Balinadan Teknolojiye
Otomobil ve uçakların şekillerinin yakıt tüketimini ve performansı doğrudan etkilediğini biliyor muydunuz? Bugün teknolojinin geldiği noktada, taşıtlarda tasarım iyileştirmesine ihtiyaç vardır. Bunun ipuçları, tabiattaki canlılarda bulunmaktadır. Ancak bunlar ustalıkla gizlendiği için keşfedilmeyi beklemektedir. Canlılardan ilhamla teknoloji geliştirme (biyomimetik), günümüzde ayrı bir bilim dalı kabul edilmektedir. Bu bilimin birçok sahada olduğu gibi hava araçlarında ve rüzgâr türbinlerinde de aktif olarak kullanılmasıyla daha verimli tasarımlar yapılmaya başlanmıştır.
Ulaşım araçları için enerji tasarrufu büyük önem taşımaktadır. Kayıpları artıran ana faktör, hava direnci veya daha teknik bir ifadeyle havanın cisme uyguladığı sürüklenme kuvvetidir. Sürüklenme kuvvetinde önemli faktör, sürüklenme katsayısıdır. Sürüklenme katsayısı, cismin şekline çok bağlıdır. Havanın akım çizgilerine sert müdahale etmeyen, akım çizgilerindeki değişimleri düzenli kılan şekillerin sürüklenme katsayıları daha düşüktür. Hava ve suda hızlı hareket eden canlıların hepsinde, sürüklenme katsayılarını düşük tutacak şekilde mükemmel geometriler kullanılmıştır. Canlıların bu mükemmel geometrilerinin teknolojiye aktarılması konusunda yapılmış çalışmalar, henüz başlangıç aşamasındadır.
Kutupların sevilen hayvanlarından beyaz balina veya Beluga balinası su içerisinde hareketini kolaylaştıracak mükemmel bir şekle sahiptir. Ağız kısmındaki çıkıntı ve üst taraftaki bombeli ve karakteristik kafa yapısı, hacimli şekline rağmen sürüklenmeyi (su direnci) düşürmektedir (Şekil–1).
1994 yılında çok büyük kargoları taşımak üzere, Airbus A300-600ST kargo uçağı tasarlanmıştır. Kargo uçağının bir taraftan çok hacimli olması gerekirken, diğer taraftan da şekil itibarı ile hava direncini azaltabilecek uygun bir tasarıma sahip olması gerekiyordu. Airbus firması hem hacim şartını hem de uygun şekil şartını sağlayan Beluga balinasını örnek alarak uçağı tasarladı. Bu yüzden bu kargo uçağı, daha meşhur ismiyle Airbus Beluga olarak bilinmektedir1,2 (Şekil–2). Bir taraftan bombeli üst kısım büyük hacimli kargoları taşırken diğer taraftan da pilot kabini balinanın ağız kısmına benzeyen alt çıkıntıya yerleştirilmiştir. Kargo uçağı; helikopter, uydu ve uçak kanatları gibi çok büyük yükleri taşıyabilmektedir3 (Şekil–3). Yük taşıma kapasitesi 47 ton olan uçağın yüksüz ağırlığı 86 tondur. Dev uçağın gövde çapı 7,1 m, uzunluğu 56,15 m., yerden yüksekliği 17,24 m., kanat açıklığı da 44,84 m.'dir.
Artan büyük kargo ihtiyacını karşılamak üzere firma yine Beluga balinasına benzer daha büyük bir uçağı -Beluga XL'yi- inşa etmeyi plânlamaktadır.
Kambur balinaların kafa ve yüzgeçlerindeki küçük şişliklerin sürüklenme kuvvetini % 10 azalttığı, kaldırma kuvvetini ise, yüzde 5 artırdığı bulunmuştu4 (Resim–4).
Kambur balinaların bu özelliğinin yeni nesil helikopter kanatlarına uygulanması plânlanmaktadır. Helikopter uçarken, öne doğru dönen kanatçık arkaya doğru dönen kanatçıktan daha hızlıdır. Bu durum geriye doğru hareket eden kanatçıkta geçici bir kaldırma kuvveti kaybına yol açar. Türbülansla birlikte, rotora ve kontrol çubuğuna fazladan yük biner ve helikopterin hız ve manevra kabiliyeti azalır. Problemin çözümü için geriye dönen kanatçığın kaldırma kuvvetinin artırılması gerekmektedir, ki çözüm için kambur balinalar ilham kaynağı olmuştur. Alman havacılık merkezindeki araştırmacılar, 6 mm. genişliğinde kauçuk çıkıntıları her bir kanatçıkta 186 adet olmak üzere pervane kanatçıklarının kenarlarına yerleştirdiler.5
Rüzgâr tüneli deneylerinde elde edilen güzel neticelerden sonra test uçuşları gerçekleştirilmiş ve performansta belirgin bir iyileşme sağlanmıştır.
Balinalardaki bu şişlikler rüzgâr türbinlerinin tasarımı için de yol gösterici olmuştur.6,7 Çıkıntılar sayesinde pervane kanat çalışma açıları 11 dereceden 17 dereceye çıkarılabilmiş ve performans % 40 artmıştır (Şekil–5).
Benzer bir hidrodinamik performans da gelgit dalgalarından enerji üretmede kullanılan hidrolik türbinlerde elde edilmiştir.8
Canlılarda basit ayrıntılar gibi görünen özelliklerin aslında mühendislik prensiplerinin mükemmel uygulamaları olduğu ve teknolojide sıçrama sağlayabileceği unutulmamalıdır. Daha iyi bir gelecek için ülkemizde de ilmî araştırmaların bu yöne kaydırılmasında büyük fayda vardır. Etrafımızdaki canlılara farklı açılardan bakarak onlardaki mühendislik prensiplerini teknolojiye uygulayabilirsek, hayatımızı daha da kolaylaştırabiliriz. Ayrıca onlardaki mükemmelliği görebilmek ve Yaratıcı'nın sanatını fark edip tefekkür ufkunda derinleşmek de bir başka güzelliktir.
Ziyaretçiler için gizlenmiş link,görmek için
Giriş yap veya üye ol.
Otomobil ve uçakların şekillerinin yakıt tüketimini ve performansı doğrudan etkilediğini biliyor muydunuz? Bugün teknolojinin geldiği noktada, taşıtlarda tasarım iyileştirmesine ihtiyaç vardır. Bunun ipuçları, tabiattaki canlılarda bulunmaktadır. Ancak bunlar ustalıkla gizlendiği için keşfedilmeyi beklemektedir. Canlılardan ilhamla teknoloji geliştirme (biyomimetik), günümüzde ayrı bir bilim dalı kabul edilmektedir. Bu bilimin birçok sahada olduğu gibi hava araçlarında ve rüzgâr türbinlerinde de aktif olarak kullanılmasıyla daha verimli tasarımlar yapılmaya başlanmıştır.
Kutupların sevilen hayvanlarından beyaz balina veya Beluga balinası su içerisinde hareketini kolaylaştıracak mükemmel bir şekle sahiptir. Ağız kısmındaki çıkıntı ve üst taraftaki bombeli ve karakteristik kafa yapısı, hacimli şekline rağmen sürüklenmeyi (su direnci) düşürmektedir (Şekil–1).
Artan büyük kargo ihtiyacını karşılamak üzere firma yine Beluga balinasına benzer daha büyük bir uçağı -Beluga XL'yi- inşa etmeyi plânlamaktadır.
Kambur balinaların kafa ve yüzgeçlerindeki küçük şişliklerin sürüklenme kuvvetini % 10 azalttığı, kaldırma kuvvetini ise, yüzde 5 artırdığı bulunmuştu4 (Resim–4).
Rüzgâr tüneli deneylerinde elde edilen güzel neticelerden sonra test uçuşları gerçekleştirilmiş ve performansta belirgin bir iyileşme sağlanmıştır.
Balinalardaki bu şişlikler rüzgâr türbinlerinin tasarımı için de yol gösterici olmuştur.6,7 Çıkıntılar sayesinde pervane kanat çalışma açıları 11 dereceden 17 dereceye çıkarılabilmiş ve performans % 40 artmıştır (Şekil–5).
Benzer bir hidrodinamik performans da gelgit dalgalarından enerji üretmede kullanılan hidrolik türbinlerde elde edilmiştir.8
