoće u području 0.1L od krajeva i unutar crte grotla ne smije biti manja od iznosa dobivenog po izrazu: t0.1L = 1.21 s √‾pD + tk [mm]

t0.1L = 1.1 s √PL + tk [mm]

(64)

ali ne manje od iznosa dobivenog po izrazu: t0.1Lmin =(5.5 + 0.02L)√k [mm]

(65)

gdje su pD i pL vrijednosti tlaka mora ili tereta na palubi, L se ne uzima veće od 200 [m]. Debljina lima palube u području između sredine i krajeva broda se smanjuje postupno. 

Donje palube

Debljina lima palube opterećene teretom ne smije biti manja od iznosa dobivena po izrazu: t = 1.1 s √pl·k +tk [mm]

(66) 176

ali ne manje od iznosa dobivenog po izrazu: tmin =(5.5 + 0.02L)√k [mm]

(67)

za drugu palubu L se ne uzima veće od 200 [m], tmin= 6 [mm] za ostale donje palube. Posebna su razmatranja potrebna za opterećenja paluba na kojima se prevoze vozila, i za helikopterske palube. 

Otvori u opločenju palube (eng.: deck openings)

Veliki otvori predstavljaju opasnost za strukturu broda. Veliki broj oštećenja je ustanovljen u uglovima grotala ili u područjima nekoliko susjednih otvora na palubi. Lijek za ove probleme su radijusi zakrivljenosti limova u uglovima grotala, pojačanja sa udvostručenjima limova ili umetnutim pojačanjima u uglovima, te produženje uzdužnih pražnica preko krajeva grotala, s postupnim smanjenjem dimenzija. Kod jako velikih otvora se treba koristiti čelik otporan na stvaranje pukotina i primijeniti bolja obrada rubova u cilju otklanjanja opasnosti od inicijalnih pukotina.

Slika 137. Otvori na palubi broda za rasute terete (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.) Svi otvori u palubi čvrstoće moraju biti izvedeni sa zaobljenim kutovima. Kružni otvori moraju imati ukrepljene rubove. Površina presjeka ukrepe ne smije biti manja od iznosa dobivenog po izrazu: A = 0.25 d ·t

[ cm3]

(68) 177

gdje je: d - promjer otvora u [cm], t - debljina palube u [cm]. Udaljenost između ruba otvora i boka broda ne smije biti manja od promjera otvora. Limovi na krajevima grotala moraju biti podebljani. Unutar područja 0.5L na sredini broda debljina podebljanog lima mora biti jednaka debljini lima sa strane otvora grotla, plus debljina palube između otvora grotla. Izvan područja 0.5L na sredini broda debljina podebljanog lima ne mora biti veća od 1.6 debljine lima sa strane otvora grotla. Polumjer zaobljenja kraja otvora grotla ne smije biti manji od iznosa dobivenog po izrazu: R = k ·b(1-b/B),

Rmin = 0.1 [m]

(69)

gdje je: k

- l/200 ali ne manje od 0.1 i ne veće od 0.25,

l

- duljina otvora grotla u metrima,

b

- širina otvora grotla u m, ili ukupna širina otvora grotla (ako ih ima po širini broda),

b/B - ne treba uzimati manje od 0.4. O drukčijem obliku kutova velikih otvora grotla posebno se razmatra u svakom pojedinom slučaju. Ako su otvori kutova grotala izvedeni eliptično ili parabolično, podebljanje navedeno ranije nije potrebno. Otvori na palubama mijenjaju raspodjelu naprezanja tako da su vojevi opločenja palube izvan linije otvora jače napregnuti od vojeva opločenja palube između otvora, što se može pratiti na slijedećim grafičkim primjerima.

178

Slika 138. Paluba opterećena na vlak u vlastitoj ravnini - vlačna naprezanja u palubi sa otvorima grotala (Izvor: Det Norske Veritas: Strength Analysis of Hull Structures,HØvik, Norway, 2004.) 4.9. Linice (eng.: bulwarks) Linica štiti posadu, putnike, opremu i terete na izloženim palubama od prelijevanja mora i od klizanja uslijed gibanja broda na valovima, osobito zbog valjanja i posrtanja. Zbog toga je najmanja dopuštena visina 1 [m]. Zbog odljeva naplavljenog mora linica mora imati otvore za otjecanje vode sa palube prema LLC-66. Obično oblikom prati formu broda i u pramčanom dijelu može imati veliki izbor. Linica s vanjske strane prima velika lokalna hidrodinamička opterećenja okomito na svoju ravninu uslijed udara valova. S unutarnje strane trpi opterećenja od mogućih prislonjenih tereta i putnika, te prilikom otjecanja naplavljenjog mora (eng.: green sea). Moguća su lokalna opterećenja kod pristajanja i manevriranja sa drugim brodovima i kod manipuliranja teretima. Linica je izložena uzdužnom savijanju broda kao grede. Da naprezanja u linici ne bi bila prevelika, moraju se postavljati klizni spojevi. Na spojevima linice s drugim dijelovima broda moguće su koncentracije naprezanja te se ti spojevi moraju izvoditi postupno. Debljina opločenja linice u području pramca izložene zapljuskivanju treba biti jednaka debljini opločenja boka kaštela. U području nadgrađa iznad palube nadvođa, a iza 0.25L od pramčane okomice debljina opločenja linice se može umanjiti za 0.5 [mm]. Visina linice ne smije biti manja od 1[m]. Opločenje linice mora biti ukrijepljeno na gornjem bridu bulb profilom ili sličnim profilom. Linica mora biti ukrepljena koljenima na svakom drugom rebru, a na kaštelu pri značajnom izboru na svakom rebru. Ukrepljenja se postavljaju iznad palubnih sponja ili drugih poprečnih ukrepa palube. U slučaju uzdužnog ukrepljenja završetak ukrepe linice mora se nalaziti iznad uzdužnog 179

elementa. Po duljini broda treba izvesti određen broj rastegljivih spojeva linice. Broj sastavljenih spojeva kod brodova duljih od 60 [m] ne smije biti manji od iznosa dobivenog prema izrazu: n=L/40 niti treba biti veća od 5. 4.10. Pramčani pik (eng.: forepeak tank) Pramčani pik je sudarni prostor na prednjoj strani broda. Koristi se u balastiranju broda. Ako je prostor pramčanog pika predviđen za krcanje balasta, a njegova širina prelazi 0.5 B ili 6 [m], mora se postaviti najmanje jedna puna ili djelomična pljuskača. Širina slobodne površine tekućine ni u kojem slučaju ne treba prelaziti 0.3 B. Tankovi pramčanog pika, ako im je duljina veća od 0.06 L ili 6 [m], moraju imati i poprečnu pljuskaču. U tank pramčanog pika, kao i u bilo kojemu tanku ispred sudarne pregrade, ne smije se krcati nafta.

Slika 139. Pramčani peak tankera (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.)

Slika 140. Pramčani peak kontejnerskog broda (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) 180

Slika 141. Pramčani peak broda za rasute terete (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.)

Slika 142. Peak broda u gradnji u radioni (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) 

Pljuskače (eng.: swash bulkheads) Ukupna površina otvora na pljuskači ne smije biti manja od 5 % niti treba biti veća od

10 % površine pljuskače. Debljina pljuskače je općenito jednaka najmanjoj debljini pregrada. Moment otpora ukrepa i nosača ne smije biti manja od W1 za pregrade, s tim da se za

181

opterećenje uzima pd. Za opterećene dijelove pljuskače može se tražiti pojačanje. Slobodni kraj pljuskače se mora odgovarajuće ukrijepiti.

Slika 143. Pljuskače u krmenom i pramčanom peaku (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) 

Pramčane statve Pramčana i krmena statva su dijelovi kojima započinje odnosno završava struktura

broda. Iz njihova položaja i značaja u strukturi potječe potreba njihove odgovarajuće konstrukcije. Osim strukturnim zahtjevima, statve moraju svojim oblikom odgovarati obliku broda te smanjivati otpor i poboljšavati ponašanje broda na moru. Osobito je važno osim vlastite čvrstoće statvi, osigurati i odgovarajuću strukturnu povezanost s cijelim trupom broda. Statve se izvode od različitih materijala: -

statve od lijevanog čelika,

-

statve od kovanog čelika,

-

statve od zavarenih valjanih limova,

-

kombinirano, od lijevanog ili kovanog čelika i valjanih limova.

Lijevana statva općenito mora biti jednostavne izvedbe, sa što manjim zakrivljenostima, s poprečnim orebrenjem. Zbog teškoća u lijevanju treba izbjegavati nagle promjene debljina i primjenjivati prokušanu ljevarsku praksu. Polumjeri lijevanja moraju biti najmanje 182

50 - 75 [mm]. Velike lijevane statve se prave od dvaju i više odljevaka, koji se zavarivanjem spajaju u brodogradilištu. Nakon zavarivanja potrebno je izvršiti popuštanje zaostalih unutarnjih naprezanja. To se postiže grijanjem do oko 650 stupnjeva i potom laganim hlađenjem.

Slika 144. Lijevana statva (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) Čelični otkivci imaju veliku otpornost na udarna opterećenja i stvaranje pukotina. Statve od kovanog čelika su obično pravokutnog, okruglog ili poluokruglog presjeka te se često koriste kod manjih brodova. Kod velikih brodova su statve obično od oblikovanih valjanih limova koje se mogu napraviti u samom brodogradilištu. Kod izrade zavarenih statvi, važno je koristiti brodograđevni čelik s dobrim svojstvima zavarljivosti te kvalitetne i provjerene elektrode za zavarivanje.

183

Slika 145. Pramčane statve s obrubom (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) 

Opterećenja pramčane statve Pramčana statva preuzima nešto statičkih opterećenja mora, dok je pretežito opterećena

uslijed dinamičkih učinaka zbog svoje izloženosti valovima. Osim toga, pramčana statva je izložena udarima o plutajuće predmete, udarima o obalu pri pristajanju i nasukanju ili sudaru. Gornji dijelovi pramčane statve trpe opterećenja i pri sidrenju, za vrijeme dizanja i spuštanja lanaca kada se brod ljulja, ili kada se sidreni lanci križaju sa statvom pri posrtanju broda. Osobito su velika opterećenja pramčane statve pri plovidbi kroz led, za što se mora posebno ojačati. 

Konstrukcija pramčane statve Osim konstrukcije same statve, od posebne je važnosti strukturno povezivanje stave s

trupom broda. To se ostvaruje pomoću čvrstih spojeva statve za palube, platforme, bočne proveze, nosače dna i druge dijelove strukture trupa. Katkada se može ukazati potreba za ugradnju dopunskih platformi i pregrada. Osobito se dobro mora izvesti spoj statve i središnjih nosača dna, pasma ili hrptenice. Zbog složenosti okolnosti u kojima djeluje pramčana statva presudnu ulogu u njezinom konstruiranju ima dugo iskustvo u plovidbi morima.

184



Gredna statva (eng.: bar stem) Površina presjeka gredne statve ispod vodne linije ne smije biti manja od vrijednosti

dobivene po izrazu: AS = 1.25 L [cm2]

(70)

Površina presjeka gredne statve se može, počevši od vodne linije umanjiti tako da na vrhu iznosi 0.75 As.

Slika 146. Gredna statva (Izvor: Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.) 

Plosna statva (eng.: plate stem) Plosna statva se izvodi zavarivanjem limova, kojima debljina ne smije biti manja od

iznosa dobivenih po izrazima: t =(0.08L + 6) √k,

tmax = 25√k [mm]

(71)

Debljina limova plosne statve se može postupno umanjiti, počevši od 600 [mm] iznad vodne linije pa prema vrhu, na 0.8 [t]. Plosna statva i bulb (eng.:bulbous bow) moraju u horizontalnom smjeru biti ukrućeni s pomoću pregrada postavljenim na razmacima ne većim od 1.0 [m]. Debljina limova plosne statve može biti umanjena za 20% ako su pregrade postavljene na razmacima od 0.5 [m]. Debljina limova bulb pramca ne smije biti manja od one zahtijevane za plosne statve.

185

Slika 147. Bulb pramca (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) Debljina limova i dimenzije ukrepa statve na udaljenosti 0.2L iza pramčane okomice i iznad najniže vodne linije određuju se po izrazima: a) debljina lima t = 126 s √pe + tk

[mm]

(72)

b) ukrepe: - naprezanje uslijed savijanja: - smično naprezanje: - jednakovrijedno naprezanje:

σb ≥ 0.7 ReH τ ≤ 0.4 ReH σekv = √σ2+3τ2 ≥ 0.75 ReH

Ako je zaobljenost limova statve velika, polumjera većeg od 200 [mm] u razini teretne vodne linije, treba se ugraditi središnja ukrepa uzduž sredine plašta, od kobilice do razine 0.15 T iznad ljetne vodne linije. Središnja ukrepa treba imati pojas na slobodnom kraju. Širina razvijenog plašta statve ne treba biti manja od propisane širine plosne kobilice.

186

Slika 148. Presjeci kroz pramčanu statvu (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.)

Slika 149. Pramčana statva od okruglog obruba (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.)

187

4.11. Krmeni pik (eng.: after peak tank) Krmeni pik je sudarni prostor na stražnjoj strani broda. Koristi se u balastiranju broda. Tankovi krmenog pika, ako im je duljina veća od 0.06 L ili 6 [m], moraju imati poprečnu pljuskaču.

Slika 150. Pogled na krmeni peak u gradnji (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

Slika 151. Pogledi na konstrukciju krmenog peak-a (Izvor: Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.) 188

4.12. Struktura tankova (eng.:tank structures) Tankovi koji su sastavni dio strukture brodskog trupa označavaju se strukturnim tankovima jer sudjeluju svojim dijelovima u čvrstoći brodskog trupa. Svi strukturni tankovi tvore nepropusne prostore koji mogu primati tekućinu. Strukturni tankovi s smješteni između bokova, poprečnih pregrada i uzdužnih pregrada, u dvodnu ili iznad dvodna, te u dvoboku i u pikovima broda. Svaki tank mora imati odušnike, preljeve i cijevi za sondiranje (eng.: air, overflow and sounding pipes), o čemu se vodi računa u dijelu pravila za cjevovode.

Slika 152. Radovi u tanku za vrijeme građenja broda (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) Tankovi namijenjeni za djelomično krcanje koji se protežu od boka do boka broda, moraju imati najmanje jednu uzdužnu pregradu koja može biti i pljuskača. 

Duboki tankovi (eng.:deep tanks) U duboke tankove se smješta gorivo, voda i razna ulja, moguće i balast. Kada su

napunjeni, povećavaju visinu težišta broda, čineći brod ugodnijim u plovidbi po lošem moru. Duboki tankovi se obično smještaju uz bokove broda. Nosivi strukturni elementi tankova se po mogućnosti postavljaju s vanjske strane tankova, da bi se olakšalo čišćenje unutar tankova. Obično se smještaju u sredini broda, uz pregrade strojarnice, ali se mogu nalaziti i

189

bliže krajevima broda, kada su učinkovitiji kod trimovanja. Duboki tankovi mogu imati i svoje grotlo, kada se može u njima prevoziti teret u vrijeme kada ne služe balastiranju. Inače poklopci provlaka moraju imati nepropusne brtve. Ako se duboki tankovi koriste kao tovarni prostor, u njih se najčešće smještaju biljna ulja. Konstrukcija bočnih tankova na brodovima za prijevoz spremnika se može izvesti na dva načina: prvi način je da bočni tank završava na donjem kraju na pokrovu dvodna, a drugi način je da bočni tank na donjem kraju dopire do oplate uzvoja. Tankovi namijenjeni za djelomično krcanje tekućine koji se protežu od boka do boka, moraju imati najmanje jednu uzdužnu pregradu koja može biti i pljuskača. Bočni tankovi brodova za rasuti teret na donjem kraju završavaju na uzvojnom tanku (eng.: lower wing tanks, hopper tanks), a na gornjem dijelu s potpalubnim bočnim tankom (eng.: upper wing tanks, topside tanks). U strukturi bočnih potpalubnih tankova treba primijeniti uzdužni sistem ukrepljenja. U strukturi bočnih tankova su primijenjeni vodoravni i uspravni elementi od limova s provlakama, tako da je prostor uzvojnih, bočnih i potpalubnih tankova jedinstven. U uzdužnom smjeru bočni tankovi završavaju na poprečnim pregradama.

190

Slika 153. Tank tereta (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) 

Pregradak (eng.:cofferdam) Tankovi goriva moraju pregratkom biti odijeljeni od tankova ulja za podmazivanje, ulja

hidraulike, biljnih ulja, napojne vode, kondenzata i pitke vode. U poprečnom smislu, pregradci su obično prostori koji se prostiru jedan razmak rebara. 

Konstrukcija strukturnih tankova

Koriste se slijedeće oznake: k - koeficijent materijala, s - razmak ukrepa ili širina na kojoj djeluje opterećenje u m, nepoduprti raspon u [m], 191

p - opterećenje u [kN/m2], uzima se veći iznos od p1 ili pd, p1- opterećenja koja djeluju u punim tankovima tijekom plovidbe, a određuje se na osnovi akceleracija za uspravni ili nagnuti brod, pd - opterećenja djelomično napunjenih tankova i to između 20 % i 90% njihove visine, p2 - najveće statičko opterećenje koje se određuje kao: p2 = 9.81 h2 [kN/m2], h2 - udaljenost od središta opterećenja do vrha preljeva ili do razine 2.5 m iznad krova tanka (što je više), tk - dodatak za koroziju, h - visina punjenja tanka u [m], lt - duljina tanka u [m], bt - širina tanka u [m], σL, τL - naprezanja brodskog trupa uslijed savijanja i smika u [N/mm2], C = 1.0 za poprečno ukrepljenje, C = 0.83 za uzdužno ukrepljenje. 

Opločenje tanka

Debljina svih elemenata konstrukcije u tankovima ne smije biti ni u kojem slučaju manje od iznosa: t min  5 .5  0 .02 L  K [mm]

(73)

gdje: L ne treba uzimati veće od 100 [m] Najmanja debljina u tankovima goriva, ulja za podmazivanje i tankovima pitke vode ne treba biti veća od 7.5 [mm]. Najmanja debljina tmin u balastnim tankovima ne treba biti veća od 9.0 [mm]. Debljina opločenja tanka, ako se izvodi od ravnih limova i ukrepljenja ne smije biti manja od vrijednosti dobivene po izrazima: t1  1.1  s  p  k  t [mm] k

t2  0.9  s  p2  k  t [mm] k

(74)

192

Debljina uzdužnih pregrada tankova, opločenje palube i pokrova dvodna koji sudjeluju u uzdužnoj čvrstoći prenoseći normalna i smična naprezanja ne smije biti manja od iznosa dobivenog po izrazu:

t  16.8  C  s 

p t oa k

[mm]

(75)

C = 1.0 za poprečno ukrepljenje, C = 0.83 za uzdužno ukrepljenje.

2  235  2 N  a     3   L  0.89   L  mm2   k 

(76)

Elementi dijelova tlačno opterećenih uzdužnih i poprečnih pregrada se provjeravaju na izvijanje. 

Ukrepe i nosači tankova

Momenti otpora ukrepa i nosača upetih na krajevima koji ne sudjeluju u uzdužnoj čvrstoći, ne smiju biti manji od: W1  0.55  s  l 2  p  k

[cm3]

(77)

W2  0.44  s  l 2  p2  k [cm3]

(78)

Ako su jedan ili oba kraja zglobno oslonjena, moment otpora se povećava za 50 %. Poprečni presjek struka nosača ne smije biti manji od vrijednosti dobivenih po izrazima: Aw1  0.05  s  l  p  k

[cm2]

(79)

Aw2  0.04  s  l  p2  k

[cm2]

(80)

Aw2 se uvećava za 50 % na mjestu upetosti u duljini od 0.1l. Čvrstoća tlačno opterećenih strukova nosača ispituju se na izvijanje.

193

Slika 154. Nosači i ukrepe u tankovima (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) Ako se dimenzije ukrepa i nosača, koji ne sudjeluju u uzdužnoj čvrstoći brodskog trupa određuju na osnovi izravnog proračuna čvrstoće, primjenjuju se slijedeće vrijednosti dopuštenih naprezanja:

Za slučaj opterećenja p:  b  150 / k [N/mm²] τ=100/k [N/mm²]  ekv   b2  3 2  180 [N/mm²]. Za

slučaj

opterećenja p 2 :  b  180 / k

[N/mm²]

τ=120/k

[N/mm²]

 ekv   b2  3 2  200 [N/mm²].

Momenti otpora horizontalnih ukrepa u strukturama tankova, koje sudjeluju u uzdužnoj čvrstoći određuju se prema zahtjevima za uzdužnu čvrstoću. Dimenzije sponja i poprečnih okvira palube koje se nalaze u tankovima moraju biti u skladu sa zahtjevima za potpalubne strukture. Za bočna rebra u tankovima vrijede zahtjevi za orebrenje. Ukrepe pregrada tankova se spajaju s okolnom strukturom koljenima prema zahtjevima za vezne strukture. Koljena se moraju postaviti ako je duljina ukrepa veća od 2 [m]. Koljena ukrepa se protežu do slijedeće sponje, ili rebrenice ili rebra ili se na neki drugi način trebaju poduprijeti na drugom kraju.

194



Nestrukturni tankovi (eng.: detached tanks)

Nestrukturni tankovi goriva ne smiju biti unutar skladišta tereta. Ako se takva izvedba ne može izbjeći mora se osigurati da istjecanje goriva ne ošteti teret. Oprema i cjevovodi u nestrukturnim tankovima moraju biti zaštićeni od oštećenja, a na vanjskoj strani tanka mora se ugraditi žlijeb za odvođenje istekle tekućine. Nestrukturni tankovi moraju biti osigurani od sila koje nastaju uslijed gibanja broda. Debljina lima nestrukturnih tankova se određuje po izrazu za t1 kod ravnog opločenja s ukrepama, koristeći za tlak slijedeći izraz: p = 9.81 h [kN/m]

(81)

gdje je: h - vertikalna udaljenost središta opterećenja lima ili ukrepe do vrha preljeva, visina preljeva se ne smije uzeti manja od 2.5 [m]. Moment otpora ukrepa nestrukturnih tankova ne smije biti manja od vrijednosti: W  C  s  l 2  p  k [cm3]

(82)

C = 0.36, ako su oba kraja upeta, C = 0.54, ako su jedan ili oba kraja zglobno oslonjena. 

Tankovi velike duljine ili širine (eng.:tanks with large length or breadth)

Za tankove duljine veće od 0.1 L, ili širine veće od 0.6 B predviđene za djelomično krcanje, potrebno je provjeriti mogućnost pojave rezonancije između gibanja broda i gibanja tekućine u tanku. Kritična visina punjenja se zabranjuje zbog mogućnosti rezonancije. Testiranje tankova goriva, balasta, napojne vode, pitke vode, kao i protuljuljnih tankova, izvodi se stlačenim zrakom i vodom. Tlak zraka pri ispitivanju treba biti 0.2 [bar]. Testiranje zrakom tankova kojima je jedna stjenka oplata, mora se obaviti prije porinuća. Ostali tankovi se mogu testirati nakon porinuća. Ako tankovi nisu testirani zrakom nego samo vodom, pregrade se općenito testiraju s jedne strane. Testiranje treba obaviti prije porinuća, ili u doku. Uz odobrenje Registra testiranje se može obaviti i nakon porinuća.

195

4.13. Nadgrađa U funkcionalnom smislu, nadgrađa i palubne kućice predstavljaju dopunske prostore na brodu za nastambe, spreme i upravljanje brodom, koji na svojim stjenkama mogu imati vrata, okna, prolaze i slične otvore. Osim toga, nadgrađa predstavljaju rezervnu istisninu, što povećava sigurnost, a nadgrađa na pramcu i krmi poboljšavaju sposobnost plovidbe. Dijelovi nadgrađa na srednjem dijelu broda mogu sudjelovati u uzdužnoj čvrstoći trupa. Nadgradnja na pramcu broda se zove kaštel (eng.: forecastel), nadgradnja na sredini broda ili nadgradnja pri krmi za smještaj posade se zove most (eng.: bridge), a nadgradnja na krmi broda se zove krmica ili kasar (eng.: poop). Slobodni prostori između dva nadgrađa zovu se zdenci. Palubne kućice koriste smještaju razne spreme, razdjelnih ormarića, uklopnih ploča itd. Na krovovima palubnih kućica smještaju se teretna vitla i druga palubna oprema. Često se nalaze između grotala. U veće kućice se može smjestiti brodska praonica ili brodski ured.

Slika 155. Kormilarnica (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

196

Slika 156. Kaštel (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

Slika 157. Most broda (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) Kućice palubnih silaza (eng.: companionway) na izloženim palubama, moraju biti od čelika, sa pražnicama visine ne manje od 600 [mm] na jako izloženim mjestima i ne manje od 380 [mm] na manje izloženim mjestima.

197

Slika 158. Silazi i otvori na palubama nadgrađa (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

Slika 159. Kormilarnica (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) 

Međunarodne norme za nadgrađa

Nadgrađe je struktura natkrivena palubom, iznad palube nadvođa, koja se prostire od boka do boka broda, ili struktura čije izložene bočne stjenke nisu udaljene od oplate boka broda za više od 4% širine broda. Odvojena nadgrađa mogu biti poredana u jedan ili više redova. Palubna kućica je struktura natkrivena palubom, iznad palube čvrstoće, čije su izložene bočne stjenke udaljene 198

od oplate boka broda za više od 4% širine broda. Duga palubna kućica je kućica čija duljina prelazi 0.2L ili 12 [m], unutar 0.4L sredine broda. Problemi čvrstoće dugih kućica se moraju posebno razmatrati. Nadgrađa koja se nalaze u području 0.4L na sredini broda a duljine su veće od 0.15L smatraju se nosivima u pogledu uzdužne čvrstoće. Opločenje bočnih stijena nadgrađa se tretira kao oplata. Nadgrađa koja se ne nalaze u području 0.4L na sredini broda a duljine su manje od 0.15L odnosno od 12 [m], smatraju se ne nosivima u pogledu uzdužne čvrstoće. Kratka palubna kućica je kućica koja ne udovoljava uvjetima za dugu palubnu kućicu. Svi pristupni otvori na krajnjim stjenkama zatvorenih nadgrađa trebaju biti osigurana nepropusnim vratima, iste čvrstoće kao i sama stjenka. Vrata se trebaju otvarati i zatvarati s obje strane stjenke. Visina pražnica treba biti u suglasju sa Međunarodnom konvencijom o teretnim linijama LLC66.Svi otvori na palubama nadgrađa ili palubnih kućica, neposredno iznad palube nadvođa trebaju biti zaštićeni nepropusnim poklopcima.

Slika 160. Vrata na nadgrađima i silazima (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split) U uzdužnom smislu, nadgrađa ne moraju pratiti skok palube, nego mogu imati i ravne palube i palube u obliku slomljenog pravca. U oba slučaja se ne može zadržati stalna visina nadgrađa po duljini. U poprečnom smislu, palube nadgrađa obično imaju oblike sastavljene od pravaca prema boku i kružnih lukova ili pravaca na sredini broda. Krovovi palubnih kućica su obično simetrično skošeni. Na nadgrađa i palubne kućice djeluju statička i dinamička opterećenja, lokalno i globalno, u uzdužnom i poprečnom smjeru. Statička su opterećena uslijed težina opreme na palubama nadgrađa.

199

Nadgrađa i palubne kućice su neposredno opterećene dinamičkim djelovanjima na vanjske stjenke, osobito one prednje, uslijed udara mora i vjetra.

Slika 161. Opterećenja nadgrađa uslijed valova (Izvor: http://en.wikipedia.org) Nadgrađa i palubne kućice trpe dinamička opterećenja zbog ubrzanja uslijed gibanja broda na valovima, osobito uslijed klimanja u poprečnom smjeru (eng.:racking). Posredno su nadgrađa i palubne kućice opterećene uslijed sudjelovanja u uzdužnoj čvrstoći brodskog trupa kao nosača. Na krajevima nadgrađa dolazi do promjena poprečnog presjeka, što je promjena u uzdužnoj čvrstoći, ali i razlog za pojave koncentracije naprezanja na mjestima nagle promjene presjeka. Svi prijelazi se moraju izvesti postupno, po mogućnosti zaobljeno. Promjenljiva opterećenja kao posljedica gibanja broda na valovima, mogu dovesti do oštećenja: tlačna opterećenja obično izazivaju deformacije, a vlačna opterećenja mogu dovesti do pucanja. 

Prikaz nadgrađa u prostoru strojarnice

U strukturnom pogledu, nadgrađa predstavljaju diskontinuitete strukture broda kao nosača. Doprinos nadgrađa uzdužnoj čvrstoći ovisi o njihovoj duljini i području prostiranja. Nadgrađa koja se nalaze u području 0.4L na sredini broda, a duljine su veće od 0.15L, smatraju se nosivim dijelom u pogledu uzdužne čvrstoće (eng.:effective superstructures). Opločenje bočnih stijena se razmatra kao bočna oplata trupa, a paluba kao paluba čvrstoće. Nadgrađa koja se ne nalaze u ovom području, ili su kraća od 0.15L ili 12 [m], smatraju se ne nosivima sa stajališta uzdužne čvrstoće (eng.: non-effective superstructures).

200

Slika 162. Sponje i podveze palube nadgrađa i bočne stjenke nadgrađa (Izvor: Brodosplit – Brodogradilište d.o.o. Split)

5.

KONSTRUKCIJSKE

KARAKTERISTIKE

BRODOVA

RAZLIČITIH

TEHNOLOGIJA

201

5.1.

Brodovi za rasute terete Brodovi za rasute terete (eng.: bulkcarriers) čine posebnu skupinu brodova za

prijevoz suhih rasutih tereta. Pojavili su se na tržištu prije gotovo jedno stoljeće i u početku su bili namijenjeni prijevozu velikih količina jedne vrste suhih rasutih tereta (homogenih tereta). Najvećim dijelom su bili uključeni u proizvodno prijevozni sustav velikih industrija i velikih korporacija, npr. vlasnika nalazišta željeznih rudača koji su terete prevozili vlastitim brodovima. Namijenjeni su uglavnom za prijevoz žitarica, rudača, ugljena, raznih minerala, umjetnih gnojiva i drugih suhih rasutih tereta, ali i tereta drva, kontejnera, čeličnih proizvoda i strojeva. Neki od tih brodova su za prijevoz samo nekih rasutih tereta, za prijevoz rasutih tereta u jednom pravcu, a sasvim specijaliziranih tereta u drugom pravcu, npr. automobila na povratnom putovanju. Dakle, brodovi za rasute terete su gotovo svestrani brodovi i mogu zadovoljiti potrebe za prijevozima brojnih vrsta tereta. Njihov udjel u ukupnom brodarstvu je vrlo značajan, a zbog širokog raspona nosivosti, od 2000 dwt do 200000 dwt i više, njihova je zastupljenost u prijevozima vrlo velika. Skladišta brodova za rasuti teret sežu od dvodna do palube odnosno bočnih tankova. Veličina i oblik su im prilagođeni gustoći rasutog tereta. Grotla su prostrana i opremljena patentnim poklopcima s hidrauličnim zatvaranjem. Prekrcaj tereta obavlja se specijaliziranim lučkim uređajima i rijetko kad brodskim teretnim uređajima.

202

Slika 163. Brod za rasuti teret (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.2. Prekrcajni uređaji za rasute terete Pokretni mosni brodoukrcavač je ukrcajni uređaj smješten na postolju koje se kreće tračnicama. Teret iz kopnenog dijela terminala prenosi se s pomoću trakastih transportera do brodoukrcavača, čiji je osnovni dio pomični dohvatnik s pokretnom trakom i usmjerivačem za pravilno raspoređivanje tereta u grotlu broda. Koristi se uglavnom na terminalima za ugljen i željeznu rudaču.

203

Slika 164. Pokretni mosni brodoukrcavač (Izvor: http://en.wikipedia.org) Brodoiskrcavač za rad s grabilicom ima nosivost 100 do 600 [kN]. Za razliku od klasičnih dizalica s grabilicom gdje su učinci iskrcaja razmjerno mali, suvremeni brodoiskrcavači postižu visoke učinke iskrcaja do 3000 [t/h].

Slika 165. Brodoiskrcavač za rad s grabilicom (Izvor: http://en.wikipedia.org)

204

Slika 166. Različite izvedbe grabilica za rasute terete (Izvor: http://en.wikipedia.org) Pneumatski i hidraulički transport primjenjuje se pri prekrcaju suhih rasutih tereta razmjerno niske granulacije i gustoće, kao što su npr. žitarice, cement, usitnjeni ugljen i dr. S obzirom na način rada razlikuje se usisni i tlačni pneumatski transport, a u određenim se uvjetima koriste i kombinirane metode. Usisni pneumatski transport jednostavnije je izvedbe, a radi na principu stvaranja vakuuma u postrojenju i usisava materijal iz brodskog skladišta, te ga transportira na određenu visinu do istovarivača, odakle se teret osobnim padom usmjerava u određenom smjeru. Hidraulički transport redovito se primjenjuje pri prijenosu tekućina. Međutim, ovaj transport ima svoju primjenu i pri prijenosu različitih rasutih materijala, primjerice ugljena, željezne rudače, fosfata i dr. pri čemu posebno dolazi do izražaja primjena slurry-tehnologije, tj. prijenos rasutog tereta u suspenziji s vodom ili kojim drugim transportnim sredstvom.

205

Slika 167. Uređaj za pneumatsko iskrcavanje rasutih tereta na tračnicama (Izvor: http://en.wikipedia.org) Brodoiskrcavači za fosfate najčešće su opremljeni okomitim pužnim transporterom zatvorene izvedbe, koji se može pomicati za kut od 30°. S pomoću takvog transportera usitnjava se stvrdnuti fosfat i prenosi iz brodskog skladišta na vodoravni transporter kojim se teret prevozi do skladišta.

Slika 168. Brodoiskrcavač za iskrcaj fosfata (Izvor: http://en.wikipedia.org) 206

Ejektorima i elevatorima obavljja se podizanje i prijenos tereta u silose. Ejektor je mlazna crpka koja radi na principu Lavalove sapnice i ubrzanjem radnog medija iznad kritične brzine stvara podtlak potreban da se iz određenog prostora isisa određeni materijal. Elevator je lučki uređaj za neprekidan okomiti ili kosi prijenos rasutog ili komadnog tereta, pogonjen najčešće elektomotorom.

Slika 169. Pneumatski elevator za ukrcaj i iskrcaj žitarica (Izvor: http://en.wikipedia.org) 5.3. Brodovi samoiskrcavači Brodovi samoiskrcavači predviđeni su za prijevoz rasutog tereta i samoiskrcaj u odredišnim lukama. Za njih nije potrebna lučka oprema. Posebnim sustavom u tri faze obavljaju iskrcaj na obalu ili u teglenice. Dna skladišta imaju ljevkasti oblik kojim se usmjerava teret na neprekinute trake (konvejere) u dvodnu. Ovaj konvejer predaje teret okomitom podizaču različitih izvedbi (druga faza). On na palubi predaje teret vodoravnom konvejeru koji je smješten na pomični zakretni most. Kapacitet iskrcaja je do 6000 t/h, ovisno o vrsti tereta.

207

Slika 170. Brod samoiskrcavač 1. prekrcajni most; 2. uređaj za podizanje tereta iz skladišta na prekrcajni most; 3. skladište s otvorima na dnu (Izvor: http://en.wikipedia.org)

Brodovi samoiskrcavači, za rasuti teret, javljaju se vrlo rano, 1903.godine na Velikim jezerima u Kanadi. Njihova praktičnost u prekrcaju rasutog tereta uzrokom je primjene i po ostalim morima svijeta. Osnovna zamisao za razvoj ovih brodova je bila kako skratiti vrijeme boravka broda u luci i pritom iskrcati rasuti (sipki) teret vlastitim prekrcajnim uređajima, a da pri tom nema prašine, skladišta budu zatvorena, utrošak radne snage mali itd. Danas u svjetskom pomorstvu ima više načina samoiskrcaja koji se stalno usavršavaju. Ovim brodovima najviše se prevozi željezna ruda, gips, žito, glinica, cement, ugljen, fosfati, koks, koncentrati sumpora, sol i dr. Razvilo se nekoliko tipova prekrcaja: Nordstrom sustav, KVAERNER, FLEXOLIFT; FLEXOLIFT interkonvejer, FLEXOWELL, CEWELL.

Slika 171. Cewell konvejerski sustav (Izvor: http://en.wikipedia.org) 208

5.4. Brodovi za prijevoz kontejnera Kontejnerski brod (container ship) je brod posebno projektiran i izgrađen za prijevoz kontejnera. Pravilno projektiran kontejnerski brod ukrcat će najveći mogući broj kontejnera unutar određenog prostora u brodskom trupu. Da bi se to postiglo, konačne mjere broda, forme trupa i konstrukcije, moraju se vrlo pažljivo uskladiti.

Slika 172. Kontejnerski brod (Izvor: http://en.wikipedia.org)

Konstrukcija broda koji prevoze kontejnere prošla je veliki put. Njih u početku prevoze klasični brodovi i slažu ih na palube. Pomorci i lučki radnici naučili su tijekom nagle kontejnerizacije vezivati kontejnere na palubi i slagati u redove i sve više u visinu. Dok je na brodovima prve generacije kontejner slagan u 2 reda, danas se već slažu u 5 redova. Kasnije se grade brodovi isključivo za prijevoz kontejnera, tako da je veliki razvitak kontejnerizacije uzrokovao gradnju četvrte generacije tih brodova.

209

Brod koji prevozi samo kontejnere (spremnike) ima jednu palubu i dvostruke bokove u srednjem dijelu broda. Otvori skladišta na palubi su široki i do 80% širine broda, a ovisno o širini broda podijeljeni su na više grotla. Kontejneri se kod ovih brodova slažu na palubu i poklopce skladišta, koji su stoga naročito čvrsto građeni kako bi mogli podnijeti do 4 redova. Brod za prijevoz kontejnera ima i priključak za prijevoz rashladnih kontejnera. U suvremenoj gradnji broda razlikuju se i posebno izgrađeni kontejnerski brodovi za prijevoz rashladnog tereta.

Slika 173. Brod za prijevoz kontejnera Emma Maersk (Izvor: http://en.wikipedia.org)

Kontejner (container), spremnik različite veličine i oblika, izgrađen od lakog, čvrstog i trajnog materijala koji se upotrebljava kao sredstvo za jednostavan i racionalan prijevoz robe izravno od mjesta proizvodnje do odredišnog mjesta. Ima oblik sanduka, hladnjaka, cisterne i sl. Vrste i tipovi kontejnera: -

kontejneri opće uporabe,

-

kontejneri s krovom koji se otvara i s vratima na čelu i na boku, 210

-

otvoreni kontejner s pokrivačem ili bez njega,

-

kontejneri cisterne,

-

kontejneri s niskim stranicama,

-

kontejneri platforme,

-

kontejneri za prijevoz stoke i

-

kontejneri za prijevoz hlađenih tereta.

Tipovi kontejnera koji se najčešće koriste u pomorskom transportu su standardni 20-stopni i 40-stopni kontejneri.

Slika 174. Kontejneri za opći teret (Izvor: http://en.wikipedia.org) 5.4.1. Sredstva i tehnologije prekrcaja kontejnera Tehnologija prekrcaja kontejnera na brodu može se zasnivati na primjeni brodskih prekrcajnih sredstava, obalnih kontejnerskih dizalica (kontejnerskih prekrcajnih mostova) ili pokretnih lučkih dizalica. Obalne kontejnerske dizalice najčešće se konstrukcijski izvode u obliku prekrcajnih mostova, pa se često nazivaju i kontejnerskim prekrcajnim mostovima. Razvoj takvih prekrcajnih mostova događao se pod utjecajem razvitka kontejnerskih brodova. Veće dimenzije kontejnerskih brodova utjecale su na promjenu dohvata i nosivosti kontejnerskih dizalica. Nosivost suvremenih kontejnerskih mostova iznosi 300 do 500 [kN], s dohvatom od 45 [m] i više. Osim promjene nosivosti i dohvata, znatno su povećane i brzine gibanja kontejnerskih dizalica, što je utjecalo i na veći učinak prekrcaja. Automatizacijom rada kontejnerskih dizalica prekrcajni učinak povećan je na 30 do 50 kontejnera na sat. 211

Slika 175. Obalne kontejnerske dizalice u luci Hamburg (Izvor: http://en.wikipedia.org) Lučke pokretne dizalice su prekrcajna sredstva

univerzalne namjene koja se često

upotrebljavaju za ukrcaj i iskrcaj broda na višenamjenskim i kontejnerskim terminalima. Fleksibilnost i mogućnost primjene lučke pokretne dizalice u različitim dijelovima lučkotransportnog rada rezultat je njezine neograničene vodoravne pokretljivosti, što omogućuje da dizalica ide za teretom, za razliku od klasičnih lučkih obalnih i kontejnerskih dizalica koje čekaju da teret dođe do njih.

Slika 176. Radno područje lučke pokretne dizalice (Izvor: http://en.wikipedia.org) 212

Portalni prijenosnik velikog raspona (transtainer) može se kretati na gumenim kotačima (RTG dizalice) ili po tračnicama (RMG dizalice). Portal transtainera može premostiti 5 do 15 redova kontejnera složenih u 3 do 4 reda u visinu. Radni ciklus pri prekrcaju jednog kontejnera iznosi 1,7 do 6 [min]. što omogućava prekrcajni učinak od 980 [t/h] sa 10 do 35 radnih ciklusa u satu. Nosivost portalnih prijenosnika velikog raspona najčešće je 305 [kN], 350 [kN] ili 400 [kN].

Slika 177. Portalni prijenosnik velikog raspona (transtainer) (Izvor: http://en.wikipedia.org)

Portalni prijenosnik malog raspona (eng.: straddle carrier) specijalizirani je prijenosnik za kontejnere za rad na suvremenim kontejnerskim terminalima. Postoje uglavnom tri različita tipa: -

portalni nosač (eng.: portalframe straddle carrier),

-

portalni nosač otvoren na vrhu (eng.: open top portal frame straddle carrier),

-

portalni teleskopski nosač.

Osnovno im je tehničko obilježje velika radna brzina, što uzrokuje kratko trajanje radnog ciklusa i velike radne učinke. Bitna je prednost tih prijenosnika što je njihovo težište na sredini konstrukcije, i to bez obzira na to da li je kontejner pun ili prazan.

213

Slika 178. Portalni prijenosnik malog raspona (eng.: straddle carrier) (Izvor: http://en.wikipedia.org)

Slika 179. Bočni viličar za prekrcaj kontejnera (Izvor: http://en.wikipedia.org)

214

Slika 180. Primjena čeonog viličara i auto dizalice pri prekrcaju i slaganju kontejnera (Izvor: http://en.wikipedia.org) 5.4.2. Kontejnerski brodovi danas Razvoj potpuno kontejnerskih brodova započeo je krajem 60-tih godina prošlog stoljeća. Tijekom tih posljednjih četrdesetak godina zabilježen je stalni rast kapaciteta kontejnerskih brodova koji su rezultirali današnjom najnovijom generacijom brodova, kapaciteta iznad 8000 TEU, ali i potpune kompaktizacije transporta kontejnera morem, izgradnjom niza manjih kontejnerskih brodova kapaciteta do 1500 TEU i velike brzine, iznad 25 [čv] koji po sustavu feeder servisa razvoze kontejnere po srednjim i manjim kontejnerskim terminalima. Najnovija generacija kontejnerskih brodova tzv. brodovi matice ili ultra large container ships pripada skupini najvećih teretnih brodova danas. Dugo spominjani termin broda matice saživio je u potpunosti izgradnjom brodova kapaciteta većeg od 8000 TEU. Brodogradilišta stalno dobivaju narudžbe za izgradnju ovakvih brodova što potvrđuje tezu da se najbrže razvijaju. Brodovi matice plove na linijama između pet, šest najvećih svjetskih kontejnerskih terminala, a mogu nositi i do devet redova kontejnera na palubi. Tehničke karakteristike ovih brodova su ogromne u tolikoj mjeri da se s pravom svrstavaju među najveća tehnološka 215

dostignuća današnjice. Također je potrebno spomenuti da je već u izgradnji, za kinesku grupaciju COSCO, kontejnerski brod kapaciteta 9200 TEU, te da su već u pripremi planovi za izgradnju brodova kapaciteta od 10000 i 14000 TEU.

Slika 181. Kontejnerski brod matica (Izvor: http://en.wikipedia.org) Brodovi za razvoz kontejnera (eng.: Feeder Ships) vrlo su značajni radi kompaktizacije transporta kontejnera morem. Oni ne samo da razvoze teret na srednje i manje terminale već ih i dovoze na brod maticu. Konstruirani su s ravnim palubama isključivo za prijevoz kontejnera, kapaciteta su od 100 do 1500 TEU i razvijaju brzinu do 25 [čv]. Zanimljivo je da je u tu svrhu američka tvrtka The Delaware River Port Authority financirala projekt izgradnje više potpuno kontejnerskih brodova nosivosti 1320 TEU koji postižu brzinu od 42 [čv], što znači da ti brodovi mogu prijeći Atlantik za svega tri i pol dana. Radi tolike brzine u pomorskim krugovima ih se često popularno naziva Concorde–mlažnjaci. Cijena jednog takvog broda iznosi od 130 do 1500 milijuna USD, a godišnji troškovi iskorištavanja broda oko 100 milijuna USD.

216

Slika 182. Brod za razvoz kontejnera (eng.: feeder) obavlja prekrcaj (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.5. Brodovi za prijevoz tekućih tereta 5.5.1. Brodovi za prijevoz nafte i naftnih prerađevina Brodovi za prijevoz nafte i naftnih prerađevina doživjeli su značajan napredak u veličini i konstrukciji s izraženom težnjom za posjedovanjem vlastitih prekrcajnih uređaja. Konstrukcijsko obilježje tih brodova su uzdužne i poprečne uspravne pregrade koje dijele sekcije za prijevoz tereta u više tankova. Manji tankeri imaju samo jednu uzdužnu nepropusnu pregradu, a srednji i veliki dvije, koje cijeli prostor trupa dijele na srednje, lijeve i desne bočne tankove. Ti brodovi imaju samo jednu palubu na kojoj se nalaze manja grotla (služe kao ekspanzioni prostor ili za ulazak u tankove) i cjevovod tereta. Kod velikog broja tankova na kojima se u pravilu strojarnica i nadgrađe nalaze na krmi postoje i palubni mostići (preko cjevovoda) za komuniciranje s kaštelom.

217

Slika 183. Brod za prijevoz sirove nafte (Izvor: http://en.wikipedia.org)

Radi veće sigurnosti izvodi se: -

ugradnja dvostrukog dna po cijeloj duljini broda (eng.: double bottom-DB),

-

ugradnja dvostruke oplate broda (eng.: double skin-DS, double hull-DH) i

-

ugradnja tankova za balast koji su odvojeni od tankova tereta (eng.: segregated ballast tanks-SBT) ili tankova za čisti balast.

Tankeri imaju koncepciju dvostruke oplate broda kod koje su tankovi tereta odvojeni od vanjske oplate broda prostorom koji štiti tankove tereta od oštećenja i izlijevanja tereta u more. Takva konstrukcija oblikuje prostor oko cijelog tereta tako da brod može primiti manje udarce bez posljedice na teret. Na tankerima se obvezno ugrađuje sustav za protupožarnu zaštitu, sustav inertnog plina i sustav pranja tankova sirovom naftom (COW-CRUDE OIL WASH).

218

5.5.2. Tehnologija prekrcaja nafte i naftnih prerađevina 5.5.2.1. Brodski prekrcajni uređaji Brodski prekrcajni uređaji nalaze se na samom brodu, a sastoje se od crpne stanice i odgovarajućeg cjevovoda. Razlikuju se dva osnovna sustava cjevovoda za prekrcajne operacije: glavni i pomoćni. Glavni je većeg promjera i spojen na glavne crpke. Pomoćni je manjeg promjera i priključen na pomoćne crpke, a služi za konačno isušivanje tankova kad glavne crpke izgube usis. Glavne su crpke centrifugalnog tipa velikog kapaciteta. Tako npr. crpna stanica na brodovima nosivosti 65000 [t] ima četiri crpke kapaciteta 2000 [t/h]. Za pogon crpki služe parne turbine ili elektromotori istosmjerne ili izmjenične struje. Pomoćne su crpke obično dvoradne stapne crpke. Na supertankerima jedna centrifugalna crpka (obično ih ima četiri) ima kapacitet 7000 [t/h], a pomoćne su crpke kapaciteta 400 [t/h]. Tankovi na naftnom tankeru podijeljeni su u grupe ili sustave s različitim crpkama i cijevima za svaki sustav. Svaka grupa sastoji se od jednog ili više bočnih tankova. Cijeli sustav ujedinjuju crpke od kojih svaka poslužuje dva centralna i četiri bočna tanka. Uz crpne stanice i cjevovod, na tankerima se nalazi i niz drugih konstrukcijskih i sigurnosnih uređaja: ventili na tankovima, više priključne cijevi, crpne stanice, sustav za otplinjavanje itd.

219

Slika 184. Cjevovod na palubi broda za prijevoz nafte i naftnih prerađevina (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.5.2.2. Terminali za prekrcaj nafte i naftnih prerađevina Prekrcaj nafte i naftnih prerađevina redovito se obavlja na posebnim pristanima, uvijek izvan lučkih postrojenja, pa se za tu svrhu najčešće izgrađuju posebni lučki bazeni gdje se poduzimaju sve potrebne mjere sigurnosti od požara, eksplozije i zaštite mora i okoliša. U sklopu tih lučkih bazena–terminala, često se nalaze rafinerije i postrojenja petrokemijske i metalne industrije. Budući da tankeri imaju nosivost od 40000 do 500000 dwt i zahtjeve vezane uz potrebnu duljinu pristana i dubinu mora, visok stupanj specijalzacije luka, odnosno terminala dovelo je do izgradnje dva osnovna tipa terminala: -

konvencionalni terminali (terminali na morskoj obali),

-

off shore-terminali (terminali na otvorenome moru).

Konvencionalni terminal podrazumijeva tradicionalni pristan s dolfinima za naslon i vezivanje broda i odvojenom platformom s uređajima za istakanje nafte, ili punu obalu različite konstrukcije s mogućnošću pristajanja na čelo, uz jedan ili uz oba boka pristana.

220

Ako postojeću luku nije moguće prilagoditi novim uvjetima – dimenzijama i potrebama, kao jedino rješenje nameće se izgradnja terminala na otvorenome moru (eng..off shore-terminal), bilo to na nenaseljenom otoku, što je vrlo rijetka mogućnost, ili u obliku usidrenih plutača.

Slika 185. Brod za prijevoz sirove nafte Jahre Viking (Izvor: http://en.wikipedia.org)

Razvoj različitih metoda kojima se teret vodi (transportira) kroz cjevovod, utjecao je na nastanak posebnih tipova off shore-terminala, a to su: konvencionalna usidrena plutača za privez i privez na jednu točku. Konvencionalna usidrena plutača najstariji je tip off shore-terminala kod kojega se brod veže u čvrst položaj s pomoću višestrukih sidrenih lanaca koji ga održavaju u fiksnom položaju. U mnogim, ali ne i u svim slučajevima, jedno ili dva pramčana sidra preuzimaju ulogu usidrenja. Mogući su povremeni sudari broda i jedne ili više plutača. Teret se prekrcava s pomoću gibljive cijevi koja spaja više priključnu cijev na sredini broda s podmorskom više priključnom cijevi spojenom s obalnim postrojenjima podmorskim cjevovodom. Kada nema tankera na privezu, gibljive cijevi leže na dnu mora i zakačene su za plutaču na površini mora, koja služi kao oznaka.

221

Privez na jednu točku Danas su u uporabi tri različite vrste priveza na jednu točku poznate pod engleskim nazivima: -

Catenary anchor leg mooring (CALM),

-

Single anchor leg mooring (SALM),

-

Fiksni toranj (tower mooring).

CALM privez je najčešći tip priveza na jednu točku. CALM terminal sastoji se od plutače koja pliva na površini mora, a usidrena je s nekoliko konvencionalnih sidrenih postolja (najčešće pet do osam). SALM terminal čini plutača privezana jednim okomitim lancem ili cijevi učvršćenom za jedno sidro. Jedna od varijacija SALM-sustava jest SALS-sustav čija je prva primjena bila u zapadnom dijelu Sredozemlja ispred Španjolske, kod naftnog crpilišta Castellon. Osnovni prekrcajni uređaj ovog sustava čini fiksni toranj. Fiksni toranj (eng.: tower mooring) je nepomična struktura s okretnom glavom, ukrcajnim gibljivim cijevima i priveznim užetom.

Slika 186. Fiksni toranj (Izvor: http://en.wikipedia.org)

222

5.5.3. Brodovi za prijevoz ukapljenih plinova

Brodovi za prijevoz ukapljenih plinova pojavili su se neposredno nakon Drugog svjetskog rata. Otada do danas, nakon mnogobrojnih poboljšanja, razvile su se u potpuno specijalizirane jedinice čije tržište, način poslovanja i mjere sigurnosti uvjetuju specifični zahtjevi prijevoza. Međunarodna trgovina ukapljenim plinom započela je 1964. godine komercijalnom isporukom plina iz Alžira u Canvey Island u Velikoj Britaniji, s dva broda kapaciteta 27000 [m³]. Otada brodski prijevoz ukapljenog plina naglo raste pa danas svjetskim morima plovi više od 100 specijalnih brodova tzv. LNG carriera. Suvremeni LNG brodovi imaju nosivost od oko 125000 do 135000 [m³], a u pripremi su i brodovi nosivosti 165000 [m³] plina.

Slika 187. LNG brod (Izvor: http://en.wikipedia.org) Osnovna obilježja LNG i LPG brodova proizlaze iz načina gradnje spremnika u kojima se prevozi teret. Postoje dva osnovna pristupa konstrukciji spremnika: membranski spremnici (eng.: membrane type) i nezavisni spremnici (eng.: self–supporting). 223

Osnovno su vizualno obilježje brodova s membranskim spremnicima iznimne visine koje nerijetko iznose i više od 20 [m]. Nasuprot tome, nezavisni tankovi najčešće se odlikuju sferičnim oblikom čiji zaštitni pokrov znatno strši iznad palube broda. Danas se spremnici najčešće grade od posebnih legura aluminija radi povoljnijeg odnosa istisnine i nosivosti. Izolacija tankova sastoji se od dva dijela: unutrašnje i vanjske. Unutarnja se izolacija postavlja na dva načina i to s metalnom membranom i nemetalnom membranom u unutrašnjosti spremnika (membranski i nezavisni spremnici).

Slika 188. Uzdužni presjek LPG brodova (Izvor: http://en.wikipedia.org)

Slika 189. Presjek broda za prijevoz ukapljenog plina (Izvor: http://en.wikipedia.org) 224

5.5.3.1. Terminali za prekrcaj ukapljenih plinova Ukapljeni plinovi su ugljikovodici kod kojih je kritična temperatura niža od 50 [°C] ili im je pri 50 [°C] tlak para viši od 3 [bar]. Subkulturalni termini LNG kao kratica engleskog termina (eng.: liquefied natural gas) za ukapljeni plin i LPG (eng.: liquefied petroleum gas) za ukapljeni naftni plin, najčešći su i nazivi tih terminala (LNG ili LPG-terminal). Pri izgradnji terminala za ukapljene plinove, slično kao i kod terminala za tekuće terete, moguće su dvije različite izvedbe: -

konvencionalni terminali za ukapljene plinove i

-

terminali na otvorenom moru (off shore-terminali).

Na terminalima za prekrcaj ukapljenih plinova teret se ukrcava i iskrcava na isti način kao i kod terminala za tekuće terete. Što je temperatura ukrcaja/iskrcaja manja zahtijeva se veći stupanj izolacije cjevovoda. Za vrijeme ukrcaja broda stvaraju se pare koje se posebnim sustavom cijevi vraćaju u instalaciju. Ovaj poseban sustav zove se sustav za povrat para (vapour-return system). Pare se spaljuju na terminalu ili se ponovo pretvaraju u likvidno stanje i ubacuju u sustav cjevovoda. Drugi način je da se tekući teret isporuči na temperaturi nešto nižoj od temperature ukapljivanja, te upotrebi ejektor da usiše pare i vrati ih natrag u cjevovod, upotrebljavajući postojeću energiju od pothlađene tekućine za ukapljivanje para.

225

Slika 190. Brod za prijevoz ukapljenih plinova na pristanu (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.6. Ostali brodovi različitih tehnologija prekrcaja 5.6.1. Brod s klasičnom tehnologijom prekrcaja Brod s ovom tehnologijom prekrcaja služi za prijevoz općeg tereta. Otvori na skladištima su manji. Skladišta su po visini podijeljena najčešće u dvije razine. Za prekrcaj se koriste vitla, samarice (lake i teške) i dizalice manjih sila dizanja. Teret se slaže na pasce ili drvene stalke, povezuje i odlaže na potpalublje. Ovaj način prekrcaja zahtijeva veći broj radnika i signalista.

226

Slika 191. Brod za opći teret sa samaricama (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.6.2. Brodovi za prijevoz paleta Brod za prijevoz paleta (eng.: pallet carrier) je poseban brod za prijevoz paletiziranih tereta. Ima 2 ili više paluba. Ovaj brod po opremi i konstrukciji vrlo je sličan klasičnom brodu za prijevoz općeg tereta. Nosivost mu je oko 10000 dwt, a brzina oko 20 [čv.] On ima više bočnih vrata (ovisno o broju skladišta) koja služe za ukrcaj ili iskrcaj tereta s obale uz pomoć viličara (truck to truck system). Vrlo često ima dizala ili transportere za okomito premještanje paleta na odgovarajuću visinu, odnosno palubu. Često se manipulira teretom i kroz palubna grotla s pomoću samarica ili brodskih dizalica. Teret je složen na standardne ISO palete. Paletni brod uvijek pristaje uz obalu bokom na kojem se nalaze bočna vrata.

227

Slika 192. Iskrcaj paletiziranog tereta (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.6.3. Brodovi za prijevoz teških tereta Brod koji prevozi teški teret (eng.: heavy lift carier, heavy cargo ship) je brod za prijevoz vrlo teških, ogromnih i izvangabaritnih tereta (tvorničkih postrojenja, industrijske opreme i sl.). Teret se prevozi u prostranim skladištima ili na otvorenoj palubi. Zbog velikih lokalnih opterećenja palube i trupa, konstrukcija je posebno pojačana. Opremljen je snažnim teretnim dizalicama, samaricama do 50 [t] i dizalicama do 700 [t].

228

Slika 193. Brod koji prevozi teški teret (Izvor: http://en.wikipedia.org) Posebne podvrste ovih brodova su brodovi za cestovna vozila, brodovi za vagone i posebni Ro-Ro brodovi. 5.7. RO-RO brodovi Roll-on/Roll-off ili kraće i uobičajenije Ro-Ro tehnologija je poslije kontejnerizacije druga po redu glede racionalizacije i mehanizacije prijevoza općih tereta. Brodovi kod kojih se ukrcaj ili iskrcaj odvija vodoravno transportnim sredstvima na kotačima su Ro-Ro brodovi. Preko brodske rampe, koja spaja brod s obalom, ova sredstva ukrcavaju se ili iskrcavaju s broda. U brodu se vozila razvoze pomoću čvrstih i pomičnih rampa i specijalnih dizala. Postoje i strogo specijalizirani Ro-Ro brodovi za prijevoz željezničkih vagona (eng.: railroad ferry) ili brodovi s posebnim platformama za prijevoz automobila.

229

Slika 194. Ro-Ro brod u pripremi za prihvat tereta na kotačima (Izvor: http://en.wikipedia.org) Ro-Ro brodovi mogu se razvrstati i na: -

obalne Ro-Ro brodove,

-

prekooceanske Ro-Ro brodove,

-

kombinirani Ro-Ro brod,

-

Ro-Ro brod za prijevoz automobila,

-

Ro-Ro brod za prijevoz željezničkih kompozicija,

-

Sto-Ro brodove (za prijevoz drvene građe).

Posebna podvrsta Ro-Ro brodova su LUF brodovi (eng.: Lift Unit Frame). Podloga im je jedinica teret na prikolici, odnosno platformi na kotačima, sličnoj velikoj paleti kapaciteta 4 ili 6 kontejnera. Ukupne nosivosti oko 200 [t] smještenih 2 po 2 jedan iznad drugog. LUF sustav prikladan je za sustav vodoravnog ukrcaja odnosno iskrcaja na Ro-Ro brodovima. Podvrsta Ro-Ro brodova su i Ro-Lux brodovi. Osnovni koncept Ro-Lux transportnog sustava je tegljač s prikolicom, koji ima upravljivi vozni trap i podiznu šasiju, te skidljivu teretnu platformu (eng.: load cassette). Ovaj koncept transportnog sustava potvrdio se kao posebno ekonomičan pri pretovaru dugih i teških tereta (npr. betonskih elemenata, teških strojnih dijelova, čelika). 230

5.8. Brodovi za prijevoz teglenica Brod za prijevoz teglenica (eng.: Barge Carrying Ship) je vrlo specifičan brod. Koristi se u prijevozu tereta između onih zemalja koje imaju vrlo razvijene unutarnje plovne putove i u zemljama koje imaju plitke luke i slabije razvijenu lučku infrastrukturu. Prema načinu prekrcaja teglenica razlikuje se: -

brod s okomitim načinom prekrcaja teglenica-sustav LASH kod kojeg se teglenica prekrcava velikom mostnom dizalicom na krmi,

-

brod s vodoravnim načinom prekrcaja,

-

podsustav BACAT ima krmeni dio broda izveden kao katamaranski tip

-

podsustav SEABEE kod kojeg se teglenica prekrcava hidrauličkom dizalicom koja podiže dvije teglenice,

LASH brod (eng.: Lighter Aboard Ship) je brod za prijevoz teglenica. Brod je posebne krmene konstrukcije, koja je izvedena s 2 pontonska prepusta za prihvat teglenica. Razlikuju se sljedeće tehnologije prekrcaja: -

jaka brodska portalna dizalica podiže teglenicu iz mora i prenosi je uzdužno do skladišta,

-

pomična platforma koja se spušta niže od gaza za 2 [m] i kad teglenica doplovi iznad platforme podiže do željene visine, a zatim je transporterom prenosi do skladišta.

Slika 195. Lash brod za prijevoz teglenica (Izvor: http://en.wikipedia.org) 231

Brod za teglenice sustava BACAT (eng.: barges aboard catamaran) je vrsta broda nosivosti do 2500 dwt, brzine 13 [čv]. Namijenjen je prijevozu tereta u standardnim BACAT teglenicama veličine 16,8 [m] x 4,7 [m] x 3.3 [m] nosivosti oko 150 dwt. Brod za teglenice sustava SEABEE je Lash brod s više napregnutih paluba za slaganje teglenica. Teglenice se preko krme dižu i spuštaju pomoću dizalica nosivosti 2000 [t]. Ovaj brod može služiti i kao kontejnerski brod ili kao Ro-Ro brod velike radne površine.

Slika 196. SEABEE brod (detalj krme) (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.9. Brodovi višestruke namjene (Lo-Lo i Lo-Ro/Balker) Brodovi koji imaju vlastite uređaje za okomiti prekrcaj tereta, a mogu obavljati i vodoravni prekrcaj, svrstavaju se u ovu grupuu. Oni se mogu prilagoditi različitim plovnim putovima. Mogu se prema zahtjevima ponude i potražnje tereta na tržištu, lakše uključivati s jedne linije na drugu. Ovi brodovi su skuplji, ali zbog njihove fleksibilnosti i rentabilnosti dosta se grade. Brodovi tipa Lo-Lo/Balker imaju kombiniranu tehniku za prekrcaj tereta, a često se rabi i specijalizirana lučka oprema. Kod ovih brodova javlja se nedostatak neiskorištenih prostora u brodskim skladištima. To uzrokuje veliki omjer volumena robe prema korisnoj nosivosti. Stoga se na palubama krca teret kako bi se nadoknadio ovaj neiskorišteni volumen.

232

Slika 197. Brod višestruke namjene Lo-Lo brod 1- kontejneri, 2- teret na kotačima, 3- prikolice, 4- brodski pogon i nastambe posade, 5- unutarnja rampa, 6- vanjska rampa. (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.10. Brodovi za prijevoz hlađenih tereta Brodovima se prevoze velike količine osjetljivih tereta iz veoma udaljenih krajeva svijeta. Za održavanje jednake kakvoće takvih tereta tijekom plovidbe potrebni su odgovarajući uvjeti. Održavanje tih uvjeta osiguravaju tijekom plovidbe: ventilacija, grijanje, klimatizacija i hlađenje. Hlađeni tereti posebno se tretiraju jer zahtijevaju posebne brodske uređaje i prostore te stručno rukovanje sustavima i samim teretom. Suvremeni brodovi za prijevoz ove vrste tereta mogu se podijeliti na konvencionalne brodove i brodove za prijevoz rashladnih kontejnera. Među konvencionalnim brodovima–hladnjačama razlikuju se brodovi hladnjače i linijski brodovi djelomice izoliranog prostora za rashladni teret. Kontejnerski brod može prevozitri kontejnere hlađenog tereta ili djelomično rashlađenog tereta. Takvi se brodovi sve više grade i konkuriraju konvencionalnom brodu hladnjači.

233

Slika 198. Brod za hlađene terete Salica Frigo (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.11. Trajekti Trajekti su brodovi za kombinirani prijevoz putnika, vozila i robe. Oni imaju široke i ravne palube za smještaj vozila. Ovisno o namjeni trajekta, oni mogu biti za lokalnu namjenu ili za velike udaljenosti. Pored prijevoza cestovnih vozila postoje i specijalni trajekti sa ugrađenim kolosijecima za prijevoz tračnih vozila.

234

Slika 199. Ulazak putničkog vlaka na trajekt na liniji Njemačka-Danska (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.12. Posebne vrste brodova Brodovi posebne namjene (eng.: special servis ship) su brodovi građeni i opremljeni za obavljanje posebnih poslova na moru i rijekama. Prema vrsti djelatnosti koju obavljaju mogu se podijeliti na znanstveno-istraživačku, za polaganje kabela i cjevovoda, za bušenje podmorja i opskrbu bušotina i ostali koji izravno ili neizravno pomažu u plovidbi. Veliku grupu brodova predstavljaju plovila koja izravno ili neizravno drže plovne putove otvorenima. To su razni brodovi svjetionici, tegljači, peljari, jaružala i dr. 5.12.1. Tegljač Tegljači su posebna vrsta brodova koji su specijalizirani za obavljanje djelatnosti tegljenja. Tegljenje je poseban oblik pomorsko-brodarske djelatnosti koji se sastoji u tome da brod koji tegli (tegljač, remorker) stavlja tegljenom brodu na raspolaganje svoju pogonsku snagu time što ga povlači ili gura (potiskuje). Postoji više vrsta tegljača kao što su lučki tegljači, oceanski tegljači, tegljači ledolomci i dr. 235

Nihove glavne karakteristike su velika snaga pogonskog stroja, te manevarske sposobnosti koje im omogućuju vuču odnosno potiskivanje brodova koji su znatno veći od njih. Posebna vrsta tegljača je tegljač s Voith-Schneiderovim vijkom, tzv. vodeni traktor koji ima znatno bolje manevarske sposobnosti od tegljača konvencionalnog tipa.

Slika 200. Tegljač (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.12.2. Brod svjetionik Brod-svjetionik je plovni objekt usidren na onom području gdje se ne može sagraditi stalni svjetionik. Opremljen je zvučnim signalima za maglu (nautonima), radiotelegrafom, radiotelefonom, radarom i drugim uređajima. Prvi brod svjetionik bio je usidren na ušću rijeke Temze, 1732.godine.

236

Slika 201. Brod svjetionik (Izvor: http://en.wikipedia.org) 5.12.3. Brod jaružalo Brod jaružalo je posebna vrsta broda koji se često koristi pri održavanju plovnih puteva. On produbljuje, odnosno održava plovne putove prohodnima. To mu omogućuju razne izvedbe grabilica koje služe za potrebe jaružanja.

Slika 202. Crtež broda jaružala (Izvor: http://en.wikipedia.org) 237

5.12.4. Brod dizalica Brod dizalica je brod posebne gradnje. On posjeduje veliku rotacijsku dizalicu velike podizne snage. Služi za manipulaciju i prekrcaj u luci i montažu teškog komadnog tereta. Koristi se za opskrbu bušotina.

Slika 203. Brod dizalica (Izvor: http://en.wikipedia.org)

5.12.5. Brodovi za opskrbu naftnih platformi Brod za opskrbu naftnih platformi (eng.: supplier) je brod posebne namjene koji obavlja dostavu stvari i tereta koji su neophodni za nesmetan rad naftnih platformi. Nadgrađa ovih brodova se grade na pramcu kako bi stražnji dio bio slobodan za rukovanje teretom. Glavna paluba je otvorenog tipa, bez posebnih zapreka, što omogućava slobodan prekrcaj tereta. Teret se može skladištiti i ispod palube. Ovi brodovi imaju jako dobre manevarske sposobnosti.

238

Slika 204. Brod za opskrbu naftnih platformi (Izvor: http://en.wikipedia.org)

239

ZAKLJUČAK 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. Danas su brodovi vitalan element u suvremenom svijetu. Još uvijek predstavljaju 95% prijevoza svjetske trgovine robom. Zrakoplovstvo je zamijenilo prekooceanske linijske brodove ali oni i dalje prevoze veliki broj ljudi na tzv. „cruiser“ brodovima. Iako su jedan od najstarijih oblika prijevoza, brodovi, njihova oprema i učinkovitost u stalnom su evolucijskom napretku. Taj evolucijski napredak izazvan je od strane svjetskog potraživanja, tehnoloških poboljšanja materijala i poboljšanom tehnikom gradnje brodova. Sav taj tehnološki napredak omogućuje gradnju većih i bržih brodova koji će pokriti sva ta ekonomska potraživanja suvremenog svijeta koja su svakim danom sve veća. Pod projektiranjem brodske konstrukcije podrazumijeva se određivanje raspodjele i dimenzija strukturnih elemenata uz minimalne troškove gradnje i eksploatacije broda. Ono obuhvaća određivanje opterećenja na brodsku konstrukciju, proračun naprezanja i vibracija, definiranje kriterija sigurnosne konstrukcije, te određivanje optimalnih dimenzija strukturnih elemenata za zadane kriterije.

240

LITERATURA [1]

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

[2]

Bosnić, A.: Osnivanje broda, FSB, Zagreb, 1982.

[3]

Eyers, D.J.: Ship Construction, fifth edition, London, 2001.

[4]

Grubišić, M.: Brodske konstrukcije, Sveučilište u Zagrebu, FSB, Zagreb,1992.

[5]

Grubišić, I.: Geometrija broda, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb, 2001.

[6]

Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Ship Technology, Hamburg, 1997.

[7]

Germanischer Lloyd: Rules for Classification and Construction-Analysis Techniques, Hamburg, 2001.

[8]

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

[9]

Hughes, O.F.: Ship structural design, SNAME, New Jersey, 1998.

[10]

Harrison and Young: The Acceptability of Weld Defects, The Naval Architect, April, 1975.

[11]

Križan, B: Osnove proračuna i oblikovanja konstrukcijskih elemenata, Sveučilište u Rijeci, Rijeka, 1998.

[12]

Lesbryggen, P.: Ships Load and Strength Manual, Det Norske Veritas, HØvik, 1978.

[13]

Lamb, T.: Ship Design and Construction Vol I,II, SNAME, New Jersey, 2004.

[14]

Ozretić, V.: Brodski pomoćni strojevi i uređaji, Liburnija – Rijeka, 1980.

[15]

Sumpter et al., Fracture Toughness of Ship Steels, The Naval Architect, July/August, 1989.

[16]

Tupper,E.: Introduction to Naval Architecture, Butterworth-Heinemann,Oxford, 2000.

[17]

Uršić, J.: Čvrstoća broda, I, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb, 1991.

[18]

Uršić, J.: Čvrstoća broda, III, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb, 1992.

[19]

www.fsb.hr/geometrija.broda

[20]

http://www.howstuffworks.com/

[21]

www.fsb.hr/kziha/shipconstruction/main)

[22]

http://www.sormec.net/

[23]

http://en.wikipedia.org)

241