İz Akımı: Pervane Neden Düzgün Olmayan Suda Çalışır?

Bir pervaneyi hesaplarken çoğu zaman teknenin hızından yola çıkarız. Oysa pervane, teknenin seyir hızıyla akan suyun içinde çalışmaz. Gövde ilerlerken çevresindeki suyun bir kısmını da beraberinde sürükler. Kıçta, tam pervanenin bulunduğu yerde su, tekneye göre daha yavaş akar. Bu yavaşlamaya iz akımı (wake) diyoruz. Pervane hesabında atlanan ilk ve en pahalı ayrıntı da çoğu zaman budur.

İz akımı ne kadar büyük olabilir?

İz akımı tabakasının kalınlığı teknenin biçimine, boyuna ve sudaki hızına bağlıdır. Kabaca dört tipik durum vardır:

• Kayıcı tekne: Gövde suyun üstüne çıktığı için sürüklenen su tabakası incedir; iz akımı yaklaşık %5 düzeyindedir.
• Aynalı deplasman teknesi: Kıça doğru kalınlaşan bir tabaka oluşur; iz akımı %15–20 civarındadır.
• Derin salmalı tekne: Pervane salmanın arkasında çalıştığında iz akımı yaklaşık %25'e çıkar.
• Dolgun kıçlı geleneksel tekne: Pervane geniş ve dolgun bir kıç yapısının hemen arkasındadır; iz akımı %40'a kadar ulaşır.

Bu yüzde, gemi hızının ne kadarının "kaybolduğunu" söyler. %40 iz akımı olan bir teknede pervane, teknenin hızının yalnızca yaklaşık %60'ı kadar hızla gelen suyla çalışır.

Taylor iz katsayısı: deney yoksa hangi değeri alalım?

İz akımının en doğru değeri çekme havuzu deneylerinden çıkar. Çoğu tekne için böyle bir deney yapılmaz; o zaman uzun yılların deney sonuçlarına ve hesaplara dayanan varsayılan değerler kullanılır:

Çift pervaneli teknelerde değerlerin daha düşük olması şaşırtıcı değildir: pervaneler gövde merkez hattından uzakta, daha "temiz" suda döner. Bununla birlikte tablo bir başlangıç noktasıdır. Gövdenin dolgunluğu, posta biçimi, su çekimi, pervane tipi ve pervane açıklığındaki boşluklar değeri değiştirebilir.

Örnek hesap

Tek pervaneli, 10 knot hızla seyreden bir deplasman teknesi düşünelim. Tablodan iz katsayısı 0,21 alınır. Pervaneye gelen suyun hızı yaklaşık:

10 × (1 − 0,21) = 7,9 knot

olur. Hatveyi 10 knot'a göre seçersek pervane gerçekte daha yavaş suda çalışacağı için motor üzerinde beklediğimizden fazla yük oluşur. İz akımını hesaba katmak, doğru hatve ve çapa giden yolun ilk adımıdır. Bu değerleri pervane hesaplayıcımızda kendi teknenize göre deneyebilirsiniz.

İz akımı pervane diskinde eşit dağılmaz

İşin ikinci boyutu daha da önemlidir. Pervanenin döndüğü dairenin farklı noktaları gövdeye farklı uzaklıktadır. Gövdeye yakın üst bölgede su çok yavaş, alttaki bölgede daha hızlıdır. Bir kanat her turda bu farklı bölgelerden geçer.

Dolgun bir kıçta diskin üst kısmında iz akımı %80'e kadar çıkarken alt kısımda %5'e düşer. Kesik (counter) kıçta ise değerler %0–50 aralığında kalır. Kanat yukarıdan geçerken üzerindeki yük aniden artar, aşağıda azalır. Bu dalgalanma titreşimin, gürültünün ve özellikle üst bölgede kavitasyonun başlıca nedenidir.

Kıç tasarımında iz akımını bozan hatalar

Su altındaki her engel akışı yavaşlatır ya da hızlandırır. Amaç, pervaneye olabildiğince düzgün akan su göndermektir. Sahada en sık gördüğümüz hatalar şunlardır:

• Pervanenin gövde yüzeyine çok yakın yerleştirilmesi ve dümene neredeyse hiç boşluk bırakılmaması.
• Omurga takviyesinin (skeg) arka ucunun geniş, düz ve dikey bir levha olarak bitirilmesi. Arka uç akıcı biçimde incelmelidir.
• Soğutma borularının ve anotların pervanenin hemen önüne ya da üstüne konması.
• Şaft hattının gövdeye fazla dik açıyla çıkması. Çok büyük bir eğim, şaftın üstünde ve arkasında büyük bir "iz gölgesi" oluşturur ve kanatların göbeğe yakın kısmı kötü su alır. Bu da göbek kavitasyonuna yol açabilir.

Şaft ekseni ile gövde yüzeyi arasındaki açı 14°'yi geçmiyorsa ve braketler doğru konumlandırılmışsa genellikle sorun çıkmaz.

Braket seçimi

Akış açısından en iyi seçenek tek kollu P-brakettir; hızlı teknelerde bu yüzden giderek yaygınlaşıyor. V-braket kullanılacaksa kollar göbeğin üstünde tek bir noktada birleşmemeli, göbeğe teğet olarak bağlanmalıdır.

V-braket kolları arasındaki açı da kanat sayısına göre seçilmelidir. Açı 3 kanatlı pervanede 120°, 4 kanatlıda 90°, 5 kanatlıda 72° olmamalıdır. Bu açılarda iki kanat aynı anda braket kollarının izinden geçer ve darbeler üst üste biner.

İz akımını küçültmek her zaman mümkün değildir; ama onu düzgünleştirmek, pervanenin sessiz ve verimli çalışması için çoğu zaman yeterlidir.

Kıç bölgenizin pervane için uygun olup olmadığından emin değilseniz, tekne çizimlerinizle birlikte bizimle iletişime geçin. Kavitasyon izlerini nasıl okuyacağınızı merak ediyorsanız kavitasyon mu darbe mi yazımıza göz atabilirsiniz.