VISOKA POMORSKA ŠKOLA U SPLITU

SEMINARSKI RAD

KOLEGIJ: Konstrukcija, stabilitet, otpor i propulzija broda

PREDAVAČ: prof.dr.sc. Stipe Belak, dipl.ing.

Split, lipanj 2004.

Zadatak:

11.) Pokus nagiba

17.) Dodatni stabilitet i konstrukcija krivulja poluge

29.) Detalji brodske konstrukcije

Stranica 2.

11.) POKUS NAGIBA

Slika 1 - Moment premještanja tereta kod pokusa nagiba

Zbog velike važnosti poznavanja položaja težišta sustava po visini, a radi provjere metacentarske visine, klasifikacijska društva obavezno provjeravaju položaj težišta lakog broda (LIGHT SHIP) za svaki novoizgrađeni brod i svaki brod koji je doživio značajnu rekonstrukciju.

Za točno određivanje položaja težišta lakog broda po visini kod novogradnji isključivo se upotrebljava pokus nagiba. Pokus nagiba se obavlja u brodogradilištu u što je moguće kasnijoj fazi izgradnje i opremanja broda. Sam je pokus organiziran na temelju protokola o provedbi pokusa nagiba koji donose klasifikacijska društva.

Kako se u vrijeme izvedbe pokusa nagiba na brodu još uvijek ne nalazi sva oprema pa time i sve težine, ali se nalazi oprema koja služi u izgradnji broda, nakon pokusa nagiba potrebno je korigirati dobivene rezultate uzimajući u obzir opremu koja će biti naknadno ugrađena i opremu koja će biti skinuta s broda nakon njegove izgradnje (proizvodna oprema).Pokus nagiba se svodi na to da se što točnije izmjeri kut nagibanja broda φ koji odgovara premiještenju tereta p na daljinu d. Težine koje se prebacuju s boka na bok broda moraju

Stranica 3.

iznositi oko 1 - 2% deplasmana broda (D). Kut nagiba broda treba biti oko 3°. Težine se prebacuju na glavnom rebru, i to uglavnom metalne cijevi ili šipke težine 50 kg.

Položaj težišta sustava po visini ( ), za svaku se novogradnju provjerava pokusom nagiba, a rjeđe pokusom ljuljanja. Pokus nagiba organiziran je tako da se one veličine koje možemo precizno i točno izračunati – izračunaju.

p - težina koja se prebacuje s boka na bok broda → mjerimod - veličina (udaljenost) pomaka težine p → mjerimoD - istinina (deplasman) očitana preko zagaznica → očitano, proračunatox - očitanje mjerne letve → očitanol - duljina viska → mjerenoφ - kut nagiba broda → proračunato

- početna metacentarska visina → proračunato

- Određivanje kuta nagiba:

- Određivanje momenta stabiliteta: MN = MST

- Moment nagibanja:

- Moment stabiliteta:

- Iz hidrostatičkih podataka (hidrostatskih tablica) možemo očitati veličine:

Slika 2 - Veličine bitne za izračun nagiba broda- Ako je φ << možemo uzeti da je:

- Metacentarska visina tada iznosi:

Stranica 4.

- Položaj težišta istisnine po visini:

- Metacentarski radijus:

- Aplikata težišta sustava:

- Položaj težišta sustava po visini:

Stranica 5.

17.) DODATNI STABILITET I KONSTRUKCIJA KRIVULJA POLUGE

Slika 4 - Dodatni stabilitet broda

- Ukupni stabilitet broda, Ven der Steiner je podijelio na početni i dodatni stabilitet. Izrazimo li metacentarsku visinu kao sumu duljina a i b dobivamo:

→

- Moment stabiliteta izražen pomoću gornje relacije ima oblik:

- Dodatni stabilitet (u ovisnosti o nadvođu):

I početni i dodatni stabilitet broda mogu biti pozitivni i negativni. Dodatni stabilitet broda je pozitivan ako se točka prividnog metacentra M nalazi iznad točke početnog metacentra M0. U protivnom je dodatni stabilitet negativan.

Stranica 6.

Ako je forma trupa takva da kod nekog gaza nagibanjem broda nema povećanja ni smanjenja širine vodne linije, a time ni promjene IB, dodatni stabilitet je jednak nuli:

.

Slika 5 - Krivulja poluge dodatnog stabiliteta

Slika prikazuje krivulju poluge dodatnog stabiliteta za neku formu broda u ovisnosti o kutu nagiba. Krivulja je označena sa ΔSF i predstavlja onaj dio stabiliteta forme koji nije iskorišten u početnom stabilitetu. To znači da je dodatni stabilitet izravna funkcija nadvođa broda i da se na dodatni stabilitet ne može utjecati promjenom načina krcanja tereta.

- Konstrukcija krivulje poluga:

- Slika prikazuje krivulje poluga početnog stabiliteta broda u ovisnosti o stanju krcanja:▪ Krivulje poluga A i B su krivulje stanja nakrcanosti kod kojih promatrani brod ima

pozitivan početni stabilitet, i brod je u stanju stabilne ravnoteže. Težišta sustava G se

Stranica 7.

u tom slučaju nalazi ispod točke početnog metacentra M0, prema III. uvjetu plovnosti: .

▪ Krivulja C prikazuje stanje nakrcanosti broda kod kojeg je težište sustava G na istom mjestu gdje je i točka početnog metacentra M0. Takav brod je u stanju indiferentne ravnoteže.

▪ Krivulja D prikazuje stanje nakrcanosti kod kojeg točka G leži iznad početnog metacentra M0, i brod se nalazi u stanju labilne ravnoteže i ima negativan početni stabilitet.

Slika 6 - Konstrukcija krivulje poluga

Stranica 8.

29.) DETALJI BRODSKE KONSTRUKCIJE

Konstrukcija broda je sinergijski skup strukturnih elemenata ili elemenata konstrukcije. Konstrukcija broda je skup strukturnih (konstrukcijskih) elemenata koji u zajedničkom djelovanju osiguravaju brodu dovoljnu čvrstoću, krutost (promjenjivost dimenzija u prihvatljivim granicama) i nepropusnost.)

Konstrukcija broda se sastoji od primarnih i sekundarnih elemenata strukture. Primarni elementi strukture su oni elementi koji na sebe preuzimaju opterećenja koja djeluju na brod, na trup broda kao cjelinu (savijanje, torzija i tlačne sile u poprečnom smislu). Primarni elementi strukture dijele se na elemente uzdužne i poprečne čvrstoće. Sekundarni elementi su oni strukturni elementi za koje smatramo da su podvrgnuti djelovanju tlakova i koncentriranih opterećenja tereta na manjem lokalnom području. Sekundarne elemente strukture zovemo i elementi lokalne čvrstoće broda.

- Sa stajališta konstrukcije broda, trup se dijeli na 4 karakteristična područja po duljini:▪ područje krmenog pika▪ područje strojarnice▪ područje teretnog prostora▪ područje pramčanog pika

Područje krmenog pika je područje prostorno ukrepljenih i postavljenih strukturnih elemenata, posebno dizajniranih za preuzimanje jakih i promjenjivih koncentiranih opterećenja kod kormila i kormilarskog uređaja, propelera i statvene cijevi te djelovanja morskog valovlja koji se odražavaju kao udarci tekućine na oplatu broda. Konstrukcija je izvedena sa uzdužnim i poprečnim strukturnim elementima raspoređenim u prostoru sa ostvarenim platformama. Poprečni elementi su postavljeni na svakom razmaku rebara, a razmak rebara je definiran propisima klasifikacijskih društava. U krmenom piku u svojoj funkciji svi strukturni elementi su elementi lokalne čvstoće.

Područje strojarnice se izvodi u poprečnom sustava gradnje sa jakim rebrenicama postavljenim na svakom drugom razmaku rebara, a u području temelja glavnog stroja (strojeva) i na svakom razmaku rebara ili prema propisima klasifikacijskih društava. Struktura dvodna izvodi se i sa jakim uzdužnim nosačima dvodna, posebno kao produžetku temelja glavnih i pomočnih strojeva te odrivnog ležaja. Razmak rebara u strojarnici određen je propisima klasifikacijskih društava, a obično je veći nego kod rebara u pikovima, a manji od razmaka rebara teretnog prostora. Kod manjih brodova struktura strojarnice može se izvesti bez uporabe dvodna, dok je kod većih brodova izvedba s dvodnom obvezatna.

Područje teretnog prostora koje se kod modernih velikih brodova obično poklapa sa područjem paralelnog srednjaka, može se ostvariti u jednom od sustava gradnje ovisno o namjeni i veličini broda. Sustavi gradnje su:

▪ poprečni sustav▪ mješoviti sustav▪ uzdužni sustav

Brodovi duljine ispod 100 m, pod uvjetom da im problem uzdužne čvrstoće nije izražen u odnosu na zahtjeve poprečne čvrstoće, mogu se izvesti u poprečnom sustavu gradnje. Brodovi do 100 m koji zbog vrste i načina krcanja tereta imaju probleme sa uzdužnom čvstoćom i

Stranica 9.

drugi brodovi duljine do 180 m (ponekad i više), grade se u mješovitom sustavu gradnje. Veliki brodovi (od 180 m i više), obavezno se grade u uzdužnom sustavu gradnje jer najveće zahtjeve na konstrukciju predstavlja uzdužna čvstoća.

Područje pramčanog pika je područje od pramčane strane pa prema pramcu. Struktura u tom području je izvedena kao prostorni sklop strukturnih elemenata. Izvodi se sa jakim uzdužnim i poprečnim elementima strukture i većim brojem platformi, a dimenzije strukturnih elemenata se određuju na temelju zahtjeva lokalne čvrstoće i to zbog opterećanja sidara, sidrenog uređaja i lančanika te udaraca morskog valovlja usljed posrtanja (pounding) i poniranja broda (slamming). S obzirom na raspored strukturnih elemenata, konstrukciju pramčanog pika možemo smatrati poprečnom, a razmak rebara određuje se prema propisema registra.

Slika 7 - Mješoviti sustav gradnje

- Klasifikacija strukturnih elemenata:

Stranica 10.

1.) Primarni elementi strukture su (bez obzira na primjenjeni sustav gradnje):▪ Elementi uzdužne čvrstoće: oplata dna, dvodna, boka, dvoboka, uzdužne pregrade,

oplata palube, kobilica, završni voj, palubna proveza, uzdužni nosač dvodna, bočne proveze, palubne podveze te uzdužnjaci dna, dvodna, boka i palube (ako su na nepropusnoj poprečnoj pregradi spojeni na odgovarajući način).

▪ Elementi poprečne čvrstoće: poprečni nosači dna (solidne i nepropusne rebrenice), okvirna rebra ili poprečni nosači dvoboka, okvirne sponje i poprečne pregrade.

2.) Sekundarni elementi strukture su: uzdužnjaci svih oplata, lake rebrenice, laka rebra, lake sponje i polusponje, upore i ukrepe svih pregrada uzdužnih i poprečnih nosača, platforme u pikovima, prostorne sponje u pikovima, koljena, upeta koljena, ploče, upete ploče itd.

Stranica 11.

Rječnik:

Stabilitet - je svojstvo broda da se protivi silama koje ga nastoje nagnuti i svojstvo da se ponovno vraća u ravan položaj čim prestane djelovanje tih sila. Brod koji nema takva svojstva ne može uopće ploviti, a brod koji ga nema u dovoljnoj mjeri nije siguran u plovidbi.

Sustavno težište broda (G) - je zamišljena točka u kojoj su koncentrirane sve težine broda i točka u kojoj sve sile težina djeluju okomito prema dolje ukupnom silom jednakom težini toga broda.

Položaj težišta sustava po visini ( ) - je udaljenost sustavnog težišta broda G od kobilice broda K, a izražavamo ga u metrima.

Metacentarska visina ( ) - točka u kojoj smjer sile uzgona siječe uzdužnu simetralu broda zove se metacentar (M), a metacentarska visina predstavlja udaljenost metacentra M od sustavnog težišta broda G.

Istisnina ili deplasman (D) - je težina broda izražena volumenom istisnute vode, baziran na Arhimedovom zakonu - svako tijelo istisne onoliko tekućine koliko je samo teško.D = V × ' → Gdje je: V – volumen podvodnog dijela broda

' – specifična težina (gustoća) vode → 1,00 – 1,025

Moment stabiliteta (MST) - poluga GH je udaljenost od smjera sile uzgona do težišta sustava G i zove se poluga stabiliteta. Umnožak D∙GH zove se moment statičkog stabiliteta broda, a predstavlja moment sprega sila uzgona i težine broda, koji se suprotstavlja nagibanju broda.

Moment nagibanja (MN) - predstavlja moment vanjskih sila koje djeluju na nagibanje broda.

Hidrostatske tablice - predstavljaju tablični prikaz hidrostatskih krivulja, koje grafički prikazuju dvadesetak geometrijskih veličina broda nacrtanih u obliku krivulja.

Metacentarski radijus ( ) - je radijus zakrivljenosti metacentarske krivulje čije je središte zakrivljenosti metacentar M, a koja je evoluta krivulje težišta uzgona B.

Početni stabilitet broda - je ona stabilnost koju brod posjeduje kad se nalazi u uspravnom stanju ili je malo nagnut s obzirom na uzdužnu os broda.

III. uvjet plovnosti - ispunjava zahtjev stabilne ravnoteže i zahtijeva da se sustavno težište broda G mora nalaziti ispod točke metacentra M, što znači da metacentarska visina mora biti pozitivna. Veća udaljenost između točaka G i M daje brodu veću stabilnost.

Literatura:

Stranica 12.

S. Belak - Konstrukcija, stabilitet, otpor i propulzija broda, predavanja, Visoka pomorska škola u Splitu, Split, 2003./2004.

S. Belak - KSOP I, Plovnost i stabilitet - Handout, Pomorski fakultet Sveučilišta u Splitu, Split, 2004.

S. Belak - KSOP II, Konstrukcije, propulzija i otpor broda - Handout, Pomorski fakultet Sveučilišta u Splitu, Split, 2004.

F. Marnika - Stabilnost broda, Znanje d.d., Zagreb, 1999.

Z. Radišić - Rukovanje i slaganje tereta, predavanja, Visoka pomorska škola u Splitu, Split, 2003./2004.

Stranica 13.