Adott egy jámbor óegyiptomi nádkötegelő szaki, és egy szintén jámbor, CNC marógépet is kezelni tudó jelenkori hajótervező- és építő mérnök. Mindkettő úszóképes vízi járművet készít, saját szakmájukban ők a legjobbak. Kis túlzással azt is lehetne mondani, hogy munkájukkal egyszerre végeznek.
Mindkét hajó teherbíró kapacitása ugyanakkora, bírják a nyílt óceáni meneteket is. Mindkettő megfelelően képzett legénységet kíván, hiába végez az egyiken rengeteg feladatot valami elektronikus gépezet.

Mi a különbség a két hajó között?
Az egyik gyorsabb esetleg kényelmesebb is. Más semmi, még a bztonság is relatív...

Hogyan van ez összefüggésben a hajóépítéssel?
Az ókorban is szükség volt megfelelő szakemberekre, ma is. Ugyanaz a helyzet: ma csupán kényelmesebb a hajóépítés, de sem anyagilag, sem szakképzettségben, sem másban nem változott a helyzet. Vagy tévednénk?

Kezdjük azzal mesénket, hogy ma hogyan startol el például egy tengeri kajak építése, egy olyané, ami nem tartalmaz egy az egyben ,,lopott'' vagy lagálisan átvett design-elemeket, hanem teljesen egyedi!

-------

Első lépésben megfontoljuk, milyen filozófia szerint építjük a hajónkat, milyen körülmények közé. Miután megvannak kezdeti elképzeléseink, a részletek kidolgozása előtt a hajón általános elemzések következnek. A CFD (Computational Fluid Dynamics) program segítségével elemzik a hajó áramlástechnikai viszonyait. Ez jó lehetőséget ad például a szkeg vagy a kormánylapát hatásainak elemzésére, esetenként ezek felületi méretének és a tömegközépponttól mért távolságának meghatározására is. A módosítások eredményességét is vizsgálhatjuk.

Amikor a teljes hidrosztatikai számítások eredményei a kezünkben vannak, a hajótest statikai- és dinamikai görbéinek tanulmányozása folyik, ezek döntik el azt, hogy üzembiztos-e a test azon körülmények közé, ahová tervezzük. Tisztában vagyunk azzal a ténnyel, hogy pl. egy K1-es versenykajakkal nem mehetünk kétméteres állóhullámok közé pl. négyes szélben, mert nem oda való.

A sebességekről, összellenállásokról szóló KAPER/Winters vagy Broze/Taylor algoritmus talán ezután következhet. Ez egy bonyolult matematikai számítás-sorozat, amely feltételez bizonyos építési normákat, például azt, hogy a hajótest hajó formájú. Ez kicsit nevetségesen hangzik, de ha belegondolunk, egy olyan algoritmusról van szó, amely rengeteg számolást úgy spórol meg nekünk, hogy bizonyos részeket elhagy, feltételezve azt, hogy pl. vízvonal alatt a tőkesúlyon és a kormánylapáton, szkegen kívül nem csináltunk semmiféle kilógó ,,púpot'' a héjra.
A KAPER-algoritmus (és a többi) tehát feltételezi, hogy az áramló víznek a hajótest mentén nem kell hajtűkanyarokat leírnia, mielőtt elválna a farnál a héj vízvonal alatti részétől. Feltételezi, hogy hülyék nem vagyunk... Ez azt jelenti, hogy egy atomerőmű képességeivel rendelkező hajótervező program pancser kezében nem biztos, hogy szép művet eredményez --- esetleg azt jósolja csupán hogy úszni fog, és még halad is. Nagyon gyorsan viszont ne evezzünk pancser módon tervezett döggel, mert fárasztó lehet...

Az algoritmusok eredménye mindig egy táblázat, melyet grafikonon is ábrázolnak. Ezt vetik össze az algoritmusokkal szimbiózisban élő ,,összehasonlító táblázatokkal'', melyek más, már élő hajókat, tengeri kajakokat mutatnak be minden, pórnép felé titkos hidrosztatikai adataikkal együtt. Ezek a táblázatok Broze esetében közel 100 válogatott dögről tartalmaznak adatokat.

Amikor úgy érezzük, hogy kész a hajótest, újabb elemzés végezhető a VPP (Velocity Prediction Program) segítségével. Ez elemzi a hajó sebességét minden szóba jöhető körülmények között, síkvízen, hullámos vízen, szélirányokkal, különböző terhelésekkel bonyolítva a dolgokat. Vannak olyan számítások is, hogy előre megadják, hogy a hajónak bizonyos terheléssel át kell haladnia márciusban Londontól New Yorkig. A program képes kiszámolni az előre megadott sebességhez szükséges energiaszükségletet is a márciusban várható meteorológiai adatbázisokból származó hullámmagasságokat és szélirányokat figyelembe véve... Tengeri kajaknál szerencsére ilyen atomerőmű-szoftvert nem kell használnunk.

A legjobb hajótervek adatait egy automata marógép vezérléséhez használják fel, A marógép kicsinyített modellt készít a hajótestről (a legapróbb szerelékek nélkül), és ezt viszik az áramlástani csatornába. Ez olyan, mint egy ventillátorral hajtott kísérleti szélcsatorna, csak nem a vizet áramoltatják benne, hanem a hajót vontatják.
Froude törvényei biztosítanak minket affelől, hogy az itt végzett kismintakísérletek alapján döntő következtetéseket vonhatunk le a hajónk menettulajdonságait illetően. Ha valami nem tetszik, visszamehetünk a gépezeteinkhez és módosíthatunk rajta. (Froude kismintakísérleteiről és a Froude-féle sebességi fokról itt olvashatunk)

A szilárdsági méretezéseket a FEP (Finite Elemente Program) végzi. Ez a hajótestre ható összes erő nagyságát és irányát határozza meg, és elemzi a hajó terhelés közben előálló deformációját. Ha kellőképpen gondolkodunk, itt nézzük meg azt is, hogy leendő kajakuk mit fog művelni, ha kéttámaszú kétkonzolos tartóként funkcionál egy gépkocsi tetején, szállítás közben. Megtervezhetjük azt is, hogy kompozithajónkat bizonyos alátámasztás esetén semmiképp se kelljen féltenünk négykerékmeghajtás esetén...

A végeredmény egy bordatervrajz, amelynek alapján egy hajóépítőknek szóló kompozit-technológiai program elvégzi a rétegtervek felépítését, és a vákuuminfúziónál alkalmazott gyantavezető csatornákat, bevezető nyílásokat is berajzolja nekünk.

A többiről magunknak kell gondoskodnunk. Informatikai rendszerünk nem építi meg helyettünk a hajót, kajakot, kenut, azzal már egyedül száradunk.
Csak azt ne képzeljük, hogy majdnem mindent automatizálhatunk! Tévhit, hogy egyes kompozithajók futószalagon jönnek le. Fröccsöntött termékeknél ez még így van, de pl. rotációs öntésnél már jelentős az emberi jelenlét, a kézimunka, kompozitoknál pedig még a repülőgépjavító műhelyekben is emberi erő termel, szupergépeket legfeljebb egy-két, amúgy kézzel is megvalósítható folyamatnál használnak (pl. prepreg vágása, amit a szomszéd néni is meg tudna valósítani egy konyhakéssel). A tévhit eloszlatására még fel tudnék hozni egy japán autógyárban készült szakmai videofelvételt is, amely egy motorháztető vákuuminfúziójáról szól. Emberi jelenlét állandó, a teljes kötési idő beálltáig... A video szerzői jogok miatt nem kerülhet fel ide, hiába kéred... :-)
A hajóépítés tehát ugyanakkora erőbedobást igényel mint az ókorban, a kornak megfelelően ugyanolyan arányú szakértelmet igényel, csak ma mindezt kényelmesebben és az igényeknek megfelelően sokrétűbben tudjuk álmainkat megvalósítani.  

Folytatás következik,
addig a hajószerkezettani rész tanulmányozását javaslom,
megszívlelendő...

Hozzászólások: