नौइंजीनियरी

नौइंजीनियरी (Naval engineering) प्रौद्योगिकी की वह शाखा है जिसमें समुद्री जहाजों एवं अन्य मशीनों के डिजाइन एवं निर्माण में विशिष्टि (स्पेसलाइजेशन) प्रदान की जाती है। इसके अलावा किसी जलयान पर नियुक्त उन व्यक्तियों (क्रिउ मेम्बर्स) को भी नौइंजीनियर (नेवल इंजीनियर) कहा जाता है जो उस जहाज को चलाने एवं रखरखाव के लिये जिम्मेदार होते हैं। इसके अलावा नौइंजीनियरों को जहाज का सीवेज, प्रकाश व्यवस्था, वातानुकूलन एवं जलप्रदाय व्यवस्था भी देखनी पड़ती है।

नौशक्ति संयंत्र तथा उपसाधित्र

(Marine power plants and accessories)

पैडल चक्रों को चलानेवाले इंजन

पैडल चक्रों को चलानेवाले धुरे नौकाओं के मध्य भाग में आड़े लगाए जाते हैं और नौका के मध्य में दो इंजन इस प्रकार लगाए जाते हैं कि यदि चाहें तो दोनों इंजन मिलकर दोनों ही पैडलचक्रों को एक साथ चलाएँ और चाहें तो असंबद्ध होकर केवल अपने अपने ही पैडलचक्र को यथेच्छा, एक आगे और दूसरा पीछे की तरफ चलाकर, आवश्यकतानुसार नौका की दिशा को बदल दें या पैतरा बदली करें। ऐसा कर सकने के लिए दोनों इंजनों के धुरों बीच में जहाँ मिलते हैं, वहाँ एक धुरे के सिरे को पनालीदार (w) (splined) बनाकर उसपर सरकती हुई, चालक चर्खी (sheave) लगा देते हैं। जब दोनों को एक साथ चलाना होता है तब वह चर्खी सरककर दूसरे धुरे पर बनी एक क्रैंक पिन में फँस जाती है। पैडल चक्रों की छोटी नौकाओं को चलाने के लिए खड़े इंजन तो अपने झोंके के कारण अनुपयुक्त होते ही है और आड़े इंजन बहुत जगह घेरते हैं; अत: इनके लिए 19वीं शताब्दी में कई विशेष प्रकार के इंजन बनाए गए थे, जो ऊँचे भी नहीं थी और अधिक जगह भी नहीं घेरते थे। इन इंजनों में स्टपुल इंजन (Stuple engine), डायैगोनैल इंजन (Diagonal engine), औसिलेटिंग इंजन (Oscillating engine), पेन का ट्रंक इंजन (Penn's Trunk engine) और माउड्स्ले का रिटर्न कनक्टिंग रॉड इंजन (Moudslay's Return Connecting Rod Engine) मुख्य हैं।

पेंच प्रणोदित्र के सिद्धांत और क्रिया (Principles and action of screw propeller)

आधुनिक जहाजों को चलाने के लिए उनके पिछले सिरे पर जो पंखेनुमा यंत्र लगाया जाता है उसे नोदक या प्रणोदित्र अथवा 'प्रणोदी पेंच' कहते हैं। इसकी आकृति पंखेनुमा दिखाई देती हैं, लेकिन क्रिया ठीक चूड़ीदार पेंच के समान ही होती है। यह पंखेनुमा पेंच समुद्र के पानी में चूड़ी सी काटता हुआ जहाज को लेकर आगे बढ़ जाता है। पेंच के ऊपर तो हमें चूड़ियों की पूरी वेष्ठनें दिखाई पड़ती हैं, लेकिन इन पंखों में नहीं दिखाई पड़तीं, क्योंकि प्रत्येक पंखुड़ी, एक बहुत बड़े (pitch) पिचवाले अभिकल्पित पेंच की पतली सी अंगोडी (slice) की एक त्रैज्य फाँक हैं। साधारण पेंच में जैसे-जैसे चूड़ी की गलियों की संख्या बढ़ती हैं उसकी लीड (lead) की लंबाई भी उसी अनुपात से बढ़ जाती है। प्रणोदित्र की पंखुड़ियों का वक्र भी एक बहुत बड़ी लीड में फिट होता हुआ बनाते हैं। अत: यदि कोई पंखा छोटी लीड का है तो उसे लंबे फासले को तय करने के लिए अधिक चक्कर लगाने पड़ेंगे और यदि वह बड़े लीड का है तो वह कम चक्करों में ही उस फासले को तय कर सकता है। जिस प्रकार ठोस पेंच और लीड के हिसाब से चक्कर लगाने पर एक निश्चित फासला तय कर लेता है, पानी में चलनेवाला यह पंखेनुमा पेंच वैसा ही नहीं कर सकता, क्योंकि पानी तरल पदार्थ होने के कारण इधर उधर वह जाता है। इस प्रकार जहाज की चाल में जो कमी आ जाती है उसे प्रणोदित्र का सर्पण या सरक (slip) कहते हैं।
सर्वप्रथम जब प्रणोदित्र का आविष्कार हुआ, उस समय जहाजी इंजीनियरों के सामने उसे तेज चाल से चलाने की समस्या आई। पैंडलचक्रों को चलानेवाले इंजन बहुत ही धीमे (gears) की सहायता लेनी पड़ी। बाद में द्रुत गति से चलनेवाले खड़े इंजन बन जाने और फिर टरबाइन तथा डीजल इंजनों का प्रयोग आरंभ हो जाने से यह समस्या हल हो गई।

प्रणोदित्र संचालन

प्रणोदित्र के ठीक प्रकार से काम करने के लिए यह आवश्यक है कि उसके पंखे पानी में पूरी तरह से डूबे रहें। अत: उसे चलानेवाले धुरे भी जहाज के पीछे की तरफ किसी उपयुक्त प्रकार के छेद में से होकर उसके फ्रेम और आवरण के बाहर निकले रहें। यह जल-तल-रेखा से काफी नीचे होता है। उन छेदों की परिधि और धुरों की परिधि के बीच ऐसा प्रबंध भी होता है कि समुद्र का पानी उसमें से जहाज में न घुसने पाए। इस काम के लिए अनेक प्रकार की युक्तियों बनाई गई हैं। साधारण युक्तियों में धुरा गरम भी हो जाता है, अत: इसमें तेल भरकर चलाने का प्रर्वध और विशेष अवसरों पर गरम पानी से ताप कम करने का प्रबंध भी किया गया है। जिन जहाजों में दो या तीन प्रणोदित्र लगाए जाते हैं उनमें बगली प्रणोदित्रों के धुरों की खोलों को सहारा देने के लिए जहाज के बाजू के फ्रेम में उचित प्रकार से ब्रैकेट लगाकर, उनमें खोलों को स्थिरता से बाँधकर प्रणोदित्र का धुरा चलाया जाता है।

प्रणोदित्र का नोद (Thrust of propeller)

प्रणोदित्र घूमते समय जब पानी को चीरकर जहाज को आगे की तरफ ढकेलता है, उस समय उसकी प्रतिक्रिया के रूप में उसी परिमाण का नोद आगे की तरफ मुड़ता है, जिससे बेयरिंगों (bearings) के बहुत ही शीघ्र घिस जाने तथा पुर्जों के स्थानच्युत हो जाने का डर रहता है। अत: प्रणोदी धुरे की पिछली खोल, जिसमें से वह धुरा पीछे की तरफ बाहर निकला रहता है और इंजन अथवा टरबाइन के बीच एक बॉक्सनुमा नोदक बेयरिंग लगा दिया जाता है, जिसके भीतर की तरफ खाँचों में धुरे पर बनी कई कालरें (collar) सही सही बैठी रहती हैं और वे सब मिलाकर प्रणोदी पंखे से आनेवाले नोद को सह लेती हैं। बेयरिंग के खाँचों में, धुरे की कालरों के दोनों तरफ, मुलायम पीतल के बने अर्धचंद्राकार अस्तरपट्ट डाल दिएजाते हैं और ऊपर से उनपर तेल चुआने का प्रबंध रहता है। कई नोदक बेयरिंग बॉक्सों में तेल की नाँद नीचे की तरफ बनी होती है, जिसमें धुरे की कॉलरें खंडश: डूबी हुई चला करती हैं। इनमें लगे अस्तरपट्ट घोड़े की नाल की आकृति के होते हैं।

प्रणोदित्रों को चलनेवाले इंजन

वाष्प टरबाइनों के आविष्कार के पहिले तक, प्रणोदित्रों को चलाने के लिए ऊपर की तरफ सिलिंडरोंवाले खड़े वाष्प इंजन काम में लाए जाते थे, जो अक्सर चतुष्संयोजी (quadruple compound) प्रकार के हुआ करते थे। जहाजों में प्रत्येक प्रणोदित्र को चलाने के लिए दो दो इंजन एक जोड़े में लगाए जाते हैं। जब जहाज का परिभ्रमण हो या दिशा बदलनी हो तब उन दो में से केवल एक का ही प्रयोग किया जाता है। जहाज को तेजी से आगे चलाते समय दोनों इंजन मिलकर एक प्रणोदित्र को चलाते है।

वाष्प टरबाइन

प्रणोदित्रों को चलाने के लिए आजकल टरबाइनों का रिवाज बढ़ता जा रहा है, क्योंकि ये कई बातों में इंजनों से भी अधिक सुविधाजनक तथा सस्ते पड़ते हैं। वैसे इनमें इंजनों की अपेक्षा वाष्प का खर्चा प्रति अश्वशक्ति अधिक होता है। चित्र 16, में एक प्रणोदित्र युक्त छोटे जहाज में एक उच्च दाब और एक अल्प दाब के टरबाइनों का जोड़ा उनके संघनित्र सहित दिखाया है। टरबाइन बड़ी तेजी से घूमनेवाला यंत्र है, इधर प्रणोदित्र से दक्षतापूर्वक काम लेने के लिए उसे टरबाइन की अपेक्षा काफी मंद गति से चलाना पड़ताहै। अत: प्रणोदित्र की चाल मंद करने के लिए बीच में छोटी और बड़ी गरारी लगाना आवश्यक हो जाता है। टरबाइन की धुरी पर छोटा पिनियन (pinion) और प्रणोदित्र के धुरे पर बड़ा पिनियन लगाया जाता है।
किसी जहाज में कहाँ कहाँ टरबाइन बैठाए जाऐं यह, बात उस जहाज के आकार एवं प्रकार पर निर्भर करती है। सब से सरल तरीका तो यह है कि एक प्रणोदित्र के लिए कम से कम एक टरबाइन तो अवश्य ही होना चाहिए। दूसरा तरीका यह है कि उच्चदाब और अल्पदाब के टरबाइन का जोड़ा संघनित्र सहित प्रत्येक प्रणोदित्र के साथ लगाए जाए। इस प्रबंध में बॉयलर में से आनेवाला ताजा वाष्प पहले उच्चदाब के टरबाइन में और फिर अल्पदाब के टरबाइन में काम करने के बाद संघनित्र में जाकर विसर्जित हो जाएगा। इस प्रबंध में उत्पादित शक्ति का इस प्रकार से समविभाजन किया जाता है कि प्रत्येक टरबाइन का जोड़ा एक एक प्रणोदित्र को गियर के माध्यम से दोनों तरफ स्वतंत्रतापूर्वक चला सके। कई जहाजों में, जिनमें तीन प्रणोदित्र होते हैं, उच्चदाब की टरबाइन तो बीच के प्रणोदित्र को चलाता है और दोनों बाजुओं में लगे अल्पदाब टरबाइन बगली प्रणोदित्रों को चलाते हैं।

इंजनों और टरबाइनों का संयुक्त प्रयोग

टरबाइनों के प्रयोग के आरंभिक काल में और आजकल भी, कई बड़े बड़े जहाजों में संयोजी इंजनों (compound engines) के साथ साथ टरबाइनों का भी प्रयोग किया जाता है। जब जहाज पूरे वेग से आगे चलता है तब तो टरबाइन और इंजन दोनों ही मिलकर काम करते हैं, लेकिन जब जहाज को उल्टा चलाना होता है तब टरबाइन का संबंध धुरे से काट दिया जाता है। ऐसा करते समय अल्पदाब के सिलिंडर में काम करने के बाद वाष्प, टरबाइन में जाकर काम करने के बदले सीधे संघनित्र में चला जाता है। इसमें जहाज का मध्यवर्ती प्रणोदित्र तो उच्चदाब, मध्यदाब और अल्पदाब के त्रिप्रसारीय संयोजी इंजन द्वारा चलाया जाता है और अल्पदाब के सिलिंडर में काम कर चुकने के बाद वाष्प लगभग नौ पाउंड प्रतिवर्ग इंच की दाब पर, बाजुओं में लगी टरबाइनों को चलाता है, जिससे बाजुओं के प्रणोदित्र चलते हैं। फिर बाद में यह वाष्प संघनित्र में जाकर विसर्जित हो जाता है। जिन बड़े जहाजों की रफ्तार 16 नॉट प्रति घंटा से नीची हो उन्हीं में इंजन और टरबाइनों का संयुक्त विन्यास उपयोगी हो सकता है। इससे ऊँची रफ्तारवाले जहाजों के लिए तो पूर्णतया टरबाइनों का प्रयोग ही लाभदायक रहता है।

जहाजी वाष्प इंजनों तथा टरबाइनों के सहायक एवं अनुसंगी उपकरण

(Auxiliaries and accessories for steam engines and turbines)

बॉयलर

20वीं शताब्दी के प्रथम चरण तक जहाजी इंजनों को वाष्प देने के लिए अग्निनाल बायलरों का ही अधिकतर प्रयोग हुआ करता था, जिनमें स्कॉच (Scotch) सर्वोत्तम समझा जाता था और जलनाल बायलरों में विलकॉक्स-बैबकॉक (Wilcox Babcok) बायलर ही श्रेष्ठ समझा जाता था। अब जलनालिका बायलरों का प्रचार बढ़ता जा रहा है, क्योंकि इनके द्वारा उच्च दाब का वाष्प विपुल मात्रा में बहुत ही थोड़े समय में प्राप्त किया जा सकता है। अब विलकॉक्स-बैवकॉक में भी बहुत सुधार हो गए हैं। इनके अतिरिक्त स्टलिंग (Stirling) बॉयलर, थॉरनिक्राप्ट (Thornycroft) बॉयलर, यारो (Yarrow) बॉयलर, ह्वाइटफॉस्टर (Whitefoster) बॉयलर आदि, जलनालिका बायलरों का जहाजी कामों में बहुत प्रयोग हुआ करता है।
समुद्री पानी खारा होता है अत: उसका प्रयोग सीधा ही बॉयलरों में नहीं किया जा सकता और यह पीने के योग्य भी नहीं होता। जहाजों पर इस पानी को काम के योग्य बनाने के लिए आसवन यंत्र (distiller), उद्वाष्पक (evaporator) आदि उपसाधित्र लगाए जाते हैं। बॉयलर के भीतर पानी पहुँचाने के लिए विशेष प्रकार के भरणयंत्र (feed pump) और बॉयलर में प्रवेश करने के पहले ही उसे काफी गरम करने के लिए भरण तापक (feed heater) लगाए जाते हैं। इंजनों और टरबाइनों में प्रयोग करने के बाद वाष्प को वृथा न जाने देकर, उसे संघनित्रों में जमाकर तथा ठंढाकर पानी के रूप में फिर से प्रयोग के लायक बना लिया जाता है। आसवनयंत्र और उद्वाष्पक तो संघनित्र के पानी में होनेवाली कमी को ही पूरा करते हैं। खाद्य पदार्थों को पूरी यात्रा भर सुरक्षित रखने के लिए प्रशीतित्र (refrigerator) लगाए जाते हैं। संवातन (ventilation) तथा छोटे यंत्रोंपकरणों को अटकाव की जगहों पर चलाने के लिए वायुसंपीड़क (air compresser), प्रकाश के लिए विद्युदत्पादक यंत्र (विद्युत जनित्र/ dynamo), कर्ण गियर (steering gear) तथा क्रेनों के लिए द्रवचालित पंप (hydraulic pumps) आदि उपसाधित्रों के रूप में लगाए जाते हैं। बंदरगाहों पर पहुँचने पर मुय वाष्प इंजन बंद कर दिए जाते हैं। वहाँ जहाज को आगे पीछे चलाने तथा प्रकाश और मरम्मत के कामों के लिए छोटे डीज़ल और तेल इंजन लगाए जाते हैं।

जहाजों को चलाने के लिए अंतर्दहन इंजनों का उपयोग

घाट नौकाओं (ferries) और नदियों में चलनेवाली नौकाओं (river boats) के संचालन के लिए आजकल तेल और पेट्रोल इंजनों का अधिकतर प्रयोग होता है। समुद्र में चलनेवाले छोटे जहाज ऑटो साइकल के अनुसार काम करनेवाले डीज़ल इंजनों से चलाए जाते हैं। बहुत बड़े जहाज तो अब भी वाष्प इंजन और टरबाइनों से भी चलते हैं, क्योंकि डीज़ल जहाजों पर लगभग 5-6 डीज़ल इंजन मिलकर एक प्रणोदक धुरे को चला पाते हैं। डीज़ल इंजनों में एक ही सिलिंडर होता है, जो साधारणतया 1,000 अश्वशक्ति से अधिक का नहीं होता। आधुनिक प्रकार के अच्छे से अच्छे, विशेष प्रकार के, डीज़ल इंजन से भी प्रति सिलिंडर दो या ढाई हजार से अधिक अश्वशक्ति नहीं प्राप्त की जा सकती। यदि एक प्रणोदित्र के लिए पाँच डीज़ल इंजन भी एक साथ लगाए जाएँ तो वे हजार अश्वशक्ति ही प्राप्त होगी, जबकि एक आधुनिक प्रकार के बड़े जहाज को निरतर 70-80 हजार अश्वशक्ति की आवश्यकता हुआ करती है। इसलिए बहुत बड़े जहाजों का चलाने के लिए अब भी वाष्प इंजनों का ही प्रयोग किया जाता है। हाँ, उनपर छोटे मोटे कामों के लिए डीज़ल इंजनों से सहायता ली जा सकती है। बेशक, छोटे जहाजों के लिए डीज़ल इंजन सर्वथा उपयुक्त होते हैं, क्योंकि इनका प्रयोग करने से बॉयलर, कोयला, उद्वाष्पक, भरणजलतापक, भरण फिल्टर, भरणपंच और संघनित्रों की आवश्यकता नहीं रहती और उनसे बचा हुआ स्थान व्यापारिक माल लादने के काम में आ सकता है। थोड़ी सी जगह में ही पूरी यात्रा के लिए तेल भर कर रखा जा सकता है, डीज़ल इंजनों के चौगिर्द अच्छी सफाई रखी जा सकती है, क्योंकि वहाँ राख, कोयला और धुएँ का काम ही नहीं होता। फायरमैन जैसे कुशल कर्मचारियों की भी आवश्यकता नहीं रहती और एक ही चालक कई इंजनों को सँभाल सकता है, अत: वेतन में भी बचत हो जाती है।

स्टीयरिंग गियर तथा रडर

जहाजों तथा नौकाओं का संचालन (दायें-बांयें मोड़ना) रडर (Rudder) के द्वारा होता है, जो स्टर्नपोस्ट (कुदास) के आधार पर लगा होता है। इसे चलाने के लिए छोटी नौकाओं में तो रडर के डंठल के ऊपरी सिरे पर हाथचर्खी लगा दी जाती है, लेकिन बड़े जहाजों में उसे चलाने के लिए छोटे इंजनों या जलशक्तिचालित (हाइड्रालिक) यंत्रों की सहायता ली जाती है। रडर को घुमाने के लिए आवश्यक बल रडर के आकार, जहाज की रफ्तार और जहाज की अनुदैर्घ्य मध्यरेखा से रडर के पल्ले के कोण पर निर्भर करता है। उदाहरणत:, यदि कोई जहाज 15 नॉट प्रति घंटे की रफ्तार से चल रहा हो उसके रडर के पानी में डूबे हुए भाग का क्षेत्रफल 100 वर्ग फुट हो तथा मध्यरेखा से उसका कोण 30 डिग्री हो तो गणित द्वारा यह सिद्ध किया जा सकता है कि उस रडर को घुमाने में 32,130 पाउंड का बल लगाना पड़ेगा, जो मानवीय सामर्थ्य के बाहर की बात है। इस काम के लिए ब्राउन की हाइड्रॉलिक स्टियरिंग टेलिमोटर, हैरीसन का स्टियरिंग गियर (जिसमें दो छोटे छोटे वाष्प इंजनों का प्रयोग होता है), हेस्टी (Hastie) का स्टियरिंग गियर और हैले-शॉ मार्टिन्यू (Hele Shas Martinue) का हाइड्रॉलिक स्टियरिंग गियर आदि मुख्य हैं। छोटे वाष्प इंजनों के जोर से कुछ दंतचक्र चलकर रडर दंड के ऊपर लगे एक बड़े दंतचक्र को आवश्यकतानुसार घुमा देते हैं। उस चक्र को इच्छित जगह पर रोक रखने के लिए विशेष प्रकार की कमानी और क्लच ब्रेक आदि भी लगे होते हैं।