Kare Yelkenden Kanat Yelkene: Yelkenli Teknelerin Fiziği – 3

Havacılık ve denizcilik

Daha önce sözü edilen Çin teknelerinin (junk), güverte üzerinden yalnızca bir kişi tarafından jaluzi ya da stor perde gibi yerine basılıp indirilebilen,son derece zekice tasarlanmış yelkenleri vardı (Şekil 7). Daha da önemlisi, bu yelkenlerin malzeme ve yapıları, teknelerin etkili bir biçimde rüzgarüstüne doğru seyir yapabilmelerine olanak veriyordu ki batı dünyasının bunun nasıl yapılabileceğini öğrenmesi için yüzlerce yıl geçmesi gerekmiştir. Bunun nasıl olduğunu anlamak için başta sözü edilen denizcilik havacılığı bağlantısını anlamak gerekir.

Bir levha çevresinde, levha yüzeyi ile küçük bir açı yaparak akan bir akışkanın levhaya uyguladığı kuvvetin büyüklüğü ve yönü, Newton’dan başlayarak günümüze değin pek çok fizikçiyi uğraştırmış olan bir problemdir. Newton’a atfedilen bir teoriye göre, küçük açılar için uygulanan kuvvetin önemsiz olduğu, açı büyüdükçe kuvvetin de açının sinüsü ile orantılı olarak büyüyeceği öngörülmüştü. Yüz yıldan daha uzun bir zaman önce yazdığı, makalede Lord Rayleigh, bu öngörüye şöyle karşı çıkmıştı: ‘pratik insanlar özellikle açının küçük değerleri için hedeften epey uzaklaşıldığını bilirler..’Ve o zamanlar henüz doğmamış olan denizcilik havacılığı (aeronautics) bilimini müjdelercesine ‘çekme’ ya da ‘kaldırma’ kuvvetini açıkça tanımlamaya çalışıyordu. Çinli kürekçilerin su içinde hareket eden kürekten daha büyük bir kuvvet elde etmek için, küreklerini suya özel bir biçimde daldırmalarından yola çıkarak 1876 yılında şöyle yazıyordu: Bir levhanın bir sıvı içerisinde geniş yüzeyi doğrultusunda hareketine karşı oluşan direncin, levhanın yanal hareketi ile arttırılabileceği gerçeği çok ilginç. Bu, yapay uçuş açısından yaşamsal önemi olan bir poblem olacağa benziyor.

Bu fikri geliştirerek küçük açılar için çok daha büyük bir kuvvetin oluşması gerektiğini hesapladı ki, yirminci yüzyılın başında ve sonraları, büyük bilim adamları tarafından geliştirilen hava kanatlarının dolaşım teorisine göre bugün biz bu kuvvetin daha da büyük olması gerektiğini biliyoruz. Bir kuşun yere doğru, kanatlarının alanına eşit bir paraşütle inebileceğinden daha küçük bir düşey hızla süzülebilmesini sağlayan kuvvet budur.Ve havada yana doğru hareket ediyor olsa bile, bir uçağın, kanatlarının gerçek alanına orantılı bir kuvvetle havada kalmasını sağlayan kuvvet de budur.

Şu andaki ilgi alanımıza dönecek olursak, rüzgarla küçük bir açı yapacak şekilde ayarlanan bir yelkenin ürettiği, rüzgarın esiş yönüne dik olan ve tekneyi rüzgarın geldiği yönle küçük bir açı yapacak şekilde götüren kuvvet, işte bu kaldırma (çekme) kuvvetidir.Ama çizimde görüldüğü gibi (Şekil 8) bu kuvvetin tekneyi yana sürüklemeye çalışan bileşeni, pruva yönündeki çekme bileşeninden çok daha büyük olacaktır.

Bu da yelkenli teknelerin su altında, yanal hareketini zorlaştıran ama ileri hareketini etkilemeyen bir yapıya sahip olmalarını zorunlu kılar. Çinlilerin icad ettiği, günümüzde hala Hollanda yerel teknelerinde yandan indirilen salmaların fonksiyonu da budur. Rüzgar sörfü, dingi ve yelkenli yatlar gibi modern teknelerde bulunan çeşitli boy ve biçimlerdeki sabit ya da hareketli (sürme) salmalar da bu amaca hizmet ederler.

Su içinde teknenin ön ve arkasındaki bu yüzeylerin işlevi, öyle görülüyor ki Rayleigh ve Froude tarafından, kimi günümüz yatçılarından daha iyi anlaşılmıştır. Gene makaleden okuyalım:
Uzun bir cismin su içindeki uzunlamasına hareketinin, bu cismi belirli bir hızla yanlamasına hareket ettirebilecek kuvvetten etkilendiğinin kanıtı olarak bay Froude şöyle diyor: ‘Bütün denizciler bilir ki hemen tramola attıktan sonra bir teknenin rüzgar altına düşme miktarı, tekne hız kazandıktan sonraki düşme miktarından daha fazladır. Tekne hız kazandıkça düşme miktarı yalnızca göreceli olarak değil, mutlak olarak azalır.

Buradan da görülüyor ki, teknenin yana doğru hareketini (düşme) önleyen kuvvet, su içinde yana doğru hareket eden kanat biçimli yapıya gösterilen direnç değil, bu yapının simetri düzlemine küçük bir açı ile yaptığı ileri hareket sonucunda ortaya çıkan çekme kuvvetidir. Bu yapı su altında dikey bir su kanadı olarak, yelken ise gene dikey bir hava kanadı olarak görev yapar. Bu kanatlar üzerinde, he ikisi de yatay olarak oluşan boylamasına ve enlemesine kuvvetlerin çekme ve direnç olarak adlandırılmaları talihsizliktir. Teknelerin uçaklardan yavaş olmalarının nedeni, bu araçlardaki kanat biçimli yapılar üzerinde oluşan kuvvetlerin büyüklüklerinin farklı olmasıdır.
Murat ALEV
Liman Kaptanı / Eğitmen

derinmavi_egitim@yahoo.com
www.derinmavi.com.tr

Yazı Dizisinin Diğer Bölümleri<< Kare Yelkenden Kanat Yelkene: Yelkenli Teknelerin Fiziği – 2Kare Yelkenden Kanat Yelkene: Yelkenli Teknelerin Fiziği – 4 >>

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR...

Ege’de gönüllü cankurtaran birliği

Türkiye’den Yunanistan’a geçmek için her gün onlarca bot Ege Denizi’ne açılırken, göç sırasında kazalara müdahale …