A “hajó” szó magában foglalja a vízi járművek minden leírását, beleértve a nem vízkiszorításos vízi járműveket, a WIG-vízi járműveket és a vízirepülőgépeket, amelyeket vízi közlekedési eszközként használnak vagy használhatnak. A hajóépítészet fő elemei:
HidrosztatikaSzerkesztés
A hidrosztatika azokra a körülményekre vonatkozik, amelyeknek a hajó a vízben való nyugvás közben ki van téve, és arra, hogy képes-e a vízen maradni. Ez magában foglalja a felhajtóerő, a vízkiszorítás és más hidrosztatikai tulajdonságok, mint például a trimm (a hajó hosszirányú dőlésének mérése) és a stabilitás (a hajó azon képessége, hogy a szél, a tenger vagy a rakodási körülmények által okozott dőlés után visszaálljon függőleges helyzetbe) kiszámítását.
HidrodinamikaSzerkesztés
A hidrodinamika a víz áramlásával foglalkozik a hajótest, az orr és a tat körül, valamint az olyan testeken, mint a hajócsavar lapátok vagy a kormánylapátok, vagy a tolóhajtóműalagutakon keresztül. Ellenállás – a vízben történő mozgással szembeni ellenállás, amelyet elsősorban a hajótest körüli vízáramlás okoz. A teljesítményszámítás ennek alapján történik. meghajtás – a hajó mozgatása a vízen keresztül hajócsavarok, tolóhajtóművek, vízsugarak, vitorlák stb. segítségével. A motortípusok főként belső égésűek. A hajó mozgása – magában foglalja a hajó mozgását a tengeri úton, valamint a hullámokra és a szélre adott reakcióit. irányíthatóság (manőverezés) – magában foglalja a hajó helyzetének és irányának ellenőrzését és fenntartását.
Úszás és stabilitásSzerkesztés
Míg a folyadék felszínén egy úszó test mozgásában 6 szabadsági fok van, ezeket vagy forgás vagy transzláció kategóriába soroljuk.
- Az előre és hátra történő transzlációt hullámzásnak nevezzük.
- A keresztirányú elmozdulást hintázásnak nevezzük.
- A függőleges elmozdulást emelésnek nevezzük.
- A keresztirányú tengely körüli forgást trimmnek vagy dőlésnek nevezzük.
- A homlok- és háttengely körüli forgást saroknak vagy gördülésnek nevezzük.
- A függőleges tengely körüli elfordulást görbülésnek nevezzük.
Hosszirányú stabilitás hosszirányú dőlés esetén a stabilitás a súlypont és a hosszirányú metacentrum közötti távolságtól függ. Más szóval, az az alap, amelyen a hajó megtartja a súlypontját, annak a hajó hátsó és elülső részétől egyaránt egyenlő távolságra lévő távolsága.
Míg egy test folyadékfelületen lebeg, még mindig találkozik a rá nehezedő gravitációs erővel. Annak érdekében, hogy a test a felszínen maradjon és ne süllyedjen el, egy ellentétes erő hat rá, amelyet hidrosztatikus nyomásnak nevezünk. A testre ható erőknek azonos nagyságúnak és azonos mozgásirányúnak kell lenniük ahhoz, hogy a test egyensúlyban maradjon. Az egyensúlynak ez a leírása csak akkor áll fenn, ha a szabadon lebegő test mozdulatlan vízben van, más körülmények fennállása esetén ezeknek az erőknek a nagysága drasztikusan eltolódik, létrehozva a test ingadozó mozgását.
A felhajtóerő egyenlő a test tömegével, más szóval a test tömege egyenlő a test által kiszorított víz tömegével. Ez a testre felfelé ható erőt ad a kiszorított felület és a vízfelszín szorzatának összegével, hogy egyensúlyt teremtsen a test felszíne és a vízfelszín között.
A hajó stabilitása a legtöbb körülmények között képes legyőzni mindenféle korlátozást vagy ellenállást, amellyel a viharos tengeren találkozik; a hajók azonban nemkívánatos gördülési tulajdonságokkal rendelkeznek, amikor a gördülési rezgések egyensúlya kétszer akkora, mint a dőlési rezgéseké, és így a hajó felborulását okozza.
SzerkezetekSzerkezetekSzerkezetszerkesztés
A szerkezetek a szerkezeti anyagok kiválasztását, a hajó globális és helyi szilárdságának szerkezeti elemzését, a szerkezeti elemek rezgését és a hajó szerkezeti válaszait a tengeri mozgások során. A hajótípustól függően a szerkezet és a kialakítás különbözik abban, hogy milyen anyagot és mennyit kell használni belőle. Néhány hajó üveggel erősített műanyagból készül, de a túlnyomó többség acélból, esetleg némi alumíniummal a felépítményben. A hajó teljes szerkezetét téglalap alakú, négy szélén alátámasztott acéllemezekből álló panelekkel tervezik. Nagy felületen kombinálva a rácsok alkotják a hajótestet, a fedélzetet és a válaszfalakat, miközben a vázak kölcsönös alátámasztását is biztosítják. Bár a hajó szerkezete elég erős ahhoz, hogy összetartsa magát, a fő erő, amelyet le kell küzdenie, a hosszirányú hajlítás, amely a hajótestre nehezedő terhelést hoz létre, a szerkezetét úgy kell megtervezni, hogy az anyag a lehető legnagyobb mértékben elöl és hátul helyezkedjen el. A fő hosszirányú elemek a fedélzet, a héjlemezek, a belső fenék, amelyek mindegyike rácsszerkezet formájában van, és ezekhez további hosszirányú nyújtás. A hajó méretei arra szolgálnak, hogy a merevítőelemek között elegendő távolságot alakítsanak ki a csavarodás megakadályozására. A hadihajók a merevítés hosszanti rendszerét alkalmazták, amelyet sok modern kereskedelmi hajó is átvett. Ezt a rendszert széles körben használták a korai kereskedelmi hajókon, mint például az SS Great Eastern, de később áttértek a keresztirányú merevítésű szerkezetre egy másik koncepció a hajótest tervezésében, amely praktikusabbnak bizonyult. Ezt a rendszert népszerűsége miatt később a modern hajókon, például a tartályhajókon is alkalmazták, és akkoriban Isherwood-rendszernek nevezték el. Az Isherwood-rendszer elrendezése abból áll, hogy a fedélzeteket mind oldalt, mind alul hosszirányú tagokkal merevítik, ezek eléggé el vannak választva egymástól, hogy ugyanolyan távolság legyen közöttük, mint a keretek és a gerendák között. Ez a rendszer úgy működik, hogy a keresztirányú tagokat, amelyek a hosszirányúakat támasztják, körülbelül 3 vagy 4 méterrel távolabbra helyezik egymástól, a nagy távolsággal ez okozza a szükséges keresztirányú szilárdságot azáltal, hogy elmozdítja a válaszfalak által kifejtett erő mennyiségét.
ElrendezésekSzerkesztés
Az elrendezés magában foglalja a koncepciótervezés, az elrendezés és a hozzáférés, a tűzvédelem, a terek elosztása, az ergonómia és a kapacitás.
ÉpítésSzerkesztés
A szerkezet a felhasznált anyagtól függ. Acél vagy alumínium használata esetén ez magában foglalja a lemezek és profilok hegesztését a hengerlés, jelölés, vágás és hajlítás után a szerkezeti tervrajzok vagy modellek szerint, majd a felállítás és a beüzemelés. Más anyagok, például szálerősítésű műanyag és üvegerősítésű műanyag esetében más csatlakozási technikákat alkalmaznak. Az építési folyamatot körültekintően tervezik meg, figyelembe véve minden olyan tényezőt, mint a biztonság, a szerkezet szilárdsága, a hidrodinamika és a hajó elrendezése. Minden egyes figyelembe vett tényező új lehetőséget kínál a figyelembe veendő anyagok és a hajó irányultsága tekintetében. A szerkezet szilárdságának figyelembevételekor a hajó ütközésének aktusait úgy veszik figyelembe, hogy a hajószerkezetet megváltoztatják. Ezért az anyagok tulajdonságait gondosan figyelembe kell venni, mivel az eltalált hajón alkalmazott anyag rugalmas tulajdonságokkal rendelkezik, az eltalált hajó által elnyelt energia azután az ellenkező irányba térül el, így mindkét hajó a további károk megelőzése érdekében a visszapattanás folyamatán megy keresztül.
