0 Üye ve 1 Ziyaretçi konuyu incelemekte.

*

    B. S.

Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« : Nisan 01, 2013, 17:01:45 »
Aşağıdaki yazımda eksik, fazla, yanlış olarak gördüğünüz hususlar var ise, genişletilmesine ve daha doğru hale getirilmesi için katkılarınızı beklerim.

Bizim rüzgar diye hissetiğimiz şey; rüzgarın hızı değil, rüzgarın vücudumuza uyguladığı kuvvettir. Biz hareket eden havanın, yani rüzgarın; hızını değil, kuvvetini hissederiz. Üzerimize uyguladığı kuvvetteki değişiklikleri de, rüzgar hızının artması, ya da azalması olarak anlar ve söyleriz.

Yelkenli tekneleri götüren şey de; rüzgarın hızı değil, uyguladığı kuvvettir.

Biz rüzgarın kuvvetini pratik olarak ölçemeyiz. Bunun aksine, her teknede bulunan bir anemometre yardımıyla hızını çok kolaylıkla ölçeriz.

Rüzgarın kuvvetini ölçemeyiz derken, işin içine çok fazla sayıda parametre girdiği için durum gereksiz yere karmaşıklaşacaktır. Nem oranı, havanın yoğunluğu, etkilenen yüzey alanı, rüzgarın bu yüzeye geliş açısı, etkilenen cismin sürüklenme katsayısı(drag coefficient) vs gibi.

Seyir amaçlı olarak rüzgar hız ve yönünü ölçmek tamamen yeterli gibi görünse de; bir şeyin genelde gözden kaçırılmasına ya da göz ardı edilmesine sebep olabilir: Rüzgarın hızı doğrusal olarak artmasına rağmen, rüzgarın kuvveti üssel olarak artar.

Bu ne demektir ? Bu; en basitinden; "20 knot rüzgar ile full arma seyredebiliyorsanız, 25 knot rüzgarda da seyredebilirsiniz" düşüncesinin çok yanlış ve tehlikeli bir düşünce olduğu anlamına gelir. Maalesef; bu şekilde düşünen çok kişiye rastladık seyirlerimiz esnasında.

Şöyle ki;

FD=(1/2)ρACDv2

Bu formül; drag (sürüklenme) kuvvetini, yani rüzgarın bizim üzerimizde uyguladığı ve bizi sürüklemeye çalışan kuvveti hesaplamakta kullanılır. Ki; yukarıda bahsettiğim gibi; bizi götüren bu kuvvettir. Türkçesi şöyle okunuyor; Sürüklenme kuvveti eşittir; havanın yoğunluğu(ro) x Etkilenen yüzeyin alanı(A) x Cismin(şeklin/biçimin) sürüklenme katsayısı x rüzgarın velositesinin karesi'nin yarısı.

Yüzeyin rüzgarı dik olarak almadığı, yani rüzgar açısının 90 derece olmadığı durumlarda, rüzgar velositesini, rüzgarın yüzeye geliş açısının cosinüsü ile çarparak, zahiri rüzgar velositesini bulup formüldeki yerine koyabilirsiniz. Ancak böyle bir durumda, cismin (tekne ve yelkenin) sürüklenme katsayısı da değişeceğinden onu da değerlendirmeye almakta fayda vardır ki; bir yelkenli teknenin rüzgarı tam bordadan aldığı durumda, bu katsayı 1 olarak kabul edilebilirse; aynı rüzgarı 45 dereceden aldığında kaç olarak alınmalıdır onu bilemiyorum. Belki, varsa, teknelerin rüzgar tüneli testlerinden bu değerler elde edilebilir. Ancak; bizim buradaki işimiz, aynı yönden esen iki farklı rüzgar velositesi için değişen kuvvet miktarını görmek/göstermek olduğundan; her iki rüzgar velositesi için de aynı sürüklenme katsayı alındığı sürece sorun yok. Değişimi görebiliriz ve doksan derece ile alınan rüzgar için etki eden kuvveti de doğru olarak hesaplayabiliriz. Bu arada; tekneye değil; yelkene 90 dereceden bahsediyoruz.

Yelkenli teknelerin; yelken biçimi, arma vs. gibi farklı özelliklerinden doğan ve bunlarla oynamak sureti ile oluşturulan ekstra güçler (cenova ile ana yelken arasında oluşturulan hava koridoru sayesinde gücü daha da etkin kullabilmek(yani etkisini arttırmak/gücü arttırmak), ya da benzer taktiklerle gücü sınırlamak gibi) bu hesaplamaya dahil değildir. Zira hem her tekneye göre değişir, hem de bizim asıl bakmak istediğimiz; rüzgar velositesindeki artışın, gücü nasıl etkilediği olduğundan, bu aşamada gereksizdir. Belki bir başka yazıda daha derin hesaplara girerek bu durumlardan her birini de inceleyebiliriz.

Buna göre; 15 knotluk bir rüzgar, 26 m2 lik bir ana yelkene (benim yelken alanım), 90 derece açı ile geldiğinde, uygulayacağı kuvvet; hava yoğunluğu standart şartlarda 1.2 kg/m3 alınır; 15 knot rüzgar da 7.72 m/sn eder; drag sabiti 1 alınırsa; 1/2 x 1.2 x 26 x 1 x 7.72nin karesi olur ve sonuç yaklaşık 930 Newton olarak çıkar ki; bu yaklaşık olarak kütlesi 95 kg olan bir kişinin (dünyadaki) ağırlığına eşdeğerdir. Newton kuvvet birimidir, ağırlık olarak karşılığı; kuvvetin miktarının daha kolay anlaşılabilmesi amacıyla verilmiştir. Başka bir deyişle; 930 N, kütlesi 95 kilo olan bir insana, yerçekiminin uyguladığı kuvvetle eşdeğerdir.

16 knot rüzgar için aynı kuvvet 1057 Newton, yani; 107 kiloluk bir kütlenin ağırlığına eşdeğerdir.
17 knot = 1194 N = 121 kg ağırlık
18 knot = 1337 N = 136 kg ağırlık

Burada görüyoruz ki; 15 knot olan rüzgar velositesi; %20 artarak 18 knota ulaştığında uyguladığı kuvvet; 930'dan 1337'ye çıkar ki; bu da yaklaşık % 43 lük bir kuvvet artışıdır. Biz rüzgarı hızı ile ölçmeye alıştığımızdan, doğal olarak bu 3 knotluk artış önemsiz gibi gözükebilir; ancak aslında artış %43 olmuştur.

20 knot = 1652 N = 168 kg ağırlık
24 knot = 2379 N = 242 kg ağırlık.

30 knot = 3714 N = 378 kg ağırlık
36 knot = 5350 N = 545 kg ağırlık
40 knot = 6605 N = 673 kg ağırlık
 
15 knot olan rüzgar, iki katına çıkıp da 30 knot'a oturunca, uyguladığı kuvvet, görüldüğü gibi; tam 4 katına çıkar. Bunun anlamı; armamızın dayanabileceğini ve diğer her şeyin uygun olduğunu düşünürsek; yelken alanımızı EN AZ 4'te bir küçültmemiz gerektiğidir. Bu küçültme oranı kaba hesap olup, deniz koşulları, teknenin özellikleri vs dışarda tutularak düşünülmektedir. Unutmayalım ki; hiç yelken olmasa bile teknenin rüzgar alan bir yüzeyi bulunmaktadır. Her şeyden önce teknenin kendisi var.

Benim ana yelkenim 26 m2 ve bunun dörtte biri 6.5 m2 eder. Bu da yaklaşık 4'e 3 metre; ya da 6'ya 2 metre dik kenarlı bir üçgenin alanı eder ki; aşağı yukarı bendeki 3. camadan'a tekabül eder diye düşünüyorum (tekne üzerinde 3. camadanı ölçmedim, elimde de veriler yok)

Bu vesile ile, gidince, her üç camadanda da, yelken alanlarının ölçüsünü bir çıkartayım.

Rüzgarınız kolayına, pruvanız neta olsun sevgili denizciler.
« Son Düzenleme: Nisan 01, 2013, 17:12:14 Gönderen: Bora Sarnav »


*

    A. Ç.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #1 : Nisan 01, 2013, 17:33:41 »
Rüzgar hızı ile gücü arasındaki ilişkiyi kabaca rüzgar gücü= rüzgar hızının karesi olarak kabul edebiliriz gibi görünüyor. Bunu yelkende metrekare alan ile hesaplamaya çalışmak ise bizi çok yanıltabilir. Rüzgar hızı 10 metre  yüksekte boşuna ölçülmez, deniz seviyesine yaklaştıkça rüzgar hızı düşer. Bu nedenle vurulan camadanlarda yelkenin deniz seviyesine yaklaştığını veya rüzgar hızının yüksek olduğu üst seviyelerde olmadığını da dikkate almak gerekir. Yani camadan vurduğunuzda hangi formülle hesaplanırsa hesaplansın rüzgar hızı azaldığından gücü de azalmış olur.


*

    B. S.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #2 : Nisan 01, 2013, 18:53:12 »
Bora bey paylaşım için çok teşekkür ederim..


*

    H. A.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #3 : Nisan 01, 2013, 23:54:48 »
Bora korsan teşekkürler. Zelzele şiddetindede sanırım benzer oranlar var.


*

    O. B.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #4 : Nisan 02, 2013, 09:25:05 »
Bütün değişken parametreleri göz önüne alınca genel geçer bir yaklaşımda bulunmak istiyorsak F=A*v2/80 eşitliği iş görmektedir. Burada v=knot cinsinden rüzgar hızı, F= Kg cinsinden kuvvet, A= m2 cinsinden alan.
Bora Korsan akışkanlar mekaniğindeki drag kuvvetini gayet güzel açıklamış. Ancak Ahmet Korsanın belirttiği sınır şartları da mevcut. Ben geçmişte bir yaklaşımda nasıl bulunurum da genel geçer bir eşitlik elde ederim diye epey bir araştırma yapmıştım. Bora korsanın verdiği eşitlikten hareketle bazı kabuller yapıp bir yaklaşım yapmıştım.

Sonuç olarak teknemizde herhangi bir komponent üzerine rüzgar etkisi hesaplayacaksak en kötü koşulu almak gerekeceğinden rüzgarın hangi yönden geldiğinin önemi kalmaz.

Aşağıdaki başlıkta yelken vinci hesapları yaparken bu eşitliği Harken kataloğundaki tüm vinç büyüklüklerinde denedim ve doğru sonuçlar elde ettim.
Bağlantıları görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap

Ayrıca teknenin rüzgar altında ne kadar yatacağını hesplarken de aynı eşitliği kullandım:
Bağlantıları görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap

Aslında Bora Korsanın verdiği eşitlikte hava yoğunluğunu 1 kg/m3(doğrusu 1.2 kg/m3) ,  D=1(doğrusu ancak her durumda deneyle bulunabilir) ve 1Knot=2 m/s (doğrusu 1knot=1.943 m/s)alırsanız aynı eşitliği bulursunuz.

Sonuçta,  belli sınır şartları altında,  alan sabit ise kuvvet ile rüzgar hızı arasında parabolik bir ilişki vardır.

« Son Düzenleme: Nisan 02, 2013, 09:38:59 Gönderen: Orhan Barut »

*

    B. S.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #5 : Nisan 03, 2013, 00:57:32 »
Bağlantıları görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap
Bütün değişken parametreleri göz önüne alınca genel geçer bir yaklaşımda bulunmak istiyorsak F=A*v2/80 eşitliği iş görmektedir. Burada v=knot cinsinden rüzgar hızı, F= Kg cinsinden kuvvet, A= m2 cinsinden alan.
Bora Korsan akışkanlar mekaniğindeki drag kuvvetini gayet güzel açıklamış. Ancak Ahmet Korsanın belirttiği sınır şartları da mevcut. Ben geçmişte bir yaklaşımda nasıl bulunurum da genel geçer bir eşitlik elde ederim diye epey bir araştırma yapmıştım. Bora korsanın verdiği eşitlikten hareketle bazı kabuller yapıp bir yaklaşım yapmıştım.

Sonuç olarak teknemizde herhangi bir komponent üzerine rüzgar etkisi hesaplayacaksak en kötü koşulu almak gerekeceğinden rüzgarın hangi yönden geldiğinin önemi kalmaz.

Aşağıdaki başlıkta yelken vinci hesapları yaparken bu eşitliği Harken kataloğundaki tüm vinç büyüklüklerinde denedim ve doğru sonuçlar elde ettim.
Bağlantıları görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap

Ayrıca teknenin rüzgar altında ne kadar yatacağını hesplarken de aynı eşitliği kullandım:
Bağlantıları görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap

Aslında Bora Korsanın verdiği eşitlikte hava yoğunluğunu 1 kg/m3(doğrusu 1.2 kg/m3) ,  D=1(doğrusu ancak her durumda deneyle bulunabilir) ve 1Knot=2 m/s (doğrusu 1knot=1.943 m/s)alırsanız aynı eşitliği bulursunuz.

Sonuçta,  belli sınır şartları altında,  alan sabit ise kuvvet ile rüzgar hızı arasında parabolik bir ilişki vardır.

Orhan Bey, ben sizin o bağlantısını verdiğiniz başlıklarınızı daha foruma üye olmadan beri takip etmiştim. Ben de sizin gibi düşünüyorum; teknemizdeki her hangi bir kuvvet/moment/tork/akım vs. vs. eğer hesaplanabiliyorsa; onu hesaplamaktan zarar gelmez...

Yanlız o zaman benim değerlerde ya da düşünme silsilemde bir yerde bir sorun olsa gerek ki; ben o parabolü grafikte göremedim. Bir yerde hata yapıyorum ama nerede bilemiyorum; zira bence de parabolik ilişki ama grafikte değerleri yerine koyunca doğrusal çıkıyor, acaba skalayı yeteri kadar büyük tutmadığım için mi parabolü grafikte göremiyorum ? Bu online grafik çizme/çizdirme programları var onlara değerleri girdim, iki kere de kontrol ettim ama parabolü bulamadım...

Neden grafikte göremiyorum sevgili Orhan Bey ?
*

    B. S.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #6 : Nisan 03, 2013, 01:12:21 »
Bağlantıları görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap
Rüzgar hızı ile gücü arasındaki ilişkiyi kabaca rüzgar gücü= rüzgar hızının karesi olarak kabul edebiliriz gibi görünüyor. Bunu yelkende metrekare alan ile hesaplamaya çalışmak ise bizi çok yanıltabilir. Rüzgar hızı 10 metre  yüksekte boşuna ölçülmez, deniz seviyesine yaklaştıkça rüzgar hızı düşer. Bu nedenle vurulan camadanlarda yelkenin deniz seviyesine yaklaştığını veya rüzgar hızının yüksek olduğu üst seviyelerde olmadığını da dikkate almak gerekir. Yani camadan vurduğunuzda hangi formülle hesaplanırsa hesaplansın rüzgar hızı azaldığından gücü de azalmış olur.

Haklısınız Ahmet Bey,

Pratikte durum böyle değil doğru söylüyorsunuz. Deniz seyiyesindeki rüzgar, 10 metre üzerinde esen rüzgar ile aynı kabul edilemez. Zaten değildir de...

Bu hususa işaret ettiğiniz için teşekkürler...

Camadan'a vurunca yelkenleri de deniz seviyesine yaklaştırmış oluyoruz ister istemez... Yelkenleri deniz seviyesine yaklaştırmak bir anlamda aslında ağırlık merkezini de aşağıya çekmek anlamına geliyor ki; zaten biz bunu istiyoruz...

Aynı durum bir yüksek hava/dalgada giderken, yüksek dalgaların çukurlarına girdiğimizde de söz konusu; esen rüzgar 10 metrede ölçülüyor ama biz 4 metrelik dalganın çukurundayız o anda; 10-4 = 6 metre; e bizim yelkenlerin yüksekliği zaten full camadanda 4 metre; ne olacak; üzerinde yol olmayan tekne dümen dinlemeyecek, broş takacağız göğsümüze...

Gene de; işaret ettiğiniz husus, benim yazımdaki eksikliklerden birini tamamlıyor... Tekrar teşekkürler...
*

    K. U.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #7 : Nisan 03, 2013, 01:22:31 »
   

    Rüzgar hızı iki kat arttı. Yelken gücü 4 kat arttı. 1/ 4 camadan yaparsak o tekne yürümez.
  Çünkü yalpa,baş kıç salınımı ile ıslak alan sürtünme kuvveti  ve dalga tesiri ile
eksi yönde kuvetlerde büyük ölçüde artmıştır.
*

    O. B.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #8 : Nisan 03, 2013, 08:37:57 »
Bağlantıları görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap

Neden grafikte göremiyorum sevgili Orhan Bey ?

V sabit iken F ile A arasındaki ilişki lineer, A sabit iken F ile V arasındaki ilişki paraboliktir. Örnek:

Eğer F=A*V2/80 ise
V= 10 knot sabit olsun o zaman F=1.25A olur ki bu bir doğru denklemidir.
A= 25 m2 sabit olsun   o zaman F= 0.3V2 olur ki bu da bir parabol denklemidir.

Yazıma dikkat ederseniz ben alan sabit ise kuvvet ile hız arasındaki ilişki paraboliktir demiştim.
« Son Düzenleme: Nisan 03, 2013, 08:39:38 Gönderen: Orhan Barut »
*

    O. B.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #9 : Nisan 03, 2013, 09:22:05 »
Aslında sizin yapmaya çalıştığınız alan ile rüzgar hızı arasındaki ilişkiyi tespit etmek. Ancak rüzgar hızı arttıkça kuvvet de arttığı için problem çözülmez hale gelir.
Siz bir soru soruyorsunuz: Ben belli bir hızda seyrederken rüzgar hızı artarsa yelken alanını ne kadar küçültmem lazım?

Küçültme miktarını teknedeki konfor belirleyecek. Eğer tekne rüzgar hızı artsa da aynı miktar yatsın istiyorsak(konfor tanımı) tekneye gelen kuvveti sabit tutacağız demektir çünkü teknenin yatma miktarı gelen kuvvet ile belirlenir.
Bu durumda F=A*V2/80 eşitliğinde kuvvet sabit kalacak ve alan ile hız arasındaki ilişkiye bakacağız.
Diyelim ki tekne yelkene eğer 200 kg kuvvet geliyorsa 15 derece yatıyor ve biz rüzgar hızı ne kadar artarsa artsın teknenin 15 derece yatmasını istiyoruz. Bu durumda

200=A*V2/80 olur ve buradan yelken alanı

A=16000/V2 olur. Yani

Hız 10 knot ise alan 160 m2
Hız 30 knot ise alan 17.7 m2 olur.
Sizin tespit ettiğiniz gibi sabit kuvvet altında yelken alanı ile rüzgar hızı arasındaki ilişki de parabolik olur.
Ancak hız iki kat artınca yelken alanı 4 kat küçülür demek yanlış olur çünkü küçültme miktarı teknenin ne kadar yatmasını istediğinize bağlı.
« Son Düzenleme: Nisan 03, 2013, 09:24:35 Gönderen: Orhan Barut »
*

    M. Ç.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #10 : Nisan 03, 2013, 10:07:25 »

Herkese Merhaba,

"Yelkenli tekneleri götüren şey de; rüzgarın hızı değil, uyguladığı kuvvettir."

Yanılmıyorsam teknemizi götüren kuvvet, yelkenlerimizin formu nedeni ile rüzgar hızının, yelkenin her iki tarıfında farklı olmasından kaynaklanan vakum etkisi. Dış bükey bölgede rüzgar hızının artması, bu bölgede bir alçak basınç oluşturmakta ve bu nedenle de çekiş kuvveti oluşmakta... Yelken trimlerimizdeki düzenlemeler ile yelkenin  iç ve dış tarafındaki rüzgar hızını birbirine yakın hale getirmek ve bununla birlikte rüzgar hucum açısını azaltarak bayılmayı minimize etmek oldukça iyi netice vermekte. Bunların yetmediği hallerde elbette camadan...

Oldukça derin bir mevzu Resimleri görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap)
Sevgiler
*

    H. E.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #11 : Nisan 03, 2013, 10:15:26 »
Bağlantıları görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap

Herkese Merhaba,

"Yelkenli tekneleri götüren şey de; rüzgarın hızı değil, uyguladığı kuvvettir."

Yanılmıyorsam teknemizi götüren kuvvet, yelkenlerimizin formu nedeni ile rüzgar hızının, yelkenin her iki tarıfında farklı olmasından kaynaklanan vakum etkisi....

Şehir efsanesi bunlar! Resimleri görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap
*

    M. Ç.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #12 : Nisan 03, 2013, 10:39:01 »
onun da kolayı var Hakan Korsanım. Mythbusters'a göndeririz, uğraşsın dursunlar Resimleri görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap
*

    M. B. A.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #13 : Nisan 03, 2013, 10:43:28 »
Yelkenli teknenin (sabit salmalı) yatma açısı ile hızı arasında formüle edilebilen bir bağlantı var mı peki?
*

    O. B.

Ynt: Rüzgar hızı - Rüzgar gücü ilşkisi
« Yanıtla #14 : Nisan 03, 2013, 11:18:46 »
Bağlantıları görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap
Yelkenli teknenin (sabit salmalı) yatma açısı ile hızı arasında formüle edilebilen bir bağlantı var mı peki?
Burada biraz çalışmıştık:

Bağlantıları görebilmek için üye olmalısınız. Üye Ol veya Giriş Yap