SeyrüseferMühendishaneMakaleler → Gemi Direnci'ne Giriş

Gemi Direnci'ne Giriş

Mühendishane - Makaleler
Salı, 13 Haziran 2000

Gemi DirenciSudinamiğinde sıvı içindeki bir cismin hareketine karşı oluşan kuvvete "direnç" denir. Havadinamiğinde ise genelde aynı kuvvet için "sürükleme" tabiri kullanılır. Gemi olarak nitelendirilebilecek araçların çoğu, daha doğrusu denizaltılar ve ekranoplanlar (yüzey etkili uçan kanatlı araçlar) hariç tümü, daima hem su hem de hava içinde hareket ettiklerinden sudinamiği + havadinamiği problemi sunarlar. Denizaltılar temelde sadece su içinde, ekranoplanlar ise hava içinde hareket etmek üzere tasarlanmış araçlardır. Bununla birlikte belirli süreler için diğer gemiler gibi su yüzeyinde de hareket etmeleri gerekir.

Yine de rüzgarla sevk edilenler veya çok yüksek süratli motorlu yarış tekneleri dışındaki pek çok deniz aracı için havadinamiği konusu herhangi bir öncelik taşımaz. Kabaca, suyun havadan 800 kat daha yoğun olduğunu ve direnç kuvvetinin yoğunlukla doğru orantılı olduğunu düşünürsek bunu da makûl karşılamak gerekir.

Bu bölümde konunun sadece sudinamiği (hidrodinamik) bölümü incelenecektir, daha sonra havadinamiği (aerodinamik) konusu için de bir bölüm hazırlamak söz konusu olabilir.

Gemi üzerindeki direnç kuvveti pek çok bileşenden oluşur ve detaylı bir değerlendirme yapabilmek için bu bileşenlerin ayrı ayrı incelenmesi gereklidir. Direnç konusunun temelini kavrayabilmek için de bu bileşenlerin tanınması şarttır. Diğer taraftan toplam direnç kuvvetinin nasıl bileşenlerine ayrılacağı konusunda farklı yaklaşımlar mevcuttur. Genel olarak direnç bileşenlerini aşağıdaki gibi tanımlayabiliriz.

  1. Sürtünme direnci; teknenin ıslak yüzeyi üzerinde, hareket yönündeki teğetsel gerilmelerin toplamıdır.
  2. Artık direnç; tekne gövdesi üzerindeki toplam direnç ile sürtünme direnci arsasındaki farktır.
  3. Viskoz direnç; viskoz etkilerin tükettiği enerjinin sebep olduğu direnç bileşenidir.
  4. Basınç direnci; teknenin gövdesi üzerinde, hareket yönündeki normal (yüzeye dik) gerilmelerin toplamıdır.
  5. Viskoz basınç direnci; viskozite ve türbülanstan dolayı oluşan normal gerilme bileşenlerinin toplamından meydana gelen direnç bileşenidir. Bunun değeri, tekne tamamen suya batmış olmadıkça doğrudan ölçülemez. Tamamen batmış durumda ise "viskoz basınç direnci" "basınç direnci"ne eşit olur.
  6. Dalga direnci; geminin su yüzeyindeki hareketi sırasında yarattığı yerçekimi dalgalarını oluşturmak için harcanan enerjinin sebep olduğu direnç bileşenidir.
  7. Dalga kırılma direnci; gemi baş dalgasının kırılmasıyla ilişkili direnç bileşenidir.
  8. Serpinti direnci; baş tarafta serpinti oluştuğunda bunun için harcanan enerjiyle ilişkili direnç bileşenidir.
  9. Takıntı direnci; şaft, şaft braketleri, dümen, sintine omurgaları, salmalar gibi gövdenin su altı kesimine bağlanan ilavelerin sebep olduğu dirençtir. Hiçbir takıntı olmadan sadece tekne gövdesi üzerine etki eden dirence "çıplak tekne direnci" denir.
  10. Pürüzlülük direnci; tekne yüzeyinin, pas boya, yosun vesaire gibi akışı bozucu etkiler yoluyla sebep olduğu enerji kaybıdır.
  11. Rota tutma direnci; geminin çeşitli sebeplerle rotasında gidebilmek için devamlı dümen düzeltmesi yapmasını gerektiren durumlarda oluşan dirençtir.
  12. Hava direnci; gemi gövdesinin su üstünde kalan bölümünün üst yapı, direkler ve diğer eklenti ve yapıların üzerinde geminin hareketi sebebiyle oluşan hava akışının sebep olduğu direnç kuvvetidir.
  13. Ek dirençler; geminin dalgalar arasında yol alırken yaptığı salınımlar nedeniyle oluşan dirençler, geminin rota üzerindeki hücum açısının sebep olduğu etkiler, rüzgarın su üstünde kalan bölüm üzerinde sebep olduğu etkiler vs.dir. Ayrıca kanal ve sığ su geçişlerinde de toplam direnç üzerinde değişiklikler meydana gelir.

Çıplak tekne üzerindeki toplam direnci iki temel yaklaşımla ifade edebiliriz;

Rtoplam = Rsürtünme + Rartık

veya

Rtoplam = Rviskoz + Rdalga

Viskoz direnç için hesaplama formülü;

Rv = 0,5 x Ro x U2 x S x Cv

Burada;

  • Ro; su yoğunluğu
  • U; geminin hızı,
  • S; ıslak yüzey alanı
  • Cv; viskoz direnç katsayısı'dır.

Cv'yi hesaplamak kolay olmamakla birlikte yapılan havuz deneylerine dayalı veriler üzerinde yapılan çalışmalar sonucunda bu amaçla kullanılmaya uygun bazı ampirik formüller geliştirilmiştir. Bunlardan birine göre;

Cv = (1+k) x Cf

şeklinde ifade edilebilir. Burada, viskoz direnç katsayısı (Cv) sürtünme direnci katsayısı (Cf) cinsinden ifade edilmiştir.

Yaygın olarak kabûl gören ITTC (International Towing Tank Conference) 1957 formülüne göre;

Cf = 0,075 / (log10Re - 2)2

şeklinde hesaplanabilir. Burada, Re reynolds sayısıdır ve k ise aşağıdaki formül ile hesaplanabilir;

k = 0,0097 x (igiriş + içıkış)

Burada, igiriş su hattında derece cinsinden giriş açısının yarısı ve içıkış su hattında derece cinsinden çıkış açısının yarısıdır.

Takip edecek konu başlıkları;

  1. Dalga direnci ve bileşenleri
  2. Havuz deneylerinin direnç hesapları için kullanılması
  3. Ampirik yaklaşımların direnç hesapları için kullanılması
  4. Hesaplamalı Akışkan Dinamiği'nin (HAD) direnç hesapları için kullanılması
  5. Çok gövdeli teknelerde direnç
  6. Yumrubaşın gemi direnci üzerindeki etkisi.
  7. Sığ su etkisi
  8. Hidrodinamik ve aerodinamik kaldırma kuvvetinden yararlanan deniz araçlarında direnç
Yaftalar:
 







Telif Hakkı © 1997-2017 [uskudar.biz] - sürüm 5.5.1 - Bütün Hakları Saklıdır. Kullanım şartları için tıklayın!
Joomla! GNU/GPL lisansı altında özgür bir yazılımdır.