नाविक वास्तुशिल्प

नाविक वास्तुशिल्प : तेलावर, वाफेवर वा अन्य इंधनावर चालणाऱ्या जहाजांचे आणि गलबतांचे (शिडांच्या जहाजांचे) भावी मालक व ती प्रत्यक्ष चालविणाऱ्या व्यक्ती यांच्या सर्व अपेक्षांचा विचार करून त्या वाहनांचा अभिकल्प (योजना किंवा आराखडा) करण्याचे शास्त्र. यामध्ये आरमारी, व्यापारी व खाजगी उपयोगाच्या सर्व प्रकारच्या जहाजांच्या आणि नौकांच्या बांधणीचाही समावेश होतो. जहाजामधील एकंदर जागा, त्याचा वेग, त्याला लागणारी अश्वशक्ती, ती शक्ती उत्पन्न करण्याचे एंजिन, उतारू, माल आणि चालकवर्ग यांची सुरक्षितता अशा सर्व गोष्टींचा विचार करून जहाजाच्या संपूर्ण वास्तूंचे आकारमान ठरविणे हे या शास्त्राचे मुख्य क्षेत्र आहे. प्रस्तुत नोंदीत मोठ्या जहाजांच्या वास्तुशिल्पासंबंधीच प्रामुख्याने विवरण केलेले आहे. जहाजाची लांबी, रुंदी आणि उंची ही मुख्य मापे ठरवून जहाजाचे संपूर्ण चित्र कागदावर रेखाटले म्हणजे त्यावरून त्याची भार सहन करण्याची शक्ती, विविध अवस्थांतील स्थितीस्थापकता (भार काढून घेतल्यावर मूळ स्थितीत परत येण्याचा गुणधर्म) व संचालन (स्थितीपरिवर्तन) सुलभता समजते आणि तिच्या भावी कार्यमानाचा व एकंदर किंमतीचा चांगला अंदाज करता येतो. जहाजाच्या संपूर्ण कार्याची जबाबदारी नाविक वास्तुशिल्पज्ञावर असल्यामुळे त्याला जहाजाशी संबंध येणाऱ्या सर्व गोष्टींचे चांगले ज्ञान असले पाहिजे. त्याला यांत्रिक अभियांत्रिकी (विविध यंत्रांची योजना, वापर इत्यादींसंबंधी शास्त्र), विद्युत् अभियांत्रिकी, द्रायुयामिकी (वायुरूप व द्रवरूप पदार्थांच्या मूलभूत गुणधर्मांसंबंधीचे शास्त्र), पदार्थांचे बल, संरचनेचे भारसामर्थ्य, वेग आणि प्रचालन (पुढे ढकलण्याची क्रिया), मालवाहू जहाजात माल भरण्याची पद्धती, जहाजाचे संचालन आणि सुरक्षितता यांसंबंधीचे सरकारी नियम, जहाजाचा व मालाचा विमा उतरविणाऱ्या विमा कंपन्यांचे वर्गीकरण व संस्थांचे नियम आणि जहाजबांधणीचे तंत्र इत्यादींसंबंधीची संपूर्ण माहिती असावी लागते.

जहाजाच्या अभिकल्पासंबंधीची संगतवार माहिती (१) अपेक्षित कार्य, (२) जहाजाची आकृती, (३) जहाजाची मांडणी, (४) स्थितिस्थापकता, (५) गतिरोध आणि प्रचालन, (६) नयन (दिशा नियंत्रण) व संचालन, (७) दोलन, (८) कायेचे भारसामर्थ्य आणि दृढता, (९) सुरक्षितता व (१०) अभिकल्प पद्धती या दहा भागांत विभागून खाली दिली आहे.

अपेक्षित कार्य : जहाजांचे अनेक प्रकार असले, तरी त्यांमध्ये लढाऊ जहाजे आणि व्यापारी जहाजे अशा दोन मुख्य जाती आहेत. लढाऊ जातीत विमानवाहू जहाजे, क्रूझर, क्षेपणास्त्रे फेकणारी, टॉर्पेडो (पाणतीर) मारणारी, सुरुंग पेरणारी, विनाशिका, फ्रिगेट व पाणबुडी असे मुख्य प्रकार आहेत. यांशिवाय या जहाजांना आवश्यक माल (शस्त्रास्त्रे, इंधन, दारूगोळा इ.) पुरविणारी व त्यांची दुरुस्ती करणारी (टेंडर) वेगळी जहाजेही असतात. व्यापारी जातीत उतारू नेणारी, सर्वसाधारण माल नेणारी, उतारू आणि माल नेणारी, सुटे तेल आणि इतर द्रव पदार्थ नेणारी, सुटे धान्य वा खनिजे नेणारी असे मुख्य प्रकार आहेत. यांशिवाय मच्छीमार, बर्फ कापून जाणारी, गाळ काढणारी, मोठ्या जहाजांना ओढणारी आणि ढकलणारी, बंदरात आलेल्या मोठ्या जहाजांना मार्गदर्शन करणारी (पायलट), दीपगृहासारखे काम करणारी, गस्त घालणारी असेही काही विशेष प्रकार आहेत [⟶ जहाज].

जहाजाची आकृती : तळापासून धुराड्यापर्यंत तीनही दिशांत विकसित होणाऱ्या जहाजाची कल्पना कागदावर काढलेल्या चित्रांनी देण्यासाठी विवक्षित समान अंतरावर अनेक छेद घेऊन तेथील बाह्य रेखा काढून दाखवितात. विमानवाहू जहाजाचा अपवाद सोडला, तर बहुतेक सर्व जहाजे अन्वायाम सममित (लांबीच्या दिशेत एकसारखी) असल्याने अर्ध्या भागाच्याच काटरेषा दाखवितात. अन्वायम मध्यरेषेवरील काटच्छेदाने जहाजाच्या बाजूकडील दृश्य दिसते. मध्यभागातील अनुप्रस्थ काटच्छेदाने जहाजाच्या पिंडाची कल्पना येते. आडव्या क्षैतिज काटच्छेदांनी बदलत्या रुंदीची कल्पना येते. जहाजाची लांबी ही रुंदी आणि उंचीच्या मानाने पुष्कळ जास्त असल्याने जहाजाच्या मागच्या बाजूचे अर्धे काटच्छेद एका बाजूस आणि पुढच्या बाजूचे अर्धे काटच्छेद दुसऱ्या बाजूस दाखवून पिंड चित्र पूर्ण करतात. आ. २ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे रुंदी चित्र अर्धेच दाखविण्याचा प्रघात आहे. अन्वायाम उभ्या काटच्छेदाने येणाऱ्या रेषांना नितंब रेषा म्हणतात आणि क्षैतिज छेद जलपृष्ठ छेदासारखेच असल्याने त्यांना जलरेषा म्हणतात. जहाजाच्या लांबीचे समान दहा भाग कल्पून त्या प्रत्येकास स्थानक म्हणतात. या स्थानकांचे अंकन जहाजाच्या मागच्या बाजूपासून म्हणजे वरपासून सुरू करून पुढच्या टोकाकडे म्हणजे नाळेकडे वाढवीत नेलेले असते. जहाजाच्या आकारात एकदम मोठा बदल होत असेल तेथे अर्ध्या भागावरही स्थानकाची कल्पना करतात. अंतर्वेशनाने [⟶ अंतर्वेशन व बहिर्वेशन] कोणत्याही जागेच्या काटच्छेदाची कल्पना करता येते. या रेषांच्या साहाय्याने स्थिती-गतीसंबंधी आडाखे बांधण्यास लागणाऱ्या भूमितीय गुणधर्मांचे गणित करता येते आणि ते प्रत्यक्षाशी चांगले जुळते.

गुरुत्व आणि उत्प्लावन : संथ पाण्यात स्थिर असलेल्या जहाजाची स्थितीस्थापकता दोन परस्परविरोधी प्रेरणांवर अवलंबून असते. जहाजावरील प्रत्येक घटकाचे वजन म्हणजे गुरुत्वीय प्रेरणा जहाजाला खालच्या दिशेने ओढीत असते. द्रवस्थैतिक प्रेरणा (द्रव-येथे पाणी-स्थिर स्थितीत असताना त्यात बुडलेल्या वस्तूवर कार्य करणारी प्रेरणा) पाण्यात बुडालेल्या जहाजाच्या पृष्ठभागावर आ. १ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे लंब दिशेने रेटीत असते.

जहाजाचा पाण्यात बुडालेला भाग जरी सर्व बाजूंनी दाबला गेला, तरी द्रवस्थैतिक दाबाचे क्षैतिक घटक उलट बाजूच्या विरोधी घटकामुळे निरुपयोगी होऊन एकूण दाब जलपृष्ठाच्या लंब दिशेने म्हणजे गुरुत्वाच्या अगदी उलट दिशेने पडतो. उत्प्लावनाची (वर ढकलणाऱ्या रेट्याची) एकूण प्रेरणा पाण्यात बुडालेल्या भागाच्या घनफळाइतक्या पाण्याच्या वजनाइतकी होऊन घनफळाच्या मध्यातून वरच्या दिशेने कार्य करते.

⇨ गुरुत्वमध्याला ग म्हटले आणि उत्प्लावन (उद्धरण) केंद्राला उ म्हटले, तर जहाज स्थिर राहण्यासाठी उ चे स्थान ग मधून काढलेल्या उभ्या रेषेवरच आले पाहिजे आणि बुडालेल्या भागाच्या घनफळाइतक्या पाण्याचे वजन जहाजाच्या एकूण वजनाइतके असले पाहिजे.

वजन व उत्प्लवकता यांची गणना : जहाजाच्या वजनाची कल्पना तिच्या अभिकल्पाच्या प्राथमिक अवस्थेतच केली जाते. जहाजाचा सांगाडा, पोलादी चादरी (पत्रे), उपकरणे, एंजिने, प्रचालक (मळसूत्री पंखा), साहाय्यक यंत्रणा, नळ, विद्युत् यंत्रे, इंधन, पाणी, उतारू, चालकवर्ग आणि व्यापारी माल अशा प्रत्येक घटकाचे वजन व त्याची आधार रेषेपासूनची उंची, अन्वायाम (उभ्या) मध्य पातळीपासूनचे अंतर तसेच पुढच्या आणि मागच्या टोकांपासूनचे अंतर यांची नोंद करून त्यांच्या एकूण पूर्णांकावरून गुरुत्वमध्याचे स्थान व जहाजाचे एकूण वजन निश्चित केले जाते.

जहाजाचे विस्थापन (किंवा उत्प्लावकता) मोजण्यासाठी अनेक पद्धती वापरता येतात. एका पद्धतीत क्रमाने येणाऱ्याने दोन स्थानकांच्या पाण्यात बुडालेल्या भागांचे उभ्या पातळीवरील सरासरी क्षेत्रफळ मोजून त्याला त्या स्थानकांमधील अंतराने गुणले म्हणजे त्या भागातील विस्थापन समजते. स्थानकांच्या उभ्या पातळीवरच्या क्षेत्रफळांचे मध्यरेषेभोवती आणि आधाररेषेभोवती येणाऱ्या परिबलांचे (प्रेरणा आणि त्या ज्या रेषेभोवती कार्य करतात तिच्यापासूनची अंतरे यांच्या गुणाकारांचे) समाकलन [⟶ अवकलन व समाकलन] करून जहाजाचे एकूण विस्थापन उत्प्लावक प्रेरणा व तिचे केंद्रस्थान निश्चित करता येते. पिंड चित्रावरून क्षेत्रफळ मोजण्यासाठी क्षेत्रमापकाचा किंवा यांत्रिक समाकलकाचा [⟶ गणितीय उपकरणे] उपयोग होतो किंवा ते सिम्पसन यांच्या सूत्राप्रमाणे [⟶अवकलन व समाकलन] गणित करून काढता येते परंतु या दोन्ही पद्धती फार किचकट असल्याने आता क्षेत्रफळ मोजण्यासाठी आणि विस्थापनासंबंधी सर्व गणित करण्यासाठी इलेक्ट्रॉनीय संगणकाचा (गणकयंत्राचा) उपयोग करतात.

जहाजाचा गुरुत्वमध्य ऊर्ध्वाधर रेषेवर असेल, तरच ते जहाज समतल उभे राहील. हा मध्य दुसरीकडे सरकला, तर उत्प्लावन केंद्र त्याच्या रेषेत येण्यासाठी जहाज पुढे किंवा मागे नत होईल किंवा एका बाजूस कलंडेल म्हणून स्थायी यंत्रणा बसविताना आणि अस्थायी माल भरताना गुरुत्वमध्य मध्यावर येईल अशी काळजी घेतात [⟶ द्रायुयामिकी].

जहाजाची मांडणी : जहाजाच्या आतील मांडणी त्याच्या कार्याच्या सोईप्रमाणे करावी लागते परंतु त्यातल्या त्यात स्थितिस्थापकत्व कमाल मर्यादेत घेण्यासाठी गुरुत्वमध्य शक्य तितका खाली यावा अशी मांडणी करतात. दुर्नम्यता आणि रचनेचे भारसामर्थ्य वाढण्यासाठी जड भाग जहाजाच्या मध्याजवळ ठेवतात. अपघाताने एखाद्या ठिकाणी भोक पडून बाहेरचे पाणी आत आले, तरी जहाज बुडू नये म्हणून बाहेरचे पाणी एका मर्यादित जागेतच अडकून राहावे अशी योजना करतात. यासाठी जहाजाच्या लांबीच्या दिशेने अनेक स्वतंत्र कक्ष पाडतात आणि त्यांच्यामध्ये पत्र्याच्या जलरोधी भिंती उभ्या करतात.

जहाजाचा प्रचालक मागच्या बाजूस असतो त्यामुळे तो फिरविण्याचे एंजिन मागच्या बाजूस ठेवणे सयुक्तिक असले, तरी ते मध्याच्या जवळ आणून ठेवणे अधिक हितकर होते. एंजिन बसविण्याचा कक्ष दोन्हीकडील जलरोधी भिंतींनी सुरक्षित केलेला असतो. या कक्षाच्या तळात दोन बुडे असतात व त्यांच्या मधील जागा टाकीसारखी वापरता येते. या टाकीत बाहेरचे पाणी भरून जहाजाचा गुरुत्वमध्य खाली आणता येतो किंवा जहाजाची नती (कल) सुधारता येते. विभागणी करण्यासाठी जितके जास्त स्वतंत्र कक्ष करावेत तितकी जहाजाची सुरक्षितता वाढते परंतु त्यामुळे उपयुक्त जागा कमी होते.

आ. ३ मध्ये मालवाहू जहाजाची साधारण रचना दाखविली आहे. या जहाजात चार मोठी कोठारे आहेत व त्यांच्यात माल चढविण्यासाठी पुढच्या बाजूस एक व मागच्या बाजूस एक असे दोन उच्चालक (माल वर उचलणारी व योग्य ठिकाणी ठेवणारी यंत्रे) उभे केलेले आहेत.

आ. ४ मध्ये उतारू नेणाऱ्या जहाजाची सामान्य रचना दाखविली आहे. या जहाजात उतारूंच्या सुखसोईकडे विशेष लक्ष द्यावे लागते. त्यांना मोकळेपणा वाटावा म्हणून फक्त दोन किंवा तीन उतारू राहण्याच्या अनेक खोल्या बांधतात व त्यासाठी जरूर असतील तितके मजले चढवितात. मजल्यांची संख्या पाचपासून तेरापर्यंत असते. सुरक्षिततेसाठी जहाजांचे अनेक स्वतंत्र कक्ष पाडलेले असतात आणि उतारूंच्या करमणुकीसाठी चित्रपटगृह, पोहण्याचा हौद, लहान मुलांना खेळण्याची जागा, मोठ्या माणसांना फिरण्याची मुबलक जागा यांची सोय केलेली असते. धुराचा त्रास होऊ नये म्हणून धुराडे व एंजिनाचा कक्ष शक्य तितका मागच्या बाजूस ठेवलेला असतो.

स्थितिस्थापकता : लाटांमुळे किंवा वाऱ्यामुळे जहाज त्याच्या समतोल स्थितीपासून अन्वायाम अथवा अनुप्रस्थ अक्षाभोवती डोलते. अन्वायाम अक्षाभोवतालच्या झुकावास कल म्हणतात आणि अनुप्रस्थ अक्षाभोवतालच्या झुकावास नती म्हणतात. या दोन्ही प्रकारच्या झुकावांमुळे जहाजाचे उत्प्लावन केंद्र सरकते व त्यामुळे स्थितिस्थापक परिबल उत्पन्न होऊन जहाज पुन्हा समतल स्थितीत येण्याचा प्रयत्न करते. जहाजाच्या या सामर्थ्यास स्थायित्व म्हणतात. कल व नती यांचे परिणाम वेगवेगळे असल्याने त्यांचे मापन स्वतंत्र रीतीने केले जाते.

अनुप्रस्थ स्थिरता : आ. ५ मध्ये जहाजाच्या मध्यभागातील अनुप्रस्थ छेद दाखविला आहे. वाऱ्याच्या झोताने किंवा लाटांच्या धक्काने कल निर्माण झाला, तर उत्प्लावन केंद्र उ पासून उ_१ पर्यंत सरकते. उत्प्लावन प्रेरणारेषा सममिती रेषेस, म येथे कापून गेली, तर म या बिंदूला उपप्लव केंद्र म्हणतात. उत्प्लावन प्रेरणा आणि गुरुत्व जहाजाची प्रतिस्थापना करण्यासाठी घूर्णक (वळविणारे) परिबल निर्माण करतात. हे परिबल गझ या लंब अंतरावर अवलंबून असते. हे अंतर म ची ग वरची उंची व दोलन कोन ∅ यांवर अवलंबून असते. म्हणून म ची ग वरची उंची स्थिरतेचे गमक ठरते. या उंचीला उपप्लव केंद्रीय इंची म्हणतात. ही उंची वाढविण्यासाठी उम ही उत्प्लावन त्रिज्या वाढली पाहिजे अथवा ग हा गुरुत्वमध्य खाली आला पाहिजे.

जहाज कलले म्हणजे पाण्याच्या पातळीच्या त्या बाजूकडे सममिति (सारखे भाग करणाऱ्या) रेषेपासूनच्या अंतराच्या प्रमाणात वाढत जाणारे पाचरीसारखे घनफळ पाण्यात विस्थापित करते आणि उलट बाजूकडे तेवढीच पाचर पाण्याच्या वर येते त्यामुळे उत्प्लावन केंद्र उ पासून उ_१ पर्यंत सरकते. ही सरक कल आणि जलपातळीच्या निरूढी परिबलाच्या (कोनीय प्रवेगाला वास्तूने केलेल्या विरोधाच्या मानाच्या) सम प्रमाणात आणि जहाजाच्या एकूण वजनाच्या अथवा विस्थापित घनफळाच्या व्यस्त प्रमाणात वाढते. उम हे अंतर जलपातळीची निरूढी प्रेरणा आणि विस्थापित घनफळ यांचे गुणोत्तर आहे. म्हणून जलपातळीची निरूढी प्रेरणा वाढणे स्थिरतेस अनुकूल असते परंतु त्यामुळे जलविरोधात वृद्धी होते. ग हा गुरुत्वमध्य जहाजातील जड माल खालच्या भागात ठेवल्याने खाली जातो. खालच्या भागात भरलेले इंधन किंवा पाणी कमी झाले, तर गुरुत्वमध्य वर जातो आणि जलपातळी निमुळती होत जाऊन उपप्लव केंद्राची उंची कमी होऊन शून्य झाली, तर जहाज संतुलनाच्या दृष्टीने उदासीन होते आणि म जर ग च्या खाली गेला, तर जहाज उत्तरोत्तर जास्त कलत जाते. या अवस्थेत नवीन उत्पन्न झालेली जलपातळी अनुकूल असेल, तर जहाज स्थिर होईल पण ती प्रतिकूल असेल, तर जहाज कलंडेल. नवीन बांधलेल्या जहाजाचा गुरुत्वमध्य काढणे जिकिरीचे काम असते. त्यासाठी त्याच्या बांधकामात वापरण्यात येणाऱ्या प्रत्येक भागाच्या स्थितीची नोंद ठेवतात व त्याचे स्थान निश्चित करतात. जहाजावर माल भरताना, त्यामध्ये होणाऱ्या फरकाची नोंद केली जाते. उपप्लव केंद्राच्या उंचीस दुसरे विघातक कारण म्हणजे टाक्यांतील खेळते पाणी अथवा द्रव. जहाज कलले म्हणजे हा द्रवही सरकतो. त्यामुळे गुरुत्वमध्य उत्प्लावन केंद्राच्या दिशेने गेला, तर प्रस्थापक परिबलावर विपरीत परिणाम होतो. ते टाळण्यासाठी द्रवांच्या टाक्या अनुप्रस्थ दिशेने विभागून ठेवतात.

उपप्लव केंद्राची उंची जहाजाच्या रुंदीच्या ४–१०% पर्यंत असते. युद्धनौकांना अधिक धोका असल्यामुळे त्यांच्या उपप्लव केंद्राची उंची अधिक ठेवतात. तीव्र गतीने जाणाऱ्या जहाजाच्या उपल्पव केंद्राची उंची कमी असते. मालवाहू आणि मच्छिमार जहाजांच्या भारयुक्त आणि भाररहित अवस्थांमध्ये पुष्कळ फरक असल्याने त्यांमधील उपप्लव केंद्राची उंची दोन्ही स्थितीकरिता निरनिराळी ठरवावी लागते.

कल प्रयोग : नोंदींच्या (निरीक्षणांच्या) आणि गणिताच्या आधाराने काढलेल्या उपप्लव केंद्राची उंची पडताळून पाहण्यासाठी एक प्रयोग करतात. जहाजाच्या गच्चीवर एका बाजूकडून दुसऱ्या बाजूकडे एक ज्ञात अवजड वजन सरकवितात. त्यामुळे जहाज किती अंशांनी कलते ते पाहून नोंद करतात. कललेच्या जहाजाचे एकूण वजन माहीत असल्याने वजनाच्या बदललेल्या परिबलाने त्या गुरुत्वमध्यात होणारा बदल समजतो. तो बदल कलाचा कोन आणि उपप्लव केंद्राची उंची यांच्या गुणाकाराबरोबर असतो, म्हणून समीकरणाने उपप्लव केंद्राची उंची मिळते. आरेखनांच्या साहाय्याने उत्प्लावन केंद्र व उपप्लव केंद्र यांमधील अंतर मोजता आले, तर गुरुत्वमध्याची स्थितीही निश्चित करता येते.

अन्वायाम स्थिरता व नती : अन्वायाम उपल्लव केंद्र आणि त्याची गुरुत्वमध्यावरील उंची अनुप्रस्थ सममिती रेषेभोवताली असलेल्या जलपातळीच्या निरूढी परिबलापासून काढता येते पण तिचा उपयोग स्थिरता ठरविण्यासाठी करता येत नाही. जहाज ज्या बाजूस नत असेल त्याच बाजूस त्याच्या वळण्याचा अक्ष सरकतो, म्हणून जहाज थोडेसे मागच्या बाजूस नत असेल, तर सुकाणास चांगली साथ मिळते. एका बाजूस कलणाऱ्या जहाजात भरलेला माल पुढच्या आणि मागच्या टोकांवर असला, तर मध्योत्थित (मध्यभागी उचललेल्या) अवस्थेत त्याच्यावर ताण पडून ते दुभंगण्याची शक्यता उत्पन्न होते, म्हणून या मापनाचा उपयोग अनुकूल नती उत्पन्न करण्याच्या दृष्टीने मालाची भरणी करण्यासाठी होतो.

पाणबुडीची स्थिरता : पाणुबडी पाण्यावर तरंगत असताना तिच्या स्थिरतेचे नियम साधारण जहाजाप्रमाणेच असतात परंतु ती पाण्यात बुडाली म्हणजे जलपृष्ठपातळी नाहीशी होऊन उत्प्लावन केंद्र आणि उपपल्व केंद्र एकत्र येतात. त्या वेळी पाणबुडीची स्थिरता तिचा गुरुत्वमध्य एकूण घनफळाच्या केंद्राखाली येण्याइतके भरण करण्यानेच प्राप्त होते.

गतिरोध आणि प्रचालन : जहाजाच्या गतीला रोध करणारे घटक म्हणजे (१) जहाजाच्या बाहेरच्या पृष्ठावर पाण्याच्या घर्षणाने होणारा रोध, (२) गतिमान जहाजाच्या आसपास दिसणाऱ्या लाटांना शक्तीचा पुरवठा करणारा तरंगनिर्मिती रोध, (३) अनुप्रवाहात (मागे जाणाऱ्या प्रवाहात) दिसणाऱ्या आवर्तास (भोवऱ्यास) शक्तीचा पुरवठा करणारा रोध आणि (४) पाण्याच्या वर असलेल्या भागावर येणारा वायुरोध. हे रोध हे जहाजाच्या कायेच्या आकारावरही अवलंबून असल्यामुळे ते किमान होतील असा जहाजाचा आकार ठेवणे हा नाविक वास्तुशिल्पाचा मुख्य विषय आहे.

पाण्याचा घर्षण रोध : जहाजाच्या बाहेरच्या पृष्ठभागावर पाण्याच्या घर्षणाने होणारा रोध हा एकंदर रोधाचा मुख्य भाग असतो. हा रोध पाण्यातील पृष्ठाच्या क्षेत्रफळास पृष्ठाच्या गुळगुळीतपणावर अवलंबून असणाऱ्या घर्षण गुणांकाने [घर्षणांकाने ⟶घर्षण] गुणून मिळतो. हा विवक्षित गुणांक जहाजाच्या पृष्ठासारखी पातळ अणकुचीदार फळी जहाजाच्या वेगाने पाण्यावरून ओढून तिला लागणारी कर्षक (खेचण्याची) प्रेरणा मोजून ठरविला जातो परंतु एकाच वेगासाठी पाणी क्षुब्ध अथवा स्तरीय अवस्थेत असताना या गुणांकात बराच फरक पडतो. तसेच प्रयोगाची फळी सपाट असते आणि आगबोटीचे पृष्ठ वक्राकार असते. या वक्रतेमुळे गुणांकात स्वाभाविकतः वृद्धीच होते. याशिवाय जहाजाच्या पृष्ठावरील पत्र्यांचे सांधे, वितळजोडाचे (वेल्डिंगचे) डाग, रिव्हेटांची डोकी, गंज, रंग आणि समुद्री जीवांचे वास्तव्य अशा अनेक कारणांमुळे या गुणांकाची निश्चिती करणे अवघड होते. म्हणून पूर्वानुभव हेच मोठे गमक ठरते. पृष्ठावरील प्रवाहाच्या क्षुब्धावस्थेचे गमक रेनल्ड्झ (ओ. रेनल्ड्झ यांच्या नावाने ओळखण्यात येणाऱ्या) अंकावरून [⟶द्रायुयामिकी] ठरविता येते. हा अंक प्रवाहावर श्यानतेचा परिणाम दर्शविणारा अपरिणामी (मितिहीन) अंक असून तो संबंधित द्रवाचे निरूढी परिबल आणि श्यानतेची (द्रवाच्या दाटपणावर अवलंबून असणारी) रोधी प्रेरणा यांचे गुणोत्तर असून Re  = Lvp/µ (= निरूढी प्रेरणा/श्यानताजन्य प्रेरणा) या समीकरणाने दरर्शविला जातो. यामध्ये Re रेनल्ड्‌झ अंक, v प्रवाह वेग, L लांबी, pघनता, µआणि श्यानता गुणांक आहेत. पृष्ठभागाच्या घर्षण रोधात निरूढी प्रेरणा आणि श्यानता या दोन्हीही येत असल्याने या अंकाचा विशेष उपयोग होतो.

अनेक प्रतिकृतींवर प्रयोग करून विवक्षित रेनल्ड्झ अंकाबरोबर घर्षण गुणांक कसा बदलतो हे ठरविण्यात आलेले आहे परंतु प्रतिकृतीवर तसाच परिणाम होण्यासाठी वेग मर्यादेबाहेर वाढवावा लागतो, म्हणून तसे न करता गणितानेच त्याचे मूल्य काढतात. घर्षण गुणांक आणि रेनल्ड्झ अंक यांचा संबंध दाखविणारा वक्र आ. ६ मध्ये दाखविला दाखविला आहे.

तरंगनिर्मिती रोध :जहाजाच्या प्रचालनामुळे पाण्याच्या समतल पृष्ठावर उंचवटा वा खळगा उत्पन्न झाला म्हणजे पाण्याची स्थितिस्थापकता व घनता यांवर अवलंबून असणाऱ्या वेगाने तो जहाजाच्या अनुप्रस्थ दिशेत पसरू लागतो व त्यामुळे तरंग उत्पन्न होतात. या तरंगनिर्मितीसाठी जहाजाच्या गतिज ऊर्जेचा व्यय होतो. जहाज चालू असताना त्याच्या नाळेने पाणी दुभंगले जाते आणि तेथील पाण्याच्या जास्त दाबामुळे तेथूनच पुढचे तरंग सुरू होतात. जसजसा जहाजाचा वेग वाढतो तसतशी नाळेकडील तरंगाच्या उंचवट्यांची उंची वाढते व ते उंचवटे नाळेच्या बाजूस सरकतात [⟶ तरंगगति]. जहाजाच्या मागच्या बाजूकडे पाण्याच्या घटलेल्या दाबांमुळे खळगा उत्पन्न होतो व तो भरण्यासाठी आसपासचे पाणी तेथे येताना तरंग उत्पन्न होतात. हे दोन्हीकडील तरंग एकमेकांस पूरक, मारक अथवा उदासीन होऊ शकतात. ही घटना जहाजाची लांबी व तरंगांचा वेग यांवर अवलंबून असते. ती पूरक झाली, तर रोध वाढतो आणि मारक झाली, तर शक्तीची बचत होते. तेव्हा जहाजाच्या साधारण वेगामध्ये किमान तरंगरोध व्हावा म्हणून जहाजाची लांबी किती ठेवावी ते जहाजाच्या प्रतिकृतीवर प्रयोग करून ठरवितात.

प्रतिकृती आणि पूर्णाकृती (पूर्ण मापांनुसार तयार केलेले) जहाज यांच्या आचरणात सादृश्य येण्यासाठी रेनल्ड्झ अंकाप्रमाणेच त्यांची गुरुत्व प्रेरणा आणि निरूढी परिबल यांचे गुणोत्तर सारखे असले पाहिजे. या गुणोत्तराच्या वर्गमूळास फ्रूड अंक (डब्ल्यू. फ्रूड या शास्त्राज्ञांच्या नावावरून) म्हणतात [⟶द्रायुयामिकी] आणि तो F = V/√gL या स्वरूपात लिहित असत परंतु डी. डब्ल्यू. टेलर यांच्या सूचनेप्रमाणे हा अंक आता V/√L अशा साध्या स्वरूपात वापरतात. येथे v जहाजाचा वेग, g गुरुत्वीय प्रवेग आणि L ही जहाजांची लांबी आहे. या गुणोत्तरास वेग-लांबी प्रमाण असेही म्हणतात. हे प्रमाण साधून प्रतिकृतिवर प्रयोग करून येणाऱ्या रोधास घनफळांच्या प्रमाणाने गुणले असता जहाजाचा तरंगरोध मिळतो (याशिवाय ‘जहाज प्रचालन’या नोंदीतील ‘जहाजाचा गतिरोध’व ‘प्रतिकृती परीक्षण’या उपशीर्षकांखालील मजकूरही पहावा).

वाऱ्यामुळे उत्पन्न होणाऱ्या लाटा आणि त्या कापताना होणारा रोध हा जहाजाच्या गतीमुळे निर्माण होणाऱ्या तरंगांच्या रोधाहून भिन्न आहे, म्हणून त्याचा स्वतंत्र विचार करावा लागतो. जहाजाच्या गतीला होणाऱ्या एकूण रोधाचा तरंगनिर्मित रोध हा दुसरा महत्त्वाचा घटक असतो पण अतिवेगवान जहाजांच्या बाबतीत तो सर्वांत मोठा घटकही असू शकतो.

आवर्तनिर्मिती रोध :जहाजाच्या गतीने मागच्या बाजूस उत्पन्न होणाऱ्या आवर्ताचा रोध हा एकंदर पृष्ठाच्या विरोधातच समाविष्ट करतात परंतु आगबोटीच्या कायेच्या बाहेर असलेले सुकाणू व प्रचालकाचा तुंबा आणि त्यांना आधार देणारे खांब तसेच फुगवलेला तळभाग अशा अवांतर भागांमुळे उत्पन्न होणाऱ्या आवर्तांचा रोध नीट समजणे अवघड होते. म्हणून त्यांचा हिशोब करण्यासाठी पूर्वी मोजलेल्या रोधात १० ते १५% नी वाढ करतात. 

वायुरोध :वादळी अवस्था सोडली, तरी जहाज आपल्या नेहमीच्या वेगाने जात असले म्हणजे त्याला वाऱ्याचा अडथळा होतोच. मोठ्या उतारू जहाजाचा पुष्कळसा भाग मुख्य गच्चीच्या वर असतो, त्यामुळे त्यांच्या बाबतीत वाऱ्याचा रोध एकंदर रोधाच्या २ ते ३% पर्यंत जातो.

पाणबुडी रोध : पाणबुडी तिच्या व्यासाच्या वा कायेच्या खोलीच्या चार-पाच पट खोल पाण्यातून जाऊ लागली म्हणजे पृष्ठभागीय विक्षोभ नाहीसे होतात आणि तरंगनिर्मिती रोधही नाहीसा होतो. अशा अवस्थेत पाणबुडीला फक्त घर्षणरोध होतो व त्याचे मूल्य रेनल्ड्झ अंकाच्या मदतीने काढता येते. एकंदर रोध आणि वेग ठरविला म्हणजे पाणबुडी चालविण्यासाठी किती अश्वशक्ती लागेल ते काढता येते.

जहाजाची प्रचालन शक्ती : जहाजाचा आकार आणि वेग ठरवून त्याला होणारा एकंदर रोध समजला म्हणजे त्याला लागणारी अश्वशक्ती (अश.) 

 अश.= रोध X वेग/७५  

 या समीकरणाने काढता येते. येथे रोध किग्रॅ.मध्ये आहे आणि वेग मी./से. आहे. १ नॉट म्हणजे ०·५१४४ मी./से. धरतात.

जहाजाच्या प्रचालनासाठी लागणारी ही शक्ती जहाजाचे वजन, अपेक्षित वेग आणि आकार यांवर अवलंबून असते. वजनाच्या पटीच्या केवळ २/३ घातापेक्षाही कमी इतकी शक्तीची पट वाढते. म्हणून मोठे परिमाण अधिक किफायतशीर होते. आकार वेगावर अवलंबून असतात आणि प्रचालन शक्ती वेगाच्या पटीच्या तृतीय घाताने वाढते.

जहाजासाठी खर्च होणाऱ्या प्राथमिक किंमतीवरील घसारा आणि कार्यकालातील इंधनादींचा खर्च यांचा मेळ बसवून वेगमर्यादा ठरविली म्हणजे त्या वेगमर्यादेस अनुकूल असे पूर्वी वापरलेले आकार निवडले जातात. नंतर त्यास लागणारी शक्ती ही पूर्वानुभवावरून ठरविली जाते. शक्तीचे मान निश्चित झाल्यावर पेट्रोल अथवा डीझेल एंजिन, वाफ टरबाइन किंवा त्यांची संहती यांतून प्रचालन यंत्रणेची तिच्या शक्तिमर्यादेनुसार निवड केली जाते [⟶ जहाज प्रचालन जहाजांचे एंजिन].

प्रचालक :जहाज पाण्यातून जात असताना त्याच्या पृष्ठाचा वेग आणि पाण्याची श्यानता यांमुळे त्याच्या प्रचालनाच्या दिशेने अनुप्रवाह सुरू होतो. त्याशिवाय जहाजाच्या मागच्या बाजूस पडणारा खळगा भरण्यासाठी आसपासचे पाणी आगबोटीकडे ओढले जाते व अनुप्रवाह वाढतो. जहाजाचा प्रचालक पुढचे पाणी ओढून मागे फेकत असतो. त्याच्या कार्यावर या अनुप्रवाहाचा अनिष्ट परिणाम होतो.

प्रचालकातून जहाजाला पुढे ढकलणारा रेटा कसा उत्पन्न होतो यासंबंधी तीन सिद्धांत प्रचारात आहेत. पहिल्या सिद्धांताप्रमाणे प्रचालक त्याच्या पात्यांमधून जाणाऱ्या प्रवाहाचा संवेग (वस्तुमान आणि वेग यांच्या गुणाकाराने मिळणारी राशी) वाढविण्यासाठी प्रवेग (दर सेकंदाला होणारा वेगातील बदल) उत्पन्न करतो आणि त्याची प्रतिक्रिया रेटा उत्पन्न करते. दुसऱ्या सिद्धांतानुसार प्रचालकाचे पाते हे अनेक जलपर्णी अवयव (पाण्यातून जाताना वर उचलणारी प्रेरणा देणारे भाग) जोडून केलेले असून त्या जलपर्णांवर वेगवेगळ्या आक्रमण कोनांत (जलपर्णाची जीवारेषा म्हणजे जलपर्णाच्या पुढील आणि मागील कडांच्या वक्रता केंद्रांना जोडणारी रेषा आणि सापेक्ष जलप्रवाह यांतील कोनांत) येणाऱ्या प्रवाहामुळे उत्पन्न होणाऱ्या उत्थापक आणि कर्षक प्रेरणा यांचे गतीच्या दिशेतील घटक म्हणजे रेटा. जलपर्णाच्या विविध आकारांवर येणाऱ्या प्रेरणा अनेक प्रयोगांनी निश्चित करण्यात आलेल्या आहेत. तिसऱ्या सिद्धांतानुसार पात्यांचे जलपर्णी आकार आणि पाण्यातील परिभ्रमी वेगामुळे पात्यांवर उत्थापक प्रेरणा उत्पन्न होते. पहिल्या सिद्धांताने प्रचालकाच्या कार्यक्षमतेची मर्यादा समजते. दुसऱ्या सिद्धांतानेअनुकूल आकार ठरविता येतो व तिसऱ्याने दुसरा सिद्धांत गणिताच्या रूपाने मांडता येतो.

प्रचालक पाण्यात फिरू लागला म्हणजे जहाजाची मागची बाजू व प्रचालक यांमधील जागेत दाब ऱ्हास होतो आणि त्यामुळे जहाज मागे ओढले जाते. हा परिणाम प्रचालकाच्या आकारावर अवलंबून असतो. प्रचालकांच्या प्रेरणेची गणना करताना याचा विचार करावा लागतो. प्रचालकाची परिभ्रमी गती एका मर्यादेपर्यंतच वाढविता येते. परिभ्रमणाचा वेग वाढू लागला म्हणजे जलपर्णाच्या एका बाजूवर दाब वाढतो व दुसऱ्या बाजूवर कमी होतो. कमी होणारा दाब संपृक्त (कमाल) दाबाच्या खाली गेला म्हणजे तेथे पाण्याचे बाष्पीभवन होते. हा भाग पाण्यात खोल गेलाकी, दाब वाढून वेगाने बाष्पाचे द्रवीभवन होते. त्यामुळे उत्पन्न झालेली पोकळी भरण्यास आसपासचे पाणी वेगाने जाऊन पात्यांवर आघात करते आणि पात्यांचा पृष्ठभाग झिजू लागतो [कोटरीभवन ⟶ द्रायुयामिकी]. याकरिता अनुभवसिद्ध छेदाचे आकार घेऊन पात्यांची लांबी, रुंदी, जाडी आणि बाक यांत योग्य ते फरक केले म्हणजे पोकळी एकाच जागी न थांबता सर्व क्षेत्रात एकदम पसरते. पात्यांच्या दुसऱ्या बाजूवर कमाल दाब सर्वत्र सारखा होईल अशीही योजना करता येते. परिभ्रमी वेग मर्यादेबाहेर वाढला म्हणजे पोकळी निर्माण होते व त्यामुळे रेटा उत्पन्न करता येत नाही.

जहाजाचा आकार आणि प्रचालकाची रचना यांमध्ये बदल केल्याने काय परिणाम होतो याचा अभ्यास करण्यासाठी जहाजाची लहान प्रतिकृती करून त्यावर प्रयोग करून पाहतात. १८७२ सालापासून विल्यम फ्रूड यांनी जहाजाची लांबी बदलल्याने तरंगनिर्मिती रोध कसा बदलतो हे दाखविण्यासाठी असे प्रयोग सुरू केले. त्यामुळे प्रचालकाच्या रचनेत बदल केल्यामुळे होणारे परिणाम, कायेवरून जाणाऱ्या प्रवाहरेषांची स्थिती, निर्मित तरंगांचे आकारमान आणि रोधामध्ये होणारे सूक्ष्म फरक मापता येऊ लागले. त्यानंतर जलपर्णांच्या आणि वातपर्णांच्या विविध आकारांवर विविध वेगांत आणि विविध आक्रमण कोनांत उत्पन्न होणाऱ्या उत्थापक आणि कर्षक प्रेरणा यांचा अभ्यास होऊन कमाल कार्यक्षम आकार निश्चित करता येऊ लागले. जलगती परिणाम सैद्घांतिक स्वरूपात अभ्यासून अचूक निष्कर्ष काढणे अजून शक्य झालेले नाही. म्हणून याबाबतीत लहान प्रतिकृतींचे परीक्षण करून जहाजाचा आकार ठरविण्याच्या पद्धतीने नाविक वास्तुशिल्पज्ञाला फार मोठी मदत झालेली आहे. सध्या जहाजे बांधणाऱ्या बहुतेक देशांत अशी सोय उपलब्ध असून प्रायः प्रत्येक नव्या जहाजाचा प्रकल्प प्रतिकृती तयार करून अभ्यासिला जातो. भारतात खडकवासला येथील सेंट्रल वॉटर अँड पॉवर रिसर्च स्टेशन आणि खरगपूर येथील इंडियन इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी येथे जहाजांच्या प्रतिकृतींचे परीक्षण करण्याची सोय आहे [⟶ जहाज प्रचालन].

नयन आणि संचालन :जहाज चालू असताना त्याची दिशा कायम ठेवण्यासाठी आणि जरूर पडेल तेव्हा त्याला वळविण्यासाठी जहाजाच्या मागच्या बाजूस अगदी मध्यावर एक सुकाणू बसविलेले असते. एका सरळ दिशेने जात असलेल्या जहाजाचे सुकाणू त्याच्या मध्यस्थितीतून एका बाजूस काही अंशाने फिरविले म्हणजे प्रचालकातून निघणारा आणि सुकाणावर आपटणारा पाण्याचा झोत विचलित होतो व त्याच्या प्रतिक्रियेने जहाज उदग्र अक्षाभोवती वळते, थोडे कलते आणि बाजूस ढकलले जाते. जहाजाची अन्वायाम मध्यरेषा गतीच्या बदलणाऱ्या दिशेबरोबर स्थिर कोन करते व जहाज एका मोठ्या व्यासाच्या वर्तुळावरून जाऊ लागते. जहाज वळण्याचा उदग्र अक्ष त्याच्या पुढच्या टोकापासून (नाळेपासून) लांबीच्या एक तृतीयांश अंतरावर असतो. जहाज फिरण्याच्या वर्तुळाचा व्यास वेगाशी सम प्रमाणात आणि सुकाणाच्या कोनाशी व्यस्त प्रमाणात बदलतो. जहाज वळत असताना गतीच्या दिशेशी तिरपे असल्याने त्याचा मागचा भाग (वरा) आणखी मोठ्या वर्तुळावरून जातो म्हणून जहाज वळवताना त्याचा मागचा भाग कोठे जाईल, हे नीट समजून घ्यावे लागते, नाहीतर हा भाग जवळच्या दुसऱ्या जहाजावर आपटण्याचा संभव असतो. जहाज विशिष्ट वेगाने व सुकाणाचा विशिष्ट कोन करून जात असताना आ. ७ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे ९० अंशाने वळण्यासाठी किती अंतर पुढे व किती अंतर आडवे (विस्थापन) जावे लागेल यांची तयार कोष्टके जहाजावर ठेवलेली असतात. जहाज भरवेगाने जात असताना त्याला ९० अंशाने वळविण्यासाठी लागणाऱ्या वर्तुळाचा व्यास साधारणतः जहाजाच्या लांबीच्या पाचपट असतो. फार मोठ्या जहाजांना मर्यादित जागेत वळता यावे म्हणून त्यांच्या नाळेखाली एक आडवा पंखा बसवितात. याशिवाय नांगर टाकून ओढबोटीच्या (टगच्या) साहाय्याने त्यांना सहज वळविता येते.

गतिदिशा स्थैर्य : प्रचालकाने दिलेल्या गतीने सरळ मार्गावरून जाण्याच्या जहाजाच्या गुणास गतिदिशा स्थैर्य म्हणतात. हा गुण असलेले जहाज कोणत्याही बाह्य कारणाने तिरपे जाऊ लागले, तर बाजूवर येणारे परिबल त्याला वळविते व त्याच्या मूळ मार्गावर आणते. उच्च गतीने जाणाऱ्या लढाऊ जहाजांचा आकार निमुळता असतो, त्यामुळे त्यांचे गतिदिशा स्थैर्य चांगले असते. मालवाहू जहाजाचा आकार जितका गोल असेल तितके त्याचे गतिदिशा स्थैर्य कमी होते व त्याला मूळ मार्गावर ठेवण्यासाठी सुकाणाचा सतत उपयोग करावा लागतो. जहाज जितके हलके असेल व त्याचा वेग जितका कमी असेल तितके ते लहान जागेत वळविता येते. जहाज मागच्या बाजूस नत असेल, तर वळण्याचा उदग्र अक्ष मागे येतो व सुकाणाला लागणारे परिबल कमी होते परंतु वळण्याच्या वर्तुळाचा व्यास वाढतो. जहाज पुढच्या बाजूस नत असेल, तर वळण्याचा उदग्र अक्ष पुढे सरकतो आणि वळण्याच्या वर्तुळाचा व्यास कमी होतो पण त्यामुळे जहाजाला अस्थिरता येते. बाजूवर येणाऱ्या वाऱ्यामुळे अक्षाभोवती परिबल निर्माण होत असल्याने जहाज एका दिशेत वळविणे सोपे होते परंतु दुसऱ्या दिशेत वळविणे कठीण होते. उथळ पाण्यातून जहाज वेगाने जात असेल, तर मागच्या बाजूस मोठे तरंग उत्पन्न होतात आणि सुकाणाचे काम अवघड होते. अशा वेळी जहाज वळवावयाचे असल्यास त्याचा वेग कमी करावा लागतो.

सुकाणाचा छेद जलपर्णासारखा ठेवला म्हणजे विशिष्ट आक्रमण कोनात त्याच्यावर उत्थापक आणि कर्षक प्रेरणा उत्पन्न होतात. त्यामुळे जलपर्णाच्या लांबी-रुंदीचे नियम लावून कमाल कार्यक्षमतेचे सुकाणू बनविता येते. सुकाणावर येणाऱ्या एकूण प्रेरणेच्या केंद्रावर त्याचा अक्ष ठेवला म्हणजे त्याला धरून ठेवण्यास परिबल लागत नाही. प्रेरणा केंद्र आक्रमण कोनाबरोबर बदलते. अशा वेळी माध्य कोनावर म्हणजे एकूण कमाल कोनाच्या अर्ध्या कोनावर असलेल्या प्रेरणा केंद्रावर सुकाणाचा अक्ष ठेवला, तर त्याला अर्धसंतुलित सुकाणू म्हणतात. अर्धसंतुलित सुकाणावर एकंदर शक्तिक्षय कमी होतो पण जहाज उलट दिशेने नेताना ते सुकाणू बरेच असंतुलित होते आणि जहाज वळविण्यासाठी बरेच जास्त परिबल लागते [⟶ जहाज प्रचालन].

उलट गती आणि वेगरोध :आणीबाणीच्या वेळी चालू जहाज थांबवावयाचे असले, तर प्रथम प्रचालक थांबवितात व नंतर तो उलट दिशेने फिरवितात. प्रचालक फिरविण्यासाठी वाफ एंजिन अथवा अंतर्ज्वलन (ज्याच्या सिलिंडरातच इंधन जाळून यांत्रिक प्रेरणा मिळविली जाते असे) एंजिन बसविलेले असेल, तर ते उलट दिशेने फिरविता येते व त्यामधून पूर्ण शक्तीही मिळते. वाफ टरबाइन बसविलेले असेल, तर ते उलट फिरविण्यासाठी त्याला एक स्वतंत्र भाग जोडलेला असतो परंतु त्याची शक्ती मूळ शक्तीच्या एक तृतीयांश असते. ओढबोटीवर साधारणतः वाफ एंजिनच वापरतात. ओढबोटीचा प्रचालकही जरा मोठ्या आकारमानाचाच ठेवतात त्यामुळे तिची कार्यक्षमता वाढते.

जहाजाचे दोलन : जहाजासारखी संतुलित वस्तू तिच्या तीन प्रमुख अक्षांभोवतालचे कोनीय दोलन (घूर्णन) आणि त्याच तीन अक्षांवरचे रेखीय स्पंदन (स्थानांतरण) अशा सहा प्रकारे सरकू शकते. यांपैकी कलदोलन आणि नतदोलन ही स्थैर्यतेच्या आणि धोक्याच्याही दृष्टीने महत्त्वाची आहेत. प्रत्येक प्रकारच्या दोलनाचे परमप्रसर (स्थिर स्थितीपासून होणारे कमाल स्थानांतरण) आणि स्वाभाविक दोलनकाल (एका दोलनाला लागणारा काळ) असे दोन घटक असतात. स्वाभाविक दोलनकाल हा एकूण वजनाबरोबर वाढतो व उपल्लव केंद्राची उंची वाढली तर कमी होतो. मोठ्या जहाजांचा कलदोलनकाल २०–२५ सेकंद असतो. जहाजाचा आकार लहान केला म्हणजे हा काळ कमी होतो. नतदोलनाचा काळ याच्या साधारण अर्धा असतो. दोलनाचा परमप्रसर हा स्वाभाविक दोलनकाल आणि लाटांचा आघातकाल यांच्या प्रमाणावर अवलंबून असतो. ज्या वेळी जहाजाचा स्वाभाविक दोलनकाल लाटांच्या आघातकालापेक्षा मोठा असेल तेव्हा जहाजाच्या दोलनावर लाटांचा फारसा परिणाम होत नाही. जहाजाचा स्वाभाविक दोलनकाल लाटांच्या आघातकालाच्या मानाने लहान असतो तेव्हा जहाज लाटेप्रमाणेच डुलते परंतु हे दोनही काल अगदी समान असतील तेव्हा दोलनाचा परमप्रसर मोठ्या प्रमाणात वाढतो व धोका उत्पन्न होतो. अशा वेळी जहाजाची दिशा बदलून लाटांच्या आघातकालात बदल करून धोका टाळता येतो.

जहाजाचे दोलन मंद करण्यासाठी अनेक पद्धती वापरण्यात येतात. एका पद्धतीत जहाजाच्या पाण्यात बुडालेल्या मधल्या भागाच्या दोन्ही कडील कोपऱ्यांजवळ (नितलांजवळ) १ ते २ मी. रुंदीच्या लांब पट्ट्या काटकोनात कायमच्या जोडतात. जहाज वेगात असताना त्या कार्यक्षम होतात आणि दोलनकालात थोडी वाढ करून परमप्रसर कमी करतात. अशी जहाजे थांबली म्हणजे दोलन विशेष जाणवू लागते. दुसऱ्या पद्धतीत (ही पद्धत डेनी-ब्राऊन किंवा स्पेरी पद्धत या नावाने ओळखली जाते) अशा रुंद पट्ट्या जरूर तेव्हा बाहेर काढता येतील व जरूर तेव्हा जहाजाच्या आत ओढून घेता येतील अशा रीतीने बसविलेल्या असतात. पाण्याच्या उत्प्लावक परिबलास मारक परिबल उत्पन्न करण्यासाठी या पट्ट्या आपोआप फिरतात. पट्ट्या फिरविण्यासाठी लागणारी शक्ती जहाजाच्या वेगापासूनच मिळते. त्यांच्या कार्यामुळे जहाजाच्या गतीला होणारा रोध थोडा वाढतो. तिसऱ्या पद्धतीत जहाजाच्या दोन्ही बाजूंस पाण्याच्या टाक्या बसवितात व त्या एका मोठ्या नळाने जोडतात. काही जहाजांत दोलन मंदावण्यासाठी स्थैर्यदायी ⇨घूर्णी (जायरो) बसवितात परंतु तिचे वजन बरेच असते व ती फिरत ठेवण्यासाठी बरीच शक्ती खर्च करावी लागते.

जहाजावर येणारा स्थैतिक आणि गतिक भार :जहाजाच्या कायेच्या सांगाड्यांची आणि इतर जोडभागांची रचना करण्यापूर्वी जहाजाच्या कायेवर येणारे सर्व प्रकारचे भार, नमन (वाकविणाऱ्या) प्रेरणा आणि पीडक (पीळ देणारी) प्रतिबले यांचे मापन करावे लागते आणि त्याप्रमाणे सांगाड्याच्या घटकांशी मापे ठरवावी लागतात. जहाजाच्या आत बसवावयाची एंजिने आणि इतर यंत्रसामग्रीचे वजन अथवा जहाजाला तरंगत ठेवणारी उत्प्लावक प्रेरणा यापेक्षाही जहाजावर येणारी नमन प्रतिबले विशेष महत्त्वाची असतात. मोठ्या लाटेचे शीर्ष जहाजाच्या मध्याखाली आले म्हणजे जहाज वरच्या बाजूने बहिर्गोल होऊन वाकते आणि पाण्यातील खळगा जहाजाच्या मध्याखाली आला म्हणजे ते खालच्या बाजूने बहिर्गोल होऊन वाकते. या दोन्ही अवस्थांत परस्पर विरोधी नमन प्रतिबले उत्पन्न होतात व लाटा तिरप्या आल्या, तर जहाजाच्या कायेवर पीडन प्रतिबले उत्पन्न होतात. जहाजाच्या कलदोलनात पाण्याच्या वरच्या आणि खालच्या भागांचे निरूढी परिबल विरोधी असल्याने दोन्ही भागांवर विरोधी प्रतिबले येतात आणि नतदोलनातही अशाच प्रकारची विरोधी निरूढी प्रतिबले येतात.

वरील सर्व प्रकारच्या प्रतिबलांचा विचार करून ती सहन करण्यासाठी जहाजाची काया चांगली मजबूत करावी लागते.

कायेचे भार सामर्थ्य आणि दृढता : वर दिलेली सर्व प्रकारची प्रतिबले व प्रेरणा सहन करताना कायेचा कोणताही भाग कायमचा विकृत झाला नाही, तर त्या कायेस चांगली सामर्थ्यवान समजतात. याशिवाय जहाजाच्या आयुष्यात माल भरताना चुका होणे आणि असाधारण मोठ्या लाटाही केव्हा तरी येतील हे गृहीत धरून त्यांना तोंड देता येईल इतपत अतिरिक्त सामर्थ्य कायेत असणे आवश्यक असते. जहाजावरील एंजिने व इतर यंत्रणा यांच्या कार्यास आवश्यक असलेल्या समरेषेमध्ये विचलन झाले नाही अथवा मर्यादेच्या बाहेर बाक आला नाही, तर ती काया दृढ आहे असे मानतात. अभियांत्रिकीच्या सर्वसाधारण नियमाप्रमाणे धातूच्या स्थितिस्थापकता सीमेच्या काही अंशापर्यंतच गृहीत कार्यकारी प्रतिबल ठेवून त्याप्रमाणे कायेच्या घटकांची रचना करतात आणि उरलेला भाग अज्ञात आणि प्रासंगिक घटनांची काळजी घेण्यासाठी राखून ठेवतात.

कायेच्या आकाराची रचना : अभियांत्रिकी रचना क्षेत्रात जहाजाची काया ही एक अद्वितीय आणि जटिल रचना समजली जाते. मध्योत्थान आणि मध्यपतन यांमुळे निर्माण होणारे नमन परिबल सहन करण्यासाठी तळटाक्या, बाजूचे कवच आणि वरच्या मजल्याचे तळ मिळून एक बंद पेटीचा छेदरूप बडोद कल्पिला जातो. जहाजाच्या मध्यभागावर सर्वांत जास्त परिबल येते म्हणून तेथे एकदोन मजले बांधून मध्यावरचा छेद उंच करून तेथे जास्त दृढता आणतात. बाजूच्या कवचावर पाण्याचा दाब येतो आणि तळटाक्यावर व गच्चीवर नमन परिबल येते म्हणून तेथील पत्र्यांना पुष्टी देण्यासाठी त्यांना बडोद किंवा कोनी लोखंडाच्या कांबी जोडतात. हे पुष्टी देणारे भाग अन्वायाम लावले, तर ते नमनासही रोध करतात आणि अनुप्रस्थ लावले, तर गच्चीवरचा भार सहन करण्याचे सामर्थ्य वाढवितात म्हणून पुष्टी देणारे भाग दोन्ही दिशेने जोडतात. यातील बडोद यांच्या काटकोनात बसविलेल्या रुंद पाटणीने जोडले जातात. या जोडपाटणीने मालाच्या भाराचे तसेच बाहेरून येणाऱ्या आघातांचे मोठ्या भागावर चांगले वितरण होऊन कायेच्या आकारास दृढता आणली जाते. ही रचना आ. ८ मध्ये दाखविली आहे. जहाजाची बहुतेक सर्व रचना वितळजोड पद्धतीनेच केली जाते परंतु त्यामुळे उत्पन्न होणाऱ्या अखंडतेवर अंतरिक प्रेरणांनी कोठेही तडा पडला, तर तो वाढत जातो. म्हणून अंतराअंतराने वितळजोडाऐवजी रिव्हेटांचे जोड बसवितात. तळातील टाक्या पेटीरूप बडोदाच्या खालच्या काठाचे काम करतात आणि खालचा तळ फुटला तर वरचा तळ त्याचे काम करू लागतो.

घटकांची मापे : जहाजाच्या सर्वसाधारण मांडणीला अनुकूल असलेली रचनात्मक आकृती निश्चित केल्यानंतर अभिकल्पक तिची घटकमापे निश्चित करतो. चौकटी, गच्ची, कवच, आतल्या भिंती व खालची बुडे यांच्या घटकांच्या आकारमानाची मापे आणि त्यासाठी वापरावयाच्या पदार्थाची जाडी यांना घटकमापे म्हणतात. जहाजाच्या मध्यभागावर सर्वांत जास्त नमन परिबल येते. तेथील मध्य छेदाची घटकमापे शास्त्रीय विश्लेषण पद्धतीने प्रथम निश्चित करतात व इतर भागातील घटकमापे वर्गीकरण संस्थांच्या नियमप्रमाणे दुसऱ्या सदृश जहाजांच्या मापांवरून निश्चित करतात.

जहाजबांधणी साहित्य : लोखंडी पत्र्याचा उपयोग सुरू होण्यापूर्वी सर्व जहाजे लाकडी फळ्या जोडून बांधीत असत व त्यासाठी लोखंडाचे खिळे वापरीत असत. आता मोठी जहाजे बांधण्यासाठी पोलादी पत्रा वापरतात. शिडाची जहाजे बांधण्यासाठी बहुतेक ठिकाणी लाकडाच्या फळ्याच वापरतात परंतु काही ठिकाणी पोलादी पत्रेही वापरतात. लहान नावा तयार करण्यासाठी बहुतेक ठिकाणी अजून लाकूडच वापरतात. पोलादामध्ये मृदू पोलाद व उच्च-ताणबलाचे पोलाद असे दोन मुख्य प्रकार आहेत. व्यापारी जहाजाचे बहुतेक सर्व भाग मृदू पोलादी पत्र्यापासून बनवितात व जेथे जास्त विकृती येण्याचा संभव असतो तेथे उच्च-ताणबल पोलादी पत्रा वापरतात. उच्च-ताणबल पत्रा मृदू पोलादापेक्षा महाग पडतो परंतु तो वापरला तर एकंदर वजन कमी करता येते. काही ठिकाणी विशेष उपचार करून जास्त टणक केलेले पत्रेही वापरतात. ॲल्युमिनियमाचे पत्रे तितक्याच जाडीच्या पोलादी पत्र्यापेक्षा बरेच हलके असतात परंतु ते फार महाग पडतात व समुद्राच्या पाण्याने लवकर खराब होतात. प्राणरक्षक नावा बांधण्यासाठी व मोठ्या मालवाहू व उतारू जहाजांमध्ये गच्चीवरच्या मजल्यांचे बांधकाम करण्यासाठी ॲल्युमिनियमाच्या मिश्रधातूंचे पत्रे वापरतात. त्यामुळे जहाजाचे वजन पुष्कळ कमी करता येते व त्यामुळे दररोजच्या खर्चात पुष्कळ बचत होते. छेद क्षेत्राऐवजी वजनाच्या दृष्टीने विचार केला, तर ॲल्युमिनियमाच्या मिश्रधातूचा पत्रा पोलादी पत्र्यापेक्षा अधिक मजबूत असतो.

लहान जहाजे बांधण्यासाठी काचेच्या धाग्यांनी प्रबलित केलेले प्लॅस्टिक वापरता येते. त्याच्या चादरींचे जोड उष्णतेच्या मदतीने करता येतात प्लॅस्टिकाचे जोडकाम लाकडापेक्षा सोपे व सुबक होते. हे प्रबलित प्लॅस्टिक लाकडापेक्षा अधिक टिकाऊ आहे व ते बनवितानाच विविध आकर्षक रंग देता येतात आणि साच्यात घालून त्याला पाहिजे तसा आकारही देता येतो. तसेच ते मूळ रचनेच्या दृढ घटकांना चिकटविताही येते.

सुरक्षितता : शासनाने अनिर्वाय ठरविलेले व आंतरराष्ट्रीय संमतीने प्रचारात आलेले सुरक्षितेतेसंबंधीचे सर्व नियम जहाजाच्या अभिकल्प्याला पाळावे लागतात. हे नियम ठरविताना त्यावेळी माहीत असलेल्या सर्व अपघातांची (उदा., १९१२ साली ‘टिटॅनिक’या जहाजाला झालेला अपघात) कारणे लक्षात घेतलेली होती. या नियमांमध्ये आरोग्य, प्राणरक्षा, आगीपासून बचाव, संदेशवहनाची सोय, ऋतुमानाप्रमाणे मालभरणा, जलाभेद्यता, पाण्याच्या पातळीपासून जहाजाच्या गच्चीची उंची (फ्री बोर्ड), कक्ष विभाग, कक्षमज्जन अशा बाबींसंबंधी सविस्तर मार्गदर्शन केलेले असते, म्हणून जहाजाच्या प्राथमिक अभिकल्पातच त्यांचा विचार करावा लागतो.

पाण्याच्या पातळीपासून गच्चीच्या काठाची उंची : जहाजाच्या सुरक्षिततेसाठी ते कोठपर्यंत डुबावे याची मर्यादा दाखविणारी रेषा जहाजाच्या बाहेरच्या बाजूस एक वर्तुळ छेदून दाखविलेली असते. त्या वर्तुळाच्या बाजूलाच निरनिराळ्या ऋतूंमध्ये आणि गोड्या पाण्यासाठी किती बदल करावा ते आडव्या रेषा काढून दाखविलेले असते. या रेषांना प्लिमसोल रेषा (सॅम्युएल प्लिमसोल यांच्या नावावरून) म्हणतात. यातील ग्रीष्मऋतू रेषेपासून गच्चीच्या काठाची उंची कायद्याने ठरवून दिलेली आहे. तिला शीर्षांतर म्हणतात. जहाजाची सुरक्षितता वाढविणारी कक्षविभागणी आणि जहाजाची दृढता यांचा विचार करून वर्गीकरण करणाऱ्या संस्थातर्फे त्यासंबंधीचे प्रमाणपत्र देण्यात येते (‘जहाज’या नोंदीतील ‘जहाज बांधणीचे नियम’या उपशीर्षकाखालील मजकूरही पहावा).

कक्षविभागणी व मज्जनलांबी : आंतरराष्ट्रीय संमतीने ठरविलेल्या प्राणरक्षा नियमाप्रमाणे उतारू जहाजाची विभाजक भिंतींच्या साहाय्याने अनेक कक्षांत अशा रीतीने विभागणी करावी लागते की, कमीतकमी कोणत्याही दोन शेजारच्या कक्षांत स्थानीय हानीमुळे पाणी शिरले, तरी ते जहाज तरंगत राहिले पाहिजे. या नियमाकरिता कमीतकमी १२ उतारू नेणाऱ्या जहाजास उतारू जहाज म्हणतात. जहाजामधील कोणताही कक्ष पाण्याने भरला, तर किती लांबीपर्यंत त्याचा विस्तार झाला तरी जहाज सीमारेषेच्या वर राहून तरंगू शकते, त्या लांबीला त्या कक्षाची मज्जनलांबी म्हणतात. ही सीमारेषा जहाजाच्या गच्चीच्या काठाखाली सु. ७·५ सेंमी. अंतरावर काढलेली असते. मज्जनलांबीचे मूल्य ठरविताना जहाज किती कलेल व नत होईल याचेही गणित करावे लागते. कक्षाची मज्जनलांबी मिळविण्यासाठी तेथे असणाऱ्या सामानामुळे अडलेली व पाणी भरण्यासाठी रिकामी असलेली जागा मोजावी लागते. कक्षामध्ये मिळू शकणारी रिकामी जागा व कक्षाची एकंदर जागा यांच्या गुणोत्तरास कक्षाची व्याप्तता म्हणतात व ती μ या चिन्हाने दर्शवितात. अगदी रिकाम्या कक्षाची व्याप्तता ९८%, कोळसा भरलेल्या कोठाराची २०%, सर्वसाधारण माल भरलेल्या कोठाराची ६३% आणि एंजिन बसविलेल्या यंत्रकक्षाची ८०% धरण्याची वहिवाट आहे. सर्वसाधारण मालवाहू जहाजाच्या सर्व कक्षांची मज्जनलांबी दाखविणारा वक्र आ. ९ मध्ये दाखविला आहे.

अभिकल्प पद्धती : जहाजाचा अभिकल्प त्याच्या प्रकारावर व त्याने करावयाच्या कार्यावर अवलंबून असतो. जेव्हा एखादा व्यापारी नवीन जहाज तयार करवून घेण्याचे ठरवितो तेव्हा तो त्याच्या संबंधीच्या अपेक्षांची रूपरेषा एखाद्या व्यावसायिक नाविक वास्तुशिल्पज्ञाच्या साहाय्याने तयार करतो. हा वास्तुशिल्पज्ञ व्यापाऱ्याच्या अपेक्षा जास्तीतजास्त पूर्ण करणारी निरनिराळ्या प्रकारची स्थूल रेखाचित्रे काढून त्यांचे विशिष्ट विवरण तयार करतो. व्यापाऱ्याच्या निर्णयावर अवलंबून असणाऱ्या बहुतेक सर्व गोष्टी अशा विवरणांत अंतर्भूत केलेल्या असतात. या प्राथमिक अभिकल्पाचा उद्देश भावी मालकास शक्य तितक्या कमी खर्चाने त्याच्या अपेक्षांची पूर्तता करणारे काही ढोबळ अभिकल्प दाखविणे हा असतो. या अभिकल्पात जहाजाची मुख्य लक्षणे दाखवितात. हे अभिकल्प करताना प्रथम जहाजाचा प्रकार आणि आकार ठरवितात. यासाठी अस्तित्वात असलेल्या आणि आयोजित अपेक्षा पूर्ण करू शकणाऱ्या अनेक सदृश्य जहाजांतून एक मूळ जहाज म्हणून निवडले जाते. अशा मूळ जहाजाच्या साहाय्याने तीन प्रकारची चित्रे तयार करतात. सर्वसाधारण मांडणीच्या चित्रांत जहाजाचे विविध कक्ष आणि एंजिनाची व इतर यंत्रांची जागा बाजूच्या (पार्श्वचित्र) आणि वरून दिसणाऱ्या (अधोदर्शन) देखाव्यांत दाखविली जाते. बाजूच्या चित्रात पाण्याच्या वर राहणारा व पाण्याच्या खाली जाणारा भाग स्पष्टपणे दाखवितात. जहाजाच्या मध्यछेद चित्रात जहाजाच्या रचनारेषा व घटकमापे दाखवितात. या चित्रांवर आधारलेल्या जहाजाचे वजन काढून त्याच्या अनुप्रस्थ स्थिरतेचा पडताळा पाहतात. तसेच अपेक्षित वेगासाठी लागणारी अश्वशक्ती ठरविण्यासाठी प्राथमिक रोधाची गणनाही याच वेळी करावी लागते. एंजिनाची अश्वशक्ती ठरविण्यासाठी जहाजाच्या प्रतिकृतीचे प्रायोगिक परीक्षणही करतात.

प्राथमिक अभिकल्प सर्व दृष्टीने योग्य आहे असे ठरल्यानंतर जहाज बांधणाऱ्या कंपनीबरोबर करार करण्यासाठी जहाज समोरून व बाजूने दिसणारे छेद देखावे आणि वरून दिसणारा देखावा मोठ्या प्रमाणावर आणि खुलासेवार काढतात.  त्याचप्रमाणे मुख्य प्रचालन यंत्रणा व साहाय्यक यंत्रणा यांची आरेखात्मक चित्रेही काढतात. वजन, दृढता आणि स्थिरता यासंबंधीची प्राथमिक गणना जास्त विस्तृत, खुलासेवार आणि सूक्ष्मपणे केली जाते. मालाच्या चढउताराची व्यवस्था, निरनिरीळ्या कामासाठी बसवावयाचे नळ, वायुवीजन आणि वातानुकूलन यांसंबंधीची सविस्तर चित्रे काढतात आणि चित्राने योग्य रीतीने दर्शविता येत नाहीत अशा सर्व घटकांची विशेष लक्षणे सांगणारे विशिष्ट विवरणही तयार करण्यात येते.

पहा : जहाज जहाज प्रचालन जहाजबांधणी जहाजाचे एंजिन.

सदर्भ : 1. Barnaby, K. C. Basic Naval Architecture, New York, 1961.

          2. Comstock, J. P., Ed. Principles of Naval Architecture, New York, 1967.

          3. Hogg, R. S. Naval Architecture and Ship Construcition, London, 1957.

          4. Munroe – Smith, R. Applied Naval Architecture, London, 1967.

सावरकर, भी. रा.

“