YELKEN FİZİĞİ

YELKEN FİZİĞİ
Murat AYCİBİN
28-01-2015
ç
Yol Haritası
•
•
•
•
•
Tarihçe
Yelkenliyi Oluşturan Kısımlar
Yelkenli Yönler
Seyir Yönleri
Yelken Fiziğine
Tarihçe
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
Mısır ve Fenike (M.Ö 4000)
Ticaret Gemileri (M.Ö 3000)
Yunanlılar ve Fenikeliler (M.Ö 1200)
Roma İmparatorluğu (M.Ö 100)
Mısır (M.S 900)
Üç Direkli Gemiler (M.S 1400)
Yelkenin Kısımları
1. Borda
2. Karina
3. Salma
4. Düman / Pala
5. Yeke
6. Yeke Uzatması
7. Direk
8. Bumba
9. Çarmıh
10. Istralya
11. Gurcata
12. Ana Yelken
13. Cenoa / Flok
14. Ana Yelken Iskotası
15. Cenoa / Flok Iskotası
16. Pupa Palangası
17. Mapa
Yelkenli Yönleri
Seyir Yönleri
• Orsa (Close hauled) : Rüzgara karşı 45 dercelik bir açıyla
yaptığımız seyirdir. Orsa rüzgara en yakın yapılan seyirdir.
• Dar Apaz (Close reach) : Rüzgara 60 - 75 derecelik bir
açılıyla yapılan seyirdir.
• Apaz (Beam reach) : Rüzgara 90 derecelik açıyla yapılan
seyirdir. Bu seyirde rüzgarı tam bordadan alrız.
• Geniş Apaz (Broad reach) : Rüzgara 105-165 derece
aralığında yapılan seyirdir. Pupa ve Apaz seyrine çok yakın
yapıldığından bu seyirlere kaçma şansı vardır.
• Pupa (Running) : Rüzgarı teknenin kıçından alarak yapılan
seyirdir yani 180 derece. Sert havalarda iyi bir hıza ulaşmak
mümkündür.
Yelken Fiziği
•
•
•
•
•
•
•
Fiziksel Kavramlar
Rüzgar Gücü
Aerodinamik Etkiler
Kaldırma Kuvveti
Suyun Direnci
Turbulans, Girdap, dalga hareketi (su)
Vorteks (hava)
Bernoulli Prensibi
• Sıkıştırılamaz akışkanlarda (su veya hava)
geçerlidir
• Akış boyunca her noktada, sıvıların basıncı ile
akış hızı ters orantılıdır.
Uçak Kanadı Çalışma Prensibi
• Hareket
• Hızın yönünün veya
büyüklüğün değişmesi
• Alınan yol farkı
• Basınç
• Kaldırma kuvveti
Rüzgar Gücü
• Hareket eden hava molekülleri rüzgarı
oluşturur
• Hava molekülleri, tıpkı suyun yukarıdan aşağı
akması gibi; yüksek basınçtan, alçak basınca
doğru akar.
• Yelkenli tekneler, rüzgarın yelken üzerinde
yarattığı kuvvetler sayesinde ilerleyebilir.
Yelkenli Üzerindeki Kuvvetler
(Yelken)
(Salma)
• Yelken ve Salma rüzgarın ve suyun hızının farklı
olmasından dolayı oluşan basınçtan faydalanarak
yatay kaldırma kuvveti üretirler.
• Yelken ve salmadan meydana gelen kuvvetlerin
vektörel toplamı botun seyir yönünü belirler.
• Botun hızı sabit ise, uygulanan net kaldırma
kuvveti, bot suda veya havada giderken meydana
gelen ve hıza bağımlı olan çekme kuvveti ile
dengelenir.
ç
• En hızlı hareket yönü pupa seyri degildir
– Asla rüzgardan hızlı hareket edemez
– Suyun direnci
• En hızlı seyir Apaz seyrinde meydana gelir
– Yelken üzerindeki kuvvet azalmaz
– Bot hızı sabit kuvvet ve botun hareketine karşı
olan direnc kuvveti ile belirlenir
SALMA (KEELS)
• Harekete yardımcı olur
• Salmalar yana kaymayı engeller ve yelkende
yanda gelen ruzgar kuvvetini dengeler
• Büyük geniş salmalar çok fazla yüzey direncine
neden olur
• Olumlu salma hareketine ile olumsuz salma
direnci arasında bir denge gereklidir
• Kaldırmaya yardımcı olur
• Simetrik olmak zorundadır
SALMA ÇEŞİTLERİ
Kanat Teorisi
• Salma ve Yelken uçak kanatları gibi davranır.
Ve bu ikiside kaldırma sağlar
• Uygun dizayn her zaman yardımcı olacaktır
– Uzun ve dar kanat en uygundur
Gövde
•
•
•
•
Gövde Hızı
Direnç
Şekil
Durağanlık
Gövde Hızı
• Geminin uzunluğu gövdenin hızını belirler
• Su dalgası dağılır. Hızların dalganın dalga uzunluğuna
bağlıdır. Uzun dalgauzunluğuna sahip olan dalgalar daha
hızlıdır.
• Gemiler baş kısmında dalga oluşturur. Bu dalgaların hızları
geminin hızına eşit olmak zorundadır.
• İlk başta geminin baş tarafı kısa dalgalar üretir
• Geminin hızı artıkça üretmiş olduğu dalganın uzunluğuda
artar ve geminin boyuna eşit olur.
• Dalgauzunluğu geminin boyundan uzun olduğu zaman,
geminin kıç tarafı iki dalga arasında ki çukuruna düşer ve
geminin baş tarafı dalgayı yararak ilerler.
• Bu durumda direnç artar. Buna Dalga Direnci denir
HIZI ETKİLEYEN FAKTÖRLER
•
•
•
•
•
Sürtünme kuvveti
Laminant or Turbulans akış
Vorteks
Yüzey Direnci
Geminin Şekli
Sürtünme Direnci
• Geminin hareketi
• Su molekulleri geminin yüzeyine yapısır
• Van der Walls bağları
Dirençi Azaltmak
• Geminin Yüzeyini
– Cilalamak
– Kayganlaştırmak
• Düzügün Yüzey
Reynold Sayısı ve Turbulans
R
Lv
/
L = Uzunluk
v = Hız
 = viscosity
 = Yoğunluk
Viscosity akışkanın koparmak için gerekli olan kuvvet
ölçüsüdür:
 v 
  
 y 
 = stress (Kuvvet/alan)
y = akışa dik olan yön
The Reynolds sayısı iç kuvvetlerin viskos kuvvetine olan
oranıdır. Reynolds laminar akımın R ≈ 106 olduğu zaman
Türbülans akıma dönüştüğünü gözlemlemiştir.
Su için:
 = 1.0  10-3 N·sec/m2 and  = 103 kg/m3 , which yields
R = L v  106 .
Turbülans L v  1 olduğu zaman başlar .
5 knots = 2.5 m/sec = v, so L v = 1, when L = 0.4 m !
Gövdenin Şekli
• Gövdenin şekli botun ne kadar hızlı bir şekilde
ivmeleneceğini ve hafif rüzgarda ne kadar hızlı
gideceğini belirler
• Genel olarak konuşursak, dar ve derin
gövdeler daha hızlı giderken daha az sağlam
ve daha az yük taşır
• En hızlı geminin gövde şekli nasıl olması
gerektiği ise halen tartışılan bir konudur
Botun hızının Hesaplanması