26 AÄŸustos 2014 | HABERLER 45. Sayı (Temmuz-AÄŸustos 2014)

Yazı ve grafikler: Nigel Calder

Deniz taşıtlarının tahrik sistemleri üzerine yapılan yoğun araştırmalar, deplasman gövdelere güç veren klasik deniz tipi dizel sistemlerin beygir gücü değerleri ve pervane boyutu arasındaki ilişkinin yeniden değerlendirilmesine yol açıyor. Verimlilik istiyorsanız, büyük bir pervaneniz olsun.


1980 yılında Oregon Astoria’da inşa edilen Elmore, 78’ (23.8 m) güverte boyu ve 150 ton ağırlığa sahip. Alaska’daki altına hücum dönemin tanıklık eden gemi, 1902 yılında bir şilebe dönüştürüldü. Yakın zamanda ise Dee ve Sara Meek tarafından restore edildi. Şu anda üzerinde 325 rpm’de 110 hp (82 kW) güce sahip 10 tonluk devasa Atlas Imperial kurulu. 8 deniz milinde saatte 4 galon (15 l) yakıt tükettiği biliniyor. Şimdi 120 yıl ileriye gidelim ve benim teknem olan Nada’ya bir göz atalım. Teknenin güverteden boyu 48’ (14.6m) ve ağırlığı 18 ton (Elmore’un sekizde biri kadar). Üzerinde standart olarak kurulu gelen motor, bir Yanmar dizel motor. O da 110 hp güç sağlıyor ancak bunu Atlas’tan 10 defa daha hızlı bir devirde, 3.200 rpm’de yapıyor. Yanmar’ın ağırlığı çeyrek ton kadar. Güç ve ağırlık oranına baktığımızda, 4.5 lbs/2 kg başına 1 hp düşüyor (Atlas’ın ağırlığının 40’ta biri ve güç-ağırlık oranının 40 katı). 8 deniz milinde neredeyse saatte 4 galon yakıt tüketiyor. Peki, bu nasıl olabiliyor? 75 yıldan daha yaşlı bir motor, nasıl oluyor da benzer hızlarda ve neredeyse aynı yakıt tüketimiyle Nada’dan sekiz kat daha ağır olan çok daha büyük bir tekneyi çalıştırabiliyor? Cevap, üç temel faktörde yatıyor: Daha uzun bir su hattı, büyük pervaneler ve düşük şaft hızları.

Daha büyük, daha iyidir
Deplasman gövdeler söz konusu olduğunda, pervane boyutunun önemli olduğu uzun süredir bilinen bir gerçektir. Boyut büyüdükçe, pervane verimi de artar.   
Elmore, 58” (veya 62”) çaplı (147 cm veya 158 cm) bir pervaneye sahipken (mühendis, tam çap değerini hatırlamıyordu), benim teknemdeki pervane ise 22” (56 cm) çapında bir pervaneyle donatılmış. Elmore’un devasa pervanesi, bizim küçük pervanemize oranla daha verimli.  
Büyük pervanelerin yavaşça dönmesi gerekiyor. Elmore, azami 325 motor/şaft hızı ve bunun çok altında bir seyir hızıyla birlikte motor ve pervane şaftı arasında doğrudan tahrike sahip. Yanmar, 3.200 olan en üst motor devir hızını en yüksek şaft hızı olan 1.216 rpm’e düşüren bir küçültme dişlisine sahip (Elmore’un şaft hızından dört kat daha yüksek). Benim teknemdeki pervane yuvası, 30” (76 cm) çaptaki bir pervaneyi taşıyacak kadar geniş. O zaman neden motor daha büyük bir küçültme dişlisi takıp, pervane şaft hızını azaltmıyor ve daha büyük bir pervane kullanmıyorum? Bu bize yakıt verimi ve daha yüksek azami tekne hızı (çünkü pervane, motor gücünü daha küçük bir pervaneye oranla daha verimli bir şekilde itici güce çevirir) sağlayabilir. Ayrıca, eğer bir tane satın alabiliyorsak, günümüzde kullanılan katlanır pervanelerle yelken açıkken performans düşüklüğü yaşama sorunu da ortadan kalkar. 
İki tane sorun var. İlki, teknenin daha dar alanlarda manevra yapmasının güçleşebilme ihtimalidir. Ancak pervane hızını biraz daha arttırıp, şaft devrini azaltarak manevra yeteneğini kusursuz bir düzeyde tutmaya devam edebilmek de mümkün. En büyük sorun ise pervanenin ağırlığı (kütlesi) ve dönmeye başlaması için gereken eforla (tork) ilgili olan ikinci sorun. 



1980’lerden kalma 78’ (23.8 m) uzunluk ve 150 ton ağırlıktaki Elmore, 
325 rpm devirde 110 hp (82 kW) güç sağlayan bir Atlas Imperial motora 
ve yaklaşık 60” (152 cm) genişlikte bir pervaneye sahip.

Kütle ve Tork
Kütle, bir nesnenin ivmeye ya da bizim örneğimizde olduğu gibi bir pervane şaftı tarafından döndürülmeye olan direncinin ölçümüdür. Kütle (ağırlık) arttıkça, ivmeye karşı olan direnç de artar. Büyük bir pervane, küçük bir pervaneye göre daha fazla direnç gösterir. Tork, ivmeye karşı olan bu direnci ortadan kaldıran kuvvettir. Bizim örneğimiz de, pervane şaftına uygulanan dönme kuvvetinin ölçümünü temsil ediyor.  
İçten yanmalı motorların sorunu, 0 devirde tork üretmemeleridir. Rölantideyken, bir pervane şaftı ilk çalışmaya başladığında veya ileri ve geri yönler arasında geçiş yapıldığında, modern bir motorun tam tork değerinin belki de yalnızca üçte birini ürettiğini görürsünüz. Eğer çok büyük bir pervane kullanırsanız, motor dişliye alındığında, pervanenin dönmeye karşı gösterdiği ilk direnç motoru sekteye uğratacaktır. 
İleri ve geri yönler arasında geçiş yapılırken işler daha da kötü bir hal alır çünkü pervane hâlihazırda dönmekte fakat yanlış yöne dönmektedir. Pervanenin kütlesi ne kadar büyükse ve pervane ne kadar hızlı dönüyorsa, moment de o kadar yüksek olur. Motor, bu momentuma karşı koyabilmeli, pervaneyi durdurabilmeli ve duraksamadan onu diğer yöne çevirebilmelidir. Şimdiye kadar birden fazla motor firması, pervane şaft devirlerini azaltacak ve daha büyük pervaneleri çevirebilecek yüksek seviyeli küçültme dişlilerini ürünlerine ekleyerek verimi artırmaya çalıştı. Ancak motorların teknelere takıldıklarında ve pervaneleri diğer yöne çevirmek için durdurdukları sırada arızalandığını gördüler. Bu, epey utandırıcı bir durum olabiliyor.  


Bir teknisyen, genellikle yine 110 hp güç sağlayan fakat 3.200 devirde çalışan 
Yanmar dizel motorla donatılan bir Malo yelkenlisi olan 48’ (14.6 m) uzunluk ve 
18 ton ağırlığa sahip Nada’ya bir test pervanesi takıyor. Aynı beygir gücüne sahip 
olan bu motorlar, aynı hızlarda benzer miktarda yakıt tüketerek son derece farklı tekneleri çalıştırıyor.

Atlas’ın tork değerini bulamadım ama hesaplarıma göre en yüksek tork değeri, 2.500 Newton metre (1,844 ft-lbs) civarında olmalı. Öte yandan Yanmar’ın tork değeri ise 275 Nm (203 ft-lbs). Aradaki bu son derece büyük fark, Atlas’ın pistonlarının büyük çapı (9”’e karşılık 3.3”/229 mm’ye karşı 84 mm), bunların uzun strokları (12”’e karşılık 3.5”/305 mm’ye karşılık 89 mm) ve krank mili üzerine uyguladıkları kuvvetten ileri gelen kaldıraç etkisi gibi faktörlerden kaynaklanıyor. Yanmar’ın pervane şaftındaki tork, 2.63:1 küçültme dişlisiyle 715 Nm (527 ft-lbs) düzeyine ulaşıyor ama bu halen Atlas’ın üçte birini geçemiyor. 
Burada devreye giren bir diğer faktör var: Atlas’ın devasa kütlesi (ağırlığı). Bu ağırlığın büyük bir kısmı, tartışmamızla çok alakası olmayan motor çerçevesinden ve konstrüksiyonundan kaynaklanıyor. Ancak mekanik donanım da son derece ağır (pistonlar, piston kolları ve hepsinden önemlisi de muazzam demir döküm bir volan). Bu parçalar harekete geçtiğinde, durağan haldeki iri pervanenin dönmesi için gereken momenti sağlıyorlar. Sonuçta modern hafif motorlarla yalnızca hayalini kurabileceğimiz bir pervane verimi elde ediliyor. Motorların ağırlığını sürekli düşürme ve kuvvetlerini sürekli arttırma dürtümüzün bizi giderek daha da verimsizleşen pervane düzeneklerine götürmüş olması ise ironiktir. 


Elmore’un 75 yaşında 110 beygir gücündeki 10 tonluk Atlas Imperial motoru, 
180 lbs (82 kg) başına 1 hp’lik bir güç-ağırlık oranı vardı. Buna karşılık 110 hp’lik 
Yanmar, 4.5 lbs (2 kg) başına 1 hp’lik bir orana sahip.

TorqueBoost Konsepti
Birkaç yıl önce Elmore’u ilk kez gördüğümde, onlarca yıl yaşlanmış bir motorla donatılmış bizimkinden çok daha ağır 100 yıllık bir geminin aynı yakıt ekonomisini sağladığını görmek beni düşünmeye sevk etmişti. 
O sıralar, Avrupa Birliği’nin desteklediği HYbrid MARine (HYMAR) projemizde epeyce ilerlemiştik. Electric Yacht şirketinin de yardımıyla, elektrik tahrikli motorları ve özellikle de Çin ürünü düşük fiyatlı fakat olabildiğine güçlü kalıcı mıknatıslı motorları test ediyorduk. Bunlar, yalnızca tahrik için değil ayrıca güç üretimi için de kullanılabilirdi. Elektrik üretimi uygulaması için yelken açıkken pervane şaftını döndürebilecek serbest bir pervane kullanılıyor. Kalıcı mıknatıslı motorların bir özelliği de 0 devirden tam tork üretebilmeleridir. Ayrıca diğer motorlar gibi duraksama sorunları yoktur. Şaft döndürmek için gereken tork elektrikli motorun ürettiği torktan düşük olduğu sürece; motor, şaftı döndürebilmektedir. “Yanlış” yönde hareket eden bir pervanenin momentiyle (örneğin ileri ve geri yönler arasında geçiş yaparken) karşı karşıya kalan elektrikli motor, pervaneyi önce frenleyip sonra “doğru” yöne çevirmeye başlar. Elektrikli motorun torkunu, aşağı yukarı aynı etkiyi yaratmak için hacmi ve ağırlığı olmadan bir volanın kütle momentiyle değiştirebileceğimizi düşündüm. Tek yapmamız gereken, dizel motor duraksama riskiyle karşı karşıya kaldığı durumlarda elektrikli motorun devreye girmesini sağlamaktı. Ben buna TorqueBoost adını verdim ve hemen bir patent başvurusu üzerinde çalışmaya başladım. Ne var ki, sonrasında konteyner gemilerinin bunu yıllardır yapmakta olduğunu öğrendim.  


Döküm demirden yapılmış olan muazzam boyuttaki volanın ağırlığı, 
ağır pistonlar ve piston kollarının ağırlığıyla birlikte Atlas motoruna 
nispeten düşük hızlarda bile büyük bir pervaneyi döndürmek için gereken 
etkileyici bir tork sağlıyordu. Atlas’ın hesaplanan tork değeri 2,500 Newton
metreyken (1,844 ft-lbs), buna karşılık Yanmar’ınki 275 Nm (203 ft-lbs).

Yüksek Küçültme Dişlisi
HYMAR projesi için 110 hp’lik standart Yanmar’ın yerine daha küçük bir motor olan 75 hp’lik (56 kW) Volvo Penta D2-75 koyduk. Volvo Penta, daha düşük bir azami hıza sahip (3.000 rpm’e karşılık 3.200 rpm). Dış parçalarla elde edebileceğimiz en yavaş azami şaft hızını (1.095 rpm) bize sağlayan ve piyasada bulabileceğimiz en yüksek kapasiteli küçültme dişlisini (Yanmar’ın 2.63:1 dişlisine karşılık 2.74:1) motora bağladık. 
Bir HYMAR ortağı olan Bruntons Propellers (Essex, İngiltere), motorun azami devrine ve gücüne ulaşmasına imkân sağlamak üzere tasarlanan standart pervane boyutu yaklaşımına (Şekil 1) dayalı olarak 2.74:1 küçültme dişlisiyle D2-75 motoru için en uygun pervaneyi tespit etmek üzere bir analiz gerçekleştirdi. Aynı analizi biz de aynı “tasarım kategorisi” ile yaptık (dişli adımı ve küçültme dişlisi, motorun azami hız ve gücüne çıkmasına imkân verecek şekilde). Ancak bu defa, pervane yuvasına sığdırabileceğimiz en geniş pervane olan 30” çaplı pervaneyi kullandık. Böylece bir 4.824:1 küçültme dişlisi elde etmiş olduk. Sonuç olarak genel olarak pervane veriminde %7’lik bir verim artışı yakalamış olduk. (Şekil 2)
Çünkü küçük deniz tipi dizel motorlar için yeteri kadar yüksek kapasiteli küçültme dişlileri bulunmuyor ve özel bir dişliyi kendi başınıza yapmak çok pahalıya patlıyor; bu teorik veriyi, su içi test sırasında doğrulayabilmiş değilim. 



Nada’ya test sırasında 75 hp’lik (56 kW) bir Volvo Penta D2-75 takılmıştır.
Şekil 1 – Volvo’ya 2.74:1’lik bir küçültme dişlisiyle birlikte takılmış çeşitli pervanelerin bir analizi.
Şekil 2 - 30” (76 cm) çaplı bir pervaneyle motorun azami devrine ulaşmasını sağlamak üzere dişli adımı ve küçültme dişlisinin optimize edilmesine yönelik benzer bir analiz. Kuramsal olarak en iyi donanım, azami şaft devrini 1.095 rpm’den 622 rpm’e düşüren ve genel olarak %7’lik bir pervane verimi artışı sağlayan 4.824:1’lik bir küçültme dişlisiydi.


Büyük Pervaneyle TorqueBoost 
Şu ana dek benim öngörüm, klasik bir varsayım olan küçültme dişlisini göz ardı ederek pervaneyi motorun en azami hız ve gücüne erişmesini sağlayacak şekilde boyutlandırmaktı. Şekil 1’de yapılan analizin dayanağı da budur. 
Belirli bir küçültme dişlisi (2.74:1 gibi) ve pervane çapı için dişli adımı, pervanenin azami motor devrinde mevcut gücün tamamını emmesi için tasarlanmıştır. Bu tasarım kategorisine giren en verimli pervane, en iyi performansı veren pervane olarak seçildi. Volvo Penta D2-75 örneğinde bu, 23” (58 cm) pervaneydi. 
Şekil 2’deki analiz, belirli bir pervane çapını göz önünde bulunduruyor (örneğin 30”) ve dişlinin oranı ile dişli adımını aynı tasarımı en iyi hale getirecek şekilde düzenliyor (3.000 rpm motor devri ve 75 hp). 4.824:1 dişli oranı da buradan gelmektedir. Sonuç olarak pervane çapı ve dişli oranı artıyor ve 3.000 rpm motor devrinde aynı 75 hp’lik yükü elde etmemize yol açacak şekilde şaft devrini düşürüyor. Pervane büyüklüğündeki gözle görülür farka rağmen, herhangi bir motor devrinde motor üstüne bindirecekleri yük benzer kalıyor. Şekil 3’te yer alan “eşleştirilmiş” pervane eğrisi, bu tasarım kategorisi için optimize edilmiş herhangi bir pervanenin ortalama yük eğrisini göstermektedir. 


Volvo Penta D2-75 için yakıt haritası üzerinde bir araya getirilen pervane eğrileri,
eşleştirilmiş ve küçük boyutlu pervanelerin, motorun azami verim bölgesine giremediğini gösteriyor.

Şekil 3, laboratuar testlerinden elde edilen yakıt tüketim verilerini içeriyor. Şekilde görülen çeşitli kontur çizgileri, söz konusu motor devri ve yükünde volan üzerinde her bir kilovat/saat (kWh) enerji üretimi için tüketilmesi gereken yakıt miktarını göstermektedir. Buna özgül yakıt tüketimi (SFC) deniyor. Örneğin motor 2.200 rpm devirde çalışıyorsa ve yükü 17 kW ise (bu motor devrinde eşleştirilen pervanenin yarattığı yük), SFC değeri de kWh başına 260 ila 270 gram (g/kWh) olacaktır. Biz, ortalama olarak 265 g/kWh diyelim. Bu, pervanenin çektiği her bir kWh enerji için tüketilen yakıt miktarını temsil eder. Bu durumda toplam saatlik yakıt tüketim oranı 265 g/kWh x 17 kW = 4.505 g olacaktır (gerçekte tüketim daha fazla olacaktır çünkü volan ve pervane arasındaki kayıplar, bu kısa açıklamada hesaba katılmamıştır).  
Bana göre burada dikkate alınması gereken, eşleştirilmiş pervane eğrisinin hiçbir zaman için motorun azami yakıt verimlilik alanına girmemesidir. Diğer bir deyişle bu eğri boyunca çalışan herhangi bir pervane, motora optimal düzeyde yük bindirmeyecektir. Bir tekneye çok küçük bir pervane takılacak olursa (bu durumda motor, pervanenin tam güç yüküne çıkmasından önce azami devire çıkar), durum çok daha kötü bir hal alır: Pervane eğrisi, motorun “yakıt haritasının” kronik olarak verimsiz bölgelerinden geçer. Öte yandan, eğer tekneye büyük bir pervane takılacak olursa, pervane eğrisinin eşleştirilmiş pervaneye göre tüm noktalarda motorun yakıt haritasının daha verimli bölgelerinden geçtiği görülür. Aslında pervane boyutu yeteri kadar büyütülürse, motor yükünün pervane eğrisinin büyük bir kısmı boyunca azami verime ulaşması sağlanabilir. Ancak ilk gözlemlenecek sonuç, motorun daha yüksek devirlerde aşırı yüklenecek olmasıdır. Bu durumda motor, azami devrine çıkamaz ve sonuç olarak da azami güç üretemez. Eğer herhangi bir süre boyunca tam gaz (WOT) çalıştırılacak olursa, motor ve/veya şanzıman üzerinde büyük ihtimalle hasar oluşacaktır.  

Nada Örneği
Peki, motor tam gaz çalıştırılmadığında ne olur? Yapılan testleri bir kenara bıraktığımızda, şimdiye kadar HYMAR projesi için yakıt tüketim verisi topladığımız dönemden bu yana motoru hiç tam gaz çalıştırmadım. Tekne hızının çıktığı en son deniz mili değerinin yakıt tüketimimi iki katına çıkarttığını fark ettim. Esasında 6 deniz mili hızda yapılan yakıt tüketiminin tam hızdaki tüketimin dörtte biri olduğunu gördüm. Bu durumda, eğer tasarımın bakış açısı olarak tam güç ve hızı esas alıyorsak, var olmayan bir çalışma biçimi için tasarım yapıyoruz demektir. Peki, pervane için farklı bir tasarım bakış açısı benimsersek ne olur?  
Norveçli deniz araçları mimarı Oyvind Gulbrandsen, 15 deniz mili rüzgâr hızı ve beklenen dalga koşulları altında 7.3 deniz mili seyir veya “hizmet” hızında Nada’nın hızını optimize etmek için bu sayılara bir göz attı. Yaptığı analizde (Şekil 5 ve 6) iki pervane [eşleştirilmiş 22” çaplı x 18” dişli adımlı (56 cm x 46 cm) pervane ve büyük 26” çaplı x 20” dişli adımlı (66 cm x 51 cm) pervane] D2-75 motorunun sürekli çalışma halinde güç ve tork eğrileri (teknik özelliklerde verilen azami güç eğrisi yerine), mevcut 2.74:1 küçültme dişlisi ve benim sağladığım gövde direnç ve yakıt tüketim verileri kullanılarak karşılaştırılıyor.



22” x 18” ve 26” x 20” pervanelerle (56 cm x 46 cm ve 66 cm x 51 cm) sakin hava koşulları 
ve 15 deniz mili rüzgâr altında Nada’nın karşılaştırmalı performans değerlendirmesi. 
Şekil 5 – 26” x 20” pervane, 2.200 rpm devirde (motorun azami devir ve gücünün çok altında) sürekli çalışma eğrisiyle kesişiyor. 
Şekil 6 – Ancak yakıt haritasında ilgili tork eğrilerinin üstünden geçen büyük pervane eğrisi, azami yakıt verimine daha fazla yaklaşıyor.

Kalın yeşil ve kırmızı renkler 22” x 18” pervaneyi dalgasız (yeşil) ve dalgalı (kırmızı) sularda gösteriyor. Kesin çizgiler ise 26” x 20” pervaneyi gösteriyor. 22” x 18” pervane, motora yük bindirirken, pervane eğrisinin motorun sürekli çalışma güç eğrisine 2.800 rpm civarında (ve aralıklı çalışma eğrisine yaklaşık 3.000 rpm’de) temas etmesine neden oluyor. 26” x 20” pervane ise sürekli çalışma eğrisini 2.200 rpm civarında geçiyor ve bu şekilde motorun azami güç ve devrine ulaşmasını engelliyor. Büyük pervane, bunu yaparken pervane eğrisini motorun yakıt haritası üzerinde azami motor verimine yakın bir alana taşıyor. Bu da, bazı ilginç sonuçları beraberinde getiriyor: 

1. Tam hızdayken kullanılabilir güçteki azalmaya rağmen, teknenin en yüksek hızında bir kayıp yaşanmıyor. Bunun nedeni, pervanenin yakaladığı getirilerin, kullanılabilir güçteki azalmayı etkisiz hale getirmesidir. 

2. 7.3 deniz mili tasarım hızında 22” x 18” pervane, tahmini olarak %51 verimle çalışıyor. Bu da, saatte 28.3 x 250 = 7.075 gramlık yakıt tüketimiyle 28.3 kW yüklenme ve 250 g/kWh düzeyinde bir özgül yakıt tüketimi sağlıyor. 26” x 20” pervane, tahmini %56 verimle çalışarak; 25.6 x 233 = 5,965 g/h yakıt tüketimiyle 25.6 kW yüklenme ve 233 g/kWh özgül yakıt tüketimi sağlıyor. Yakıt tüketiminde %15’lik bir azalma yakalanıyor.  

3. Büyük pervane, belirli herhangi bir tekne hızında motor üzerine daha fazla tork yükü bindirmektedir. Bunun anlamı, daha yüksek silindir basınçları ve valf ısılarının yanı sıra motoru baskılayabilecek diğer mekanik olayların ortaya çıkmasıdır. Eğer bu süreci fazla ileri götürecek olursak, motorun beklenen kullanım ömrü epeyce azalabilir. Bu analiz, HYMAR projesinin sonlarına doğru, elektrik tahrikli motor ve jeneratörleri test etmek üzere D2-75 motorunu çıkarmamız sonrasında ortaya çıktı. 26” pervaneyi test etme ve gerçek uygulama verileri elde etme fırsatımız olmadı. Yine de azami motor hızını 2.400 rpm civarında tutan ve 26” pervaneden daha küçük pervanelerle ilgili birçok veriye sahibiz. Bu veriler, genel olarak tezimizi doğrular nitelikte. Diğer pervanelerle kapasiteyi çok zorlamadığımızdan, motor duraksaması veya manevralar sırasında dümen sorunları yaşamadık. Ben, bir pervane uzmanı değilim ama bence özellikle de tam motor hızına ihtiyaç duyulmayan birçok teknede, pervane boyutunun arttırılması sonucunda son kullanıcı gözle görülür faydalar kazanabilir. Bunun yanında hiç ya da neredeyse hiç dezavantajla karşılaşmayacaklardır. Acaba şu anda yanlış bakış açısıyla mı tasarım yapıyoruz? Eğer motorun aşırı yüklenmesi potansiyel bir sorunsa, pekâlâ kullanıcıları eğiterek ya da motor regülatörü için limitler belirleyerek de bu sorunu aşabiliriz. Eğer belirli bir sebepten dolayı azami kullanılabilir güç kaybı kabul edilemez bir sorun olarak karşımıza çıkıyorsa, bu sorunun çözümü için de makul düzeyde büyük bir pervane kullanabilir, pervane eğrisini yakıt haritası üzerinde azami verim bölgesine taşıyabilir ve motor regülatörü için limitler belirleyebiliriz. Regülatör limitleri, bu durumda motorun istenen düzeyde güç üretmesini sağlayacaktır. 


HYbrid MARine projesi sırasında Nada’ya takılmış olan test pervaneleri. 
Bu testlerde elde edilen veriler, büyük pervanelerin deplasman hızında bir 
noktaya kadar yakıt verimini en üst düzeye çıkarabildiğini gösteriyor. 
Ancak bu strateji, fazla ileri gidilirse motorun aşırı yüklenmesine sebep 
olabilir, kullanım süresini azaltabilir ve dolayısıyla uzun vadede kullanım 
maliyetini arttırabilir.

Siz de Pervanenizi Döndürebilirsiniz
Bu mantığı birkaç adım ileri götürünce neler olabileceğini görmek isterim. Pervane şaftının manevra hızlarında devreye girdiği ilk anların hemen sonrasında, motor güç eğrilerin ve pervane güç emilim eğrilerinin doğası gereği; motor, her iki eğrinin kesiştiği noktaya kadar yüksek miktarda fazladan kullanılabilir torka ve güce sahiptir. Bu ayrışma bölgesi boyunca motor, kullanılan normal pervaneden çok daha büyüğünü döndürme potansiyeli taşır. Bu da, pervane veriminde büyük kazanımlar ve çoğu uygulamada da genel bir yakıt verimini beraberinde getirir. 
Elektrik makinelerindeki teknolojisindeki ilerlemeleri göz önüne alındığında, pervane şaft hızını azaltmak üzere küçültme dişlilerinin dişli oranını radikal bir şekilde arttırabileceğimizi ve bununla birlikte telafi olarak pervane boyutunu da epeyce arttırabileceğimizi düşünüyorum. Diğer tarafta ise elektrik makinesi, pervane şaftına gereken güç ve torku sağlayarak motorda ve pervane güç eğrilerindeki duraksamayı engelleyebilir. Sonrasında, motoru eğrilerin üst noktalarında korumak için regülatör limitlerine tabi tutabilir ya da aynı elektrik makinesiyle çalışma döngüsüne tork ve güç katabiliriz. Sonuç olarak pervane ve motorda verim kazanmak için Elmore’un volanının işlevini burada da yaratabiliriz. 
Bu teoriyi test ederken, piyasada ihtiyaç duyduğumuz küçültme dişlilerinin mevcut olmaması bir yana, karşılaştığımız bir diğer büyük güçlük de pervane yuvalarının yeni nesil hafif ve yüksek hızlı motorlara göre tasarlanmış olmasıydı. Gövde tasarımının bu yönünü yeniden gözden geçirmemiz gerekebilir ama bence şu anda gözlemlediğimiz uzun, ince ve verimli düşük deplasmanlı/uzunluklu gövdelere yönelik yeni tasarım akımı için uygun görünüyor. 

Büyük Pervaneler, Motorla Bİrlİkte Çalışmaya Başlar 

Büyük gemilerin dünyasında şirketler, yeni ve mevcut gemilerde motor devrini düşürmeye ve pervane çapını arttırmaya çalışmaktadır. Amaçları, büyük miktarlarda yakıt tasarrufu sağlamaktır. Benzer tasarrufların küçük teknelerde de elde edilmesinin önünde hiçbir engel yok. Ancak bu konsepti küçük tekneler ölçeğine indirmek, belki de motor üreticilerinin üstesinden gelebileceği belirli zorlukları beraberinde getirmektedir. Daha fazla alan açmak ve ağırlığı düşürmek adına, motor boyutları küçültüldü. Aynı zamanda emisyon hedeflerine ulaşmak için motor devir hızları da arttırıldı. Bunun sonucunda da pervane üreticilerinin karşı karşıya kaldığı bir takım sorunlar baş gösterdi. Motor üreticileri, motoru aşırı yükleyen pervanelere temkinli yaklaşıyor. Ama motorlar bilinçli olarak yaratılan bu aşırı yüklenmeleri kontrol altına alabilirse, verimlilik alanında elde edilen kazançlar da geçerlilik kazanır. Artan devir hızının getirdiği sorunların farkına varan bazı üreticiler, tekrardan motor devirlerini düşürmeye başladı ama daha ileri de gidebilirler. En iyi sonucu elde etmek için farklı düzenlenmiş bir dizi sistem üzerinde maliyet/emisyon/verimlilik testi yapmak, ilginç bazı sonuçlar ortaya koyabilir. Bana göre uzun vadede elektrik gücünde gelişmeler yaşandıkça büyük pervane kullanımı da daha öne çıkacaktır.  - Adrian Miles, Bruntons Propellers Ltd Genel Müdürü -

Yazar Hakkında: Bir Professional BoatBuilder yazarı olan Nigel Calder, Boatowner’s Mechanical and Electrical Manual (Tekne Sahibinin Mekanik ve Elektrik El Kitabı) adlı kitabın ve denizcilik alanında diğer bazı eserlerin de yazarıdır [kariyerinin ilk günlerinde yazdığı Marine Diesel Engines (Dizel Deniz Motorları) da dâhil] ve Amerikan Tekne ve Yat Konseyi Elektrik Projeleri Teknik Komitesinin bir üyesidir.
 

---

R E K L A M