Nasıl Bi Dümen Çevirmeli?
Çarşamba, 09 Ekim 2019

Dümenler, gemilerin güvenle ve istenilen şekilde seyir yapabilmesi için son derece önemli, hayatî unsurlardır. Bu sebeple tasarımları da çok çeşitli açılardan dikkât ister örneğin hidrodinamik açıdan bakıldığında; gövde-dümen, pervane-dümen etkileşimleri gibi ayrıntılar da dümenin yapısından bağımsız olmalarına rağmen tasarımın başarılı olabilmesi için gözardı edilemeyecek kadar önemlidir. Kullanım alanlarına ve ihtiyaçlarına bağlı olarak dümenlerin mekanik nitelikleri de gâyet hassas ve zorlu mühendislik problemleri sunabilir.

Çalışmada kullanılan muhtelif dümen kesitleri

Resim.1) Burada yapılacak hesaplamalı incelemeler için seçilmiş, gemi dümenleri açısından önemli sayılabilecek bâzı kanat kesitleri.

Gemilerin dönüş ve rota dengesi yetenekleri açısından en önemli değişken olan dümenlerin tasarımı denizaltılar söz konusu olduğunda daha da zorlaşır. Bunda ilâve üçüncü eksen yanında düşük iz ihtiyacının azami seviyede önemli olmasından kaynaklanan etkilerin de katkısı vardır.

Günümüz için dümen kesitleri tercihinde başlangıç noktası olarak dört haneli NACA serisinin kullanılması yaygın bir tercihtir ve bu tercihin makûl sebepleri mevcuttur. Daha yüksek (kaldırma) verimli dümen ihtiyacı söz konusu olduğunda IFS ve HSVA serilerine yönelme eğilimi ve daha da yüksek verim için ise "balık kuyruğu" veya flaplı dümenlere yönelme ihtiyacı söz konusu olur. Balık Kuyruğu ve flaplı dümenleri ayrı başlıklar altında bağımsız olarak ele almak daha uygun olacağı için buradaki giriş çalışmasında kullanılacak olan dümen kesitleri aşağıdaki gibi seçilmiştir:

  1. NACA 0020
  2. NACA 643 018
  3. HSVA MP 71-20
  4. HSVA MP 73-20
  5. IFS 58-TR15
  6. IFS 61-TR25
  7. IFS 62-TR25

Başlangıç olarak yukarıdaki yedi kanat kesidinin meşhur bir FORTRAN 77 kodu olan XFOIL çözücüsü1 ile 2 boyutlu incelemesi ele alınacaktır. XFOIL, lüzucî etkileri yüksek dereceden panel yöntemi ile birleştirerek ve Karman-Tsien sıkıştırılabilirlik düzeltmesini de hesaba dâhil ederek çalışan melez bir çözüm yöntemine sahiptir. Sınır tabaka ve geçiş eşitlikleri lüzucî olmayan akış bölgesi ile birlikte Newton yöntemi ile çözülür ki bu yaklaşım özellikle geçiş ayrılması kabarcığının oluştuğu alçak Reynolds sayılarında hızlı bir çözüm elde edebilmek için son derece uygundur. Fakat belirtmek gerekir ki burada daha yüksek sayılabilecek Reynolds sayıları söz konusudur ve LAK2 gibi etkiler mevcut değildir.

Elde edilen sonuçların özeti [Resim.2-6] üzerinde görülebilir. Konuyu daha fazla uzatmamak için ise verilerin yorumlanması okuyucuya bırakılmıştır.

Yedi Kanat Kesidi için hesaplanan Kaldırma Katsayısı Eğrileri

Resim.2) Yedi aday kanat kesidi için Re 3,5e06'da elde edilen Kaldırma Katsayısılarının (Cy) 0o-35o aralığında Hücum Açılarına (HA) göre dağılımları.

Yedi Kanat Kesidi için hesaplanan Direnç Katsayısı Eğrileri

Resim.3) Yedi aday kanat kesidi için Re 3,5e06'da elde edilen Direnç Katsayısılarının (Cx) 0o-35o aralığında Hücum Açılarına göre dağılımları.

Yedi Kanat Kesidi için hesaplanan Direnç/Kaldırma Katsayısı Eğrileri

Resim.4) Yedi aday kanat kesidi için Re 3,5e06'da elde edilen Direnç Katsayısı / Kaldırma Katsayısı eğrileri.

Resim.5) Re 3,5e06'da elde edilen Kaldırma Katsayısı / Direnç Katsayısı eğrilerinin Hücum Açılarına göre dağılımları.

Yedi Kanat Kesidi için hesaplanan Moment Katsayısı Eğrileri

Resim.6) Yedi aday kanat kesidi için Re 3,5e06'da elde edilen Moment Katsayısılarının (Cz) 0o-35o aralığında Hücum Açılarına göre dağılımları..


Reynolds Sayısı için neden 3,5e06 değerinin seçildiğinden bahsetmek gerekirse; bu sayı yaklaşık olarak Tip214 türü denizaltıların baş ufkî dümenlerinin taktik seyir hızlarında maruz kaldığı akış şartlarına isabet etmektedir. Buradan da anlaşılabileceği gibi konu; denizaltı baş ufkî dümenlerinin tasarımı ile devam edecek daha sonra kuyruk dümenleri ele alınacaktır. Bu bağlamda yukarıdaki dümen kesitlerinin daha ayrıntılı 2B/3B akış incelemeleri yanında aktif ve pasif akustik izlerinin de değerlendirilerek karşılaştırılması söz konusu olabilir.

Bütün bunlar tamamlanabilirse belki o zaman Tip214 üzerindeki dümenlerin, güncel teknolojik seviye göz önüne alındığında, neden böyle ilkel bir tasarıma sahip olduğu konusunda somut veriler ortaya konabilir ki böylece bu denizaltı üzerindeki dümenlerin (ve benzeri diğer bâzı tasarım ayrıntılarının da) özel olarak yetersiz kalmak üzere(!) şekillendirildiği daha iyi anlaşılabilir ama ne demişler; it ürür, kervan yürür! Kaldı ki dünya genelinde alman arpasının müptelâsı da pek çok.

♦ Açıklamalar

1. Belirtmek uygun olur ki daha hızlı ve verimli bir çalışma için burada XFOIL çözücüsü XFLR5 arayüzü üzerinden kullanılmıştır. [geri]
2. LAK: Laminer Ayrılma Kabarcığı [geri]
 
Telif Hakkı © 1997-2021 [uskudar.biz]
- sürüm 6.0.0 - Bütün Hakları Saklıdır.
Kullanım şartları için tıklayın!