A hajótest 2.

Alapformák

A hajótest legfőbb karakterét (nem a megjelenését!) a középtájon megfigyelt keresztmetszete határozza meg.

Lapos hajótest

TISZAI HALÁSZLADIK
Tradicionális tiszai halászladik (forrás: maga a hajó építője, Kérdő András, https://ladikberles.hu/)

A hajótest vagy csónak alja lehet páldául teljesen lapos, vagy enyhén (és egy tengely mentén) ívelt, amely nemcsak jó stabilitási tulajdonságokat eredményez, hanem egyszerűbb, gyorsabb és olcsóbb építést tesz lehetővé. Természetesen ilyen esetben a hajótest aljának két oldala (ahol az oldalakkal találkozik), sarkos építésű. Ez lehetővé teszi, hogy ne csíkszerű palánkokkal, hanem nagyobb lapfelületekkel borítsák a hajótestet, nemcsak alul, hanem oldalt is – ez különösen acél vagy alumínium hajótestnél előnyös, hiszen így sokkal kevesebb hegesztési varratra van szükség. Deszka vagy rétegelt lemez hajótesteket is könnyebb ilyen formára építeni, de sablonban készült üvegszál-műgyanta hajókat is gyorsan ki lehet alakítani ilyen formára. A hajótest orra gyakran „csapott”, hiszen a lapfelületek használatának előnyét az orr építésnél is igyekeznek kihasználni. Tipikus példák erre a típusra a „dunai” horgászcsónakok, akár régi hagyományos moha-tömítésű deszkákból, vagy az optimist vitorlás csónak, amiben szinte minden vitorlázó gyerek elkezdi a tanulást.

Ide sorolhatjuk a folyami áruszállító bárkákat is, amelyeknek lapos alja lehetővé teszi a stabilitási és áruszállítási kapacitás maximalizálását. Idehaza ismeretlen típus a teherszállító vitorlás „uszály” (scow), amely akár egy enyhe lejtésű partra is ki kellett fusson rakodás céljából (balra: új-zélandi scow, ketch vitorlázattal (forrás: The National Library of New Zealand, Alexander Turnbull Library, Wikipedia Commons)

V-keresztmetszetű hajótest

Ahogy a tervező igyekszik megtartani – legalább részben – a lapfelületekkel való építés előnyét, úgy kerülhet megosztásra a hajó alja pl. a gerinc által. A legtöbb V-aljú hajó sarkos építésű is egyúttal. A legtöbb merev testű motorcsónak alja középen nagyjából 25 fokos szögben emelkedik kétoldalt a gerinctől, és ez – különösen hullámos vízen – sokkal előnyösebb menettulajdonságokat eredményez. Természetesen van jelentősége annak is, hogy ezek a szögek a hajótest elején és a hátulján hogyan változnak: például, egy siklásra épített hajótest hátulja „kilaposodik”, mert ez maxmalizálja nagy motorerőnél a dinamikus felhajtóerőt. Mindazonáltal úszás közben a hátul megtartott V-keresztmetszet jelentősen kevesebb ellenállást fog eredményezni menet közben. Ebbe a csoportba tartozhatnak a Cadet vagy Kalóz vitorlás csónakok, valamint a legtöbb alumínium vagy házi építésű vitorlás, és természetesen a legtöbb motorcsónak. Létezik „dupla gerincű” típus is, ilyenek például a Rommel-típusú hajók (nem is gyakori megoldás…)

kalóv vitorlás csónak modellje
Kalóz vitorlás modellje, melyet Spitzer Gábor hivatásos hajóépítő készített a keszthelyi hajóépítő tanfolyamon, 2023-ban.
Kalóz vitorlás modellje vitorlázattal
A kalóz vitorlás csónakot az 1930-as években tervezték Németországban, népszerűsége azóta is töretlen.

A hajótest aljának és oldalának a találkozását azonban nem csak egy éllel (kantni, sarok, chine) lehet megoldani. Minél több az él, annál inkább közelít a hajótest keresztmetszete az íves formához, illetve, annál kisebb a törés egy élnél. Ugyanakkor a palánkozás is egyszerűbb (=gyorsabb, =olcsóbb), ha a borítást élekhez lehet igazítani az építés során. Ilyen hajót nem igazán látni a Balatonon, de geyedi vagy házi építéshez ideális tervezői megoldás.

Lehetséges az is, hogy a hajó ugyan sarkos építésű, de a leleményes tervező kisebb-nagyobb mértékben lekerekíti a sarkokat (ghost-chine, radius-bilge), így az messziről úgy tűnhet, mintha egy teljesen íves hajótest lenne a szemünk előtt. Egy ugyan a kerekítéseknek bonyolítja az építést, de a felület jó része továbbra is lapfelületekkel borítható, a végeredmény viszont az íves forma miatt kárpótolhat az extra költségért.

Íves keresztmetszetű hajótest

A legtöbb modernebb vitorlás teste középtájon azonban kerekded keresztmetszetű. Ennek oka, hogy az íves hajótest, amely nem tartalmaz éleket, letöréseket, hidrodinamikai szempontból alapvetően ideálisabbnak tekinthető, mint a sarkos építés, és ez a hajó esztétikáját, presztízsét és eladási árát is érinti. A legtöbb hajó sablonban és sorozatgyártásban készül, ilyenkor pedig már megéri a komplex görbületekkel rendelkező hajótestet eredményező sablon fáradságos (=drága) megépítése. Ez természetesen összetett kérdés, hiszen stabilitási és egyéb speciális okok miatt a sarkos építésnek továbbra is van létjogosultsága, számos tervezési koncepció része lehet, gondoljunk csak a sikló testű vitorlásokra, némelyikük hátul akkora sarkokkal épíül, mint egy ruhásszekrény…

contessa 32 vitorláshajó
Contessa 32-es túravitorlás (forrás: Matthew Haywood, Wikimedia Commons)

A középen kerekded keresztmetszű hajótesteket is több csoportba sorolhatjuk. A legklasszikusabb forma (cirkáló test) a „borospohár”, amely a hosszú vízvonalhoz képest meglehetősen „sovány” keresztmetszettel rendelkezik középen. Ezeknek a testeknek kicsi a formastabilitása, a stabilitás nagy része a tőkesúly visszaállító-nyomatékán alapszik, és a legtöbb esetben hosszú (az orrtőkétől a kormányszerkezetig) nyúló tőkesúllyal rendelkezek. Ezek a hajók nagyon finoman, már-már gyengéden dőlnek meg a szélnyomás hatására, és ugyanilyen finoman egyenesednek vissza. A cirkálókkal ellentétben a túrahajók középen meglehetősen szélesek, amely egyszerre szolgálja a kényelmesebb és jobban eladható belső térkialakítást, valamint megnövelt formastabilitást (és általában rövid kiel-el kombinálva).

A tőkesúly-nélküli U-keresztmetszetű vitorlás csónakok a kerekded forma ellenére meglehetősen laposak alul és hátul, és viszonylag széles középtájon. Sarkos építésű típustestvéreikhez hasonlóan viszonylag formastabilak, hiszen a stabilitást az élősúly (=testsúly…) mozgatása mellett a hajótestnek kell biztosítania. Ilyen típus például a 420-as vagy 470-es vitorlás. Ezek egyébként a lapos, vagy sarkos építésű vitorlás csónakokhoz képest valamivel jobban imbolyognak, amelyeknek a formakialakításon túl az is oka, hogy az osztályelőírás és a felhasznált modern szálerősítéses műanyag test lehetővé teszi a viszonylag könnyű hajótest epítését (=kisebb tehetetlenség). Természetesen terveznek kifejezetten kevésbé formastabil vitorlás csónakokat is – ilyen például idehaza az Amatőr Hajóépítők közössége által is kultivált, gyönyörű, sarkos építésű Viola 14-es vitorlás kenu! Ez utóbbiaknál azonban az eltérő tervezési és felhasználási koncepció az, amelyet a hajótest paraméterei tükröznek (legyen könnyű, keskeny, vitorlázva gyors és izgalmas, de evezve is legyen gyors).

Violia 14 vitorlás kenu
Viola 14 vitorlás kenu, sarkos építésű double ender, melyet az „Amatőr hajóépítők” oszlopos tagja, Jenő mester épített. Forrás: https://hajoepitok.hu/viola-14-vitorlas-kenu/

Az sem mindig jó ugyanis, ha egy hajótest túlságosan stabil! Azaz, a klasszikus típusoknál a hajótest stabilitása vagy a tőkesúlyon, vagy a hajótest formáján alapul. Jól hangzik a kettő vegyítése, de ez a hajó „agresszívabb” karakterét eredményezi, azaz hirtelenebbül dől meg és áll vissza, „sportosabb” lesz a viselkedése. A hajótervezés a kompromisszumok közti sakkozás, de a modern sportvitorlások tervezésénél fontos szempont a siklási tulajdonságok javítása érdekében kialakított hátul szélesebb hajótest, így a sportosabb túrahajók is ilyen irányba mennek el. Ennek tipikus példája idehaza a Nautic 330-as osztály, vagy Sopinak a legtöbb (Andrej Justin által tervezett) hajója, amelyeket leginkább talán a „versenyjacht” terminussal tudnánk leírni: tágasak, kényelmesek és gyorsak, de ha fúj a szél, azért kapaszkodni kell… A test pedig olyan, mint egy nagy, széles dingi, masszív rövid (előre-hátra értelemben rövid) tőkesúllyal, és nagy vitorlafelülettel.

A legtöbb műanyag túravitorlás a „borospohár” középső keresztmetszet valamelyik verzióját fogja mutatni, a hajótervező által megálmodott módon tolva el a hossz-szélesség arányt, valamint a pontos formakialakítást. Ha a gerinctől és a tőkesúlytól nézzük a kialakítést, és nagyon „lapos” felületekkel találkozunk, akkor beszélhetünk akár Y-kialakításról is, de kérdés lehet ilyen esetben, hogy vajon nem a fentebb említett legörbített sarkos formáról van-e szó.

Széles vagy elkeskenyedő hajófar?

A hajótest teljes karakterét azonban megatározza az elejének és a végének a kialakítása is. Minél „laposabb” hátul a hajó, annál inkább sebesség céljából van építve, a sikló hajótestek szinte teljesen laposak és szélesek a fartükörnél. Ha viszont az a cél (vagy inkább tervezési koncepció), hogy a hajóest úszva legyen a lehető leggyorsabb (mert mondjuk a kialakítása miatt amúgy sem várható, hogy siklásba kerüljön), akkor hátul a hajótest fokozatosan keskenyedik el – a klasszikus cirkáló hajóknál is ez a koncepció. Ha (majdnem) teljesen azonos a vitorlás elejének és hátuljának a kialakítása, akkor angol terminussal ún. „double ender” formáról beszélünk. Ha ez a forma elöl-hátul kellően elvékonyított, mint pl. kenuk esetén, az hidrodinamikai szempontból lehet nagyon előnyös, de lehet akár esztétikai oka is.

Double ender hajó
Tradicionális alaszkai „double ender” lazachalász hajó, sprit-vitorlázattal, melyet idehaza a gaffos vitorlázat típusba tartozónak tekintünk (forrás: Wikipedia Commons)

A gömbölyűbb formák, beleértve hátul a gerincvonal kerekebb ívét, statikai szempontból előnyösek. A hírhedt 1979-es Fastnet versenyen biztonságosan végighajózó Contessa 32-es típus a versenyt követően meglehetősen népszerű lett. Eltérőek természetesen a nyílt tengeri és a belvízi hajók stabilitási előírásai, a Balatonon soha nem kell olyan hullámzással szembesülnünk, mint az óceánon – tehát szinte bármilyen hajótípus szóba jöhet vásárláskor.

A hajótest oldala

A hajó esztétikáját – és persze belső elrendezését, valamint menettulajdonságait is – nagy mértékben befolyásolja a vízvonal fölötti kialakítás. A legtöbb hajótest keresztmetszete egészen a dekkvonalig szélesedik. Kivéve azoknál a hajóknál, amelyeknél nem; a befelé „visszaforduló” (tumblehome) hajótestek tipikusak klasszikus motorcsónakoknál, de nem kevés vitorlásnál előfordul, hogy kisebb-nagyobbmértkben „behajlik” az oldalfal, amely egyébként domború és homorú egyaránt lehet, bár vitorlásnál ez szinte mindig domború. Az oldalfal magassága egyébként jelentős légellenállást eredményezhet, ugyanakkor a magas oldalfal (biztonsági távolság, szabadoldal-magasság) ún. „stabilitási tartalékot” is jelent dőléskor.

H
Tripla-kokpitos Hacker motorcsónak. Befelé hajló oldalkialakítás, rétegelt lemez-műgyanta kompozit építés, klasszikusra hajazó csíkozott orrfedélzet (forrás: Dan Gilman, CC BY 3.0, Wikipedia Commons)

A hajóorr és a fartükör

A hajó orrának kialakítása talán az egyik legmeghatározóbb esztétikai szempontból, ugyanakkor rendkívül szervesen kapcsolódik a hajó tervezési koncepciójához. Ha az a cél, hogy a hajótest méretéhez képest maximalizálja a tervező a vízvonal-hosszt (és ezáltal a hajó sebességpotenciálját), akkor a hajó orra függőleges lesz – ilyen a modern vitorlás „yachtok” orrkialakítása. Extrém esetben akár előre felé is nyújtózhat a vízvonalnál, ez az ún. „wave-piercing” orrkialakítás, amelyet leginkább sportkatamaránoknál láthatunk.

nau ten vitorláshajó vízen
Andrej Justin által tervezett, Sopi által épített Nau Ten sport-túrayacht (forrás: http://www.nauticboat.hu/)

Hagyományos tervezésnél viszont a hajó orra a fedélzetnél a víz fölé nyúlik, ennek részben biztonsági okai vannak: amikor egy hullámba belefúródik a hajó orra, a víz alá került extra térfogat extra felhajtóerőt eredményez). Másik oka az, hogy a hagyományos hajóorr-kialakítás oldalra veti a vizet; az egyenes hajóorr eléggé „vizes” menetet eredményez, bár nyáron ez nem szokott nagy probléma lenni. Profilból tekintve a hajó orrvonala a vízvonal fölött lehet konkáv (klipper-orr), egyenes vagy konvex („kanál”), a legkülönbözőbb vonalvezetéssel.

hajófar kialakítása hátulnézetből

Hasonló változatosságot mutat a hajók fartükre, noha a legelterjedtebb charterhajóknál már általános gyakorlat, hogy a fartükör egy része kihajtható, fürdőzés céljából vagy a beszállás megkönnyítésére. Sportos túrahajóknál pedig eleve nyitott fartükröt építenek („Farr-cockpit”). Hagyományosabb építésnél azonban a fartükör kialakítása legalább annyira meghatározza a hajótest esztétikáját, mint az orr; a fartükör a vízvonal fölött lehet függőleges, hátra- vagy előre hajló, és lapos, akár görbe.

hajók fartükör-kialakítása profilnézetből
Hajófar kialakítása, profilnézetből

A hajótest elejének, vagy orra alatti vízvonal körüli keresztmetszete viszont nagy gyakorlati jelentőséggel bír, hiszen itt találkozik a hajótest a vízárammal, és a hajótest kiképzése itt meghatározza a hajó sebsségét, mozgását, komfortérzetét. Statikailag és a hajó hullámzásban történő mozgásának tompítására a domború (konvex) kialakítás a legideálisabb, azonban – főleg géphajók esetén – hullámvető lécre lehet szükség, mivel felvezeteti a fröcsögő vizet a fedélzetre. A konvex testkialakítás azonban sokkal szárazabb fedélzetet jelenthet – régebbi építésű acél géphajóknál gyakran látni ilyet.

Riva motorcsónak szemből (forrás: Triple-green, CC BY-SA 2.0, Wikipedia Commons)

Ami a gerincvonal alatt van…

A tőkesúly és a hajótest laterális kialakítása nem befolyásolja a vízen a hajótest esztétikáját, de menettulajdonságát, karakterét annál inkább. Egy hosszúkiel-es hajó mindig is iránytartóbb, nyugodtabb menetű lesz, mint a rövid kiel-es ellenfele, amelynek az előnye éppen a fordulékonysága lehet. A nagy és mélyen húzódó laterálfelület kis szélben és negyedszeles irányokban különösen jól fizet, egy széles fenekű és rövid kiel-es hajó viszont bőszeles szakaszokban lesz relatíve gyorsabb.

cnso vitorlás rajza profilból
A CNSO balatoni túravitorlás semmiképp sem nevezhető hosszú kiel-es hajónak, de azért nem is nagyon rövid ez a rövidkiel. A kiel-t és a kormányszerkezetet szkeg köti össze, amely egyúttal a tönkcsövet is tartalmazza, a szkeg és a kormány között látható kihagyás a hajócsavar helye. A kormánylapnak minimális a balansz (tengely elé nyúló) felülete.

A modern versenyhajók nagyon rövid és penge (lehetőleg minél mélyebbre lenyúló), és bulbával ellátott tőkesúlyokkal épülnek, hogy maximalizálják a visszaállító nyomatékot és a lehető legjobban pozicionálják a hajó súlypontját. Ezeknél a bulba szinte kizárólag ólomból van kiöntve, mert ez a legsűrűbb anyag.

Hosszabb kiel-es hajóknál az ólom mellett már az acélból kiöntött tőkesúly is szóba jöhet, vagy akár beton – ez alatt leginkább homokba és cementbe ágyazott „acélhulladékot” kell értsünk, amely természetesen tökéletesen ellátja a szerepét, főleg, hogy hosszabb (nem annyira rövid) tőkesúly esetén még a hely is megvan hozzá.

shamrock III vitorlás yacht
A Shamrock III, Amerika kupára épült hosszú kiel-es yacht

A svertkiel-es hajók fő célja, hogy a merülést minimalizálni, a laterálfelületet pedig maximalizálni lehessen; ezért a nem túl mély fix kiel általában hosszabban fut a gerincvonal alatt, mint a rövid kiel-ek esetén. Az ebből leengedhető uszony (svert) lehet tengelyen forduló (mintha egy bicskát nyitnánk ki lefelé, ezt hívják angolul centreboard-nak), vagy egy le-föl csúsztatható lap (daggerboard).

Természetesen a stabilitáshoz szükséges súly nem feltétlenül kell egy hajótesten kívüli tőkesúlyban legyen, sőt, régen általános volt, hogy a hajó alját pakolták tele kövekkel vagy egyéb nehezékekkel. Sőt, egy vitorlás nem feltétlenül kell rendelkezzen stabilitás növelő súllyal sem (ezek fel is borulhatnak), viszont mindenképpen szüksége van olyan víz alatti laterál-felületre, amely az elsodródást megakadályozza. Ez a felület lehet maga a tőkesúlyt tartó rész (valójában a tőkesúly kifejezés alatt általában egyszerre értjük magát a súlyt és az azt rögzítő felületet), vagy maga a hajótest víz alatti része, vagy pedig a fentebb már említett uszony (svert). Ez a legtöbb esetben a hajó közepén kerül leeresztésre a svertszekrényen keresztül, azonban jellegzetes megoldás a holland ún. „leeboard”, amely a hajótest két oldalán helyezkedik el, és mindig elég a szél alatti oldalon leengedni. Ez rendkívül praktikusnak bizonyult a sekély vízű holland csatornákban.

holland leeboardos vitorlás
Holland barge vitorlás, kétoldalt leeboarddal (forrás: RThiele, CC BY-SA 3.0, Wikipedia Commons)

Az ikerkiel-es hajók (bilge keel, twin keel, Kimmkiel) előnye, hogy árapályos közegben stabilan megállnak a saját „lábukon”. A Balatonnál ezt úgy lehet kihasználni, hogy az ilyen hajók téli parti tárolásához nincs szükség kocsira (bár ha egyszer letette a daru, anélkül nem nagyon lehet mozgatni). Másik előnye, hogy jellemzően ezeknek kisebb a merülése, mint a standard kiel-es verziónak. A különféle kivitelek előnye-hátránya miatt sok túrahajót akár háromféle kivitelben is gyártanak, döntés a Nyájas Megrendelőé: standard fix kieles, ikerkiel-es és svertkieles verzóban egyaránt.

Ikerkiel-es hajó
Ikerkiel-es vitorlás

Megjegyzés: mint annyi más fogalomnál a vitorlázásban, itt is kissé egybemosódnak a különálló fogalmak határai. „Bilge keel” és „Schlingerkiel” kifejezések alatt érthetünk olyan „szárnyakat”, amely a hajótest víz alatti részeire van felszerelve (az ikerkiel-hez hasonlóan, azonban azoknál lényegesen kevésbé állnak ki). Szerepük nem az, hogy a súlyuk által biztosítsák a hajó stabilitását, hanem hogy a hajótest természetes billegését tompítsák a hajótest felületén áramló víz vertikális mozgásának leszabályozásával.

A hosszú kiel lehetővé teszi, hogy a kormányszerkezetet is hozzá kapcsolják. Mivel a hosszú kiel „vezeti” a hajót, a kormánylapát hagyományos („pajtakapu”) típusú lehet, azaz a kormányveretek (forgató-zsanérok) közvetlenül a kiel végén helyezkednek el, a kormánylapát pedig tulajdonképpen a forgáspont mögött kezdődik. Rövid kiel-es vitorlásoknál ez a megoldás (mármint hogy a kormánylap csak a kormánytengelynél kezdődik) néha kezelhetetlen kormányerőket eredményezne, így ilyen esetekben a kormánylap felületének egy része a kormánytengely elé nyúlik – ez az ún. balanszkormány.

balanszkormánylap
Balanszkormány: a kormánylap a kormánytengely elé nyúlik (forrás: Gray Dixon, Auckland)

Rövidkiel-es hajókat néha ellátnak ún. szkeggel, amely egyrészt segíti a hajó iránytartását és a kormányzást, de akár a hajótest statikájához is hozzájárulhat, a gerincvonal megerősítésével. A fartükörre szerelt kormánylapok változó módon vannak kialakítva, hagyományos, vagy balansz kivitelben.

És akkor egy kis high-tech…

A karbonszövet-műgyanta és egyéb kompozit anyagok használata lehetővé tette rendkívül erős és mégis könnyű hajótestek építését. A legnagyobb presztízsű vitorlásversenyek (Amerika kupa, Vendée Globe) egyúttal tervezői, technológiai versenyek is, ahol már általánossá vált a billenthető tőkesúly, valamint a hidrofoilok (a hajótestet a vízből kiemelő szárnyak) használata. Ahol az előírás megengedi, ott merev szárnyfelületet használnak a puha vitorlázat helyett is.

AC75 vitorlás az Amerika kupán
AC75-os vitorlás repülése a víz fölött, a valós szélsebesség kb. négyszeresével haladva (forrás: Geoff McKay, CC BY 2.0, Wikipedia Commons)