SKRIPTA IZ PREDMETA OSNOVE BRODOGRADNJE Drugo

„KLIPER“
USTANOVA ZA OBRAZOVANJE KADROVA U POMORSTVU
SKRIPTA IZ PREDMETA
OSNOVE BRODOGRADNJE
Za zanimanje: Tehničar za brodostrojarstvo
Drugo nastavno pismo
Za treći razred
Autor: Irena Benutić, dipl.inž.
Split, lipanj, 2012. God
SADRŽAJ:
6. OSNOVNI POJMOVI U KONSTRUKCIJI BRODA
6.1. GLAVNO REBRO
6.2. PALUBE I PLATFORME
6.3.NADGRADNJE NA GORNJOJ PALUBI
6.4. KONSTRUKCIJA STRUKTURE TRUPA BRODA
7. ČVRSTOĆA BRODA
7.1. UZDUŽNA ČVRSTOĆA BRODA
7.2. POPREČNA ČVRSTOĆA BRODA
7.3. LOKALNA ČVRSTOĆA
8. SISTEMI GRADNJE
8.1. POPREČNI SUSTAV GRADNJE
8.2. UZDUŽNI SISTEM GRADNJE
8.3.MJEŠOVITI SISTEM GRADNJE
6. OSNOVNI POJMOVI U KONSTRUKCIJI BRODA
6.1. GLAVNO REBRO
Glavno rebro -poprečni presijek na polovini razmaka između pramčanog i krmenog
perpendikulara. Svaki tip broda prema namjeni ima karakterističan oblik glavnog rebra.
6.2. PALUBE I PLATFORME
Paluba zatvara brod odozgo. Na palubi se smještaju uređaji za teret, privezni uređaji itd.
Oblik palube mora omogućiti brzo otjecanje mora koje je dospjelo na palubu uslijed loma
valova. Zbog toga vanjska paluba ima preluk tj. sredina palube je na većoj visini od palube na
bokovima. Oblik uzvoja je kod manjih brodova redovito paraboličan a kod većih trapezan.
1.Gornja paluba - gornja paluba neprekinuta po cijeloj dužini broda.
2. Proračunska paluba - paluba koja čini gornji pojas poprečnog presijeka. To može biti
gornja neprekinuta paluba ili paluba srednjeg nadgrađa ako se proteže neprekinuto unutar
0.4 L u dužini većoj od: 3(B/2+h) i više. (h - je visina od gornje neprekinute palube do
razmatrane palube).
3. Pregradna paluba - gornja paluba do koje dopiru poprečene nepropusne pregrade.
4. Paluba nadvođa - paluba do koje se računa nadvođe.
5. Donja paluba - sve palube ispod gornje palube. Ako ima više donjih paluba, one se
nazivaju: druga paluba, treća paluba itd., idući od gornje palube.
6. Platforma - paluba koja se proteže samo na jednom dijelu dužine broda.
7. Paluba nadgrađa - paluba koja odozgo omeđuje nadgrađe. Ako postoji više redova
nadgrađa, one se nazivaju: paluba nadgrađa prvog reda, paluba nadgrađa drugog reda itd,
računajući od gornje palube.
8. Paluba kućice - paluba koja omeđuje kućicu odozgo. Ako postoji više redova kućica, one se
nazivaju: paluba kućice prvog reda, paluba kućice drugog reda itd., računajući od gornje
palube. Ako se kućica nalazi na palubi nadgrađa, takva palubna kućica se naziva palubnom
kućicom 2. reda itd.
6.3.NADGRADNJE NA GORNJOJ PALUBI
1. Nadgrađe - nadgradnja na gornjoj palubi zatvorena palubom koja se prostire od boka do
boka ili koja je udaljena od bilo kojeg boka broda više od 4% širine broda. Odvojena
nadgrađa mogu biti u jedanom ili više redova.
2. Kućica - nadgradnja na gornjoj palubi, ili palubi nadgrađa zatvorena palubom, koja je
makar od jednog boka udaljena više od 4% širine broda B, a u vanjskim stijenama ima vrata,
okna ili slične otvore.Na primjer komandni most.
3. Polukrmenik - uzdignuti dio krme koji počinje stepenicom, a visina mu je manja od visine
nadgrađa.
4. Kovčeg - zatvorena konstrukcija na gornjoj palubi, koja je od boka broda udaljena više od
4% širine broda, a u vanjskim stijenama ima vrata, okna ili slične druge otvore.
6.4. KONSTRUKCIJA STRUKTURE TRUPA BRODA
Trup je vodonepropusna struktura broda. Iznad trupa nalazi se nadgradnja i palubne kućice.
Linija gdje se sastaje trup s površinom vode naziva se vodna linija. Struktura trupa broda ovisi
najviše o vrsti broda. U tipičnom modernom čeličnom brodu, struktura se sastoji od uzdužnih
i poprečnih čeličnih profila i traka koji su presvučeni oplatom. Uzdužni i poprečni profili daju
brodu čvrstoću, dok oplata daje brodu nepropusnost.
Trup broda se najčešće sastoji od valjanih limova te valjanih i složenih profila koji su
međusobno spojeni, najčešće zavarivanjem. Po globalnoj podjeli konstrukciju broda dijelimo
na:
 kostur (konstrukciju strukture) i
 oplatu.
Kostur predstavlja poprečne okvire rebra i uzdužne nosače, izvedene, u pravilu, iz profila koji
služe u svrhu davanja željenog oblika brodu i osiguravaju mu traženu čvrstoću, a ujedno
omogućavaju sigurno postavljanje oplate na svoju strukturu.
Oplata predstavlja vanjsko opločenje koja se postavlja na konstrukciju kostura i izvodi se, u
pravilu, iz limova za kostur i međusobno spojenih, a osigurava brodu nepropusnost i
sudjeluju u osiguranju njegove čvrstoće.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Vanjska oplata dna
Hrptenica
Bočni nosač u dvodnu
Puna rebrenica
Uzdužnjaci u dvodnu
Pokrov dvodna
Poprečna pregrada
8. Ukrepe pregrade
9. Koljena pregrade
10. Pražnjice grotla
11. Vanjska oplata boka
12. Uzvojno koljeno
13. Bočno rebro
14. Paluba
15. Palubna sponja
16. Gornja paluba
17. Uzdužnjaci gornje
palube
18. Okvirna sponja
19. Palubna podveza
20. Spojno koljeno
21. Upora
Opisivanje forme broda može biti jednostavnije ukoliko se forma podijeli na karakteristične
dijelove. Svaki od djelova ima kako funkcionalnu tako i oblikovnu osobitost.
Slika 11. Dijelovi trupa - poprečni presjek
trupa
Slika 12. Dijelovi trupa - uzdužnini presjek trupa
Područje dna broda može biti zaobljeno (najčešće kod manjih brodova) ili ravno s nagibom ili
bez njega. Veliki trgovački brodovi redovito imaju dio dna u obliku ravnine. Time se postiže
maksimalna nosivost i pojeftinjuje gradnja broda.
Slika 13. Dijelovi trupa - Krmeni okvir s kormilom i vijkom
Slika 14. Dijelovi trupa - Forma pramca
 Bulb stvara svoj val koji interferencijom s valovima koje stvara brod smanjuje
pramčani val i tako povećava energetsku korisnost broda.
 Produžava vodnu liniju u odnosu na konvencionalni pramac pa je pogodan za
postizanje veće brzine.
 U slučaju sudara ima ulogu apsorbiranja kinetičke energije pa tako povećava
sigurnost broda u slučaju naleta na greben.
 Omogućava smještaj porivnika na većem kraku u odnosu na glavno rebro i
tako poboljšava upravljivost kod pristajanja i otplovljavanja.
 Smanjuje posrtanje povećanjem prigušenja kod vertikalnih gibanja.
Slika 15 . Dijelovi trupa - Ravni bok
Bokovi broda redovito nisu jače formirani i kod većine trgovačkih brodova su ravni s
prelazom u krmu ili pramac odnosno uzvoj.
7. ČVRSTOĆA BRODA
Čvrstoća broda predstavlja sposobnost brodske konstrukcije da podnosi opterećenja
u cjelini i u pojedinim njezinim dijelovima bez opasnosti od loma. S obzirom na izražene
dimenzije duljine, najveće sile i momenti pa tako i naprezanja, koja djeluju na trup broda,
javljaju se zbog savijanja u uzdužnoj vertikalnoj ravnini.
Sigurnost brodske konstrukcije određena čvrstoćom njezina najslabijeg dijela stoga je bitno
osigurati dovoljnu uzdužnu čvrstoću broda, a to se najlakše postiže uzdužnim načinom
gradnje. Osim u uzdužnom smjeru brod je opterećen i u poprečnom smjeru pa se
principijelno čvrstoća brodske konstrukcije dijeli na uzdužnu , lokalnu i poprečnu.
7.1. UZDUŽNA ČVRSTOĆA BRODA
Opterećenje na brodsku konstrukciju možemo podijeliti na statičko i dinamičko. Statičko
opterećenje nastaje kad brod pluta na mirnoj vodi, a dinamičko kad plovi na valovima.
a) Statičko opterećenje uzrokujuju statičke sile zbog:
 težine same konstrukcije koja se razlikuje kroz duljinu broda
 sile uzgona, koje su različite na svim duljinama broda i stalno se
mijenjaju u plovidbi
 izravnog hidrostatskog pritiska
 koncentracije lokalnih težina (stroj, jarboli, samarice, vitla, itd.)
b) Dinamičke opterećenje uzrokuju dinamičke sile zbog:
 posrtanja, ljuljanja, valjanja
 vjetra i valova
Kod plutanja broda na mirnoj vodi na njega djeluje sila uzgona od hidrostatskih pritisaka i sile
težine trupa i svih predmeta koji se na njemu nalaze. Premda je ukupna težina broda D
jednaka cjelokupnom uzgonu broda U, raspodjela tih sila po dužini broda nije jednaka, tako
da u pojedinim presjecima brodskog trupa nastaje ili sila težine trupa ili sila uzgona.
Raspodjela težina po dužini broda ovisi uglavnom o tome kako su smještene pojedine težine
na brodu (npr.strojarnica, skladišta, pojedini tankovi itd.), a manje o podvodnoj formi trupa.
Opterećenje brodskog trupa na mirnoj vodi - Kod plutanja broda na mirnoj vodi na njega
djeluju sila uzgona od hidrostatičkog pritiska i sile težine trupa i svih predmeta koji se na
njemu nalaze.
Slika 16. Krivulja raspodjele težine i uzgona po dužini broda
Moment savijanja na mirnoj vodi daje uvid u to kako raspodjela težina krcanja utječe na
uzdužnu čvrstoću. Usljed nejednolike raspodjele sile uzgona i težine po dužini broda nastaju
u pojedinim presjecima brodskog trupa poprečne sile i momenti savijanja.
Slika 17. Opterećenja, poprečne sile, momenti savijanja pri uzdužnom savijanju brodskog
trupa
Brodski trup se u tom slučaju promatra kao greda promjenjivog presjeka, opterećena na
savijanje.
Opterećenje brodskog trupa na valovima – Uzdužna čvrstoća broda na valovima je ključni
problem brodogradnje. Poznat je “kvazi statički” pristup, to jest, brod se postavlja na neki
odabrani val, kao da se trenutno zaustavio na njemu. Tada se proračun uzdužne čvrstoće
provodi kao i za mirnu vodu, samo što se umjesto ravne površine vode, primjeni valovita
površina, i to obično i za brod na valnom brijegu i za brod na valnom dolu.
Plovidba broda na nemirnom moru često uzrokuje visoke amplitude uzdizanja pramca koje
ovise o dinamičkim karakteristikama broda,njegovoj brzini i stanju mora.
U određenim okolnostima valovi udaraju u ravni pramčani dio dna (engl. slamming) što
dovodi do snažnih vibracija (engl. whipping) i predstavlja najkompliciraniji dinamički
fenomen, a koji može uzrokovati lokalna oštećenja dna ili opće slabljenje čvrstoće brodske
konstrukcije.
Udaranje pramca u valove događa se samo kad brod plovi u balastu, pa neprikladna izmjena
balasta sekvenc metodom može biti direktan uzrok toj pojavi.
Sile kojima je izložena brodska konstrukcija su sile težine koja djeluje vertikalno prema dolje,
i sile uzgona koje djeluju vertikalno prema gore. Kako ove sile nisu jednake ili približno
jednake brodska konstrukcija doživljava stresove koji se dijele na sile:
1. Sile prekida (engl. Shearing Forces)
2. Sile savijanja (engl. Bending Moments)
Sile prekida neke točke ili mjesta (pozicije broda) je sila koja djeluje vertikalno u toj točci.
Ona je također definirana kao ukupna težina na kraju lijeve ili desne strane neke pozicije
(dužine), to jest težine određene kao razlika između sile koja djeluje vertikalno prema dole i
vertikalno prema gore.
Sile prekida su sile koje izazivaju naprezanje unutar materijala sa tendencijom loma ili
uzdužnog prekidanja.Vrijednost Shearing Forces mjeri se u tonama. Kako uslijed same težine
broda, a tako i uslijed težina koje se krcaju, brodski trup u uzdužnoj simetrali ima tendenciju
savijanja.
Moment savijanja (engl. Bending Moment) mjeri ovu tendenciju , a to je u stvari umnožak
sile sa udaljenošću (M=W•L), i izražava se u tonametrima.
Slika 18. Analogija brodskog trupa s gredom opterećenom na savijanje
Višak masa na krajevima, i višak uzgona na sredini stvaraju moment koji teži savijanju broda
sredinom prema gore dovodeći do pojave pregiba(engl. HOGGING). Paluba broda je izložena
vlačnim silama (engl. Tension), a kobilica tlačnim silama (engl.Compression).
Kada je paluba izložena tlačnim, a kobilica vlačnim silama nastaje naprezanje na vlak
(engl.SAGGING).
Zahvaljujući kobilici podvodni dio broda je čvršći od palube koja je ionako oslabljena
palubnim otvorima, grotlima. Iako su dijelovi palube oko grotala pojačani, smatraju se
najslabijim dijelom broda.
Inače palubna konstrukcija bolje odolijeva naprezanjima na vlak nego na tlak, što znaći da je
blagi „hogging“ uvijek poželjniji od „sagginga“.
7.2. POPREČNA ČVRSTOĆA BRODA
Osim u uzdužnom smjeru brod je opterećen i u poprečnom smjeru.
Opterećenje koje djeluje na jedan poprečni presjek brodskog trupa prikazan je na slici 14.
prouzrokuje deformacije, a prema tome i naprezanje poprečnih veza brodskog trupa.
Do tog opterećenja dolazi neovisno od savijanja broda u uzdužnom smjeru, ono bi nastupilo i
kod uzdužnog savijanja ne bi bilo, pa prestavlja posebno područje proučavanja.
I ovdje možemo razlikovati statičko i dinamičko opterećenje. Kod statičkog opterećenja
djeluje na dno i bokove broda hidrostatski tlak, gornje palube izložene su opterećenju od
vodenog stupca poradi prelijevanja valova preko palube i od tereta, ako se teret vozi ili vješa
na gornjoj palubi. Donja paluba i dno opterećeni su težinom tereta i brodskih uređaja. Manji
dio opterećenja čini i vlastita težina konstrukcije.
Slika 19. Opterećenje i deformacije jednog poprečnog presjeka brodskog trupa
Do dinamičkog opterećenja dolazi usljed valova i gibanja broda. Tada se javljaju sile inercije i
hidrodinamički pritisci. Taj dio opterećenja se redovito zanemaruje, jer je malen u odnosu
prema statičkom opterećenju.
7.3. LOKALNA ČVRSTOĆA
Pojedini konstruktivni elementi brodskog trupa izvrgnuti su i znatnim lokalnim
opterećenjima. Tako je npr. opločenje dna i bokova broda izvrgnuto lokalnom savijanju
između ukrepa od pritiska vode slika 8.a opločenje palube lokalno je opterećeno od težine
pojedinih tetreta na palubi.
Unutarnje dno
Rebrenice
Slika 19. Opločenje dna i bokovi broda
Znatna lokalna opterećenja nastaju ispod jarbola koji nose teške samarice za ukrcaj tereta,
kod sidrenih vitala, ispod temelja topova itd. Često se javljaju i veća lokalna opterećenja kod
porinuća i dokovanja broda. I ovdje se mogu razlikovati statička i dinamička opterećenja.
Znatnija dinamička opterećenja pramčane konstrukcije broda nastupaju prilikom udaranja
pramca o valove.
8. SISTEMI GRADNJE
8.1. POPREČNI SISTEM GRADNJE
Kod ovog sustava gradnje dominiraju rebra koja se nalaze na svakoj ordinati uzduž broda i
protežu se od sponja palube do rebrenica u dvodnu. Pri tome :
Glavni elementi poprečne čvrstoće trupa su:
 REBRA (obična, okvirna)
 REBRENICE (okvirne, pune i nepropusne)
 SPONJE I POPREČNE PREGRADE
Elementi uzdužne čvrstoće u takvom sustavu su:
 LIMOVI OPLATE
 PALUBE
 KOBILICA.
Na taj način najčešće su građeni brodovi za prijevoz općeg tereta slika 20.
Slika 20. Brod za opći teret – poprečni sustav gradnje
Slika 21. Poprečni sustav gradnje
8.2. UZDUŽNI SISTEM GRADNJE
U ovom sustavu, obična rebra su zamijenjena nizom blizu smještenih uzdužnjaka, a
potrebna poprečna čvrstoća se osigurava poprečnim pregradama i visokim okvirnim rebrima
na svake 2 – 3 ordinate.
Pri tome, uzdužni sustav orebrenja je povoljniji sa stajališta uzdužne čvrstoće. Što posebice
dolazi do izražaja kod gradnje brodova većih dimenzija, a također brodovi građeni ovim
sustavom imaju manju masu trupa u odnosu na poprečni sustav.
Kod uzdužnog sustava gradnje dominiraju elementi uzdužne čvrstoće i to:
 UZDUŽNJACI (boka, dvodna, pokrova dvodna, palube
 HRPTENICA
 UZDUŽNI NOSAČI (bok broda, dvodno)
 PALUBNE PODVEZE
 UZDUŽNE PREGRADE
 BOČNE PROVEZE.
Elemente poprečne čvrstoće pri uzdužnom sustavu gradnje čine:
 OKVIRNA REBRA (nema običnih rebara)
 OKVIRNE SPONJE (nema običnih)
 REBRENICE (pune i / ili nepropusne – nema okvirnih)
Tipično se uzdužnim sustavom gradnje grade tankeri.
Slika 22. Uzdužni sustav gradnje
Slika 23. Usporedba dvodna poprečno – uzdužni sustav gradnje
8.3.MJEŠOVITI SISTEM GRADNJE
Mješoviti sistem gradnje je kombinacija poprečnog i uzdužnog sistema gradnje i to:
 Uzdužni sistem gradnje – paluba, dvodno i dvobok broda, te bok broda kod
tankera !
 Poprečni sistem gradnje – pramčani i krmeni pik (manjak prostora)
strojarnica ili samo dvodno u strojarnici (manjak prostora, naprezanja),
bokovi broda na većini brodova ( prostor / opći teret, rasuti teret ...).
Slika 24. Mješoviti sistem gradnje
Tipično, brodovi za rasuti teret se grade uzdužnim sistemom gradnje i to:
Bočni balastni tankovi, paluba i dvodno se izrađuju uzdužno, a bokovi broda, pramčani,
krmeni pik, strojarnica i dvodno u strojarnici poprečno.
Slika 25. Poprečni presjek glavnog rebra kod broda za tekući teret
Korištena literatura:
1.
2.
Zvonko Furlan, dipl.ing.
Nedjeljko Lučin, dipl.ing. „Osnove brodogradnje“, Zagreb 1969.
Ante Pavelić, dipl.ing,
Dr. Josip Uršić „Čvrstoća broda“, Zagreb 1991.

Download Report