Tersane Dergisi 37. Sayı (Mart-Nisan 2015)

tersane • mart 2015 37 2. YUMRUBAŞ NEDİR VE TARİHSEL GELİŞİMİ 2.1 Tarihte Yumrubaş ve Uygulamaları Gemi dizaynının tarihsel gelişi- mine bakıldığı zaman, tüm geliş- melerin yanında yumrubaş şüphesiz modern gemi inşaatın en önemli eseridir. En temel halde yumrubaş, gemi başında oluşan dalgaların yük- sekliğini azaltarak direnç üzerinde pozitif bir etki oluşturmaktadır, yani yumrubaş baş dalgasının formunu değiştirmektedir. Yumrubaş’ın tarih sayfalarında gözükmesi ilk olarak “koçbaşı” (ram) olarak kullanılması ile ortaya çıkmıştır. Fransız bilim adamı Char- les Bossut 1778 yılında yumrubaşın direnç azaltıcı etkisini küçük ölçekli bir model üzerinde incelemiş ancak fikri hiçbir zaman uygulamaya konul- mamıştır [8]. 1867 yılında, İngiliz mühendis W. Froude bu düşünceyi ele almış ve küçük ölçekli gemi modelleri üzerinde direnç deneyleri yapmıştır. Daha sonra ise Amerika tarafına bakıldığında 1905 yılında D. Taylor, Froude’un çalışmalarını tekrar ele almış ve gemi başında olan yumrubaşın yüksek hızlarda dalga direncini azalttığını tasavvur etmiş ve “Delaware” isimli savaş gemisini yumrubaş kullanarak tasarlamıştır [8]. Daha sonra D. Taylor 1923 yılında, “Marine Engineering and Shipbuilding Age” dergisinde yayın- ladığı makalede yumrubaştan ve baş dalgasını azaltıcı etkisinden bahset- miştir [8]. Belirtilmesi gerekir ki, yumrubaş üzerine yapılan çalışma- lar Normandie gemisiyle sonlan- mamıştır. Modern anlamda bilinen yumrubaş asıl olarak T. Inui tarafın- dan geliştirilmiştir. Inui, yumrubaşı motoryattan süper tankerlere kadar neredeyse tüm gemi formlarına uygulamıştır. 2.2 Yumrubaş En temel anlamda yumrubaş (bul- bous bow), gemi baş dalgasına etki ederek, sönümlendirici rol oynar. Ayrıca, düzgün tasarlanmış ve pürüz- süz bir yumrubaş, viskoz direnç üzerinde de etkili olmaktadır [10]. Yumrubaşın gemi baş dalgası üzerin- deki etkisi, gemi baş tarafında oluşan basınç dağılımını değiştirerek, olu- şan bu baş dalgasının değerini azalt- masıdır. Bu durumu açıklamak için, bir akışkan içine tamamen daldırıl- mış ve belirli bir hızda ilerleyen bir küreyi ele alırsak, aşağıdaki şekilde görülen bir basınç dağılımının oluş- tuğu gözlenmektedir [7]. Kürenin su seviyesinde hareket etmesi sonucunda negatif basınç alanı oluşacak ve su aşağı doğru emilecektir. Bu durum bize açıkça gösterir ki, eğer gemi baş formunda oluşan yüksek basınç bölgesinin alt kısmında küre formunda bir yapı kul- lanılırsa, direnç yönünden olumlu bir etki oluşacaktır. Yani gemi formu- nun oluşturduğu baş dalgasının dalga tepesi ile kürenin oluşturduğu dalga çukuru girişimi sonucunda burada oluşan dalga formu ilk durumuna göre daha küçük olacaktır. Bu durum da direnç üzerinde olumlu etki bıra- kacaktır. Yumrubaş’ın dirence etkisinden bahsedilecek olursa, bu etki dalga yapma direnciyle ilgilidir. Yük- sek hızlarda dirençte azalma, gemi baş formlarının yumrubaş şeklinde dizayn edilmesiyle sağlanabilmek- tedir. Bu dirençteki azalış ise gemi baş formunun basınç dağılımının değiştirilmesiyle elde edilir. 2.3 Kratch Yöntemi Bir geminin ön dizaynı aşama- sında, dizayner bilindiği gibi ilk ola- rak bazı temel bilgilere ihtiyaç duyar. Daha sonraki aşamalarda ise hem nicel hem nitel özellikler belli olsa da, hidrodinamik özellikler sadece birkaç parametre ile tanımlanamaz. Bu nedenledir ki Kratch [1], yumru- başın direnç üzerindeki etkisini nitel parametreler kullanarak tanımlamış ve dizayn tablolarını sunmuştur [1]. Bir önceki bölümde de bahsedildiği gibi yumrubaşlar kesitlerine göre 3 ana başlıkta toplanmaktadır. 1. Delta (∆) Tipli Yumrubaşlar 2. Dairesel-Eliptik (EO-O) Tipli Yumrubaşlar 3. Nabla ( ∇ ) Tipli Yumrubaşlar Ancak, sadece yumrubaşları sınıflandırmak yetmez. Ayrıca bu yumrubaşları ve onların formlarını belirleyecek parametreler olması gerekmektedir. Bir yumrubaş formu Şekil 2.1. USS Delaware [2] Şekil 2.3. Yumrubaşlı ve Yumrubaşsız Gemilerin Dalga Şekilleri [7] Şekil 2.2. Su içindeki Kürenin Basınç Dağılımı