Stabilitet i Krcanje Tereta

Р

· FG · s iп q;

(7. 18)

Razvije na jednacina moшenta staЬiliteta (jednacina 7.18) zove se Atvudova jednaciua. Prvi d eo Atvudove jednacine zavis i iskljucivo od polofuja metacentra ( М ), koj i, op et, jedino zav isi od oЬ\ika broda. Stoga se prvi deo Atvudove jedпacine naziva stabllitet oЫika (forme) ili moment staЬi\iteta oЬ\ika (forme), Ms1/

Ms11 = gde su:

Р

-

MF ср -

Р

· MF · siп q;

(7.19)

si la pot iska, metacentarski 1-adijus, ugao nagiЬa.

Drugi d eo Atvudove jednacine zavisi jedino od polofuja tezista sistema broda (G), tj. od rasporeda tezina na brodu (ро visini), te se naziva stabllitet tezine ili moment staЬiliteta tezine, м.,,: м.,,

gde su:

-

Р

FG -

ср

=

Р

· FG · sin q;

(7.20)

si la potiska, medusobno odstojaoje tezista istisnine (FJ ugao nagiba.

tefiste sistema (G),

A tvudova jedпacina (jed11acina 7.18) on10gueava осепu staЬiliteta, tj. ukazuje sta treba uciniti u ko liko bro d nije dovoljno staЬilan. Ako је staЬilitet broda nedovoljan, treba prvo utvrditi da li је uzrok tome staЬili tet oЬl ika (М,,1) il i s taЬi ­ litet tezine (Ms1,). 7.2.1.4.1.

STAВILIТET OBLIКA

(forme)

Ako је t1 p itai1ju nedovolj;щ s taЬi li tet oЫ i ka (forme), гсsе11је treba po tгaziti u povecanju metace11tarskog radijusa ( MF) - jednacina 7. 19. S o bzirom da se н ovom poglavlju posma tra slucaj poprecnog staЬi l iteta, treba posmatrati popr<:cn i metacentarski radijus ( МFв). Poprecni metacentarski radijt1s ( МFв) jednak је (videti jednacinu 7.12):

-

Тп

MFв =-

V gde su: In V -

moment inercije plovпe vodne linije u od11osu na uzduznu osu simetrije (poprecni moment iaercije), (m4), isti sniпa broda ( t1 slueaju nagiba ost
Uticaj pojedi11 it1 glavnih dime11zija brodskog trupa 11а staЬilitet oЬ\ika moze se sagledati iz sledeceg primera. · Pod pretpostavkom da plovna vodna linija irna pravougaoni oЫik, poprecni moment inercije (Тв) Ьiо bi jed11ak (jednacina 7. 13):

L·B 3

fв =-- ,

12

gde su : L в

42

-

duziпa

broda 11а plov11oj vod11oj li11iji , (m), sirina broda na plovnoj vodnoj liniji , (m).

Vidi se da је kod poprecnog пagiba stabilitet oЫ ika srazmeran trecem ste pcnu sirine Ьгоdа , sto znaci da i najmanje prosirenje brodskog trupa poveeava ~ la Ьilit e t oЫika.

Zbog toga, kada lja п staЬi litet o Ыika,

је u pitaпju nepovo t1·eba povecati si ri пu

l1гoda п а

plovnoj vo dпoj l iпij i , оd110що povecati poptec11i moment inercij1 (Јв). Ovo se u praksi izvodi prosirenjem brodskog trupa 11а plovnoj vodnoj liniji , do llavanjem (do gradi vaпjem) uzduznil1 poluvaljkastih rezervoara, tzv. Ыistera. Na ovaj пacin se prakticno poveeava staЬilitet o Ыika broda (sl. 7.9). 7.2.1.4.2.

1 !

1

EI

! 1

:.....~~~~~~-1-

1

Е'

!

Slika 7.9 - S/1e111arski prikaz pгaktii'nog p ovei:anja stablliteta oЬ/ika Ьгоdа pгosirenjem b1·odskog trupa па р/011110ј 1•od11oj liniji

STABJLП ET

TEZINE

Aпalizom Atvudove jednacine (7.18) vid i se da staЬilitet tezine nepovoljno ulice 11а ukupni staЬilitet broda , te treba nastojati da se stabilitet tezine smanji . То znaci d.a је neophodno da se tйi ste sistema ( G) spusti sto niie, kako Ьi se smanjilo гаstојапје izmedu teblta sistema ( G) i tezista istisnine (F). Smanjenjem velicine FG smanjuje se moment stabiliteta teii11e, а timc se uk t1p11i moment stabi liteta poveeava (jed nacina 7.1 8). Uticaj mome пta stabilite ta tezinc, od110s110 s11ize11je tczista sistema ( G) prakticпo se ost vaгuje utovaro m tereta па dно tovarnog prostora, zаЬга поm uto vara па pal tJbu, а ako to nije dovoljno, onda se ро dnu b1·odskog trupa stavlja tzv. balast i па taj aac i11 vestacki snizava teiiste.

7.2. 1.5. Kriva stablliteta (Ridov dijagram) Stabilitct

Ьгоdа

s ta Ьiliteta (С Н)

moze potpuno da sc o dredi ako је роща tа veliCi11a p o luge ili ukoliko su poznate velicioe MF i FG. Medutim, za pozпavanj e mo111e11ta statickog st.aЬi liteta dovolj110 ј с p ozm1v<'.t i velicine poluge sta tickog staЬi!iteta (GH) za razne uglove nagiba (ср). Velicina СН se 0Ьiс110 izraiava u oblikll dijagrama: GH = f(cp). Ovo је tzv. R idov dijagгam i prikazaп је na slici 7.10. Kod R idovog dijagгama (sl. 7.10) apsisa predsta vlja нgао пa g iba broda (ср), а oгd i11ata poltJgu staЬi liteta (СН) .

t

1~

О.Ј

40

poluge staЬi liteta \1 red110 scu rezultante tezinskih sila ( D). dоЫсе se staticki mo ОЈ ment staЫliteta ( M s, = D · GH). S obziro m da је rezultanta tezinskih sila ( D) ргi naginjanju broda nepromenjena veliciпa ( D =co11st.), kгiva GH = f(cp) predstavobim (OP.5e{l)sfabilt!etq lja ujedno i krivu inomenta staЫ\iteta Slika 7. 10 - K1·i1 a sf(l/Ji/iteta - Rido11 dijagmm ( мs 1 Ј, saino u ct1·ugoj razmeгi . Ako se

0.2

veliciпa

( СН) ропшоzi

1

43

Р1 t·111:1 10111с,

(~1.

l>mtl м: 11 poglcd L1 stabiliteta moze nalaziti u tri razli cita stanja

7.5), ~to zavisi od mcdusobnog polo:Z.aja njegovog tezista sistema {G) i m eta-

ceпtгa (МЈ .

~ .D

1

И71

1

G•-·- ·

С'

FI P=V·~ Slika 7.4 -

Sliematski p1·ikaz ротаапја 1·ez11/ta11te teiinskilz sila ( D) ро d11iini b1·oda, sto izaziva nagi11janje b1·oda oko роргеспе ose

l. Вгоd је u stabllnom po/ozaju ako је metacentar (МЈ iznad tezista sistema brcd a {G), ра је MF > FG (sl. 7.5 - а). U ovom slueaj u postoji moment stabiJ iteta (Ms 1) , koji nastoji da vrati brod u prvob itni uspravni ravnotezni poJo:Z.aj.

у

P::::V·~

а .) HF> FG Slika 7.5 - Stablla11

P=V·Yv

Ь.} l''?F= п indiferel//an (Ь) i labllan

(а),

с.) .Ei.Ё'
(с)

2. Brod је u indifem1tnom poloiaiu ako se metacentar ( М) i tez iste sistema brGda (G) poklope, ра је MF = FG (sl. 7.5-Ь) . O vd e ne postoji moment staЬi l i ­ teta tako da brod ostaje и та kom zatecenom po!o:Z.aju sve dok ga neka sila ле izvede i postavi u d~u gi polozaj.

S!ika 7.6 - Poloiaj tefista sistema (С) tei IOa istisnine ( F) kod jedrilice

38

3. Brod је и labllnom polozaju ako је metacentar (МЈ ispod tezista sistema \)roda (G), ра је MF < FG (sl. 7.5-с). U ovoni slueaju javice se negativni moment ispravljanja (-Mi), odnosno negativni moment staЬiliteta (-М51 ), koji се teziti da poveea ugao nagiЬa, tj. prouzrokovace prevrtanje broda. · Iz izlozenog se moze zakljuciti da је od najvece vaznosti za posmatranje staЬi1iteta broda t1pravo polofuj tezista sistema (G) . Kod svih uoЬieajenih vrsta brodova teziste sistema (G) lezi iznad teblta istisnine (F). Ovakav polofuj је uslovljen smestajem tezina и brodu, kao i stabilitetnim osoЬinama broda. Medutim, kod izvesnih brodova ciji је staЬilitet ugrozen, npr. kod jedrilica, teziste sistema (G) rnora lefuti ispod tezista istisnine ( F), sto se postiZe odredeнim rasporedivanjem tezina (sl. 7.6). 7.2. l.3. Moment inercije povrsine vodne linije i njegov uticaj па stabilitet broda 7.2.1.3.1. МОМЕNТ INERCIJE POVRSINE VODNE LINIJE Ро defi11iciji, moment inercije ravne povrsi11e ( !) jednak је zЬiru proizvoda elementarnih povrsina (delica povrsina) i kvadrata rastojanja. Na slici 7.7. dat је shematski prikaz elementaroe povrsine ( dA) и koordinatnom sistemu. Moment inercije ravne povrsine (А) 7Т и od110su na X-osu jednak је: ;:1

l x = 2, dA · у 2 и

(7.9)

Moment i11ercije ravne povrsine odnosu na y-osu iznosi:

l y=dA · х2

(А)

(7.10)

d.ll

Moment inercije povrsine plovne vodne linije је znacajna velicina za objasnjenje mnogih pojava iz oЬ!asti staЬili­ х teta broda, а posebno slobodnih povrsina Slika 7.7 - S/1ematski p1·ikaz elemellfame pokoje se javljajн и skladistu pri prevozн v1·Si11e 11 kooгdi11at11om sistemu tecnih ili rasutih tereta. Moment inercije povrsine plovne vodne linije prikazan је na sJ ici 7.8. Na slici 7.8 sa dA obe\ezena је elemeпtarпa povrsina (delic povгsine) vodпe linije, а sa у uda\jenost tezista e\ementarne povrsiпe od ose ОО' , tj. uzduzne ose simetrije. Osa ОО' prolazi kroz teziste vodne linije (l/L ) , koje se nalazi na osi simetrije jer је oЬ!ik vod11e linije simetrican.

L

---

·-·-·-·-·--.Ј·-·-·-··-·-· ~-У __ Slika 7.8 - Мотепt i11e1·cije povrsine plovne vodne li11ije

39

Dijagram и ovakvom oЬ!iku moguc је za prikazivanje poluge staЬiliteta (GH) i momenta staЬiliteta ( Ms1) , samo za jedan odreden deplasman, jer kada se deplasman menja, mora se menjati i razmera и kojoj se cr~aju momenti. Zato је praktic11ije crtati samo polugu (GH) и zavisnosti cd ugla nagiЬa (ср). Sa dijagrama se moze uociti da pri bocnom nagiЬu poluga staЬiliteta (GH) na poeetku raste do izvesnog maksimuma, а zatim opada, da Ьi kod odredenog ugla nagiЬa (ср) postala jednaka nuli. Ako s.e dijagram nacrta и odredenoj razmeri i kada se na krivu GH = Ј(ср) povuce tangenta iz koordinatnog pocetka, presecna tacka vertikale, koja odgovara uglu od jednog radijana i tangente, odredice velicinu metacentarske visine ( MG) и istoj razmeri kao i GH. Osim provere poeetnog stabiliteta, и izvesnim slueajevima proracunava se i tzv. oЬim il i opseg staЬiliteta, odnosno ugao nagiЬa pri kome brod guЬi stabilitet. Rezultati ovakvih proracuna predstavljaju se graficki takode u Ridovom dijagramu. ..... Svaki brod ima svoju karakteristi<'nu krivu. Ukoliko brod ima veci pocetoi staЬilitet (MG је vece), manji је njegov oЬim staЬiliteta, i ob1·nuto. 7.2.Ј

.6. Odredivanje pocetne metacentarske visine eksperimentom oaginjaoja broda

Eksperime11toш naginjanja b1·oda neposredno se odreduje poeetna metacentarska visina ( MG) izgradenog broda (sva razmatranja u vezi sa stabilitetom odnose se па pocetni stabilitet btoda - videti poglavlje 7.1). Prilikom eksperimenta treba da budu ispunjeni sledeci uslovi:

-

svi cvrsti tereti na brodu morajн da su pricvrsceni; tankovi moraju biti ispunjeni do vrha ili da su prazni; dno broda treba da је potpuno suvo; da је voda и kojoj se ekspet iment vrsi dovoljno duboka i. bez talasa; vreme treba da је tiho, bez vetra ; ukupni teret (р) koji sluzi za izvodenje eksperimenta treba da је и granicama od 0,5% do 1,0% deplasmana i da је podeljen u dva jednaka dela.

Ро duzini broda и uzduznoj ravni simetrije brodskog trupa postavljaju se viskovi (klatoa), ciji se krajevi (tegovi) spustaju и posude sa uljem kako Ы se uЫazi lo klacenje. Uz viskove se postavljaju vodorav11e merne Jetvice pomocu kojih se ocitavaju odstupanja viskova od pocetnog poloZa.ja pre.naginjanja broda (sl. 7.11).

Slika 7. 11 - Postavlja11je viska 11 b1·odsko111 tmpu za ogled 11agi11ja11ja broda

44

Slika 7.12 - Poloiaj tereta i viska pre 11agi11ja11ja broda

Pre poeetka merenja ocitaju se gazenja i odredi se taean deplasman broda. Zatim se teret (р/2) postavi na оЬа boka broda, na istim odstoja njima od uzduzne ravni simetrije broda. U tom polofuju konac viska treba da prolazi kroz пu l ti polozaj na mernoj letvici (sl. 7.12) Posle toga, оЬа tereta (р /2) se premeste na jedao bok broda i ocita se odstupanje konca od nultog (sredisnjeg) polofuja. Po tom se оЬа tereta premeste na drugi bok broda i ponovo procita velicina odstupanja viska od 11ultog poloZa.ja (sl. 7.13). Za konacan obracun usvaja se srednja vrednost odstupanja za оЬа po lofuja tereta i za sve viskove postavljene du zi nom broda.

yi

,

~

~

~

х

tgf::-l

п.

х

.Е/2

..В/2

Slika 7.13 -

Ogled nagi11ja11ja b1·oda

Za. poznatu duzinu viska (/) i ocitanu vrednost odstupanja rediti i ugao naginjanja (ср), jer је: tg cp= Kada se odredi ugao naginjanja racunava se ро o brascu:

MG = gde su:

р

-

е

-

(ср),

(у)

у

/

moze se od-

(7.21)

vclicina metacentarske visine ( MG) iz-

Р·е (D + р) · tg ip

(7 .22)

teret koji sluzi za izvodenje eksperimenta, (t), udaljenost tereta (р) od uzduzne ravni simet1ije, (m), 45

р,·з.m'(11н p:ct~g1 nije pJzeljna jer vece gazenje па pramcu povecava otpo r b iod1, а m1nj;: gйenj~ па krmi sm1njuje ucinak prop::lera i krmenog pera. Krmena pretega se moze dozvoliti , ali samo do izvesne graпice (ponekad- је i korisna јег poveeava ucinak rada propelera i pobolj$ava maпevarska svojstva brod':l). Pretegu tгеЬз. 1-acunati и svakoj prilici kada se istovara ili utovara teski glo mazni teret ako se pri tome ne moze postici simetricnost rasporeda tereta. Pretega se proracuпava i и slucaj u kada se proverava ponasanje broda pri prodoru vode и pramcз.ni i 1i krmen i deo brodskog trupa. Ukoliko se teret ( q) premesti s krmenog na prameani deo broda za duzinu !, brod се se nagnuti za ugao (ср). Na pocetku је brod plovio р о vodпoj liniji (VL) , p ri сешu је njegovo teziste istisnine bi lo и tacki Ра teziste sistema и tacki G. Pos\e pomeranja tereta brod је zazueo novu plovnu vodnu liniju (VL'), teziste sistema se pomerilo iz tacke G и tacku G', dok se teziste istisnine F pomerilo и tacku Fcp (na slici 7. 15 shematski је prikazana pretega broda, i to prameana pretega). /~

.D О

У'

G

G'

L

Slika 7.15 - Sliematski pikaz pramcane p1·e1ege broda

Ukupna pretega ( t) jednaka ( tp), tj.:

је

zbiru krmene pretege ( fk) t

Velicine VL VL' Lk Lp L

-

lk

+ lp

na s\ici 7.15 imaju s\edete

(7.27)

znaceпje:

plovпa

vodna linija pre пaginjanja broda ро duiini, plovna vodna linija posle пaginjanja broda ро duzini, duziпa krmeпog dela broda па plovnoj vodnoj liпiji, duzina pram~пog dela broda na plovnoj vodпoj liniji, ukupna duziпa broda па plovnoj vodпoj liпiji (L = Lk+Lp),* • Za

48

prikazaпe

=

jedлostavnije

proracune moZe se usvojiti da

prameane pretege

је: Lk~Lp.

tk

-

krmena pretega,

tP

-

pramcana prctega,

lk

-

rastojanje tereta ( q) od tezista plovne vodne linije delu broda,

lp

-

!'astojanje tereta (q) od tezista plovne vodne eanom delu broda,

=

/k + /р, rastojanje od ranijeg do novog polofuja polofuja tereta (duzina premesranja tereta)

(О)

li вije (ОЈ

do polofuja tereta na krmenom.

do novog polofuja tereta

ва

pram-

Ostale velicine sa sli ke 7.15 imaju isto znaeenje kao velicine s\ike 7.1 4. Usled premestanja tereta ( q) javice se moment pretege ( М1 ) ili moment naginjanja (Мп) : \

м,

= q. //,;

+ q. 11) =

q. 1

(7.28)

U ovom slucaju moze se postaviti prav ilo iz statike о pomeranju paralelnih si la, а koje glasi: "Ako se и sistemu paralelnib sila pomeri komponenta, pomerice se i rezultanta. Ova pomeranja stoje u obrnutoj srazmeri sa ve\icinama tih sila". Prema tome, moze se napisati da је:

D: q = 1: GG'

(7.29)

q·f GG'= D

(7.30)

GG' = MG L · tg q>

(7.31)

Iz jednacine (7.29) sledi:

Iz trougla MG' G (sl. 7.15):

odakle se moze odrediti ugao

nagiЬa

pretege :

GG' q·Z tg q>=== - MGL D·MGL Na slici 7.15 (izronjen klin brodskog trupa) vidi se da tege jednaka: ·

(7.32) је

velicina krmene pre-

(7.33) odnosno (videti uronjen klin brodskog trupa) pramcaoa pretega је jednaka : (7.34) Ukupoa pretega ( t) ima sledeci izraz: (7.35) 4 Teorija i oprcma plovi la

49

Џ"1

7.2.3.1 .

S 1ЛBll.I п :т LJ POSEBNIM USLOVIMA StaЬilitet

broda pri nasukavanju (nasedanju)

Sl1cmэtski prikaz nasukanja (nasedanja) broda dat је na slici 7.16. Prilikom nasedanja broda na cvrstu podlogu (npr. pri nailasku broda na sprud) osim sile potiska (Р) i tezine broda (D) na Ьгоd delujejos i reakcija podloge (R). Kada brod nasedne, reakcija podloge ( R) и tacki nasedanja ( К) smanjuje mo ment stэbiliteta b1oda. Pre nasedanj1 brod se nalazi na plov. noj vodnoj liniji ·(VL), а и slueaju nasedaпja izronice jednim delom i imace novu plovnu vodпu liпiju (VL'}. Pri tome masa Vi' izronjenog sloja broda (VLVL') stvara pritisak koji deluje и tacki nasedanja .(K), Sila reakcije na taj pritisak naziva se reakcija podloge na dno broda. Ako se posle nasedanja smanji visina vode (npr. nailazak tzv. "niske vode") ili Slika 7.16 Sћematski prikaz nasukanja ako se orod nasuee velikom brzinom, na (11aseda11ja) broda tacku dodira (К) moze se preneti znatan deo njegove mase, нsled cega se javlja osetan gubitak njegovog staЬiliteta. Tada se moze desiti da se nasukani brod nagne i zbog najmanjeg delovanja vetra ili talasa, а moze doci i do takvog stanja da brod potpuno izgubi stabllitet (u tom slueaju se metacentar М spusti sve do tezista sistema broda G ili eak i ispod njega) i nagne se sasvim па bok, sto moze prouzro kovati znatna osteeenja. Ako је teren nasukanja strm, brod se moze i prevrnuti. Masa reakcije podloge na dno b1·oda (тя) odreduje se na sledeci nacin:

mR=AvL·e:· cp,

gde su:

(kg)

(7.36)

Ап -

povrsina vodne linije, (m2),

е:

-

р

-

srednja vrednost deЫjine izronjenog sloja broda zbog nasedanja - visina izronjenog sloja broda posle nasedanja (srednja vrednost smanjenja gazenja broda usled nasedanja), (m), gustina vode, (kg/mЗ).

Ukoliko pri nasedanju broda dode do p1odora. vode u njega, masa reakcije podloge (mR) uveca se za masu vode koja је prodrla и brod. Sila reakcije podloge na dno broda ( R) , koja zamenjuje silu potiska izionjenog sloja broda (VLVL' ) , jednaka је: R = mR·g, (N)

gde su: m R g

-

(7.37)

masa reakcije podloge na dno broda, (kg), 9,81 m / s2, ubrzanje Zemljine teze (gravitacija).

Ukoliko se brod koji је naseo nagne za neki mali ugao (ср), moment staЬili­ teta jednak је zЬiru momenata u odnosu na tacku nasedanja (К) oko koje se brod okrece (sl. 7.16): (7.38) Ms1 =P·MH-D·GN

50

Iz trougla МНК, MH= MK·s incp, dok је iz trougla GNK, GN= GK · sin cp, lttko da se moze napisati:

Ms1 =P· МК· sincp-D· GK· sin cp

(7.39)

U jednacini (7.39) kao pozitivan је oznacen moment koji ispravlja brod ( Р · МК· sincp), dok је negativan onaj moment koj i tezi da prevrne brod (D· GK · sincp). S obzirom da је P=D- R, jednacina za moment stabiliteta imace oЫik:

Msr = (D- R) ·МК· sincp -D · GK · sincp

(7.40)

odnosno : Мп =D·MK·sinmR·MK· sinm т т

Msr = D· (МК Na slici 7.16 moze se videti da

GК) · si ncp

- D· GK·

sinФ'

-R· МК· sincp

(7.42)

је:

MG=MK-GK tako da

(7.41)

(7.43)

је:

M s1 = D· MG· sincp-R· МК· si nq> Ms1 =(D· MG-R·

МК)·

(7.44)

sincp .

- ) sincp M s1 =D· (-MG - DR ·MK Razlika ( MG -

~ ·мк) и и jednacini

(7.46)

је, и

(7.45) (7.46)

stvari, smanjena metacen-

tarska visina pos\e nasedanja broda i zove se redukovana metacentarska visina ( MGredJ. Prema tome :

R MG red=MG- -D ·MK

(7.47)

Na osnovu jednacine (7.47) moze se moment statickog stabiliteta za slueaj nasedanja izraziti i kao opsta jednacina za moment pocetnog s,t atickog staЬiliteta, tj. ;

Ms 1 = D · MGred · sin q>

(7.48)

Razume se da za stabilnu ravnotezu mora biti zadovoljen uslov:

R MG> - ·MK D

(7.49)

7.2.3 .2. Stabllitet broda pri dokovanju U odnosu na staЬilitet, dokovanje broda se moze posmatrati slicno kao i pri nasedanju . Pri dokovanju se voda crpe iz doka *. Pri tome se dok izdize iz vode i brod u jednom trenutku dotakne potklade doka, koje su ranije postavljene prema ро \ozaj u koЬilice broda. Posto је brod nalegao па potk\ade, dok se i dalje dize, ali

s taЬilitet

*

Dok је uredaj kojim se brodovi dizu iz vode ili stavljaju na suvo (dokuju) radi popravki ili periodicnog Шсеnја i bojenja podvodnog dela trupa.

51

Dсу

-

deplasman brod.a рп gazenju koje brod ima za vreme izvodenja eksperimenta, (t), Llgao naginjanja broda.

Moze se izracunati i velicina

нranjanja, в

а = -.

2 е:

gdej

В

-

sirina

Ьгоdа,

cdnosno

iиапјаnја

na boku

Ьгс dа (а):

tg tp

(7. 23)

(m).

7.2.2. UZDUZN[ STABILПET Uko!lko se bro d naginje oko poprecne ose, dolazi do njegovog nagiпjaпja ро duzini, ра је rec о uzduinom stabllitetu. Slucaj uzd uznog stabiliteta prikazan је па slici 7.1 4.

f

.D

G

F

f-- Е;,

1 Slika 7.14 -

Velicine О

D G Р

-

F

-

F~ ср

Mn

-

M stL -

ML -

* 46

prikazaпe па

1?

Slucaj 11zd11z11og stabl liteta

slici 7.14 imaju sledece znacenje:

teziste plovne linije, rezultanta svih tezinskih sila brodskog kompleksa , teziste siste!Тla (napadna tacka rezultante tezinskih sila), sila potiska, teziste istisnine (napadna tacka sile potiska), polo:taj tezista istisnine и novom, nagnutom po!o2:ajt1, ugao naginjanja (nagiba), moment naginjanja (usled dejstva spoljnib sila), moment uzduznog staЬiliteta (moment ispravljanja, М;) * uzduzn.i m~tacentar, koji se nalazi и preseku produzenog pravca sile potiska vertikalnom tezisnom osom broda (sila potiska deluje и tacki F "'),

-

VL

(РЈ

sa

UoЬieajeno је da sve velicine koje se odnose na uzdufui stabllitet nose oznaku (indeks) L , za razliku od poprecnog staЬiliteta gde se ponekad stavlja. oznaka В.

MGL -

uzduzna m::tacentarska visina koja је nesrazmerno veca od poprecne metacentarske visine МGв (u sluc1ju popre::nJg stablliteta), te је brod u uzduznom smeru znatno stablliniji,

MFL -

uzduzni metacentarski radijus*.

Uzduzni metacentarski radijus (MFL) jednak

--

је

(jednacini 7.15):

IL

MFL=-v·

gde је: lL- moment inercije plovne vodne linije и odnosu na poprecnu osu, koji prolazi kroz teziste vodne linije (нzduzni moment inercije), (m4). U slueaju pravougaonog jednak је (jednacina 7.16):

oЬ\ika

plovne vodne linije, uzduzni moment inercije

gde su: L - duzina broda na plovnoj vodnoj Iiпiji, (m), Вsirina Ъ1·оdа na plovnoj vodnoj Iiniji, (m), V - istisпina broda и (slнcaju nagiba broda ostaje nepromenjena), (mЗ). Slicnim razmatranjima kao za poprecni stabilitet moze se dobiti izraz za нz~ duzni stabilitet, odnosno uzduzn i momeпt stabiliteta:

Ms1L = sto

Р

· МGт, · sin <р

Uzduzni staЬilitet se и praksi gotovo uopste ne proverava, jer nag\aseno, н uzduznom smislu znatno staЬilniji,

(7.24) је

brod, kao

је

S obzirom da је velicina MGL nesrazmerno velika и odnosu na medusobno visinsko odstojanje tezista sistema (G) i tezista istisnine ( F) , тоzе se usvojiti da је:

MGL=MFL ра је

uzduzni moment

staЬiliteta

(7.25)

(MsrL) jednak:

MsrL

= Р · MFL · sin
(7.26)

Iz ovog sazetog razmatraпja о uzduznom staЬi l itetu moze se zakljuciti da i za njega vazi sve sto је receno о poprecnom stabllitetu broda. Pri tome treba ipak uoCiti Ьitnu razliku u odnosu na poprecni staЬilitet, а to је da је uzduzni moment inercije plovne vodne linije ( lL) znatno veci od ро precнog momenta (Јв). Iz ovog sledi da се i najveci spoljni ili unutrasnji momenti koji mogu nastati (na primer: prodor vode) izazvati srazmerno veoma male uzduzпe nagibe, odпosno pгetegu. Zato је kod posmatranja uzduznog staЬiliteta sasvim do voljno razmatrati slucaj pocetnog uzduznog staЬiliteta. 7.2.2.1. Pretega broda (trim) Gazenje na pramcu i na krmi broda и praksi gotovo nikad nije isto. Zavisno od toga da li је vece krmeno ili pramcano gazenje, razlikujн se krmena pretega i pramcana pretega.

*

S obzirom da uzdufui metacentar ima oznaku ML, to se uzdufua metacentarska visina i uzduini metacentarski radijus mogu oznaciti kao MGL i MFL.

47

sada zajedno sa brodom. Ј'1·1:ща to111c, si la potiska ( Р) sve vise i vise se smanjuje, reakcija podloge na dno broda (R) se sve vise povecava. S/1cmatski prikaz dokovanja broda dat је na sli •...i 7.17.

а

Slika 7.17 - Sliematski prikaz dokm•anja b1·oda

Pri jednom odredenom nivou vode u doku

Ьiсе: .!!__ · МК= MG.

D aljim di D zanjem doka ьrod се izgu biti pocetnu sta bilnost ра ga, t reba sa strane podtipreti bocnim uporama kako bi se izb egli veci nagiЬi. Jednacina za stabilitet pri dokovanju ima isti oЫik kao i izraz za staЬilitet pri nasedanju, samo se izvodi na nesto drugaciji nacin. Pri tome se posmatra slueaj nasedanja broda (sl. 7.16) i pretpostavi da se iz tacke К iskrca teret jednak reakciji R. Zbog iskrcavanja tereta ispod tezista sistema (G) staЬil itet се se smanj iti. Kako se teziste iskrcanog tereta na lazi ispod tezista sistema ( G), ovo teziste се se podici u (G 1 ), ра се se udaljenost tezista sistema od osnove broda poveeati za GG 1. Nova metacentarska visina (MG1) Ьiсе jed naka: (7.50) gde је: KG 1 -

udaljenost te:blta ( G 1) od osnove К, tj.: KG.1 = KG+ GG1

(7.51)

Pri Ьосnош naginjaпju broda za neki mali ugao (9), moment stabiliteta pri dokovanju ( м.,) Ьiсе jednak kao i u slueaju nasedanja, samo sto se uzima nova metacentarska visina MG 1 : (7.52) Slicno kao pri nasedanju, i ovde је гedukovaп:i. metacentarska visina (MG,.d) jednaka:

MG,ed·

=

R MG 1 - - ·МК, D

(7.53)

tako da se rooment statickog staЬiliteta za slucaj dokovanja moze izr aziti kao opsta jednacina Zд. moment poeetnog staЬil iteta: (7.54)

52

7.2.4. SLOBODNE POVRSINE I STAВILIТET BRODA 7.2.4.1. M oment inercije povrsine tecnog tereta u brodskim tankovima Kada brodski tankovi nisu do vrha puпi , prilikom naginjanja broda doci се do pomeranja tecnog tereta na stranu nagiba, tj. povrsina tecnog tereta sledi nagib broda. Moment inercije povrsine tecnog tereta и brodskim tankovima {i) odreduje se и odnosu 11а osu koja pгolazi kroz teziste tecnog tereta (f). Na slici 7.18 dat је prikaz momenata inercije povrsine bгodskih tankova ciji presek ima гaz\icite oЬ\ike.

Brodski taпkovi uglavпom iшaju horizontalг.i presek pravougaonog oЬ\ika, tako da se momeпt inercije odreduje na isti nacin kao i momen t inercije povrsine vodne linije pravougaonog oЬ!ika. Na slici 7. 18 је sa / oznacena duzina tanka, а sa Ь njego va sirina, tako da је moment inercije povrsi ne tecnog tereta и tanku pravougao110g preseka jed nak:

/.

ьз

(7.55)

i = -12 ~

х

lX f

t--6 --=--!

I

f

f--

ь

Г-ъх-1

I

f

1·

а

Slika 7. 18 -

Moment i11e1·cije povrSine b1·odskilz tankova Ciji prcsek ima razlicite oЬ/ike

Medutim, brodski tankov i mogu imati i drugaciji oЫik od pravougaonog (sl. 7: 18). Tada se moment inercije odreduje па sledeci nacin: -

tank kvadratnog preseka: [4

i=12

-

tank ciji pi·esek ima

oЫik

(7. 5 6)

tro ugla: 11

i=-

48

·b3

(7.57)

53

S obzirom daje:

Ь

- В/п (sl. 7.23) moze se napisati: /. вз

i'= - - -

(7.64)

12 . пз

'l

1

1

1

1

1

!

1

-- 1--------·- ' - - - - - - -·-

:--

+ ј

1

~

1

1

1

1

;

Slika 7.21 -

!

;

Raspored 11zd11ini/1 i popreёnill p1·eg1·ada па brod11 za p1·evoz rasl/fi/1 ili teёnili tereta

Moment iпercije svih slobod nih povrsi пa jednak је zbiru pojed inacoih nю menata : . "' ·' ., / .вз /.вз Z= L.,Z = n · z = n· - - - = - - (7.65) I2·n3

1 2-п 2

Slika 7.22 - Raspored 11zd11f nill i poprecnill pregrada па tankeru

moment inercije slobodne povrsine и skladistu bro da bez uzduznih pregrada, (m4 ), i' - moment inercije slobodne povrsine и jednom odeljku skladista izmed u uzduznih pregrada, (m 4), 11 broj tovarnih prostora ро п=з siri пi broda, 11- ! = broj uzduznih pregrada, в - sirina broda, (m), ь - sirina jednog tovarnog proSlika 7.23 - Sliematski prikaz poloiaja te1·eta stora, (m) i slobodnill pov1·Sina па Ь1·ос/11 sa 11zd11znim 1 - rastojanje od jedne do drupregradama ge poprecne pregrade, (m). Na osnovu jednacine (7.65) moze se zakljuciti da se stabllitet poboljsava srazmerno kvadratu broja uzduznih tovarnih prostora, јег se moment inercije u istoj srazmeri smanjuje. gde su:

56

Zbog toga se za brodove koji prevoze tecni i rasuti teret obavezno predvidaj u uzduzne pregrade u svim prostorijama gde mogu da se pojave slobodne povrsine, kako bi se sшanjio negativan uticaj slobodnih povrsina, odnosno poveeao stabilitet. 7.3 . DINAМICКI STABILIТET

Dinamicki staЬil itet se javlja kada na brod deluju spoljne dinamicke sile. Ove sile deluju и nэletima , na mahove, sa udaгima (na primer: iznenadni na\et vetra, bocni trzaj vucnika, pad tereta na palubu prilikom pгetovara, bocni sudar i slicno) i tada се brod poceti da se naginje, a\i ро prestanku dejstva dinamicke si le nece se odmah vratiti u ravnotezпi polofuj. Pod uticajem ineгcije brod се nastaviti da se naginje sve do izvesnog ugla (ср 2) i tek posle toga vratice se и prvobitni гav110 tezni polozaj. Ako па brod deluje staticka sila odredenog intenziteta koja izaziva naginjanje broda, on 6е se usled dejstva momenta naginjanja ( Мя) naginjati do odredenog ugla (ср 1 ) i ostati и tom polofuju sve dok sila deluje. Momentu naginjanja suprotstavlja se moment stabiliteta broda ( М, 1 ) i brod се sc naginjati sve dok se ne uspostavi staticka ravnotefu, odnosno dok se momenti ne izjednaee: M1i=M,1 • P1·i uspostavljanju staticke ravnoteze brod је nagnut za ugao (rp 1). Ро prestanku dejstva sile, odпosno kada vise ле postoji moment пaginja пja ( M 1i = О), moment stabiliteta vratice brod u ravnotezni polofuj. U slueaju dejstva diпamicke sile istog intenziteta kao i и pretbodnom izlaganju, brod се se 1нgi11jat i sve do uspostavlja11ja tzv. dinamicke ravnoteze, odnosno do izvesnog џgla (<р 2). . K od diнamickog stabiliteta, slicno kao i kod statickog, postoji tzv. pocetni dinamicki staЬi litet za uglove do 4°- 5° i dinamicki staЬil itet za vece uglove naginjanja. U daljem izlaganju razmatrace se samo pocetni diпamicki staЬil itet. Delovanje statickog i dinamickog шomenta prakticno se moze objasniti па sledeci naci11 (sl. 7.24): Ako se nз. brod spusti teret ( F1) na udaljenju (Ь) od uzduzne ravni simetrije broda, stvo гice se momeнt naginjanja: NI1i = F1 · Ь, kome се se suprotstaviti mo meпt staЬiliteta: M s1 = D · GH (u ovom razmatra11ju zaneшaruje se povecanje gazeпja

Slika 7.24 - Pmk1ic110 de/ovanje statickog i di11amickog тоте/1/а

Slika 7.25 - Pl"ikaz 1110111e11ta 11agi11ja11ja ( Мп) i 1110111е111а stabiliteta (Mst) u zavis11osti od ugla 11agi11ja11ja (ср) - Ridov dijagram statickog stabllireta

broda, odnosнo роvесапје deplasmana zbog ukrcanja tereta F 1). Staticka ravпo ­ teZa се se uspostaviti kada se moment naginjanja izjednaci sa momentom stabi!iteta (Мп = M s1 ), а brod се se nagnutl za ugao (ср 1 ). 57

Sve pojave u vezi sa staЬilitetom 1110gu sc na odredeci nacin graficki predstaH1{lovo1 1нl ij11gra111u (vidcti poglavlje 7.2. 1.5). Zajeda11 brod vrednosti mo 11 н.: 11ta 11agi11jar1ja ( М11) i momeпta staЬiliteta ( Ms1) prikazaпe su t1 zavisпosti od tigla паgi пјапја (ср) u oЫiku krivih liпija: Мп =/(ср) i M s1 =f(
U slucaju statickih sila ugao naginjanja (ср 1 ) odreden је na dijagramu (sl . 7.25) presecen tackom krivil1 М61 i М". U slucaju da se prilikom ukгcavanja teгet (f-1) o tkine i padne na palubu па odstojaпju (Ь) od t1zduz ne ravni simetгije broda, m ome11t naginjanja (Мп = F 1 • Ь) delovace u trenutk u celokupnim svojim intenzitetom i izazvace naginjanje broda. Ovako diпamicko dejstvo sile (F1) stvara od redeni гаd. Iz mehaпike је poznato da је гаd odreden proizvodom momenta i ugla zakretanja . U posmatranom slucaju to је proizYod momenta nag injanja (Мп) i ugla naginjanja broda (9). U dijagramu na slici 7 .26 rad је predstavljeп povrsi пom ispod odre deпc krive momenta. Dinamicki staЬilitet u Ridovo m dijagramu iskazuje se kao odgovarajuea po vгsiпa ispod krivih momenata пaginjanja ( М11), odnosno momenta staЬil iteta ( Ms1) - slika 7.26. Ako se posmatra nagi11janje broda od пule do ugla <р 1 (uspostavljena је staticka ravnotefu, tj. momeпt пaginjanja jednak је momentu stabiliteta, M 11 = Ms), vid i se da је rad momenta n agiпj anja (povrsiп а 0 - 1- 2- 3- 0) veci od rada momenta staЬiliteta (povrsina 0 - 2- 3-0).Visak rada momenta naginjanja (po vrsina 0 - 11 - 2 -0) izaziva dalje naginjanje broda. о 'з о• pod гucju 11agi11janja za 11glove vcce S/ika 7.26 - Ridov dijagmm lfi11a111ickog stп- od ugla (ср 1 ) ra d momenta staЬiliteta ( Ms) Ьiliteta postaje veci od rada momenta naginjanja (Мп} - nastaje visak пtda momenta staЬiliteta. Di namicka ravnoteza се se uspotaviti pri nekom uglн (r.p 2). U podrucju naginjanja izmedu uglova (ср 1 ) i (rp 2) rad momc nta staЬiliteta odredeп је povrsi11o m (3- 2 -4 - 6-3), а гаd momenta nз.ginjanja povrsinom (3- 2-5 - 6-3). Visak ra da momeп ta stabili teta (srafira na povrsiпa 2- 4 - 5-2) treba da bude jednak visku rada momenta nag injanja u podrucju nag inja 11ja od nule do ugla ?l (srafirana povrsina 0 - 1- 2- 0). Dinamicka ravnotefu se uspostavlja kada se ukupni rad momentn. naginjanja (povгsi na 0 - 1- 2- 5-6-3- 0) izjednaci sa ukнp11im radom mome11ta staЬilitcta (povrsina 0-2 - 4-5-6-3-0). Ako se dijagram crta u odrecte11oj razmeri, moze se utvrditi da је ugao 11aginjanja broda pri dejstvu diпamicke si le priЫizno dvostruko veci od ugla щ1gi nja11ja broda ргi dejstvu sta ticke sile istog intenziteta (ср 2 ~ 2. ср 1 ).

F!

u

7.4.

КAPACIТAТIVN1

PLAN BRODA

К.apacitati vпi plan (engleski: capn.city рlап) је nacrt Ьгоdа (generaln i р!ап) kome su ozпaceni pгostori za teret (skladista), spremi sta brod sk i 11 zaliha i brodski tankovi . U posebnim taЫicam a dati su njilюv kapacitet (u kubriim metrima - m3 - i tonama - t) i polo:laj tezista, tj. udaljeпost tezista svakog skladi sta, spremi sta ili tanka od krmenog perpendikulara, odnosno osnovicc broda. па

5S

U pogledu tankova, na nacrtu је oznaceno koji se tankovi nalaze celom siri11om broda, а koji su nepropusnoш pregradom pregradeni u Jevi i desni tank. Za pregradene tankove u taЬJici је dat kapacitet posebno za desni а posebno za \evi tank. ' Udaljenost tezi sta pojedinih sk\adista, spremista i tankova od kгmenog perpendi ku\ara i od osnovice broda је neophodan podatak za odredivanje momenata ргi pг o racнnu centracije*, koji је sastavni deo provere staЬiliteta, odnosno pI'etege broda. Ukoliko udaljeпost tezista nije data u taЫici , moze se odrediti iz nacrta broda koji se daje tl odredenoj razmeri. Kapacitativni р\а11 broda redovn o se koristi u pomorstvu pri sastavljaпju plana tereta, а takode i pri proveri staЬiliteta i pretege broda, posebno za proracunavanje momenata ukrcanog tereta ро visini i dн zini. Као primer се se prikazati kapacitatiYni plan motornog broda "JADRAN" , vlasnistvo Atlantske plovidbe iz Dubrovnika. Brod је sagraden 1976. g. i namenjeп је za pгevoz rasutog tereta. Osnovne osobenosti broda su sledece: -

najveca duzina duzina па KVL пајvеса si ri na . najvece konstrukciono gazenje snaga g\aYnog pogonskog motora н ајvеса

ukupna

La LкvL Ва

Tkm

N;""

=

bгzina plovidbe пosivo st

pгostorr.o s t

228,10 m, 218,00 m , 32,23 m, 19,20 m, 14 720 kW (20 ООО KS), 15,75 cvoгova, 72150 DWT, 38 550 BRT 27 182 NRT.

Kapacitativп i plan motorпog broda .,JADRAN" dat је щ1. slici 7.27. Kapacitet skladista m. Ь. " JADRAN" dat је u taЫici 7.1 , kapacitet balastnih tankova u taЫici 7.2, dok је kapacitet tankova za gorivo dat u taЬ\ici 7.3. U taЫicama su dati i eng\eski nazivi za izvesne pojmove. zato sto su skladista i tankovi па sl ici 7.27 о Ье\еzеп i пз c пglesko m jezikн. ТаЬ!iса 7.Ј

- Kapacitct sk ladista m. Ь. " JADRAN" Udaljenost teblta

Skladiste (Hold)

Kapacitet (m3)

Rcbro

1

1

1

1

No No No No No No No No

1 2 3 4 5 6 7 8

Ukupno:

*

1

257 - 279 221 - 257 197- 221 169 - 197 145 - 169 117-145 93 - 117 69 - 93

5 357

i

10 803 11 429 13 427 11 174 13 068 11 401 ЈО 847 87 506

'

1

Od knnenog pcrpendikulara (m)

Od osnovice broda (m)

199,46 182,55 161 ,42 137,99 114,28 90.95 67.86 46,03

1Ј,71 11 ,05

119,73

11,04

ЈО ,96

10,92 ЈО,89

10,91 10,97 11 ,28

Polozaj tezista brodskog sistema odredujc se pomoeu tzv. ргогасunа centracije. То ј е, u stvari, proгac un m )m~nata p Jj~cJin ih masa, odnosno grupa m asa, za dve medusobno upravn ~ о>~ ( Х-о;з. o;nJvica b;od'I i Z- osз, krm~ni p~rpendikul a r broda). Pomocu ovog p 1·oг.1 ::u;i 1 odп~dujll s,~ k?Jrdi11зre tezista sistema broda.

59

~

~ ~

" ...• !

f5oror

о

g~

~

<

"; .... " %~

~

5 ~

~

:::

9 ~

Z-

z

"

""z

§" :-о

0)

~~

• -: :

"z

о

9 о

.z;

z=

~ !::

.§ ~

.

о1

ё)3

" " . ј "" z: .о

•

<(

"

"

"

~

~ :::

" "~ ~ ... •• ~~ ';z=~ ОЈ

-':>

·-.~

.g <Ј

<:::

~

~

1

~ ~

~

;;

t-. <"'1

i--.: <:::

~

HOLD - sklad istc; НАТСН - otvor za sklad iste (grotlo); WING WATER BALLAST TANКS (W. W. В.) - bocni balastni tank s vodom; LOVER V-/. W. В. - donji bocni balastni tank s vodom (u dvodnu); UPPER W. W. В. - gornji bocni balastni taпk; FORE РЕАК - prameani pik: AFТER РЕАК - lameni pik; OIL FUEL (О. F.) - tecno gorivo; DOUBLE ВОТТОМ (D. В.) - dvodno broda. 60

Tablica 7.2 - Kap1citet b1\astnih tankova m.

Ь.

"JADRAN" Udaljenost

Balastni tank. (sa vodom)

Kapacitet (mЗ) (t)

Rebro

Od krmenog perpendiku\ara (m)

te:Шt a

-

Od osnovice broda (m)

1. Donji bocni balastni tank u dvodnu broda (Lower \ving \vater ballast tanks

douЬ!e

1

LWWВ)

bottom -

257-279

276,7 276,7

283 283

200,43 200,43

2,07 2,07

levi desni

221-257

538,0 614,1

551 629

180,71 182,28

2,36 2,43

No 3

levi desni

169 - 221

1271,3 1271,3

1303 1303

146,37 146,37

2,20 2,20

No 4

levi desni

145-1 69

607,7 607,7

622 622

112,13 112,1 3

2,28 2,28

No 5

levi desni

93-145

1185,2 1185,2

1214 1214

78,99 78,99

2,18 2,18

No 6

levi desni

69- 93

345,3 345,3

353 353

45,76 45,76

2,92 2,92

8524,5

8730

No 1

levi desni

No 2

Ukupno (1): 2. Gornj i bocni

1

balastпi

1

.

tank

(Upper wing water bal\ast tanks -

U\VWВ)

No 1

levi desni

257-279

200,8 200,8

206 206

200,37 200,37

8,49 8,49

No 2

levi desni

221 - 257

287,4 287,4

294 294

181,50 182,50

7,58 7,18

No 3

levi desni

169-221

616,9 727,4

631 744

146,55 145,37

7, 19 7,71

No 4

levi desni

145- 169

314,8 425,3

322 435

112,38 111,43

7,41 8,56

5

levi desni

93- 145

574,9 574,9

588 588

79,35 79,35

7,17 7,17

No 6

levi desni

69-

286,4 286,4

293 293

45,72 45,72

9,39 9,39

4783,4

4894

211 ,38

11,1 5

2,58

12,30

1 No

93

Ukupno (2) :

1

1

3. Balastni tank u pramcanom piku (W. В. Fore peak) 1

279-pramcana statva

1

2319 5 '

2377 1

4. Balastni tank u krmenom_piku (W. В. After peak) 1

krmena statva-31

Ukupno (1 +2+3+4) :

360,3

369

15987,7

16370

1

1

61

-

tank

11 .1р~·11ю~~ pri:~cka:

ћ

-

a 4 ·h 4

i =- · - 4 8 а-Ь

(7 58)

i = 0,0491 . R4

(7.59)

tank kruznog prcseka:

Moment u m 4. Da bi inercije u m4 ment inercije

inercije povrsine tecnog tereta u brodskim tankovirna izrafuvaju se se dobili stvarni momenti inercije, potrebno је dobijcne momente pomnoziti gustinom tecnog tereta u tankovima, p(t /m3). Tada se moizrafuva u tona-metrima (t. m).

7.2.4.2. S lobodne povrsine i

njilюv

uticaj

па

stabllitet

Ako brod prevozi tecan ili rasuti teret, skladista mogu biti do vrha ispunjena te reto m ili moze ostati izvesna prazniпa, zbog koje се se stvoriti tzv. slobodne povrsine. U prvo m slueaju (kada је skladiste do vrba ispunjeno tecnim ili rasutim teretom) teret se ponaSa kao cvrsti nepomicn i teret. U drugom slueaju (kada pri vrbu sk1adista ostane izvesna praznina) d oci се prilikom naginjanja bro da do p o meranja tecnog ili rasutog tereta па stranu nagiЬa. Tada teret menja svoj oЫik , а time i teziste. U sled toga се d oci do skracenja metacentarske v isine, odnosno d o p ogorSanja stabilitcta, ра eak ј d o njegovog gubitka. Slobodne povгsine se mogu javit i i u skladistima za gorivo, za pitku i sani tarnu vodu , и kaljufuma, itd. Skracenje metacentarske visine (ЛМС) moze se izracuna ti iz od nosa :

д мс = .!__ .'!.!._ ,

(7.60)

V Yv gde su: д МС -

skracenje me tacenta rskc vis ine, koje је jednako: (7.61) gd e su:

МС

-

MG' -

i Vу, -

·rv-

prvo Ьitna

metace11tarska visina, (m),

metaceпtarska

visina posle pomcranja tecnog ili rasu tog tereta na stranu nagiba, (m), nюment inercije slobodne povrsiпe и sk\adi stu, (m4), isti s11i11a Ьгоdа, (m3), sp~ciГicna tezina ukrcanog tercta, (N / m3), speciГicna tezina vode ро kojoj brod p\ovi. (N/in3).

Posebno treba istaci , kao sto se iz jednacine (7.60) vidi, da skracenje metacentarske v isine (д !v!G) , odno sno p ogorsa nje staЬi liteta, пе zavisi od kolicine tec11og ili rasutog tereta, vec samo od mo menta inerc ije slo bodne povrsine ( i) i specificпe tezinc tereta (у,). Zbog toga i najma nja ko li ciпa tereta па dnu broda ima isti negativni utic<>j kao i teret koji је sko1·0 ispu nio tovarn i prostor do vrba. К 1dз. brod nema uzduzпih pregrada, slobodna povrsina se poja\·\juje izmedu d ve p::>precne p r<':grade (sl. 7. 19 i 7.20). Du ziпa sl o bodпe povrsine jednaka је гаs54

tojanju od jedne do druge poprecne pregrade (/), povrsine iznosi (kao kod pravougaonika):

ра

moment inercije slobodne

z.вз

i= - 12

gde su:

(7.62)

moment inercije slobodne povrsine, (m4),

l в

-

rastojanje od jedne d o drugc poprecne pregrade, (m), sirina broda, (m) *.

Na slici 7. 19 prikazane su poprecne pregrade u horizontalnoj projekciji (prikazan је samo jedan deo broda).

---W·-·-·-·

1"

l

l

Slika 7.19 - l zgled poprecnili pregrada

11

/101·i:o111a/11oj projekciji

.

1

-1

Na slici 7.20 dat је shematski prikaz polol.aja tereta i slobodne povrsine kod tovarnog prostora bez uzduznЉ pregrada pri nagi11janju broda. Postavljanjem uzduzпih pregrada smanjuje se moment inercije slobodne povrsi ne i time se uЫal.ava njihov nepo voljan uticaj na stabilitet. Naslici 7.21 prikazan је r
/. Ь3

i' = - -

(7.63)

12 • Moze se usvojiti da је za teene i rnsute tcrete sirina tovarnog prostora priЫiZ:no jednaka sirini brodskog tгupa. Razlika је san10 u deЬljini Ьо~nЉ lin10\•a oplate, sto se moze zanemariti u odnosu па ukupnu sirinu broda.

55

ТаЬ/iса

7.3 -

Kapзc itet

1

Tank za gorivo tl sredini dvod na broda (Tanks ceпtre doLJЬ!e bottom) Oil Fuel - OF No No No No No

K apacitet (1113) (!)

Rebro

221- 257 169-221 145-169 93-145 69- 93

l

2 3 4 5

Ukupno:

tankova za gorivo (Oil FL1el) L1 sredini dvodna br·oda

1

1

475,1 1022,0 467,7 1029,4 392,3

428 921 421 928 353

3386,5

305 1

1

1

Udaljenost tezista Od krmenog perpendikulara (m)

Od osnovicc

182,70 148,66 114,46 86, 10 47,26

0,82 0,82 0,82 0,82 0,82

Ьгоdа

(m)

8. OSNOVI BRODOGRADNJE 8.1.

МATERIJALI

ZA GRADNJU BRODOVA

Pri razmat1·anju materijala za gradnju broda treba i·azlikovati m.aterijal za gradnju brodskog trupa i nadgrade broda i materijal koji sluzi za ugradnju u unutrasnjosti broda.

8. 1. 1. MATERIJAL ZA GRADNJU BRODSKOG TRUPA . I NADGRADE BRODA PrvoЬitni materijal z.a gradnju b1·odskog tr upa је drvo, koje se i danas zbog njegovih izvanrednih svojstava upotreЫjava, od kojih st1 najvaznije ma la gustina, elasticnost i laka obrada. U pocetku је drvo Ьilo iskljucivi ma terijal za gradnju broda, ali sa razvojem brodogradnje (а pogotovo sa porastom dimenzija broda) pojavila se potreba za pogodnijim materijalom. Danas se drvo upotreЫjava kao osnovni brodogradevinski materijal jedino za manje brodske jedinice, kao na primer za camce, jahte, itd . Od metala је najeesci brodogradevinski rnaterijal celik jacine na kidanje 400-500 N /mm2. Za izuzetno opterecene delove brodskog trupa нpotreЫjavaju se razn i legirani celici. Za gradnju brodskog trupa upotreЫjavaju se celicni limovi i profili razlicit il1 dimenzija. Celik, kao brodogradevinski materijal, pored cvrstoce mora da zadovolji i ostale uslove istezanja, savijanja, elasticnosti, tvrdoce. U ро slednje vreme, sa sve vecom primenom zavarene konstrukcije, poklanja se velika paznja hemijskom sastavu eelika koji omogueava kvalitetno zavarivanje. Zbog svoj ih osnovnih svojstava (mala gustina) i samozastite od korozije, . aluminijum (odвosno, aluminijumske legure) sve vise doЬija primenu u gradnji brodova. Medutim , brodski trup od aluminijuma jos uvek se izgraduje za male plov11e jedinice ili za plovne jedinice kod kojih је presudna mala sopstvena masa. Nasuprot ovome, aluminijum se sve vise primenjuje kao materijal za izgradnju nadgrada, cime se pored ustede и masi celog broda dobija i u stabilitetu.

Plasticne mase se za sada primenjuju jedino za gradnju trupa malih sportskih plovila.

8.1.2. MATERIJAL ZA UGRADNJU Drvo se veoma cesto primenjuje, narocito u gradnji teretnih brodova, jer se veom.a lako obraduje i ugraduje, а lako se i zamenjuje. 63

Aluminijum (i njegove legure) se eesto pritnenjuje uglavnom zbog toga sto veoma lak, sto је pogodan za odrZa.vanje i sto ·zadovoljava estetske i higijenske uslove.

је

Plasticne mase se sve vise primenjuju kao materijal za ugradivanje и brodske prostore, gde uspesno zamenjuju drvo. P ored navedenih mateгijala, upotreЬ!javaju se i staklo, obojeni metali, itd. , zavisno od potreba i od namene broda.

8.1.3.

OSOBENOSП

POJEDINIH BRODOGRADEVINSKIH MATERIJALA

Drvo. - Za gradnju bгodskog trupa upotreЬ!javaju se razne vrste tvrdog drveta, dok se za ugradnju moze upotrebiti i meko drvo . Dobre osobine d1·veta su : mala gustina, relativno dovoljna cvгstoca, velika elasticnost i savitljivost, laka obrada ј izгada pojedinih delova. Nepovoljne osobine su: laka zapaljivost, kra tak vek trajanja, slozenost konstrukcija i spojeva kod vecih objekata. Celik. - Dobre sLt mu osobine : velika cvгstoca, dobra savitljiYost i elasticnost, znatno duzi vek trajanja, moguc11ost zavarivanja. Takode se ne postavlja nikakav oz.Ьiljniji proЫem pri izradi i пaj vecih celicnih brodova. Nepovoljne osobine eelika su: velika gustina i potreba stalne zastite od ko rozije. Alшninijum. - OsnoYna vгedno st aluminijuma (i njegoYih leguгa) је и znatno manjoj gusti11i od celika, kao i и sposobnosti da ne korodira. Medutim, cvrstoca aluminijuma је manja od cvrstoce celi ka. AJuminijum se cesto upotreЫjava kao tanka оЬ!оgа cel icnih delova (гad i zastite od korozije, sto se najpovoljnije ostvaп1je metalizira nje-m. Plasticne mase. - Veoma su pogodne za sve elemente koji se ugгaduju. Vrlo lako se obгaduju i jos lakse odгZavaju. Dobri su izolatori toplote i zvuka. U poslednje vreme se citavi e!emen ti za ugradnju izraduju od plasticnih masa (оЬ!оgе zidova, pregrade, itd). Plasticne mase se jos uvek ne upotreЬ!javaju kao 6snovni materijaJ za izgradnju b1·odskog trupa, sem za шаnје plovne jedinice.

8.2. CELICNI LIМOVI 1 PROFILI Za

gradпju

ce!icnil1 brodova uglavnom sluze ce!icni limovi

profili.

Limovi su гavne ploce praYo ugaonog oЬ!ika, deЬ!jine od 0 ,5 mm do 60 mm. Za deЬljinu lima od 9,5 mm do 25,4 mm standardna duzina ploce је izmedu 6,4 m ј 11 m, а sirina od 1,2 m do 2,4 m . Osim i·avnih ima i гebrastih limova koji se primenjuju za izradu palubne staze, podova masinskog prostora (strojarnice), stepenica i slicno. Limovi se izraduju u valjaonicama od ingota (celicnih Ыokova) mekog eelika. Ingoti se u uZa.renom stanju provlace kroz valjke koji ih postepeno dovode u oЫik limene ploce zeljene deЬ!jine. Tako dobijena ploea izreze se u standardne dimenzije. Profili imaju razlicit oЬ!ik, а izraduju se slicno kao i limovi . Uzareni kvadratni profil, prethodno izvueen iz ingota, provlaci se kroz profilisane valjke i obli kuje u zeljeni profil.

64

Profili mogu biti jednostavni, sastavljeni i razni. Jednostavni oЬ\ici profila prikazani su na slici 8.1, sastavljeni profili su dati на slici 8.2, dok slika 8.3 prikazuje razne oЬ\ike profila. Na slici 8. 1 prikazani su sledeci jednostavni profili: 1. ugaoni profil; 2. L-prol' il ; 3. U-profil; 4. Z-profil; 5. L-bu\Ь-profi l; 6. ravan profil; 7. bulЬ-profil; 8. dvo stгuki bu\Ь-profil; 9. dvostruki T-profil ; 10. T-d vostruki bulЬ-profil ; 11. T-profil 12. skraceni T-profil.

L [ll l r Т I Т Т

~

L

3.

2.

7.

э.

8.

ю.

12.

Slika 8.1 - Jed11os1av11i profili

Na slici 8.2 prikazani su sledeci sastavljeni profili: 1. sastavljeni T-bulЬ profil 2. sastavljeni T-profil; 3. sastavljen i U-profil; 4. sastavljeni bulЬ-profil.

IIl1 IIll ~.

з.

2.

1.

~.

э.

2.

Slika 8.2 - Sas1avlje11i profili

1.

2. Slika 8.3

' Teorija i oprma plovi la

Ј.

4.

Raz11i profi/i

65

8.3. NACINI SPAJANJA ELEМENATA BRODSКIН KONSTRUКCIJA

u bгodogradnji se za celicnc brodske konstrukcije primenjuju uglavnom dva sistema spajanja elemenata: zakivanje i zavarivanje. Pri gradnji broda moze se primeniti ili samo jedan od navedenih nacina spajanja ili kombinovani sistem zakivanja i zavaгivanja. 8.3.1. ZAKIVANJE Zakivanje је staпJ1 nacm spajanja i sastoji se u · melшnickom sastavlja nju dva ili vise elemena ta pomocu zakivaka. Na slici 8.4 su prikazani standardni o Ыici zakivaka koji se naJcesce primenjuju u bгodogradnji: а) zakiva k sa punom glavom i Ь) zakivak sa delimicno ttpusteno m glavom. Oznake d imellzija zakivaka sa slike 8.4 su sledece : / - duzi na tela zakivka ; D - precnik glave zak ivka; d - precr.ik tela z:>.k ivka ptc zakivanja ; 11 - visina glave zakivka; h 1 -vi s iпa upustencg deln glave zakivka. Dimenzije zakivaka su sta nd aгdizovane i mog u se naci и cdgovarajucim taЫicama strucne 1itcrature.

d d а)

zakivak sa

S/ika 8.4 -

рипот

g/avom;

S1andщdni oЬ/ici

Ь)

zakivak sa delimii'no upustenom g/avom

zakivaka koji se najcesce pri111enj11j11

11

brodogradnji;

Da b i se ostvarila cvrsta veza, St'iVlja se zakivak sa jednom go tovom glavom u nesto si1·e otvore izbusene и elementima koji se spajaju (ose o tvora moraju se pok1apf.1ti), glava zakivka se podupre, а zatim se udarcima ili priti skom na drugoj strani oЫikuje zavrsna glava. Prilikom zak ivanja telo zakivka mora potpuno da ispuni otvore u elementiшa koji se spajaju (sl. 8. 5). Glave zakivaka pritezu limove i na taj naci n sprecavaju nji lюvo relativno pomeranje. Neophodt10 је cvrsto prileganje elemenata koji se spajaju zakivanjem, jer se trajna veza ostvaruje trenjem izmedu elemenata. Tek ako ovaj medusobni pritisak popusti , za kivak prima па sebe ulogu dela preko koga se neposredno ostvaruje veza. Kod n o гmalnih zakovanih konstrukcija zakivak је napregnut na

66

i-.tezanjc, а tek ako sila trenja popusti , zakivak moze da bude izlozen пајрге ' avijanju, а potom i smicanju u ravni dodira elemenata koji su sp ojeni. Otpor 11а klizanje (sila trenja) izmedu elemenata znatno se pojaeava zakiva njem pornacu zakivaka u usijanom stanju, jcr se pri hladenju zak ivak skuplja i jos јасе pril1.:ze elemente jedan uz drugi. U Ьгоdоi;1-ad 11ji se ova vrsta zakivanja redovпo pri111cnjuje, а samo izuzetпo, kod manje opterecenib ili neopterecenih spojeva, 111oze da se primeni tzv. zakivanje na l1ladno.

i

Zakivanjem se ostvaruje cvrsta - ne1-.1zdvojiva veza elemenata, јег u slucaj u potrebe raskidanja veze, moraju se ili L111istiti zakivci, ili ostetiti elemeпti koji SLI spojeni. Precnik zakivka, odstojanja i raspc1·cd zakiyaka zavise uglavпorn od deЬlji11e lirnova (i profila) koji se meduso bп o spajaju i od opterecenja samog spoja. · Sve је ovo tacno predvideno odgovarajucirn propisi ma za gradnju brodova. Na .taj 1 пacin је obezbedena neoplюdna cvrstoea ј Ь} а.Ј \'Odo nepropustivost spojeva, kao i moguc- Slika 8.5 - Zakovaпa veza; zaki1·ak р1·е nost izvodenja pravilnog zakiva nja . posle (Ь) zakiva11ja

(а)

i

8.3.2. ZAVARIVA N JE Z-ivarivanje se bitпo razlikuje od zakivanja јег se spajanje elemenata пе ostvaruje meћanickom vezom, vec se delovi stapanjem sjedinjuju и jednu cclinu. Definicija glasi da је "zavarivanje sраја пје metalnih delova istog ili priЫiznog hemijskog sastava pod dejstvom toplote na takav nacin da mesto spoja sa delovima koji se spajaju cini celinu sto ravnomernijih osoЬina". U brodogradnji se primenjuju dva nacina zavarivaпja: e\ektrolucno i gasno. Elektrolucno zavariva nje se pгimenjuje pri spajanju svih delova i elemenata brodskog trupa, nadgгada, ugrad11je. Meta l se п а mestu spoja topi e\ektгi cпim lukom koj i se obrazuje i zmedн metalne sipke - elektrode i meaterijala koji se zavarнje. Elektricn i luk treba da bude zasticen od kontakta sa atmosferom, sto se moze postici na vise nacina : ako se upotreЬJjavaju о Ы оzепе e_lektrodt>, о Ыоgа svojim topljenjem stvara zastitni gas koji stiti elektricni lu k od kontakta sa atmosferom. U slucaju primene go le elektrode, zavariva11Je se obicno vrsi ispod specijalnog praska koji se ravnomerno prosipa oko elektrode i zasticuje elektricni luk tokom zavari vanja. Kod odredenih vrsta zavariva nja upotreЫjava se specijalni neutralni gas (na primer: argon), koji stiti elekt гic11 i luk. ОЫоgа elektrode ili specija lni pra sak istovremeno stvaraj u ј zastitni sloj (u vidu sljake) preko vara, te na taj nacin spreeavaj u oksidaciju i naglo hladenje samog vara. Ovaj sloj se mora uk lo niti i var temeljno ocistiti pre nanosenja novog vara. Gasno zavarivanje se u brodogradпji manje primenjuje. K od ovog nar ina zavarivanja delovi koje treba sasfaviti zagrevaj u se na mestu spoja plamenom gorio nika u kome sagoreva gas (acetileн, argon, vodonik i sl.) uz dovodenje kiseonika. Samo spajaoje vrsi se topljenjem sipke dodatnog materijala na mestu zava rivanja . ~·

67

(;as110 zava1·iva11jc sc u brodogradпji primeпjuje za spajanje metalnih elemenata 111ai1ji l1 d cЫjina , гaz11il1 cevovoda, tankih limova, delova od obojenih metala, liveпog gvozda, broпze i slicno. U zavisnosti od polozaja delova koji se zavaruju, postoje dve vrste zavarivanja: ceono zavarivanje i ugaono zavarivanje. U ceonom zavarivanju elementi se suce!javaju, pri cemu је neophodno da se dodirne strane propisno obrade i da se pre zavarivanja ostvari odredeni zazor. U ugaonom zavarivanju e\ementi koji se spajaju postavljaju se jedan prema drugom pod odredeпim uglom, te је neophodno da se pre zavarivaпja delovi medusobno pricvrste и tom polozaju. Propisima је odrede110 da se kod ceonog vara ispituju jacina na kidanje i sposobnost savijanja, dok se kod ugaonog vara ispituje samo jacina па kidanje. Ро pravilu, zavareno mesto mora da ima vecu cvrstocu na kidanje od osпovnog mateгijala, te se pri ispitivanju epruveta kida dalje od vara ako је vаг dobro izvedeп. Pri savijanju var mora da pokaze iste osoЬine kao i osпovпi materijal i пе sme и njemu da dode ni do najmanjih naprslina. Ukoliko dode do kidaпja ili prskanja и samom varu, obavezno se vrsi dalja analiza kako Ьi se ustanovio uzrok nepo zeljпe pojave. Elektrolucпo zavarivanje se najvise primeпjuje p1i izgradnji broda. Propisima klasifikacionih zavoda i organa koji vrse nadzor nad gradnjom brcdova tacno је odredeno kada se i gde vrsi kakvo zayarivanje, kojim varom i na koji nacin sve и zavisnosti od de\oya koji se spajaju i od znaeaja samog spoja. Propisani su i nacini prethodne obrade elemenata na mestima spojeva, kao i oЬ!ici kontro\e svih zavarenih spojeva, роsеЬпо na brodskom trupu, а na odredenim mestima mora se izvrsiti i rendgensko snimanje vara. Kod ceonog elektrolucnog zavarivanja ivice limova koje se medusobno zavaruju moraju prethodno da se obrade. Nai
Ро pravilu, najbolje se zavaruju limovi istih deЫjina, odnosno najvecom razlikom &? 0 do 2 mm. Ukoliko se zavaruju dva· lima r-:-l----~- -...J-+--razlicitih deЬljina, deЬlji lim treba na odredenoj duzini postepeno stэnjiti do debljine drugog lima (sl. 8.6). Kod eeonog zavarivanja izbocenje temena vara na najvisem mestu sava (Ь) Slika 8.6 - Zavarivanje /imova i-azliCitЉ izp.osi od 0,5 do 2 mm. Јаеа izboeenja deb/jiпa treba. izbegavati. Najmanji zazori zleba (а) pojedinih limova dati su u odgovarajucim taЫicama strucne literature iznose 2 do 3 mm, sto zavisi od deЫjine limova i oЬ\ika vara.

...-.. .

68

Tablica 8.1 -

OЬlik

vara

Ceono zavarivanje

Tehnicka oznaka

Р

r i m

Za limove

е

d

deЬljine

Ь

а

do 5 mm

Za limove deЬljine od 5 mm do 10 mm

Var sa podvarom za limove deЬljine

х

-

od 5 mm do 1 0 mm

var za limove

deЬljine

preko 10 mm

50•

Nesimetricni

Х

- var za

limove deЬljine preko 10 mm

и

-

var za l i move deЫjine

preko 1 0 mm

69

U taЫici 8.1 d at је pregled svi h oЫika varova kod elektrolucnog zavarivanja prirnenjenog и brodarstvu sa naznacenim dimenzijarna i tehnickim oznakama vara и zavisnosti od deЬljine limova ( s) i vrste sp oja. Pri ugaonom zavarivanju elementi koji se medusobno .zavaruju treba da stoje pod odredeni m uglom, pri cemu se var rnoze nanosi ti samo sa jedne ili sa оЬе straпe. Kod ugaonog vara propisana је visina samog va ra и zavisnosti od deЫjine lima ili profi1a. Za cvrstocu spoja presudna ј е visina ugaonog vara (а), koja se odreduje kao visina u var u ucrtanog trougla ; izbocenje vara se ne moze racunati и visinu vara (sl. 8. 7).

Slika 8.7 - Odredivanje

visiпe

ugaonog vara

Pri izgradnji broda nije neoplюdno da svi varovi budu izvedeni celom duzinom dodiгa spojenih elemc11ata (neprekinuti var). Na izvesnim mestima dovoljno је da se e!ementi medtISo bno spoje samo odredenoш d uzi nom vara na jednakim medusob nim odstojanjima. То јс tzv. isprekidaпo zavarivanje. Neprekinuti var se primenjuje samo na spojevima koji zahtevaju vodo nepropustivost i heтmeticnost (sl. 8.8).

а)

11epreki1111ti l'ar; Ь) isprekidani var Slika 8.8 - Ugaono zavarivanje;

lsprekidani ugaoni var ima izvesn u prednost jer su ти naprezanja i deformacije manje и poredenj u sa neprekinutim ugaon im varom. Kod isprekidanog ugao nog vма шоzе se primeniti naizmenicno (unakrsno) il i paralelno zavarivanje (sl. 8.9).

т... \

т

ШШ!\ј\;))}!1111>

tЈ!Ш!!!IЫШ!I!!

i

ј

_,

а) naizmeniёni (ш1akrsп i)

т

::::~;i~;;~~~ ., ~

var; Slika 8.9 - / sprekidani ugaoni var;

70

т

::::::~: !

с Ь) paralelпi

var

ТаЬ!iса

8.2 -

Ugaono zava rivanje -

OЬl ik

'i

1

1

Tehnicka o znaka

vara

~:'::п1:1:::1111ш::::~шш::~::11Ј1 ( ~ J[I~ i )I[D1') . :iIПШ 1LI

~ ~

'

!

?7-~

~

Pun V<1.r

L

Slab var

~

4 80- f4.(}

l.ll

140

е

Nor ma lan var

_д \

r i m

l_

-k

.~

ФJJl!JJJIJJ))HJJfJJOOJJllOП!iJШ

г

d

ь

а

Neprekinut var s jedne s trane : visina vara 5

пuп

Ы e prekinut

var s оЬе s trane : visina vara 5 mm

Isprekidani paralelni v a r : visi na vara 4 rnm, duZina vara 8U rnm, korak vara 140 mm

80 4 - !40

_д 1

4

~ z.и

4~0'~ 140

Isprekidani naizmenicni var: visina vara 4 mm , duZina var a 80 mm, korak vara 140

ЛU!\

71

Propisima је tacno predvideno kada se i и kom slueaju moze primeniti neprekinuto ili isprekidano zavarivanje. Vrednosti duzine vara (!), koraka (t) i visine vara (а) date su u odgovarajucim taЬ!icama propisa za gradnju brodova. Ugaoni var, takode, ima svoje tehnicke oznake kojima se na crtezu prikazuje nacin spajanja elemenata. U taЬ!ici 8.2 date su najcesce primenjivane vrste ugaonog vara (u brodogradnji) i odgovarajuce tehnicke oznake.

8.3.3. UPOREDENJE ZAKOVANE I ZAV ARENE KONSTRUKCIJE

BRODSКE

U pogledu cvrstoce brodske konstrukcije nema Ьitne razlike izmedu zakovanih i zavarenih spojeva, pod uslovom da su u оЬа slueaja гadovi izveden.i ргеmа odgovarajucim propisima. Inace, zavarena konstrukcija је elast1cnija od zakovaпe, а u pogledu sopstvene mase broda i usteda na ugradenom materijalu, zavarena konstrukcij::i. ima izrazitu prednost nad zakovanom konstrukcijom. Sm::i.njenje mase, odnosno usteda na materijalu moze da iznsese i do 20% od ukupne mase zakovane konstrukcije. Brzina izvodenja brodogradevnih radova takode је na strani zavarene konstrukcije, а to istovremeno utice i na smanjenje direktnih troskova gradnje. Posebno treba pomenuti i mogucnosti koje zavarivanje pruia pri serijskoj gradnji brodova, odnosno pri primeni predmontazпe i sekcijske gradnje. Ovi po stupci omogucuju da se veliki broj elemenata brodskog trupa i nadgrada izraduje u odgovarajucim brodogradevnim radionicama i halama, gde se, takode, medusobno spajaju u vece delove - sekcije, dok · se na navo zu obavljaju samo radovi na sastavljanju i spajanju izgradenih delova i sekcija. Na taj nacin se postize dvostruka korist: prvo - delovi i sekcije se grade u zatvorenom prostoru i u povoljnijim uslovima, а drugo - vreme radova na navozu је skraceno, odnosno navoz se moze koristiti za izgradnju vise brodova. Tokom eksploatacije broda, zavarena konstrukcija ima nesumnjivu prednost, kako u pogledu odriavanja broda tako i u odnosu na smanjenje velicine otpora pri plovidbl broda. Medutim, u pogledu sigurnosti i bezbednosti broda u eksploataciji, posmatrano sa gledista mogucnosti· posade za otklanjanje varova, prednosti su na strani zakovanib konstrukcija. Ako Ьi , na primer, jedan zakivak (ili vise zakivaka) popustio, clanovi posade raspolazu prirucnim alatom za zaЬijanje takvog zakivka, posle cega i na njegovo mesto privremeno postave odgovarajuci zavrtanj ili, ako је nepristupacno mesto, neki сер. Ako, pak, popusti var, а to se oЬiC­ no de5ava na vecoj duzini, posada је uglavnom bespomocna i mora traziti neko oЬicno resenje. Zbog toga su kod zavarenih konstrukcija i neophodne sve mere predostroznosti, kako do udesa ne Ьi doslo. 8.4. SEKCIJE 1

SКLOPOVI

Savremene mogucnosti brodogradnje omogucavaju primenu vrlo pogodnog nacina gradnje, tzv. sekcionu metodu, pri kojoj se proces montaze broda deli na tri etape. - U prvoj etapi (tzv. prethodna montaia) od odredenih elemenata kostura broda sastavljaju se jednostvani podsklopovi. - U drugoj etapi (tzv. montaza sekcija) od pojedinib elemenata i podsklopova iz prethodne montaze sastavljaju se neveliki delovi brodskog trupa - sekcije. Na primer, montaia palubne sekcije izvodi se sledecim redosledom.

72

Limovi palubne op\ate postavljaju se na povrsinu za montazu i cvrsto se pri tiskuju specijalnim stezacima i teretima. Postavljeni limovi medusobno se pricvrscuju zavarivanjem. Na pripremljenu op\atu postavljaju se i ucvrscuju spone. Ovako llradeni deo se okrece i zavaruje za oplatu. Na isti nacin se postupno izvode montaze i drugih sekcija. - Poslednja, treca etapa montaze jeste montaza na navozu. Od pojedinih sekcija na navozu se izvodi montafu trupa brodэ. Redosled montaznih radova na 11avozu zavisi od dimenzija i tipa brodskog trupa, а takode i od opremljenosti navoza. Obicno se montafu izvodi od srednjeg dela trupa prema krajevima, od ose simetrije ka bokovima ј od dna prema palubi, kao sto је to prikazano na slici 8.10 (redosled montaze obe\ezen је od I do V). л

Slika 8 .10 - Redasled mantaie sekcija brodsk og trupa

па navazи

Prvo se na navoz postavlja srednja sekcija dna. Spajanje susednil1 sekcija moze se izvoditi sa оЬе strane, sto omogucava siroki front rada. Zavrsetak montaze svih delova dna omogucava pre\azenje na postavljanje poprecnih i bocnih sekcija. Isto vremeno s postavljanjem pramcane i krmene sekcije zavrsava se montafu d na и pramcanom i krmenom delu broda. Poslednje se upucuju na navoz sekcije palube, nadgradnje i krmi larnice. Daljim razvojem sekcione metode montaze pojavljuju se Ыok-sekcije (sl. 8.11 ), pri kojima se trup broda deli na pojedi11e Ыokove, koji zapravo predstavljaju zapreminske sekcije и oЫiku citaviћ delova broda.

Slika 8.11 - Машаiа b1·oda od zapre111i11ski/1 sekcija - Ыоkо11а

Blokovi se sastavljaju iz pojedinacnih sekcija na posebnim mestima za montazu. Pri montazi Ыokova ne samo da se izvode radovi na trupu, vec se i Ыokovi

73

opremaju motorima, opremom, instalacijama, elektrouredajima itd. Gotovi Ыokovi se dizalicama i\i specijalnim kolicima prenose do navoza radi sastavljanja. Na navozu se pojedini Ыokovi medusobno spajaju. Zahvaljujuci prethodno izvrsenim radovima, vreme montaze broda na navozu smanjuje se na minimum. Medutim, metoda gradnje pomocu ovih Ыokova zahteva znatne prethodne troskove na opremanju montaznih mesta specijalnim priborima i uredajima i diza\icama velike nosivosti. Stoga је sistem gradnje pomocu Ыokova celishodno primenjivati samo и gradnji velikih serija, kada se specijalni uredaji i oprema mogu koristiti vise puta.

9. KONSTRUKCIJA I CVRSTOCA BRODA 9.1.

KONSTRUКCIJA

BRODSKOG TRUPA

Brodski trup је sastavljen od kostura i oplate. Kostur brodskog trupa daje brodu neophodnu prostornu cvrstocu i oЫik, dok oplata obezbeduje plovnost i mogucnost eksploatacije. _ Poseban deo broda је nadgrade. Prakticno ne pripada trupu i izgraduje se u zavisnosti od tipa i namene broda. Nadgrade brodu obezbeduje mogucnost smestaja posade i ostalih neophodn ih prostorija kao i postavljanje svi h obaveznih navigacionih uredaja. Pri gradnji se najcesce primenjuju lake legure i materijali od plasticnih masa kako bi, zbog boljeg staЬiliteta, teziste celog brodskog kompleksa bilo sto nize. Skoro svi elementi brodskog trupa, zajedno sa njihovim medusobпiш raspoгe­ dom, mogu se predstaviti na crtezu,. То је пacrt glavnog rebra, јеdап od osnovnih crte.la pri projektovanju broda. Shematski nacrt glavnog rebra brodskog trupa poprecnog sistema gradnje prikazan је na slici 9.1.

Slika 9.1 - Slzematski nacr/ glav11og rebra brodskog tmpa poprec11og sistema grad11je; 1. kobilica, 2. lzrptenica, 3. pasma, 4. Ьоспа proveza, 5. palub11a proveza, 6 _podveza, 7.1·ebre11ica, 8. Ьоспо rebro, 9. spona, ЈО. koleno ( cvomi lim), 11. 11zvoj11i im, 12. zavrsni voj, 13. vojevi Ьос11е oplate, 14. vojevi dna broda, 15. vojevi oplate palube, 16. раlиЬпа staza.

75

Na sistema

~l ici

9.2 sl1cmatski

је

prikazana konstrukcija brodskog trupa poprecnog

gra dпj e.

Slika 9.2 - Sliematski prika:: konstrukcije b1·odskog /тра popreёnog sistema gradnje; 1. kobllica, 2. llrptenica, 3 . pasma, 4. Ьоёпа proveza, 5. palubna proveza, 6. podveza, 7. rebrenica, 8. Ьоёпо reЬro, 9. spona, 10. koleno (cvomi lim) , 11. uzvojni lim, 12. zavrs11i voj, ЈЗ. vojevi Ьоёпе oplate, 14. vojevi dna broda, 15. vojevi oplate palube, 16. palubna staza.

9.l.l . GLAV NI

ELEMENТI

KOSTURA BRODSKOG TRUPA

K ostur brodskog trupa sastavljen је od elemenata koji brodu daju potrebnu uzduznu i poprecnu cvrstocu ':' . Pocev od dna, svi brodovi оЬаvещо imaj u kobilicu (!)"":' koja moze biti gredna ili ravna. Kobilica se na p1amcu nastavlja u pramcanu (prednju) statvu, а u krmenom delu и - krmenu (zadnju) statvu. K od nekih brodova iznad kobilice postoji tzv. hrptenica (2). Levo i desno od kobilice na dnu broda nalaze se uzduzne veze - pasme (3). Na bokovima broda postavljaju se bocne proveze (4), dok se na sastavu boka i palube nalazi palubna proveza (5). Ispod palube postavljaju se uzduzne veze - podveze (6). Svi ovi nabroja ni elementi daju brodu jedan deo uzduzne cvrstoce. U poprecnom smislu, na dnu broda, nalaze se rebrenice (7), na bokovima su bocna rebra (8), dok se ispod palube postavljaju spone (9), tako da rebrenica, bocna • Osnovni pojmovi о cvгstoCi brodskog trupa prikazaлi su u poglavlju 9.2. •• OЬelezava nje brojevima u zagradi odnosi se na slike 9.1 i 9.2.

76

rebra i spo na cine jedan zatvoreni ram koji se naziva rebro. U zavisnosti od vrste i naшene broda, postavljaju se i tzv. okvirna rebra. Da bi se obezbedila nepotopivost, brodski trup је pregradeп pregradama koje mogu biti: oblcne (vodonepropus11e) i kolizione (sudarne). Ovo su elementi poprecne cvrstoce brodskog

tгupa.

Preko kostura brodskog trupa postavlja se oplata na dnu, na bokovima i na palubi, koja, takode, daje brodu odredenu uzduznu cvrstocu. Kobllica (1). - Proteze se celom duzinom brodskog trupa. Kod recnih brodova, koji uglavnom imaju ravno dno, kobilica је ravna i gradi se od eelicnih ploea vece deЫjine nego sto је deЫjina ostalih limova oplate. Kod morskih brodova dno nije ravno pa _se koЬilica izvodi и oЫiku grede. Dimenzije koЬilice odreduju se prema postojecim propisima, i to zavisno od velicine i vrste broda, kao i od uslova plovidbe i eksploatacije. Kobilica brodu mora da obezbedi jedan deo uzduzne cvrsto6e, а pored toga treba da bude sposobna da primi i izdrzi moguce udare prilikom nasukanja ,Ъroda. Њpetnica (2). - Uglavnom se primenjuje kod duzih brodova, kod brodova sa vecim opterecenjima i pogorsanim uslovima eksploatacije. Ona pojaeava cvrstocu kobilice.

Pasme (3). - Nalaze se levo i desno od koЬilice ро dnu broda. Protezu se celom duzinom broda i mogu Ьiti: neprekinute (tada se postavljaju iznad rebrenica - sl. 9.1) ili prekinute (postavljaju se izmedu pojedinih rebrenica sa kojima se cvrsto spajaju - sl. 9.2). Broj pasmi zavisi, pre svega, od sirine broda, namene broda.

а

zatim od opterecenja, vrste i

Воспе proveze (4). - Postavljaju se duz bokova broda i njihov broj zavisi od bocne visine trupa. Bocne proveze se uglavnom postavljaju neprekinuto, pri cemu se na odgovarajucim mestima zasecaju radi prolaska rebara.

Palubna proveza (5). - Obavezno se postavlja na sastavu oplate boka i palube i sluzi kao uzduzna veza gorпjih krajeva rebara, odnosno pregrada. Takode, palub na proveza sluzi i kao osiguranje protiv klizanja na palubnoj stazi . . ' Podveze (6). - Postavljaju se ро duzini broda ispod palube. Mogu biti prekinute i neprekinute. Njihov broj zavisi od konstrukcije broda, opterecenja palube, kao i od· sirine broda. Palubne podyeze p onekad пе mogu izdrl.ati opterecenje palube ра se podupiru uporama (vertikalnim nosacima standardnih profila). Upore prenose opterecenje palube na dno broda, gde se ta opterecenja uravnotezuju sa silom potiska. Rebrenica (7). - Postavljaju se na odredenom odstojanju poprecno ро dnu broda. Sistem rebrenica zajedno sa kobilicom, hrptenicom (ukoliko је brod ima) i sa pasmama Cini jednu resetku koja sluzj kao OSl10V ceJog brodskog trupa. Osnovna namena rebrenice је da sa boc11im rebrima i sponama osigura brodu poprecnu cvrstocu. S obzirom da је dno broda najvise izlozeno raznim opterecenjima, rebrenice se projektuju sa znatno vecim otpornim momentom. Zbog toga опе moraju imati odredenu visinu, te se uglavnom konstruktivno izvode kao T-profili. Pri tome је dozvoljeno da se radi olaksanja i mogucnosti sprovodenja sistema cevovoda na rebrenicama ostavljaju otvori, koji ne uticu na v,elicinu otpornog momenta. potгebnu

77

Bocna rebra (8). - Postavljaju se na odredenom odstojanju (isto kao i rebrenice) duz celog broda i mogu biti oblcna i okvirna. Da bi brod imao dovoljnu poprecnu cvrstocu, neopbodno је da se na odredenim odstojanjima ро njegovoj duzini postavljaju posebni elementi poprecne cvrstoce, а za to su najpovoljnije pregrade. '-' Pregrade mogu biti oblcne i kolizione. Oblcne pregrade imaju za cilj da brodu obezbede nepotopivost. Broj pregrada zavisi od vrste i namene broda, kao i od uslova plovidbe-. Kolizione (sudarne) pregrade se obavezno postavljaju na pramcu i krmi. Јасе su dimenzionisane od ostalih pregгada i sluze kao mera bezbednosti u1slueaju udara i prodora vode u brod. Prostor ispred pramcane kolizioвe pregrade naziva se pramcani kolizioni prostor, dok se prostor iza krmene kolizione pregrade naziva krmeni kolizioni prostor. Kolizioni prostori ne smeju da se upotreЫjз.vaju kao tovarni ili stambeni prostor, vec sluze kao magacini za sitan inventar manje vrednosti. Pregrade se sastoje od celicnih limova i ukrepa. Vojevi limova pruzaju se obicno vodoravno, а ukrepe uspravno. Ukrepe su ugaonici ili bulЬ-profili. Na gornjem kraju su spojene s palubom pomocu cvornih limova (kolena), а na donjem s dnom, takode pomocu kolena. Pregrade se prostiru izmedu paluba, bokova broda, tunela i dna. Kroz dvodno ne idu. Ako prolaze kroz vise paluba, pregrada se na mestima prolaska prekida. Palube se nikad ne prekidaju da bi se n10gle suprotstaviti uzduznim naprezaojima. Osim poprecnih, ima i uzduznih oepropusnih pregrada, gde se ukrepe (profili) obicno postavljaj u uzduzoo. Uzduzne nepropusne pregrade uglavnom se primenjuju pri gradnji tankera. One uzduzno dele tanker и dva, tri ili cetiri dela. Pregrade мmaju otvora, ali ib izuzetne okolnosti ponekad zahtevaju, npr. prolaz iz strojarnice и tunel, saobraeaj izmedu skladista, itd. Ako na pregradi treba naciniti otvor, on mora biti takav da se moze nepropusno zatvoriti. Za tu svrhu sluze nepropusna vrata, koja se izraduju od livenog eelika ili limova i profila u zavarenoj konstrukciji. Spone (9). - Postavljaj u se ispod palube u poprecnom smislu. Опе treba da prime odredeno opterecenje i da konstruktivno spoje gornje krajeve bocnih rebara, cime ostvaruju zatvoreni ram. Ram sastavljen od rebrenice, bocnib rebara i spone naziva se rebro. Rebra и prameanom ·i krmenom delu gube svoj oЫik slican pravougaoniku jer se zbog linija broda rebrenice smanjuju а u pramcanom delu i nestaju. Na taj nacin rebra oЫika pravougaonika prelaze na priЫifun oЬJik trapeza i, najzad, trougla. U tim delovima broda razmak izmedu reba1a se smanjuje, i to iz dva razloga: - zbog oЬlika prameanog. odnosno krmenog dela ; - zbog posebno izrazenih optereeenja (na pramcu - veci udari; na krmenom delu - vibracije). Broj rebara se na pramcu uglavnom udvostrucuje, а и zavisnosti od uslova plovidbe povecava se i broj bocnih proveza. • Veliki broj pregrada smanjio Ьi mogucnost najpovo1jnijeg iskorisceпja brodskog prostora, te se zbog toga one postavljaju samo na neophodnim mestima, а umesto njih se ugraduju okvima rebra. Dimenzije okvirnih rebara su uglavnom iste kao i odgovarajucih rebrenica . Na posebno opterecenim mestima brodskog trupa (na primer, masinski prostor - strojarnica) okvimih rebara ima vik

78

Cvorni limovi - kolena (ЈО). - Postavljaju se radi ukrueenja spojeva rebre11ice i bocnih rebara, odnosno spone i bocnih rebara sl. (9.1 i 9.2). Obavezno se primenjuju kod zakovanih konstrukcija, dok kod zavarenih konstrukcija cvorni limovi mogu Ьiti izostavljeni ukoliko se samom konstrukcijom nadoknaduje njihov uticaj. 9.1.2.

ELEMENТI

OPLATE BRODSKOG TRUPA

Oplata brodskog trupa daje brodu jedan deo uzduzne cvrstoce. Njeni su sledecih pet elemenata. Uzvojni limovi (11). - U zavisnosti od tipa plovila, uzvojni lim se izraduje sa odredenim radijusom (0,30 m do 0,60 m); cime se smanjuju otpori i olakSa.va mogucnost pristajanja uz obalu. Ugraduju se vecih deЬljina jer su najvise izlozeni udarcima koji se javljaju pri eksploataciji. Zavciini voj (12). - Poslednji uzduzni voj bocne oplate cine ulogu odbojnika koji stiti brodski trup prilikom pristajanja. Konstrukciono se izgraduje kao dvostruki lim (lim oplate i odbojni lim) ili kao je~nostruki lim znatno vece deЬljine. Vojevi bocne oplate (13). - Postavljaju se ро pojasevima celom du~inom bro da ~' . Svaki voj bocne oplate, posmatran kao jedna traka koja se proteze celom duzinom brodskog trupa, jedan је od elemenata uzduzne cvrstoce broda. Vojevi dna broda (14). - Imaju vecu deЬljinu nego vojevi bocne oplate, jer su izlozeni vecim rnogucnostima ostecenja, sto se narocito odnosi na recne brodove u uslovima plovidbe и plitkoj vodi. Vojevi oplate palube (15). - DeЫjina ovih limova odreduje se и zavisnosti od tipa plovila, а prema odgovarajucim propisima, i и zavisnosti od specificnog optereeenja palube (posebno ako se tovari teret i na samu palubu). UoЬieajeno је da se na krajnji ivicni voj ugraduje nesto deЬlji lim od ostalih, а ukoliko sluzi kao staza za kretanje - palubna staza (16) - upotreЫjava se rebrasti ili bobleavi lim. 9.1.3. PRAMAC 1 KRMA BRODA Na krajevima broda oplata trupa se spaja sa prameanom, odnosno krmenom statvom, tj. koЬilica se produzuje и statve. Kobilica na pramcu prelazi и pramcanu statvu, а na krmi и krmenu statvu. Statve daju oЫik pramcu i krmi. OЬ!ik pramcane statve zavisi od oЫika pramca broda (sl. 9.3). а)

О)

С.)

d)

о о

Slika 9.3 -

OЬ/ici

pramca broda

Ranije su gradeni brodovi imali vertikaln.ki pramac (sl. 9.3а), а и novije vreme ugao pramca prema \1ertikali zaklapa ugao od 10° do 20° (sl. 9.3Ь). Brodovi

79

opla!a 1111\l(Г.t\l\jcg dna u11a tov;imog pгos tor:i (6). Rcbгc11ica, kao element kon~ lп1kcij1\ 1.av1·~.1va sc 1ia r11bnoj ploci , tako da sa kolcn o m (7) i bocnim rebrom (К) t:i 11i jak11 роргсt:пн vczн.

1

s Slika 9.7 - Kostш· b1·oda s dvostmkim dnom; 1. 1·еЬге11iса, 2.111pte11ica , З. Ьоспа l11p1enica, 4. mbna ploca, 5. oplata spoljnog dela broda, 6. op/ata 111111/rasnjeg d11a , 7. c 1·omi lim ( kole110) 8. Ьоспо rebro

K od morskih brodova, dvodno је nepropusnim rebrenicama podeljeno и odvojene tankovc. Ta11 kovi sluze za smestaj tecnog goгiva, ulja i vode. Osim toga. ako brod plovi praza11, deplasman broda se povccava tako sto se preostali prazni tankovi рuпе balastnom vodom. Takode. ako se dпо osteti, dvodno povecava sigurnost jer unutrasnje d110 sprecava pr·odoг vode и brod.

9.1.6. TUNEL VODA VRATI LA PROPELERA Na brodovima koji imaju pogonski stroj u srednjem delu trupa, vod v1-ati la propelera •:• mora prolaziti krQ_Z prostoг krme nog sk lad ista. Stoga se vod vratila ( !), uglavnom kod mor ski h brodova, stit i posebnom konstгukcijom, tzv. tunelom (sl. 9.8).

Slika 9.8 -

Типе/

voda v,.arila propele1·a

• Vod vratila propelera лaziva se jos i osovina propelera ili osovinski vod . Medшim, to је nepravilлo , јег vratilo prenosi snagu, dok osovina prenosi obrtni moment.

82

Tunel ide od zadnje pregrade masinskog prostora - strojnarnice (2) do krmene kolizione pгegrade (3). U tunel se ulazi iz strojarnice kroz пepropusna vrata (4). U tunelu su \ezajcvi vratila, koje treba podmazivati i nadgledati. Osim glavne namene, tunel sluzi za postavljanje elektricnih kaЫova i raznЉ cevi. Tunel је и zadnjem delu prosiren radi smestaja rezervnog vratila propelera. Na kraju tog pгosto 1-a, kod krmene kolizione pregrade (3) nalazi se prolaz za slucaj opasnosti (5), koji istovremeno sluzi i za ventilaciju. Krajnji le:Zajevi voda vratila propelera smesteni su и tzv. statvenoj cevi (6), koja ide od krmene kolizione pregrade do otvora na statvi propelera. Tunel se konstruktivno izvodi od poprecпih rebara i uzdu:Znih limova. Izraduje se и zavarenoj konstrukciji i mora biti nepropustan, kako voda ne Ьi prodrla и tunel, а odatle u skladista.

9 .1.7. PALUBE BRODA

Palube dele unutrasnjost broda ро visini. Pricvrscujti se na sponama od boka do boka broda. Njihov broj zavisi od duzine broda i od svrha za koju је brod graden. Od svih paluba, najvaznija је опа koja ide neprekidno od pramca do krme i nepropusno i sigurno zatvara unutrasnjost broda. То је glavna paluba. Ро visini do ove palube dosezu poprecne nepropusпe pregrade, ра se опа zato zove i pregradna paluba. Od nje se meri i visina nadvoda (slobodnog boka), ра se ро tome jos zove i paluba nadvoda. Raspored ра\нЬа zavisi od tipa broda. Uglavnom raspored је sledeci: iznad glavne palube nalazi se zastitna paluba (neprekidna paluba koja ide iznad glavne pa\ube duz cele duzine broda), а iznad nje је paluba nadgrada. lspod glavne ра­ lнЬе su donje palube koje se oznaeavaju odozgo prema dole. Prostor izmedu paluba zove se medupaluЫje. Spoljne palube, tj. о пе koje su izlozeпe atmosferi, zakrivljene su u poprecnom i uzduznom smeru. Poprecno zakrivljenje - prema bokovima broda (u stvari zakrivljenost spone) - zove se preluk. Uzduzno zakrivljenje (tj. uzdignuce palube koje se pruza od srediпe broda prema pramcu i krmi (sl. 9.9) naziva se skok.

ь

<Р

Slika 9.9 -

Skok palube

Skok na pramcu (а) oЬicno је 2 do 4 puta veci od skoka na krmi (Ь). Skok povecava rezervni deplasman i oniogueava da se voda brze prikupi и sredini broda istice napolje. Donje palube su ravne jer је to pogod nije za kretanje putnika i posade, kao za krcanje tereta.

83

koJt ~t1 pr1.:dvн.kni 1а plovidbu ро lcdu -

lcdo lomci imaju pramac posebnog ob li\..a u pod vodnom dclu trupa, ciji ugao u odnosu na horizontalnu ravan iznosi 20° do 30° (sl. 9.Зс). Ovaj ugao kod transportnih brodova, и uslovima plovidbe ро Jedu, iznosi 40° do 50°. Takva forma pramca ledolomca omogucava mu penjanje na lcd. Brodovi vel ike brzine plovidbe mogu imati pramac и oЫiku kapljice (u oЬliku "Ьu!Ьа") - slika 9.Зd. Pri takvoj formi prameane statve u podvodnom delu trupa umanjuje se otpor ьгоdа. Pramcana statva (sl. 9.4) moze se izvesti и oЫiku grede pravougaonog ili trapeznog p'oprecnog preseka. Da Ьi se spojila s koЬilicom , iduci prema njenom donjem delu presek јој postepeno prelazi и koritastu formu (sl. 9.4а). U najnovije vreme и velikoj primeni је izrada prameane statve od eelicnih limova (sl. 9.4Ь). U tom slucaju prameana statva ро celoj visini је ojaeana vecim brojem horizontalnih ukrepa (1). а)

1

w ., \ll 1

i

Wi 1

.

1

1

1

Slika 9.4 -

Р,·атёаиа statva ; а) pramcana s tat1•a 11 oЬ!iku Ь) pramcana statva od ёe liёuili /imova Ј . Ukrepa

grede

Кrmena statva (sl. 9.5) kod brodova s jednim pogonskim vratilom i nebalansiranim perom krme ~' cini jedan ram koji se sa stoji od dve strane: zadnje statve krmila (l) i prednje - statve (2). Izmedu njih se formirao jedan zasticen prostor u koji se smesta propeler. Krmena statva ima na jednom svom delu zadeЬljanje sa otvorom za izlaz propelerskog vratila (3). Statva krmila је snabdevena sai·kama (5) za vesanje pera krmila, koje imaju cilindricne otvore. Najniza Sarka - peta (4) - nema ovakav otvor i sluzi peru krme kao os!onac. Brodovi s dva pogonska vratila пemaju statvu kao brodovi s jednim vratilom, vec imaju samo statvu krmila о koju је obeseno pero krme. Brodovi s Ьа-

• Nebalansirano pero krme ima celu pov гSinu iza osovine zakretanja pera krme, polubalansirano ima 10-15% pomine ispred osovine, а balansirano 20-25% pov!'Sine ispred osovine zakretanja .

80

lansiranim perom krme nemaju statvu krmila. U nekim slueajevima krmena statva moze Ьiti izvedena и oЫiku konzole.

.l

л

1. statva krmila, 2. statva, З. izlaz propelerskog vratila, 4. peta, 5 !arke; 1. presek !arke, /Ј. presek pete Slika 9.5 - Krmena statva;

9.1.4. KOSTUR BRODA S JEDNOSTRUKIM DNOM Konstrukcija broda s jednostrukim dnom primenjuje se и gradnji manjih eelicnih brodova. Sastoji se od elemenata poprecne i uzduzne cvrstoce. Kostur broda s jednostrukim dnom prikazan је na slici 9.6. Uzduzne veze su: kooilica (1), hrpte(2), horizontalni lim ро hrptenici (pojas hrptenice)-(3), pasme (6), ce\icne t1·ake pasme (7). лica

Poprecna veza је rebrenica (4), cija ivica zavarena za oplatu dna broda, dok је s njene gо1лје ivice zavarena eelicna traka (5). Ро gornjoj strani eeSlika 9.6 _ Kostur broda s jednoшukim dnom; licnih traka moguce је postaviti patos. 1. kobllica, 2. !irptenica, з. pojas !irptenice, 4. Reb1enica sa ukrueenjm, cvornim limom rebrenica, 5. ёеliёпа traka, 6. pasma, 7. ёеliёпа (kolenom) - (8) cini jaku poprecnu vezu traka pasme, 8. ukrucenje (koleno), 9. Ьоёпо sa bo::nim rebrima (9). је dолја

rebro

9.1.5. KOSTUR BRODA S

DVOSTRUKIМ

DNOM

Brodovi za prevoz tereta uglavnom imaju dvostruko dno (dvodno). То је odvojen prostor na dnu broda koji se obrazuje izmedu oplate spoljnog dna broda (s donje strane), celicnog lima unutrasnjeg dna postavljenim iznad konstrukcije dvodna (s gornje strane), а sa strane rubnom plocom (sl. 9.7). Visina dvodna odredena је pravilima Jugoslovenskog registra brodova, ali mora Ьiti takva da omogucuje izvodenje neoplюdnih radova prilikom izgradnje broda, а takode pri ciscenju i bojenju delova dvodna и periodu eksploatacije. Poprecnu vezu obezbeduje rebrenica (1), а и uzdиZnom smislu to su: hrptenica (2), bocna hrptenica (3), rubna р\оеа (4), oplata spoljnog dna broda (5) i 6 Teorija i oprema plovila

81

Palubc su vazni brodski delovi. Osiguravaju brcd u nepropusnost, stite putnike, posadu i teret od atmosferskih padavi11a i znatno dopгinose uzduznoj cvrstoci broda. Zato је potrebno obratiti veliku paznju na homogenost konstrukcije palubc, sto omogucava podjednako odupiranje naprezanjima na svim presecima. Na palubi se moraju gгaditi otvori rad i grotla, silaza i slicno, ра takva sla bJjenja konstrukcije treba nadoknaditi odgovarajucim pojaeanjima. Tako se, na primer, na uglovima grotla lim udvostrucuje, pojaeavaju se limovi na mestima sidreнih i palubnil1 \1 itala, bitvi , itd. (tzv. lokalna cvrstoca - poglavlje 9.2.3). Celicne palube oЫazu sc drvetom ili nekim drugim prikladn im materijalom. celicne palube lakse se odrfuvaju, ali ne pruZa.ju zastitu od vrucine, 11\adnoce i zvuka, а na пjima se i teze hoda. Umesto drvenom oЫogom, celicne pa lube mogu se oЫoziti i пekim izol ac iпim materijaliama. NcoЫazene

9.2. OSNOVNI POJМOVI О CVRSTOCI BRODSKOG TRUPA Pod cv1 stocom se podrazumevэ sposo bnost brodskog trupa da se pod dejstvom spoljnih si la (tezinskil1 s ila i sila potiska) trajno ne deformise, tj. ne prelomi . Razlikuju se tri vrste cvrstoce: poprecna, uzduzna i lokalna. 9.2.1 . POPRECNA CVRSTOCA BRODSKOG TRUPA Poprecna cvrstoca mora da obezbedi brodu potpunu sigurnost od dejstva svil1 spoljnih i unutrasnjih sila, Ьilo statickih Ьilo dinamickih . Na brodski trup sa spoljne strane dcluju staticke i dinamicke sile koje teze da deformisu oЬJik trupa. U staticke sile spadaju si le potiska vode koje deluju na dпо i bokove broda U dinamicke sile spadaju udarci talasa, kao i ostali udari и plovidЬi , prilikom pristajanja, nasedaoja i slicno. Sa uoutrasnje strane na brodski trup deluju pritisci svih tezina, racunajuci ukrcani teret. i Ove spoljne i unutrasnje sile izazivajll stalno naprezanje и svim elementima brodskog trupa. Poprecna cvrstoea treba da obezbed i da рорrеспе sile ne izazovu veea naprezanja broda od dopllstenih . u tom cilju svi elemnti poprecne cvrstoce moraju da budu izgradeni od odgovarajuceg materija la, sa odgovarajucim dimenzijama i profilima, kao i da su medusobno spojeni na propisan nacin (propise izdaju klasifikacioni zavodi - kod nas " Jugoregistar"). Elemeпti koj i brod и daju poprecnu cvrstocu su: rebra, okvima rebra i pregгade (pod rebrom se podrazumeva zatvoreni ram sastavljen od rcbrenice, bocnih 1·ebara i spone). · Osnovni clementi poprecne cvrstoce su rebra i pregrade. Sa gledista cvrstoce potrebno је da brodski trup sadrzi odredeni broj poprecnih pregrada. No, vcliki broj poprecnih prcgrada moze da smanji iskoriscenje tovarnog prostora (posebno ako se prenose duzi komadi tereta). Zato se broj pregrada sto јс vise moguce smanjuje, odnosno njihov broj se odreduje prema zal1tevima tzv. nepotopivosti bro da. Medutim, da se uklanjanje pregrada ne Ьi nepovoljno odrazilo па cvrstocu, ugraduju se tzv. okvirna rebra, koja u pog\edu cvrstoce u potpunosti zamenjuju pregrade. 84

Na pramcu broda zbog vecih kriv ina limova, kao i zbog veci h opterecenja, razmak izmedu rebara se smanjuje ili se broj rebara udvost rucuje. O va tzv. medurebra mogu Ьiti i slaЬije dimenzionisana, uz us\ov da se poveea broj uzduznih veza. Pramac је naj vise i najcesce izlozeni d eo broda, te је ovo po\reeanje ро precne cvrstoce na tom delu neophodno .

9.2.2. UZDUZNA CVRSTOCA BRODSKOG TRUPA Elementi uzduzne cvrstoce su: sve uzduzne veze (koЬi l ica sa hrptenicom, pasme, podvlze i proveze), kao i svi uzduzni vojevi oplate - posebno zavrsni voj i uzvoj ni lim. Uzduzna cvrstoca osigurava brod od mog ucнosti loma ро duzini, ргi cemu su k:irakteristicna tri slueaja: - kada је brod u mirnoj vodi: - kada su p ramac i krma na grebenima dva talasa ; - kada је srednji deo broda na gre benu jednog talasa. K '.lda је brod u mirnoj vod i, uz uslov da su mase ravnomerno raspoгedene, uzduЬo m srnislu лесе doci d o nekih vecih naprezanja u elementima brodskog trupз.. То је ujedno i naj povoljn iji polozaj u kome se brod moze naci. U tom slueaju se u teoriji brod p-r edstavlja kao greda sa beskonacno nшogo oslonaca. u

Druga dva sluc1ja pasmatranja uzduzne cvrstoce predstavljaju d va granicпa kriticn-i polofuja brod skog trupa. · Ako su pramac i krma па grebe11ima dva talasa cija је duzina jednaka duzi ni broda (sl. 9.10), brod се se ponasati kao greda na dva oslonca. U torn slueaju

Slika 9./0 -

Sf1ematski prikaz broda

ёiji

se pramac i knna 11alaze

па gгebenima

dva talasa

javljaju se razlicita naprezanja u pojed inim slojevima brodskog trupa. Dno i donji/ voje\•i oplate napregnuti su na istezanja, dok su gornji vojevi i paluba napregnuti na p ritisak. Ukoli ko se prede odredena gгапiса, ovaj pritisak moze da preraste u izvijanje, sto dovod i do nabiranja limova o plate palube. U slucaju kada se sredina brodskog tгupa nade na grebenu jed110g talasa (sl. 9.11), donji slojevi i dno пapregrшti su na pritisak а go rnji slojevi i paluba na istezanje.

Slika 9.1 1 -

Sћematski

prikaz broda cija se

sгedi11a

tmpa na!azi

па

g1·ebe11u jednog ta!asa,

85

Sva 1>011101н11а 11uprewnja щogu biti i poveeana uko\iko је te-ret nervavnomerno r11spo rcdcn ili koncentrisan u sredini, odnosno na krajevima broda. Analizirajuci ova dva kriticna slueaja moze se zakljuciti da је prvi slueaj (pramac i krma na grebenima dva talasa) nepovo ljniji , s obziro m na manje dimenzije konstrukcionih elemenata plalube, postojeee otvore na palubi i mogucпost izvijaпja i пabiranja oplate.

9.2.3. LOKALNA L:V RSTOCA BRODSKOG TRUPA Lokalna cvrstoca se predvida na svim m-::stima gde sc javljaju posebna optereeenja koja bi Ьila u stanju da ·ostete i deformisu brodsk i trup.

јаеа

Lokalna cvrstoea se sprovodi poveeanjem dimenzija, usvajanjem jacih profila ili ugradnjo m jacih koпstrukcija. Jedan od osnovnih elemenata loka lпe cvrstoce је postoije (fundameпt) glavnog pogo nskog stroja, kao i posto lja svih osta \ih pogo nski h postrojeпja i uredaja . Brodska pogo nska postrojcпja obavezno imaju svoja postolja, koja omogucavaju da se sva optereceпja i пaprcza nja ravno mcrnije рге по sе па brodski trup. Ро pravilu, svaki pogo пski stroj ima svoje posto lje. Ро·sеЬпа ројаеапја palube izvode se па svim mestima gde se nalaze uredaji koji mogu svojim radom da izazovu odredeпo optereeenje, а to su: sidrena vitla, Ьitve, vucпa vitla, pritezna vitla, itd. Postolja ovih uredaja vezana st1 posebпim konstrukcijama za palubu i za ko stш broda.

Lokalna cvrstoca predvida se i kod utovarenih otvora (tzv. gro tla). Grotla su otvori па paluЬi koji sluze za utova r i istovar tereta. Svako brodsko skladiste ima пajmanje jed110 grotlo. OЫik grotla је para l el o piped a п а velicina zavisi od tipa i velicine Ьгоdа. Grotla treba da budu sto veca, ali i ako su prevelika s laЬi se cvrstoea palube, jer su па tim mestima limovi izrezani а spo ne prekinute. Na ug\ovima ovil1 o tvora nastaju vel ika па рrеzапја. Da Ьi se to uЫazi lo, duz grotla se pojacava dеЫјiпа lima palube, dok se na uglovima d еЫјiпа l imova ud vostrucuje. Grotla se po krivaju poklopcima. U elemeпte loka\пe cvrstoce mogu se ubraj:iti i ojaeane ko11strukcije na prameanom i krmenom delu broda, kao i па mestima sprovoda voda vratila (роsеЬпо kod brodova koji su predvideni za uslove plovidbe kroz Jed).

9.3.

SISTEМJ

GRADNJE BRODOVА

Postoje tr·i sistema gradпje brodova: POPRECNI, UZDUZNJ i KOMВINO­

VANJ. Popreёni sistem gradnje se пајссsсе primenjuje kod recnih brodova. Osпovno obeleZje ovog sistema gradпje је u to me sto se kostur brodskog trupa sastoji od niza poprecni h rebara (zatvoreпi ram koji cine rebrenica, bocna rebra i sро па zove se REBRO), koja se uzduzпo povezuJu po mocu ko bilice, pasmi , proveza i podveui (sl. 9.2).

86

Rebra mogu biti оЬiспа i okvi rna i ро potrebi se па pramcu postavljajL1 l11l'tl11 rebra. Na od redeni m mestima ulogu rebara na kosturu broda iтајн i рор1 c~ 1ll' pregrade. Ovakav sistem геЬа га, medusobn o poveza11i l1 uzduz11im vczama , p1·l·ll stavlja јеdап odreden tip resetke koji obezbeduje brodu пeo phodrtu cvrstocu. Р1·с \..о kostu ra se p ostavlja oplatэ., i to: па dпu, па b okovima i па palllbi. Poprccna gradnja pruza odre deпe predпosti , naгoi:ito pri gradnji broda c ija ma. Medutim, za duze bгodove povoljniji је uzduzni sistem gradпjc.

ll

Uzd161i sistem g1·ad11je obezbeduje brodu vccu poduzпu cvrstocL1, tc stoga lazi sirokll primeпu Ll gradnji morskih bюdova, а роsеЬпо taпke ra .

sckпa ­

Kod uzduznog sistema g1-adпje је osпovno da postoji sistem tzv. UZ DU2N IH REBARA , koja se (uzduzna rebra) па odredeпim гastojanj ima medusobno spзjaju i ukrstajll elementima koj i su s!icпi obi~nim rcbrima (sl. 9.12). KomЬi1101•a11i sistem gl'adnje se primenjuje u cilju da sc sto bolje iskoriste prednosti i uzduznog i poprecnog sistema gradnj~ (sl. 9.13).

12

19

Slika 9.12 - S/1e111a1ski pгikaz ko11strukcije b1·odskog tmpa uzd11z.11og sistema gradnje; 1. kobllica 2. ltrpte11ica, 3. pasma ( 11ep1·eki111//a), 4. uzd11z11a 1·еЬ1·а d11a broda, 5. Ьоё11а p1·oveza, 6. 11z d11z11a Ьоёпа reb1·a, 7. ра/11Ь11а pro 1·eza, 8. ра/11Ь11а proi'eza, 9. pod1•eza, 10. reb1·e11ica, 11. Ьоспа rebra, 12. spona, 13. kole110 (c1•omi /im), /4. 11zvoj11i lim, 15. zavrsni voj, 16. 1·ojevi dna broda, 17. voje1•i Ьоспе oplate, 18. ра/11Ь11а sta;a, /9. vojevi op/ate ра/иЬе

87

Slika 9.13 - Slzematski prikaz ko11strukcije brodskog trupa komblnovanog sistema grad11je; 1. kobllica, 2. lirptenica, 3. pasma (11epreki1111ta), 4. uzduina rebra dna broda, 5. Ьоёпа proveza, 6. palubnaproveza 7. podveza, 8. uzduina potpalub11a rebra, 9 . rebrenica, ЈО. Ьоё11а rebra, 11. spona, 12. koleno ( ёvomi lim), 13. uzvojni /im, 14. zavr.fni voj, 15. vojevi dna broda, 16. vojevi Ьос11е oplate, 17. palubna staza, 18. vojevi oplate ра!иЬе

9.4. PRIМENA UКRUCENJA I NOSACA U BRODOGRANЛ Na s\ici 9.14 shematski su prikazana karakteristicna ukrucenja brodskih konstrukcija. U brodskim konstrukcijama ukrueenja izvrsavaju sledece funkcije: - spajaju nosace razlicitih pravaca (pod nosacem se podrazщneva svaki od elemenata konstrukcije). Ako se, na primer, veza spone sa bocnim rebrom (sl. 9.14а) izvodi bez ukrucenja, neposrednim zavarivanjem, duzina Sa.va ра prema tome i njegova cvrstoea, bice nedovoljna za prenos naprezanja; - smanjuju koncetraciju naprezanja na mestima spoja e\emenata. Tako, па primer, ukrueenje (cvorni lim .. koleno) predstavlja prelaz od rebrenice ka bocnom rebru (sl. 9.14Ь); - primaju naprezanja (momente, sile smicanja i aksija\na naprezanja) na osloнce nosaea (s\. 9.14d). Ako se na spojevima prikazanim na slikama 9.14с i 9.!4d ne postave ukrucenja, naprezanja се se preneti kroz op\atu brodskog trupa, pri cemu se pojavljuje veliko naprezanje, koje је nedopustivo; - omogucuju uk\estenje nosaea za oslonce. Ako krajevi nosaea nisu ucvrsceni ukrucenjima, и proracunu cvrstoce nosac se mora smatrati nepoduprtim. Zahvaljujuci uk\estenju maksimalno se smanjuju momenti savijanja и nosacu;

88

- prenose reakcije sa elemenata brodske konstrukcije na rebrenicu (sl. 9.14с); - pojaeavaju oslaЫjene veze elemenata konstrukcije na mestima spajanja zavarivanjem (sl. 9.14е).

Ь)

с)

1

d}

S/ika 9.14 - Shematski prikaz karakteristicnih ukrucenja brodskih konstrukclja

Na slici 9.15 dat је prostorni prikaz poduznog (а) i kombinovanog (Ъ) sistema gradnje broda, gde se moze videti i sistem ukrucenja izmedu spojeva brodskih konstrukcija. Ukrueenja se mogu koristiti i za poveeanje lokalne cvrstoee и podrucju dejstva intenzivnih opterecenja. 8

б

11

Ь) Slika 9.15 - Poduini (а) i komblnovani (Ь) sistem gradnje broda; Ј . rebro, 2. ukrucenje (ёvomi lim), 3. роргеёпа pregrado, 4. ukrucenje pregrade (ukrepa}, 5. oplata dna, 6. Ьоёпа proveza, 7. ukrucenje pregrade (ukrepa}, 8. rebro, 9. ukrucenje (
89

10. OTPOR BRODA 10.1. OSNOVNI

POJМOVI О OТPORU

SREDINE PRI

KRETANJU BRODOVA .

Prilikom plovidbe broda nekom brzinom (1') javlja se si la o tpora ( R), koja istog pravca sa kretanjem broda :i.I i supro tn og smera. Dak lc::, otpor је si la koja se protivi kretanju. Sila otpora se obelefuva sa R, prema pocetnom slovu latinske гесi r е s i s t е n t i а (rez.istcncija) = otpor . Veoma је vaz110 poznavanje sredine kroz koju se brod krece. Brodovi se mogu

је

k гe tati:

samo kгoz vod u (podmoгnice) ; samo kroz vazduh (brodovi lebdelice ро vazdusnom sloju na tzv. vazdusnom jastuku) ; - delimicno kroz vod u (podvodni deo brodskog trupa) i delimicno kroz vazduh (пadvodni deo trupa i nadgгade). -

Podmoroice su kao pri vredni bгodovi za sada jos uvek predmet ispitivanja. Brodovi lebdelice jos ni su brojnija pojava, а koriste se uglavnom kao putnick i brodovi i prenosnici (trajekti ) automobi la. Prema tome, privredni brodovi koji jednim svojim delom plove kroz vodu а d1·ugim kroz vazduh i dalje ostaju kao gotovo iskljucivo plovno prevozno sred stvo. То sto se brodovi krecu kroz dve sred ine (vodu i vazduh) veoma razlicitih osobina ima za posledicu sloze11ije hidrodinamicke i aerodinamicke pojave nego kada se kretanje obavlja kroz jednu odredenu sredinu. Samim tim i odredivanje o tpora је и takvom slucaju slozenije.

Razlikuju se: OTPOR VODE, OTPOR VAZDUHA i (samo kod recnih brodova) OTPOR USLED PADA VODOTOKA (PADA N!VOA VODE). Otpor vazduha se moze zanema riti pri kre.tanju sporib brodova i brodova s niskim nadgradem (dakle, uglavnom recnih brodova) (о otporu vazduha videti poglavlje 10.5). Otpor usled pada vodotoka se takode zanemaruje, izt1zev na deonicama sa narocito velikim padovima (о otporu usled pada vodotoka videti poglavlje 10.6). Prema tome, o tpor vode је najmerodavniji za odгedi vanje otpora sred ine pri kretanju broda. Treba napomenuti da је umesto izraza о t р о r s r е d i n е odnosпo о t ро r v о d е i v а z d 11 h а u upo trebi i izraz о t ро г Ь r о d а. Izгaz о t р о г v о d е i v а z d и h а је ispravan ako bi se smatralo da se brod krece kгoz mirnu vodu i neuznemiren vazdul1, koj i su и to m slueaju prepreka plovidbi broda. Jzraz о t ро r Ь r о d а bio bi ispravan ako bi brod stajao i ako bi kao neka pre-

90

preka predstavljao otpor kreronju vodenog toka i strujanju vazduha. S obziroro da se radi о silama istih intenziteffi, и strucnoj l iteraturi оЬа izraza se ravnopr avno upotreЫjavaj u.

10.2. PRIROD A OTPORA 10.2.1. H IDRODINAМlCKE POJAVE PRI K RETANJ U BRODA {pojmovi: otpor trenja i ostali otpor) Нidrodinamicke pojave koje nastaju pri krernnju broda и idealnoj i и viskoznoj tecnosti posmatraju se na p rimeru krernnja jednog simetricnog vretenastog tela u ronjenog na dovo ljnoj dublni и mirnoj vodi (kako пе Ьi doslo do uznemiгavanja povrsine vode). Poznato је da postoji d vojako krernnje fluida: LAMINARNO (slojevito) i T URBULEN TN O (vrtlo fuo). Kroz idealnu tecnost moze da postoji samo laminarno krernnje, ра bi se telo, teorijski, kretalo bez оtриа sredine. Medutim, kroz stvarnu tecnost i sa glatkim povrsinama tela laminarno kretanje prelazi u turbulentno (vrtlozno). Na slici 10.l sl1ematski је pri kazan raspored brzina kretanja vretenastog tela i strujnica. Као sto se па slici 10.1 nюze videti, kada se telo krece kroz vodu, prva strujnica se pri lepi uz telo i krece se istom brzinom kao i samo telo (vma z) . UsJed povlaeenja jedпog sloja za drugim (а svaki naredni sloj zaosrnje ро brzini sve d o granicnog sloja) do lazi do gubltaka energije. M ed uso bno povlaeenje slojeva naziva se V JSKOZNI OTPOR ili OTPOR TRENJA ( R,r) .

+=

qraf'/tcnt

sloJ

Slika 10 .1 - Sltematski prikaz 1·asparedabrz ina kretanja tela i s/,-ujnica

Slika 10.2 - Sltematski prikaz as11avnili ltidra dinamif:kili pojava p1·i kretC!11j11 tela k raz mir/111 vodu

Na slici l0.2 prikazano је turbulentno krernnje str ujnica vode koje nasroje neposredno iza tela. Ako telo пета izrazito hidrodinamicki o Ыik, strujnice ne mogu da prate njegov zadnj i deo vec se otkidaju i и vrtl oznom krernnju popunjavaju prazninu nastalu prolaskom tela kroz vodu. Brziпe strujnica u to m delu ( v' ) vece su nego па prednj oj strani (v), а s obzirom da se povecanjem vel iciпe pritiska smanjuje brzina , to се i pгiti sak strujnica па zadпji deo tela (р') bit i maпj i nego na prednjoj strani (р). Usled razlike и pritiscima izmedu pred nje i zadnje strane (р > р') javlja se CEONJ OTPOR ili OTPOR PRIТ!SKA ( Rvr). Ovaj otpor se naziva j os i OTPOR VJRO VA. R 1Jr = f(p -p')

( lO. I)

Ako se telo priЫizi povrsi ni vode, doci се do pojave valova (talasa). Ukoliko је telo izaslo iznad povrsine vode, stvaraj u se prameani i krmeni valov i. E11ergija utrosena na stvaranje ovih valova naziva se ОТРО R VALOVА ( R , 01) .

91

Otpor pritiska (Rpr) i otpor valova ( R vazJ cine tzv. OSTALI OTPOR ( R os 1) , koji se jos naziva i OTPOR OBLIKA ili OTPOR FORME. R ost = Rpr

(10.2)

+ Rval•

Prema tome, ukupn i otpor ( Rиk) jednak

је:

(1 !).3)

Nadvodne plovne jedinice imaju sva tri otpora,

а

podvodne samo prva dva.

10.2.2. NAJPOVOLJNIJI OBLJCI TELA U POGLEDU OTPORA OЫi k kapljice је najpovoljniji za savladivanje otpora, ali se ovaj koristiti samo za kretanje kroz jedan jedinstveni fluid.

oЬ\ik

moze

- ploca prec11ika d:

- lopta prec11ika d:

-

oЬ/ik

kapljice precnika d:

'"-Јк

i6

Slika

92

10.З

- Slzematski prikaz 11ajpovolj11iji!i

oЬ/ika

tela za savladiva11je otpora

Na osnovu ekspcгimcпatu, p1·i щю rt.:tl1ю111 l :. p111 vн 11111 11 tpt1111 111v11l' р\ 111"'1:, lo p\1: kapljice istog precпika, doslo sc do zakljut aka р1 ikaza11il1 1111 :.lk i 10" 1: Ravna ploea precnika d pri ceonom kretanju kroz vodu iza ziva o:;an1 rн1ta vece otpore od lopte istog precnika. Isto tako, telo oЬ!ika kapljicc ima p1· iЫi zno sesnaest puta manji otpor pri kretanju kroz vodu od ravne ploce. Ovako posmatrano, kapljieasti oЫik ima nesrazmerne prednosti. Medutim, brodski trup u oЫiku kapljice stvarao bi vrlo ve\ike valove jer bi imao relativno malo gazenje. Zato se па brodovima sa velikim gazenjem i sa malom promenom gazenja izgraduju donji deo pramca и oЫiku kapljice, sto daje vrlo dobre rezultate и pog\edu smanjivanja ot"Bl/LB" pora. То је tzv. Ьu\Ь*, koji se danas gradi na svim vecim morskim brodovima, а Slika 10.4 - Shematski prikaz Ьи/Ьа 11а pramprvi put је primenjen na brodovima Norёапот delu broda mandija" i "Kvin Meri" . . Na s\ici 10.4 shematski је prikazan Ьu\Ь па prarneanom delu broda. 10.3. ODREI>IVANJE

ОТРОRА

Odredivanje otpora moze se obavljati -

PRI PLOVIDBI BRODOVA

па

tri nacina:

dinamometrijskim ispitivanjem vec izgradenih brodova na plovnom putu; ispitivanjem modela brodova и istrazivackim bazenima; koriscenjem iskustvenih obrazaca koji se zasnivaju na izvrsenim ispitivanjima.

10.3.1. DINAMOMETRIJSKO

ISPIТIVANJE

IZGRADENIH BRODOVA NA PLOVNOM PUTU

Ova vrsta ispitivanja zasniva se na tegljenju broda (ciji se otpor odreduje) pomocu drugog broda i na me1enju sile otpora u vucniku. Si\a se m~ri uredajem - dinamometrom na kome se pri odredenoj brzini plovidbe ocitava velicina ukupnog otpora. Ispitivanje se obavlja na odredenom plovnom putu, na tzv. mernoj stazi koja · mora da ispunjava izvesne uslove. Merna staza se pre svega, utvrduje na poznatom plovnom putu ujednaeenog uzduznog i poprecnog profila. Neophodno је ро znavanje i svih ostalih hidrometeoroloskih i navigacionЉ us\ova. Ро mogucstvu Шt?rna staza treba da bude и pravcu (bez krivina), а da ne bude izlozena dejstvu vetra. U toku samog ispitivanja merna staza se prelazi istom brzinom nekoliko puta (uzvodno i nizvodno), pre svega da bi se doЬili sto tacniji rezultati, а i da bi se odredivala brzina recnog toka (Лv). U jednostavnijim proracunima moze se usvojiti da је brzina recnog toka (Лv) jednaka: Лv

•

Ьа

(10.4)

1 Ь (engleski, bulb) - glavica luka

93

" ll1 1111tJ

gooinctrijsk i slicnih tela odnose se kao kvadratni koreni njihovih

tl t1 J.i 11a", tj.:

(10.7) odnosno : ~ ~ ( d. ь .) FR Fru ov roJ 1У~=v--= g ·.Lь g · Lm

(10.8)

gde su: Vь -

brzina broda u odnosu na vodu (na p\ovnom putu), (m /s),

Vт -

brzina modela u odnosu na vodu (u mirnoj vodi u bazenu), (m /s),

Lь

duzina broda, (m),

-

Lm- duzina mode\a, (m), g

=

9,81 m /s2, ubrzanje Zemljine teze.

Na osnovu jednacine (10.8) moze se zak\juciti s\edece: da bi se dogada\e s\icne hidrodinamicke pojave, tj. stvarali isti sistemi ta\asa (valova), оЬа geometrijski slicna tela treba da imaju iste Frudove brojeve.

Drugi Frudov zakon slicnosti Drugi Frudov zakon slicnosti glasi: "Ostali otpori geometrijski slicnih te\a odnose se kao treci stepen (kubovi) njihovih duiina (ili njihovih istisnina)", tj. : Rostь

Lь 3

Vь

(10.9)

- - = --= -

gde su : Rosrь

Rostm -

ostali otpor broda, (N),

Lk

-

duzina broda, (m),

Lm

- duzina modela, (m),

Vk

-

istisnina broda,

Vт

-

istisnina modela,

ostali otpor modela, (N),

(m З),

(mЗ).

10.3.2.1 .1. RACUNSКI PRIМER IZRACUNAVANJA KORESPODENТNE (ODGOVARAJUCE)BRZINE

Izracunati korespodentnu (odgovarajucu) brzinu (vт) kojom treba tegliti geometrijski s\iean brod (model) u mirnoj vodi u bazenu, ako su poznate sledeee ve\icine:

96

=

-

duzina broda, Lь

-

brzina kretanja broda u odnosu na vodu (na plovnom putu), vь km/ h = 5,56 m /s ;

-

duzina modela broda, Lт = 4,00 m.

64,00 m;

= 20,00

Post upak proracunavanja

Prvi Frudov zakon slicnosti jed nak

је

(jednacina 10.7):

od nosno (jednaCina 10.8): v111

l'ь

11 g· Lm

odakle

је

korespodentna brzina Vm

=

(vт)

l g· Lь'

jednaka:

Vь • \~ = 5 •5 6 · \l 4,00 = \lg . Lь

\164

1,39 m /s ~ 5,00 km/ h.

ОЬа geo metrijski slicna tela (brod i njcgov model) treba da imaju isti dov broj (Fr = vfll g · L), sto se vidi iz slcdecih jednakosti.

Вf'о(/;

Fr = 5,56/ /19,8 1 · 64 = 5,56/26,4 = 0,210606

Model:

Fr = 1,39/19,81 ·4 = 1,39 /6,6 = 0,210606

Fl"t!-

10.3.2.2. Postupak modelskih ispitivanja otpora broda i preracunavanje dobljcnih rezultata Redosled postupka modelskih ispitivanja o tpora broda i preracunavanje dobijenil1 rezul ta ta zasnivaj u se na metodi Vilijama Fruda, koja се zbog njenog znacaja Ьi t i pod robno prikazana . 1. Model broda izraden u linearnoj srazmeri :

Lьroda

= Л tegli se korespodentnim

L modela

(odgovarajucim) brzinama (Prvi zakon slicnosti V. Fruda), tako da

је:

(10.10) 2. P ri svakoj brzini kretanja modela dinamometrom se meri ukupni otpor modela { Rukm}. 3. Izracunava se o tpor trenja modela ( R" 111 ) bi lo todi IТГС - 1957 (poglavlje 10.4.1.).

ро

metodi

У.

Fruda ili

ро

me-

4. Izracunava se ostali otpor modela ( R 0 s1m): (10.11)

5. Odreduje se ostali o tpor broda ( RosrьJ prema Drugom F rudovom zakonu slicnosti: (10.12) 7 Teorija i op1·ema ploviln

97

gtlc

sн :

1•/

(b1·zi11a odinicaпja), оdпоsпо Ьгziпа и odtacku па oba\i, tehnicka brziпa broda и nizvodпoj plovidbi (ni2vodna tebnicka brzina), uzvodna tehпicka brzina broda. tcl111icka

br·ziпa Ьгоdа

пosu па пeku пepokretпu

tl'

vt -

/" vt Brziпa

-

broda и odnosu na vodu priЫizno ukoliko se brod krece uzvodno: ;о

v=

;о

vt

је jedпaka:

+ Л11

(10.5)

и

slucaju da se brod krece niz-

- i vodno:

.r v = .r vt -

Лv

(10.6)

Pri ispitivanjн obavezno se obavlja plovidba· sa vise razlicitih brzina, kako bi se dobile tacke za konstrukciju dijagrama promeпe veliciпe otpora и zavisпosti od brziпe plovidbe broda и odпosu па vodu ( R = f(v)) - videti sliku 10.5. Pri samo m ispitivanju brod koji tegli plovilo ciji se otpor ispituje kao i sami brod koji se ispituje moraju stalno da odriavaju utvrdeni kurs i pravac. Plovilo ciji se otpor isp1tuJe mora biti dovoljno udaljeno ·od broda koji ga tegli (od momotornog,_ tegljaca), kako Ьi se sto vise smanjio uticaj propelerskog strujanja tegljaea па роvесапје njegovog otpora. Slika 10.5 - Dijagram promene velicine otpora ( R ) 11 zavisnosti od brzine plovidbe broda (v); R = f(v)

10.3.2. DINAMOMETRIJSKO ISPIТIVANJE MODELA U ISTRAZIVACKIM BAZENIMA Modeli se grade potpuno geometrijski slicni sa stvarnim brodom cije se tehnicko-eksploatacioпe karakteristike odreduju. U daпasnje vreme se gotovo пе gradi пiјеdап veci brod а da se pre toga ne ispita nje,gov model, i и pogledu otpora i и pogledu njegove propulzije. Da bi se doslo do najpovoljnijeg reseпja, ispituje se veci broj razlicitih modela (broda i пjegovih propelera) svib novih vrsta brodova. Modeli se ispituju и raznim istrazivackim zavodima, ра se doЬijeni rezultati uporeduju (poznato је, na primer, da је prilikom gradenja fraпcuskog prekookeanskog broda "Norrnandija" Ьilo ispitivano preko 90 razlicitih modela и francuskim, en-

gleskim i nemackim zavodima). Merenja otpora modela moraju biti veoma precizna da Ьi se na najmanju meru svele moguce greske prilikom preracunavanja rezultata па stvaran brod. Osnovni zahtev pri ispitivanju је nepromenljivost (konstantnost) brzine kretanja ko\ica duz bazena, kao i tacпost dinamo metra. Na slici 10.6 shematski је prikazan poprecni presek istrazivackog bazena za ispitivanje modela brodova. Da Ьi se ispitivanju mogle vrsiti ispravke oЬ!ika modela, materijali gradnje modela su: meko drvo, parэfin ili plastika. Duzina modela је o Ьicno od 4 do 8 metara. Izbor duzine modela zavisi od vise cinilaca. Veci model se moze tacnije izraditi, ali и tom slueaju su i vece sile 94

otpora koje treba meriti. No, to omogucuJe vecu tacnost и merenju. Mcdt1ti111 , ukol iko је m odel veci, veci su i troskovi njegove izrade, potrebni su i jaci mcrнr uredaji, а to zahteva dugacke i skupe Ьа­ zепе. Kada је za neki bazen model prevel ik, dolazi do izrafaja uticaj zidova i doa bazena, sto dovodi do znatno uvecanog izmerenog ukupnog otpora. Smatra se da duzina modela ne bi smela Ьiti veca od duЬine vode и bazenu, odnosno ne veca od polovine sirine bazena (kako Ьi se izbegao uticaj zidova bazena). Slika 10.6 - Sliematski prikaz pop1·ec11og prePrilikom ispitivanja treba preduzeti seka is11·aiivackog bazena za ispitivanje momere da duz modela bude turbu lentno de/a b1·odova; 1. baze11, 2 . model, 3. di11amometar, 4. kolica strujanje. То se resava prekidanjem laminarnog strujaпja nekom rapavoscu и Ыi­ zini pramca. Najeesce se za podsticaj turbulentnog strujanja upotreЬljava vrlo tanka zica, precnika d= 1 mm, koja је pricvrscena uz povrsinu modela. Pre pocetka ispitivanja и пюdсl se stavlja balast koji se rasporeduje tako da se dostigne p ot rebn з. istisnina i da model bude uro njen do predvidene vodne lin ije. Posle toga modcl se spoji s dinamometrom koji је pricvrscen za kolica nad bazenom (sl. 10.6). Pri svakom ispitivanju kolica se krecu unapred odredenom, nepromenljivom (konstantnom) brzinom. I stovremeno se beleze brziпa i otpor modela, а vrlo cesto se sn im-iju i profili talasa (valova), sto је kasnije dragocena pomoc prilikom ana1ize rezultata. Za svaku pojediпu i s tisniпu vrsi se ni z ispitivanja pri raznim brzinama i tako se doЬija velicioa ukupnog otpora и zavisnosti od brzi ne ( Ruk = f(v)) . NAPOMENA. -

Treba imati и vidu .da se ispitivanja modela obavljajџ pod izuzetno povoljnim uslovima, koji se znatno razlikuju od stvarnih uslova na plovnom putu. Zato, pored modelskih ispitivanja, ро mogucstvu treba uvek ро izgradnji broda obaviti i njegovo ispitivanje na odgovarajucem plovnom putu.

10.3.2. 1. Zakoni slicnosti Vilijama Fruda Naucni osnov ispitivanju modela brodova postavio је engleski istrazivac Vilijam Frud (Wiliam Froude)*. Sredinom XIX veka (1869. g.) V. Frud је razradio svoje zakone slicnosti i pokazao kako se mogu ko. istiti za odredivanje otpora broda na osnovu rezultatэ ispitivanja modela. Opste prihvacena metoda za odredivanje otpora broda na osnovu ispitivanja modela zasoiva se оа postavci da se ukupni otpor ( Rиk) moze podeliti na otpor trenja ( R 1t) i ostali otpor (Ros1) . Prvi Frudov zakon s/icnosti Neophodno је da se prethodoo odrede brzine kojima treba tegliti mode\ и istrazivackom bazenu da Ьi se mogli preracunati doЬijeni rezultati. Та brzioa, tzv. korespodentna ( odgovarajuca) brzina, odreduje se na osnovu Prvog Frudovog zakona slicnosti, koji glasi: • Vilijam Frud (1 805. - 1879. g.), engleski inzenjer i brodograditelj. Saradivao је na gradnji prvih celicnih brodova, а zatim se posvetio proucavanju otpora i propulzije. Razradio је teoriju odredivanja otpora na osnovu ispitivanja modela. Frudov nacin odredivanja otpora је od epoha\nog znaeaja za brodogradnju.

95

pri odgovarajucoj

brziпi: (ЈО.ЈЗ)

odakle

је:

(10.14) se otpor trenja broda ( R 1 ,ь) ро Frudu ili 10.4.1). 7. Odreduje se ukupni o tpor broda ( Rиkьrod): 6.

Izracuпava

IТТС- 1957

(poglavlje

R Ukbroda -- ~Р'/ rbroda +R0Sfbroda

(10.15)

Ova metoda preпo senj a rezultata ispitivanja otpora s modela па brod prise u svim istrazivacki m bazenima za ispitivanje brodskih modela. Ispitivanje modela savremenih jugoslovenskih recnil1 brcdoYa v1·si se u nas u Brodar skom iпstitutu u Zagrebu, kao i и inostranim istrazi\'ackim zavodima и Vageningenu (Holandija), Duisburgu (SR Nemacka) i Becu (Austrija). meпjuje

10.4. RACUNSКE МЕТОDЕ ZA IZRACUNAVANJE ОТРОRА BRODA Racunske metode zэ. izracunavanje otpora broda zasпivaj u se na razпim c ba\'ljenim ispitivanjima brodova. U ovom poglavlju razmatraju se veJ icine otpora broda u us]ovima plovпog puta dovoljne duЬine ј sirine (tzv. dubcka vod a).

10.4.1. OTPOR TREN JA Pri ispitivanju m odela diпamometar се dati velicinu ukupnog otpora ( R"k) . D a bi se primeпio Drugi zakoп slicnosti V. Fruda, treba od ukupnog otpora то dela odЬiti otpor trenja ( R 1, ) . D a Ьi odredio otpor trenja, V. Frud је izvrsio citav ni z ogleda sa veoma taп ­ kim plocama, tehnicki glatkim, razni l1 duzina i povrsina, koje је teglio uzduzno. K od tegljenja tankih р!оса, V. Frud је mogao prakticno da zanemari stva raпje talasa (valova) i v iro va па krmenom d elu, tako da bi diпamometar и stvari po kazivao samo o tpor treпja. Na osnovu ovih ispitivaпja, Vilijam F rud је 1874. g. predlozio sledeci obrazac za izracunavanje o tpor a treпja broda ( R 1, ) : R 1 ,=f· Pv · S · v1.sз

gde su:

(N)*

f -

(10.16)

koeficijent trenja (za odgovarajucu rapa-qost okvasene povrsiпe brodskog trupa) (vrednosti Frudovog koeficijenta trenja za potpuno zavarenu i glatko оЬојепu oplatu brodskog trupa prikazne su и tab lici 10.1)" р" gustina vod e, (kg /m 3), . zэ slatku (recпu) vodu : р, = 1000,00 kg /mз, za slanu (mor sku) vodu : р 9 = 1025,00 kg /mз, S - okvasena povrsina brodskog trupa, (m2) - poglavlje 10.4.3, v - brzina kretanja broda и odnosu na vodu, (m /s).

* 98

Obrazac

је

prilagoden medunarodnom sistemu jedinica fi zickih velicina (SI).

ТаЬ!iса 10.1 - Vrednosti Frudovog koeficijenta trenja za potpuno zavarenu oplatu brodskog trupa, glatko obojenu

Duzina broda

Koeficijent trenja

L (m)

1

20 40 60 100 200

0,0015833 0,0015295 0,0015110 0,0014934 0,0014606

Postoji vise obrazaca (do kojih se doslo na osnovu eksperimenta) za od r·c(fivanje otpora trenja. Medutim, sve te nove metode daju и praksi veoma slicnc rczultate sa Frudovom metodom, tako da se danas istrazivacki zavodi i dalje sluzc Frudovim obrascem. Na medunarodnom sastanku Uprava istrazivackih bazena (Internacional Towing Tank Conference) 1957. g. (IТТС - 1957. g.) dogovoreno је da se osim Frudove jednacine za otpor trenja (jednacina 10.16) moze upotreЬljavati i sledeci obrazac:

R,r = (~t + ~ r) . ћ . s. у2 (N)

(10.17)

2

gde su: ~, -

koeficijent trenja tehnicki glatke povrsine. Za oЫast brzina plovidbe, v = 8 -16 km/h, pri temperaturi vode, t koeficijent trenja iznosi: ~, = 0,0015 - 0,0011;

=

16°С,

~'

-

koeficijent rapavosti koji zavisi od stanja okvasene povrsine brodskog trupa i koji se krece и granicama od: ~r = 0,0004 (za potpuno zavarenu i glatko obojenu oplatu brodskog trupa) do ~' = 0,0007 (oplata zakovana ро duzini na preklop, grubo premazana terom);

р"

-

gustina vode,

s-

(kg / mз),

za slatku (recnu) vodu: Pv = 1000 kg /m з, za slanu (morsku) vodu: р,. = 1025 kg/mз; okvasena povrsina brodskog trupa, (ш2) о nacinu odredivanja okvasene povrsine brodskog trupa videti и poglav!ju 10.4.3);

vNAPOMENA. -

brzina plovidbe broda

и

odnosu na vodu, (m/s).

S obzirom da оЬе metode za izracunavanje otpora trenja (metoda У. Fruda - jednacina 10.16 i metoda IТГС-1957. g. - jednacina 10.17) u primeni daju veoma slicne rezu\tate, te se i jedan i drugi nacin mogu ravnopravno upotreb ljavati и proracunima.

10.4.2. OSTALI OTPOR Ostali otpor ( Ros,) se takode odreduje pomocu empirijskЉ (iskustvenih) jednacina. Od brojnih obrazaca uglavnom se koriste sledeci:

Rost = С . _f_.. • у21з . v2 (N) 2 о

(10.18)

9~

Mcdutiщ, okvasena povrsina potiskivanili teretnjaka (potisnica) ne racuna se ni ро jednom o d p omenutih obrazaca. Prime njuje se postupak saЬiranja razvijenih p ovrsina, pri cemu se zanemaruju bocni uzvoj i i ostale оЫе p ovrsine, bocne stranice se posmatraju kao trapezi, а prameani i krmeni deo kao ravni pravougaonici. Za tacnije proracunavanje potrebno је da se okvasena povrsina trupa kod potiskivanih teretnjaka, izracunata prethodnim p ostupkom, umanji za oko 10% (zbog zanemarivanja bocni h uzvoja i ostalih oЫih povrsina).

L KVL 1

,.Ј~

~Ј ~

rq~

~ Slika 10.9 -

~~

Razvijena oki1a!e11a povrSina 11esi111etric11og potiskivanog teretnj а

Razvijene okvasene povrsщe simetricnog i nesimetricnog po tiskivanog teretnjaka * prikazane su na slikama 10.8 i 10.9 (nagiЬ prameanog, odnosno krmenog uzvoja iznosi oko 1 : 3).

10.4.4. RA CUNSKI PRIMER PRORACUNAVANJA OTPORA BRODA Dat је tegljeni teretnjak (tegljenica) sledeciћ osnovnih osobenosti: -

dиZina

teretnjaka na KVL sirina teretnjaka na KVL najvece konstrukciono gazenje (do KVL) koeficijent punoce istisnine istisnina brodskog trupa

LиvL Вкп Tkm

~

v

=

75,00 т, 10,00 m, 2,20 m , 0,85, 1275,0 m з .

Za dati teretnjak treba izracuna ti vrednosti o tpora u usJovima p lovnog puta dovolj11e duЬine i sirine (uslovi tzv. duboke vode), а za oЫast brzina plovidbe, v = 8 - 16 km/ h.

Ј. Otpor trenja racunat i ро metodi V. Fruda i ро metodi ЈТТС - 1957. za oplatu bro dskog tгupa potpuno zavarenu i glatko ob oj enu. Za dalji proracu11 usvo jiti metodu koja d aje vece vrednosti.

* Simetricni potiskivani teretnjak је teretnjak ciji i pramac i krma imaju oЬlik smucke (skije). Nesimetricni potiskivani teretnjak је teretnjak cij i је krmeni deo potpuпo vertikalna po vdi.na sa veoma Ыagim uzvojem pri dnu, а pramcani mu deo ima oЫik smucke (skije).

1 02

2. Ostali otpor racunati 11acina 10. 18).

ро

obrascu sa koeficijentom ostalog otpora

( \t'1 I

dijagramu R =f(v).

и

3. Izracunak vrednosti otpora prikazati

С,

Za proracun su potrebna sledeca tri koeficijenta otpora: Lкп=15,ОО

-

Frudov koeficijent trenja,J= 0,0015 (za

-

koeficijent trenja tehnicki glatke povrsine 11 = 8 16 km/ h, koji је jednak: v (km /h)

-

Со

za

oЫast

8

10

Ј2

Ј4

0,00206

0,0020

0,00195

0,0019

koeficijent ostalog otpora teretnjaka - 16 km /h, jednak је: v (km /h)

(Џ

m);

(С0) ,

za

oЫast

brzina

plovitll)~'.

16 0,001 85

brzina plovidbe, v=S

g

ЈО

12

14

0,0133

0,0099

0,008316

0,008326

16 0,0094

Resenje Rtr (N)

v (km /h) 8

metoda У. Fruda

metoda

6 208 9 340 ЈЗ 039 17 289 22074

ЈО

12 14 16

R o•I

IТГС-1957.

5 819 8 903 12 508 Јб 706 2Ј 287

(N) 8 390 9 793 11 804 16127 23 715

"_ ОТРОRА

I0.5. ODREDIVANJE

VAZDUНA

Pri plovidbi maпjim .brzinama, kao i za brodove sa niskim nadgradima (uglavnom recnih brodova) otpor vazduha se moze zanemariti. Medutim, za brie brodoYe i za brodove sa vecim nadgradem otpor vazduha ( R. ) se uzima и obzir i izracunava se ро sledecem obrascu:

=С· р", v

2

R v

gde su:

С

-

2

kocficijent otpora (za vrednost: С=Ј,1-1,2),

•

F

пadvodne

р"= -

gustina vazduha,

1•

brzina kretanja vazduha, (m/s),

-

F -

(N),

(10.21)

povrsine brodskog trupa ima

(kg /m З),

povrsina broda iznad vode, tj. ona povrsina koja pravac kretanja, (rn2).

је

upravna na

103

gde su: р"-

V-

vС 0-

gustina vode, (kg/m3), za slatku (reenu) vodu: р, = 1000 kg /mз, za slaпu (morsku) vodu: р, = 1025 kg /mЗ, istisnina brodskog trupa, (mЗ) , brzina plovidbe broda и odnosu na vodu, (m/s), koeficijeпt ostalog o tpora.

Primera radi, za tipski dunavski tegljeni teretnjak (teglenicu) nosivosti, Qr= 1ООО tona, u oЬ\asti brzina plovidbe, v = 9 - 15 km/ h, koeficijent osta!og otpora iznosi: Со = 0,002 - 0,008. Koeficijent ostalog otpora (Со) najvecim delom zavisi od o Ь\ika prameanog i kгmenog dela bro da, od odnos
10.4.3. ODREDIVANJE OKVASENE POVRSINE BRODSKOG TRUPA Okvasena povrsina brodskog trupa ( S) racuna se do ravni gazenja. Postoji vise iskustvenih (empirijskЉ) obrazaca za izracunavanje okvascne povrsine brod skog trupa, od kojih se samo neki mogu neposredno primeniti и nasem broda:rstvu. U Laboratoriji za ispitivanje brodova i plovnih puteva Odseka za recni i ponюrs ki sao braeaj Saobraeajnog fakulteta Univerziteta и Beograd u izvrscna је pro vera valjanosti obrazaca za odredivanje okvasene povrsine brodskog trupa kod nasih savremenih recnih b1·odova, na osnovu cega se predlazu sledeci obrasci za primen u. 1. Obrazac Rina ( Rielma)

S = 0,90 · LкVL · (2 · Т1:т +а · BкVL)

F ==:z;н·

LkVl

Slika 10.7 - Razvijena okvaiena povr!ina brodskog trupa

* LкvL -

100

(10. 19)

-1

," Bк vL

(m2)

Lr,s

-

T km

-

duZ.ina brodskog trupa na KVL, (m) brodskog trupa na KVL, (m), duZ.ina para\elne sredine brodskog trupa, (m), najvece dozvoljeno konstrukciono ga:tenje broda, (m).

~iri na

gde su: S

-

LкVL

-

okvasena povrsina brodskog trupa {do KVL) , (m2), duzina brodskog trupa na KVL, (m), najvece konstrukciono gazenje Ьгоdа, (m), koeficijent punoce konst1ukcione vodne linije (KVL) , sirina brodskog trupa na KVL, (т).

Ovaj obrazac је izveden па osnovu sabira11ja uproscenih povrsina brodskog trupa, uzimajuci и obzir postojece uzvojne oЫ i ke (sl. 10.7). 2. Obrazac V. V. Z11011kova S=LиvL· (т · T km + 11 ·о· BиVL) (т2)

(10.20)

gde su :

s LкVL

T1mi о

BкVL т,

11

ТаЬ/iса ЈО.2

-

-

-

-

okvasena povrsina brodskog trupa (do KVL) , (m2), duzina brodskog trupa na KVL, (m), najvece konstrukcio110 gazenjc broda, (m), koeficijent punoce istisnine brodskog trupa, sirina brodskog trupa na KVL, (m), koeficijenti koji zavise od vrste broda. Njihove velicine su kazane и taЫici 10.2.

Vrednosti koeficijenata т i /1 za proracun okvasene povrsine brodskog ро metodi У. У. Zvonkova

pп­

tп1ра

Koeficijent У

rst

а

broda 111

11

Ј , 45

1,13 1,25 1,24 1,18

1

Tegljeni teretnjak Ьеz sopstvenog pogona Tegljac ili potiskivac sa propelerima Samohodni motorni teretnjak Putnicki motorni brod

1,36 1,36 1,36

L КVl 1

. ·.; ~

~

r.

E--i~ ~

~~ ,,,~

~

~

~

Slika 10.8 - Raz1•ijena okvasena povrSina simetricnog potiski11anog teretnjaka

101

10.6.

ОТРОR

USLED PADA

VODOTOКA

U strucnoj literaturi se otpor usled pada vodotoka naziva jos i otpor usled pada nivoa vode. ObeleZa.va se sa R1. Otpor usled pada vodotoka moze da se zanemari kod ravniearskih reka (na primer: Donji Dunav, Srednji Dunav, donji tok Save). Kod relativnog pada od nekoliko centimetara ро kilometru (cm /km) otpor usled pada vodotoka ( R1) iznosi svega desetak njutпa (N). Medutim, na deonicama plovnog puta sa vecim nagibom (na primer na Gornjem Dunavu) otpor usled pada vodotoka mora se uzeti и obzir. Na slici 10.10 shematski је prikazano delovanje sile otpora usled pada vodotoka.

Slika

ЈО.ЈО

- Sliematski prikaz delova11ja si/e otpora usled pada vodotoka

Oznake na slici 10.10 su sledece: L -

11 -

а

D -

horizontal11a projekcija posmatrane deonice plovnog puta, (km), apsolutni pad, (cm), ugao apsolutnog pada, rezultanta svih tezinskih sila brodskog kompleksa, (N).

Relativni pad {i) jednak

је

i

(sl. 10.10):

= .!!:._ (cm/km) = tg а

(10.22)

L

Otpor usled pada vodotoka ( R1) iznosi: Rt = D · sina

(N)*

(10.23)

Pri malim uglovima sina 1'::;ј tga, tako da se za velicinu otpora usled pada vo dotoka ( R1) moze napisati sledeci izraz:

Rt 1'::;ј D · tg а~ D · i (N) •

Ј04

Као

(10.24)

sto se iz jedna~ine (10.23) vidi, otpor R1 је u stvari komponenta tezine broda ( D) u pravcu kretanja.

Pri uzvodnoj plovidЬi otpor us!ed pada vodotoka ( Rt) smanjujc br1.i1111 plo vidbe broda, dok pri nizvodnoj plovidbi deluje kao dodatna propulzio11:1 \ 1111 , 11 poveeava brzinu plovidbe broda.

10.7. UTICAJ OGRANICENIН RAZМERA (DIМENZIJA) PLOVNOG РU'Ј'Л NA POVECANJE OTPORA 10.7.1. PLOVNI PUT OGRANICENE DUВINE I DOVOLJNE SIRINE (TZV. РLIТК.А VODA) U dosadasnjim izlaganjima dno i strane plovnog puta posmatrani su kao dovoljno udaljeni od broda ра stoga nemaju uticaja na velicinu otpora. U teorijskim razmatranjima se moze usvojiti da su и tom slucaju duЬina i sirina plovnog puta neogranieene (beskonacne). Pri smanjenju duЬine plovnog puta nastupice trenutak kada се otpor broda poeeti da raste, sto 6е izazvati opadanje brzine odmicanja *. Ovo poveeanje otpora zavisi pre svega od odnosa h/T (h-duЬina plovnog puta ; Т- gazenje broda), zatim od velicine i oЬ!ika broda i brzine plovidbe. Do poveeanja otpora dolazi zbog oteZ:an.og protoka vode izmedu dna brodn ј dna plovnog puta, usled cega se povecava brzina vode ispod dna broda (vo) **. Osim toga, brod gura vodu ispred sebe i stvara tzv. zgrnuti val (talas), koji do vodi do pojave depresije vode и plovnom putu, tj. smanjenja duЬine (Лh) и podrucju krmenog dela brodskog trupa. Sve bvo moze dovesti do nasedanja broda (sl. 10.11). Za proracunavanje otpora broda pri plovidЬi и plitkoj vodi upotreЫjavaju sc ranije pomenuti obrasci (poglavlje 10.4), samo se umesto brzine plovidbe и vodi dovoljne duЬine ј sirine (v) uzima uveeana racunska brzina (vo). Brzina optoka vode neposredno uz okvasenu povrsinu brodskog trupa {v 0 ) poveeana usled plitke vode i odreduje se eksperimentalno. Na osnovu obavljenih ispitivanja izradeni su odgovarajuci dijagrami gde su date promene odnosa

је

brzina duЬina

и zavisnosti od Frudovog broja ( Fr= v/V g · ћ) i odnosa h/T (h plovnog puta; Т- gazenje broda) - videti sliku 10.12.

v0 /v

S/ika 10.11 - Sliematski prikaz lllicaja plitke vode

11а

poveca11je otpora

Povecanje otpora и plitkoj vod i izraZ:ava se koeficijentom poveeanja otpora и plitkoj vodi (Кр), koji uglavnom zavisi od sledecih cinilaca : oЫika broda, od• Brzio.a odmic.anja (tehnicka brzioa broda) је brzina и odoosu na neku nepokretou tacku оа obali. •• Brzina vode ispod dna broda ( V0 ) naziva se brzina optoka.

105

10.8. OTPORI PRI

КRETANJU

BRODSKIH

POVORКI

1 SASTAVA

10.8.l. ODREDIVANJE KOEFICIJENTA SASTAVA (Ksast) ZA RAZNA IZVEZIVANJA SASTА VА POVORК.I TEGLJENIH TERETNJAКA Sastavi tegljenih teretnjaka mogu Ьiti veoma razliciti (na primer: privez tegljaea uz bok teretnjaka, izvezivanje и prostoj i dvostrukoj brazdi i и redovima), i to zavisno od vrste brodova i plovidbenih uslova (sl. 10.15).

<____)-. :._ < 77l·t) PJ(ZVEZ 7'.ЕЛЕ.Г.N.7.RЕ(О l/Z .80.ff ТЕtЛ.::Т.ВСU. (m·f)

____)-·

~----------<------->- с .!ZV.EZ.IVB.IVJ.E l /

С m-t

1-::.:.-----

.P..l(O.S:ТQ:;т .ERBZ.OJ.

---<_____.>- <____)-

- --- --- -<.._____}-

<:_ ____)-

IZV.EZ.ZVRЛ:7.E О .DV0.$.7'..l(VE[O.::Т .В.E(RZLJJ.

.IZV.CZ./VG.N.7E

О .REDOV/ИВ.

S/ika 10.15 - Sastavi tegljenih teretnjaka UoЬieajeni nacin za oznaeavanje razlicitih izvezivanja sastava povorki tegljenih teretnjaka prikazan је na slici 10.16.

Da Ьi se u potpunosti proucio znaeaj poznavanja velicine otpora povorke ( R po), posmatrace se najopstiji slueaj plovidbe jednog tegljenog sastava (prosta brazda) - slika 10.17. Za ovakav s!ueaj treba postaviti dinamicku jednacinu kretanja, sto znaci da treba uzeti и obzir sve aktivne i pasivne si\e koje deluju na sastav и pravcu kre-

108

tanja. Pri jednolikom kretanju, а ono је znaeajno za eksploataciju, sile inercije tcgljaea i povorke teretnjaka jednake su nuli, ра dinamicka jednacina kretanja ima oЫik:

(N)

Рр = R,g + Rpov

(10.27)

s.вs.:rov .POVO..Ff.EC'Z

02'na,fe

.smer /rretcm,/a .

")

f

<

f+I

(

х:

)

<

х

><

)

~+fтl+I

(

к

х::

х:

2+2

<

х

2+f

< <

s<

)

1+2

(

1<

) )

1+ 2-t 1

<

)<

<

k

2+2 -tf

~

~

~< >< х:

f+ 1

+t

·-.

<

2+2+2

<

з

<

з+г

х }

"<

к

<

х:

< < < < < < < <

) ) )

)<

)

)

)

)

)

)

)

)

)< )

)

>< ><

) )

1

Slika 10.16 - uoblcajeni паёiп za oznaёavanje sastava povrorki teg/jenih teretnjaka

з+з

х:

)

Oznake

и

Рр

-

R1g

-

propulziona sila koju ostvaruje propulzor {propeler), (N), otpor tegljaca, (N),

jednacini 10.27 i na slici 10.17 su sledece:

Rpov -

otpor povorke tegljenih teretnjaka, (N),

p yl

vucna sila koja se javlja

-

и

vucniku (vucnom uzetu), (N),

R,., -

otpor jednog tegljenog teretnjaka, (N),

z"" -

duzina vucnika (vucnog иZeta), (m), medusobni razmak clanova povorke, (m),.

е

-

109

Otpor povo1·ke (R 1Jo.J priЫizno је jednak vucnoj sili (PvcJ koja se javlja u vucniku, tako da se oni mogu zamenjivati u proracunima *.

е

е

Slika 10.17 - Sastav povorke tegljenih tetetnjaka и prostoj brazdi sa oznakama veliCilla od koji/1 zavisi di11amicka jednaci11a kreta11ja

Kod svih ovih slueajeva (sl. 10.15, 10.16 i 10.17) otpor povorke (RpovJ samo izuzetno

је jednak zbiru

otpora pojedinih teretnjaka

(* R1er) .

U stvari, otpor po-

vorke ( RpovJ moze biti : (10.28) z

1. Otpol' povorke

Ьiо Ьi

jednak zblru otpom pojedinih teretnjaka, tj. Rpov = L 1

R,e" samo ako bi vucnik izmedu tegljaca i teretnjaka imao toliku duzinu OvcJ da propelerska struja ne moze uticati na povecanje_otpora povorke. Osim toga, medusobni razmak clanova povorke ( е) trebalo bi da bude toliki da pramac jednog teretnjaka 11е ulazi и zonu sustrujanja ** prethodnog teretnjaka. z

2. Otp01· povorke је 11e(;i od zblra otpora pojedinifl teretnjaka, tj. RP0 ,> L Rrer, 1

ako је duzina vucnika OvcJ izmedu tegljaea i teretnjaka kratka, а medusobni razmaci clanova povorke izlaze iz oЬ!asti sustrujanja (medusobni razmak clanova povorke је dovoljno veliki). Kratak vucnik izaziva veliko poveeanje otpora prvog teretnjaka и povorci (zbog dejstva struje propelera). I stovremeno, veci razmaci izmedu pojedinih teretnjaka doprinose nepravilnom odriavanju pravca plovidbe povorke teretnjaka, sto takode poveeava otpor. Ovakav slucaj se ne sme dozvoliti u praksi.

* Teorijski, ove dve sile nisu jednake jer vucnik stoji **

pod uglom (koji se и praksi moze z.anemariti) prema ravnini vode, i nije prava linija. Medutim, и praksi је dozvoljeno zanernarivanje ovih cinjenica, jer su vertikalne komponente relativno male vrednosti. Osnovni pojarn о sustrujanju. - Voda kroz koju је prosao brodski trup prilicno је uzburkana, а masa vode oko brodske k.Jme poprirnila је kretanje unapred, tj. и smeru и kome se krece brod. Ovo kretanje vode и smeru kretanja broda zove se sustrujanje (sutok). Brzina sustrujanja (v"') и odnosu па brzinu kretanja broda (v) priЫifuo iznosi v"' = (0,1 do 0,4) · v. Shematski prikaz sustrujanja dat је па slici 10.18.

---3=W

Slika 10.18 - Sћematskiprikaz sustrujanja; 1. deplasmansko sustrujanje, 2. frikciollo sustrujanje Postoji deplasmallsko sustrujanje koje nastaje us!ed prolaska brodskog trupa kroz masu vode, ifrikcio110 sustr11ja11je, koje је posledica trenja slojeva vode oko broda.

3. Otpor povorke је manji od zblгa otpora pojedinill te1·etnjaka, tj.

z

Rpov

L R e,, 1

1

ako vucnik izmedu tegljaea i teretnjaka ima dovoljnu duzinu OvcJ - da se izbegne ili umanji uticaj struje propelera - i ako su medusobni razmaci clanova po vorke sto је moguce manji, kako bi se sustrujanje prethodnog clana povorke ko ristilo za smanjivanje otpora narednog clana. Treba teziti da koeficijent

sз.stava

кsast --

(KsasiJ bude manji od jedinice, tj.: Rpov

z

<1

(10.29)

_LR,., 1

Koeficijent sastava (KsasiJ za razna izvezivanja povorki tegljenih teretnjaka odreduje se na osnovu eksperimentalnih ispitivanja.

10.8.2. ODREDIVANJE KOEFICIJENTA SASTAVA (KsaS/J ZA RAZNE SASTAVE POТISKIVANIH TERETNJAКA Sastavi potiskiva11ih teretnjaka (potiskivani sastavi) predstavJjaju plovnu celinu i mogu se smatrati jedinstvenirn plovnim telom. Osnovni vidovi sastava potiski vanih teretnjaka: sekcioni, poluintegrisani (polusjedinjeni) i integrisani (potpuno sjedinjeni) prikaz-ani su na slici 10.19.

_________,______

_______________

с:::::

;:х:::::_ . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _;::х::::: _

'

;:::»~

?

1

о) .д:JLUZNТ.ElЩZSНNZ 80'82'.НV (~+:/)

_________________________..____________:;::s _

............_~

~

~) JNТ.ESЛ.JSНNZ SRS~ (J'!'.l+.t)

L

---------------------~'~

_ I_ !

Slika 10.19 - Os11ov11i vido11i sastavd potiskivanill teretnjaka

l 11

1юsа 11 / Т (11 - dubina plovnog puta; Т- gazenje broda), istisn.ine brodskog trupa (V), brzine plovidbe (1•), itd. Ovaj koeficijent је j~dnak:

К = Rpv> I pv

(I0.25)

R

gde su:

Rvv -

ukupni otpor pri plovidbi broda u .vodi dovoljne sirine i ogranidubine (plitkoj vodi), (N), - ukupni otpor pri plovidbi broda u vodi dovoljne dubine i sirine (dubokoj vodi), (N). eeпe

R

z6

р

r.= .~ r V 9Р Slika 10.12 - Dijagгam odnosa brzina v0 / v ргi plovidbl Ьгоdа 11 11s/ovi111a p/ov11og ри/а ogranicene dublne i dovo/jne sirine ( IZV. plitka voda)

Laboratorija za ispitivanje brodova ј plovnih puteva odseka za recni ј pomorski saobraeaj Saobraeajnog fakulteta Univerziteta u Beograd u izvrsila је brojna ispitivanja izgradenih brodova na plovnim putevima dunavske plovne mreze, а rez ultati ispitivanja posluzili su kao osnov za analize promena velicine otpora pri raznim uslovima plovidbe. Na osnovu jzvrsenih analiza moze se zakljuciti da se и p/itkoj vocli otpo1·i povecavaju i do 60% za oЬ/ast b1·zina plovidbe '' = 8 - 14 km/h.

10.7.2. PLOVNI PUT OGRANICENE DUBINE I SIRINE (KANAL) Ako је pored ogranieene dubine plovnog puta ogran ieena i njegova sirina (ka11al), dolazi do povecanja brzinc optoka vode ( 1•0) ne samo ispod broda vec i d uz bokova broda (sl. 10. 13). Pri tome se stvaraj u jos veci zgrnuti val i veea depresija.

Slika ЈО.ЈЗ -

106

S/1emarski prikaz uricaja ka11a/a па ро1•еса11је otpom

Dok se и plitkoj vodi, pri nas1m uslovima, otpor poveCa\'a za nekoliko tll.: setina procenata (Kp,= l , l- 1,6), dotle se и kanalima povecava i za nekoliko puta. K<.tnali sa odnosom n= Fn /F < 4 ':' ne smatraju se plovnim. Zbog velikog poveeanja otpora и kanalima i porasta brzine optoka koja vrsi erozivan uticaj na zidove kanala, brzina plovidbe u kanalu је ogranicena ( 11= 6-8 km/h). Za izracunavanje otpora и kanalima mogu se upotreЬ\javati vec poznati obrasci, samo treba uneti odgovarajucu povecanu brzinu optoka (v 0 ) koja se dobija iz posebnih dijagrama izradenih па osnovu rezulrata dinametrijskih ispitivanja. U dijagramima је data promena odnosa brz;na v0 /1 tj, brzina optoka (v0) i bгzine plovidbe broda и vodi dovoljne dubine i sirine (v} и zavisnosti od Frudovog broja (Fr = v/ ll g·Jr),a za razne odпose Fn/F (sl.10.14). 1,

= __v_

F

~,Г9К

r

Slika 10.14 - Dijagram odnosa b1·zi11a vo/v p1·i plovidbl broda 11 11slovima plovnog puta ogra11ice11e d11Ьi11e i sirine (kanal)

Povecanje оtрога u kaпalu izraZa.va se koeficijentom povecanja otpora и kanalu (Kk1i}, koji uglavпom zavisi od sledecih cinilaca : odnosa Fn/F, oЫika broda, oЬ\ika poprecnog preseka kanala, istisnine brodskog trupa, brzine plovidbe, itd. Ovaj koeficijent је jednak:

Кk11 = RRk"> I

(10.26)

gde su: Rkn -

ukupni otpor pri plovidbi broda bine (kanalu), (N),

и

vodi ogranicene sirine i du-

R

ukupni otpor pri plovidbi broda (dubokoj vodi), (N).

и

vodi dovoljne dubine i sirine

U Laboratoriji za ispitivanje brodo va i plovnih puteva Od seka za recni i pomorski saobraeaj Saobracajnog fakultefa Univerziteta и Beogradu vrsene su anali1e ispitivanja otpora pri p\ovidbi savremenih 1·ecnih brodova, na osnovu kojiћ se moze zakljuci ti da se koeficijent povecanja otpo1·a и kanalu, pl"i nasim uslovima, kr·ece и gr·anicama: Kkn= l ,80- 2,96, а za oЬ/ast b1·zina plovidbe, v= 5-8,4 km /h. • Fn F -

povrsina poprecnog ("Zivog") preseka kanala, (m2), povrsina uronjenog dela glavnog rebra broda, (m2).

107

Sekcioni sastav (sl. 10.19а) sastoji se iz simetricnih potiskivanih teretnjaka*. Ovakvi oЫici teretnjaka koriste se и s\ueajevima kada se ро rasturanju sastava mora posebno manevrisati sa pojedinim teretnjacima (na primer: pri radu uz bagere za iskop sljunka). Poluintegrisani sastav (s\. njaka**.

10.19Ь)

sastoji se iz nesimetricnih potiskivanilz teret-

Integrisani sastav (s\. 10.19с) ima и prvom i poslednjem redu teretnjake ciji kao kod onih и poluintegrisanom sastavu (nesimetricni potiskivani teretnjaci), dok se u sredini nalaze potpuno prizmaticna tela, tzv. sandueare.

је oЬlik

Koriscenje potiskivanih sastava је pogodno и prevozenju velikih kolicina masovne robe (sljunak, pesak, ugalj, rude, tecni tereti). UoЬieajeni nac!n za је na slici 10.20.

oznacavanje razlicitih sastava potiskivanih teretnjaka pri-

kazan

sщ(Jr ~retan/a

ozпal(e ~

.z'+2 .1 -+ .1 +.1 2 2+~

Kod potiskivanih sastava, zbog smanjenja otpora treba, izmedu ostalog, teziti da prednost odnosa duzine prema sirini sastava (L/B) bude sto veca, jer је и tom slueaju koeficijent sastava (Ksas1) povoljniji, tj. nizi. Na s\ici 10.19с obelezene su dиZina (L) i sirina (ВЈ potiskivanog sastava. Otpor sastava potiskivanih teretnjaka i broda - potiskivaea (otpor sklopa) jednak је: Rsklopa = k • Rpot

.f + 2

::

~

t 2+:1 2+2

3

З+Ј

Slika

Ю.20

-- ---

- Uoblcajeni nacin za oznacavanje sastava potiskivani/1 teref!ljaka

+ Ksast •

· _LR1er (N)

(10.30)

1

gde su:

k

Rsklopa -

otpor sklopa sastava teretnjaka i broda - potiskivaea, (N),

-

koeficijent smanjenja sopstvenog otpora broda - potiskivaea и vezi s njegovim radom u zoni sustrujanja sastava, usled cega se,

• Simetricni potiskivani teretnjak је teretnjak ciji su prameani i krme11i delovi trupa istog oЬ\ika (oЫika smucke), а bokovi su para\elni, sa malim Ьocnim uv.-ojem pri dnu. •• Nesimetricni potiskivani teretnjak је teretnjak ciji је krmeni deo trupa potpuno vertikalna povr5ina, sa veoma Ьlagim uzvojem pri dnu, dok prameani deo ima oЬ!ik smucke. Bocne stranice trupa su potpuno paralelne, sa malim bocnim uzvojem pri dnu.

112

R po1

-

z

-

R ,e,

-

Ksas,

-

njegov otpor smanjuje, а istovremeno poveeava koeficijent isl-o riscenja propelera, otpor"samog broda - potiskivaea (bez sastava teretnjaka), (N) broj potiskivanil1 teretnjaka u sastavн, otpor jednog potiskivanog teretnjaka, (N), koeficijent sastava potiskivanih teretnjaka (treba teziti da bude manji od jedi11ice).

Na osnovu jednacine (10.30) koeficijent sastava (K sas) jednak

К

.rast

= Rsk/opa z

k · Rpot < 1

је:

(10.31)

L Rter 1

K oeficijent sastava (К.0 , 1 ) se odreduje na osnovu eksperimentalnih ispitivanja. K oeficijent sekcionog sastava је znatno veci od koeficijcnta poluintegrisanih i integrisanih sastava jer se na mestima sueeljavanja dva simetriena potiskivana tcretnjaka, usled kosi11a s jedne i druge strane, pojavljuju jaka vrtlozna strujanja vode, koja znatno povecavaju ukнpni otpor sastava.

8 Teorija i opre ma plovila

11.2.2. РОЈА VA KLIZENJA ("SLIPA") KOD BRODSKOG ТОСКА Kada Ьi br·odski tocak Ьiо zupcanik koji se kotrlja ро zupcastoj podlozi, on pri jednom obrtaju napredovao za velicinu svog obima. Medutim, brodski tocak s~ opire о zitku masu koja mu izmice, tako da za jedan pun obrt toeak (а sa njim i brod) ne napreduje za velicinu oЬima (D · П) *, vec manje. То znaci da је brzina napredovanja (kretanja) broda (vk) manja od periferne brzine tocka (vp,r), tj.: vk< vper (11.3) Ьi

obelezava sa S. Uobieajeno

Ova pojava se naziva kliZenje (kliz; slip) da se slip izrazava sledecoш jedп.aciпom:

S = Vper - 11k . 1ОО (%)

је

(11.4)

11

per

Kod brodova s tockom velicina slipa iznosi: -

18 do 22%,

putnicki brodovi ostrijih linija putnicki brodovi punijih linija tegljaci s tzv. lakom vucom . tegljaci s tzv. srednjom vueom tegljaci s tzv. teskom vueom

,...., 25%, ,...., 30%, ,...., 35%, 40 do 45%.

Ovi procenti predstavljaju cist guЬitak i cine tzv. hidraulic"ki с/ео gubltaka pri b1·odskog tocka. Ako se ovim guЬic ima dodaju mehaoicki guЬici kretanja (guЬici na trenje i udaie), kao i guЬici na razne hidraulicne pojave (па primer: vrtlozno kretanje), moze se izraziti celokupni stepen korisnosti kretaca (пр). Drugim recima, ako se na guЬitke usled slipa doda jos oko 15 do 20% na ostale guЬitke, moze se doЬiti priЫizna slika о stepenu korisnosti brodskog Jaetaca. 1·аdи

Kada је brzina kretanja broda, v;.; = nom (vper) , slip је potpun (stoprccentni):

о, а

kretac se okrece perifernom brzi-

tj. brod stoji и mestu iako tockovi rade (slueaj vezanog broda kada pogonski strojevi rade). Kada Ьi brzina kretanja broda (v;.;) bila jednaka perifernoj brzini kretaea (vp"), tj.: vP"= vk, brodski tocak ne Ьi davao masi zahvacene vode nikakvo ubrzanje te ne Ьi ostvario ni propulziju. Tada Ьi i slip Ьiо jednak nuli:

S = l'per -vk · 100 = _Q_ = О. Vрег

\'рег

Prema tome, moze se reei da bez slipa nema propulzije, ma koliko to paradoksalno izgledalo. • D -

116

precnik brodskog tocka.

11.2.3. TEHNICKO - EKSPLOATACIONE OSOBENOSТI BRODSKOG ТОСКА Najpovoljniji stepen korisnosti brodski toeak ostvaruje pri najvecoj brzi 111 plovidbe, odnosno и tzv. sfobodnoj voznji broda (bez vuce teretnjaka). u tom sl11 Са.ји, stepen korisnosti (пk) iznosi: flk ~ 0,70. Pri najpovoljnijoj (optimalnoj) brzi 111 plovidbe s vueom, stepen korisnosti jednak је : nk ~ 0,50. Brodski toeak је na plitkim plovnim putevima povoljniji od propelera, јег 111.: zahteva veliku dubinu za uronjavanje lopatica. Takode, na brzim vodotocima smanjenje ubrzanja vode nadoknaduje vecom ko\icinom zahvacene mase vode. Nije preporuciv za primenu kod brodova sa izrazenijom promenom gazenja (za teretne br odove). Vi sok stepen korisnosti brodski toeak ostvaruje samo щ uslov da promena gazenja ne bude veea od desetak centimetara. Kod veciil ra z1ika u gazenju dolazi do nezeljenih posledica: pri prekoracenju gazenja dolazi do zagusenja, а pri smanjenju gazenja ·cto smanjenja efekta. ZЬog malog broja obrtaja brodski toeak zahteva sporohodne, ра prema tomc teske pogonske strojeve. Toeak zahteva i bocne galerije, sto poveeava dimenzije, tezinu i cenu Ьгоdа . Ра ipak, i danas se ponekad na plitkim i brzim rekama i na nereguli sani111 recnim tokovima upotreЫjavaju brodovi - tockasi. Na pocetku izlaganja о kretnim sredstvima napomenuto је da kretno sred stvo svojim elementima zahvata odredenu masu vode kojoj daje odredeno ubrzanjc.:. usled cega se stvara u suprotnom smeru reakciona si \a - propµlziona (poti s11a) sila (Рр}. Promena brzine zahvacene шаsе vode (и} kod brodskog tocka zavisi od ulaz11c.: brzine vode (vu) i od brzine kojom toeak zahvacenu vodu odbacuje, tj. cd pcгi­ ferne brzine tacka ( Vper). Prema tome, moze se napisati :

(11.5) gde је: vper - periferna brzina tocka. Ona је jednaka: П-D·n

(11.6)

60 gde su: D п -

v111

-

precnik tocka, minutni broj obrtaja tocka, (o /min) ulazna brzina vode, koja је jednaka brzini broda (v), tj. : V111 = V. 11.3.

BRODSКI

PROPELER

(VIJAК,

и

odnosu

па

vodu

ELISA)

11. 3.1. OSNOVNI POJMOVI Brodski propeler se u svoш danasnjem oЬ!iku sastoji od glavcine na koju se nastavlja dva d o sest krila (pгetezno tri do cetiri krila). Veza izmedu krila i glavcine moze biti cvrsta (glavcina ј kri la su izliveni u jednom komadu) ili razdvojiva (krila se mogu skidati s glavcine). Krila propelera su, u stvari , delovi zavojne povrsine koja nastaje kada se neka prava Iinija (u ovom slueaju poluprecnik propelera, R) pomera jedпim svo 117

11. PROPULZIJA BRODA 11.1 . OPSTA RAZMATRANJA

Da Ьi se brod kretao, potrebna је izvesna energija. Та energija se brodu moze dovesti ili spolja (tegljenjem ili potiskivanjem) ili delovanjem sopstvenog kretnog sredstva. То znaci da је potrebna primena neke sile da Ьi se brod mogao kretati odredenom brzinom. Velicina te sile zavisi od otpora sredine na koju brod nailazi ploveci tom brzinom. Najjednostavniji, а ujedno i najekonomicniji slueaj nastaje kada potrebna sila potice od nekog spoljnog izvora energije, nezavisnog od oЫika brodskog trupa. Pri tome је sila jednaka otporu, samo је suprotnog smera. Ovakav slueaj nastaje kod tegljenja, potiskivanja ili pogona na jedia. Inace, uglavnom, potrebna sila ро tiee od nekog unutrasnjeg izvora energije. Tada kretanje broda nastaje usled delovanja sile па okolnu sredinu (vodu). Potreban mehanizam za proizvodnju ovog delovanja naziva se brodsko kretno sreclstvo (propulzo1), а samo njegovo delovanje - propulzija*. Teorija propulzije broda је nauka о delovanju propulzora, tj. mehanizama koji pokrecн brod, kao i о hidrodinamickim pojavama vezanim sa kretanjem broda. Danas postoji nekoliko tipova brodskih propulzora, koji se znatno razlikuju ро vrsti, nacinн delovanja, smestaju na brodu. То su, pre svega, brodski tocak (kolo) s lopaticama i razni oЫici vijcanog propulzora (p1·opelera)**. Rad brodskih kre.tnih sredstava se zasniva na zakonu mehanike koji se odnosi na reaktiYno dejstvo prilikom isticanja mlaza nekog fluida. Kretno sredstvo zahvata svojim elementima izvesnu masн vode kojoj daje od.redeno ubrzanje. Usled ubrzanja ove mase stvara se и suprotnom smeru reakciona sila koja se naziva pгopulziona (potisna) sila (Pvp). Ona је utoliko veca ukolikoje zahvacena veca masa vode (т) i ukoliko јој је dato vece ubrzanje (а). Dakle, moze se napisati: Pp = f(m,a) (11.1) Zahvaeena masa vode (т) biee utoliko veea ukoliko su veci broj i povrsina zahvatnih elemenata i ukoliko је veci broj obrta kretnog sredstva, tako da za odredeno vreme (t) postoji funkcionalna zavisnost: · m=f (z, F,

п, oЫik

zahvatnog elementa)

(11.2)

gde su: т

-

z -

* ** 114

masa vode, broj zahvatnih elemenata,

Propulzija је doblla naziv od latinske reci: propulsio = teranje napred, guranje napred (pro = napred; pulsus = potisnut). Naziv propeler potice od latinske reci: propellere = napred terati.

Fп -

povrsina zahvatnog elementa, broj obrtaja kretnog sredstva.

Ubrzanje zahvaeene mase vode (а) zavisi od ulazne brzine zahvacene. vode i od brzine kojom kretno sredstvo vodu odbacuje.

11.2. BRODSКI ТОСАК 11.2.1. OSNOVNI POJMOVI Najstariji tip mehanickog brodskog propulzora је brodski tocak s lopaticama, koji deluje tako sto lopatice zahvataju vodu i tako јој daju odredeno ubrzanje. Ро svojoj konstrkciji brodski tocak moze da ima pokretne ili nepokretne lopatice. Ро oЫiku, lopatice mogu biti: ravne ili lucne. Pogon broda moze biti ро mocu bocnih tockova, koji su smesteni oko njegove sredine, na svakom boku ро jedan, ili pomocu tocka smestenog iza krme broda.

Da Ьi se omogucilo da lopatice ulaze u vodu pod najpovoljnijim uglom, kao i da se taj ugao zadrzi u toku prolaska i izlaska iz vode, upotreЫjavaju se toCkovi s pokretnim lopaticama. Time se izbegava da lopatice prilikom ulaska u vodu Jupaju ро povrsini, а pri izlasku da izbacuju vodu, sto znatno smanjuje stepen iskoriscenja. Kod brodskog tocka s nepokretnim lopaticama ugao nepokretne Jopatice pri ulasku, odnosno izlasku iz vode zavisi od precnika tocka. Sto је precnik tocka veci, to је ugao povoljniji, Jopatice ulaze i izlaze iz vode postepenije i s manje udara, ра је i njihov stepen iskoriscenja bolji. Z::i.to brodski tocak s nepokretnim lopaticama mora imati veliki precnik i mali broj okretanja, sto povecava njegovu tezinu i zahteva te~ke, sporohodne pogonske strojeve. Najpovoljniji ulazni i izlazni uglovi, щ manji precnik tocka, postifu se pokretnim lopaticama. Shematski prikaz brodskog tocka s pokretnim lopaticama dat је na slici 11.1. Svaka /opatica (1) је preko po/uge (4) vezana za ekscentar (3), koji lopaticu zakreee tako da se ona pri prolasku kroz vodu stalno nalazi u najpovoljnijem polozaju и pogledu iskoriscenja. Precnik brodskog tocka s lopaticama nalazi se uglavnom u rasponu od 2,0 m do 3,7 sa 5 do 12 lopatica. Ро pravilu, lopatica treba da bude toliko da se svakog trenutka u vodi nalaze istovremeno Slika 11.1 - Sllematski pr.ikaz brodskog toctri lopatice: jedna da ulazi u vodu. druga ka s pokretnim /opaticama; 1. /opatica, 2. vratilo tocka, 3. ekscentar, 4. po/uga ekscentra da је potpuno uronjena (u najnizem polozaju), a treca da izlazi iz vode (sl.11.1). Prevelik broj lopatica, usled njihovog medusobnog uticaja kad su vrlo Ыizu smestene jedna do druge, smanjuje stepen iskoriscenja tocka. Brodski tocak s pokretnim lopaticama napravi od 40 do 60 obrtaja u minutu. 8•

115

gde

је:

brzina sustrujanja, koja zavisi od oЫika krmenog dela broda. K od izrazito punih oЫika krmenog dela brzina sustruja nja moze dostici i do 40% brzine broda и odnosu па vod u.

v,.. -

Prema tome, stvarni slip bice jednak : S=

1'aks - (1' - I',.) ·

100 (%)

(11.1 О)

S obzirom da sustrujanje smanjuje ulaznu brzinu vode и propeler, postize se veee ubrzanje zal1vacene vode, а time se povecava koeficijent korisnosti propclera (пр). Slip је u poeetk u okretanja propelera najveci, dok brod j os stoji. Tek kas11ije, kako se brod sve Ьйе krece, slip postaje postepeno manji. Kod brodova tegljaea sli p је veci, ра zbog toga teg!jaci imaju propelere s vecom povrsinoш krila . K od morskih brod ova s propelerima priЫizne vrednosti slipa· iznose: - teret ni brodovi . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 do 10 %, - putnicki brodovi s dva propelera . . . . . . . . . 10 do 15 %, brodovi koji imaju propeJere sa velikim brojem obrtaja 20% i vise 11 .3.3. TEHNICKO-EKSPLOATACIONE OSOBENOSТI BRODSKOG PROPELERA Teh nicko -eksploatacione osobenosti brodskog propelera su sledece: -

jednostavna i jeftina konstrukcija; jednostavna z.amena и slucaju kvara; visok stepen korisnosti (oko 0 ,7) u povoljnim uslovima rada; smanjen ucinak u radu na plitkim i brzim vodama; sma njenje ucinka kod brodova vecil1 snaga ali sa malim gaze njem (kod recni h brodova), ј ег se ne moze ugraditi proracunati precnik. (Kod ovakv ih brodova se stoga snaga deli na dva, ра i na tri propelera kako bi se d oslo do odgovarajucih precnika, bez obzira na povecanje investicioniћ troskova i troskova odrfuvanja.)

11.3.4. MOGUCNOSТI POVECANJA STEPENA ISKORISCENJA PROPELE RA Stepen korisnog dejstva propelera ( n p) jednak

је:

1'

T1p=--< l

( 11 .1 1)

11ak s

gd e su :

va л·s

-

11

-

aksijalna brzina propelera, brzina napredovanja (kretanja) broda, ( v< 1'aks).

K od bгodova sa malim gazenjem (ug lavnom recnih bгodova) stepen korispropelera ogranicenil1 precnika poboljsava se ug lavnom na jeda11 od sledecih nacina: - ugradnjom tzv. K ortove sapnice (tгube, dizne), - primenom tunela, - ugradnjom K ortove sapnice u tunelu.

пos ti

120

11.3.4.1 Kortova sapnica (truba) Kortova sapnica ima oЫik levkaste cevi. Osnovni princip rada propelcп1 11 Korto voj sapnici је и tome sto propeler preraduje vecu masu vode i daje јој vccc ubrzanje. Kada radi bez sapnice, propeler preraduje masu vode koja је srazmeг11a njegovoш precniku ( D) . U Kortovoj sapnici propeler preraduje masu vode koja је srazmerna pгecniku ulaznog otovora ( D11 ) , koji је veci od precnika ( D ). Pored toga, zbog levkastog oЫika sapnice voda pri prolasku povecava brzinu. Izlazпi ргеспik ( Di) је obicno jednak ili nesto veci . . od precnika propelera {D) - sJika 11.6. Kortova sapnica izgraduje se tl najD">D povoljnijem hidrodinamickom oЫiku. U .I{'=".D Kor~ovoj sapnici propeler se postavlja pril=(O..H-08).D Ыizno и sredinu sapnice. DUZ.ina sapnice (/) iznosi: l = (0,5-0,8) · D. ~~ Kortova sapnica daje dobre efekte samo pri brzinama vuce, odnosno potiskivanja, i to najvise do v=15 km/h. Pri vecim brzinama ucinak se smanjuje zbog zagusivanja. t Poboljsanje stepena korisnosti рrоре­ •1 !ега priшenom Kortove sapnice iznosi i do 40 %. Slika 11.6 - Shematski prikaz Ko1·tove sapnice

11.3.4.2. Primena tunela Da bi se poboljsao priliv vode do propelera, kao i da bi se omogucila ugradnja propelera veceg precnika (а time i primena pogonskih strojeva vecih snaga), krmeni deo broda izgraduje se и oЫiku tunela koji ima povoljan uzduzni i poprecni profil. , Kod recnih bгodo va, od11osno kod svih brodova sa ogranieenim gaznjem, kako bi 1110gao da radi и priЫizno povoljnim uslovima, propeler mora da bude uronje11 и vodt1 11ajmanje 30 do 40 ст. Zbog toga је i precnik ргоре!ега ogranicen. Pri111e11a tuп.ela omogucava ugradnju ргореlега vecih precnika, jer se u tunelima шоzе s111cstiti i propeler ciji vгh kгila izlazi iz vode pri mirovaпju Ьгоdа. Kada ргореlег pocne da deluje, tunel se ispuпi vodom i propeler radi kao da је potpuno нronje11 н vodu i bez hidraulicnih smetnji. Na slici 11.7

s l1eшatsk i је

prikaza11 izgled tu11ela.

---·..i-.

i

Slika 11.7 -

Sl1e111a1ski p1·ikaz izglecla t1111ela

121

jim krajem jednolikom brzinom duz jedne ose, а istovremeno se i okreee jedno likom ugaonom brzinom oko te iste ose. Drugi kraj linije opi suje pri radu zavojnu krivu (sl. 11.2). Kretanje propelera slicno је kretanju zavrtnja (vijka), ро kome је i dobio ime vijak. Uzduzno pomeranje propelera u to.D ku jednog punog obrta naziva se uspon ili korak propelera (Н) - slika 11 .2. Povrsina krila propelera, gledano u smeru napredovanja (od krme prema pramcu broda), naziva se lice krila, а povrsina gledana s pramca prema krmi zove se nalicje krila. Ivica krila koja zaseca i zahvata vodu naziva se u\azna (zahvatzavofntl na) ivica, dok se niz izlaznu ivicu voda POllr.SVl.a odbacuje. Ako se posmatra propeler u pra vcu ose, moze se videti da njegova krila ро krivaju samo jedan odredeni deo povrsine kruga koji odgovara precniku р ropelera (D). Ovako posmatrano, vidi se samo projekcija povrsine krila propelera (Fp'). Stvarna (razvijena) povrsi na krila ( Fp) је znatno veca. Kod svih propelera је neophodno poznavanje odnosa izmedu stvarne (razvijene) povrsine krila (Fv) i povrsi11c kruga propelera (FD), tj. Fv : FD. Kod savremenih brodova sa trokril11im ili cetvorokrilnim propelerom ovaj odnos se krece и granicama: (Fp/FD) = 0,5-0,7. U zavisnosti od oЫ ika i polofuja Slika 11.2 - Shematski prikaz nastanka brod- kri la razlikuju se levokretni (levovojni) i skog propelera; D - preёnik propelera, Н korak propelera, U - ulazna ( zahvatna) ivica desnokretn i (desnovojni) propeleri. Na propelera 1 - izlazna ( odlazna) ivica propelera, slici 11.3 ·prikazani su smerovi obrtanja R - poluprecnik propelera vratila, odnosno propelera pri voznji broda napred. Ako brod ima dva propelera, oni se o bavezno okrecu u sup1·ot11i111 smerovima, cime se ostvaruje bolja propulzija i usaglasava rad propelera. Uobieaje110 је da se

i

':

1 1

f_ .?4._

"~,

'--~~~+i~-----а)

11 8

' т.

/

1 Ь)

levokretni propeler, Slika

11.З

-

""-·

-·-f-h ·--'

"..Ј.,,,

S111e1· okretanja propelera p1·i 11oi11ji

паргеd ;

des11ok1·etni

pгopeler

propeleri okrecu prema spoljasnjoj strani (sl. 11.4) dok se kod izvesnih brodova propeleri okrecu na unutrasnju stranu. Ako brod ima tri propelera, srednji pгopelei- moze da ima isti smer obrtanja ili kao levi i!i kao desni propeler, sto zavisi od konstrukcije broda (sl. 11.5). Prope[e( svojim radom ostvaruje pro pulzionu si!u koja pokrece brod unapred. Treba nag!asiti da se propulziona si!a koja se stvara na krilima prope!era prenosi duz vratila preko potisnog (odrivnog) lefuja neposredno na brodsku konstrukciju, cime Slika 11.4 - Sme1· okretanja vijaka kod brose glavni pogonski stroj rasterecuje uzduzdova sa dva pogonska motora nih pritisaka.

V.L

Slika 11.5 - Smer ok1·etanja propelera kod brodova sa tri pogonska

то/от

11.3.2. РОЈА УА KLIZENJA ("SLIPA") KOD BRODSKOG PROPELERA Kada bi se prope!er kretao и cvrstoj masi (na primer: kao zavrtaпj), za jedan obrt bi napredovao и uzduznom smeru (u pravcu ose vratila) za velicinu svog koraka (НЈ aksijalnom brzinom ( Vak s). Aksijalna brzina jednaka је: 11

H·n

(11.7)

aks = W ,

gde su :

Н

п

-

korak propelera, minutni broj obrta propelera, (o /min).

U praksi se to nikada nece desiti. Brod se nece pomeriti za ve!icinu koraka • propelera (kada se prope!er okrene za jedan о brt) vec znatno manje, jer se pro peler odupire о zitku masu (vodu). U jedinici vremena brzina napredovanja (kretanja) broda ( v) manja је od aksija!ne brzine prope!era (vaks), tj.: v < Vaks· Ova pojava se naziva klizenje (kliz, slip) i obelezava se S. Obrazac za slip jcdnak је: S=

V aks - 11 •

1ОО (%)

(! 1.8)

1'aks

Ovo је tzv. prividni slip, jer brzina ulazne vode broda и odnosu па vodu ( 1>) , vec iznosi:

bгzini

и

propeler

(1•и 1Ј

nije jednaka (11.9) 119

11.3.4.3. Ugradnja Kortove sapnice u tunelu U poslednje vreme se skoro redovno na recnim brodoviшa primenjuje komtunela i Kortove sapnice. U tom slueaju goгnji deo Kortove sapnice је sastavni deo oplate broda и samom tunelu (sl. 11.8).

Ьinacija

--:-~ 1

1

1 Slika 11.8 - S!iematski p1·ikaz izgleda K01·tove sap11ice

11.4.

МLAZNI

11

t1111el11

PROPULZORI

Mlazni propulzor moze biti koriscen dvojako: za ostvarivanje propulzione sile za krmilarenje. Као propulzirю sredstvo mlazni pгopulzor је роsеЬап tip pumpe ugradene unutar trupa broda, koja dajuci impuls mlazu vode proizvodi propulzionu silu. Ulazni otvor dovodne cevi vode је па prameanom delu broda ili ispod pumpe, dok је izlazni otvor vodenog mlaza na krmenom delu broda. Otvori cevi za dovod vode pumpi zasticeпi su resetkama, а otvori za izlaz vodenog mlaza oЬicno su izvedeni tako da se mlaz moze usmeriti па Ьilo koju stranu i time upravljati bro dom. Propulziona sila 11astaje na taj nacin sto pumpa ubrzava vod u koja pritice kroz dovodnu cev i povecanom brzinom је izbacuje van broda. Stepen korisnosti ovakvog propulzora је mali, jer i sama pumpa ima nizak stepen korisnosti. Takode, pumpa iskoriseava samo mali dco kineticke energije vode koja pritice, а guЬici trenja и dovodnim i odvodпim cevima propulzionog sis· tema su dosta veliki. U poredenju sa brodskim propelerom (vijkom), mlazni propulzor ima znatno nizi stepen korisnosti, komplikovanije је konstrukcije, znatno је vece mase, zauzima koristan prostor и trupu broda i skuplji је. Prednost mlaz11ih propulzora је и tome sto nemaju nikakvil1 delova van trupa broda, рз. su potpuno zasticeni od spoljnih udara i ostecenja. Stoga, za pogon manjih brodova koji plove ро plitkoj vodi, kroz razlomljeni led ili ро vodi gde ima raznog ploveceg drvlja, mlazni propulzor, uprkos svim svojim nedostacima, moze Ьiti povoljniji od ostalih tipova propulzora. Mlazni propulzori se danas primenjuju na plovilima koja zahtevaju veliku brzinu plovidbe (11pr. brodovi sa podvodnim krilima) jer se kod пjih, za razliku od propelera, s povecanjem brzine poveeava koeficijent propulzije. Mlazni propulzиi se primcпjuju i na nekim tipovima brodova specijalne namene. vreme, mlazni propulzori imaju sasvim novu namenu: пе sluze za vec za maпevrisanje brodom, kao pomocni krmilarski uredaj. Na velikim prekookeanskim brodovima, kao i na brodovima - trajektima, ugraduju se mlazni propulzori u pramcu.Takvo dodatno mlazno krmilo povecava manevarske sposcbnosti broda. U

роgоп,

122

пovije

Pramcani mlazni u.redaj upravlja brodom pomocu sile reakcije vodenog mlaza. sila deluje па pramcu upravno na uzduznu rava11 simetrije broda, stvarajuci n10ment zakretanja broda.

Та

Uredaj se sastoji od vijka (propelera) poprecnom tunelu na pramcu broda (sl. 11.9). Propeler se pokrece ро ­ шо сu elektromotora koji se nalazi iznad tunela и kome је smesten propeler. sшestenog и

Na sl ici 11.1 О prikazan је prameani mlazni uredaj s promenljivim korakom propelera. "' Pramcani mlazni uredaj se primenjuje za up1-avlja nje brodom pr i ma lim brzi11.ama (npr . kod morskib brodova, kada j e Slika 11.9 - Pl-a111ca11i 111laz11i uredaj 11 = 1- 2 cvora). Njegova efektivnost osetno se smanjuje pri vecim brzinama plovidbe. Primenjuje se sve vise na brodovima - trajektima za prevoz automoЬila i vozova, \uckim remorkerima, kao i na ostalim brodovima koji cesto manevrisu pri malim brzinama.

2·

Slika Ј 1.10 - Pra111ca11i mlaz11i uredaj s pro111e11jivim k orak om p1·opclera; 1 - 11оsаё ok 1•ira, (гата), 2 - propeler, З - poprec11i 11111el, 4 - spojnica (kорёа) , 5 - elek11·0111otoг, б - гeduktor s k o11iё11i111 z11pca11ici111a • Propele1· s pronienl.iiv·im korakom _;е vrsta propulzora kc1ja moze prema polreЬi da menja ugao nagiЬa krila prope!era tokom plovidbe. Ovo omogut'uje da pogonsko postrojenje uvek radi sa islim broje111 obrtaja, istim opte1cccnjcm i da nc mora Ьili revcrziЬi l no.

123

Tunel na pramcu povecava .Qtpor broda, ali uz dpbro oЬlikovane otvore tunela porast otpora ne prelazi 2 %. Priticanje vode vijku и poprecnom tunelu obicno је vrlo neravпomerno, a li se moze delimicno poboljsati ako se na otvore tunela staye resetke (sl. 11.9). Posebпu paznju treba obratiti zvucnoj izolaciji tunela, da se intenzivni sum i buka izazvani radom vijka ле prenose na ostale Цelove broda.

11.5. STEPEl\11

KORISNOSТI BRODSКE PROPULZIJE POGONSКIH POSTROJENJA

1

BRODSКIH

Na primeru brodskog motornog postrojenja prikazana su karakteristicna mesta na kojima se meri snaga pri odredenim rezimima rada (sl. 11. 11). Na osnovu tih merenja racuпaju se koeficijenti korisnosti (iskoriscenja) postrojenja.

re_dv!i-ior

mofor

~nst Slika 11.11 -

Oznake N;пsi -

N 1,r1

-

N,., 2

-

N,., 3

-

Nef

-

Sl1e111atski p1·ikaz b1·od:skog 111otor11og po:strojenja sa kojima se me1·i s11aga nз.

karakte1·istiёni111

mestima

па

slici 11. 11 su sledece:

instalisana (nomina\11a) snaga pogoпskog stroja, snaga izmerena na izlaznom kraju vratila motora, snaga i z mereш1 111 izlaznom kraju vratila iz reduktora, snaga predata propeleru ( N,-п =Nrr) , efektivna snaga (snaga kojom se sav\aduje otpor broda).

S obzirom da se od motora do propelera (vijka) gubi deo energije, moze se napisati: (11.12) Efektivna

sпaga

(Ne1J, tj. snaga kojom se savladuje otpor bro_ d a, jednaka

N,1 = R· v (W) gde su : R v -

otpor broda, (N), brzina .plovidbe broda u odnosu

па

је :

(11.13)

vodu, (m/s).

Stepeni korisnosti brodske propulzije i brodskih energetskih postrojenja su slcdeci: 1. Melianicki stepen korisnosti pogonskog postrojenja (11т)

N,.,,

n,,, = - N;"s1

124

( 11.14)

Mehanicki stepen korisnosti pogonskog postгojenja obuhvata sve gubitkc \.. ор nastaju u samom postrojenju tokom rada. Kod dizel-motora iznosi: n111 =0,75 -0. I' ~ .

2. Koeficijent iskoriscenja

recluktoгa

( 11"d)

N",,

(11 . 15)

"fJre,1 = лr }•f J

Kod motornih brodova, n,ed= 0,97- 0,98. (п,. ".,)

3. Koeficijent iskoriscenja voda vratila

(11.16) Ovaj koeficijent zavisi od vrste i broja \ezista na koja se oslanja vod vrat ila (osovinski vod). Kod dizel-motora, п,.. " = 0,97- 0,98. 4. Stepen korisnosti propulzora

(пр)

·r.

/р

N N

= ___д_

(11.17)

pr

kod motornih brodova sa propelerom (recnih brodova), np= 0,56-0,60.

5. Koeficijent potp1111e propulzije (npp). On obuhvata sve do sada navedene koeficijente korisnosti. (11.1 8) odnosno: (11.19) Kod motornih brodova sa propele1·om (recni brodovi), npp ~ 0,45. Sve navedene vrednosti koeficijenata korisnosti odnose se na normalan rezim rada pogonskih strojeva i na uslove plovidbe bez posebnih opterecenja. Jnstalisana ( nominalna) snaga glavnog pogonskog stroja ( N;1щ) jednaka је: (11.20) Zamenom jednacine (11.13) u jednacinu (11.20)

R·v

Nin st = - -

doЬija

se:

(W)

( 11.21)

пРР

gde su: - R -

otpor broda, (N),

v - brzina plovidbe broda · u odnosu na vodu, (m /s), npp- koeficijent potpune pгoptilzije; odnosno:

Nin st = gde

је:

R·v 11рр. 3,6

(W)

(11.22)

v -

brzina plovidbe и odnosu na vodt1 ,(km /h). Kod motornog tegljaca razlikuju se jos dva koeficijenta. 125

ј {

\ 1

1

-----_.___,_--i~~-=.u.LL-J-----.;._----__;~~~ Slika 12./ -

Prikaz sidrenog uredaja

па

pramcu m·emjaka bez sopstVf?110g pogona ( tegljenice)

12.1.1. SIDRA Najpoznatiji tipovi sidara su: patentno druga) i aamiralitetsko sidro.

s idгo

(Halovo, Bajersovo, Hajneovo

12. 1. 1. 1. Patentno sidro Od patentnih sidara najvecu primenu imaj u Halova sidra, ciji su- osnovni deIovi prikazani na slici 12.2. 1

5

2

Slika 12.2 -

128

Halovo sidro; 1 - sidreni skopac, 2 - struk sidra, 3 5 - ёivije, 6 - osovina

krak sidra, 4 -

knma зidra

Na slikama 12.3

12.4 prikazani su ·Bajersovo

Hajneovo sidro.

Slika 12.3 - Bajersovo sidro

Slika 12.4 - Hajneovo sidro

12.1.1.2. Admiraiitetsko sidro Admiralitetsko sidro se i danas zadrZa.lo u upotreЬi, ali samo na riЬarskim brodovima i manjim plovilima obalne plovidbe. Admiralitetsko sidro, sa svojim osnovnim delovima, prikazano је na slici 12.5

Slika 12.5 - Admil·alitetsko sidro; 1 - sidreni skopac, 2 - uska sidra, 3 - koren sidra, 4 -, si/jak, 5 - sid1·e11a sapa, 6 - kгak sid1·a, 7 peta sid1·a, 8 - struk sidra, 9 - sidrena precka 10 - otv01· za klin, 11 - klin

12.1.2. SIDRENI LANAC Sidreni lanci su namenjeni za nosenje sidra, kao i za njegovo obaranje na dno vode. Materijal i svi konstruktivni elementi sidrenog lanca su utvrdeni pravilima Jugoslovenskog registra brodova. Velika duzina sidrenog lanca је neopbodna da Ьi se brod mogao bezbedno usidriti. Najmanja duzina lanca treba da је jednaka trostrukoj duЬini vode na mestu sidrenja. Uslov za ispravan rad sidra је da lanac lezi na dnu vode i da horizontalno vuce vrh sidrenog struka, а da mu ne odize gornji deo od dna. 9 Teorija i oprema plovila

129

6. Stepeп korisпosti vuce (п.t)

(11.23) gde

је: N"ё-

snaga potrebna za vucu povorke tegljenih teretnjaka. Ona

(11 .24

N,.c = Rpov · v (W) gde su: RP0 " 11

је:

otpor povorke teglje11ih teretnjaka u sastavu, (N), brzi11a plovidbe u odnosu na vodu, (m/s).

-

-

Stepen korisnosti vuce (п.t) obuhvata sve gubitke energije, pocev od motora u pюpulzoru), i jos guЬitke nastale usled savladivanja otpora povorke teretnjaka. То znaci da је:

(ukljucujLН:i guЬitke

(l l .25) 7. Stepen korisпosti tmpa tegljaca (п 1 т • tg).

Ovim koefcijentom se izrazavaju tegljaca. 11

tr

guЬici

• tg=

nasta\i usled savladavanja otpor;i

N"t N

(l l.26)

<'f

Pri optimalnoj (najpovoljnijoj) brzini vuce, п 1 , • tgi:::;0,80. Treba teziti da stepen korisnosti trupa tegljaca bude sto veci, trup tegljaca ne treba da bude veliki. Kod motornog potiskivaca postoji sledeci koeficijent.

а

to znaci da

8. Stepen ko1·isnosti potiskivanja ( пр0)

(11.27)

gde su:

N;nsr Npor -

Ona

nominalna (instalisana) snaga glavnog pogonskog stroja, (W), snaga potrebna· za potiskivanje sastava potiskivanih teretnjaka.

је:

Npor=Rsast · V

gde su:

(W)

(11 .28)

otpor sastava potiskivanih teretnjaka, (N), brzina plovidbe u odnosu na vodu, (m/s). Pri najpovoljnijoj brzini potiskivanja odgovarajuceg sastava, stepen korisnosti potiskivanj~ iznosi: пР01 ~:::; 0,45. R sasr -

v

126

-

12. OPREMA BRODA Opremu cine svi uredaji, naprave i delovi broda, osim brodskog trupa i pogonskog postrojenja. Za razliku od opreme slicne namene na kopnu, oprema bro da је izlozena velikim i naglim promenama temperature, viЬracijama, stalnoj vlazi, itd. Masa opreme treba da је sto manja, jer njeno povecanje direktno utice na korisnu nosivost broda. Prema nameni, standardna oprema broda se moze podeliti na sledeee glavne grupe: sidrene uredaje, uredaje za izvezivanje plovila, krmilarske uredaje, sredstva unutrasnje veze na brodu; sredstva i opremu za spasavanje, uredaje i opremu za navigaciju i signalizaciju, sredstva za osiguranje od prodora vode, sredstva za sprecavanje i gasenje pofura na brodu, komandni pult. Najveci deo ove opreme se ne izgraduje u brodogradilistu, vec је isporucuje ostala industrija. Od svih delova brodske opreme zahteva se maksimalna pouzdanost i sigurnost funkcionisanja, jer kvar Ьi\о kog dela moze dovesti u pitanje sigurnost citavog broda ili zivota putnika i posade, а mogucnost da se k:var otkloni i osteceni deo popravi ili zameni znatno је manja nego na kopnu. Prema Zakonu о pomorskoj i unutrasnjoj plovidЬi, propise о brodskoj opremi kod nas donosi Jugoslovensk i registar brodova (Jugoregistar). Brodu koji nema propisanu opremu ne izdaje se svedocanstvo kojim mu se dopusta plovidba ili се mu se vec izdato svedocanstvo oduzeti. Ukoliko nepost_ ojanje ili neispravnost pojedinih delova opreme Ьitno ne utiee na sigurnost plovidbe, brodu се se privremeno dopustiti da plovi pod uslovom da se и odredenom roku otklone utvrdeni nedostaci.

12.1. SIDRENI UREDAJI Sidreni uredaji obezbeduju brodu polofuj bezbedan za plovidbu ili stajanje. Prikaz sidrenog uredaja na pramcu teretnjaka bez sopstvenog pogona (tegljenice) * dat је na slici 12.1. Sidreni uredaj se sastoji od sidra (1). sidrenog lanca (2), stopera (3), sidrenog vitla (4) i skladista sidrenog Janca ispod palube (5). • Prema pravilima Jugoregistra о gradnji brodova pramcane sidrene uredaje imaju brodovi tegljaci, samohodni motomi teretnjaci i teg\jenice, dok kпnene sidrene uredaje imaju bro dovi potiskivaci. Nesimetricne potisnice imaju pramcane sidrene uredaje, а simetricne potisnice i prameane i krmene sidrene uredaje.

127

Izgled sidrenog lanca dat

је

na slici 12.6.

S/ika 12.6 - Sid1·eni lanac; 1 - vreteno sidra, 2 - sidreni skopac, З - skopac sidre11og la11ca, 4 - оЬiспа karika, 5 - velika km·ika, 6 - vrtuljak, 7 - ve/ika karika, 8 - 0Ьiс11а kш-ika

12.1 .3. STOPERI

Izmedu sidrenog vitla i zdrela (otvo1·a kroz koji sidreni lanac sa palube izlazi iz broda) postavlja se jedna naprava za sidreni Ianac, cija је osnovna namena da spreci suvisna opterecenja sidrenog vitla kod usidrenih brodova. Ova naprava naziva se stoper. Postoje razni tipovi stopera, od kojih su neki prikazani na slici 12.7.

S/ika 12.7 -

130

Razni tipovi stopera; а - stope1· sa zavojnicom, Ь - pre11osni stoper sa la11cem, stope1· sa zatvaracem, d - stoper sa kfa/110111

с

-

12.1.4. SIDRENA

VIТLA

Sidreno vitlo sluzi za spustanje i podizanje sidra. Nalazi se na prameanom delu broda, sa izuzetkom brodova potiskivaea, gde је smesteno na krmi. Sidro se

Slika 12.8 - Sidreno vitlo; 1 - elektromotor, 2 - k11Cistepre11osnika, 3 - lancanik, 4 - teme/jna 5 - r11Cica kocnice, 6 - kopca za uk/j11Civa11je i isk/juCivanje lancanika, 7 - pritezni ЬиЬапј, 8 - e/asticna sigumosna kopca

р/оса,

131

spusta usled sopstvene tezine delovanjem sile Zemljine teze, а podize se snagom pripadajuceg elektromotora. Crtez sidrenog vitla, sa naznacenim najvaznijim delo vima, dat је na slici 12.8. U pogledu polozaja osoviile, sidrena vitla su horizonta\na, koja se najcesce koriste, ili vertikalna, koja se koriste kod velikih morskih brodova. Sidreni uredaji imaju dva sidra (Ievo i desno), tako da sidreno vitlo ima dva Ianeanika. Svaki Iancanik је svojom kopcom spojen za pogonsku osovinu - cime se svako sidro ро jedinacno moze spustati i podizati. Na krajevima osovine sidrenog vitla najcesce su ucvrsceni pritezni bubnjevi, tako da ono moze istovremeno da sluzi i kao pritezno vitlo na pramcu broda. 12.2. UREDAJI ZA IZVEZIVANJE

Prema pravilima Jugoslovenskog registra brodova, svaki brod treba da ima uredaje za izvezivanje zbog postizanja sto veceg stepena sigurnosti broda i posade. U ove uredaje spadaju: celicna u:lad, bitve, zevaee, pritezna vitla i uredaji za tegljenje (vucu). 12.2.1. CELICNA UZAD

Na savremenim brodovima koriste se kruta celicna u:lad, izradena iz vise t~n­ kih uzadi. Ova tanka u:lad sastoje se iz vlakana odredene jacine na kidanje, koja zavisi od same namene u:ladi. Celicna u:lad se koriste za izvezivanje bocno postavljenih plovila, za tegljenje (vucu) teretnjaka, za vezivanje za obalu i za druge namene. Karakteristicni tipovi celicnih u:ladi, prema nacinu upredanja, dati su na slici 12.9. Jednostruko upredanje (sl. 12.9а) podrazumeva zice jednostavno upredene u uze. Ovakvo uze је otporno prema koroziji, ali је tesko savitljivo i zahteva velike koturove i dobose za namotavanje. Kod dvostrukog upredanja (sl. 12.9Ь) zice se upredaju и strukove, а strukovi и иzе oko kudeljnog srca. Kod trostrukog ili kabelnog upreЬ) С) а) danja (sl. 12.9с) zice su prvo upredene и strukove, ovi и grupe, а grupe oko kuSlika ·12.9 ~- Karakte1·isticni tipovi celic11ih deljnog jezgra и kabelno uze. Kudeljno uiadi prema 11aCi11u up1·edanja: а - jed11ostmko upredq11je, Ь - dvostruko upreda11je, с - t1·0- jezgro poveeava precnik uzeta, ali ga trџko 11preda11je pravi i savitljivim.

•

12.2.2.

BIТVE

Na osnovu pravila Jugoslovenskog registra brodova, svaki brod treba da ima odredeni broj dobro dimenzionisanih bitvi. Bitve se izraduju ро standardima, i to najcesce od eelika i Iivenog gvoZda.

132

"

Razlikuju se tzv. obicne Ьitve i Ьitve s jednim ili dva krsta. Oblcne Ьitve se primenjuju za tegljenje (vucu) brodova, za vezivanje broda za obalu, kao i za vezivanje broda uz brod. Bitve s krstom se primenjuju pri vezivanju uzeta za spustanje camaca, kod manipulisanja teretom, itd. _ Prema konstruktivnom resenju postoje vertikalne i kose bitve. Na slici 12.10. shematski је prikazana oЬicn.a vertikalna Ьitva. Od precnika Ьitve (D) zavise i ostale njene dimenzije: duzina (L), sirina (В) i visina (Н), kao i mesto na paluЬi broda gde ее se Ьitva ugraditi. Mesto na paluЬi broda gde· su Ьitve smestene posebno se pojaeava (primer lokalne cvrstoce broda).

а

·о

m . .

L

Slika 12.10 -

'

Sflematski prikaz oblcne vertikalne Ьitve

Slika 12.11 -

Sћematski prikaz strukim krstom

Ьitve

s d vo-

Prema poloZaju na brodu, Ьitve mogu Ьiti na pramcu, krmi i bokovima broda. Na slici 12.11. shematski је prikazana Ьitva s krstom.

12.2.3. ZEVACE Zevace sluze za vodenje uZadi preko ivice brodske palube do Ьitava. Izraduju se od livenog gvoZda. Postoje oЬicne zevaee (s·amo sa tzv. usnama), kao i zevace sa jednim do eetiri vertikalna valjka, koji mogu Ьiti pokretni i nepokretni. Na slici 12.12 predstavljeni su raz\iciti tipovi zevaea: oЬicna zevaca (sl. 12.12а), zevaea s jednim nepokretnim valjkom (s\. 12.12Ь), zevaea s dva pokretna valjka (sl. 12.12с) i zevaea s dva pokretna i jednim nepokretnim valjkom (s\. 12.12d).

Slika 12.12 - Sllematski p1·ikaz razliCitill tipova zevaca

133

Kod punih ograda, umesto zevaca, postavljaju se tzv. oka u ogradi, koja se izraduju od Iivnog gvoZda (sl. 12.13).

t Slika 12.13 - lzgled oka kod punih ograda;

12.2.4.

а

- ovalno oko s rogovima, Ь - oval110 oko

PRIТEZNO VIТLO

Pritezna vitla omogueavaju bezbedno pristajanje broda uz obalu ili neki plo.vni objekt. Na ovim vitlima је namotano celicno uze ciji se kraj vezuje ·za bitvu па obali ili na nekom plovnom objektu. Razlikuju se rucna i mehanicka pritezna vitla. Mogu biti smestena na prameanom, odnosno krmenom delu broda. Sidreno vitlo na pramcu moze -posluziti i kao pritezno vitlo. Prema polofuju u prostoru, osovina i bubanj priteznog vitla mogu imati horizontalan ili vertikalan polozaj. Pritezna vitla imaju veliku primenu u recnom saobгacaju , а posebno kod tegljenih i potiskivanih sastava. Omogucavaju vezivanje vise plovnih jedinica u jednu celinu, zbog eega imaju siroku primenu kod potiskivanih sastava jer omogucuju neposrednu vezu izmedu broda-potiskivaca i potisnica, koje su, takode, s pritezпim vitlima spojene u jednu celiпu. Vrlo cesto, а narocito na putnickim brodovima, primeпjuju se vertikalna pritezna vitla, kojima se postizu veee sile pritezanja i pritezanje se moze izvesti iz Ьilo kog smera, za razliku od pritezni\1 vitla s horizo11talnom o sovinoш. Osim ovih, postoje i automatska pritezna vitla. Rad s ovim vitlima је znatno jednostavniji i laksi. Kada је brod jednom privezan, vitlo automatski (kod preveIike sile) popusta uze, а cim sila u uzetu popusti, automatski ga priteze . Pritezno vitlo s vertikalnom osovinom prikazano 134

је

na slici 12.14.

А-А

Slika 12.14 .. P,·itez110 vitlo s vertikalnom osovi110111; 1 - elekt1·0111otor, 2 - рш cilind1·ic11i/1 zupcanika, З - puzni p1·e11os, 4 - kuCiste, 5 - osovina, 6 - spoj11ica, 7 - Ь11Ьа11ј, 8 - poklopac Ь11Ь11ја

135

(3) -

(4) -

(5) (6) -

(7) (8) -

(9) 10) ll) -

Rucica kojom dolazi do spoja zupeanika (8) sa zupeanicima (9). Samo na taj nacin se moie ostvariti okretanje dobosa (6 i Ј О), jer Ьi se и protivnom osovina vitla (7) okretala sama. Zupeanici (8) nalezu na zupeanike samog dobosa (11 ), tako da se tek tada dobos okrece (levi, desni ili оЬа, vee prema tome koja se rucica pok!'enula). Elektromotor kojim se okreee osovina vitla (7). Rucica kojom se pusta u rad elektromotor. Levi dobos na kome је namotan vucnik - celicno uze (duzine, 1= 300 т) . Osovina vitla. Zupcanici na osovini vitla Zupci koji ulaze и zupeanike. Desni dobos na kome је namotan vucnik (duzine, 1=300 m). Veliki zupeanici dobosa

Uredaj za tegljenje sa vucnim vitlom prikazan

је

na slici 12.18 .

..7

Шkа

12.18 - f zgled m·edaja za teglje11je sa vuc11im vitlom; 1 vitlo

12.3.

Vuc110

иzе,

2 -

fuk , 3 -

Vucno

КRМILARSКI UREDAЛ

Uredaji za krmilarenje treba da udovolje zahtevima koji se odnose na upravja11je bгodom. Pod upra vljanjem brodom podrazumeva se sledece :

l38

smeгa

-

stabil11ost odrzava;

-

mogucnost broda da napravi sto manji krug okretanja; osetljivost krmilarskih uredaja, tj. sposobnost uredaja da brod iz jednog smera plovidbe brzo i bezbedno dovedu u drugi zeljeni smer.

plovidbe, odnosno sposobnost da se zeljeni smer dobro

Krmilarski uredaj, jedan od najvazпijih ciuilaca za bezbednu plovidbu broda, silu kojom se dejstvuje na krmilarski tocak i time omogucuje postavljanje рега krme (krmila) и ze\jeni polotaj.

preпosi

Danas se izraduju krmi la1·ski uredaji za otklon krmila (pera krme) od 40° udesno i ulevo, pri vremenu trajanja prekreta krme od 30 sekundi (iz jednog u drugi krajnji polotaj). Upravljanje ul iспо.

krmilaгskim

uredajem moze biti : mehanicko, elektricno i hidra-

Mehanicki krmilarski uredaj sastavljen је od sistema lanaca i poluga. Primenjuje se na onim p lovnim objektima gde је ljudska snaga dovoljna za upravljanje krmilarskim tockom. Osnovлi delo vi mehanickog kvadrat i pero krme (kгmilo).

kгmilarskog

uredaja su: to cak, lanci, la ncanici,

cevovodi elektricni vodovi

pr·ikljucak п а rnrezu

б

Slika 12./9 - Osno1'1lo de/01·i llidraulicnog knn ilшskog 111·edaja ; / - 1·11спа pumpa, 2 - тоrота pumpa, 3 - cili11d1·i knnilщske masine, 4 - automatski vemil, 5 - knnilшski tocak, 6 - p1·01ocni 1•e11til, 7 - mali km1i/G1·ski tocak (za upravlja11je motomom ритрот), 8 - p1·ek1·etna sklopka, 9 - elektromot01·, /О - otpomik, 11 - pokazivac otklona kmiila, 12 - davac pokazivaёa otklona

139

12.2.5.

UREDAЛ

ZA TEGLJENJE

Uredaj za tegljenje (vucu) predstavljaju kompleks elemenata i strojeva koji )bezbeduju omogueavaju ·da brod-tegljac (remorker) izvrsi operaciju tegljenja nekog plovila. Uredaj za tegljenje sastoji se od uZa.di, kuke, vucnog vitla i lukova. О uZa.dima је vec Ьilo reci (poglavlje 12.2.1), tako da ovde treba samo nagla;iti da se brod-tegljac opreme uZa.dima za tegljenje (tj. dimen~ionisanje uzadi) и ~visnosti od velicine maksimalne vucne sile koja se javlja u njegovom vucnom Lizetu*. Kuke za tegljenje se takode dimenzionisu и zavisnosti od velicine vucne sile. Manji brodovi tegljaci snabdeveni su kukom, dok veci brodovi osim kuke imaju ' vucno vitlo. Na slici 12.15 prikazane su jednostavna, poluautomatska i automatska kuka za tegljenje.

а)

Slika 12.15 -

Jednostavna (a),poluautomatska

(Ь)

i automatska (с) kuka za tegljenje

Lukovi za tegljenje se postavljaju na krmenom delu broda-tegljaca i protezu~ preko cele sirine broda. Broj lukova se odreduje u zavisnosti o.d duzine krmeo.og dela tegljaea. Lukovi se izgraduju od celicnih cevi. Uredaj za tegJjenje (kod manjeg broda-tegljaca koji ima kuku za tegljenje) prikazan је па slici 12.16. Vucna vitla sluze za пeposrednu vezu izmedu broda-tegljaca i teгetnjaka и povorci, cime se obezbeduje kretanje teretnjaka. ;е

Na slici 12.17 prikazano је vucno vitlo kod motorпog tegljaca "Gruza" (snage glavnog pogonskog stroja, Ninst' = 2х221,5 kW). • Ako је brod tcgljac vezan vucnim uietom (uzetom za tegljenje) za neku cvrstu tacku -na obali (npr. Ьitva, drvo) i µri tome pogonski strojevi broda rade punom snagom, brod se neee kretati (brzina plovidbe, v= О). U ovom slueaju, vucna sila се dostiCi najvecu mogucu (maksimalnu), vrednost. Ovo је tzv. proba u mestu ("proba na vezu"; "proba u mestu").

136

Objasnjenje ozпaka na slici 12.17, kao i princip rada vucnog vitla је sledece: (/) - Rucica koja pokrece !
.1 о

-2.

Slika 12.16 -

U1·edaj za tegljenje sa kukom; 1 - v11c110 uie, 2 -

/11k,

З

- kuka

3

ј

4

Ј Slika 12.17 -

V11c110 vitlo kod motomog tegljaca " Gruia" (N; O!;t= 2 x 221,5 kW)

137

Dejstvom na krmilarski tocak, na desnu ili levu stranu, kretanje se prenosi ·eko laneanika na lance i ostale elemente transmisije (prenosenja), а odatle na 1adrat. Kvadrat, и zavisпosti od ze1jenog smera, prenosi kretanje na rudo, za koje cvrsto vezano pero krme. Pero krme se otkloni za zeljeni ugao, te se tako odrLVa kurs broda. Elektricno daljinsko upravljanje se obavlja pomocu dva pritisna tastera ili jedm upravljackim kolom, odnosno polugom, kojom se direktno ili posredno ро­ ·еее krmilarski uredaj. Postignuti otklon krmila zavisi od toga koliko је dugo cljueen upravljacki uredaj. Upravljanje na ovakav naCin је vrlo jednostavno ~lavnom se primenjuje kod manjih plovnih objekata. Kod vecih plovnih objetta eesto se postavlja i hidraulicno i elektricno upravljanje.

Hidraulicni krmilarski uredaj sa komЬinacijom motornog i rucnog pogona pritzan је na slici 12.19. Prelazak s jednog na drugi pogon је jednostavan и Ьilo kom >loiaju krmila. Princip rada hidraulicnog krmilarskog uredaja је sledeci : Dve pumpe jednakog kapaciteta (1 i 2) su putem cevovoda spojene s cilin·ima krmilarske masine (3). Pomocu automatskog ventila (4) postize se da pri;ci krmila ne mogu delovati natrag na pumpe. Тај ventil automatski otvara put cnosti prema krmilarskoj masini (kada pritisak dode od Ьilo koje pumpe otorne ili rucne), pri eemu ne utice na drugu pumpu koja tada miruje. Rucna impa (1) ugradena је и stub upravljanja i preko zupcastog prenosa spojena је krmilarskim tockom (5). Protocni ventil (6) stiti sistem od preopterecenja. Ргi rucnom hidraulicnom pogonu, rucna pumpa (u zavisnosti od smera okrenja krmilarskog tocka) potiskuje tecnost u odgovarajuci cilindar krmilarske man.e. Na motorni pogon moze da se prede u svakom trenutku, bez posebnog ruC>g ukopeavanja. Upravljanje se tada vrsi zakretanjem malog krmilarskog tocka ) ili poluge. Vec prema smeru zakretanja tog uredaja za upravljanje ukljucuje se, item prekretne sklopke (8), elektromotor (9) za okretanje и levu ili desnu stranu. [otorna pumpa potiskuje tecnost и odgovarajuci cilindar krmilarske masine sve >k tocak (7) ili rucna po!uga ne dodu opet и srednji polozaj. Za prigusivanje moguceg strujnog udara i brzo kocenje elektromotora predden је otpornik (10). Poloiaj krmila pokazuje se и kгmilarskoj kaЬini pomocu elektricnog pokaziLCa otklona krmila (11), koji impulse doЬija od davaea (12) direktno povezanog . osovinom krmila. 12.4. SREDSTV А UNUTRASNJE VEZE NA BRODU Na brodovima, posebno vecim, postoje uredaji za prenos naredenja i obaveenja od komandnog mosta do strojarnice, pramca, krme i pojedinih prostorija t brodu. Najvazniji uredaji za odriavanje navedenih veza su: strojarski telegrf, tele·пi i razglasi, dog!asna cev i druge. 12.4.1. STROJARSKI TELEGRAF Stroja1·ski telegraf povezuje komandni most sa strojarnicom radi prenosa ko.a ndi za rad glavnih pogonskih strojeva. Izdatu komandu pokazuje skazaljka koja : na taЫici telegrafa postavi i nad odgovarajuce napisane naredbe (npr. "puno m 1agom", "stoj", itd.).

40

Uglavnom se razlikuju dve vrste strojarskib telegrafa - s mehanickim i s elek tricnim prenosom. Prva vrsta se upotreЫjava za manje brodove i krace udaljenost i prenosa naredenja, dok se druga vrsta primenjuje па vecim brodovima i za vece udaljenosti prenosa naredbi. Na slici 12.20 prikazan је strojarski telegraf, i to: davac (s mehanickim prenosom) - slika 12.20а , koji se na\azi na komandnom mostu, i primac (s elektricnim vodovima) - slika 12.20Ь, koji је smesten u strojarnici.

оЈ

Slika 12.20 - Suojarski telegraf;

12.4.2.

ТELEFONI

а

- davac,

Ь

- primac

1 RAZGLASI

TeJefoni su urcdaji za komunikaciju unutar broda, tj. izmedu 1·adnih mesta mesta za odmoг. Brodski razglasni uredaji s\uze za obavestavanje posade.

razonodu putnika

141

U zavisnosti od namene i velicine broda, propisima k1asifikacionib ustano\a >d nas је to Jugoregistar) utvrduju se broj, velicina i kapacitet pumpi za sparanje. Medutim, za sprecavanje daljeg prodora vode и brod koriste se mnoga priSna sredstva, kao sto su : impregnirane tkanine ("ponjave" - sl. 12.23), klinovi . 12.24), razni podmetaci (sl. 12.25), Ъrzovezujuci cement (sl . 12.26), itd.

Slika 12.24 - Sredsrvo za osig111ш1j e od prodora vode - klin; 1 - klinovi, 2 - zapusac (сер)

Slika 12.25 - Sredstvo za osiguranje od prodora vode - podmetac od kudelje ( kuCine); 1 - oplata broda, 2 - jastuk od kude/je, 3 - daska, 4 gredica, 5 - k linovi, б - podmetac, 7 - elemem ko11strukcl}e broda

Slika 12.26 - Sredstvo za osig11/'a11je od prodora vode - brzovezujui:i cemenr ; 1 - oplata broda, 2 - 1·ebro, 3 - Ьоспо 1·asporede11je gredice, 4 штаtш·а, 5 - zastif11i zid, б - jastuk, 7 - beto11, 8 - sanduk, 9 - gredica k ojom se vrsi pritiskiva11je, ЈО - g1·edica za p1·ifkiava11je sanduka

44

12.8. SREDSTVА ZA SPRECAV ANJE 1 GASENJE POZARA NA BRODU

Pravilima о gradnji brodova unutrasnje plovidbe Jugoslovenskog registra bro dova predvideni su uredaji i oprema za otkrivanje poZa.ra na brodu i njegovo gasenje. Isto tako, pravilima о gradnji brodova su precizno odredeni materijali za gradnju brodova i ugradnju, poloZa.j i broj izlaza: i stepenica, spremista lako zapaljivog materijala, sistem grejanja i osvetljenja, ventilacija i tankovi goriva. Posebne· odredbe и vidu dodatnih zahteva postavljaju se za putnicke brodove i tankere. Sredstva signalizacije i gasenja poZa.ra odnose se na: - sistem gasenja poZa.ra vodom, kojim se definise broj, kapacitet i razmestaj poZa.rnih pumpi, cevovoda, ventila, itd.; - druge sisteme gasenja poZa.ra (penom, ugljendioksidom, itd.); - pozarnu signalizaciju, kojom moraju da budu opremljeni svi putnicki brodovi, kao i njihov razmestaj; ·

12

.. --t··-

13

Slika 12.27 - Prenosni protivpoiami aparat sa ugijendioksidom; 1 - levkasto proSirenje, 2 mlaznica, З - prekidac, 4 - rukolivat, 5 - savitljivo crevo, 6 - Ьоса, 7 - navrtka, 8 - sigurnosni klin, 9 - udama g/ava, 10 - udama igla, 11 - zaptivac ("dilitung"), 12 - ugljendiok· sid (gas), 1З - ugljendioksid ( tecnost), 14 - шщtгаsпја cev 10 Teorija i oprema plovila

145

12.4.3. DOGLASNA (GOVORNA CEV) Doglasne cevi obezbeduju vezu izmedu komandnog mosta i strojarnice. U noje vreme prepustaju mesto mehanickim i elektricnim sredstvima veze. Ipak se jos ogu naci, i to najcesce na brodovima unutrasnje plovidbe starije gradnje.

12.5. SREDSTVA 1 OPREMA ZA SPASAVANJE

Sredstva i oprema za spasavanje podlezu pravilima о gradnji brodova unu1snje plovidbe Jugoslovenskog registra brodova i obuhvataju: camce za spasanje i njihov smestaj, pojaseve za spasavanje, vence (kolutove od plute) i prsluke. pomorstvu se jos predvidaju i splavovi. U zavisnosti od velicine i namene broda, propisi predvidaju broj camaca i ihovu velicinu. Od camaca se zahteva da imaju dobre manevarske osobine, mo1cnost lakog i brzog spustanja и vodu i podizanja na brod, dovoljan stabilitet i lervni deplasman, itd. Materijali za gradnju camaca su drvo, celik, aluminijum, asticna masa, gнma i drugo. Jedan od nacina rukovanja camcem za spasavanje pгikazan је na slici 12.21.

Slika 12.21 - NaCin rukovanja i'amcem za spasava11je

u· ovu vrstu opreme spadaju i pojasevi za spasavanje, koji se izradujн od plнte, 11ovije vreme i od sintetickih masa. Izraduju se и оЫikп potkovice ili su okrпg­ g oЫika. Propisima se odreduje najmanji broj pojaseva za spasavanje na brodп. и

Svaki clan posade mora imati i prsluk za spasavanje, koji se najcesce izraduje 1 plute.

Prsluk i pojas za spasavanje prikazani su na slici 12.22.

аЈ

Ь)

S/ika 12.22 - lzgled p1·s/11ka i pojasa za spasa1•a11je а - cvrsti spasilacki prsluk, Ь - pojas za spasava11je па 11ad11vavat1je

12.6.

UREJ>AЛ

1 OPREMA ZA NAVIGACIJU 1 SIGNALIZACIJU

Opremanje brodova navigacionom opremom i njihov smestaj na brodu moraju se izvrsiti prema pravilima о gradnji brodova unutrasnje plovidbe Jugoslovenskog l"egistra brodova. Oprema koja se ugraduje zavisi od vrste broda i podrucja plovidbe. U navigacionu opremu spadaju: radar, dubinomer, brodski sat, inklinometar, reflektori i drugo. 1 uredaji za signalizaciju se definisu prema pomenutim p1·avilima о gradnji brodova unutrasnje plovidbe, а podrazumevaju: signalna svetla, zvucna signalna sredstva i signalne svetiljke. Ovi uredaji i oprema posebno se obraduju и drugim strucnim p1·edmetima srednjeg usmerenog obrazovanja saobracajne struke - vodni saobraeaj.

12.7. SREDSTVA ZA OSIGURANJE OD PRODORA VODE Ova sredstva sluze, u slucaju ostecenja i proboja oplate broda, za spreeavanje prodora vode и unutrasnjost brodskog trupa. Na savremenim brodovima uglavnom se koriste snazne pumpe pomocu kojih se izbacuje voda koja је vec usla и deo b1·odskog prostora, cime se spreeava dalje sirenje vode na brodu. Na taj nacin se zadrzavaju plovnost i stabilitet broda. 1

Slika 12.23 - S1·ed~tvo za osig11ra11je od p1·od01·a vode - imp1·egnirana tkanina; 1 i 9 - kmjnji poloiaj podmetnllfe tkani11e pre 11avlcaenja, 2 - uie za povlace11je, З - cekrk, 4 - kопорас za zatezanje, 5 - s111e1· р1·ета dizalici ili cek1·k11, 6 podvuceni krajevi tka11ine, 7 - tka11i11a па mestu p1·odora vode, 8 - ko11trolni nivokaz

143

-

protivpol.arnu opremu, kojom se defiпise razmestaj opreme, пjihov l;>roj kao i drugi neophodni parametri. U ovu kategoriju spadaju: prenosni protivp ol.arni aparati, metalni sand uci s peskom, protivpol.arne tkanine ("ponjave"), komplet protivpol.arnih sredstava (sekira, poluga), protivpol.arna vedгa i komplet licne zastitne opreme.

Na sl ici 12.27 dat је prenosni protivpol.arni aparat sa ugljendi oksidom s priom njegovih osnovnil1 delova.

12.9.

KOМANDNI

PULT

Koma11dni pult је mesto sa koga se upravlja bгodom i gde su smesteni SYi daji i instrumenti рошосu kojiЬ se kontro lise tacnost izvrseпja komandi. SЬe­ tski pгikaz komand1}og pulta savremenog broda potiskivaea dat је на slici 12.28.

Slik!! 12.28 - S/zematski prikaz koma11d11og pu/ta savremenog broda potiskivaca

Palice za upravljanje brodom (1). - Pomocu njih se pre11ose komande na .vna krmila. Koma11da se prenosi do kгmila (pera krme) sisten10m cevovoda ji је sloze n hidraulicni uredaj. Otklanjanje palica u desnu ili levu stranu presi se preko hidraulicnog sistema па pero krme, cime se lako i brzo menja smer >vidbe. Ugao otklona glavnih krmila ocitava se neposredno na pokazivacu оt­ ша glavnЉ krmila (2). Palice za voznju brodom napred iii nazad (3). - Direktno su vezane sa glavm pogonskim strojevima putem daljinskih komandi. U slueaju koeenja (zaustavnja) brodom se vozi unazad tako sto se и redнktoгu menja smer okretanja prolera. Komandne palice st1 nezavisne i za jedan i za drugi pogo11ski stroj . Јб

Palice za upra,ljanje pomocnih ("flanking") krmila (4). - Na istoj osovini gde se nalaze komande glavnih krmila smestene su i komande pomocnih krmila. Ро mocna (tzv. flanking) krmila slнze za izvodenje odredenih manevara brodom и pr istanistima ili sidristima. Ova krmila mogu raditi i istovremeno sa glavnim krmiliшa, sto zavisi od manevaгskih zadataka. Otklanjanjem poroocnih krmila za izvestan ugao и odnosu na uzduznu osu simetrije broda i suprotnim smerom okretanja propelera postize se bocno poroeranje broda ili sastava teretnjaka. Tada bocni pritisci vode dejstvuju na povrsinu krmila. Ugao otklona p omocnih krroila (od 0° do 40°, levo i desno) ocitava se sa pokazivaca otklona krmila (5). Kako је rec о hidraulicnom sistemu и kome treba da vlada odredeni radni pritisak, to se na komandnom pultu nalazi i pokazivac pritiska vazduha u celom sistemu (6). Kada pritisak padne ispod 24,32 bara, ukljucuju se Ьосе koje ga podizu na 30.4 bara, sto obezbeduje siguran rad sistema. Pokazivac broja obrtaja glavnih pogonskih strojeva (7). - Ukoliko dode do naglog pada lлој а obrtaja Jevog ili desnog pogonskog motor a, to se registruje na po kazivacima koji se nalaze па komandnoш pultu. Pokaziyaci pritiska ulja (8) i vazduha (9). - Ovi pokazivaci su indikatori stanja mot01·a u toku eksploa tacije. P okazuju da li su glavni pogonski motori sigurni и rad u. U slucaju da pritisak ulja ili vazduha opadne ispod 27,36 bara posada pre- . duzima odgoYaгajuce mere da bi se eventualne smetnje otklonile (pregledaju se pumpe, cevovodi, itd.). Za svaki motor postoji indikator pгitiska ulja i vazduba. Pritisak ulja za podmazivanje i hladenje pojedinih elemenata motoгa iznosi oko 10,13 bara. Pokazivac pritiska vode u sistemu za bladenje (10). - Uslovi rada brodskih motora zahtevaju hladenje svih njegovih delova, sto se postize dovoljnim pritiskom vode koja cirk ulise kroz sistem za hladenje moto ra. Pritisak vode za hladenje је oko 4,04 bara. Pirometar (11). - Ovo је uredaj za pokazivanje radne teшpei:ature motora. Ukoliko se temperatura motora poveea preko odredene vгedno sti , uzrok tome treba traziti u sistemu za podmazivanje motora il i и sistemu za Ыadenje motora. Svi glavni pogo nski motori imaju svoj pirometar koji sluzi za kontrolu njegovog rada. Dublnomer (12). - Sluzi za bezbednu plovidbu и periodima tzv. malih voda, kao i na sektorima plovnog puta gde su vodostaj i cesto promenljivi. Dubina vode se meri ispod dna broda. Radar i ziroskop (13). - Radar se koristi u slucaju slabe vidljivosti, kao i p1·i nocnoj plovidbi. Odstupanje broda od kursa meri se ziroskopom , koji је na bгodovima uнutrasnje plovidbe и sprezi sa radarom. Radio-stanica (14). - Obezbeduje brodu veze sa spoljnom srediнom. U zavis11osti od snage predajni ka, postoji nekoliko tipova radio-stanica. Pri plovidbi na unutгasnjim plovnim putevima radio-stanice sluze i za uspostavljanje veze sa drugim brodovima и cilju bezbednog mimoilazenja, preticanja, pr olaska kroz brodske prevod11ice, prolaska uskim deonicama· plov11.og puta, itd.

10•

147

Strana 4.4.б.

Primer proracuna istisnine brcdskog trupa primenom metoda numericke integracije ..................................... . ................. .

зо

OSNOVNE TEHNICKO-EKSPLOATACIONE OSOBENOSТI SAVREMENOG BRODA ........... . .................................. . .................... .

31

PLOVNOST . .. . .................... . ..................... . . ... . ........... .

33

STAВILITET

........................................... . ......... .

34

7.1 Opsti pojmovi ........................................ . ................ . 7.2: Staticki stabllitet ............................ . .......................... . 7.2.1. Poprecni stabllitet ................... . ............................. . 7.2.1.1. Izracunavanje momenta statickog stablliteta ................. . 7.2.1.2. Opsti uslovi stablliteta broda (uslovi plovnosti) ............... . 7.2.1 .3. Moment inercije povrsine vodne linije i njegov uticaj na stabllitet broda .......... . ... . ...................... . ............. . 7.2.1.3.1 . Moment inercije povrsine vodne linije ....................... . 7.2.1.3.2. Uticaj momenta inercije povrsine vodne Jinije na stablJitet brcda 7.2.1.4. Podela statickog stablliteta .............· .................... . 7.2.1.4.1. Stabllitet oЫika (forme) ........................... . ....... . 7.2.1.4.2.Stabllitet tezine ............ . .......................... . ... . 7.2.1.5. Kriva stablliteta (Ridov dijagram) ......................... . 7 .2.1.б. Odredivanje pocetne metacentarske visine eksperimentom naginjanja broda ............ . ... . ... . ............ . ...... . .......... . 7.2.2. Uzduzni stabllitet ..................... . ..... . .................. . .. . 7.2.2.1 . Pretega broda (trim) 7.2.3. Stabilitet и posebnim uslovima . . ................................... . 7.2.3.1 . Stabllitet brodava pri nasukanju (nasedanju) ............ . .. . 7.2.3.2. Stabllitet broda pri dokovanju ........ . ........ . ... . ....... .

34 35 35

44 46 47 50 50 51

7.2.4. Slobodne povrsine i stabllitet broda ................................. . 7.2.4.1. Moment inercije povrsine tecnog tereta u brodskim tankovima .. 7.2.4.2. Slobodne povrsine i njihov uticaj na stabllitet ............... . 7.3. D inamicki stabllitet ................................... . .... . ...... . ..... . 7.4. Kapacitativni plan broda

53 53 54 57 58

OSNOVI BRODOGRADNJE 8.1. Materijal za gradnju brodova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.1. Materijal za gradnju brodskog trupa i nadgгade brcda . . . . . . . . . . . . . . 8. Ј .2. Materijal za ugradnju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.3. Osobenosti pojedinih brodogradevinskih materijala . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2. Celicni Jimovi i profili . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3 Nacini spajanja elemenata brodskih konstrukcija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.1. Zakivanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.2.Zavarivanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.3. Uporedenje zakovane i zavarene brodske konstrukcije ..... .-. . . . . . . .

63 63 63 63 64 64 66 66 67 72

8.4. Sekcije i sklopovi

72

KONSTRUKCIJA 1 CVRSTOCA BRODA

75

9.1. Konstrukcija brcdskog trupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1.1. Glavni elementi kostura brodskog trupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1.2. EJementi oplate brodskog trupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9. 1.3. Pramac i krma brcda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1.4. Kostur broda s jednostrukim dnom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9. 1.5. Kostur broda s dvostrukim dnom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1.б. Tunel voda vratila propelera .. .. .. . .. . . ... ... . ... . . .. . .. . . .. . ... . . 9.1.7. Palube broda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

75 76 79 79 81 81 82 83

9.2. Osnovni pojmovi о cvrstoci brodskcg trupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2.1. Poprecna cvrstoca brodskog trupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

&4 84

BRODA

"

Зб

37 39 39 41 41 42 43 43

9.2.2. Uzduina cvrstoca brodskog trupa ................................. . 9.2.3. Lokalna c'тstoca brodskog trupa ................................. . 9.3. Sistemi gradnje brodova ............................................... . 9.4. Prim~na ukrucenja i nosaea и brodogradnji ........................ . .. . . .

Strana 85

10. OTPOR BRODA

86 86 88 90

10.1. Osnovni pojmovi о otporu sredine pri kretanju brodova . ................... . 10.2. Priroda otpora ....................................... . ............... . 10.2.1. Hidrol'inamicke pojave pri kretanju broda (pojmovi: otpor trenja i ostali otpor) .... ........ . ........ . ................................... . 10.2.2. Najpovoljniji oЫici tela и pogledu otpora ...... .' .................. .

90

10.3. Odredivanje otpora pri plovidbl brodova ..... ...... .......... . . . ......... . 10.3.1. Dinamometrisko ispiti,1anje izgradenih brodova na plovnom putu .. . . 10.3.2. Dinamometrijsko ispitivanje modela и istrazivackim bazenima . ...... . 10.3.2.1. Zakoni slicnosti Vilijama Fruda .......................... · 10.3.2.1.1. Racunski primer izracunavanja korespodentne (odgovarajuce) brzine ................. ....................... .. . ...... . 10.3.2.2. Postupak modelskih ispitivanja otpora broda i preracunavanje dobljenih rezultata .................................... . .

93 93

10.4. Racun.ske metode za izracunavanje otpora brcda ......................... . 10.4.1. Otpor txenja ................................................... . 10.4.2. Osta\i otpor ................................................... . 10.4.3. Odredivanje ok'Vasene povrslne brodskog txupa ................... . 10.4.4. R.acunski primer proracunavanja otpora brcda .... : ................ . 10.5. Odredivanje otpora vazduha .......................................... . . 10.6. Otpor usled pada vodotoka ........................................... . 10.7. Uticaj ogranieenih razmera (dimenzija) plovnog puta na povecanje otpora ... . 10.7.1. Plovni put ogranieene duЬine i dovoljne sirine (tzv. plitka Ycda) .... . . 10.7.2. Plovni put ogranicene dublne i sirine (kanal) ....................... . 10.8. Otpori pri kretanju brodskih poYorki i sastava .................. . ..... .. . . 10.8.1. Odredivanje koeficijenta sastava za razna izvezivanja sastava poYorki tegJjenih teretnjaka .................. . ..................... . ... . .. . 10.8.2. Odredivanje koeficijenta sastava za razne sastave potiskivanih teretnjaka

98 98

11. PROPULZIJA BRODA

91 91

92

94 95 96 97

99

100 102 103 104 105 105 106 108 108 111 114

11.1. Opsta razmatranja ..... . ............................................... . 11.2. Brodski tocak .... . ... . ..... . ....... . .................................. . 11.2.1. Osnovni pojmovi . . ..................................... : ...... . . 11.2.2. Pojava kliZenja ("slipa") kod brodskog tocka . ................. ... . 11.2.3. Tehnicko -eksploatacione osobenosti brodskog- tocka .............. . .

115 115 116 117

11.3. Brodski propeler (vijak, elisa) ...................... .. ................ ·.. . . 11.3.1. Osnovni pojm9vi . ...... .. .. ... ................................. . 11.3.2. РојаУа kliZenja {"slipa") kcd brcd~kog propelera ................... . 11.3.3. Tehnicko-eksploatacione osobenosti brodskog propelera ............. . 11.3.4. Moguenost povecanja stepena iskoriscenja propelera ...... . ........ . 11.3.4.1. Kortova sapnica (truba) .......................... " ... . 11.3.4.2. Primena tunela ....................................... . 11.3.4.3. Ugradnja Kortove sapnice u tunelu ........ . . ........... . 11.4. Mlazni propulzori ......................... : ........................... . 11.5. Stepeni korisnosti brodske propulzije i b1·odskih pogonskih postrojenja ..... .

117 117 119 120 120 121 121 122 122 124

12. OPREMA BRODA ......................... . ............................... .

127

12.1. Sidreni uredaj i ................. . ............... . ....................... . 12.1.1. Sidra ................................ . .. ................. ..... . 12.1.1.1. Patentno sidro ....................................... . 12.1.1.2. Admiralitetsko sidro ..... . ........ , .................... .

127 128 128 129

114

151

LITERATURA Anfimov, V. N.; Vaganov, G. !.; PaJ'lenko, V. G. Sudovie tjagovie raseeti/ "Transport", Moskva, 1978. g. Anosov, А. V.; Didik, А. D.: Upravlenie sudnom i ego tehniceskaja ekspluatacia/ "Тransport", Moskva, 1976. g. Asik, V. V.: Proektirovanie sudov / "Sudostroenie", Lenjingrad, 1975. g. Bernardi, Т.: Brodske linije/ Sveuciliste и Zagrebu, 1969. g. Buljan, !.: Poznavanje broda i plovidbe/ "Skolska knjiga", Zagreb, 1978. g. Buljan, !.: Stabllnost brodai "Skolska knjiga", Zagreb, 1982. g. Colic, S.: Sastav i opis privrednog brodovlja/ Saobracajni fakultet Univerziteta и Beogradu, 1966. g. ColiC, V.; Stosic, S.: Teorija i oprema plovila/ Obrazovni centar za brodarstvo, brodogradnju i hidrogradnju, Beograd, 1979. g. Fatur, Ј.: Teorija broda/ "Brodogradnja", Zagreb, 1954. g. Frid, Е. G.: Ustroistvo sudna/ "Sudostroenie", Lenjingrad, 1982. g. Gillmer, С. Т.: Modern Sblp Desigh/ United States Naval Institute - prevod na ruskom jeziku: Proektirovanie sovremenogo koraЫja/ "Sudostroenie", Lenjingrad, 1984. g. 1 Jugoslovenski /eksikografski zavod: Tehnicka enciklopedija, II knjiga, Zagreb, 1966. Jugoslovenski leksikografski zavod: Camac brod, brodogradnja/ Zagreb, 1969. g. Jugos/ovenski /eksikografski zavod: Pomorska enciklopedija, II izdanje; Zagreb. Jugoslovenski registar brodova: Pravila о gradnji brodova unutrasnje plovidbe/ Split, 1975. g: Jugos/ovenski registar brodova: Registar brodova 1985/86, Split, 1985. g. Kreculj, D.; ColiC, V.: Plovna sredstva/ Saobraeajni fakultet Univerziteta и Beogradu, Beograd, 1983. g. Lesjukov, V. А.: Teoria i ustroistvo sudov vnutrenego plavania/ "Transport", Moskva, 1974. g. MardeSic, Р.: Enciklopedija plovidbe/ Izdavacko preduzeee Ministarstva saobraeaja FNRJ, Beograd, 1948. g. Milosevic, М.; Milosevic, S.: Osnovi teorije broda 2/ "Skolska knjiga", Zagreb, 1981. g. Sentic, А.: Uredaji i oprema Brodarskog instituta u Zagrebu/ Brodarski institut, Zagreb, 1959. g. Simovic, А.: Brodarenje/ "Skolska knjiga", Zagreb, 1980. g. Silovic, S.: Otpor i propulzija broda/ Sveuciliste и Zagrebu, 1968. g. UrШ, Ј.: Stabllitet broda (П dio); Sveuciliste и Zagrebu, 1964. g. UrSic, Ј.: Plovnost broda/ Sveuciliste и Zagrebu, 1966. g. UrШ,J.: Stabilitet broda (I dio); Sveuciliste и Zagrebu, 1968. g. Vaganov, G. L.: Ekspluatacia sekcionih sastavov/ "Transpo1·t", Moskva, 1974. g. Veriga, S.: Medunarodni sistem jedinica fiziёkih velicina (SI); Masinski fakultet Univerziteta и Beogradu, 1976. g. Vitas, D.: Masinski elementi (I deo); "Naucna knjiga", Beograd, 1951. g. Zaharov, А. М.: Upravljenie sudnom i ego tehniёeskaja ekspluatacia/ "Transport", Moskva, 1982. g. Z1•onkov, V. V.: Sudovie tjagovie rasceti / "Recnoi transport", Moskva, 1956. g.

53

SADRZAJ Strana 1. UVODNE

NAPOМENE

3

2. PREGLED МEDUNARODNOG SISTEMA JEDINICA FIZICКIН VELICINA (SI) NAJCESCE PRIМENJENIH U BRODARSТVU " .. " "". " " " " " " "" ".

4

2.1. Jedinice SI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Jedinice van medunarodnog sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 5

BRODSКI KOMPLEKS 3.1. Pojam о brodskom kompleksu " ........ "." ". " ... " .. " .. "" ... ".. 3.2. Osnovne velicine koje karakterisu brodski kompleks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1. Sopstvena masa broda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2. Deplasman .............. . .......... .. ................ " . . . . . . . . . . . . 3.2.3. Istisnina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.4. Nosivost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.5. Prostornost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

7 8 8 8 8 9 9

3.3. Glavne grupe masa na brod u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

4. GEOMETRIJA BRODA " .... "" .. " " " " " " " " " " .. """. " .. " " " . 4.1. Glavne brodske dimenzije " .. " " .. . . " .... " " " " .. " " " " " " "".". 4.1.1. DllZina broda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.2. Sirina broda ............... : .... .................. . ... . ....... : . . . 4.1.3. Gazenje broda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.4. Visina broda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 1.5. Visina slobodnog boka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12 12 13 13

3.

·т4

14 14

4.2. Brodske linije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1. Vodne linije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2. Linije rebara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.3. Vertikale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.4. Dijagonale ............... .. .. ...... ...... ·. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15 16 16 17 Ј7

4.3. Koeficijenti punoce brodskog trupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1. Koeficijent punoce vodnih linija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2. Koeficijent punoce glavnog rebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.3. Koeficijent punoce istisnine brcdskog trupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.4. Koeficijent finoce brodskog trupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.5. Primena koeficijenta punoce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ј8

4.4. Primena metoda numericke integracijc za propracunavanje velicine istisnine odredivanje povrsine brodskih linija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.1. Opsti pojmovi : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.2. Proracun istisnine metodom povrsine rebara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.3. Proracun istisnine metodom povrsine vodnih linija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.4. Primena Simpsonovog prvog pravila za izracunavanje povrsina vcdnih linija i linija rebara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.4.1. I zracunavanje povrsine vodnih linija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.4.2. Izracunava nje povrsine linija rebara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.5. Primena Simpsonovog prvog pravila za izracuna\'a nje istifn ine tн d~ kcg trupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.5.1. Izracunavanje istisninc pcmccu povrsina vcdnih linija . . . . . . . . 4.4.5.2. Izracunavanje istisnine i:cmocu _povrsine rebara . . . . . . . . . . . . . .

Ј8 20 21 21 21

22 22 23 24 25 26 27 28 28 29

149

Strana 129 130 ·::::::: ::::::::::::::::::::::::::::::: ::::::::: ::::: 131

12.1.2. Sidreni Janac ...... ~ ............................................ .

:И:~: ~f~ee~l -~it1~·

Z.2. Uredaji za izvezivanje ............................................. . ... . 12.2.1. Celicna иZad ................. . ........................ . ........ . 12.2.2. Bitve .............................................. . . . ..... . .. . 12.2.3. Zevaee ......................................................... . 12.2.4. Pritezno vitJo ............................................... . ... . 12.2.5. Uredaji za tegljenje ............................................. .

132 132 132 133 134 136

2.3. Krmilarski uredaji .................... . ...................... . ......... . 2.4. Sredstva unutrasnje veze па brcdu ........ . ...... . ....................... . 12.4.1. Strojarski telegraf ................... . ......................... . 1-2.4.2. Telefoni i, razglasi . ............... . ..... .. ..................... . 12.4.3. Dog1asna (govorna cev) ....................................... . 2.5. Sredstva i oprema za _spasavanje . .. ........... . ................ . ......... . 2.6. Uredaji i oprema za navigaciju i signalizaciju ............. . .... . ... . ...... . 2.7. Sredstva za osiguranje od prodora vode ... . ................. . ........... . 2.8. Sredstva za spre~vanje i gasenje роZага na brcdu ................. . ..... . 2.9. Komandni pult ....................................................... .

138 140 140 141 142 142 143 143 145 146

RATURA ........... . .................................................... . .

148

fladeta Colic - Vladimir Skiljaica • TEORIJA 1 OPREMA PLOVJLA • za Ш razred usme~ obrazovanja saobraeajne struke • Prvo izdanje, 1989. godine • lzdavaci: ZAVOD ZA :BENIKE 1 NASTAVNA SREDSTVA, Beograd, OЬilicev venac 5/1 • ZAVOD ZA IZDAfJE UDZBENIКA, Novi Sad, Sremska 7 • Likovni urednik: BOZIDAR AREZINA • се: LENKA KNEZEVIC-ZUBORSKI • Lektor: SELMA C::OLOVIC • Graficki urednik: v'AN PAКOVIC • Korektor: LJILJA JERINIC • OЬim: 9 1/ 2 stamparskih tabaka • Format: 24 cm • Tiraz: 1150 primeraka • Rukopis predat и stampu marta 1989. godine • Stampanje zavrseno avgusta 1989. godine • Stampa: BIGZ, Beograd, Bulevar vojvode Misica 17