Gondolj a legszebb hajóra, amit valaha láttál, elképzeltél, vagy mondjuk, ami történetesen a leginkább megragadta a fantáziádat. Mondanom sem kell, hogy a hajók egyik olyan jellemzője, amely soha nem szűnik meg lenyűgözni, az – Az orr.
A hajó legelső része részben esztétika, részben tudomány. A hajója olyan közegben közlekedik, amely a levegőhöz képest jelentős légellenállást biztosít. Nos, ez megköveteli, hogy a tervezés olyan legyen, hogy a hajó ellenállásának összetevői minél kisebbek maradjanak. Különösen a teltebb formájú hajók esetében válnak jelentőssé a hullámtörő ellenállás összetevői, míg a karcsúbb és ívesebb formájú hajóknál kisebb a hullámkeltő ellenállás.
Szerencsére ezek szabályozhatók azzal, hogy a víz és a hullámok hogyan lépnek kölcsönhatásba a hajóval a hajó orrában történő belépéskor. A hajó orra az a hely, ahol a hajó elülső része először érintkezik a vízzel, amennyiben a tervezési vízvonalát tekintjük.
Az orrhullám
A ma létező különböző hajóorr-kialakításokat tekintve úgy tűnik, hogy a legtöbb lehetséges formát és kettő vagy több közülük kombinációját már kipróbálták. Ugyanakkor újabb formatervek jelentek meg, és a régebbi, kevésbé használt formaterveket is gyakran kipróbálták bizonyos változtatásokkal, alapos elemzés után.
Mégis, nagy vonalakban, néhány íjkialakítási típus:
- A gömbölyű íj
- A normál íj gömb nélkül
- Egyéb speciális íjak
A merőleges, a klipper és a kanál
A normál íj, ahogy mi neveznénk, elődjéből fejlődött ki, ami egy függőleges íj volt. Azt a szöget, amelyet a hajó orra a vízvonallal bezár, rake-nek nevezzük. A függőleges, vagy gereblyézetlen orrot, amelynek egyenes a széle, merőleges orrnak nevezzük. Ezeknek az orrhajóknak a vízvonal mellett maximális vízvonaluk van az X-orr vagy a fordított orrhajó mellett. A vízvonalnak ez a hossza lehetővé teszi a hajótest nagyobb sebességét.
Az orrszárnyakat a fáklyákkal együtt használják (Emlékszel, hogy említettem, hogy képzeld el a hajódat? Gondolom, nem felejted el a kifelé nyúló hajótest formát a tetején, ezt nevezzük flaringnek). A flaringnek megvannak a maga előnyei, mint például a víz távol tartása a fedélzetektől, és megkönnyíti a billenő mozgásokat is. Néhány gereblyézés úgynevezett “gyűrődési zónákat” is létrehoz, amelyek biztonságot nyújtanak az ütközésekkel szemben, mielőtt a víz alá merülő rész érintkezne vele. A stabilitás szempontjából megemeli a felhajtóerő-központot, ami viszont növeli a GM-et – a hajó stabilitásának egyik alappillérét. Hagyományosan ezeket Clippereknek nevezik.
Ahogy a neve is sugallja, a Spoon Bow egy kanálra hasonlít azáltal, hogy homorú megjelenést kölcsönöz a hajószárnál és a fedélzet vonalánál. Ezeknél a formáknál a vízvonalnál gyakran van bordázat és görbület, ami jellegzetes hullámmintázatot hoz létre, így a hullámképző ellenállás is képbe kerül.
Image Credits: Ynhockey / Wikipedia
Bulbous Bow
A szinte minden tengerjáró teherhajó és teltebb formájú hajó orr-részének igen ismerős egysége a -A Bulbous Bow. A hajótervek e mai alapdarabját állítólag inkább felfedezték, mint feltalálták. Katonai vontatási tesztek az USA-ban kimutatták, hogy egy hajótípus esetében az előre nyúló torpedókiürítő cső is csökkentette az ellenállást. Az első polgári hajókat az 1930-as években látták.
A gömbölyű íjakat saját formai jellemzőik alapján tanulmányozzák, és ezek felbukkanhatnak a hajó ellenállási és teljesítmény-számításaiban, így érdemes lehet néhányat figyelembe venni, például a szelvény alakját, a területarányokat, a vetület hosszát és hasonlókat.
A Bulbous Bow csökkentheti a hajódon a csapódást, és ugyanolyan hatású, mint egy normál bow ballasztos állapotban, ha egy élesen kúposodó bulbusz szekciót használsz. A hajó formájától függően, ahogy fentebb említettük, a Bulb tengelye is fontos, mivel ez befolyásolja a hullámhatást a belépéskor, és ha a tengelyt úgy tartod, hogy a tat lefelé lejt, az jobb áramlási jellemzőket tesz lehetővé. A teltebb formájú hajóknak nagy hullámtörési ellenállása van, és ez az elem, amely felemészti a meghajtási hatékonyságot, nagymértékben csökkenthető egy élesen lefelé keskenyedő vízsíkkal rendelkező Bulbous Bow használatával. Ezek az Íjak azt is lehetővé teszik, hogy a hajócsavar jobban visszanyerje az energiát, mivel az orrban keletkező örvények miatti energiaveszteségek minimálisra csökkennek.
Parabolikus és hengeres Íjak
Néha a tervezők fontolóra veszik a hajók “tompa” szárú tervezését, szemben az orrszelvény éles jellegével. Itt van a parabolikus orr, amely a matematikai görbére, a parabolára hasonlít.
Most, emlékezzünk vissza egy kis középiskolai matematikára, az ellipszis félkisebb tengelye az, ami a hajó gerendája lenne. Néha nem elég csak parabola alakot tervezni egy hajótestre, látni kell a hajótest körüli áramlást is, és ehhez egy tipikusan lekerekített formát kell adni, mint egy normál kerek hajótestnek. A parabolikus ívek a hullámtörési ellenállás figyelembevétele érdekében kombinálhatók gömbökkel, mivel ezek népszerűek a teltebb formájú kialakításoknál, és ma ömlesztettáru-szállító hajóknál használják őket.
Képhivatkozás: Hajótervezés a hatékonyság és gazdaságosság érdekében
Az ezekhez legközelebbi rokonok a hengeres hajóorrak, amelyeket szintén teltebb formákhoz terveztek a tervezési vízvonalaknál, és ideálisak a teljesen terhelt körülmények között történő használatra. A hengeres íjak minimális hullámkeltési ellenállással rendelkezhetnek, ha a különböző merüléseknél megfelelő figyelmet fordítanak a forma és a szárszélek tompaságára.
A fejszés íj
Míg a fejsze a feladatát végzi, fát vág, vagy talán valami hasonlóan nyilvánvaló, addig a hozzá hasonlóságot mutató hajóíjnak megvannak a maga jellegzetes tulajdonságai. Ennek a kialakításnak általában függőleges orrvonala van, amelyhez a hajótest hosszú, mély és keskeny elülső része párosul, kissé olyan, mint egy fejsze. Ez a forma lehetővé teszi, hogy átvágja a vizet, így a normál orral ellentétben kisebb billenéssel, könnyedén áthaladhat a hullámokon. A hajótest elülső részének alsó része, az úgynevezett orrláb ritkán emelkedik ki a vízből, ezért a hajó kevésbé hajlamos a csapódásra is.
Image Credits: US Navy
A másik oldalon bizonyos manőverezési szempontokat kell figyelembe venni, egy baltás orrú hajó több kormánymozdulatot igényel, amit a hidrodinamikai paraméterek tanulmányozása is megerősít.
Image Credits: Damen.com
X-Bow: The Generation of Inverted Bows
Hogyan tetszene egy olyan kialakítás, ahol a hajó orra és a hajótest szinte nagyobb része fejjel lefelé jelenik meg a normál kerek fenéktesthez vagy bármelyik hajótest-formához képest, amit általában a hajókon látunk? A fordított orr egy sikertörténet olyan technológiák újjáélesztése között, amelyek egy másik korban elavulttá váltak.
Kreditpontok: BoH/wikipedia.org
Ezeknek a hajótestformáknak az az előnyük, hogy a hasonló méretű hajók esetében maximális hosszúságú vízvonalat tesznek lehetővé, ami a lehető legnagyobb hajótestsebességet jelenti. A baltás orrhajóhoz hasonlóan ezeknél az orrhajóknál kevesebb a vízpermet a belépéskor, és a billenő mozgások is kisebbek, és a csapódások csökkenése igen jelentős. Ez meglehetősen kényelmes élményt nyújt a legénység számára. Az üzemanyag-fogyasztás is jelentős mértékben csökken, és ez az orr meglehetősen hatékonyan tud működni közepes méretű hullámtartományokban, főként azért, mert a hajó térfogatának nagyobb része a hullámok által közvetlenül érintett, elülső és feletti részen helyezkedik el.
Ezek a hajótest-formák fedélzetként is funkcionálnak, ahol a személyzet számára szálláshelyet biztosítanak. A legzordabb tengereken a sebességveszteségek ugyanolyan mértékű javulásának eléréséhez ezeknek a konstrukcióknak az alkalmazhatósága azonban folyamatos munka tárgyát kell, hogy képezze. Ezt félretéve, ezeket a hajókat különböző alkalmazásokban alkalmazták, mint például az AHTS (Anchor Handling Tug Supply) hajók, szeizmikus hajók, offshore és csőfektető hajók, fúróhajók és hasonlók.
Ezek a ma leggyakrabban használt hajóorr-kialakítások. Valószínűleg bármelyik hajó, amit odakint lát, rendelkezik az imént olvasott tervek valamelyikével.
Tudja-e a ma a gyakorlatban használt különböző orrkialakítások néhány további kiemelkedő jellemzőjét?