Giriş
İnsan toplumlarının büyümesi ve bunun sonucunda gıda ve kaynaklara artan ihtiyaç, ayrıca iş yaratma ve gelir kaynakları, tüm ülkeler, özellikle denizlere ve su kaynaklarına erişimi olan ülkeler için deniz fırsatlarından ve kaynaklarından (gıda, petrol, mineraller vb.) yararlanmayı öncelik haline getirmiştir. Herhangi bir alanda deniz endüstrisinin geliştirilmesi, denizin, fırsatlarının ve zorluklarının derinlemesine anlaşılmasını gerektirir. Bu anlayış, titiz araştırmalar ve incelemeler yoluyla elde edilir. Sevgili ülkemiz İran’da, kuzey ve güney sınırlarında, hatta bazı kıyı olmayan ve merkezi bölgelerde, gıda, petrol, mineraller, turizm ve ticari denizcilik için büyük potansiyel sunan önemli deniz kaynakları bulunmaktadır. İran, bir anlamda, deniz ülkesidir; çeşitli gıda, petrol, mineral kaynakları, eşsiz turizm ve eğlence fırsatları ile çok sayıda ticari ve denizcilik uygulamaları, bireyler ve şirketler için bu kaynakları kullanma ve değerlendirme konusunda olağanüstü fırsatlar yaratır.
Bu ekonomik ve bazen stratejik kaynakların kullanımı, deniz ve deniz endüstrisiyle ilgili çeşitli özel ve genel ekipmanların kullanımını gerektirir. Geçmişten günümüze tüm deniz endüstrilerinde kullanılan temel ekipmanlardan biri, farklı tonajlarda su taşıtlarıdır (gemiler, tekneler, lancalar vb.), farklı uygulamalar için geliştirilmiş, askeri, polis, keşif, sınır koruma, balıkçılık, ticari, turizm, eğlence ve diğer amaçlar için, hem mürettebatlı hem de mürettebatsız. Bu teknelere ve su taşıtlarına kurulan ekipmanlar genellikle maliyetleri düşürmek, bakımı kolaylaştırmak ve güvenilirliği artırmak için mekanik olarak basit tasarlanır, genellikle bir motordan (genellikle iki zamanlı), bir şanzımandan (çoğunlukla redüksiyonlu) ve bir deniz pervanesinden oluşur.
Gerçekleştirilen proje temelinde, raporu burada sunulan, 1. Bölüm deniz pervanelerinin literatürünü ve özelliklerini tartışır. 2. Bölüm, tahrik sistemlerinin temel parametreleri olarak güç ve dönüş hızı hesaplamalarını inceler. Son olarak, 3. Bölüm, şaft ve şanzımandan pervaneye güç (tork) aktarımını spline mekanizması aracılığıyla ele alır.
Bölüm 1: Deniz Pervaneleri Literatürü ve Yamaha-85 Pervanesinin Analizi
Deniz pervaneleri, suyu ayıran ve hareket sağlayan bileşenler olarak, tekneler, gemiler, denizaltılar ve daha fazlası dahil tüm su taşıtlarında ve ulaşım araçlarında kullanılır. Şekillerine, verimliliklerine ve uygulamalarına göre çeşitli sınıflandırmalar önerilmiştir ve motor ile şanzımanın dönüş yönüne bağlı olarak kanat sayıları değişiklik gösterir. İlk olarak, deniz pervanesinin ve çeşitli parçalarının şekli ve özelliklerinin genel bir tanıtımı gereklidir:
Ön kenar: Suya temas eden kanadın ilk kısmı, yüksek hızda suyu kesmek için daha kalın ve dayanıklıdır.
Arka kenar: Suyun kanattan ayrıldığı son kısım, basınç kaybını ve girdapları en aza indirmek için daha incedir.
İç gövde: Pervaneyi kauçuk burca ve spline’a bağlayan kısım, kanat kökleri daha kalın ve dayanıklıdır.
Dış gövde: Kanatları ve köklerini pervaneye bağlayan ve suyla temas eden yüzeydir.
Kanat kökü: Kanadın dış gövdeye bağlandığı nokta, dayanıklılık için tasarlanmıştır.
Kaburgalar: İç ve dış gövdeleri bağlar, pervanenin ağırlığını azaltır ve dayanıklılığını korur. Bazı pervanelerde kaburgalar arasındaki boşluk, motordan çıkan sıcak egzoz gazlarının ve kimyasalların geçişi için bir kanal olarak hizmet verir, ağırlığı azaltır ve dayanıklılığa zarar vermez.
Basınç yüzeyi: Dönüş sırasında, pervanenin geometrisi nedeniyle, bu yüzeyde suyun hızı azalır, statik basınç artar, bu nedenle basınç yüzeyi olarak adlandırılır.
Difüzör halkası: Pervanenin arkasındaki basıncı azaltır, sıcak gazların geri akışını önler.
Kanat sayısı: Deniz pervanesine takılan kanatların sayısı değişir ve performansı etkileyen temel bir faktördür. Geniş araştırmalar yapılmış ve kanat sayısı ve türü üzerine makaleler yayımlanmıştır. Bu projede incelenen Yamaha-85 pervanesi 3 kanatlıdır.
Kanat profili: Kanadın şeklini incelediğimizde, belirli bir profile sahip olduğu görülür, uçak kanatları ve helikopter rotor profillerine benzer, çünkü benzer işlevleri vardır: sıvıda (hava veya su) bir yüzey üzerinde basınç farkı yaratarak itme (gemilerde) veya kaldırma (uçaklarda ve helikopterlerde) kuvveti üretmek. Kanatlar, eğri ve bükülmüş bir kesite sahip aerodinamik profile benzer şekilde olmalıdır, çünkü bu, düz kanatlara kıyasla verimliliği artırır. Düz bir kanat, eğri, konturlu ve bükülmüş bir kanadın verimliliğine sahip değildir.
Eğiklik açısı (Rake Angle): Kanat ile kanat eksenine dik olan çizgi arasındaki açı, Şekil 1.2’de gösterildiği gibi. Bu sıfır, sabit (Flat Rake) veya değişken (Progressive Rake) olabilir. Daha yüksek eğiklik açısına sahip kanatlar genellikle daha fazla hız ve itme sağlar. Daha iyi performansa sahip pervaneler genellikle 20-30 derece eğiklik açısına sahiptir. İncelenen Yamaha-85 pervanesinin eğiklik açısı yaklaşık 15 derecedir.
Çarpıklık açısı (Skew Angle): Tüm kanat kesitlerinin merkezlerinden geçen çizgi ile kanat köküne teğet olan çizgi arasındaki açı. Çarpıklık açısı aşağıdaki gibi üretilebilir:
Çarpıksız (No Skew): Eğer tüm kesitlerin merkezlerinden geçen çizgi başlangıç noktasından (kanat kökü) son noktaya (kanat ucu) düz bir hat boyunca hareket ederse ve herhangi bir eğrilik veya yön değişikliği olmadan, bu çarpıksız pervane olarak adlandırılır (Şekil 1.3).
Dengeli çarpıklık (Balanced Skew): Eğer tüm kesitlerin merkezlerinden geçen çizgi kanat kökünden ucuna kadar yön değiştirirse, önce dönüş yönüne, sonra tersine eğilirse, bu dengeli çarpıklık pervanesi olarak adlandırılır (Şekil 1.4).
Yönlü çarpıklık (Biased Skew): Eğer tüm kesitlerin merkezlerinden geçen çizgi başlangıç noktasından son noktaya kadar yön değiştirmeden, dönüş yönünün tersine eğilirse, bu yönlü çarpıklık pervanesi olarak adlandırılır (Şekil 1.5).
Genellikle, çarpıklık açısı 25 dereceden fazlaysa, pervane yüksek çarpıklık pervanesi (High Skew Propeller) olarak adlandırılır. Aşağıdaki sınıflandırma, farklı çarpıklık açılarının ve bunların pervane şekline etkilerinin tartışmasıdır:
Yüksek çarpıklık pervaneleri, kavitasyondan kaynaklanan basınç darbelerini ortadan kaldırmak için tasarlanmıştır. Bu teknikle pervane titreşimleri, çarpıksız pervanelere kıyasla %30’a kadar azalır. Çarpıklık açısının verimliliğe etkisi yoktur, ancak titreşimleri azaltır, bu da askeri denizaltılar ve görev sırasında minimum gürültü gerektiren diğer gemiler için önemlidir.
Kaplı Pervane (Cupped Propeller): Şekil 1.6’da gösterildiği gibi, bu özellik kanat ucunda fincan benzeri bir eğriliktir, bu nedenle kaplı olarak adlandırılır. Kaplı pervaneler, hızlanma ve dönüş sırasında suyun pervaneye daha iyi yapışması nedeniyle daha iyi kontrol sağlar ve maksimum hız sınırını artırır. Genel olarak, kaplama pervane verimliliğini ve performansını artırır. Bu projede incelenen Yamaha-85 pervanesi kapsız bir pervanedir.
Dönüş yönü: Pervane saat yönünde (sağ dönüş) veya saat yönünün tersine (sol dönüş) dönebilir, bu pervane yüzeyinden bakılarak belirlenir (Şekil 1.7). Yamaha-85 pervanesi sağ dönüşlüdür.
İki pervaneli gemilerde, sağ pervane genellikle saat yönünde, sol pervane ise saat yönünün tersine döner, böylece torklar dengelenir. Bazı gemilerde pervanenin ters dönüşüyle geri hareket (ters itme kuvveti üretme koşuluyla) mümkündür, ancak bu burada tartışılmaz.
