Ha valaki megkérdez egy mérnököt, hogy melyik a hajó legfontosabb része, különféle válaszokra számíthat. A gépészmérnökök szerint természetesen a motor, mert anélkül a hajó nem megy. Az elektromérnökök szerint a villamos rendszer a legfontosabb, mert anélkül a hajó sötét, hideg és kezelhetetlen. A designer (formatervező) szerint a vízfeletti rész és a felépítmény külalakja, a belsőépítész szerint a berendezés minősége a döntő, mert a megrendelők (és ami sokkal fontosabb, a hozzájuk tartozó hölgyek) elsősorban az esztétikát, a komfortot és a luxust keresik.
Én hajóépítő mérnök vagyok, ezért számomra a hajótest a legfontosabb, és ezt a kollégákkal folytatott eszmecserékben két érvvel szoktam alátámasztani. Egyrészt a hajózás hatezer éves történetében a gép csak jó két évszázada, a villany meg alig másfélszáz éve játszik fontos szerepet, másrészt pedig én már sok hajót láttam különösebb belső berendezés, gép és villany nélkül (az áruszállító bárkáktól az olimpiai versenyvitorlásokig), de még sosem jött velem szembe a vízen se hajóberendezés, se motor, se villamos berendezés hajótest nélkül. (A kollégáktól erre az érvelésre rendszerint azonnal megkapom a „konzervatív szakbarbár” minősítést, és ez még a jobbik eset…)
Komolyra fordítva a szót, a hajótervezés folyamata a hajótest tervezésével kezdődik, minthogy a test víz alatti részének hajóelméleti (hidrostatikai és hidrodinamikai) jellemzői határozzák meg a hajó várható viselkedését a leendő használat (szakmai bikkfanyelven: üzemeltetés) során. A tervezésnek ez a szakasza a megrendelő számára kétségkívül kevésbé látványos, a hajóépítő mérnököknek azonban általában jelentős erőfeszítésébe kerül, hogy a megrendelői igények a vízzel is „meg legyenek beszélve”.
Lássunk egy példát. Egy kerek bordaformájú acéltestű kishajót - amely annak idején egy valamikori kishajózási vállalat közforgalmú járműveként 100 utast szállított a Dunán egyik kikötőpontontól a másikig, vízkiszorításos üzemmódban pöfögve 150 lóerős motorjával - új tulajdonosa többszáz kilowattos modern motorokkal meghajtott luxusmotorjachttá kívánja átalakítani, amely sikló üzemmódban nagy sebességgel közlekedne belvízen és természetesen a tengeren is. Az, hogy a hajótest formája és szilárdsága erre alkalmatlan, a megrendelő számára jelentéktelen mellékkérdés. A fontos, hogy az átalakítás költsége a lehető legkisebb legyen. A naív mérnök ilyenkor egy 1230 oldalas hajóépítési szakkönyvvel megy a megbeszélésre ahelyett, hogy néhány egyszerű mondattal rávilágítana a hajótest szerepére, amit az alábbiakban megpróbálunk röviden ismertetni.
Egy hajó megrendelésekor, mielőtt a tervezéséhez hozzáfognánk, mindenekelőtt tisztáznunk kell, milyen célt szolgál majd. A vízterület (tenger, tó vagy folyó), a befogadóképesség (nagy személylétszám befogadása alacsony komfortszinten, vagy kis létszám luxus-körülmények közötti elhelyezése), a hajótól elvárt sebesség, az építés és üzemeltetés okozta főméret-korlátozások (a hossz, szélesség, merülés, oldalmagasság, vízfeletti fixpontmagasság legnagyobb megengedhető értékei): mind-mind olyan tényező, amelyet már a tervezés kezdeténél ismernünk kell, és amelyek között válogatva folyamatos kompromisszum-kötésre kényszerülünk.
Itt is működik a szabály, amely szerint a mindenre alkalmas termék igazából semmire sem alkalmas; ellenkezőleg, minél pontosabban tudjuk, milyen igényeket kell kielégítenünk, annál magasabb szinten tudjuk azokat kielégíteni. No persze, nem szabad szem elől téveszteni, hogy az igények kielégítése közben a hajó iránti elméleti alapkövetelményeknek (szilárdság, úszóképesség, stabilitás, manőverképesség) teljesülniük kell. Nézzük hát sorjában, milyen módon befolyásolják a fent felsorolt körülmények a hajótest víz alatti (szaknyelven: bemerült) részének formáját.
A vízterület sajátosságai közül a tengeri és nagytavi hullámok mérete, valamint a belvizek korlátozott mélysége befolyásolja nagy mértékben a hajótest alakját. A tengeri és nagytavi hosszú és magas (a hajótest hosszával és oldalmagasságával összemérhető, sőt ezeket néha sokszorosan felülmúló) hullámokat a közöttük járó hajóknak el kell viselniük. Ezek a hullámok többféle igénybevételt is okozhatnak. Azokban az esetekben, amikor a hajó vízvonalhosszával megegyező vagy közel azonos hosszúságú hullám tetejére a hajótest középtájt feltámaszkodik és a hajóvégek lelógnak, vagy amikor a hullámhegyek a hajó két végét emelik és a középrész a hullámvölgybe ül be, a hajótest szilárdsági igénybevétele sokszorosa a hullám nélküli (szakszóval: símavízi) igénybevételnek.
Mivel a hajótestek általános szilárdsága, amellyel a hullámok hajlító igénybevételének ellenállnak, többek között az oldalmagasság négyzetével arányos, a tengeri és nagytavi hajók a hosszukhoz és szélességükhöz képest rendszerint jóval magasabbak a hullámmentes belvizekre készült hajóknál.
Ha valami okból mégis laposra kell készíteni a tengeri hajók testét (például a siklásra is képes nagyteljesítményű egytestű óceáni vitorlásokét), akkor az általános szilárdság biztosítása igen bonyolult, elsőrendű fontosságú feladattá válik, amelynek elmaflázása esetén a hajó esetleg kettétörik (mint az Amerika Kupa hajói két esetben is). Kiváltképp, ha a hullám hajlító igénybevételéhez hozzájárul az óriási hajlítónyomaték is, amelyet a hajóhosszfelező környékén lefelé ható erők (az árboc nyomása és a tőkesúly-felfüggesztés csaknem koncentrált húzóereje), valamint a hajóvégeket felfelé feszítő elő- és hátramerevítő kötelek húzása okoz. Ha viszont a hullám hossza jóval nagyobb a hajótesténél, az általános igénybevétel kisebb ugyan, de a gyors hajókra más veszély leselkedik.
A tengeren az erős szél okozta nagy hullámok szél felőli, hosszú és viszonylag lapos oldalán felrohanó gyors motoros vagy vitorlás valósággal „lezuhan” a hullámnak a széllel ellentétes (szélalatti) oldalán, amely sokkal meredekebb, mint a szél felőli oldal. Ha viszont a széllel szemben hajtjuk a hajót nagy sebességgel, a hullám viszonylag enyhe „hátán” lerohanva a következő hullám meredek oldalával találjuk szembe magunkat, ebbe belefúródva a hajó azonnal lefékeződik. A hajótestet ezekben az esetekben óriási dinamikus megterhelés éri, amely komoly károkat okozhat (például a Sydney-Hobart versenyeken sok vitorlás megsérült már ettől).
Valójában a hagyományos testformák két alapváltozatát is a hullámok alakították ki. A hullámmentes, sekély belvizeken kedvezőbb a lapos fenekű, szögletes bordaformájú, vagy a hajóoldal és fenék találkozásánál (az úgynevezett medersornál) kis sugárban lekerekített keresztmetszetű, a víz felett elöl és hátul széles véglemezzel lezárt (orr- és fartükörben végződő), nagy teltségű, kis merülésű hajótestek használata. Ezeket a szakma „dereglye formájú”-ként emlegeti; ilyenek például a közismert folyami ladikok, de a belvizeken megtalálható ez a forma minden méretben, a világszerte elterjedt Optimist vitorlásoktól egészen az 1600 tonnás hordképességű acéltestű folyami bárkákig.
A dereglye-testek nagy előnye, hogy a vízkiszorításos üzemmódban (amikor a hajó tömegét teljes egészében a bemerült térfogat felhajtóereje tartja) igen kis teljesítménnyel is jól hajthatók, mivel a haladás közben velük szembe áramló víz általában lefelé, a sekély merülésű hajófenék irányában igyekszik megkerülni őket. A hajófenék lapos orr-részének a vízvonal síkjával hosszirányban bezárt szöge az ilyen testnél elég kicsi, nem kényszeríti a vízáramlást erős irányváltoztatásra, így nem okoz nagy orrhullámot. (Amikor először eveztem egy látszólag ormótlan hatméteres, négymázsás ladikban, megdöbbentem, hogy milyen könnyen hajtható).
Ráadásul a sekély, lapos orrú test a hullámmentes vízen igen könnyen hozható siklásba, mert a nagy sík felület jelentős hidrodinamikai felhajtóerőt produkál. A hullámos vízterületekre ez a testforma azonban alkalmatlan, mert a lapos orr-részt folyamatosan érő hullámütések szétrázzák a hajótest és gépek szerkezetét, és a hajón tartózkodást gyakran elviselhetetlenné teszik. Így aztán a tengeren és a nagytavakon korábban a vízkiszorításos üzemű, viszonylag lassú, klasszikus „hajó formájú” testek terjedtek el, kerek vagy U-alakú bordametszettel, hegyes orrtőkével és hátul a víz alatt szintén elvékonyodó, hegyes far-kialakítással (a víz felett rendszerint fartükörrel vagy elliptikus formájú, esetenként hegyes farral).
Ezeknél a gazdaságos üzemeltetéshez igen fontos a nagy testhosszúság (viszonylag kis szélesség mellett), amelynek esetében a hajó haladását gátolni igyekvő vízellenállás jelentős része, a hajótest gerjesztette saját hullámrendszer fenntartására fordított energiaveszteség viszonylag alacsony, így nagyobb sebesség érhető el (ahogy a régi hajós közmondás tartja: „a hosszúság fut”); erre majd a hajók menetellenállásával foglalkozó részben adunk bővebb magyarázatot.
