3 Geometrija i hidrostatika broda
3 Geometrija i hidrostatika broda
3 Geometrija i hidrostatika broda
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