25.11.2014 Views

3 Geometrija i hidrostatika broda

3 Geometrija i hidrostatika broda

3 Geometrija i hidrostatika broda

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

T 3. GEOMETRIJA I STATIKA BRODA, BRODSKI OBLIK I HIDROSTATIKA<br />

BRODA<br />

NASTAVNA PITANJA:<br />

1. Arhimedov zakon i uslovi plovnosti <strong>broda</strong><br />

2. Glavni dijelovi, dimenzije i karakteristike <strong>broda</strong><br />

3. Prikazivanje brodskog tijela<br />

4. Izračunavanje površina i zapremina<br />

5. Izračunavanje težišta masa, površina i zapremina<br />

6. Hidrostatički podaci <strong>broda</strong> – dijagramski list<br />

Literatura:<br />

1. Dr Andrija Lompar, Nauka o brodu, Univerzitet Crne Gore, Kotor, 2002.<br />

2. Pomorska enciklopedija,<br />

3. Dostupni Internet materijali iz Brodogradnje<br />

2.1. Arhimedov zakon i uslovi plovnosti <strong>broda</strong><br />

Podsjetnik definicija i osnovnih veličina koje se u geometriji i statici <strong>broda</strong> koriste:<br />

Masa je osnovna jedinica za mjerenje količine materije u nekom tijelu i izražava se u kilogramima (kg)<br />

ili tonama (t).<br />

Težina je sila kojom zemlja djeluje na svako tijelo i zavisi od mase tijela.<br />

Iskazuje se kao<br />

G = m · g<br />

pri čemu je g = 9.81 m/s 2 ubrzanje zemljine teže.<br />

Gustina se definiše kao odnos mase i zapremine (volumena) i obilježava se sa ρ (grčko slovo ro).<br />

ρ = m/v (kg/m 3 ) ili (t/m 3 )<br />

Dogovor je da l litar slatke vode na temperaturi od 4 o C ima masu od l kilograma.<br />

Jedna litra predstavlja zapreminu od 1000 cm 3 , odnosno 0.001 m 3 .<br />

1


Relativna gustina "γ" se definiše kao odnos težine određene zapremine nekog elementa u donosu na<br />

težinu jednake zapremine slatke vode.<br />

γ = gustina supstance = težina supstance , je bezdimenziona veličina.<br />

gustina vode težina vode<br />

Gustine i relativne gustine nekih materija su date u sledećoj tabeli:<br />

Materija Gustina (kg/m 3 ) Relativna gustina γ<br />

Slatka voda 1000 1.0<br />

Morska voda 1025 1.025<br />

Lož ulje 947 0.947<br />

Dizel gorivo 841 0.841<br />

Čelik 7689 7.689<br />

Mahagoni 849 0.849<br />

Vazduh 1.293 0.00129<br />

Sila se definiše kao uzrok kretanju.<br />

Jedinica za silu je "Newton" (N). N = kgm/s 2 , može se predstaviti kao proizvod mase i ubrzanja.<br />

F = m . a (kg · m/s 2 ) (N) , ili<br />

kao proizvod pritiska i površine<br />

F= p · A (N/m 2 . m 2 ) (N).<br />

Sila se definiše svojim:<br />

- intezitetom,<br />

- pravcem,<br />

- smjerom i<br />

- tačkom u kojoj djeluje.<br />

U računanju sa silama primjenjuje se vektorski račun.<br />

Moment sile se definiše kao proizvod inteziteta sile i rastojanja od sile do tačke ili ose<br />

M = F · l (N . m)<br />

(J)<br />

jedinica za moment sile jeste Joule (J), što znači da je moment iz iste porodice veličina kao i energija i<br />

rad.<br />

Moment se definiše kao uzrok obrtnom kretanju.<br />

2


Pritisak predstavlja uticaj sile na površinu i mjeri se u<br />

Paskalima (Pa) = (N/m 2 ).<br />

Pa je mala veličina tako da se češće se koristi jedinica bar,<br />

pri čemu je 1 bar = 10 5 Pa,<br />

odnosno 1 Pa = 10 -5 bar-a,<br />

Hidrostatički pritisak je povezan, sa vodom ili u širem smislu sa tečnostima.<br />

Pored atmosferskog pritiska koji predstavlja pritisak u atmosferi<br />

(Patm = 1 at = 1.013 bar),<br />

u vodi se na nekoj dubini pojavljuje i hidrostatički pritisak koji je.<br />

gdje je:<br />

ρ - gustina vode (tečnosti),<br />

g - ubrzanje sile zemljine teže i<br />

h - dubina do tačke na kojoj se pritisak mjeri.<br />

P h = ρ . g . h<br />

Apsolutni pritisak u nekoj tački predstavlja zbir atmosferskog pritiska i hidrostatičkog pritiska<br />

P abs = P atm + P h<br />

3


HIDROSTATIČKI PRITISAK NA HORIZONTALNU POVRŠINU<br />

Hidrostatički pritisak na neku horizontalnu površinu uronjenu u vodi (fluidu koji miruje) može se<br />

izračuna ti kao:<br />

P h = ρ . g . h<br />

HIDROSTATIČKI PRITISAK NA ELEMENTARNU KOSU POVRŠINU<br />

Hidrostatički pritisak na elementarnu kosu površinu a i prikazanu na slici bio bi;<br />

P h = ρ . g . h i<br />

a sila hidrostatičnog pritiska koja djeluje normalno na površinu bi bila;<br />

P h = ρ . g . h i . a i . cosϑ<br />

Ukupna sila hidrostatičnog pritiska bi bila;<br />

P hu = ρ · g · (a 1 h 1 + a 2 h 2 + ... +a n h n ) · cosϑ<br />

A - predstavlja ukupnu površinu,<br />

H - dubinu do težišta "C" te površine.<br />

P hu = ρ · g · A · cosϑ · H<br />

Djelovanja sile hidroststičkog pritiska na elementarnu kosu površinu u direktnoj je vezi sa svim<br />

razmatranjima i proračunima u kojima se složeno brodsko tijelo može predstaviti kao skup elementarnih<br />

kosih površina.<br />

4


ARHIMEDOV ZAKON<br />

Kao posledica djelovanja hidrostatičkog pritiska na dno i gornji dio tijela pojavljuje sila UZGONA koja<br />

djeluje vertikalno na više i koja ima intezitet<br />

gdje je:<br />

ρ . g . V<br />

V - zapremina tog tijela, a<br />

ρ - gustina tečnosti u kojoj je tijelo uronjeno.<br />

Ovu silu prvi je uočio Arhimed koji je tvorac zakona koji kaže;<br />

"da na svako tijelo koje je djelimično ili potpuno uronjeno u tečnost, pored sile zemljine teže, djeluje i<br />

sila uzgona koja je po intezitetu jednaka težini istisnute tečnosti, a po smjeru i pravcu djeluje suprotno<br />

od sile zemljine teže".<br />

Uzgon se definiše:<br />

a.) Intezitetom koji je jednak težini vode koja je istisnuta tijelom,<br />

gdje je;<br />

V . ρ = m = masa istisnute tečnosti, odnosno<br />

m . g = težina istisnute tečnosti.<br />

ρ . g . ∆h . A = V . ρ . g<br />

b.) Centrom djelovanja, odnosno težištem zapremine istisnute tečnosti što je isto što i težište<br />

zapremine tijela,<br />

c.) Pravcem djelovanja koji je vertikalan i prema gore (što je suprotno djelovanju zemljine teže).<br />

5


PRIMJENA ARHIMEDOVOG ZAKONA<br />

Primjer 1.<br />

Drvena greda:<br />

- gustine ρg = 0.79 t/m 3 ,<br />

- dužine L = 4m,<br />

- širine B = 0.35m i<br />

- visine H = 0.12 m<br />

pliva u vodi gustine ρv = 1.015 t/m 3 .<br />

Pitanje do koje visine je greda uronjena u vodi ?<br />

S obzirom na Arhimedov zakon, masa grede<br />

mora biti jednaka masi istisnute tečnosti<br />

m g = L . B . H . ρ g = 4 · 0.35 · 0.12 · 0.79 = 0.13272 t,<br />

m g = m v<br />

, odnosno;<br />

m v = L . B . d g . ρ v = 4 · 0.35 . d g · 1.015 = 1.421 . d g .<br />

lzjednačavanjem ove dvije mase, odnosno mase grede i mase istisnute tečnosti dobijamo jednačinu u<br />

kojoj je jedina nepoznata visina grede do koje pliva u vodi (d g )<br />

Primjer 2.<br />

1.421 . dg = 0.13272<br />

dg = 0.13272/1.421 = 0.0934 m<br />

Barža pravougaonog poprečnog presjeka dužine L = 60 m, širine B = 12 m pliva u<br />

slanoj vodi (ρ sw =1.025t/m 3 ) na gazu od d = 5 m.<br />

Na kojem će gazu plivati barža ukoliko se u nju ukrca teret od 600 tona i ukoliko pređe u<br />

slankastu vodu gustine ρ fw = 1.015 t/m 3 ?<br />

Nakon ukrcaja 600 tona tereta barža mora imati gaz koji obezbjeđuje novi uzgon od 600 tona.<br />

S obzirom daje vodna linija na kojoj brod pliva A = 60 ·12 = 720 m 2 , ondaje<br />

B . L . ∆d . ρ sw = 600 t<br />

60 . 12 . ∆d . 1.025 = 600 t ~ ∆d = 0.813 m.<br />

Novi gaz u slanoj vodi je d 1 = d + ∆d = 5 + 0,813 = 5.813 m.<br />

Težina barže sa novim teretom je; L . B . d 1 . ρ sw = 60 · 12 · 5.831 · 1.025 = 4289.99 t,<br />

a istu težinu barža će imati i u slankastoj vodi iz čega se može izračunati gaz u slankastoj vodi<br />

L . B . d 2 . ρ fw = 60 · 12· d 2 · 1.015 = 4289.99 t ~ d 2 = 5.87 m<br />

6


USLOVI PLOVNOSTI BRODA<br />

Plovnost se definiše kao održavanje tijela na površini tečnosti, odnosno kao djelimična uronjenost.<br />

I uslov plovnosti; - ukupna težina tijela jednaka je uzgonu, odnosno, masa <strong>broda</strong> je jednaka masi<br />

brodom istisnute tečnosti.<br />

II uslov plovnosti; - linija koja spaja težište <strong>broda</strong> (tijela) "G" i težište istisnine "B" mora biti<br />

vertikalna.<br />

Ako se G i B ne nalaze na istoj vertikalnoj liniji (ne bi bio ispunjen II uslov plovnosti), razmak između<br />

njih e postao bi krak poluge na koju bi djelovale sila težine D i sila uzgona U iz suprotnih smijerova i<br />

došlo bi do obrtnog kretanja <strong>broda</strong> jer bi se stvorio moment M = D · e koji okreće brod.<br />

III uslov plovnosti; metacentar "M" mora biti iznad težišta tijela.<br />

Ovaj uslov predstavlja uslov stabilne ravnoteže.<br />

U odnosu na međusobni položaj metacentra M i težišta uzgona B, u slučaju dejstva momenta spoljašnjih<br />

sila M SS koji izvodi brod iz ravnotežnog položaja mogu nastati tri slučaja.<br />

Stabilni labilni i nestabilni položaj <strong>broda</strong><br />

7


U prvom slučaju;<br />

Brod mora ploviti u stabilnom položaju, tj. ako se zbog djelovanja neke spoljnje sile (vjetra, talasa i si.)<br />

brod nagne za neki mali ugao (do cca 8 0 ), brod se mora vratiti u prvobitni položaj nakon prestanka<br />

djelovanja te sile.<br />

dejstvu momenta spoljašnjih sila Mss suprostaviće se moment<br />

stabiliteta Mst<br />

Mst = D · MG . tgϕ<br />

Tačka M naziva se metacentar, a duž MG - metacentarska vrsina.<br />

U ovom slučaju vidimo da se tačka M nalazi iznad težišta <strong>broda</strong> G,<br />

odnosno da je MG > 0.<br />

Ovo je i uslov stabilne ravnoteže.<br />

U početnom periodu dijelovanja spoljnje sile i stvaranja momenta Mss koji naginje brod (do 3 0 ) i<br />

momenta Mst koji se u tom početnom periodu suprotstavlja, on se definiše kao moment početnog<br />

statičkog stabiliteta - M 0 .<br />

U drugom slučaju;<br />

dejstvu momenta spoljašnjih sila Mss neće se suprotstaviti<br />

nikakav moment stabiliteta Mst,<br />

jer je Mst = 0.<br />

U tom slučaju tačka M se nalazi u istoj tački gdje se nalazi i<br />

težište <strong>broda</strong> G.<br />

Ovo je labilna ravnoteža, a MG = O.<br />

U trećem slučaju;<br />

metacentar M se nalazi ispod težišta <strong>broda</strong> G, pa dejstvu momenta<br />

spoljašnjih sila Mss pomaže moment stabiliteta Mst, odnosno teži<br />

da i dalje prevrne brod.<br />

Ovo je nestabilna ravnoteža, a MG < O.<br />

8


3.2. Glavni dijelovi, dimenzije i karakteristike <strong>broda</strong><br />

a. Djelovi <strong>broda</strong>; svaki brod se sastoji od više međusobno spojenih dijelova koji čine cjelinu.<br />

Kada se govori o brodu ili jahti postavlja se pitanje osnovne razlike u odnosu na druge tehničke sisteme.<br />

Odgovor se može definisati kroz način posmatranja objekta:<br />

- jahta kao plovni objekat, i<br />

- jahta kao tehnički sistem.<br />

9


Struktura jahte kao plovnog objekta<br />

1.<br />

PLOVILO<br />

2.<br />

ENERGETSKI<br />

SISTEMI<br />

3.<br />

BRODSKI SISTEMI<br />

TRUP I NADGRAĐE<br />

PROSTORI I ODSIJECI<br />

BRODSKA OPREMA<br />

GLAVNI -PROPULZIJA<br />

(glavna i pomoćna)<br />

POMOĆNI<br />

SISTEMI<br />

BRODSKIH<br />

SLUŽBI<br />

ELEKTRIČNA<br />

ENERGIJA<br />

TOPLOTNA<br />

ENERGIJA<br />

Jarboli<br />

površine na otvorenim palubama<br />

temelji za opremu brodskih sistema<br />

oprema trupa i privjesci<br />

Radni prostor i radna mjesta<br />

Prostori za boravak posade<br />

Hodnici i prolazi<br />

Spremišta i tankovi<br />

Vodonepropusni prostori<br />

Za sidrenje i vez<br />

Za tegljenje i spasavanje<br />

Za prevoženje obala brod<br />

Navigacijska svijetla i oprema<br />

Brodski pogon i upravljanje<br />

Prenos snage; kopča, reduktor, osovinski vod<br />

Propulzor i upravljanje<br />

Primarna EE mreža; proizvodnja i razvod<br />

Sekundarna EE mreža; izvori, razvod, pretvarač<br />

Vodena para<br />

Topla voda<br />

Energija hidrauličkog ulja<br />

ENERGIJA<br />

RAD. MEDIJA Energija vazduha visokog pritiska<br />

VODA<br />

POGONSKI<br />

MATERIJALI<br />

VAZDUH<br />

PREHRANA<br />

HIGIJENA<br />

SISTEMI ZAŠTITE<br />

Morska: gašenje, plavljenje<br />

Morska: hlađenje, ispiranje<br />

Slatka: piće, pranje<br />

Tehnička: hlađenje, izgaranje<br />

Siva: kaljuže, sanitarni sistem<br />

Goriva, energija<br />

Maziva<br />

Radni medij<br />

Izmjena, ventilacija<br />

Kondicioniranje: grijanje, hlađenje, sušenje<br />

Čuvanje hrane<br />

Priprema hrane<br />

Raspodjela hrane<br />

Snitarni sistem; WC, kupanje, umivanje<br />

Pranje veša i odjeće<br />

Kulturni život i razonoda<br />

Od naplavljivanja<br />

Od požara, dima, gasova<br />

Od eksplozije<br />

Od korozije podvodnih dijelova<br />

Od obrastanja podvodnog dijela<br />

Od šokova i vibracija<br />

Od buke i šuma<br />

10


Jahta kao plovni objekat (tabela iznad) obuhvata elemente koji čine cjelinu neophodnu da bi jahta bila<br />

autonomno plovna sredstvo i obavljala svoju funkciju na moru.<br />

Kao zaokružena cjelina jahta mora osigurati slijedeće funkcije:<br />

manevarsku,<br />

pomoračku,<br />

autonomiju trajnog ili ograničenog boravka posade na brodu,<br />

opstanak u uslovima oštećenja i<br />

potpune podrške konforu, udobnosti i razonodi vlasnika i gostiju na jahti.<br />

Sistem <strong>broda</strong> čini niz podsistema (od čije ispravnosti zavisi ispunjenje navedenih funkcija), kao što su:<br />

• Podsistem trupa i nadgrađa;<br />

• Podsistem propulzije sa glavnim pogonskim mašinama sa nadzorom i upravljanjem.<br />

• Podsistem pomoćnih brodskih sistema (električna energija, vazduh visokog pritiska i drugi mediji).<br />

• Brodski sistem za podršku funkcijama jahte.<br />

• Sistem spoljne i brodske signalizacije.<br />

Trup <strong>broda</strong><br />

Oblik trupa <strong>broda</strong> zavisi od toga za koji način plovidbe je brod namjenjen tj., od načina na koji se stvara<br />

sila uzgona koja omogućava brodu - plivanje i plovidbu. Tako da prema formi trupa razlikujemo:<br />

- deplasmanske brodove (skoro svi trgovački brodovi)<br />

- poludeplasmanske brodove<br />

- glisere<br />

11


. Osnovni pojmovi o trupu <strong>broda</strong> :<br />

• Vodna linija (VL) – plovna ravnina do koje brod uroni u vodu<br />

• Konstruktivna vodna linija (KVL) – vodna linija za koju je brod konstruisan<br />

• Teretna vodna linija (TVL) – vodna linija na kojoj brod plovi sa određenim teretom<br />

• Laka teretna vodna linija (LVL) - vodna linija na kojoj plovi prazan opremljen brod<br />

• Krmeni (KP) i pramčani (PP) perpendikulari – vertikale na KVL u tačno definisanim presjecima•<br />

Osnovica – horizontalna linija koja prolazi gornjim rubom kobilice na mjestu najvećeg gaza <strong>broda</strong><br />

• Glavno rebro – rebro sa najvećom uronjenom površinom presjeka<br />

• Paralelni srednjak – dio <strong>broda</strong> sa nepromjenjenom površinom glavnog rebra<br />

Uzdužni presjek trupa<br />

Poprečni presjek trupa<br />

Granica ravnog dna<br />

Ravni bok<br />

12


Palubni uzvoj ili skok<br />

Zbog povećanja rezervnog uzgona i sigurnosti <strong>broda</strong>, uzdužna linija gornje palube izvodi se u obliku<br />

parabole, i zove se palubni uzvoj.Uzvoj je zakrivljenost palube po dužini <strong>broda</strong>. Palubni uzvoj propisuju<br />

međunarodni propisi o nadvođu.<br />

Krmeni okvir sa kormilom i propelerom<br />

Forma pramca<br />

Perpendikulari<br />

Krmeni perpendikular<br />

Pramčani perpendikular<br />

Prednosti Bulb forme pramca u odnosu na konvencionalni pramac:<br />

- produžava vodnu liniju i pogodna je za postizanje veće brzine i kod većih trgovačkih brodova,<br />

- u slučaju sudara ili naleta na greben dijelom apsorbuje kinetičku energiju i povećava sigurnost <strong>broda</strong>,<br />

- omogućava postavljanje porivnika (bowthruster) na pramcu na većem kraku u odnosu na glavno rebro,<br />

čime utiče na poboljšanje upravljivosti kod pristajanja i otplova sa pristaništa,<br />

- pozitivno djeluje na smanjenje posrtanja kod vertikalnih kretanja na pramcu (prigušivanje) i<br />

- prilikom plovidbe smanjuje visinu ukupnog pramčanog talasai povećava energetsku efikasnost <strong>broda</strong><br />

odnosno smanjuje ukupni otpor <strong>broda</strong><br />

13


Paluba<br />

Paluba zatvara brodski trup odozgo. Na palubi se<br />

postavljaju uređaji za teret, privezni uređaji itd.<br />

Oblik palube mora omogućiti brzo oticanje morske<br />

vode koja preliva palubu.<br />

Zbog toga vanjska paluba ima preluk tj. sredina<br />

palube je uzdignuta i u luku se spušta prema<br />

bokovima.<br />

Privjesci na brodskoj formi su svi dodaci koji nisu uklopljeni u osnovnu formu, već zbog svoje funkcije,<br />

ili drugih razloga, moraju biti istaknuti ili odvojeni.<br />

Privjesci na krmi Bočni privjesci – Blister Ljuljna kobilica<br />

14


c. Dimenzije <strong>broda</strong>;<br />

U eksplataciji <strong>broda</strong> njegove dimenzije se prikazuju na više načina u zavisnosti od potrebe opštih i<br />

posebnih razmatranja njegovog složenog tijela, kao i za razne vrste proračuna povezanih sa tim.<br />

Glavne dimenzije <strong>broda</strong> :<br />

1. dužina <strong>broda</strong> L<br />

Loa - dužina preko svega - dužina mjerena između dviju krajnih nepokretnih tačaka <strong>broda</strong>.<br />

Lpp - dužina <strong>broda</strong> između perpendikulara – Dužina između prednjeg i zadnjeg perpendikulara (zadnji:<br />

centralna linija obrtne ose kormila ili zadnja ivica pete statve) (prednji: vertikala koja prolazi kroz<br />

presječnu tačku konstruktivne vodne linije i pramčane statve).<br />

LWL - dužina vodne linije - dužina <strong>broda</strong> na vodnoj liniji.<br />

2. širina <strong>broda</strong> B<br />

Bmax - Najveća širina - širina od naj isturenije čvrste nepomične tačke na lijevom boku do iste takve<br />

tačke na desnom boku.<br />

B - konstruktivna širina <strong>broda</strong> – najveća širina ispod konstrukcione vodne linije (najčešće na glavnom<br />

rebru).<br />

3. visina <strong>broda</strong> D<br />

Dh - konstrukcijska visina – razmak u metrima, mjeren po visini između gornje ivice ravne kobilice do<br />

gornje ivice sponje neprekinute palube.<br />

4. nadvođe <strong>broda</strong> Fb - mjeri se od konstrukcijske vodene linije do ruba oplate palube mjereno na<br />

glavnom rebru<br />

15


5. gaz <strong>broda</strong> T<br />

T - konstruktivni gaz - normalno rastojanje od osnovice do vodne linije na sredini <strong>broda</strong>.<br />

Tf - gaz na krmi - normalno rastojanje od osnovice do vodne linije mjereno na zadnjem perpendikularu.<br />

Ta - gaz na pramcu - normalno rastojanje od osnovice do vodne linije mjereno na prednjem<br />

perpendikularu.<br />

6. Masa lakog <strong>broda</strong> LWT – masa <strong>broda</strong> bez tereta, putnika i rezervi goriva, vode, hrane i maziva.<br />

7. Površina glavnog rebra Am – površina poprečnog presjeka <strong>broda</strong> na sredini <strong>broda</strong>.<br />

Bmax - Najveća širina - širina od naj isturenije čvrste nepomične tačke na lijevom boku do iste takve<br />

tačke na desnom boku.<br />

B - konstruktivna širina <strong>broda</strong> – najveća širina ispod konstrukcione vodne linije (najčešće na glavnom<br />

rebru).<br />

8. Površina vodne linije A WL – Površina vodne linije na kojoj brod pliva.<br />

9. Istisnina <strong>broda</strong> (zapreminska m 3 ) V – Zapremina uronjenog dijela <strong>broda</strong>.<br />

10. Istisnina <strong>broda</strong> (težinska KN) D – Težina vode istisnute brodom.<br />

11. Istisnina <strong>broda</strong> (masena t) D – Masa vode istisnute brodskim trupom.<br />

12. Nosivost DWT – Masa tereta koja se može ukrcati na brod. Teret koji brod može nositi na<br />

konstruktivnom gazu.<br />

13. Bruto registarska tonaža BRT (GRT) – Oslikava ukupnu zapreminu prostora na brodu.<br />

14. Neto registarska tonaža NRT – Oslikava zapreminu prostora na brodu koja donosi prihod.<br />

15. Nosivost kontejnera TEU – broj kontejnera koji se mogu ukrcati na brod<br />

16. Kapacitet putnika Broj – broj putnika koje brod može da prevozi u skladu sa zahtjevima sigurnosti.<br />

17. Snaga pogonskog uređaja MCR – maksimalna snaga pri kojoj pogonski uređaj može da radi<br />

neograničeno.<br />

18. Ekonomična snaga pogonskog uređaja ECR – snaga pri kojoj pogonski uređaj radi na<br />

najekonomičnijem režimu.<br />

19. Brzina <strong>broda</strong> v – prevaljeni put u miljama na sat (čv).<br />

Bruto i neto registarska tonaža <strong>broda</strong> se izračunavaju ро роosebnim formulama primenjuju se za sve<br />

brodove koji viju zastavu zemalja koje su potpisnice međunarodne Коnvencije о mјеrеnju tonaže.<br />

Formule za izračunavanje ovih veličina su sledeće:<br />

GRT = BRT = K 1 Vi<br />

16


V = Ukupna zapremina svih zatvorenih prostora nа brodu u m 3 .<br />

K 1 = 0.2 + 0.02 log 10 V<br />

V c = Ukupna zapremina svih teretnih prostora u m 3 ,<br />

К 2 = 0.2 + 0.02 log 10 Vc<br />

K3 = 1,25<br />

GRT + 10000<br />

10000<br />

D h = Visina <strong>broda</strong> na sredini u metrima,<br />

d = Gaz brod nа sredini u metrima,<br />

N 1 = Broj putnika u kabinama sa manje od 8 ležaja,<br />

N 2 = Broj ostalih putnika,<br />

N 1 + N 2 = ukupan broj putnika kоје brod smije da prevozi i koji је naznačen u brodskim svjedodžbama.<br />

U literaturi i u formulama koje se koriste u eksploataciji <strong>broda</strong> često se susreću i koeficijenti brodske<br />

forme.<br />

17


DIMENZIJE DUŽINE:<br />

• Dužina preko svega (Loa) – horizontalni razmak između krajnjih<br />

tačaka na pramcu i na krmi <strong>broda</strong><br />

• Dužina između perpendikulara (Lpp) – horizontalni razmak između krmenog i pramčanog<br />

perpendikulara<br />

• Dužina konstruktivne vodne linije (Lkvl) – udaljenost između krajnjih tačaka KVL<br />

DIMENZIJE VISINE:<br />

• Bočna visina - H (eng. depth) –<br />

vertikalni razmak između osnovice i<br />

gornjeg brida sponje najviše<br />

neprekinute palube<br />

• Gaz - T (eng draught) – vertikalna<br />

udaljenost od osnovice do plovne<br />

vodne linije<br />

• Nadvođe - F (eng. freeboard) –<br />

vertikalna udaljenost od plovne<br />

vodne linije do gornjeg ruba<br />

opločenja palube<br />

• Visina iznad vodne linije - Hmax<br />

vertikalna udaljenost između<br />

vodne linije i najviše tačke <strong>broda</strong>; mjeri<br />

se od oznake ljetne vodne linije.<br />

DIMENZIJE ŠIRINE:<br />

• Širina na glavnom rebru (B) – širina<br />

mjerena na vanjskom rubu glavnog rebra<br />

• Maksimalna širina (B MAKS ) – najveća<br />

širina <strong>broda</strong> sa svim privjescima i<br />

nadogradnjama<br />

• Baždarska širina (Breg) – najveća<br />

unutrašnja širina<br />

18


ISTISNINA (DEPLASMAN) BRODA<br />

Istisnuta masa vode koju brod istisne u plovidbi jednaka je sili uzgona koja djeluje na uronjeno tijelo<br />

(brod), a zove se istisnina ili deplasman <strong>broda</strong>, ona je jednaka ukupnoj masi <strong>broda</strong> i izražava se u<br />

tonama.<br />

Da bi brod plovio, nastala sila uzgona mora biti jednak ukupnoj težini <strong>broda</strong>.<br />

D = U ; U = V . ρ . g<br />

U = uzgon <strong>broda</strong>, N<br />

D = istisnina <strong>broda</strong>, N<br />

V = volumen uronjenog dijela trupa, m 3<br />

ρ = gustoća vode kg/m 3<br />

g = gravitacija, m/s 2<br />

na slici:<br />

U = uzgon <strong>broda</strong><br />

D = istisnina <strong>broda</strong><br />

B = položaj težišta istisnine<br />

G = položaj težišta masa<br />

Deplasman<br />

Deplasman trgovačkih brodova važan je zbog raznih<br />

proračuna i na osnovu njega se izrađuju nacrti, tablice,<br />

dijagrami i sl. Međutim, zbog ukrcavanja ili iskrcavanja<br />

tereta-težina on se stalno mijenja i zato nije pogodna<br />

dimenzija za označivanje veličine trgovačkih brodova.<br />

Kod trgovačkih brodova razlikujemo dva deplasmana:<br />

- laki deplasman (Light Displacement).<br />

- deplasman potpuno nakrcanog <strong>broda</strong>,<br />

(Loaded Displacement)<br />

- Laki deplasman, tj., deplasman praznog <strong>broda</strong>, bez<br />

goriva, kotlovne i pitke vode, hrane, posade, tereta itd., i<br />

tada brod uroni do lake vodene linije.<br />

- Puni deplasman tj., deplasmanu potpuno nakrcanog<br />

<strong>broda</strong> koji pod teretom uroni sve do oznake nadvođa<br />

odnosno do konstrukcijske vodene linije (KVL).<br />

Tablica deplasmana<br />

Uz krivulju deplasmana obično se konstruiše i tablica ili<br />

skala deplasmana.<br />

Tablica deplasmana služi pomorcima u praktične svrhe,<br />

prvenstveno za proračun količine ukrcanog i iskrcanog<br />

tereta i za proračun promjene gaza <strong>broda</strong> povezanog sa<br />

krcanjem tereta.Tablica deplasmana obično ide zajedno<br />

sa tablicom nosivosti i ona je njen sastavni dio.<br />

19


Deplasman za promjenu gaza 1 cm odnosno 1 palac, jest težina tereta koja promjeni srednji gaz <strong>broda</strong> za<br />

1 cm odnosno 1 palac.<br />

Ta težina jeste zapremina površinskog sloja vode od 1 cm ili 1 palca čija je osnova površina vodne linije<br />

pomnožena sa specifičnom težinom vode (deplasman sloja visokog 1 cm jeste;<br />

d = v . γ = FVL . 0,01 . γ ).<br />

Na ovome se zasniva konstrukcija krivulje i tablice tone/cm i tone/palac gaza.<br />

U praksi se najviše upotrebljava tablica tone/cm i tone/palac koja je sastavni dio tablice nosivosti.<br />

Pomoću te tablice se jednostavno i brzo određuje promjena gaza kod ukrcaju ili iskrcaju tereta poznate<br />

težine.<br />

Nosivost <strong>broda</strong> (dw) je:<br />

- razlika u masi istisnine punog i praznog <strong>broda</strong> ili<br />

- masa tereta pod čijim uticajem brod uroni sa lake na konstruktivnu vodnu liniju.<br />

Koeficijent nosivosti <strong>broda</strong> (ηdw) je odnos između ukupne nosivosti <strong>broda</strong> (dw) i istisnine (D)<br />

ηdw= dw / D<br />

Korisna nosivost obuhvata težine na koje se plaća vozarina: teret, putnike, prtljagu, itd….<br />

Ostala nosivost obuhvata težine koje “nisu korisne”, ali su neophodne za funkcioniranje sistema na<br />

brodu: gorivo, mazivo, pitka voda, hrana, posada….itd.<br />

Tonaža <strong>broda</strong> (Tonnage) ukupan prostor <strong>broda</strong> izračunat nakon mjerenja, tj. Baždarenja, prema<br />

odredbama IMO konvencije o baždarenju brodova (1969.) kao bruto BRT i neto NRT tonaža (eng.<br />

Gross Tonnage - GT, Nett Tonnage - NT).<br />

Zapremina ili tonaža, eng. Registered Tonnage, jest volumen svih zatvorenih prostorija <strong>broda</strong> izražen u<br />

tzv. registarskim tonama.<br />

Registarska zapremina predstavlja obim brodskog prostora iskazanog u registarskim tonama.<br />

Regstarska tona kao jedinica zapremine iznosi 100 kubnih stopa ili 2,832 m 3<br />

Ta veličina izražava prosječnu zapreminu koju zauzima jedna tona tereta.<br />

Bruto Tonaža predstavlja veličinu unutrašnjeg volumena <strong>broda</strong> u skladu sa zadanim pravilima za ovu<br />

vrstu mjerenja, i široko se koristi u praksi.Po bruto zapremini brodovi se upisuju u Registar, njega vode<br />

lučke kapetanije tako da sjedište lučke kapetanije automatski postaje luka pripadnosti <strong>broda</strong>.<br />

Neto zapremina se odnosi na zatvoreni brodski prostor koji je namijenjen prijevozu robe.Neto<br />

zapremina služi za određivanje izračunavanje lučkih taksi i taksi za plovidbu kanalima, za plaćanje<br />

peljarskih usluga, poreza, carine i si. Zato što je neto zapremina povezana sa novčanim davanjima<br />

<strong>broda</strong>ra, a ponekad i naručioca, propisi o određivanju neto tonaže vrlo su precizni i strogi.Podaci o bruto<br />

i neto zapremini nekog <strong>broda</strong> nalaze se u njegovoj svjedodžbi o baždarenju.<br />

Odnos zapremine i deplasmana <strong>broda</strong> :<br />

Pri projektovanju <strong>broda</strong> kao i za razne praktične zadatke često je potrebno brzo odrediti deplasman na<br />

osnovu poznate bruto tonaže <strong>broda</strong> ili obratno.<br />

Približna formula za takav odnos glasi: D = 1,5 - 2,0 BT<br />

Kod teretnih brodova sa malim volumenom navodnog dijela, ovaj se odnos povećava do 2,5 BT, a kod<br />

većih putničkih brodova iznosi 1,1 do 1,3 BT.<br />

20


Približni odnos neto i bruto registarske<br />

zapremine.<br />

Neto tonaža određuje se iz odnosa prema<br />

bruto tonaži.<br />

Ove se veličine za pojedine vrste brodova<br />

približno iznose:<br />

- za putničke brodove NT = 0,60 BRT,<br />

- za teretne brodove NT = 0,70 BRT,<br />

- za jedrenjake NT = 0,80 BRT.<br />

Trim <strong>broda</strong><br />

Trim <strong>broda</strong> je razlika gaza na krmi i pramcu, koja nastaje zbog uzdužnog nagiba <strong>broda</strong>.<br />

Kada je gaz na pramcu (Tp) veći, kažemo da je brod pretežan<br />

Kad je veći na krmi (Tk) kažemo da je brod zatežan.<br />

Ako je Tp = Tk, kažemo da brod plovi na ravnoj kobilici.<br />

Koeficijenti brodske forme<br />

Koeficijent istisnine (CB, Block Coefficient)<br />

Koeficijent istisnine predstavlja odnos zapremine istisnine <strong>broda</strong> i zapremine paralelopipeda, čije su<br />

ivice dužina L WL , širina B WL i gaz <strong>broda</strong> na nekoj vodnoj liniji T WL<br />

21


Koeficijent punoće vodne linije (CWP, Water<br />

Plane Coefficient)<br />

Predstavlja odnos površine vodne linije i površine<br />

pravougaonika, čije stranice čine dužina vodne linije i<br />

širina glavnog rebra.<br />

Koeficijent punoće glavnog rebra (CM, Midship<br />

Coefficient)<br />

Predstavlja odnos površine uronjenog dijela glavnog<br />

rebra i površine pravougaonika čije stranice čine<br />

širina glavnog rebra i gaz na glavnom rebru.<br />

KAPACITET BRODA<br />

Kapacitet za teret, (engl. CapacityTonnage) jest raspoloživi prostor za teret izražen u kubnim metrima<br />

(m³) ili kubnim stopama (ft³).<br />

Kapacitet je vrlo važna dimenzija trgovačkog <strong>broda</strong> jer služi za pravilan raspored tereta po pojedinim<br />

skladištima i za sastavljanje plana tereta.<br />

Kapacitet za teret ujedno obuhvata kapacitet spremišta za brodske zalihe, kapacitet tankova, za gorivo,<br />

pitku i kotlovnu vodu, balast i sl.<br />

Razlikuju se dva kapaciteta:<br />

kapacitet za žito (eng. GrainCapacity), odnosi se na rasuti teret.<br />

kapacitet za bale (engl. Bale Capacity), odnosi se na komadnu i pakovanu robu, tj., na generalni<br />

teret.<br />

Prostor po toni nosivosti jeste odnos ukupnog kapaciteta za bale nekog <strong>broda</strong> i njegove ukupne<br />

nosivosti. To je onaj prostor koji jedna tona tereta mora zauzeti da bi se potpuno iskoristila nosivost i<br />

kapacitet <strong>broda</strong>. U tom slučaju kapacitet za teret bio bi potpuno iskorišten i brod bi uronio do oznake<br />

nadvođa. U pomorstvu se tada kaže da je brod nakrcan »full and down«.<br />

Kapacitetni plan <strong>broda</strong> jeste nacrt <strong>broda</strong> (uzdužni i poprečni presijek) na kome su označeni prostori za<br />

teret, spremišta brodskih zaliha i brodski tankovi, a u posebnim tablicama dat je njihov kapacitet i često<br />

položaj težišta. Uz plan se obično ucrtava i tablica nosivosti.<br />

22


Kapacitet tankova.<br />

U brodske tankove može se smjestiti tekuće gorivo, ulje za podmazivanje, razna biljna ulja, pitka voda,<br />

kotlovna voda i morska voda kao balast. Tankovi se nikada ne pune do vrha, tako da ostane slobodnog<br />

prostora za termička širenje tečnosti. Obično se ostavlja prazno 2 do 5% zapremine tanka.<br />

Na brodovima se susreću još dvije oznake koje predstavljaju njegove karakteristike:<br />

1. "Oznaka teretne linije" ("Load Line Mark") prikazuje maksimalni gaz <strong>broda</strong> do kojeg on smije<br />

biti uronjen, odnosno koliko minimalno treba da ima slobodnog nadvođa ("Freeboard"). Oznaka<br />

koja se dodjeljuje brodu i crta na boku <strong>broda</strong> prikazana je na slici.<br />

"WNA" označava maksimalni gaz u zimskorn periodu<br />

u području sjevemog Atlantika,<br />

"W" maksimalni gaz u zimskom periodu u svim<br />

drugim područjima osim Sjevernog Atlantika,<br />

"S" maksimalni gaz u ljetnjim uslovima,<br />

"T" označava maksimalni gaz u tropskim područjima,<br />

"F" označava maksimalni gaz u slatkim vodama i<br />

"TF" maksimalni gaz u slatkim vodama u tropskom<br />

području. Za određivanje zona u različitim godišnjim<br />

dobima postoje posebne pomorske karte.<br />

2. “Tonažna oznaka“ koja se brodu dodjeljuje u skladu sa međunarodnom konvencijom o<br />

mjerenju tonaže <strong>broda</strong>: ("International Convention on Tonnage Measurment of Ships") koja je<br />

stupila na snagu 1982 godine. Izgled tonažne oznake prikazan je na slici.<br />

24


Primjeri brodova i njihovih karakteristika po pojedinim tipovima.<br />

Brodovi za rasuti teret i rudaču<br />

Brodovi za prevoz tečnog tereta<br />

25


Ostali brodovi<br />

Kontejnerski brodovi<br />

26


Prosječne osnovne relacije između dimenzija različitih tipova brodova.<br />

Odnos između nosivosti i dužine tankera<br />

Odnos između nosivosti i deplasmana tankera<br />

Odnos između nosivosti i dužine <strong>broda</strong> za prevoz kontejnera<br />

Odnos između nosivosti i gaza <strong>broda</strong> za prevoz kontejnera<br />

27


2.3. Prikazivanje brodskog tijela<br />

Brodsko tijelo u koordinatnom sistemu.<br />

Brodsko tijelo se prikazuje u tri projekcije.<br />

1. Pomoću teorijskih rebara koja pokazuju poprečne presjeke <strong>broda</strong> po uzdužnoj osi,<br />

2. presjeke vodnih linija koji pokazuju horizontalne presjeke <strong>broda</strong> i<br />

3. uzdužnih linija koje prikazuju uzdužne presjeke <strong>broda</strong>, odnosno presjeke paralelne ravni<br />

simetrije <strong>broda</strong>.<br />

28


Brodsko tijelo se obično po dužini dijeli na 10 teorijskih rebara koja su međusobno udaljena za L/10 i<br />

obilježavaju se sa "O" do "10", pri čemu je sa "O" obilježen presjek na zadnjem perpendikularu, a<br />

sa "10" presjek na prednjem perpendikularu.<br />

S obzirom da su krma i pramac <strong>broda</strong> nešto složenijeg oblika mogu se na tim djelovima postaviti i<br />

međurebra na rastojanju L/20 ili L/40.<br />

Plan vodnih linija – uzdužni presjeci po visini<br />

Vodne linije su krive linije koje nastaju presekom trupa <strong>broda</strong> po visini tj. u ravni paralelnom sa osom<br />

xy. Do konstruktivne vodne linije KVL ili DWL – desing waterline područje gaza delimo na četiri<br />

jednaka dijela a iznad konstruktivne vodne linije prostor dijelimo još sa dve vodne linije. U ovoj<br />

projekciji brodskog trupa ponekad se posebno prikazuju palube <strong>broda</strong>.<br />

29


Plan rebara – poprečni presjeci po dužini<br />

Obično se brodsko tijelo po dužini dijeli na 10 teorijskih rebara koja su međusobno udaljena za L/10 i<br />

obilježavaju se sa “0" do "10", pri čemu je “0" presjek na zadnjem perpendikularu a "10" presjek na<br />

prednjem perpendikularu. Pošto su krma i pramac <strong>broda</strong> nešto složenijeg oblika na tim djelovima se<br />

mogu postaviti i međurebra na rastojanju L/20 ili L/40.<br />

Zadnja rebra se crtaju na lijevoj strani plana rebara, prednja rebra na desnoj strani plana rebara.<br />

30


Plan uzdužnica – uzdužni presjeci po širini<br />

Uzdužnice su krive linije koje nastaju presekom trupa <strong>broda</strong> po širini tj. u ravni paralelnom sa osom xz.<br />

Poluširinu delimo na četiri jednaka dijela sa tri paralelne ravni. Uzdužnice se u nacrtu prikazuju kao<br />

krive linije a bokocrtu i tlocrtu kao prave linije.<br />

Brodske linije se mogu predstaviti i tabelarno "offset" tabelom koja daje koordinate presjeka rebara i<br />

vodnih linija.<br />

Jedan primjer za brod duzine Lpp = 150 m sirine В = 19 m i visine Dh = 11 m dat је u sledećoj tabeli.<br />

31


2.4. Izračunavanje površina i zapremina<br />

Svi proračuni u vezi <strong>broda</strong> započinju izračunavanjem raznih površina i zapremina.<br />

U matematičkom smislu izračunavanje površina i zapremina pripada području integralnog računa.<br />

Ukoliko je “y” funkcija od “x” predstavljena krivom na slici onda je površina “S” ograničena tačkama<br />

OABL jednaka određenom integralu:<br />

Primjer 3: Izračunavanje površina i zapremina<br />

Тгеbа izгаčunаti površinu ispod krive у = 0.5 – 0.1x2 od tačke x = - 1 do tačke х = 1,<br />

Površina ispod krive у = 0,5 - 0.1х 2<br />

32


Znači daje površina S = O.933 m 2 ukoliko su koordinate date u metrima. Ukoliko se gornja linјја okreće<br />

oko ose х, dobiće se tijelo kao sto је prikazano nа slici.<br />

Тiјеlа koje nastaje obrtanjem krive у = 0,5 - 0.1х 2 oko оsе х<br />

Poprečni presjeci ovakvog tijela su krugovi kojima su poluprečnici "у" čiје su površine<br />

z = πy 2 = π (0.25 – 0.1х 2 + 0.01х 4 )<br />

U tom slučaju se izračunavanje zapremine svodi nа izračunavanje površine ispod krive "S" prikazane nа<br />

slici gdje ordinate "z" predstavljaju površine krugova.<br />

Izračunavanje zapremine<br />

Zapremina ovog tijela će biti<br />

Ukoliko su х i y izraženi u metrima ondaje zapremina у = 1.374 m 3 .<br />

33


Međutim brodsko tijelo, odnosno brodske linije, bi bilo suviše komplikovano opisivati matematičkim<br />

fomulama, te se stoga koriste pojednostavljeni postupci koji u sebi sadrže razne aproksimacije.<br />

Simpsonovo pravilo I<br />

U primjeni ovog postupka sve krive su aproksimirane polinomom<br />

y = a 0 + a 1 x + a 2 x 2<br />

, a površina prikazana na slici se izračunava po obrascu<br />

Simsonovim pravilom I, možemo izračunati bilo koju površinu sa bilo kojom tačnošču, pri čemu treba<br />

samo pravilno postaviti koordinatni sistem i podjelitit površinu na dovoljno mala rastojanja "h". Od<br />

veličine rastojanja h, zavisi tačnost izračunavanja datih površina.<br />

Ukoliko posmatramo složeniju liniju, kao što je npr. vodna linija, onda njenu površinu možemo<br />

izračunati kao;<br />

Izračunavanje površine vodne linije<br />

34


S obzirom da je izračunata роpolovina vodne linije, površina сiјеlе vodne linije može se dobiti<br />

moženjem sa 2, odnosno uzimanjem duple ordinate y, tako daje,<br />

S obzirom da pramac i krmа <strong>broda</strong> imaju nešto komplikovanije linije i da greška koja se čini pri<br />

istovjetnoj podjeli duž сiјеlе dužine brоda može biti znatna, praktikuje se da se nа tom dijelu postavljaju<br />

rebra nа manjim rastojanjima, h k ili h р .<br />

Onda se i ta činjenica uzima u obzir i formula za izračunavanje роvršine izgleda nešto drugačije.<br />

U tom slučaju preko koeficijenata K 1 = h k /h i К 2 = h p /h. svodimo problem na formulu;<br />

35


Na isti način možemo izračunati i površinu rebara.<br />

Simpsonovo pravilo II<br />

Površine ispod krivih se mogu izračunavati i pomoću preciznijih aproksimacija. Jedna od njih<br />

predstavlja i upotrebu Simpsonovog pravila II.<br />

Kod korištenja ovog pravila pretpostvlja se da je kriva ispod koje tražimo površinu "S" opisana<br />

polinomom trećeg stepena<br />

y = a o + a 1 x + a 2 x 2 + a 3 x 3<br />

Ako imamo izračunate površine rebara i površine vodnih linija, onda možemo primjenom Simsonovog<br />

pravila izračunati i zapreminu <strong>broda</strong> do bilo kojeg gaza.<br />

36


Ukoliko Simpsonovo pravilo I primijenimo na arealu rebara do određenog gaza, onda se zapremina<br />

<strong>broda</strong> može do tog gaza izračunati pomoću formule;<br />

Ukoliko Simpsonovo pravilo I primijenimo na arealu vodnih linija na određenim gazovima, onda se<br />

zpremina do određenog gaza (npr. gaza koji odgovara vodnoj liniji 5) može izračunati pomoću formule;<br />

Ako se na neki od gornjih načina izračuna zapremina do određenih gazova i to nanese u odgovarajućoj<br />

razmjeri na dijagramu, onda se sa takve krive može očitavati zapremina na bilo kojem gazu, odnosno<br />

zapremina do bilo koje visine <strong>broda</strong>, uključujući i visinu do vremenske palube. Ukoliko se zapremina<br />

pomnoži sa gustoćom morske vode, dobija se kriva masene istisnine.<br />

Ovi podaci se nanose u obliku hidrostatičkih krivih na dijagramskom listu (slika 42) ili se prikazuju<br />

tabelarno.<br />

37


Primjena Simpsonovog pravila I<br />

Izračunati zapreminu skladišta prikazanog na slici<br />

Napomena istim postupcima možemo izračunavati i površine vodnih linija, odnosno rebara i kada je<br />

brod nagnut na jednu ili drugu stranu, odnosno naprijed ili nazad. Jedina razlika je u tome što vodne<br />

linije i rebra nisu simetrične i ne može se računati sa polupovršinama već se mora uzeti cijela površina.<br />

U prethodnom primeru prvo se izračunavaju površine 3 rebra, zatim se izračuna zapremina preko rebara.<br />

Međutim izračunavanje se može izvršiti i preko površine vodnih linija a potom zapreminu izračunati<br />

preko njih npr:<br />

Avl 1 = 6/3 (7 + 4 . 6 + 4.5) = 71 m 2<br />

Avl 2 = 6/3 (7 + 4 . 6,8 + 5.5) = 79,4 m 2<br />

Avl 3 = 6/3 (7 + 4 . 7 + 6) = 82 m 2<br />

V = 1,5/3 (71 +4 . 79,4 + 82) = 235,3 m 3<br />

38


2.5. Izračunavanje težišta masa, površina i zapremina<br />

Prethodno semo se upoznali sa pojmom moment sile koji je predstavljao proizvod sile i kraka, odnosno<br />

rastojanja na kojem sila djeluje u odnosu na neku tačku, osu ili ravan.<br />

Težina kao sila je između ostalog definisana i tačkom u kojoj djeluje i ta tačka se naziva težište tijela.<br />

Ako imamo složeno tijelo koje se sastoji od više tijela od kojih svako ima svoju težinu koja djeluje u<br />

svom težištu, onda položaj težišta takvog složenog tijela dobijamo preko sledećih momentnih jednačina:<br />

gdje su:<br />

Xc - položaj težišta po x osi,<br />

Yc - položaj težišta po y osi i<br />

Zc - položaj težišta po z osi.<br />

Po istom principu možemo naći i težište <strong>broda</strong> po visini ili dužini.<br />

Masa <strong>broda</strong> i položaj težišta mase<br />

Masa <strong>broda</strong> je masa praznog, potpuno opremljenog <strong>broda</strong> bez goriva, maziva i zaliha, a obuhvata težinu<br />

trupa, težinu opreme i težinu pogonskog postrojenja.<br />

Masa obuhvata težinu svih konstruktivnih elemenata trupa i nadgrađa.<br />

Rezultanta ukupne mase <strong>broda</strong> djeluje u težištu masa - G.<br />

G - težište sistema <strong>broda</strong>; G 2 -težište trupa <strong>broda</strong>; G 3 -težište opreme za teret; G 4 -težište brodske opreme;<br />

G 5 -težište opreme za posadu i putnike; G 6 -težište osnovnih strojeva i uređaja; G 7 -težište sistema<br />

osnovnih strojeva i uređaja; G 8 -težište brodskih sistema; G 9 - težište vode u balasnom tanku<br />

39


Izračunavanje težišta <strong>broda</strong><br />

Brod je prije ukrcaja tereta "P" i "T" imao masu "D" i položaj težišta određenim ordinatama x 0 i z 0 .<br />

Teret "P" je ukrcan na položaju određenom ordinatama z p i y p , a teret "T" ordinatama z t i y t .<br />

Nakon ukrcaja tereta "P" i "T", novi položaj težišta <strong>broda</strong> će biti određen sledećim formulama:<br />

Primjer:<br />

Brod je prije ukrcaja tereta imao deplasman D = 6000 tona i težište mu se nalazilo na visini od kobilice<br />

KG = 5 m, na rastojanju 2 m od sredine <strong>broda</strong> prema pramcu i na simetrali <strong>broda</strong>. Na brod je ukrcan<br />

teret P = l00 tona na visini od 7 m iznad kobilice, 8 m od simetrale <strong>broda</strong> i 40.5 m od sredine <strong>broda</strong><br />

prema pramcu. Treba naći novi položaj težišta <strong>broda</strong> KG1 .<br />

Koordinatni sistem postavljamo u težištu <strong>broda</strong> G.<br />

Pomjeranje težišta po visini određujemo iz momentne jednačine.<br />

GG IV = P . Zp / D + P = 100 . 2 / 6000 + 100 = 0.33 m<br />

KG 1 = KG + GG IV = 5 + 0.033 = 5.033 m<br />

Horizontalno pomjeranje težišta (po širini)<br />

GG IH = P . Yp / D + P = 100 . 8 / 6000 + 100 = 0.131 m<br />

Dakle novo težište je 0.131 m desno od simetrale <strong>broda</strong>.<br />

40


Pomjeranje težišta po dužini<br />

GG IV = P . Xp / D + P = 100 . 38 / 6000 + 100 = 0.623 m<br />

To znači da je novo težište G 1 na rastojanju od<br />

2.5 + 0.623 = 3.123 m od sredine <strong>broda</strong>.<br />

Po analogiji sa momentom sila može se uvesti i moment površine, kao i centar djelovanja površina<br />

(težište površine).<br />

Moment površinc А 1 oko оsе О у = А 1 х a 1 ,<br />

Moment površinc А 2 oko оsе О у = А 2 х a 2 ,<br />

Moment površinc А 3 oko оsе О у = А 3 х a 3 ,<br />

Moment površinc А 1 oko оsе О x = А 1 х b 1 ,<br />

Moment površinc А 2 oko оsе О x = А 2 х b 2 ,<br />

Moment površinc А 3 oko оsе О x = А 3 х b 3 ,<br />

Izračunavanje centra djelovanja površina<br />

Rastojanje centra površina od ose O y = А 1 х a 1 + А 2 х a 2 + А 3 х a 3<br />

A 1 + A 2 + A 3<br />

Rastojanje centra površina od ose O x = А 1 х b 1 + А 2 х b 2 + А 3 х b 3<br />

A 1 + A 2 + A 3<br />

Оvај princip sе primjenjuje bez obzira koliko da је površina u pitanju.<br />

Centar površina sе uvijek dobija dijeljenjem ukupnog momenta sа ukupnom površinom.<br />

Ako pogledam sledeću sliku<br />

moment osjenčene površine za osu O y je: x . y . dx<br />

Ranije smo videli da površina<br />

Umjesto da integralimo “y”, da bi smo dobili x . y , a to je još samo jedna funkcija od “x”.<br />

41


Dakle<br />

Nastavak - izračunavanje težišta površina<br />

U izračunavanju momenta služimo se Simsonovim pravilom I.<br />

Za računanje težišta po x – osi potrebno nam je da izračunamo i<br />

Rastojanje težišta хс od ose Оу<br />

U brodskim proračunima uobičajeno uzimamo peto rebro (sredinu <strong>broda</strong>) kao referentnu tačku za<br />

mjerenje kraka težišta i smatramo ga pozitivnim ako se nalazi prema krmi.<br />

Izračunavanje težišta površine vodne linije<br />

42


Uzdužni moment oko horizontalne ose (rebra “5”) iznosi:<br />

Istim postupkom određujemo i momente površina rebara, odnosno na bazi njih, težišta površina rebara<br />

po visini.<br />

Izračunavanje težišta rebara<br />

Na taj način smo u mogućnosti da izračunamo moment svih роvršinа vodnih linija u odnosu nа ose О х ,<br />

О у i O z , kao i momente površina svih rebara u odnosu nа ose О х , О у i O z .<br />

Ukoliko imamo izračunate momente tih роvršina i same površine, onda njihovom diobom dobijemo<br />

položaj težišta u odnosu nа svaku osu. Ovi podaci se takođe unose u dijagramski list.<br />

Na isti način, tražeći centar djelovanja sila, masa i роvršina, možemo tražiti i centar djelovanja<br />

zapremina.<br />

Zapreminu <strong>broda</strong> do određenog gaza izračunali smo preko areale rebara i preko areale vodnih linija.<br />

Areala rebara nam može poslužiti za izračunavanje položaja težišta zapremine ро dužini, а<br />

areala vodnih linija za роložај težišta ро visini.<br />

43


Ukoliko zapreminu do određenog gaza tražimo preko areale vodnh linija, primjenom Simsonovog<br />

pravila 1, položaj težišta zapremine (nрr. do vodne linije 4) ро visini u odnosu nа kobilicu bi bio:<br />

U ovom slučaju h predstavlja rastojanje između vodnih linija.<br />

Мi smo zapreminu <strong>broda</strong> do određene linije našli preko areale rebara, onda položaj težišta zapremine ро<br />

dužini u odnosu nа peto rebro možemo naći preko formule:<br />

U ovom slučaju “h” predstavlja rastojanje između teorijskih rebara.<br />

Težište zapremine ро visini i ро dužini mjenja se sa gazom i nanosi se na dijagramski list u zavisnosti<br />

od gaza.<br />

Pored do sada izračunatih vrijednosti (А m , М m , А wl , М wl , Х cwl , У, Ур,<br />

Х cv , У cv , Z cv , ... ) nа dijagramskom listu se nаnоsе i koeticijenti forme c w , c m , c B , c p , i c v , kao i<br />

momenti inercije vodnih linija u odnosu па osu Ох i Оу.<br />

Vidjeli smo da se može naći: moment određene роvršine za bilo koju osu i dа njegovim dijeljenjem sа<br />

роvršinom dobijamo položaj težišta u odnosu nа tu osu. Moment роvršine u odnosu nа neku osu naziva<br />

se i moment роvršine ili stаtički moment površine.<br />

Ро analogiji možemo naći i moment momenta određene роvršine u оdnоsu nа neku osu. Takav moment<br />

se naziva II moment površine ili moment inercije površine. Najmanji moment jedne роvršine ро<br />

Štajnerovoj teoremi jeste оnај za osu koja prolazi kroz težište površine .<br />

Nastavak - izračunavanje momenta inercije<br />

Najmanji moment jedne površine po Štajnerovoj teoremi jeste onaj za osu koja prolazi kroz težište<br />

površine.<br />

44


Sa gornje slike se vidi da је moment momenta povrsine ydx za osu Оу, koja se nalazi па rastojanju х od<br />

ове Оу<br />

Primjenom Simpsonovog pravila 1 i množenjem sa dvojkom zbog toga što imamo polovinu vodne linije,<br />

dobijamo<br />

Moment incrcije izračunat је u odnosu nа osu koja prolazi kroz zadnji perpendikular. Na sličan način<br />

možemo izračunati i kroz bilo koju osu, Međutim, primjenom Štajnerovog pravila, ukoliko znamo za<br />

jednu osu možemo naći moment inercije za bilo koju drugu paralelnu osu, pa i za osu koja prolazi kroz<br />

težište X f . Gde je položaj X f položaj težišta po x osi.<br />

Moment incrcije površine ydx oko ose Ox iznosi<br />

Da bi 1/12 y 3 dx se mora uzeti u obzir zbog Štajnerovog teorema budući da osa Ox nije osa koja prolazi<br />

kroz težište površine ydx. Ukupni moment cijele površine oko ose x će biti;<br />

On se može izračunati primjenom Simsonovog pravila 1<br />

Kod vodnih linija centar se nalazi nа osi simetrije ра је ovo istovremeno i nioment inerсјје za оsu koja<br />

prolazi kroz težište. Меđutim kod nesimetričnih vodnih linija, odnosno kod nagnutog <strong>broda</strong>, mora se<br />

tražiti moment inercije zа osu koja prolazi kroz težište.<br />

45


2.6. Hidrostatički podaci <strong>broda</strong><br />

Momenti l x , i l y se takođe nanose na dijagramskom listu, tako da dijagramski list na kome su ucrtane do<br />

sada određene krive, izgleda kako je prikazano na slici.<br />

Neke linije koje se prikazuju na dijagramskom listu<br />

Hidrostatički podaci sa dijagramskog lista prikazuju se i tabelarno u zavisnosti od gaza <strong>broda</strong>.<br />

46

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!