čvrstoća broda

čvrstoća broda. 1. Svojstvo konstrukcije brod. trupa da u najnepovoljnijim uvjetima preuzme i izdrži opterećenje okolišnih sila (tlak vode, valovi, vjetar, led, sudari s objektima koji plutaju), vlastite mase trupa, strojeva, uređaja i tereta, te od sila uzrokovanih gibanjem broda na valovima, a da se ne slomi, odn. da ne dobije trajne deformacije. Ovisi o kvaliteti konstrukcijskih elemenata (propisuju klasifikacijski zavodi), njihovim dimenzijama i njihovoj razdiobi (propisuju tehn. pravila o gradnji brodova). Proračunom statičkog opterećenja (na mirnoj vodi) određuje se razdioba hidrostatskog pritiska i masa (daje uvid u utjecaj rasporeda tereta na čvrstoću broda), a proračunom dinamičkog opterećenja (metode teorijske hidromehanike i matematičke statike) uzima se u obzir i utjecaj valova. Zbroj statičkog i dinamičkog opterećenja daje ukupno opterećenje. Zbog velikih tlačnih sila, posebno na elementima palube i brod. dna, te vitkosti konstrukcijskih elemenata, osim čvrstoće konstrukcije proračunava se i njezina stabilnost na izvijanje (kritično naprezanje). Naprezanje i deformacije konstrukcijskih elemenata proračunavaju se klasičnim metodama mehanike i nauke o čvrstoći, a u novije doba i numeričkom metodom konačnih elemenata. Sigurnost brod. konstrukcije procjenjuje se prema dopuštenom naprezanju (deterministička metoda) ili određivanjem rizika spram krtog loma ili oštećenja (statistička metoda indeksa sigurnosti i parcijalnih faktora sigurnosti). Lokalna č. b., čvrstoća pojedinih elemenata brod. konstrukcije koji preuzimaju lokalna opterećenja (pregrade, strukturni tankovi, upore, pojačanja na pramcu i ispod teških tereta, uređaja i strojeva, pojačanja protiv oštećenja pri udaru broda, posebno od leda, pri dokovanju itd.); pri dimenzioniranju tih elemenata primjenjuju se metode građevne statike ili metoda konačnih elemenata; važni su proračuni neukrijepljenih (izotropnih) i ukrijepljenih (ortotropnih) ploča te proračuni povećanih naprezanja uz otvore odn. na mjestima promjene presjeka konstrukcijskih elemenata (o njima ovisi razina dopuštenih naprezanja i opasnost od loma konstrukcije). Poprečna č. b., čvrstoća osnovnih poprečnih konstrukcijskih elemenata (sponje, rebra i rebrenice, roštiljne konstrukcije dna, bokova i paluba), koji preuzimaju opterećenje brod. konstrukcije u poprečnom smjeru; dimenzioniranje i razdioba elemenata zasniva se na proračunu okvira (metodama građevne statistike) i roštilja (energetskom metodom, metodom grede na elastičnoj podlozi); u novije vrijeme primjenjuju se matrične metode (metode silâ i metoda pomaka), a u složenijim konstrukcijama (s koljenima, izrezima, otvorima i sl.) metoda konačnih elemenata. Uzdužna č. b., čvrstoća neprekinutih uzdužnih konstrukcijskih elemenata koji preuzimaju opterećenje brod. trupa u uzdužnom smjeru (vanjska oplata, opločenje paluba, uzdužni nosači); u proračunu se brod. trup smatra gredom nejednakoga poprečnog presjeka s promjenljivom razdiobom opterećenja po duljini zbog nejednolike razdiobe uzgona i brod. masa; najveća su opterećenja na svijanje kad je valna duljina jednaka duljini broda, a valni brijeg ili valni dol nalaze se na sredini broda; pri kosom položaju broda spram valovima, osim svijanja u vertikalnoj ravnini (pregib, progib) dolazi i do svijanja brod. trupa u horizontalnoj ravnini te do uvijanja (torzija). Statičkim proračunom određuju se krivulje momenata svijanja i poprečnih sila po duljini broda (na mirnoj vodi); dinamički proračun uzima u obzir → gibanja broda na pravilnim valovima kao sistema sa šest stupnjeva slobode (tri linearna i tri rotacijska gibanja u prostoru); nepravilnost vjetrenih mor. valova uzima se u proračun na osnovi → spektra valne energije. – Normalna i smična naprezanja i progibne linije trupa računaju se na osnovi elementarne teorije svijanja grede; za računanje naprezanja u dugim brod. nadgrađima primjenjuje se posebna teorija. Proračuni opterećenja provjeravaju se ispitivanjima → modela broda u bazenima i broda u naravi s pomoću elektron, mjernih uređaja. – Prvi pokusi u naravi izvedeni su na razaračima Wolf (1905), Preston i Bruce (1930/31), na teretnim brodovima San Francisco (1936), Ocean Vulcan i Clan Alpine (1946-47), na tankerima Neverita i Newcombia (1944-45), te na putn. brodu President Wilson (1949). 2. Znanstvena disciplina koja se bavi čvrstoćom broda naziva se teorija brod. konstrukcije.