soğanlı yay - Bulbous bow
Bir soğanlı pruva , su hattının hemen altındaki bir geminin pruvasında (veya önünde) çıkıntı yapan bir ampuldür . Ampul, suyun gövde etrafında akma şeklini değiştirerek sürtünmeyi azaltır ve böylece hızı, menzili, yakıt verimliliğini ve stabiliteyi artırır . Soğanlı pruvaya sahip büyük gemiler, genellikle, pruvaları olmayan benzer gemilerden yüzde on iki ila on beş daha iyi yakıt verimliliğine sahiptir. Bir soğanlı pruva ayrıca ön kısmın kaldırma kuvvetini arttırır ve dolayısıyla geminin yalpasını küçük bir dereceye kadar azaltır.
Kütle ve hızın karesi ile orantılı olan yüksek kinetik enerjiye sahip gemiler , çalışma hızları için tasarlanmış soğanlı bir pruvaya sahip olmaktan yararlanır; buna yüksek kütleli (örneğin süper tankerler ) veya yüksek hizmet hızına (örneğin yolcu gemileri ve yük gemileri ) sahip gemiler dahildir . Daha düşük kütleli (4,000 dwt'den az ) ve daha düşük hızlarda (12 kts'den az) çalışan gemiler , bu durumlarda meydana gelen girdaplar nedeniyle, soğanlı pruvalardan daha az fayda sağlar; örnekler arasında römorkörler, sürat tekneleri, yelkenli tekneler ve küçük yatlar bulunur.
Aşağıdaki koşulları karşılayan gemilerde kullanıldığında soğanlı yayların en etkili olduğu bulunmuştur:
- Su hattı uzunluğu yaklaşık 15 metreden (49 ft) daha uzundur.
- Ampul tasarımı, geminin çalışma hızı için optimize edilmiştir.
Temel ilke
- Ampul ile yay profili
- Ampulsüz yay profili
- Ampulün yarattığı dalga
- Geleneksel yay tarafından oluşturulan dalga
- Su hattı ve iptal edilen dalgaların bölgesi
Soğanlı yayın etkisi , dalgaların yıkıcı girişimi kavramı kullanılarak açıklanabilir :
Geleneksel olarak şekillendirilmiş bir yay, bir yay dalgasına neden olur . Bir ampul tek başına suyu yukarı doğru akmaya ve bir oluk oluşturmaya zorlar. Bu nedenle, geleneksel bir pruvaya uygun konumda bir ampul eklenirse, ampul oluğu pruva dalgasının tepesi ile çakışır ve ikisi birbirini iptal ederek geminin izini azaltır . Başka bir dalga akımının uyarılması gemiden enerji tüketirken, pruvadaki ikinci dalga akımının iptal edilmesi, tekne boyunca basınç dağılımını değiştirir ve böylece dalga direncini azaltır. Basınç dağılımının bir yüzey üzerindeki etkisi , biçim etkisi olarak bilinir .
Geleneksel bir gövde formundaki keskin bir pruva, soğanlı bir pruva gibi dalgalar ve düşük direnç üretir, ancak yandan gelen dalgalar ona daha sert vurur. Kör bombeli yay öndeki geniş bir bölgede daha yüksek basınç oluşturarak yay dalgasının daha erken başlamasını sağlar.
Bir geminin gövdesine bir ampul eklenmesi, genel olarak ıslanan alanını arttırır. Islak alan arttıkça sürükleme de artar. Daha yüksek hızlarda ve daha büyük gemilerde, geminin su içinde ileriye doğru hareketini engelleyen en büyük kuvvet pruva dalgasıdır. Küçük olan veya zamanının büyük bir kısmını yavaş bir hızda geçiren bir tekne için, dirençteki artış, yay dalgası oluşumunun sönümlenmesindeki fayda ile dengelenmeyecektir. Dalga karşı etkileri yalnızca geminin daha yüksek hız aralığında önemli olduğundan, gemi bu aralıkların dışında, özellikle daha düşük hızlarda seyir yaptığında, bombeli pruvalar enerji açısından verimli değildir.
Yay dalgası ve ampulden gelen karşı dalga arasındaki tasarlanmış etkileşime göre, soğanlı yaylar farklı şekilde yapılandırılabilir. Tasarım parametreleri şunları içerir: a) yukarıya doğru eğrilik (bir "koç" ampulü) ve düz ileriye ("kararlanmış" ampul), b) su hattına göre hazne konumu ve c) hazne hacmi. Kabarcıklı pruvalar , balastlandıklarında, geminin boylamasına ağırlık merkezinden uzaklaştırılan bir mesafede kütleyi artırarak, bir geminin yunuslama hareketini de azaltır .
geliştirme
_on_building_ways,_1925.jpg)
Savaş gemilerinin çekme testleri, 1900'den önce su altı koç şeklinin sudaki direnci azalttığını göstermişti. Soğanlı yay konsepti, Birinci Dünya Savaşı sırasında Birleşik Devletler Donanması'nın Baş İnşaatçısı olarak görev yapan bir deniz mimarı olan David W. Taylor'a atfedilir. Savaş ve onun tasarımında (soğanlı bir ayağın ön olarak da bilinir) kavramını kullananlar USS Delaware o kullanıldı rağmen, yay tasarımı başlangıçta geniş kabul zevk vermedi 1910 yılında hizmete giren, Lexington -sınıf zırhlıya büyük bir başarı ile Washington Deniz Antlaşması'ndan kurtulan bu sınıfın iki gemisinin uçak gemilerine dönüştürülmesinden sonra . Bu kabul eksikliği 1920'lerde Almanya'nın Bremen ve Europa'yı fırlatmasıyla değişti . Bunlar , trans-Atlantik yolcu ticareti için yarışan iki büyük ticari okyanus gemisi olan Almanya'nın Kuzey Atlantik tazıları olarak anılıyordu . Her iki gemi de 1929'da 27.9 knot (51,7 km/sa; 32.1 mph) geçiş hızıyla imrenilen Blue Riband , Bremen'i kazandı ve Europa , 1930'da 27,91 knot geçiş hızıyla onu geride bıraktı.
Tasarım, 1920'lerin sonlarında ve 1930'ların başlarında piyasaya sürülen ABD yapımı SS Malolo , SS Başkanı Hoover ve SS Başkanı Coolidge yolcu gemilerinde görüldüğü gibi başka yerlerde kullanılmaya başlandı. Yine de fikir, birçok gemi yapımcısı ve sahibi tarafından deneysel olarak görüldü.
1935'te Fransız süperliner Normandie , Vladimir Yurkevich tarafından soğanlı bir ön ayağı devasa boyut ve yeniden tasarlanmış bir gövde şekliyle birleştirerek tasarlandı. 30 knot'u (56 km/s) aşan hızlara ulaşmayı başardı. Normandie , suya temiz girişi ve belirgin şekilde azaltılmış yay dalgası da dahil olmak üzere birçok şeyle ünlüydü. Normandie'nin en büyük rakibi olan İngiliz gemisi Queen Mary , geleneksel gövde ve gövde tasarımını kullanarak eşdeğer hızlara ulaştı. Bununla birlikte, çok önemli bir fark, Normandie'nin bu hızlara Queen Mary'den yaklaşık yüzde otuz daha az motor gücü ve buna karşılık gelen yakıt kullanımında bir azalma ile ulaşmasıydı .
Soğanlı yay tasarımları da Japon İmparatorluk Donanması tarafından geliştirilmiş ve kullanılmıştır . Hafif kruvazör Ōyodo ve Shōkaku ve Taihō gemileri de dahil olmak üzere bir dizi gemi tasarımında mütevazı bir soğanlı yay kullanıldı . Bir çok daha radikal soğanlı yay tasarım çözümü onların kitlesel büyük dahil oldu Yamato'nun -sınıf savaş gemisi dahil Yamato , Musashi ve uçak gemisi Shinano .
Modern soğanlı yay, Japon deniz araştırmalarından bağımsız olarak 1950'ler ve 1960'larda Tokyo Üniversitesi'nde Dr. Takao Inui tarafından geliştirildi . Inui araştırmasını, Taylor'ın ön ayakları soğanlı olan gemilerin tahmin edilenden çok daha düşük sürtünme özellikleri sergilediğini keşfetmesinden sonra bilim adamlarının daha önceki bulgularına dayandırdı. Soğanlı yay kavramı ilk olarak Thomas Havelock, Cyril Wigley ve Georg Weinblum tarafından, Wigley'nin 1936'daki dalga üretimi ve sönümleme konularını inceleyen "The Theory of the Bulbous Bow and its Practical Application" adlı çalışması da dahil olmak üzere kesin olarak incelenmiştir. Inui'nin soğanlı pruvanın dalga oluşturma direnci üzerindeki etkisine ilişkin ilk bilimsel makaleleri, 1960 yılında Michigan Üniversitesi tarafından yayınlanan bir raporda toplandı. Çalışmaları, Society of Naval tarafından yayınlanan "Gemilerin Dalga Yapıcı Direnci" adlı makalesiyle yaygın ilgi gördü . 1962'de Mimarlar ve Deniz Mühendisleri . Sonunda, sürtünmenin yaklaşık yüzde beş oranında azaltılabileceği bulundu. Deney ve iyileştirme, soğanlı yayların geometrisini yavaş yavaş geliştirdi, ancak bilgisayar modelleme teknikleri , British Columbia Üniversitesi'ndeki araştırmacıların 1980'lerde performanslarını pratik bir seviyeye yükseltmelerini sağlayana kadar yaygın olarak kullanılmadı .
Tasarım konuları
Soğanlı yaylar aşağıdaki tanımlayıcı özellikleri içerir:
- Uzunluk açısından şekil
- Enine kesit
- İleri projeksiyon uzunluğu
- Şeklin ekseninin konumu (örn. ileri veya yukarı)
Bu tür ampullerin birincil amacı, bir gemiyi çalışma hızında sürmek için gereken gücü azaltmak olsa da, deniz tutma özellikleri de önemlidir. Bir geminin çalışma hızındaki dalga oluşturma özellikleri, Froude numarasına yansıtılır . Bir gemi tasarımcısı, gemiye çalışma hızında güç sağlamak için gerekli ampullü ve ampulsüz bir tasarım için su hattındaki uzunluğu karşılaştırabilir. Hız ne kadar yüksek olursa, aynı güç gereksinimini elde etmek için daha uzun bir su hattına olan ihtiyacı azaltmada soğanlı pruvanın faydası o kadar büyük olur. Ampuller, dalgalı denizlerde çarpmayı en aza indirmek için tipik olarak alt kısımda v şeklindedir.
Sonar kubbeleri
Denizaltı karşıtı savaş için uzmanlaşmış bazı savaş gemileri , bir sonar dönüştürücü için hidrodinamik mahfaza olarak özel olarak şekillendirilmiş bir ampul kullanır ; bu, soğanlı bir yaya benzeyen ancak hidrodinamik etkiler yalnızca tesadüfidir. Transdüser bir meydana gelen geniş bir silindir ya da küre aşamalı dizi arasında akustik dönüştürücüler. Tüm bölme su ile doludur ve ampulün akustik penceresi , iletilirken ve alınırken su altı seslerine karşı şeffaf olan fiber takviyeli plastikten veya başka bir malzemeden ( kauçuk gibi ) yapılmıştır. Dönüştürücü ampul, sonar ekipmanını geminin kendi gürültü üreten tahrik sisteminden mümkün olan en uzak mesafeye yerleştirir.