Demizalı tasarımı tarihindeki en önemli sıçramalardan biri olan AGSS-569 tanımlamalı arge denizaltısının suya inişi ile birlikte çözülmesi gereken yeni ve karmaşık sorunlar silsilesi da ortaya çıkmış oldu. Bu tasarımı temel alan 585 sınıfı nükleer denizaltının inşası ile birlikte de söz konusu sorunların giderilmesine yönelik çalışmalar daha da önem kazandı.

Ortaya çıkan bu yeni sorunlarla aslında ilk kez, benzer gövde şekline sahip olduklarından, çok daha önceki yıllarda havagemileri üzerinde karşılaşılmıştı ve bu konuda yapılmış çalışmalar bazı başlangıç verilerini oluşturuyordu ama konu bundan daha karmaşıktı.

Resim.1) Dönel gövdeli AGSS-569 (Albacore) tasarımı temelinde geliştirilen ilk nükleer denizaltı olan 585 (Skipjack) sınıfnın dönüş davranışının incelenmesi amacıyla yapılan rüzgar tüneli deneylerinden birkaç görüntü, 1950'lerin ilk yarısı olmalı.

Bu yeni denizaltı hendesesi önceki nesil denizaltılardan oldukça farklı olarak, eksensimetrik bir gövdeye ve buna bağlanmış simetrik bir kanat kesitine sahip kanat şeklinde bir kuleye sahipti. Ortaya çıkan ciddi sorun ise şuydu:

Hidrodinamik Dengesizlik

Oluştuğu şart sebebiyle; Denizaltı Manevra Dengesizliği denebilecek bu durum bilhassa nükleer denizaltıların kesintisiz olarak sağlayabildiği yüksek güç sayesinde elde edilebilen yüksek süratlerde seyir halindeyken yapılan dönüşlerde ortaya çıkmaktadır ve dönüş keskinleştikçe ve/veya hız arttıkça etkisi artmaktadır.

Bu olay kabaca şu şekilde gerçekleşir:

Denizaltı sapma ekseni etrafında tamamen yatay seyirde dönmeye başladığında dönel gövdenin alt ve üst taraflarında iç yönlü dönen birer adet büyük girdap yapısı [Resim.2] oluşmaya başlar. Bu oluşum akışın gövdeden ayrılmasıyla meydana gelir.

Resim.2) Kulesiz bir suboff gövdesi için dönüşte oluşan ayrılmış girdap yapılarının incelenmesi için gerçekleştirilen bir OpenFOAM çalımasından görüntü. Dahasını merak eden buraya tıklayabilir.

Aynı esnada kulenin alt ve üst uçlarında da iki farklı girdap yapısı daha kendini gösterir. Kulenin ucunda, dönüş sebebiyle artmaya başlayan hücum açısı sebebiyle kanat ucu girdabı oluşmaya başlar. Kulenin gövdeyle birleşen alt ucunda ise kök girdabı hâsıl olur.

Resim.3) Kule dahil suboff modelinin (aff-1) 30 derecelik dönüşü için hesaplanan temel girdap yapılarının gösterimi. Burada hesaplama örgüsü çözünürlüğü yetersiz kaldığından kök girdabın gövde girdabı ile etkileşimi açıkça görülemiyor. Yine de bu konuyu biraz daha merak eden vara buraya tıklayabilir.

İşte bu kule kök girdabının gövdeden ayrılan üst girdapla etkileşeme girmesi sonucunda artan basınç sebebiyle kıç aşağı basılır ve denizaltının tirimi hızla değişmeye başlar ve durum baş kökenli akış ayrılması neticesinde oluşan yeni bir girdap sistemini daha tetikler ve bir yandan hız kaybederken denizaltının derimliği de artmaya başlar ve o esnada (örneğin bir torpilden kaçmaya çalışırken) denizaltı zaten azami dalış derinliği yakınlarındaysa çok ciddi durumlar oluşabilir.

Bu tür bir hidrodinamik dengesizlikten kaçınmak için "sürat-dümen açısı-derinlik" değişkenlerinin sınırlarına göre hareket etmek gerekir ki ABD donanması bu yöntemi tercih etmektedir, konuya çözüm getirebilecek sistemleri geçmişte denese de bugüne kadar kullanmamıştır.

Sovyet-Rus donanması ise örneğin Viktor ve Akula sınıflarında uygulandığı şekilde farklı kule tasarımı anlayışlarıyla bu durumun önüne geçmeye çalışmıştır. Bu konuya 2002 yılında sınırlı bir giriş yapmıştık ama o günkü donanım ve yazılım imkanlarıyla daha fazlası mümkün olamamıştı. 23 yıl sonra bugün hâlâ pek mümkün olamayabilir, artık yazılım sıkıntısı olmasa da eldeki donanım imkânları sıkıntı ; )

Aslında bu konu, akış dengesizliğinin sebep olduğu burada bahsi geçen dinamik etkiden daha fazlasını da içinde barındırmaktadır, örneğin dönüş hidroakustiği gibi...

Fırsat olursa gelecekte bu meseleye daha başka açılardan ve belki hesaplamalı olarak da temas etmeye çalışabiliriz, en azından giriş yapmış olduk.