konstrukcija broda, konstrukcijski sastav brodskoga trupa i nadgrađa. Temeljni je brodski podsustav koji omogućuje uključivanje ostalih podsustava (strojno-propulzijski, sustavi tereta, navigacije i dr.) i njihovo zajedničko djelovanje. Racionalno dimenzioniranje svih elemenata brodske konstrukcije s obzirom na kriterije popuštanja, izvijanja, zamora i vibracija osnova je uspješnog projekta broda. U RH je konstrukcija plovnih i pučinskih objekata grana brodogradnje kao područja tehničkih znanosti.

Građevni dijelovi brodskoga trupa

Brodski trup čine poprečni i uzdužni konstruktivni dijelovi koji se suprotstavljaju djelovanju poprečnih i uzdužnih sila, a može biti izveden u poprečnom, uzdužnom i mješovitom sustavu gradnje. Uzdužnu čvrstoću broda osiguravaju uzdužni konstrukcijski elementi koji se neprekinuto protežu duž broda: kobilica, hrptenica ili pasmo, bočni uzdužni nosači, bočne proveze, palubne proveze i podveze, oplata dna, neprekinuta oplata paluba, uzdužne pregrade, oplata pokrova dvodna i dijelom oplata boka u zonama udaljenima od neutralne osi. Djelovanju poprečnih sila suprotstavljaju se poprečni građevni dijelovi konstrukcije: rebrenice, rebra i palubne sponje, koji čine zatvorene okvire, a naročito poprečne pregrade i njihove horizontalne ukrepe. Za povećanje poprečne čvrstoće ugrađuju se i prostorne prečke, odn. sponje.

Trup čeličnoga broda najvećim dijelom čine valjani limovi te valjani i sastavljeni profili koji po specifikacijama brodogradilišta isporučuju čeličane pod nadzorom klasifikacijskih društava. Ovisno u veličini broda, njegovoj namjeni i funkciji, primjenjuje se i odgovarajući sustav gradnje. Krajnji dijelovi velikih trgovačkih brodova (pramčani i krmeni pikovi) izvode se obično u poprečnome sustavu gradnje, a teretni prostor u uzdužnome. Mješoviti sustav gradnje, gdje su dno i paluba izvedeni u uzdužnome, a bok u poprečnome sustavu gradnje, specifičnost je nekih tipova brodova (brodovi za rasuti teret, prijevoz automobila i sl.). Manji brodovi izvode se najčešće u poprečnome sustavu gradnje. Sustavi gradnje definiraju geometriju, topologiju i izmjere konstrukcijskih elemenata vanjske oplate, dvodna, paluba, pregrada, strojarnice, pramčanoga i krmenoga pika, nadgrađa i dr.

Vrste i razvoj brodograđevnih konstrukcijskih materijala

Sve do početka XIX. st., zbog dostupnosti i jednostavnosti obradbe, drvo je bilo jedini brodograđevni materijal. Rabio se poprečni sustav gradnje brodova duljine do 60 m, jer se nisu mogli ostvariti dovoljno kvalitetni spojevi uzdužnih elemenata, te su se javljali problemi s uzdužnom čvrstoćom. Gradnja brodova do 90 m omogućena je primjenom željeznih spojeva, dok je gradnja duljih brodova iziskivala pojačanje uzdužnih elemenata, što je strukturu brodskoga trupa činilo neprihvatljivo teškom i skupom.

Do primjene željeza kao brodograđevnoga materijala gradili su se tzv. kompozitni brodovi. U tom tipu konstrukcije cjelokupno je orebrenje, tj. kobilica, pasma, rebrenice, proveze, bočna rebra i sponje, napravljeno od željeza i samo su platice dna, boka i palube od drva. Velik broj kompozitnih brodova izgrađen je u Velikoj Britaniji, neposredno prije otvaranja Sueskoga kanala, za trgovinu s Dalekim istokom. Jedan od poznatijih je kliper Cutty Sark izgrađen 1869.

Početkom industrijske revolucije i nakon otkrića parnoga stroja započela je gradnja željeznih, a oko 1870. i čeličnih brodova. Nastavljena je gradnja poprečnim sustavom po uzoru na drvene brodove te je znatna količina materijala bila raspoređena u dno u odnosu na palubu trupa broda. Takva je gradnja rezultirala slabošću palubnih konstrukcija dužih brodova, zbog problema s uzdužnom čvrstoćom i sklonosti izvijanju. Sukladno tomu, veliki se brodovi (tankeri, kontejnerski brodovi, ratni brodovi i dr.) danas grade uzdužnim sustavom gradnje zbog nagla rasta veličine uzdužnih momenata savijanja. Oko 1890. čelik potpuno zamjenjuje željezo uz smanjenje izmjera građevnih elemenata te proizvodnju većih valjanih profila različitih oblika.

Projektiranje i dimenzioniranje elemenata brodskih konstrukcija

Projektiranje brodske konstrukcije slijedi nakon određivanja tipa i funkcije broda, službe broda, područja plovidbe i glavnih izmjera (duljina, širina, visina, gaz). Projektiranje broda započinje inicijalnom definicijom topoloških karakteristika brodske konstrukcije s osnovnim naznakama raspodjele glavnih podstruktura i važnih elemenata (pozicije uzdužnih i poprečnih pregrada, raspored okvira i dr.). Dimenzioniranje elemenata brodske konstrukcije provodi se na temelju tehničkih pravila klasifikacijskih društava. Osim klasičnih preskriptivnih pravila klasifikacijska društva određuju i procedure za provođenje izravnih proračuna odziva s pomoću metode konačnih elemenata, te kriterije podobnosti (dopuštena naprezanja, kriteriji izvijanja, granične čvrstoće trupa i dr.).

Strukturna optimizacija brodske konstrukcije korištenjem metode konačnih elemenata omogućava uvid u ponašanje brodske konstrukcije te njeno racionalno redimenzioniranje u skladu sa zadanim opterećenjima. U razvoju računalnih alata za projektiranje brodskih konstrukcija sudjelovali su i znanstvenici s Fakulteta strojarstva i brodogradnje u Zagrebu (posebno → Vedran Žanić) koji su pridonijeli razvoju svjetski priznatoga programskoga sustava MAESTRO. Izravni proračuni čvrstoće i optimizacije konstrukcije brodova građenih u hrvatskim brodogradilištima su znatno pridonijeli razvoju toga područja u Hrvatskoj do svjetske razine (→ čvrstoća broda).

Uloga klasifikacijskih društava

Sigurnost ljudi i brodova te zaštita okoliša zahtijevaju neprestani nadzor klasifikacijskih društava, neovisnih inspektora i nadzornih jedinica brodogradilišta tijekom svih faza projektiranja, izgradnje i službovanja broda. Najpoznatija klasifikacijska društva na svijetu, po pravilima kojih se projektiraju i grade brodske konstrukcije su: Lloyd Register (LR), American Bureau of Shipping (ABS), Det Norske Veritas i Germanischer Lloyd (DNV-GL) i Bureau Veritas (BV).

U Trstu je 1858. utemeljen Austrijski Veritas (Veritas Austriaco). Jugoslavenski registar utemeljen je 1949. i djelovao je do 1992., nakon čega je njegov pravni nasljednik postao → Hrvatski registar brodova (HRB) sa sjedištem u Splitu. Klasifikacijska društva uz razvoj tehničke regulative razvijaju i prikladne računalne sustave za analizu brodskih konstrukcija po pravilima kojima se projektanti koriste u svakodnevnom radu.

Visoko školstvo i publicistika

Osnivanjem Tehničke visoke škole u Zagrebu 1919. osnovani su među ostalim brodograđevni odjel i brodostrojarski odjel (→ Fakultet strojarstva i brodogradnje). Kolegiji brodogradnje bili su okupljeni u tri osnovne skupine: teorija broda, osnivanje i konstrukcija broda te brodski strojevi. Brodograđevni i brodostrojarski odjel bili su nositelji brodograđevne znanosti i struke tadašnje države, a kolegije su od njihova osnutka predavali profesori → Đuro Stipetić i → Leopold Sorta. Poslije su se svojim radom u području brodskih konstrukcija istaknuli → Adam Armanda, → Teodor Bernardi, → Stjepan Ercegović, → Ivo Senjanović, V. Žanić, → Kalman Žiha, → Rajko Grubišić, → Izvor Grubišić i dr.

Danas kolegiji vezani uz brodske konstrukcije spadaju u temeljne kolegije u izobrazbi brodograđevnih inženjera i predaju se na fakultetima u Zagrebu, Rijeci i Splitu. Konstrukcija broda prethodi kolegijima vezanima uz čvrstoću i vibracije broda i obuhvaća upoznavanje studenata sa svim konstrukcijskim elementima, njihovim nazivljem i funkcijom, kao i osnovama dimenzioniranja.

Među prvima su sveučilišnim udžbenicima iz toga područja Brodske konstrukcije (M. Grubišić, 1980−88), Metoda konačnih elemenata u analizi brodskih konstrukcija (I. Senjanović, 1998).