Tengerészeti tervezés

Hidrodinamikai terhelésSzerkesztés

Amiként az építőmérnökök az épületek és hidak szélterhelésének figyelembevételével terveznek, a tengerészeti mérnökök úgy terveznek, hogy egy hajó életében milliószor meghajlik, vagy egy platformot milliószor megütnek a hullámok.

StabilitásSzerkesztés

A tengerészeti építész, akárcsak a repülőgép tervezője, a stabilitással foglalkozik. A hajóépítész munkája annyiban más, hogy egy hajó egyszerre két folyadékban működik: vízben és levegőben. A mérnököknek a rakomány kiegyensúlyozásának kihívásával is szembe kell nézniük, mivel a hajó tömege növekszik, és a súlypont magasabbra tolódik, ahogy további konténerek kerülnek függőlegesen egymásra. Ezenkívül az üzemanyag súlya is problémát jelent, mivel a hajó dőlésszöge miatt a súly a folyadékkal együtt eltolódik, ami egyensúlyhiányt okoz. Ezt az eltolódást a nagyobb ballaszttartályokban lévő víz ellensúlyozza. A mérnököknek a hajó üzemanyagának és ballasztvizének kiegyensúlyozásával és nyomon követésével kell szembenézniük.

KorrózióSzerkesztés

A hajók és a tengeri szerkezetek kémiai környezete sokkal durvább, mint a szárazföldön szinte bárhol, kivéve a vegyi üzemeket. A hajózási mérnökök minden projektben foglalkoznak a felületvédelemmel és a galvanikus korrózió megelőzésével. A korrózió katódos védelemmel gátolható az áldozati anódként ismert fémdarabok felhasználásával. Egy fémdarabot, például cinket használnak áldozati anódként, mivel az a kémiai reakcióban anóddá válik. Ennek hatására a fém korrodálódik, nem pedig a hajótest. A korrózió megelőzésének másik módja, hogy a hajótestbe szabályozott mennyiségű alacsony egyenáramot küldenek, hogy megakadályozzák az elektrokémiai korrózió folyamatát. Ez megváltoztatja a hajótest elektromos töltését, hogy megakadályozza az elektrokémiai korróziót.

Anti-foulingEdit

Az anti-fouling az a folyamat, amelynek során a tengervízrendszerek alapvető összetevőiből eltávolítják az akadályozó organizmusokat. A tengeri organizmusok a hűtőrendszerekhez való víznyeréshez használt külső szívónyílások felületén nőnek és tapadnak meg. Az elektroklórozás során nagy elektromos áramot vezetnek át a tengervízen. Az áram és a tengervíz kombinációja megváltoztatja a kémiai összetételt, így nátrium-hipoklorit keletkezik, amely megtisztítja a biológiai anyagokat. Az elektrolitikus szennyezésgátló módszer két anódon keresztül folyó elektromos áramot jelent (Scardino, 2009). Ezek az anódok általában rézből és alumíniumból (vagy vasból) állnak. A rézanód iont bocsát a vízbe, és olyan környezetet hoz létre, amely túl mérgező a bioanyag számára. A második fém, az alumínium bevonja a csövek belsejét, hogy megakadályozza a korróziót. A tengeri szaporulat más formái, például kagylók és algák is megtapadhatnak a hajótest alján. Ez a hajó kevésbé hidrodinamikus alakját okozza, mivel nem lenne egyenletes és sima a hajótest körül. Ez a kisebb üzemanyag-hatékonyság problémáját okozza, mivel lelassítja a hajót (IMO, 2018). Ez a probléma orvosolható olyan speciális festékek használatával, amelyek megakadályozzák az ilyen organizmusok elszaporodását.

SzennyezésvédelemSzerkesztés

KénkibocsátásSzerkesztés

A tengeri üzemanyagok elégetése során káros szennyező anyagok kerülhetnek a légkörbe. A hajók a nehéz fűtőolaj mellett tengeri dízelüzemanyagot is égetnek. A nehéz fűtőolaj, mivel a finomított olajok közül a legnehezebb, égetéskor kén-dioxidot bocsát ki. A kén-dioxid-kibocsátás növelheti a légkör és az óceánok savasságát, ami károsíthatja a tengeri élővilágot. A nehéz fűtőolajat azonban a keletkező szennyezés miatt csak nemzetközi vizeken szabad elégetni. Kereskedelmi szempontból más tengeri tüzelőanyagokhoz képest költséghatékonysága miatt előnyös. A kilátások szerint a nehéz fűtőolajat 2020-ra fokozatosan kivonják a kereskedelmi használatból (Smith, 2018).

Olaj- és vízkibocsátásSzerkesztés

A víz, az olaj és más anyagok a hajó alján, az úgynevezett fenékvízben gyűlnek össze. A fenékvizet kiszivattyúzzák a fedélzetre, de ahhoz, hogy ki lehessen üríteni, át kell mennie egy 15 ppm (parts per million) olajtartalmú szennyezési küszöbérték-teszten. A vizet megvizsgálják, és ha tiszta, akkor vagy kiürítik, vagy visszavezetik egy tartálytartályba, ahol szétválasztják, mielőtt újra megvizsgálják. A tartály, amelybe visszakerül, az olajos víz szeparátor, a folyadékok viszkozitásuk miatt a gravitációt használja a folyadékok szétválasztására. A 400 bruttó tonna feletti hajókon kötelező az olaj és a fenékvíz szétválasztására szolgáló berendezés. Továbbá a MARPOL-egyezmény értelmében minden 400 bruttó tonna feletti hajó és minden 150 bruttó tonna feletti olajszállító tartályhajó köteles minden olajtranszfert naplózni (EPA, 2011).

Kavitáció Szerkesztés

A kavitáció az a folyamat, amelynek során egy folyadékban légbuborék képződik a folyadék alacsony nyomású terület által okozott elpárolgása miatt. Ez az alacsony nyomású terület csökkenti a folyadék forráspontját, ami lehetővé teszi, hogy gázzá párologjon. A kavitáció szivattyúkban is előfordulhat, ami károsíthatja a folyadékot a rendszeren keresztül mozgató járókereket. A kavitáció a meghajtásnál is megfigyelhető. A propellerlapátok felületén a percenkénti fordulatszám növekedésével alacsony nyomású zsebek alakulnak ki (IIMS, 2015). A kavitáció a légcsavaron kis méretű, de heves implosziót okoz, ami megvetheti a légcsavarlapátot. A probléma orvoslása érdekében több lapát ugyanannyi propulziós erőt tesz lehetővé, de alacsonyabb fordulatszám mellett. Ez létfontosságú a tengeralattjárók esetében, mivel a hajócsavarnak viszonylag csendben kell tartania a hajót, hogy rejtve maradjon. Több hajócsavarlapáttal a hajó alacsonyabb tengelyfordulatszám mellett képes ugyanannyi meghajtóerőt elérni.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük