Kare Yelkenden Kanat Yelkene: Yelkenli Teknelerin Fiziği – 4

Hava ve su kanatları

Bir hava ya da su kanadının kalitesini belirleyen pek çok faktörden, şu anda konumuzla ilgili olan yalnızca üçünden söz edeceğiz: simetri, biçim (kesit) ve uzunluk/genişlik oranı. Kuşların ve çoğu uçağın kanatlarının üst yüzlerinin alt yüzleriyle benzerliği yoktur. Görünüşe bakılırsa ne kuşların ne de yolcu uçaklarının baş aşağı uçmak gibi bir gereksinimleri yoktur. Ama düz uçabildikleri kadar başarılı bir biçimde baş aşağı da uçması gereken akrobasi uçaklarının simetrik yapıdaki kanatları neredeyse diğerleri kadar başarılıdır. Bu durumda giriş açısı, simetrik olarak aerodinamik biçim verilmiş olan kanadın akışkanın akış doğrultusu ile yaptığı açıdır.

Teknelerde rüzgarın yelkene bir yandan ya da diğer yandan çarpabileceği açıktır, bu nedenle de su altındaki kanadın (salma ve dümen) her iki yana doğru da sürüklenmeyi aynı şekilde önlemelidir. Teknenin simetri ekseni üzerinde bulunan sabit ya da hareketli salmalar her zaman simetrik olurlar ama teknenin yan tarafından indirilebilen rüzgaraltı salmaları (leeboards) farklı olabilir, çünkü her iki bordada birer tane rüzgaraltı salması bulunur.

Hollanda teknelerinin simetrik kesitli salmalardan daha etkili, birbirinin ayna görüntüsüne sahip iki tane rüzgaraltı salmasına sahip olduklarını daha yeni öğrendim. Şurası açıktır ki yelken, eğer kumaşsa, iki boyutlu olduğu için her iki yönde de bükülebilir. Bu esnekliğin bedeli ise üç boyutlu bir kanada göre düşük olan verimliliği ile birlikte her zaman açık bırakılamama özelliğidir. Uzunluk/genişlik oranına gelince, denizcilik havacılığı bize uzun ve ince kanatların daha verimli olduklarını öğretti. Bu da Bermudan adı verilen ve teknelerde eski, dört köşeli yelkenlerin yerini alan, uzun orsa/kısa altabaşo yakalı modern üçgen yelkenlerin biçimlerini açıklıyor.

Bir kanadın kalitesinin mutlak ölçüsü, genellikle birkaç derece olan ortalama giriş açısı altında üretilen enlemesine ve boylamasına kuvvetlerin oranı demek olan inceliktir (finesse). Bir başka isim, Şekil 9’da görülen ve denizcilik havacılığında süzülme açısı ya da kaldırma/direnç(sürtünme) oranıdır.

Bu şekilde de iki boyutlu bir kanadın performansının üç boyutlu bir kanada göre düşük olduğu görülüyor. Eğer tek motorlu bir uçağın pilotu iseniz, bu oran size, eğer yerden bir kilometre yüksekteyken motorunuz stop ederse en fazla kaç kilometre sonra uygun bir iniş noktası bulmanız gerektiğini söyler. Bir yelken teknesi için, biri teknenin su üstü yapısı ve kanadının(yelkeninin) performansı ile ilgili, diğeri ise teknenin su altı yapısı ve kanadının (salması) performansı ile ilgili olan iki açı vardır. Teknenin yelken performansının bu ikisi tarafından belirleneceğini varsaymak yanlış olmaz. Daha öce de belirttiğim gibi, kanat teorisi yirminci yüzyılın başlarında geliştirildi. Bu oyundaki en zeki katılımcılardan biri, kendisi de amatör bir matematikçi olan ve tümüyle bağımsız bir biçimde akışkanların dolaşım teorisini ortaya koymuş olan Lanchester adlı İngiliz’dir. Gerçek kanatlarda ortaya çıkan sürtünme kuvvetini ilk anlayan ve ortaya koyan, bu sürtünmenin kanat uçlarında ortaya çıkan anaforlarla bağlantısını ilk açıklayan odur. İngiltere’deki ilk otomobili üreten Lanchester’in hızlı otomobiller yapan bir şirketi vardı. Ama onu en yüksek mertebeye koymamın, yelken teorisi herkes tarafından anlaşılmadan çok önce yazdığı birkaç satırdır. F. W. Lanchester tarafından 1907 yılında yazılan satırlar şöyledir:

‘Yelkenli teknelerin mekaniği problemi, havada çalışan kanatlar (yelken planı) ve su altında çalışan kanatların (salma) tepkilerinin birbirlerini desteklemesine dayanıyor. Bu varsayımın sonucu olarak, görünüşe bakılırsa, yelkenli bir teknenin rüzgara karşı seyredebileceği minimum açı, su üstü ve su altındaki süzülme açılarının toplamıdır.’

Şekil 10’da gösterilen Lanchester’in parlak rota teoremi, yelkenli bir teknenin performansının yalnızca bir ß açısı cinsinden ifade edilebileceğini anlatıyor. Bu ß açısı, tarih boyuca yeni geliştirilen her yelken türü için sürekli küçülmüştür. Yelkenli buz kızaklarının olağanüstü performanslarının nedeni, süzülme açısının neredeyse sıfır olması ve ß açısının yalnızca yelken ve kızakçının rüzgar alan yüzeyleri tarafından belirlenmesidir.

Tekerlekler üzerinde hareket eden ve hareket yönündeki dirençleri yanal dirençlerinden çok küçük olan kara yelkenlilerinin de ß açıları çok küçüktür.

Murat ALEV
Liman Kaptanı / Eğitmen

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

Yazı Dizisinin Diğer Bölümleri<< Kare Yelkenden Kanat Yelkene: Yelkenli Teknelerin Fiziği – 3Kare Yelkenden Kanat Yelkene: Yelkenli Teknelerin Fiziği – 5 >>

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 …