DENİZ EĞİTİM MERKEZİ

Ders : Gemi Kullanma

1. Giriş :

“GEMİ KULLANMA” kısaca ; “bir gemiye kumanda etmek suretiyle istenilen hareketi yaptırmaktır.” Bir gemiye istenilen hareketi yaptırabilmek için, bu gemi üzerine etki eden denetlenebilir kuvvetleri en iyi biçimde kullanabilmek ve aynı zamanda yine bu gemi üzerine etki eden denetlenemeyen kuvvetlerden de en etkin şekilde yararlanmak gerekir.

2. Gemi Manevrasına etki eden kuvvetler :

Gemi manevrası üzerine beş değişik kuvvet etki eder. Bu kuvvetler;- Pervane (Makine)- Dümen- Rüzgar- Akıntı- Sığ su etkisi dir.

Bunlardan ilk ikisi yani “pervane ve dümen” kumanda edilebilen kuvvetlerdir. Diğer üç kuvvet ise “rüzgar, akıntı ve sığ su etkisi” gemi kullanıcısının kontrolünde olmayan yani kumanda edilemeyen kuvvetlerdir. Kumanda edilemeyen kuvvetlerin usulüne uygun olarak kullanıldıklarında, manevrayı büyük ölçüde kolaylaştırıcı etki yapacakları daima göz önünde bulundurulmalıdır.

a. Pervane (Makine) : Çeşitli tip, güç ve cinste gemi makinesi mevcuttur. Gemi ana makinesi, bir geminin hareketlerinde en etkili güçtür. Daha sonraki konularda görüleceği gibi makine ve dolayısıyla onun döndürüp gemiye hız kazandırdığı pervane olmazsa gemi, denizde başıboş yüzen bir saldan farkı olamaz. Gemi ancak pervane hareketi ile istenilen yöne gidebilir ve istediği hareketi yapabilir. Dolayısıyla bir gemi ile girişilecek bir manevrada ana makinenin gücü büyük önem taşır. Bu nedenle gemi kullanmada ana makine doğrudan kumanda edilen en etkili bir kuvvet kaynağıdır.

Günümüzde, gemileri yürütmede en yaygın araç olarak kullanılan pervanelerin ana

görevi; su içinde çalışmasıyla omurga doğrultusunda ve pruvaya yönelik bir kuvvet oluşturup, gemiyi kıçtan iterek ileri yürütmektir. Ancak bu ana görevin yanında pervanelerden gerektiğinde geminin ileri yolunu azaltma, durdurma ve tornistan yol yapmasını sağlamada yararlanılmak üzere, yine omurga doğrultusunda olmakla birlikte geriye doğru yönelmiş bir kuvvet oluşturulması da beklenir.

Gemilerde yürütme amacıyla bir, iki, üç yada dört pervane donatılabilmektedir. Ve bu açıdan ele alındığında bir gemi, kendisine donatılmış bulunan yürütücü pervane sayısı göz önüne alınarak, tek pervaneli, çift pervaneli, üç pervaneli, ya da dört pervaneli gemi diye adlandırılmaktadır.

1

Tek pervaneli gemilerde, pervane geminin omurga doğrultusunda uzanan şaftın kıç bodoslamadan çıkan ucuna yerleştirilir. Pervanenin şaft üzerine oturan kısmına “pervane göbeği” denir.

Göbeğe bağlanmış veya göbekle birlikte bir bütün olarak yapılmış palalara “pervane kanatları” denir. Pervanelerin kanat sayıları değişik olabilmektedir. Bununla birlikte ticaret gemileri çoğunlukla dört kanatlı pervaneler ile donatılmaktadır. Pervane kanatlarının göbek merkezinden en uzak noktasına “kanat uçları” denir. Pervane kanat uçlarının dönerken çizdiği ize ise “ pervane dairesi” denir.

Pervanelerden beklenen ana görev; gemiyi kıçtan iterek ileri yürütecek omurgasal kuvveti meydana getirmektir. Pervanelere ileri çalıştıkları zamanlarda kanatlarının su içinde yaratacağı hareketle basınç farkları oluşturarak, gemiyi ileri yürütecek bir biçim verilmiştir. Bu nedenle, pervane kanatlarının yüzeyleri göbekten itibaren şaft ekseniyle belirli bir açı yaparlar. Pervane kanatlarının yaptığı bu açı pervane göbeğinden itibaren sağa doğru bir eğim gösteriyorsa bu tip pervanelere “sağa devirli pervaneler”, sola doğru bir eğim gösteriyorsa “sola devirli pervaneler” denir. Diğer bir değişle pervane sağa döndüğünde gemiye ileri yol kazandırıyorsa “sağa devirli pervane”, pervane sola döndüğünde gemiye ileri yol kazandırıyorsa “sola devirli pervane” olarak adlandırılır.

Pervaneler gemiye ileri yol kazandıracak şekilde döndüğünde her kanadın kıça bakan yüzü, suyu geminin kıçına doğru iterek sürer ve dolayısıyla her kanadın kıça bakan yüzünde “kanat yüzü” bir basınç bölgesi, her kanadın başa bakan tarafında “kanat sırtı” ise bir vakum bölgesi oluşur.

İleri çalışan bir pervanede, dönmekte olan kanat yüzleri suyu geminin kıçına doğru sürerken (iterken), sudan bir direnç (tepki) görürler. Bunun sonucunda da, kanat yüzlerinde birer yüksek basınç alanı oluşur. Oluşan yüksek basınç alanları, kanat yüzlerini dik açıda etkileyen birer itme kuvveti doğurur.

Pervane kanat yüzlerinin her birine dik olarak ortaya çıkan itme kuvveti; omurga doğrultusundaki “boysal itme kuvveti / thrust” ile kemere doğrultusundaki “ensel itme kuvveti / torque” adlı iki bileşene ayrılır. Kanatların; boysal itme kuvvetleri toplamı “pervane boysal itme kuvveti” ni, ensel itme kuvvetleri toplamı da “pervane ensel itme kuvveti” ya da öbür adıyla “ pervane kemeresel itme kuvvetini / padıl etkisini” oluşturur.

Su içinde dönen bir pervanenin meydana getirdiği iki kuvvet bileşeninden büyüğü olan, omurga doğrultusundaki boysal itme kuvveti gemiyi ileri ya da geri (tornistan) yürütmeye yarar. Omurgaya dik açıdaki kemeresel itme kuvveti ise, boysal itme kuvveti yanında oldukça küçük bir değerdir. Bununla birlikte, kıç üzerine yaptığı zorlamadan ötürü bu kuvvet her manevrada dikkate alınması gereken çok önemli bir öğeyi oluşturur.

Pervane, normal koşullarda sağlam suda çalışırken, tam bir dönüş yaptığında, göbeğin çizgisel olarak aldığı yola “pervane adımı” ya da yalnızca “adım” denir.

Bir pervane adımının değeri, kanatların göbekte şaft ekseniyle yaptığı açıyla doğrudan ilgilidir. Kanat açısı değişirse, pervane adımının değeri de değişir. Alışılmış geleneksel pervanelerde, kanatlar göbekte şaft ekseniyle belirli bir açı oluşturacak biçimde sabit yapılmıştır. Böylece bu pervanelerin kanatlarının açıları değiştirilmeksizin hep aynı konumda kalırlar. Bu tip pervanelere “sabit adım pervane” ya da “değişmez adım pervane” denir.

Sabit adım pervanelerle donatılmış bir gemide hızı arttırabilmek için, pervanenin bir

dakikadaki dönüş sayısını, yada bir başka deyişle “torna” yı yükseltmek gerekir. Çünkü 2

belirli koşullarda pervanenin bir dönüşünde attığı adımın uzunluğu belirli olduğundan, torna yükseltilerek bir dakika içinde atılan adımlar arttırılırsa, hız da artacaktır. (Torna, bir pervanenin dakikada devir sayısını belirtmede kullanılır)

Yalnız, bir pervanede torna sınırsız yükseltilemez. Bunu sınırlayan iki etkenden birincisi makinenin en yüksek gücü, ikincisi de pervane kanadının en yüksek çevresel hızıdır. Açıktır ki, tornayı yükseltebilmek için makine gücünün arttırılması gerekir, ancak her makinenin de bir güç sınırı vardır. Ayrıca belirli bir pervane çok hızlı döndürülürse, su pervane kanatlarının hareketini izlemeye yetişemez, gecikir. Bu durumda, pervane kanatları çevresinde boşluklar ve karışıklıklar oluşarak pervaneden elde edilen verimin düşmesine neden olan “oyma” (oyuk açma) ve “karıştırma” olayları ortaya çıkar. Dolayısıyla, belirli bir pervanenin etkinliği yönünden de, kanatların verimli çalışmasını sağlayan bir en yüksek çevresel hız, ya da başka bir deyişle bir en yüksek torna sınırı vardır.

Sabit adım pervanelerde kanat açıları değişmediğinden, adım değeri, pervane tornistan çalışırken de ileri çalışırken olduğu gibidir. Ancak tornistan çalıştığında meydana gelen oyma ve karıştırma olayları nedeniyle aynı torna ile ileri çalıştığı zamankine nazaran daha fazla bir güce gereksinim duyulur. Diğer bir ifade ile sabit adım bir pervane tam yol tornistan çalışırken, tam yol ileri çalıştığı tornaya ulaşamaz. O yüzden, sabit adım pervane ile donatılmış gemilerde, tam yol tornistan, tam yol ileriye göre daha az etkendir.

Son yıllarda kullanımı giderek yaygınlaşan bu pervane tipinde, göbeğe yerleştirilen hidrolik bir donanım yardımıyla, kanatların şaft ekseni ile yaptığı açı, ileri ve geriye doğru değiştirilebilmektedir. Kanat açısı değiştiğinde adım da değiştiğinden, böyle kanat açıları değiştirilebilen pervanelere “değişken adım pervane” adı verilmektedir.

Değişken adım pervane ile donatılmış gemilerde, hem ana makine hem de pervane sürekli olarak kendileri için bulundukları koşullara en uygun koşullara en uygun saptanmış, belirli birer hızda çalışırlar. Sabit adım pervaneli gemilerde, geminin hızı torna değiştirmekle düzenlenirken, değişken adım pervaneli gemilerde ise, pervane hep aynı sabit tornada döndüğünden, geminin hızı, kanat açısını, dolayısıyla pervane adımını değiştirmekle düzenlenir.

Değişken adım pervanelerin, gemi kullanıcısı bakımından dikkate alınması gereken en önemli özelliklerinden birisi, ileride olsun tornistanda olsun hep aynı yöne doğru dönmeleridir. Bunlarda ileriye çalışan bir pervanenin tornistanda çalışması için kanatların şafta göre olan konumları değiştirilir. Ayrıca bu tip pervanelerde stop makine komutu verildiğinde kanat açıları sıfıra getirilir ve bu durumda pervane dönmeye devam etmesine rağmen herhangi bir boysal kuvvet oluşmayacağından gemiyi hareket edemez.

Pervaneler, gemiyi kıçtan iterek ileri götürecek olan omurga istikametinde kuvvet yaratmak üzere düşünülmüştür. Kanatlar şaft ekseni ile belirli bir açı yapacal şekilde yerleştirilmiştir. Böylece, dönen bir kanadın ön yüzü ile arka yüzü arasında bir basınç farkı meydana gelir. Ön yüzünde basınç, arka yüzünde ise vakum oluşur. Sağa dönüşlü sabit adım bir pervaneyi ele alarak incelersek, bu araştırma için pervane yarıçapının 0.7’si kadar uzaklıkta oluştuğu kabul edilen en yüksek itme değerinin etkilediği noktadaki pervane kanadının enine kesiti üzerindeki durum incelenir.

3

Şekil –1 Pervane kanadını etkileyen kuvvetler

Şekil – 1 de belirtilen noktadaki bir kanadın kesitinin üzerine etki eden basitleştirilmiş hız ve kuvvet vektörleri gösterilmektedir. Şeklin incelenmesinden kanat kesiti üzerine etki eden iki hız bileşeni olduğu görülür.

Birincisi; (Ph) ile gösterilen pervanenin dümen suyu içindeki ilerleme hızıdır. Bu hızın değeri, gemi hızından (Gh) dümen suyu hızının (Dh) çıkarılması ile bulunur (Ph = Gh – Dh)

İkincisi; (2лrT) ile gösterilen pervanenin dönme hareketi ile ilgili hızıdır. Burada, (r) seçilen noktanın şaft ekseninden olan uzaklığı, (T) de tornadır.

Yukarıdaki iki bileşenin bileşkesi olan (Sh) ise, suyun kanat kesitine çarpma hızıdır. Anlaşılacağı gibi (Sh), pervanenin dümen suyu içindeki ileriye doğru olan hızı ile dönmesinden doğan hızın bileşkesi olduğundan, kendi değeri bunların değerleri ile yakından ilgilidir.

Suyun, pervane kanadı kesitine (Sh) hızı ve şekil – 1’ de görülen (α) karşılaşma açısıyla çarpmasının etkisiyle, uçak kanadında hava akımının neden olduğu biçimde, pervane kanadında da iki yönde kuvvet bileşeni oluşur. Bu bileşenlerden birisi pruvaya doğru olan boysal itme kuvveti (B), öbürü ve küçük olanı da omurgaya dik açıda olan kemeresel / ensel itme kuvvetidir (E).

Şekil – 1 den de kolayca anlaşılabileceği üzere, pervane kanat kesitinin dümen suyu içindeki ilerleme hızı olan Ph ‘ nın değerinde değişiklik olursa, bu değişikliğe bağlı olarak , B ve E ‘nin değerleri de değişikliğe uğrayacaktır.

4