Oblik i mjere broda Suvremeni trgovački brod je spoj vještina, znanja utemeljenih na znanosti i teoriji, te iskustva

inženjera brodogradnje u cilju stvaranja najefikasnijeg sredstva za obavljanje predvenih zadataka.

U prvoj polovini prošlog stoljeća nije bilo temeljnih promjena u obliku brodskog trupa. Bitno se

promijenio nadvodni oblik broda, a poboljšanja u podvodnom dijelu trupa značajno su doprinijela

smanjenju otpora i držanju broda na valovima. Poboljšanja podvodnog dijela nisu toliko vidljiva kao

što su to promjene iznad plovne linije, ali utječu na smanjenje potrošnje goriva i na smanjenje

potrebne porivne snage, što sve skupa utječe na troškove konstrukcije broda i na veličinu

strojarnice tj. veličinu prostora za smještaj pogonskih strojeva, te na ugođaj posade zbog boljeg

držanja na moru.

Vjerojatno najveća promjena u izgledu brodskog trupa nastaje u trenutku kada pramčana statva

prestaje biti uspravna ili skoro uspravna, gredna statva. Posljedica uspravne gredne statve je loše

ponašanje broda na valovima i velika mogućnost oštećenja kod sudara i ispod vodne linije. Nova

statva postaje složenija, bitno položitija, zaobljena ili ravna oblika, s izbojem rebara prema gore

što smanjuje posrtanje broda, a ujedno povećava radnu površinu palube. U slučaju sudara takva

pramčana statva smanjuje oštećenja podvodnog dijela trupa.(Kod takve pramčane statve je, u

slučaju sudara, vrlo mala mogućnost oštećenja podvodnog dijela trupa.)

Pobliže ispitivanje trupa pokazuje da suvremeni brod ima puno glađu (ravniju) vanjsku površinu i

da je hidrodinamički puno "čišći" od svojih prthodnika. Zavarivanje je omogućilo konstrukciju skoro

glatke vanjske površine trupa (oplate broda), eliminirajući otpore koje su stvarali preklopni šavovi i

stični preklopi kod zakovanih konstrukcija. Pravokutne statve vijka i kormila te jednoplošna

(plosnata) kormila ustupaju svoje mjesto GLATKIM KRMENIM REBRIMA i strujnim kormilima.

Stalni su zahtjevi za većim brzinama doveli do potrebe za većom snagom i za većim porivom

brodskog vijka, naročito na jednovijčanim brodovima. Ti su zahtjevi zauzvrat tražili više zračnosti u

otvoru da bi se smanjile vijkom izazvane vibracije, te uzbudne sile i tlakovi na opločenje krmenog

dijela broda.

Borba za što veću nosivost broda za zadani gaz dovela je do eliminacije kosog dna i do korištenja

relativno malog radijusa za uzvoj i glavno rebro, čime su maksimalno povećani koeficijenti forme

brodskog trupa.

Drveni brodovi Korištenje drva za gradnju brodova potječe još iz pretpovijesti. Sve do početka XIX stoljeća to je

bio jedini materijal kojeg je bilo jednostavno nabaviti i lako ručno obraditi i oblikovati pomoću

jednostavnih alata.

Iako postoji puno vrsta drva, nisu sve vrste jednako upotrebljive u brodogradnji. Čak unutar iste

vrste drva mogu postojati značajne razlike koje ovise o klimatskim uvjetima gdje je drvo raslo.

Rana klasifikacijska pravila daju tablice tablice koje sadrže različite tipove drva te određuju njihovu

primjenu za određene djelove broda rangirajući ih od tvrdog drva, kao što je hrast, do mekog kao

što je jela.

Drvena građa se dugo i pažljivo pripremala prije nego što bi se počela obrađivati. Morala je biti

složena na hrpe, izložena vremenu te posve suha prije nego bi se obrađivala. Oblikovanje, obrada i

pričvršćivanje drva je bila vještina koja se strpljivošću i eksperimentiranjem usavršavala tijekom

niza godina.

S konstrukcijske točke gledišta, glavni problem s drvenim brodovima bio je problem pričvršćivanja.

Naime, pričvršćivanjem čavlima, svornjacma, drvenim klinovima itd. nije se mogla ostvariti puna

čvrstoća materijala, čak ni korištenjem inventivnih i skupih metoda za finuobradu stikova.Uslijed

vremenskih prilika nastaju naprezanja koja vode do pomaka raznih djelova i vremenom dolazi do

trajnog "pregiba" broda čak do iznosa od 1% duljine broda. Stanje pregiba je zahtjevalo poseban

tretman u suhom doku i bilo je tim gore što je brod bio dulji i što je odnos duljine prema visini bio

veći.

Prosječan drveni brod, naročito onaj koji je građen od mekog drva, imao je kratak životni vijek, čak

i ako su bili redovito održavani i ako su poduzete sve mjere da se građevno drvo dobro pripremi

prije gradnje broda.

U doba drvenih brodova možemo reći da su brodovi bili relativno mali. Iako je istina da su gradili i

veliki drveni brodovi, ali to je uspjevalo samo zato jer su se ugrađivale velike količine željeza u

strukturu broda kao što su npr. DIJAGONALNE TRAKE, proveze i koljena. Bilo je jako teško dobiti

drvenu građu velike duljine i odgovarajućih građevnih dimenzija tako da je oko 300 stopa (90

metara) bile granica duljine drvenog broda čak i ako je brod bio "laganih" proporcija kao što je

npr. 9:1. Takve neobične proporcije visine u odnosu na duljinu su kompenzirane tako da su se

ugrađivale dodatne hrptenice, a u nekim slučajevima nadogradnjom središnjeg pasma skoro do

visine donje palube. Presjek glavnog rebra drvenog jedrenjaka na slici 1. reprodukcija je početaka

djelovanja klasifikacijskog društva American Bureau Rules i pokazuje masivnu konstrukciju pasma

te prevagu količine materijala dna broda u odnosu na palubu.

SLIKA 1.

Kompozitni brodovi U prijelazno doba iz drva u željezo, kao materijala za konstrukciju, kompozitni brodovi su bili

prirodan slijed. U ovom tipu konstrukcije je kompletno orebrenje, to jest kobilica, pasma,

rebrenice, proveze, bočna rebra i sponje, napravljeno od željeza i samo su PLATICE dna, stropa,

boka i palube od drveta. Na dugim putovanjima se u oplatama dna željeznih brodova javljalo

ozbiljno obraštanje, a na kompozitnim brodovima s drvenom oplatom se to moglo spriječiti

oblaganjem bakrom. Veliki broj kompozitnih brodova izgrađen je u Velikoj Britaniji, neposredno

prije otvaranja Sueskog kanala, za trgovinu s Dalekim istokom. Jedan od poznatijih je kliper Cutty

Sark izgrađen 1869. i još uvijek je u plovnom stanju. Taj je brod slika 2. bio opločen tikovinom po

bokovima i tvrdim brijestom po dnu broda, što je bio je bio razlog izuzetno dugog životnog vijeka

broda.

SLIKA 2.

Na slici 3. vidimo glavno rebro kompozitnog parobroda izgrađenog 1918 u SAD pri čijoj se izgradnji

naoko štedjelo na čeliku. Možemo zapaziti da je mali razmak među rebrima 18 inch (460 mm) što

je vezano za drvenu opatu i vidimo da je upotrebljena neuobičajeno velika količina čeličnih ploča za

ovaj tip konstrukcije, uključujući i čeličnu palubu.

SLIKA 3.

ŽELJEZNI BRODOVI Revolucionarna se promjena brodograđevnog materijala iz drva u željezo nije dogodila naglo.

Trebalo je prevladati predrasude o prednostima novog materijala i o njegovim potencijalima.

Promjenu je ubrzala primjena parnog pogona koja je iziskivala gradnju dužih, većih brodova da bi

se nadoknadio prostor koji su zauzeli strojevi i bunkeri za skladištenje ugljena. U nekim zemljama,

gdje drvena građa nije bila jednostavna za nabavu, prelazak na željezo je bilo jako dobro rješenje.

Dok je u zemljama, u kojima je bilo drvene građe u izobilju, taj prelazak bio relativno nezanimljiv

te dugotrajan.

SLIKA 4.

Kad su se počeli graditi željezni brodovi bilo je prirodno da graditelji prate linije s kojima su do tada

bili upoznati, da se primjenjuje poprečni sistem gradnje i da dimenzije građevnih elemenata

odražavaju njihov osjećaj o čvrstoći novog materijala u usporedbi s drvom. Kao što vidimo iz

presjeka glavnog rebra na slici 4., jednog ranog željeznog broda, značajna količina materijala je

bila raspoređena u dno u odnosu, na zanemareni, vrh trupa broda kao nosača što je bilo uobičajeno

kod gradnje drvenih brodova. Takva je gradnja rezulirala time da je došla do izražaja slabost

palubnih konstrukcija čim su se parobrodi počeli graditi u većim dužinama tj. kad je ekstremniji

postao omjer duljine i vidine broda.

Željezne ploče su se mogle izrađivati samo u malim dimenzijama, a profili su bili plosnati. Tek

kasnije je počela proizvodnja L profila. Kvaliteta željeza nije bila ujednačena tako da je dolazilo do

situacija da se brodogradilištima isporučuje željezo vrlo loše kvalitete što bi imalo za posljedicu to

da bi dolazilo do brzog i prekomjernog korodiranja broda.

Potpuno željezni brod Great Eastern slika 5. koji je bio istaknuti primjer što se može postići

znanstvenim pristupom pri projektiranju brodskih konstrukcija. I.K. Brunel, projektant broda i Scott

Russel, graditelj bili su među prvima koji su primjenili teoriju grede u konstrukcijskom projektu

broda. Iako je brod, tada nevjerojatnih dimenzija L/B/T – 207/25/18 m, bio komercijalni neuspjeh,

sve ostalo ukazuje na to da je njegova konstrukcija potpuno zadovoljavala službu. Interesantno je

istaknuti da je ovaj izuzetan brod imao pet puta veću tonažu od ijednog drugog plovećeg broda tog

vremena, da je tek nakon 50 godina proizveden brod sličnih dimenzija, da njegov vijak,

promjera 7, 35 m i danas predstavlja izazov.i da je projektiran za prijevoz 4000 putnika. Imao

je dva odvojena stroja za pogon, jedan je pokretao LOPATIČNE KOla parobroda, a drugi brodski

vijak. Brod je imao bunkere za ugalj dovoljnog kapaciteta za opskrbu broda ugljenom na putovanju

za Daleki istok i nazad. Dodatno je još imao 65000 sq ft (6000 m2) jedara. Iz slike 6. može se

vidjeti da je trup građen po ĆELIJASTOM sistemu gradnje, sa blizu raspoređenim nosačima ploča

34''x1/2'' (860x12.5 mm) koji su uzdužno postavljeni između unutarnjeg opločenja i vanjske

oplate. Gornji i donji sloj opločenja gornje palube, odnosno palube čvrstoće, bili su 1/2'' (12.5

mm) debeli i poduprti uzdužnim nosačima ploča dubokim 24'' (610 mm)i debelim ½'' (12.5 mm)

s međusobnim razmakom od 5 stopa (1.5 m). Nije bilo nadgrađa, a 3 palube unutar trupa su bile

samo djelomične palube koje su služile za prijevoz putnika. Uzduž središnjeg dijela broda bile su

postavljene dvije uzdužne pregrade, a oplata i pregrade su bile poduprte poprečnim okvirnim

rebrima, međusobno razmaknutim 15 ft (4.5 m). Posebno je zanimljivo spomenuti da su šavovi

oplate bili jednoredno zakivani s razmakom zakovica od 3/4'' (19 mm) promjera. U rezalištu je

Great Eastern završio 31 godinu nakon porinuća gdje je njegovo rezanje spoteškoćama trajalo 2

godine.

SLIKA 5.

SLIKA 6.

ČELIČNI BRODOVI Čelik se, kao konstrukcijski materijal, u brodogradnji počeo koristiti oko 1870 godine. Prelazak sa

željeza na čelik nije bio toliko revolucionaran kao što je bio prelazak s drva na željezo i odvijao se

postupno. Govorilo se po brodogradilištima da je čelik pomalo problematičan za obradu i da naginje

krtosti. Tada je cijena čelika nadmašivala cijenu željeza. Međutim pojava novih peći i drugih

inovacija u obradi čelika, dovodi do poboljšanja kvalitete i postupnog smanjenja cijene tako da oko

1890. godine čelik potpuno zamjenjuje željezo.

Strogi zahtjevi klasifikacijskih društava, koje uvjetuju izvođenje vlačnih i ostalih ispitivanja u

čeličanama kao osnovu za dokaz kvalitete, dovele su do toga da se osigura i održi ujednačena

kvaliteta brodskog čelika.

Zamjena željeza čelikom nije utjecala na izvedbu konstrukcije ili na metode konstruiranja osim što

je omogućila proizvodnju puno većih valjanih profila i puno više raznolikijih oblika.

Glavna ušteda koja je postignuta, odnosi se na smanjenje dimenzija građevnih elemenata od

novog bitno čvršćeg i prikladnijeg materijala. U jednom ranom čeličnom brodu Lloyd's Register je

dozvolio smanjenje, tabelarno definiranih, dimenzija željeznih građevnih elemenata za 25%, a

kasnije je postalo uobičajeno smanjenje za 20%.

OZNAKA TIPOVA Rani željezni parobrodi su imali palubu nalik onoj prosječnog jedrenjaka tog doba. Prepoznavanje

važnosti odgovarajuće zaštite otvora za strojeve dovelo je do opremanja strojeva kućištima, a

kasnije i do toga da su se ta izložena kućišta zatvarala kratkim mostovima, relativno lake

konstrukcije, koji se protezali do bokova broda. Iskustvo je pokazalo koliko je korisno osigurati

dovoljno uzvoja oblika palube prema pramcu (skok palube) zbog dobivanja dodatnog uzgona,

također se pokazalo poželjnim propisati postavljanje kaštela kao zaštite od naplavljivanja palube

pri uzburkanom moru a pokazalo se i kao moguće mjesto za smještaj posade i razne brodske

spreme. Zaštitu kormilarskog uređaja pružao je kasar, krmica i bio je od jednake važnosti kao i

most na brodovima sa strojarnicom smještenom prema krmi. Load Line Regulations promicao je

postavljanje palubne nadgradnje i dopuštao smanjivanje nadvođa za vrijednost koja je ovisila o

prirodi i veličini nadgrađa. Na slici 7. možemo vidjeti neke od tipova i kombinacija palubnih

nadgradnji.

SLIKA 7.

U ranim su se tipovima brodova gradile lagane palubne nadgradnje koje su se pokazale slabima u

smislu čvrstoće pa su se kroz godine povećavale dimenzije čime se dobilo na čvrstoći.

NEOBIČNI BRODOVI Vremenski period između 1890 i 1910 vrijedan je spomena jer je tada bilo predstavljeno puno

tipova brodova koji su odskakali od konvencionalnog projektiranja. Među njima se posebno isticao

Isherwood-ov tip broda. Iako se neki od ovih tipova brodova više ne grade, oni predstavljaju važan

stupanj razvoja konstrukcije i predstavljaju nastojanja brodograditelja za proizvodnjom brodova

koji bi bili ekonomični u izvedbi i održavanju, a sigurni u službi. Skice glavnih rebara nekih od tih

tipova brodova prikazane su na slijedećim stranicama.

WHALEBACK, McDuogale - SLIKA

Ovaj tip broda projektirao je McDougale za Great Lakes Service. Na slici vidimo zaobljenu formu

palube i gornjeg dijela s kojih je lako klizila voda koja bi zapljuskivala brod, poprilici kao preveliki

preluk. Brod nije imao skok (uzvoj) palube i imao je pramac zaobljenog, žličastog oblika. Tornjevi

dograđeni na palubi bili su postavljeni u velikim razmacima, spojeni povišenim, izloženim prolazima

za posadu. Otvori grotala nisu imali pražnice i zatvarani su s pločama i svornjacima. Par ovakvih

brodova je povremeno poslužilo i za prekomorske plovidbe, ali zaobljeni pramac i neke druge

osobine pokazale su da taj tip broda generalno nije pogodan za prekooceansku službu.

TURRET, Doxford - SLIKA

Turret predstavlja napredak u odnosu na Whaleback. Kao što vidimo na slici, paluba koja nema

skok je radna platforma na kojoj su smješteni otvori grotala i kućišta strojeva. Ovi brodovi su bili

popularni među trgovcima s Dalekim istokom, s obzirom da je tada bila dozvoljena mala tonaža za

prolaz Sueskim kanalom, ali kad je taj "poticaj" nestao prestala je gradnje ovog tipa broda.

TRUNK DECK VESSEL, Ropner - SLIKA

Trunk je vrlo sličan Turretu osim što ovaj brod ima normalan, pravokutni rub spoja palube i boka

broda. Kanali u nadgradnji su projektirani tako da budu čvrsti, da su otvoreni prema donjem

skladištu i predstavlja korisnog poslužitelja za rasute terete. Paluba, usporedo s rubovima kanala,

formira prikladan prostor za smještaj duge drvene građe. Velika nosivost i CUBIC udruženi s

niskom netto tonažom bili su obilježje ovog tipa broda. Bio je popularan među brodovlasnicima sve

do dolaska SHELTER DECKER-a.

CANTILEVER-FRAMED SELF-TRIMMING, Harroway&Dixon - SLIKA

Osobita značajka ovog broda je osiguravanje prostora za velike količine balastne vode u

trokutastim prostorima gornjih kuteva skladišta. Poželjno mjesto, sa stanovišta poboljšanja

pomorskih svojstava broda i sa vrlo malim gubicima dragocjenog skladišnog prostora. Bočni su

tankovi čvrsto orebreni i tvore djelotvorne kutijaste nosače između glavnih poprečnih pregrada, a

njihove konzole ne dozvoljavaju postavljanje velikih grotlenih otvora što je poželjno ako uzmemo u

obzir potrebu za čistim skladišnim prostorom potrebnim za rukovanje i skladištenje određenih

tipova tereta izbjegavanjem nepodesnih upora u teretnim prostorima. Određeni broj brodova

sličnih ovom tipu, uključeni su u obalnu trgovinu ugljenom u SDA, za koju su pogodni zbog niskih

troškova trimovanja.

SELF TRIMMING TYPE, Priestman – SLIKA

Na slici vidimo jedan od ranijih SAMOTRIMUJUĆIH brodova.

MONITOR TYPE, Monitor Shipping Corporation

Ovaj je brod napravljen samo u par primjeraka. Prvenstveni im je cilj bio smanjiti porivnu snagu

tako da smanje otpor virova i otpor valova. Projektanti su tvrdili su da su to postigli postavljanjem

dviju korugacija na bočnu oplatu, što se vidi na slici xy. Te su se korugacije protezale uzduž

glavnine trupa i bile su ukrepljene vertikalnim opločjem okvira, međusobno razmaknute 6 ft (1.8

m) u skladu s punim rebrenicama u dvodnu. Središnje su otvorene rebrenice u dvodnu bile

postavljene u razmacima od 2ft, a palubne sponje u razmacima od 3 ft. Korugirani bok, kao

zamjena za konvencionalni ravni bok, je u potpunosti zadovoljavao službu broda.

Tijekom prošle četvrtine stoljeća došlo je do značajnih promjena u veličini, izgledu i općim

karakteristikama brodova koji služe u međunarodnoj pomorskoj trgovini. Napredak tehnologije

projektiranja i konstruiranja kroz to razdoblje potaknuo je razvoj vrsta brodova koji mogu

zadovoljiti rastuće ekonomske zahtjeve za brodovima većeg kapaciteta, ploviti većim brzinama i

koji imaju mogućnost bržeg okretanja u luci s konačnim ciljem povećanja tona/milja (ton-miles)

na dan uz maksimalan profit.

Tankeri i drugi brodovi za rasute terete su jako narasli tijekom tog razdoblja, u ukupnim

dimenzijama trupa i u ugrađenoj porivnoj snazi. Specijalizirani teretni brodovi kao brodovi za

prijevoz kontejnera, teglenice, ro/ro brodovi i brodovi za prijevoz ukapljenog plina su razvijeni i već

su postali dominantni po veličini i svojstvima u odnosu na već dugo korištene brodove za prijevoz

općeg tereta. I brodovi za prijevoz općeg tereta su doživjeli veće promjene, najznačajnije u

ugradnji grotala koji praktički premošćuju cijeli tovarni prostor i s brzo-rukujućim poklopcima

grotala (fast-handling hatch covers) i s teretnim uređajima visokog kapaciteta sve skupa

usmjereno prema brzom rukovanju teretom.

Klasična palubna kućica na sredini broda je praktički nestala, ili je premještena na neku stražnju

poziciju zajedno sa strojarnicom, ili negdje dosta naprijed na brodu da bi koristila u neke posebne

svrhe, Slike 1 i 2. Takve promjene su bile potrebne zbog većeg korištenja prostora sredine broda

za teret, i u tovarnom dijelu i na palubi, unatoč nedostacima u upravljivosti s palubnom kućicom

smještenom na krmi ili nepodobnosti za stanovanje s nastambama smještenim prema

pramcu.

Zahtjevi službe danas su usmjereni prema iskorištavanju ovih prednosti s manjim naglaskom na

razvoju većih, bržih ili novijih vrsta teretnih brodova. Osim svjetskih političkih i ekonomskih

preokreta, koji bi mogli snažno promijeniti pravce u izvedbi i konstrukciji, postoje čimbenici koji su

u suprotnosti s ovim promjenama.

1. Ograničenja luka i plovnih puteva (Port and Waterway Limitations)

Uz uobičajena ograničenja gaza i sidrenja u različitim većim lukama, zajedno s ograničenjima na

duljinu i širinu trupa u plovnim putovima kao što je Panamski kanal, većina trgovačkih luka i

zemalja koje ih koriste po svijetu, nesposobne su ili nesklone upravljanju i prihvaćanju prolaza kroz

njihove sustave bilo kakve veće količine tereta posebno pakiranog ili s kojim treba na poseban

način rukovati.

2. Cijene goriva

Veliki porast cijene goriva koji je započeo sredinom ’70-ih i koji će vjerojatno prevladati je značajno

utjecao na ekonomsku ravnotežu koja je prethodno poticala porast brzina brodova.

3. Zakonodavni zahtjevi (Regulatory Requiremnts)

Povećan je naglasak na rasporedu prostora compartmentation (kao funkcije povećane veličine)

kao prevencija velikom izlijevanju nafte u tankerim i gubitku svih vrsta brodova zbog sudara.

Do 2. svjetskog rata pravila klasifikacijskih društava su opisivala konstrukciije prvenstveno spajane

zakovicama. Iako se zavarivanje ograničeno upotrebljavalo godinama, u potpunosti je prihvaćeno

za vrijeme programa hitnog građenja brodova tijekom 2. svjetskog rata kao strateška i ekonomska

potreba. Promjena je donijela vlastite probleme (Bannerman i Young, 1946), ali prednosti su bile

velike. Moglo se bez brojnih djelova, osobito rubnih šipki (boundary bars),

štipaljki/zahvatača (clips) koji su spajali rebra za metalne ploče i mnogih drgih koji su služili

samo za prihvaćanje zakovica.

Nije više bilo potrebno pozicionirati rupe za zakovice, bušiti, obrađivati i frezati rupe, pričvršćivati i

na kraju zabijati zakovice.

Rubovi metalnih ploča i šipki na granicama vodonepropusnih prostora i prostora nepropusnih za

ulje, koji su morali biti zapunjeni kod gradnje zakivanjem, sada su monolitni i nije potrebno

zapunjavanje. Preklopi koji su bili potrebni kod zakivanih spojeva metalnih ploča eliminirani su u

korist sučeono zavarenih vodonepropusnih stikova (flush-welded butt) koji su smanjili broj

djelova i reducirali težinu do minimalno potrebne za čvrstu konstrukciju broda. Vrlo važna prednost

je što zavarena konstrukcija može biti ozbiljnije oštećena i još uvijek ostaje vodonepropusna, gdje

bi zakovice bile oslabljene i propuštale bi. Primjena zavarivanja je nadaleko najvažnija promjena u

gradnji brodova od uvođenja čelika.

1.5 Jedinstvena priroda brodskih konstrukcija.

Uz to što su najveće konstrukcije koje se pokreću, a koje je napravio čovjek, projektiranje brodova

se značajno razlikuje od projektiranja drugih konstrukcija iz nekoliko razloga. Za razliku od mnogih

konstrukcija na koje se poznata opterećenja od vjetra, snijega i vlastite težine mogu primjeniti s

razumnom točnošću, najkritičnije opterećenje na konstrukciju broda je utjecaj mora. Ono se dodaje

poznatim opterećenjima, ali je njegova magnituda nesigurna; nadalje opterećenje mora je još

složenije zbog gibanja samog broda uzrokovanog utjecajem mora. Konstrukcija broda je složena,

njegova geometrija jedinstvena; ne može se izraziti matematičkim izrazima. Veći dio konstrukcije

se sastoji od širokih površina lima ukrućenih različitim konstruktivnim oblicima za razliku od drugih

velikih konstrukcija koje sadrže malo opločenja. Dodatni važan zahtjev je da konstrukcija ostane

nepropusna za tekućinu spremeljenu unutar i za vodu izvana, a da ima dovoljnu čvrstoću da

podnese pritiske od tih tekućina. Na oba ova zahtjeva značajno utječe korozivna priroda okolne

slane vode u kojoj se nalazi konstrukcija, a koja se uvodi u proračune nakon što se odredi potrebna

početna čvrstoća netaknute konstrukcije Budući da je čvrstoća koja mora podnijeti sva očekivanja

opterećenja primarni kriterij projekta, krutost konstrukcije može također biti ograničavajuća za

geometriju bez obzira na čvrstoću. Budući da je zadatak većine brodova prijevoz tereta, težina

broda mora biti najmanja moguća uz potrebnu čvrstoću i krutost. Optimalan raspored materijala je

stvar većeg prioriteta u projektiranju brodova nego u projektiranju drugih konstrukcija. Usprkos

posebnostima projektiranja brodova, brodovi se upotrebljavaju stoljećima, a većina su uspješni kao

konstrukcije. Projekt zbog toga postaje racionalizacija postojećih sustava ekstrapoliranih do svakog

novog projekta. Srećom, kao rezultat statističkih metoda i mnogih promatranja valova na svjetskim

morima i oceanima, mnogo se više zna i postoji relativno točan opis kratkoročnog i dugoročnog

ponašanja valova iz čega se mogu dobiti procjene opterećenja.

str. 212

Poprečni sustav orebrenja

Ovaj se sustav sastoji od niza blizu postavljenih rebara koji nose brod. Ta rebra, pripadajuće

rebrenice, bočna rebra i sponje ukrućuju vanjsku oplatu i opločenje palube o čemu primarno ovisi

uzdužna čvrstoća. Osim održavanja oblika konstrukcije primaju i hidrostatska opterećenja i

opterećenja izazvana teretom. Bočna rebra su se sastojala od kutnih profila/L profila (angle

iron) koji su se protezali punom visinom broda. Ti su se profili zakivali leđa-na-leđa na drugi kutni

profil, a rebra su se kod većih brodova znala protezati do gornje ili do druge palube. Kod ranijih

željeznih brodova naglasak je bio na broju paluba ili broju redova sponja/greda određenih

visinom tovarnog prostora broda slijedeći praksu kod drvenih brodova. Donji sloj sagrađen od

čvrstih sponja/greda razmaknutih za 8 do 12 razmaka rebara olakšavao je rukovanje teretom.

Kasnije je to zamijenjeno konstrukcijskim sustavom okvirnih rebara (web-frame) ili dubokih

rebara (deep-frame) konstrukcijskim sustavom. Slika 3. prikazuje ova tri sustava poprečnog

orebrenja. Okvirna rebra (web-frames) su neprekinuta, s horizontalnim nosačima interkostalno

umrtnutima između njih. Uski trakasti limovi umjesto prijašnjih velikih metalnih ploča u obliku

romba (diamond plates) na presjecima pružaju kontinuitet u odnosu na ukrižane nosače.

Umetnute (interkostalne) bočne proveze prikazane na slici 3b su jednostavnije i lakše od onih koje

se primjenjuju kod dubokog orebrenja (deep-framing). Sustav okvirnih rebara (web-framing),

premda strukturno efikasniji, zbog svog zadiranja u prostor za teret zamijenjen je s deep-framing

sistemom (na sl. 3c). Sustav dubokih rebara (deep-frames) na slici 3 c izgrađeni su od dva

kutna profila/L profila a potisnuli su ih jednostuki valjani profili (single rolled sections)

kao što su veliki bulb profili ili U profili na svakom rebru, obično bez bočnih proveza.

SLIKA 3.

a. Jednostruka dna

Jednostruka dna u prvim metalnim brodovima oblikovana sukladno brodovima drvenih

konstrukcija bila su neučinkovita za čvrstoću i prostor za teret, vidi sliku 3 (drugi doc)

Slika 4 prikazuje poboljšanu konstrukciju jednostrukog dna izvedenog zakivanjem.

SLIKA 4.

b. Dvostruka dna.

Tekući teret se u pravilu prevozio u odvojenim spremnicima. Kao logična posljedica razvoja

ti su spremnici bili integrirani s brodskom strukturom što je rezultiralo stvaranjem

dvostrukog dna i strukturnih tankova. Prve izvedbe zakovanih dvostrukih dana imali su

pune rebrenice na svakom rebru. Kasnije, zbog olakšanja pristupa i održavanja, one su

razmaknute na svako četvrto rebro (osim u prostoru strojarnice i pramca), i otvorene ili

rebrenice smještene na ostalim umetnutim (intermediate) rebrima. S pojavom

zavarivanja, došlo je do povratka na pune rebranice na svakom rebru zbog smanjenja

broja djelova i jednostavnije konstrukcije.

c. Bočna proveza

Slika 3 (drugi doc) prikazuje bočnu provezu pričvršćenu samo za strukturu, dok slika 3

prikazuje ukrućenja pričvršćena i za strukturu i za bočnu stijenku. Zakovane bočne proveze

su bila neefikasni konstruktivni elementi. Ali ipak su pričvršćenjem za bočnu stjenku

sprečavali dahtanje i postrano izvijanje (tripping) rebara na krajevima broda.

d. Sponje.

Prvi željezni brodovi su imali drvene palube položene na željezne proveze i razdjelne ploče.

Sponje su bile pričvršćene na svakom drugom rebru i najčešće su se sastojale od bulb

profila s dva kutna profila pričvršćena na njega, kao što je prikazano na slici 3 (drugi

doc). Koljena sponja (Slika 2) izvorno su bila izrađena rezanjem i deformiranjem bulb

profila te je nastali procjep popunjen zakivanjem ili zavarivanjem komada metalne ploče.

Jednostavnija i jeftinija rješenja sastojala su se u uporabi T-profila i plošnih koljena (plate

brackets), čime su zamijenjeni skupi kovani krajevi sponja. S početkom primjene

neobloženih željeznih paluba i većeg razmaka između rebara, palubne sponje su bile

pričvršćene za svako rebro.

e. Upore

Kod prvih željeznih brodova, svaki red sponja (tier of beams) je bio poduprt sa redom

malih, čvrstih upora s kovanim krajevima, razmješten na svakom drugom rebru, slika 3

(drugi doc) Kako su brodovi postajali sve širi, rabljena su dva ili tri reda ovakvih gusto

smještenih upora, što je smetalo za manipulaciju/rukovanje teretom. Većina teretnih

brodova danas ima široko razmještene upore na kojima su palubne sponje. Upore u obliku

cijevi i jednostavne nosači paluble s pojasnom trakom (flanged plate deck girders)

imaju široku primjenu i prihvatljivi su za većinu namjena. Upore bi trebale biti postavljene

okomito u istom pravcu i trebale bi imati odgovarajući oslonac u dvostrukom dnu.

2.2 Uzdužni sustav orebrenja

U ovom sustavu, rebra spomenuta u paragrafu 2.1 su zamijenjena nizom blizu smještenih

uzdužnjaka poduprtih poprečnim pregradama i široko raspoređenim visokim okvirnim rebrima.

Ovi posljednji također osiguravaju i poprečnu čvrstoću (vidi sliku 5.)

Dok su neki prvi metalni brodovi, među njima i Great Easterni imali uzdužni sustav orebrenja,

primjena tog sustava orebranja nikada nije bila široka zbog teškoća pri izgradnji.

Pri uvođenju Isherwood sustava 1906. godine (slika 5), pozornost je bila usmjerena opet na

uzdužni sustav orebrenja. Ovaj sustav karakteriziraju visoka okvirna rebra razmaknuta 3,7 m i

uzdužnjaci razmaknuti 760 mm. Uzdužnjaci su bili pričvršćeni za poprečna rebra i bili su

kontinuirani cijelom dužinom, a prekinuti i koljenima ukrepljeni za pregrade. Ovaj sustav

orebrenja pojačava oplatu i palubu efikasnije nego poprečno orebrenje pri uzdužnim tlačnim

opterećenjima.

Usprkos uštedi u težini, Isherwood sustav je bio rijetko korišten za teretne brodove zbog

visokih rebara u teretnom prostoru. Ipak taj sustav je bio često korišten kod tankera gdje je

utjecaj strukture na teretni prostor bio nebitan.

2.3. Kombinirano orebrenje

Kod ovog sustava orebrenja, slika 6, dno i paluba su uzdužno orebreni dok su bočne strane

poprečno orebrene. Dvije su prednosti kombiniranog orebrenja prva je ta da je postignuta bolja

krutost palube i dna broda na tlačna opterećenja i postignuta je djelotvornost uzdužnjaka trupu

broda kao nosaču. Druga je ta da ne postoji više problem visokih rebara u teretnom prostoru.

Materijali za trup i zavarivanje Uvodne napomene

1.1.Općenito.

Najveća promjena u građenju brodova se dogodila prije više od 100 godina kada je uveden čelik da

bi zamijenio željezo i drvo kao materijal za izradu trupa. Sljedeći važni razvoj materijala i građenja

brodova su bili u potpunosti zavareni (all-wellded) brodovi i upoznavanje žilavosti materijala da bi

se izbjegli krti lomovi trupa koji su se događali na, u potpunosti zavarenim brodovima 1940-ih

godina. Kroz prošlo razdoblje uvedeni su mnogi novi projekti kao što su brodovi za prijevoz

kontejnera, brodovi za prijevoz ukapljenog plina, brzi brodovi koji koriste utjecaj površine mora

(high speed surface-effect ships) i mobilne te fiksirane odobalne pomorske (offshore)

konstrukcije. Da bi se zadovoljili zahtjevi takvih projekata, u gradnju brodova su uvedene legure

velikog omjera čvrstoće neprema težini i legure namijenjene uporabi pri niskim temperaturama.

Kompleksne mreže štapova koji se međusobno presijecaju na offshore konstrukcijama, rešetkaste i

okvirne strukture, zahtjevaju uzimanje u obzir karakteristika materijala kada su primjenjena vlačna

opterećenja okomita na ravne površine (plate surfaces). Povećanje veličine brodova kao što su

VLCC tankeri (Very Large Crude Carriers) i razmatranje ekonomičnosti potakla je automtizaciju

procesa proizvodnje. Relativno jednostavan pristup pojmu žilavosti koji je razvijen da bi dao

odgovor na probleme krtog loma u normalno čvrstim čeličnim trupovima, zahtijevao je

poboljšanje i daljnji razvoj prije nego što bi se mogao upotrijebiti na novim materijalima i

konstrukcijama trupova. Za neke se konstrukcije moralo posebno uzeti u obzir faktore kao što su

zamor i korozija. Uz sve te promjene od projektanta se posebno zahtjevalo da osigura kvalitetu

nedestruktivnim/nerazarajućim (nondestructive) metodama. Da bi zadovoljio opisane

izazove uzrokovane novim razvojem, projektant je morao poznavati metalurgiju, zavarivanje,

nerazarajuće ispitivanje, znanost o materijalima. Prihvaćanje osnovnih zakona tih područja

omogućit će efikasnije i pouzdanije konstrukcija trupova kroz odabir pogodnih materijala, spojeva i

zahtjeva za osiguranjem kvalitete.

Razvoj vrsta brodova U ovom dijelu će se pokazati dio velike raznolikosti konstrukcija proizašlih iz promjena u

brodogradnji u bližoj i daljoj prošlosti te iz utjecaja ekonomije i iskustava s ranijim tipovima

brodova.

3.2 Brodovi za prijevoz suhog tereta

Sve do kraja 2. svjetskog rata brodovi za prijevoz suhog tereta su obično bili nespecijalizirani.

Prenosili su opći teret u bilo kakvom obliku i ukrcavali su ga i iskrcavali s vlastitom opremom. Od

tada je puno brodova sagrađeno imajući u vidu istu službu, ali s povećanom tendencijom prema

specijaliziranosti. To je prouzrokovalo potrebu za promjenama u projektiranju i izvedbi.

Kao što je istaknuo Arnott (1955), kod ranijih brodova za prijevoz suhog tereta se pokrov dvodna

nije uvijek pružao cijelom duljinom broda. Ali već dugo godina se struktura dvodna ugrađuje duž

cijelog prostora između pregrada pramčanog i krmenog pika. To osigurava zaštitu od naplavljivanja

skladišnog prostora uzrokovane oštećenjem dna, a dodatno se strukturni tankovi dvodna mogu

koristiti za gorivo, balastne vode ili svježu vodu. Unutrašnje opločenje dna, pokrov dvodna je

uključeno u uzdužni materijal (longitudinal materijal) i doprinosi uzdužnoj čvrstoći broda.

Većina brodova za prijevoz suhog tereta je bila opremljena s jednim ili više dubokih tankova koji su

se koristili za gorivo, balastne vode ili tekući teret kao što je latex, ulje kokosa ili palmino ulje.

Pokrovi tankova su često opremljeni otvorima i vodonepropusnim poklopcima dovoljne veličine da

alternativno omogući i prenošenje suhog tereta. Neki brodovi za prijevoz suhog tereta su

opremljeni sofisticiranim tankovima okruženima pregradcima, koferdamima (cofferdams),

pokriveni iznutra posebnim otpornim materijalima ili napravljeni od čelika prevučenog nerđajućim

materijalima. Mogu biti opremljeni s grijačima i zasebnim sredstvima rukovanja teretima pitkih

tekućina i drugim prozvodima osjetljivima na zagađenje. Neki se od ovih tereta prethodno nisu

prenosili u rasutom stanju.

Kao što je bilo naznačeno u poglavlju 2.1e, da bi se smanjilo ometanje tovarenja tereta, brodovi za

prijevoz suhog tereta imaju visoke nosače poduprte široko razmaknutim uporama. Idući korak

dalje, ponekad su nosači koji se poklapaju s bočnom stranom otvora/grotla jedine potpore palubnih

sponja na bočnoj strani palube. A ti se nosači zauzvrat podupiru čvrstim (massive) poprečnim

elementima na krajevima grotla, zvanim grotlene sponje (hatch-end beams). Mogu biti

poduprti s jednom širokom uporom u simetrali/sredini (centerline), napravljenom od valjanih

profila, od izvedenih profila ili najčešće od šupljih cijevi. Rezultat toga je da su u cijelom tovarnom

prostoru samo dvije upore.

Budući da je poznato da je usko grlo u rukovanju teretom pomicanje i smještaj komadnog tereta u

tovarnom prostoru i u međupalublju od ruba grotala do bokova broda, trend se kretao prema širim

grotlima ili višestrukim grotlima (multiple hatches), čak i na brodovima za prijevoz općeg

tereta. Posljedica toga je smanjenje raspona palubnih sponja i ograničenje efektivne površine

poprečnog presjeka opločenja palube. Prije je nužna posljedica, potrebne uzdužne čvrstoće, bilo

poprilično debelo opločenje palube.

Tendencija prema širim grotlima je otišla u krajnost rezultirajući otvorenim, “all-hatch”

brodovima. Konstrukcijska izvedba se obično sastoji od 2 ili čak 3 grotla jedan pored drugoga na

svim palubama tako da sav teret može biti direktno spušten na mjesto. Nadvladani su problemi

osiguravanja potrebne uzdužne čvrstoće, unutar ograničene širine palube, te dovoljne otpornosti

torziji i otpornosti smičnoj deformaciji poprečnog presjeka broda pri ljuljanju.

Nekoliko projekata osigurava opcionalano tovarenje kontejnera u neke od skladišnih prostora, a

neki od ovih dozvoljavaju potpunu konverziju u brod za prijevoz kontejnera. Srednji dio jednog

“all-hatch” broda je prikazan na slici 6.

SLIKA 6.

Poboljšana iskoristivost strojeva i povećana brzina dovode do povećanja cijene brodova i dovode

do znatno većih brzina. Na primjer, jako uspješna Victory klasa (Victory class) iz II. svjetskog

rata, je dostizala oko 16 čvorova, ali neki kasniji linijski brodovi često mogu postići radnu brzinu

od 24 čvora ili više. Ipak, cijena goriva tijekom 1980-ih je jako promijenila smjer tendencije prema

većim brzinama.

Mogućnost udaranja pramca o valove (slamming) se jako povećala, budući da se noviji brodovi čak

s pola brzine kreću jednako brzo kao neki od predratnih tipova pri punoj snazi. Problematično

područje postoji i dana mu je velika pozornost u istraživanju, a to je osiguravanje odgovarajućeg

pojačanja koje bi izdržalo slile koje se stvaraju pri udaranju pramca o valove.

Zakovane konstrukcije su sadržavale prirubnice od kutnih profila (of angles) koje su spajale

rebrenice i nosače za oplatu dna, ali promjena na skroz-zavarenoj konstrukciji je rezultirala

povećanjem nepoduprtih ploča oplate zbog izostavljanje prirubnica. Ranija pravila su zahtjevala

umetnuta (intermediate) rebra kao jednu metodu zaštite od štete koja nastaje udaranjem

pramca o valove, ali ova izvedba se ne koristi u posljednje vrijeme zbog fizičkih ograničenja u

prostoru koje onemogućavaju variocu da napravi zavar prihvatljive kvalitete. Nedavno je bilo

pokazano da oblik dna ima važan utjecaj na sklonost ka oštećivanju; čini se da čak i samo malo

zakrivljenje ili nagib oplate dna znatno smanjuje tlakove koji nastaju prilikom udaranja o valove.

Drugi pristup koji je bio djelotvoran u ograničenom broju primjena je korištenje čeličnih limova

veće čvrtoće za oplatu. U svakom slučaju će oštećenje biti potpuno prebačeno s oplate na

unutrašnjost, osim ako oplata nije poduprta adekvatnom konstrukcijom s unutarnje strane.

Klasifikacijska pravila propisuju povećanu debljinu oplate u području udaranja o valove, ali čini se

da je malo koristi od daljnjeg povećanja debljine osim ako se istovremeno ne smanji i dimenzija

čeličnih ploča. Čini se da se oštećenje oplate dna događa najčešće na ravnom prednjem dijelu dna

broda. “flat of bottom forward” čak i kada se u potpunosti ravna površina ne pruža naprijed

dalje od polovice duljine srednjeg dijela broda. Izvijanje dna zavarenih brodova je dovelo do skoro

sveopćeg korištenja uzdužnog orebrenja po cijeloj površini dvodna.

3.3. Brodovi za prijevoz kontejnera

Prednosti prijevoza tereta u velikim kontejnerima jednakih veličina dovele su do projektiranja

brodova koji prevoze isključivo kontejnere (Henry i Karsch, 1966.). Sredina broda za prijevoz

kontejnera velikih brzina je prikazana na slici 7 (Boylston et al, 1974).

Skoro cijela površina palube zauzeta grotlima, obično je postavljeno samo jedno grotlo po širini

broda, ostavljajući samo usku traku opoločenja palube izvan toga. To nužno traži konstrukciju

kutijastog nosača, često od od vrlo teškog opločenja, na spoju završnog voja boka broda i voja

oplate palube, palubne proveze, da bi se osiguralo vlačno naprezanje uzdužnih elemenata,

krutost prema bočnim i torizijskim opterećenjima uzrokovanim od strane mora i otpor izvijanju

(buckling in compression) kada je brod u progibu. Kontejneri su jedan na drugoga, ne manje od

šest u visinu i teže oko 30 tona svaki, rezultirajući djelovanjem opterećenja na pokrov dvodna u

potpunosti kroz četiri kutna oslonca (corner posts) kontejnera. Unutar dvodna, na točkama gdje

su ova visoko koncentrirana opterećenja, treba biti osigurano dodatno ukrućenje. Veličina

kontejnera koji će se prevoziti uvelike određuje izvdbu konstrukcije.

Vertikalne vodilice u ćelijama, obikovane od kutnih profila, su jedine dodatne konstrukcije u

skladišnom prostoru. a koriste se za držanje složenih kontejnera kod pomicanja broda. Pregrade su

razmaknute za višekratnik duljine kontejnera, plus sama konstrukcija pregrade s uskom trakom

palube iznad. Poklopci grotala su dosta masivni i ponekad predstavljaju potpora kontejnerima

uskladištenima na palubu.

Specijalizirani oblik broda za prijevoz kontejnera je brod za prijevoz teglenica (barge-carrying

ship), to je brod u kojem su teglenice kontejneri i plutanjem (floating) se stavljaju na brod i

vade iz njega. Jedna takva vrsta je broda za teglenice – LASH koji ima svoju vlastitu pomičnu

dizalicu (rolling gantry) koja podiže teglenice iz vode na krmu (at its stern); postupak je

inače sličan rukovanju običnim kontejnerima koji se mogu u isto vrijeme prenositi na brod. U

drugoj vrsti, SEABEE, teglenica plutnjem ulazi u krmeni dio broda nakon čega se podiže liftom i

prenosi na svoje mjesto (rolled to the position). Obje od ovih izvedbi donose posebne

konstrukcijske probleme.

SLIKA 7

RO/RO BROD (Roll-on-Roll-off)

Presjek glavnog rebra RO/RO broda je prikazan na slici 21. Zahtjev za palubama bez zapreka u

smislu poprečnih pregrada i visine međupalublja koje dozvoljava smještaj posebnih vozila, zahtjeva

konstrukciju RO/RO broda koja se značajno razlikuje od standardnih, poprečno orebrenih teretnih

brodova. Poprečne pregrade, koje su u konvencionalnim projektima podignute iznad palube

nadvođa do najviše neprekinute palube (da bi se osigurala poprečna čvrstoća), u slučaju RO/RO

brodova moraju biti zamijenjene blizu postavljenim visokim okvirnim rebrima spojenima s visokim

sponjama. Razmak takvih rebara varira između 2,4 i 3,7 m ovisno o veličini broda. Kod okvirnih je

rebara oplata između rebara na palubama i između rebara na bokovima obično pojačana uzdužnim

sistemom orebrenja, iako mogu biti korišteni umetnuti (intermediate) poprečni bočni okviri. Da bi

paneli podnijeli koncentrirano opterećenje kotača teških vozila kao što su vlakovi, šleperi , debljine

paluba su znatno veće nego kod standardnih teretnih brodova. Da bi se izbjeglo pretjerano

povećanje debljine palube, razmak između uzdužnjaka palube je nešto smanjen u odnosu na

uobičajeni razmak na standardnim i jednake veličine brodovima za prijevoz komadnog tereta.

Uzdužnjaci palube su također veći nego u brodova za prijevoz općeg tereta, da bi podnijeli teret

vozila u srednjem dijelu njihovih raspona.

Zbog težine deblje palube, uzdužnog sistema orebrenja i velike visine broda prouzrokovane visokim

međupalubljem, RO/RO brodovi imaju karakteristike uzdužne čvrstoće puno veće od zahtijevanih.

Da bi se mogućnosti RO/RO brodova najbolje iskoristile, posebno u lukama bez dobro razvijenih

tehničkih uvjeta, i same rampe za utovar i istovar su postale dosta masivne konstrukcije. Tako su

dugačke da moraju biti presavijene kada su složene, često to zna biti u vertikalnoj poziciji na krmi.

Imaju uređaj pomoću kojega se mogu uzdužno pozicionirati ili rotirati da bi se naslonile na

pristanište gdje je brod privezan uzdužno.

SLIKA 21 – Glavno rebro ro/ro broda

BROD ZA PRIJEVOZ SUHOG RASUTOG TERETA

Brodovi za prijevoz suhog rasutog tereta su izvedeni tako da odgovaraju gustoći zaprimljenog

tereta što znači da se kontrolira položaj tereta na pokrovu dvodna. Za teret visoke gustoće kao što

su neke vrste ruda, volumen potreban za nošenje određene težine je relativno mali. Da bi se

izbjegao problem pomicanja tereta, poželjno je da skladišni prostor bude uzak na vrhu. Da bi se

izbjegli nagli pomaci koji bi mogli nastati zbog pretjerane metacentarske visine, poželjno je da je

težište tereta relativno visoko. Oba od ovih razmatranja vode konfiguraciji kakva je prikazana na

slici 22, povezujući visoko dvodno i velike bočne tankove.

SLIKA 22 – Prekooceanski brod za prijevoz rasutog tereta s visokim dvodnom

S druge strane, brod za prijevoz rasutog tereta niske gustoće treba puno više zapremine

(volumena) da bi nosio teret, zbog čega je dvodno puno niže, slika 23. Ovo je tipično za mnoge

brodove koji prevoze rasuti teret, karakteristično imaju velike kosine dvodna kod uzvoja i kod

potpalubnih bočnih tankova. Ova konfiguracija je prihvaćena za razne veličine brodove za prijevoz

rasutih tereta. Strojarnica je redovito na krmi i često ne postoji most na sredini broda. Varijacije

uključuju izostavljanje potpalubnih bočnih tankova kod nekih; kod većih brodova može biti

ugrađena unutarnje bočno opločenje čime se olakšava temeljito čišćenje od tereta i osiguravajući

dodatni prostor za balastne vode (problem kod ovih vrsta brodova).

Kada se projektiraju brodovi za prijevoz rasutog tereta niskog dvodna da bi prenosili teret visoke

gustoće, onda se izvode naizmjenično s dugim i kratkim tovarnim prostorima. Teret visoke gustoće

ukrcava se samo u izmjenične (alternate) skladišne prostore tako da bi težište bilo dovoljno

visoko da se postigne prihvatljiva metacentarska visina. Ova distribucija uzrokuje vrlo velika

vertikalna smična naprezanja u blizini pregrada zbog kojih može postojati zahtjev za povećanjem

debljine vanjske oplate (in shell plate). U ovim izvedbama pojačana je konstrukcija dvodna u

skladišnom prostoru namijenjenom teškom teretu.

Druga varijacija konstrukcije/izvedbe (variation on the arrangement), prikazana na slici 24(gdje je ta slika?), je ugradnja ploča sa svornjacima/vijcima (bolted plates) preko otvora

u strmom opločenju potpalubnih bočnih tankova. Kada se prenosi lagani teret, ploče sa

svornjacima/vijcima se uklanjaju, a potpalubni bočni tankovi se također pune s teretom koji se

kod istovara spušta u tovarni prostor zbog gravitacije (feeds by gravity to the hold when

discharging).

SLIKA 23 - Prekooceanski brod za prijevoz rasutog tereta s niskim dvovnom

Jedan od najefikasnijih brodova, ekonomski gledano, je varijacija broda za prijevoz rasutog tereta,

nazvana OBO (ore/bulk/oil – ruda/rasuti tret/nafta) brod. Dok tankeri i brodovi za prijevoz rude

obično nose teret u jednom smjeru, na povratku su natovareni balastom, OBO brodovi često nose

teret u oba smjera ili na dva ili čak sva tri rute. Konstrukcija je izvedena podosta kao kod broda za

prijevoz suhog rasutog tereta, ali su pregrade izvedene za potrebe tankova, a poklopci grotala su

uljenepropusni. Bočni tankovi i potpalubni bočni tankovi imaju obično, da bi se u središnjem

tovarnom prostoru mogla prenositi tekućina, odgovarajuće karakteristike stabiliteta.

TANKER ZA PRIJEVOZ NAFTE Nafta je prvo bila prevožena u odvojenim tankovima na uobičajenim teretnim brodovima. 1886 su

konstriurani prvi brodovi za prijevoz rasutog tereta i nafte. Ovi rani tankeri su bili građeni po

sistemu/sustavu okvirnih rebara pri čemu su bočna rebra podupirala horizontalne nosače

limova (horizontal plate girders) koji su, zauzvrat/redom/naizmjence (in turn)

nosili/podupirali obična poprečna rebra (ordinary transverse frames). Kao što je prikazano na

slici 24.

SLIKA 24 – Glevno rebro ranog tankera s poprečnim sustavom orebrenja

Gradnja ove vrste tankera je bila skupa zbog visokog stupnja stručnosti koje je bilo potrebno za

ulje-nepropusnost. Održavanje čvrstih, nepropusno zakovanih spojeva (sound tight

riveting) je bilo skupo, a naročito je bilo skupo održavanje spojeva hrptenica i proveza na

pregrade i, kad su brodovi postajali dulji, stikova (plating butts) paluba i dna. Težeći ka

čvršćem (sounder) i nepropusnijem zakivanju (more leakproof riveting), nastao je 1906.

Isherwood sustav orebrenja. Prvi put je taj sustav orebrenja primijenjen na tanker Paul Paix, 108,2

m x 15 m x 8,5 m, dovršen 1908. Presjek glavnog rebra prikazan je na slici 25.

SLIKA 25 – Glavno rebo prvog Isherwood-ovog tankera, Paul Pax

Poprečne pregrade su bile razmaknuti 9,9 m s dva poprečnjaka u svakom tanku. Da bi se izbjeglo

skupo osiguranje nepropusne prolaznosti maskama (collaring) i da bi se olakšalo drenaža,

uzdužnjaci su bili odrezani i koljenima pričvršćeni za pregrade (bracketed to the

bulkheads).

U Isherwood-ovom sustavu "bez koljena" ("bracketless"), patentiranom 1925., poprečnjaci u

tankovima su bili nejednako razmaknuti, s kratkim razmacima blizu pregrada kao što je prikazano

na slici 26. To je bilo korišteno samo na relativno malim brodovima.

SLIKA 26 – Glavno rebro Isherwood-ovog tankera građenog po sistemu "bez koljena" (bracketless)

Karakteristični za tankere visoki poprečnjaci (tanker deep transverses) su općenito radije

postavljani nego plići nosači sa velikim koljenima kao što je pokazano za Paul Paix.

Uzdužnjaci nisu bili spojeni s pregradama. Da bi se kompenziralo izostavljanje koljena, vanjska

oplata je bila pojačana postavljanjem dvostrukih ploča (doublers) u području pregrada, dok se

zakivanje na podrezanim krajevima uzdužnjaka radilo u manjim razmacima i (ili) postavljao se

kratki stražnji profil (short back bar fitted).

Druga bitna razmatranja u projektiranju tankera, osim konstrukcijske čvrstoće (soundness) i

ulje-nepropusnosti u službi broda, su propisi/mjere (provision) o primjerenim mogućnostima

zaštite protiv ozbiljne korozije nezaštićenog čelika (bare steel) koja se događa kod određenih

naftnih tereta i propisa, u kojoj mjeri to bude izvedivo, o takvoj vrsti konstrukcije koja može

najbrže biti isušena, očišćena i oslobođena plinova da bi se troškovi održavanja sveli na minimum.

Vertikalno ukrućivanje vertikalnog opločenja očito doprinosi boljem isušivanju i to je vjerojatno

razlog zašto je mješoviti sustav orebrenja bio često primjenjivan u gradnji tankera u Europi. Brojni

učinkoviti sistemi premazivanja unutrašnjosti skladišnih tankova su doprinijeli znatnom smanjenju

korozije zadnjih godina.

Kako su se tankeri povećavali, postalo je korisno promijeniti konstrukciju da bi se osiguralo dvije

uzdužne pregrade cijelom duljinom i visinom prostora tanka, umjesto jedne uzdužne simetralne

pregrade ekspanzionih tankova (expansion-trunk bulkheads). Izostavljanje druge palube je

omogućilo da se centralni tank i bočni tankovi protežu cijelom visinom broda. Jednaka takva

konstrukcija korištena je na tankerima većih dimenzija.

S jednostavnim/umjerenim (moderate) sponjama, poprečna rebra u dnu (bottom

transverse webs) su mogla biti izvedena tako da premošćuju razmak između uzdužnih pregrada,

ali budući da je simetralni nosač dna bio potreban za potrebe dokovanja, opće prihvaćen postupak

je bilo uvođenje visoke čvrste hrptenice koja podupire relativno kratke poprečnjake između

uzdužnih pregrada i simetrale. Slična konstrukcija je uvedena i za palubu. Oba ova simetralna

nosača doprinose uzdužnoj čvrstoći.

Nosači su bili, redom/naizmjence (in turn), podupirani glavnim poprečnim ulje-nepropusnim

pregradama, koje su bile ograničeno razmaknute do 13,2 m, budući da je povećavanje razmaka

između pregrada donosilo znatno probleme u razvoju centralnih (simetralnih) nosača. Nekoliko

projekata se poslužilo trećom uzdužnom pregradom na simetrali umjesto nosačima, i onda je ta

praksa bila napuštena.

Sa ciljem olakšavanja isušivanja i čišćenja tankova te istovremeno smanjenja količine zavarivanja i

broja dijelova, često su pregrade bile napravljene od naboranih limova bez ukrepa. Bilo je korišteno

nekoliko konfiguracija, nabori raspoređeni horizontalno u uzdužnim pregradama ili vertikalno ili

horizontalno u poprečnim pregradama. Kako bilo koja zavarena konstrukcija, kao što je ova, ovisi o

najpažljivijem mogućem projektiranju detalja i izradi, ove naborane pregrade su bile toliko sklone

pucanju da se u potpunosti vratilo na pregrade izrađene od ravnih limova sa zavarenim ukrepama.

Kao što je prije spomenuto, vertikalno ukrepljivanje vertikalnog opločenja (of vertical plating)

daje prednost pri isušivanje, ali kako su se brodovi povećavali, došlo je do potrebe da se svi

mogući materijali razmjeste tako da doprinesu uzdužnoj čvrstoći i kao rezultat toga, oplata i

uzdužne pregrade su ukrepljivane horizontalno. Poprečne pregrade su često ukrepljene

horizontalno, zbog usklađivanja, iako su visoki, vertikalni podupirući okviri (deep, vertical

supporting webs) nekada dulji nego što bi bili da je izvedba obrnuta. Druga varijanta bi

rezultirala boljom raspodjelom materijala. Ovi vrlo dugi i visoki okviri (long deep webs) moraju

biti poduprti na svojim krajevima pa je bilo uobičajeno postaviti čvrsto dno i palubne podveze.

Prema kraju 1950-ih, ekonomska prednost vrlo velikih tankera je bila sve više isticana kao potreba

zbog rasta cijena nafte i cijena brodova i njihovih pogonskih troškova brodova. Od tada su

dimenzije tankera u kategoriji "velikih" rasle često i u sa vrlo velikim prirastom. Postalo je jasno da

će projekcije zahtjeva uzdužne čvrstoće, koje su ustanovljene prema iskustvu s brodovima duljine

183-213 m, rezultirati konstrukcijama koje su pretjerano teške za brodove od 274 m ili više.

Ovo povećanje veličine je potaknulo proučavanje uzdužne čvrstoće puno detaljnije nego ikada prije

i dovelo je do novih metoda projektiranja.

Povećanje brodova je dovelo do prirodne tendencije ka duljim tankovima. Ograničenja, postavljena

od strane klasifikacijskih društava, su bila ublažena i bili su dozvoljeni tankovi dugački od 0,15 do

0,20 L, ali s propusnim pregradama ili pljuskačama lociranim po sredini. Jednako tako, razmak

poprečnih okvira je imao tendenciju povećavanja u odnosu na većinu poprečnih dijelova, u skladu s

dugogodišnjom praksom; u stvari, razmak se povećao s duljinom broda. Ovo je dovelo do novih

problema sa smičnim silama i lokalnim opterećenjima, na pregradama i poprečnjacima dna,

uzrokovanim podupiranjem velikih površina dna pri velikom gazu.

Prethodno su dimenzije nepropusnih pregrada bile određene radnim hidrostatskim tlakom i

razmjerno ukrepljenim plosnog okvira poprečnjaka dna (bottom transverse web plates), s

dodatkom na koroziju. Kao takve su imale dovoljnu čvrstoću da apsorbiraju lokalna smična

naprezanja pojedinih uzdužnjaka. U puno većim brodovima dimenzije ovih dijelova nekada

određuju lokalni uvjeti, a to se događa zbog većeg raspona među osloncima uzdužnjaka.

Kako je širina broda rasla, dimenzije poprečnih pregrada su postale jako velike, posebno u

središnjim tankovima tako da su vertikalni okviri (vertical webs) bili nedovoljni kao glavni

nosivi dijelovi. Masivni vertikalni okvir koji spaja središnji nosač dna sa središnjim nosačem

palube na svakoj pregradi, ponekad s obje strane pregrade, osigurava potporu nizu horizontalnih

polica (shelves) ili proveza na jednom kraju, a drugi kraj ovih horizontalnih dijelova pričvršćen je

za uzdužnu pregradu. Ovi zauzvrat/redom/naizmjence (in turn) podupiru ukrepe oplate koje

su postavljene vertikalno. Tako veličina tankera određuje hoće li imati jedan, dva ili tri sustava

ukrepljivanja pregrada.

Presjek glavnog rebra tankera od oko 175 000 tona nosivosti prikazan je na slici 27.

Neki vrlo veliki tankeri imaju ograničenja u glavnim europskim lukama na gaz od 21 m. Ipak,

mnogo vrlo velikih tankera sagrađenih nakon 1965. su konstruirani bez obzira na dubinu luka,

budući da su predviđeni za offshore ukrcaje i iskrcaje. Dubina nije više ograničenje i konstrukcijski

zahtjevi za nadvođem postaju od sporedne važnosti. Tako je moguće koristiti mali omjer duljine

prema visini što vodi prema visokom momentu tromosti poprečnog presjeka broda i moguće je

postići potreban moment otpora s opločenjem palube i dna limovima osrednje debljine. Ovo je u

suprotnosti (reverses) s ranijim trendovima na tankerima u grupi duljine 183-213m po 1930

Load Line Convention-u.

Zabrinutost zbog zagađenja mora i napori da bi se ono svelo na minimum, vodili su do

međunarodnih ugovora koji su se odnosili na najveću dozvoljenu veličinu tankova i izvedbe koje su

trebale smanjiti istjecanje nafte u slučaju sudara ili nasukavanja, kolikogod je to izvedivo. Ove

mjere će imati važan utjecaj na konstrukciju budućih naftnih tankera kada stupe na snagu postanu

obvezujuće.

SLIKA 27 – Glavno rebro tankera nosivosti oko 175 000 t

Brodovi za prijevoz ukapljenog plina Zbog opasne naravi većine ukapljenih plinova, izvedba brodske konstrukcije i detalji okruženja

tekućina zahtijevaju najveću moguću brigu. Ne samo što su najčešće prenošeni teret, prirodni

ukapljeni plinovi (LNG -liquefied natural gas) i naftni ukapljeni plinovi (LPG liquified petroleum

gas), eksplozivni u dodiru sa zrakom, nego su i niske temperature, na kojima se ovaj i sličan teret

prenosi, opasne i za samu konstrukciju broda. Sve vrste brodograđevnog čelika postaju krte na

sniženim temperaturama i čak malo izlijevanje tekućeg plina može izazvati lom na važnom dijelu

konstrukcije. Iz tog su razloga, pravila za brodove za prijevoz tekućih plinova, zahtijevala drugu

barijeru koja će privremeno zadržati bilo kakvo curenje iz primarnog spremnika.

Da bi se osigurala jaka izolacija potrebna za održavanje niske temperature tereta, primarni

spremnici moraju biti neovisni o konstrukciji broda.

Postoje brojni sistemi containment: slobodno stojeći (free standing) tankovi s dovoljnim

unutarnjim orebrenjem tako da su sami sebi potpora; sferni tankovi koji ne zahtijevaju orebrenje;

tankovi tanke membrane koje podupire struktura trupa, ali su odvojeni od njega izolacijom).

Postoje različiti oblici sekundarne barijere, ali su svi odmah primijenjeni na nezaštićenu unutarnju

površinu trupa. Većina je brodova za prijevoz ukapljenog plina konstruirana s dvostrukom oplatom;

ovakva izvedba, također, osigurava prostor za balastne vode u velikim količinama. Budući da je

specifična težina većine brodova za prijevoz ukapljenog plina vrlo niska, potrebna je velika

zapremina, ali relativno mali gaz, a balastni kapacitet je od vitalnog značenja. Dvostruka oplata

također omogućava određeni stupanj zaštite opasnom teretu u slučaju umjerenog oštećenja

vanjske oplate.

Uzdužna čvrstoća nije problematična zbog laganog tereta koji se prevozi i velike visine trupa

potrebne da bi se postigao potreban unutarnji volumen.