A hajóépítés elmélete, szerkezete és építése
A hajóépítés évezredes múltra tekint vissza, fejlődése szorosan összefonódott az emberiség történelmével, gazdasági és katonai igényeivel.
A hajóépítés története és fejlődése
A középkorban alakult ki a gerinces hajóépítés a Mediterráneumban. Az első hajógerinccel épített hajók a caravellák voltak. A korszakot a kormányevezőről és az oldalkormányról a tat-kormánylapátra és a latin vitorlára való áttérés, valamint az egyárbocos hajókról a többárbocos hajókra való áttérés jellemezte. A középkorban alakultak ki a háború, a kereskedelem és a felfedezések új hajótípusai.
Evezős-vitorlás hajók
A gályákat legalább az i. e. 8. század óta használták kereskedelemre és hadviselésre. Evezős-vitorlás, fenékgerendás hajók voltak, és a gerinces változataik a középkorban is használatban voltak. Az evezés volt az elsődleges meghajtási mód, amely megfelelt a Földközi-tenger gyakran bizonytalan széljárásainak. A gályákat Észak-Európa vizein is használták, de kis számban, mivel alacsony szabad oldala és a É-i nagy hullámokon a stabilitás hiánya alkalmatlanná tette a nagy hullámú É-i tengereken való használatra.
Az 1150 és 1350 közötti években, a második keresztes hadjárat után a Földközi-tengeren kereskedelmi forradalom, gazdasági fellendülés volt tapasztalható. A tizenharmadik századra már léteztek nagy gályák, amelyek 500 metrikus tonna rakományt is szállíthattak, és körülbelül 40 méter hosszúak voltak. A sírköveken 1350-től származó gályák faragásai mutatják be a gályák építését. A 14. századtól felhagytak a kormányevezővel, és a tatkormányt használták, egyenes farral építették a hajókat.
A longship (hosszú hajó) egy olyan É-i hajó volt, amelyet évszázadok alatt fejlesztettek ki, és a leghíresebb használói a vikingek tökéletesítették körülbelül a 9. századra.
A balinger klinker építésű evezős hajó volt, kezdetben egyetlen árboccal, de a 15. században a nagyobb hajóknak második árboca is volt. Általában 40-60 tonnás kisméretű hajókról volt szó, de feljegyeztek nagyobb, akár 120 tonnás hajókat is. A balingerek népszerűek voltak a Vizcayai-öbölben és a La Manche-csatornában, kereskedelemre és hadviselésre egyaránt használták.
A knarr, a longship rokona, a vikingek által használt vitorlás teherhajó típus volt.
A cog, kogge típusú hajók egy árbocos É-i hajók voltak, klinkerből készült oldalakkal és egyszintes deszkafedélzettel, lapos fenékkel. A nevét már a 9. században feljegyezték, de úgy tűnik, hogy a 14. században fejlődött ki a fríz partvidéken a tengerjáró változata. A 13. század folyamán a koggék fokozatosan felváltották a viking típusú hajókat az északi vizeken. A koggék több rakományt tudtak szállítani, mint a hasonló méretű knarr. Lapos fenekük lehetővé tette, hogy behajózzanak a sekély kikötőbe. Magas oldaluk megnehezítette a támadást a tengeri harcban, ami biztonságosabbá tehette őket a kalózok ellen. A koggékat katonai szállítóeszközként és hadihajóként is használták, elöl és hátul tornyokkal ellátva. Archeológiai bizonyítékok tanúsága szerint a kogge szülőhelye a fríziai part, Nyugat-Jylland volt, a hajó Földközi tengeren 1304-ben tűnik fel. Lapos fenekű, könnyen rakodható, nagy teherszállító és olcsó hajó, a kalózok ellen magasított oldalpalánkokkal, elől és hátul építményekkel. Olyan Hanza hajótípus volt, amelyet hadicélokra is alkalmaztak.
A hulk először a 10. században jegyezték fel, az északi hagyományok szerint olyan hajó, mint a knarr. A korai vázakon készült képeken a szárnál és a tatnál erősen felfelé görbültek láthatóak. A hulk-okat a középkorban és a 16. században is használták, amikor is különösen a Baltikumban és a Hanza-szövetség területén.
A felfedezések kora hajói
A karavellák a portugálok által a 14.- 15. században fejlesztett hajótípusok voltak. Az 1200-as években még csak fenékgerendával építették. Gerinces változata alkalmas lett a felfedezések korának hosszú útjaira. Felfedező utakra körülbelül 1430-tól használta Tengerész Henrik, és a portugál felfedezői. A hosszúhajóval és a koggékkal ellentétben gerinccel, karvel palánkokkal épült.
A karakkok Dél-Európában találták fel a 15. században. Nagyobb hajó volt, mint a karavella. Kolumbusz zászlóshajója, a Santa María a karakkok híres példája. A karakk (carrackang) három vagy négy árbócos vitorlás hajó, melyet a 15. században Atlanti-óceáni hajózásra Portugáliában fejlesztettek ki. A későbbiekben széleskörűen használt hadihajóvá is vált. A karakkok első és hátsó felépítményeit tetőszerkezet védte az ellenség könnyebb lövedékei ellen. A karakk óceánjáró hajó volt: eléggé stabil a háborgó tengerre, és elegendően nagy, hogy egy hosszú útra való ellátmányt magával vihessen és elegendően magas oldalakkal. A gerinces építésnek köszönhetően fele annyi fa kellett az építéséhez. Karakokkal fedezték fel a spanyolok és a portugálok a tengereket a 15. és a 16. században.
Három vagy négy árbócos vitorlás hajók voltak, melyet a 15. században Portugáliában fejlesztett ki Tengerész Henrik az Atlanti-óceáni hajózásra. A későbbiekben széleskörűen használt hadihajó lett. A 16. században öblösen kihasasodó törzse alul és fölül is összeszűkült és vaskos benyomást keltett: egy 27 m hosszú karakk nagyjából 8 m széles volt. A hátul kerekített törzsön elöl-hátul bástyát építettek, az elején orrárboccal. Két fedélzettel épült, teherbíró képessége 200-600 t volt. A hadihajó jelleg erősödésével 16. századra az ágyúk száma elérte a 40-et úgy, hogy már nemcsak a felépítményre, de a hajó oldalaira és a fedélközbe (ágyúfedélzetre) is telepítettek lövegeket. Első és hátsó felépítményeit is tetőszerkezet védte az ellenség könnyebb lövedékei (nyilak, golyók) ellen.
A karakkok vitorlázatának fejlődése: kezdetben kétárbócos volt. A nagy keresztvitorlával szerelt főárbóc a hajó közepén állt, és a kis, latinvitorlával szerelt második árbóc a taton. Amikor már három árboccal építették, a fő-, és néha az előárbócot is ellátták kasvitorlával (a fővitorla fölött), az orrárbóc rúd alatt pedig megjelent a „bonnet” (a hasvitorla). Az első és a főárbócon általában négyszögletes vitorlát, a leghátsón latin vitorlát használtak. A hajótípus elterjedt egész Európában. A portugál karakk az első óceánjáró hajó volt: eléggé stabil a háborgó tengerre, és elegendően nagy, hogy egy hosszú útra az egész ellátmányt magával vihesse. Ilyen hajókkal fedezték fel a spanyolok és a portugálok a világot a 15. és a 16. században. Portugáliában nau volt a neve, Spanyolországban carraca vagy nao, Franciaországban pedig caraque vagy nef volt a neve. Mint a vitorlázás kora nagy hajóinak az előfutára, a karakk az egyik legmeghatározóbb felépítésű hajó a történelemben.
A karakkok útjai Ázsiába: 1515-től Portugáliának kereskedelmi kapcsolata volt Portugál-Indiával, három vagy négy karakk hagyta el Lisszabont ezüsttel a rakterében, hogy azt gyapotra és fűszerekre cserélte Indiában. Egy karakk kereskedett a Ming korabeli Kínával, ahol a portugál ezüstöt selyemre cserélték.
A 16. század közepén a karakkból kifejlődtek az első galleonok, ennek ellenére még a 17. században is használatban voltak. Közepes merülés, teherbíró képesség és kitűnő navigációs tulajdonságok jellemezték. A portugál karakkból, illetve a genovai kokából (15. század, kogge) keletkezett. Spanyol eredetű elnevezése valószínűleg az araboktól származik: az arab halion „nagy hajó”-t jelent (nagyobb hajót, mint a karakk, attól jellegzetesen hajlított, kisméretű orrával is különbözött). A hajóorrot faragott szoboralak, az ún. gallion díszítette. Az orrárbócra kis keresztvitorla vagy háromszögű orrvitorla került. A hajó kezdetben négy, később csak három árbócot kapott, az árbócokat keresztvitorlával látták el, csak az utolsó tat-árbóc volt latin vitorlázatú. A galleon az első hajótípus, melyen a kezdetektől fogva megtalálható volt a kasvitorla, a csúcsvitorla. A hadicélokra alkalmazott galleonok korlátozott kereskedelmi képességgel is rendelkeztek. A 16. századtól megjelentek a kifejezetten katonai célokra épült galleonok, melyek már csaták megvívására lettek tervezve. A 16-17. században megjelent közvetlenül a tatárbóc mögött a negyedik árbóc, az ún. bonaventura is. Ez volt az első hajó, amely sudárvitorlával is felszereltek, tehát árbóconként három vitorlát hordozott. Ezeknek a gelleonoknak a hossza már 45 m, szélessége pedig 11-12 m volt. Magasabb árbócaik három keresztrudat hordoztak, ezért az árbóc is három toldalékból állt. Az árbócmerevítők, amelyek összekötötték őket, kör alakú, oldalvéddel körülhatárolt felületekben folytatódtak, ezek megfigyelőállásként szolgáltak. A hátsó árbóc kivételével mindegyik árbóc két ilyen „gólyafészket” hordozott. Szép hajók voltak. Fegyverzetét kb. 80 db ágyú alkotta, ebből 32 db az alsó fedélzeten, 28 db a felső és 20 a fedélzeti felépítményekben kapott helyet. A tatfelépítmények több emeletesek voltak, és minden emelet erkélyben végződött. A magas első felépítmény túlnyúlt a hajótörzsön. Az orrárbóc a római artemonra emlékeztetett. A 17. századra már 2500 t vízkiszorítású és 2000 t terhelhetőségű hadi galleon is épült. Az elő- és főárbócán négy-négy keresztvitorlát, tat-árbócán egy latin- és két keresztvitorlát hordozott, az orrárbócán pedig a szokásos vitorlán kívül az orrsudár fölött is megjelent egy keresztvitorla. Elmaradt a negyedik árbóc, viszont megjelent a negyedik keresztvitorla, a „royal”, vagyis a „királyvitorla". A hajó 100 ágyúja három fedélzeten volt elhelyezve. Ez a vitorlás az akkori idők legnagyobb hajójának számított. A galleon a 16-17. század óceánokat járó teher- és hadihajója volt. Híres galleonok voltak: Ark Royal, eredetileg Sir Walter Raleigh-nak készült, csak később vették fel a Royal Navy kötelékébe.
A hajóépítés anyagai és technikái
A hajóépítésben végtelen a lehetőségek száma az anyag, a forma, a szerkezet, a meghajtás tekintetében. Sokaknak örömet okoz, ha maguk választhatják meg az épülő hajójuk paramétereit, mások nemcsak megválasztják és elkészíttetik, hanem saját maguk építik meg hajójukat.
Az alapvető építőanyagok a következők:
- Fa: jól alakítható, könnyű, jó szigetelő, tartós, de a fa betegségeire érzékeny és nem térfogattartó. Csak keményfa alkalmas hajóépítésre.
- Fém: nagyon erős, jól alakítható, külső hatásra nem változik a térfogata, de érzékeny a korrózióra.
- Műanyag: a kedvtelési célú hajózásban a műanyag számít a legelterjedtebb hajóépítő anyagnak, mivel a sorozatgyártást ezzel az anyaggal lehet a legjobban végezni. A műanyag főleg üvegszálas anyagok és műgyanta alkalmazását jelenti.
A hajóépítés legelterjedtebb modern konstrukciója egy építési terv megvásárlásával indul, amihez komoly építéstechnológiai leírás tartozik. Az építési leírás ismerteti az alkalmazandó technológiát, az konkrét hajó építésének menetét, az anyagokat és mennyiségeket, fénykép- és gyakran videomellékletekkel segítve a munkát és a minőségi eredmény elérését. Továbbá az alapanyagok gyártói és forgalmazói által nyújtott alkalmazástechnikai útmutatók, személyes konzultációk is emelik a kivitelezés színvonalát.
Jellemző építési technológiák
A relatív könnyen megvalósítható saját építésű jollék és kisebb tőkesúlyos hajók anyaga jellemzően egzotikus rétegelt lemez, fa és epoxigyanta, üvegszövet erősítésekkel. A kis hajók szépségét gyakran növeli a fafelület látható módon való megmutatása a hajótesten epoxi gyanta bevonattal és/vagy színtelen lakkozással.
- "Stitch & Tape" (fűzött és ragasztott) módszer: Az előre kivágott rétegelt lemez héjelemeket a peremükre egyenlő távolságra fúrt kis lyukakba fűzött rézdrótokkal vagy kábelkötegelővel húzzák-fűzik össze. A forma létrehozását és alaktartást szintén rétegelt lemezből készült végleges és ideiglenes bordalemezek segítik. A lemezek széleit üvegszövettel erősített epoxigyantával ragasztják össze, s közben a „fűzött kapcsolatot" biztosító drótot vagy kábelkötegelőt eltávolítják. A így nyert héjat epoxi bevonattal látják el. Gyors, olcsó és egyszerű, valamint kifejezetten kis súlyú hajótesteket biztosító építési mód.
- "Ply over Frame" módszer: Ebben az esetben egy merevített bordavázra rögzítik a rétegelt lemez héjelemeket. Komolyabb ívelt formák is létre hozhatóak és nagyobb, erősebb hajótestek is építhetőek, de a szerkezet már érezhetően nehezebb.
- "Strip Planking" eljárás: Egy ideiglenes váz készül olcsóbb fa lemeztermékből. A héjazatot a vázra vékony cédrusfa lécekből építik fel. A léceket ideiglenes módon a vázhoz hajlítva és rögzítve alakítják ki a hajótestet és lécek éleit egymáshoz ragasztják.
A hajó részei és szerkezete
A vitorlás hajók törzsének két alapvető szerkezeti része a vázból és a külhéj. A váz a hajógerincre (vagy hajó tokére) épül, melyhez az orr- és a fartoke szilárdan kapcsolódik. Ezeken helyezkednek el keresztben a fenékbordák (bókonyok, bókonylemezek), melyeket felülről a gerincgerenda köt össze. A bókonyokhoz csatlakoznak felfelé a bordák. A bordákhoz függokönyökök és támaszok segítségével csatlakozik a fedélzeti gerenda. Ezeket hossz irányban a hosszmerevíto gerendák, függolegesen oszlopok, és diagonális merevítok támasztják alá.
A hajótestnek három fő része van: az orr, a hajó közepe és a tat. Az orr kialakítása lehet hegyes vagy lekerekített. A tat lehet csapott vagy kerek. A hajó törzs hosszanti metszetben hajófenékre, fedélközre és fedélzetre osztható. A hajó fenék alakja lehet lapos vagy ívelt.
Vitorlafelszerelés
A vitorlafelszerelés az árbocokból, keresztrudakból, kötelekből és vitorlákból áll. A korábbi, négyszögletes vitorlák csak szél szerinti haladást tettek lehetővé a hajók számára. A latinvitorla volt az első olyan rendszerű vitorla, amivel oldalszélben is lehetett előre haladni. A többnyire hosszúkás, háromszög alakú vitorla hosszú tartó rúdja egy rövidebb árbóchoz van rögzítve. A latin vitorla, illetve az ezzel épített vitorlás már az i. e. 2. században létezett.
A hajók irányításához a kormányevezők kevésnek bizonyultak, felfedezték a kormánylapátot, de igen lassan terjedt el. A latin vitorlát irányváltáskor nehéz átszerelni a másik oldalra, ezért a több árbócos hajókon az első, esetleg az első két árbócra később ismét négyszögletes vitorlát szereltek.
Juditta nevű "latin" vitorlázatú sétahajó
Hajótípusok és funkciók
A hajók sokfélesége tükrözi a különböző funkciókat, amelyeket betöltenek a vízi közlekedésben.
Személyszállító hajók
- Kirándulóhajók: Néhány órás vagy egész napos kirándulásra alkalmas klasszikus személyszállító hajók, általában nyitott és zárt fedélzetrésszel, büfével.
- Rendezvényhajók: Csoportos összejövetelek alkalmából igénybe vehető motoros hajók, melyek esküvőktől kezdve lézershow-ig bármilyen rendezvényre berendezhetők.
- Szállodahajók: Kabinokkal, közösségi termekkel és kényeztető létesítményekkel ellátott, hosszabb utakra tervezett személyszállító hajók, a turista- és luxuskategória közt mozgó skálával.
Áruszállító hajók
- Teherhajók: Saját főmotorral, kormányképességgel és személyzettel rendelkező áruszállító hajók, melyek száraz darab- vagy ömlesztettáru szállítására alkalmasak.
- Tankerek: Folyékonyáru szállítására alkalmas hajók.
- Kompok: Saját rakfelületükön közúti járművek szállítására alkalmas hajók.
- Bárkák és uszályok: Meghajtással nem rendelkező úszóeszközök, melyeket vontató- vagy tolóhajók továbbítanak.
Speciális hajók
- Hajóépítő műhelyhajó: Fedélzeti kiszolgáló kabinokkal, műhellyel és daruval ellátott úszómű, amely lehetővé teszi kisebb géphajók felújítási munkálatait.
- Jégtörő hajók: Jégtorlaszok megszüntetésére kiképzett testkialakítással rendelkező vontató motorhajók.
- Munkagépek: Medermélyítési, kitermelési feladatokat ellátó, általában nem önjáró úszó munkagépek, vagy daruszerkezettel ellátott úszó munkagépek.
A hajóépítés öröme és kihívásai
Egy hajó építése a semmiből egy teljes értékű és kifizetődő élmény, amely lehetővé teszi, hogy egy olyan hajót hozzon létre, amely az Ön preferenciáira és igényeire szabott. A saját hajó építésének örömei a teljesítmény, a kreativitás és a vízzel való mélyebb kapcsolat érzését nyújtják.
Az amatőr hajóépítés sikerének kulcsa a célok és lehetőségek megfelelő összhangja. Egy hajóépítés korlátja nem csak az anyagi erőforrás lehet, hanem a rendelkezésre álló idő és a kimerülő motiváció is. Ezek a tényezők alapvetően meghatározzák, hogy befejezzük-e egyáltalán álmunk megvalósítását és az épülő hajó kivitelének minőségét is jellemzik.
A költségeket illetően utópia azt hinni, hogy az építés teljes munkadíját megspórolhatjuk, hiszen a szükséges műhely, szerszámok költsége ugyanúgy terheli az amatőr építőt, mint egy profit, csak a rezsi egyetlen „termékre" rakódik. Nem beszélve az időnként jelentkező tanulópénzről! Aki kizárólag költségmegtakarítás céljából fog amatőr hajóépítésbe, azt vélhetően csalódás fogja érni. Itt a szenvedély nem csak a cél eléréséről szól, hanem alapvetően az oda vezető útról is - gyakorlatilag egy szakma részbeni elsajátításáról és gyakorlásáról autodidakta módon.
A hajózásban már a korai időkben is felismerték, hogy a tömegközéppont süllyesztése növeli a stabilitást. Megkülönböztetünk alakstabil hajókat, ahol a stabilitást a hajótest alakja adja, és súlystabil hajókat, ahol a stabilitást a hajó legmélyebb pontján lévő „ballaszt” azaz tőkesúly adja.
A hajócsavar forgási irányában enyhén elhúzza a hajótestet, ezt a hatást kerékhatásnak vagy „propeller effektusnak” nevezzük. A kerékhatás a gáz ráadásakor jelentkezik, aztán csökken. Elengedett kormány esetén egyből érezhető, merre húz a csavar! Tolatáskor jelentősebb mint előremenetben, mivel a hajó hátulja nem áramvonalas kialakítású.
A belső égésű motor a legszélesebb körben használt meghajtó eszköz az úszó létesítményeken. A hajómotorok működési elve: a motorblokkban található(k) a henger(ek), amelyekben a dugattyú a robbanás következtében alternáló (fel-le) mozgást végez. A belső égésű motor benzint (Otto-motorok) vagy gázolajat (Diesel-motorok) használ üzemanyagként.
A hajóakkumulátor feladata a hajó áramellátása: menetben a generátorból jövő töltőáram tárolása, illetve a fogyasztók táplálása álló hajón.
Juditta nevű "latin" vitorlázatú sétahajó
tags: #hajoelmelet #hajok #szerkezete #es #epitese #hajogeptan