Gövde Hızı ve Boy-Hız Oranı

Gövde hızı aslında bir oran değildir. Tek bir ölçümden, yani su hattı boyundan hesaplanan bir hızdır. Ancak anlaşılması en faydalı değerlerden biridir; çünkü sıradan deplasman seyri için pratik sınırı belirler.

Bunu broker broşürlerinde teknenin "teorik maksimumu" olarak görürsünüz ve denizciler geçiş hızlarını tartışırken de sıkça duyarsınız. İşin özü şudur: Bir deplasman teknesi hızlandıkça, baş ve kıç dalgaları uzar. Dalga boyu teknenin su hattı boyu (LWL) ile eşitlendiğinde, tekne kendi yarattığı dalga çukurunun içine oturur. Daha hızlı gitmek için ya çok daha fazla güç ya da farklı bir seyir modu gerekir: planing, sörf veya çok uzun ve dar bir çok gövdeli form.

Formül

• LWL — Fit cinsinden su hattı boyu (LWL)
• 1.34 — Herhangi bir ampirik uyarlamadan değil, yerçekimi dalgalarının fiziğinden ve birim dönüşümlerinden elde edilen bir sabit

Oran olarak yeniden ifade edilirse:

SLR = 1.34 olduğunda, tekne gövde hızına ulaşmış demektir. SLR > 1.34 ise teknenin yarı planing veya planing (süzülme) modunda olduğunu (ya da deplasman modu fiziğinin sınırlarını aştığını) gösterir.

1.34 Katsayısının Kökeni

1.34 katsayısı, pratik bir kuraldan değil, dalga fiziğinden gelir. Serbestçe hareket eden bir okyanus dalgasının boyu yerçekimi tarafından belirlenir:

Burada V dalga hızı (ft/s cinsinden) ve g yerçekimi ivmesidir (32.174 ft/s²). Dalga boyunu yerçekimi belirlediği için bunlara yerçekimi dalgaları denir.

Yeniden düzenlersek:

Bu değer, yani V / √gL, Froude Sayısıdır. Bu sayı, 1870'lerde İngiliz gemi inşa mühendisi William Froude tarafından geliştirilen boyutsuz bir orandır. Froude, gemi direncinin uygun şekilde ölçeklendirildiğinde bu sayıya bağlı olduğunu keşfetti; çekme tanklarındaki model testlerinin işe yaramasının nedeni de budur.

Froude, tank testleri aracılığıyla, bir teknenin su hattı boyu (LWL) kendi baş dalgasının boyuyla eşleştiğinde direncin keskin bir şekilde arttığını gösterdi. Bu noktada tekne, kendi boyundaki bir dalganın üzerine tırmanmaya çalışır. İşte bu, gövde hızıdır.

Froude Sayısını daha pratik olan "knot ve fit" biçimine dönüştürmek için, hız birimi dönüşüm katsayısı (deniz mili başına 6076 fit, saat başına 3600 saniye) ile çarparsınız:

1.34 sabiti belirli bir tekneye göre ayarlanmamıştır. Fizik kurallarından ve birim dönüşümünden ortaya çıkar; bu nedenle, hangi gövde tipine uygulandığını hatırladığınız sürece onlarca yıl boyunca kullanışlılığını korumuştur.

Gövde hızının fiziksel olarak anlamı nedir?

Gövde hızında tekne, kendi baş ve kıç dalgaları arasındaki, tam bir dalga boyu mesafesindeki çukurda hapsolur. Daha hızlı gitmek için teknenin şunlardan birini yapması gerekir:

1. Daha uzun bir dalga üretmek — bu muazzam miktarda ekstra güç gerektirir. Gövde hızına zaten yakın olan 30 fitlik bir gezi teknesine birkaç beygir gücü eklemek, çok az ekstra hız kazandırır.
2. Kendi baş dalgasının üzerine tırmanmak — yani planing yapmak. Bu, düz ve hafif bir gövde (genellikle D/L < 100) ve gövde formundan kaynaklanan dinamik kaldırma kuvveti gerektirir. Çoğu gezi teknesi bunu yapamaz.
3. Neredeyse hiç dalga yaratmayacak kadar uzun ve dar olmak — yüksek L/B oranına sahip çok gövdeli tekneler ve ultra hafif tek gövdeliler. Dalga yapma dirençleri hiçbir zaman keskin bir şekilde yükselmediği için bu teknelerin önünde anlamlı bir "gövde hızı" engeli yoktur.

Gövde hızının ötesi: üç rejim

Hız-boy oranı (SLR), her tekne için üç çalışma modunu tanımlar:

Gövde hızı aşılmaz bir duvar değildir. Direnç eğrisindeki dik bir artıştır. Yeterli güçle, hemen hemen her deplasman teknesi bu hızın ötesine itilebilir, ancak verimlilik çöker. Bu sınır civarında, 6 knottan 7 knotta çıkmak çok daha fazla itiş gücü gerektirebilir.

İstisnalar ve dikkat edilmesi gerekenler

Uzun gövde çıkıntıları gövde hızını yanıltır. Süzülen baş ve kıç çıkıntılarına sahip eski tasarımlar, yelken altında yattıklarında bu çıkıntıları suya batırarak dinamik su hattı boyunu uzatır. Statik LWL'si 28 fit olan CCA döneminden kalma bir gezi yelkenlisi, 31 fitlik dinamik bir LWL ile seyrederek efektif gövde hızını 7.1 knottan 7.5 knotta çıkarabilir. Modern dik bodoslamalı (plumb-bow) teknelerin böyle bir avantajı yoktur.

Çok gövdeliler bu kurala aynı şekilde uymaz. Uzun ve dar gövdeler çok daha küçük dalgalar yaratır. 16:1 L/B oranına sahip bir yarış trimaranı, geniş bir tek gövdelinin karşılaştığı dalga direnci bariyeriyle karşılaşmaz. Performans katamaranları ve trimaranlar rutin olarak 2 ila 4 arasındaki SLR değerlerinde yelken açarlar.

Sörf yapmak bu sınırı aşar. Bir tekne, arkadan gelen bir dalganın itmesiyle gövde hızını kısa süreliğine aşabilir. Büyük rüzgar altı geçişlerinde 40 fitlik teknelerde 10-14 knot'lık sörf hızları yaygındır; ancak seyir boyunca elde edilen ortalama hız yine de gövde hızı tarafından belirlenir.

Gövde hızı ortalama hız değildir. Bir teknenin gövde hızında seyir yapmasını beklemeyin; bu değer deplasman modundaki teorik maksimum hızdır, gerçekçi bir geçiş ortalaması değildir. Tipik bir yelkenli geçişinde, koşullar elverdiğinde gövde hızının %60-75'i oranında bir ortalama yakalanır.

Bir alıcı olarak bu değeri okumak

Gövde hızını kullanmak için Froude sayılarını ezberlemenize gerek yoktur. Eğer bir ilanda gövde hızı belirtilmişse — veya bunu aşağıdaki LWL değerinden hesaplıyorsanız — bunu sıradan deplasman modu seyri için bir tavan sınır olarak kabul edin ve geçiş planlarınızı bu değerin altında yapın.

Gövde hızının öngördüğü (ve öngörmediği) durumlar:

• Bu bir tavan sınırdır, ortalama değil. Gövde hızı 7.5 knot olan bir tekne, iyi koşullarda 7.5 knot hıza ulaşabilir ancak çok günlük bir geçişte ortalaması 4.5–5.5 knot olabilir. Pratik bir gezi tahmini genellikle gövde hızının %60-75'idir; yavaş günler veya az mürettebatla seyir için bu oran daha da düşer.
• Yalnızca deplasman modunda geçerlidir. Planing yapan bir tekne (D/L oranı 100'ün çok altında) gövde hızını tamamen aşabilir. Sörf yapan bir tekne, dalga yüzeyinden aşağı inerken kısa süreliğine gövde hızının iki katına çıkabilir. Çok yüksek L/B oranına sahip bir çok gövdeli ise bu bariyerle pratik olarak hiç karşılaşmaz.
• LWL'nin karekökü ile doğru orantılı olarak ölçeklenir. Bu nedenle 40 fit LWL'ye sahip bir tekne (gövde hızı 8.5 knot), boyu %60 daha uzun olmasına rağmen, 25 fit LWL'ye sahip bir tekneden (gövde hızı 6.7 knot) yalnızca ~%25 daha hızlıdır.

Satın alma kararlarında nasıl kullanılır:

1. Geçişleri tavan hıza göre değil, ortalamaya göre planlayın. 35 fit LWL'ye sahip bir tekne (gövde hızı 7.9 knot) %70 ortalama ile = 5.5 knot × 24 saat = günde ~130 deniz mili yapar. Rotalarınızı buna göre seçin.
2. LOA'ya göre değil, LWL'ye göre karşılaştırın. 38 fitlik iki tekne çok farklı LWL değerlerine sahip olabilir (biri 28 fitlik geleneksel kıç çıkıntısına sahipken, diğeri 36 fitlik dikey bodoslamaya sahip olabilir). Dikey bodoslamalı teknenin tavan hızı belirgin şekilde daha yüksektir.
3. Abartılı iddiaları ayırt edin. 25 fit LWL ile "düzenli olarak 9 knot hızla seyrettiğini" iddia eden herhangi bir gezi tek gövdelisi durumu abartıyor, planing yapıyor veya kısa süreliğine sörf yapıyordur. 25 fit LWL'de gövde hızı 6.7 knot'tır.
4. Eski tasarımlar için dinamik LWL'yi hesaba katın. 28 fit statik LWL'ye sahip CCA döneminden kalma bir gezi teknesi, yattığı zaman 31 fit su hattıyla seyredebilir; bu da efektif gövde hızını 7.1'den 7.5 knot'a çıkarır.

Hızlı bir örnek. Bir Catalina 22 (LWL 19.3 fit) ve bir Beneteau Oceanis 46.1 (LWL 43.4 fit), yalnızca su hattı boyu nedeniyle farklı hız dünyalarında yaşarlar: 5.9 knot'a karşı 8.8 knot teorik gövde hızı. Gövde hızının %65'i ile yapılan 24 saatlik bir geçişte Catalina yaklaşık 90 deniz mili yol alırken, Oceanis yaklaşık 138 deniz mili yol alır.

Hesaplama Aracı