Deniz pervaneleri, teknik olmayan bir ifadeyle otomobil lastiklerine benzer. Motor gücünü teknenin hareketini sağlayan itiş gücüne dönüştürür ve teknelerde en yaygın kullanılan tahrik sistemidir.
Pervanelerin tarihçesi
1776’da İngiliz mucit James Watt, insanlık tarihindeki ilk Sanayi Devrimi’ni büyük ölçüde destekleyen ve mekanik gücün deniz araçlarında kullanılmasının önünü açan buhar makinesini icat etti. Bu gelişme, İngiltere’nin bir deniz gücü hâline gelmesinin de teknik temelini oluşturdu. O dönemde pervane henüz icat edilmediğinden, mühendisler pervanenin çalışma ilkesinden yola çıkarak çarklı sistemi geliştirdi. Teknenin iki yanına kürek benzeri çarklar takılmıştı. Çarkın bir bölümü suya girdiğinden bu teknelere çarklı vapur deniyordu. Ancak bu teknelerin yanaşma sırasında manevra kabiliyetlerinin çok düşük, güç aktarım verimliliklerinin de zayıf olması gibi pek çok dezavantajı vardı.
1836’da İngiliz yapımı “Archimedes”te, vida şeklinde uzun bir tahta parçadan oluşan vidalı pervane kullanıldı. İlk denemede tekne 4 knot hızla ilerledi. Daha sonra suyun içindeki bir engele çarpınca pervane kırıldı; geriye küçük bir parçası kalmasına rağmen teknenin hızı 13 knot’a yükseldi. Bu küçük kaza, mühendislere uzun vidayı kısaltma ve ardından kısa vidayı kanat biçimine dönüştürme fikrini verdi. Deneyler sonucunda pervane adım adım geliştirildi. Elbette su altındaki pervanenin şaft keçesi ve titreşim gibi sorunlar da yaşandı. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte pervane, sağladığı önemli avantajlar sayesinde dünyanın dört bir yanındaki tersanelerde yaygın biçimde kullanılmaya başlandı.
Pervanenin temel parametreleri
1. Hatve P:
Pervanenin eksen doğrultusunda bir tam turda aldığı mesafedir. Bir vidanın ahşabın içinde bir tur dönerek ilerlediği mesafeye benzetilebilir. Ancak bu teorik bir değerdir; gerçekte pervane kanatları suda kayar ve bu da verimliliğin düşmesine neden olur. Burada kayma konusu da devreye girer.
Kanadın hatvesi büyüdükçe, pervane yüzeyine göre hatve açısı da artar. Ancak belirli bir hız için en uygun hatve açısı vardır. Sabit hatveli pervanenin kanatları döndürülemez. Bu nedenle en yüksek verimliliği yalnızca tasarım hızında sağlar. Ayarlanabilir hatveli pervanelerde ise kanatlar döndürülebildiği için hatve de ayarlanabilir. Bu sayede değişken hız gereksinimi olan teknelerde verimlilik önemli ölçüde artırılabilir ve yakıt tasarrufu sağlanabilir.
2. Pervane çapı D:
Kanatların en dış noktalarını çevreleyen dairenin çapıdır. Pervane tasarımında, itiş gücünü artırmak için mümkün olan en büyük çapın kullanılması hedeflenir. Ancak yatlarda su çekimi ve montaj konumunun getirdiği kısıtlamalar nedeniyle çok büyük bir pervane gövde tarafından korunamaz ve bir yere çarpma riski taşır; bu nedenle uygun boyutta olmalıdır.
3. Geliştirilmiş alan oranı (EAR):
Öncelikle pervane disk alanının, pervane çapının oluşturduğu dairenin alanı olduğunu bilmek gerekir; yani S=π(D/2)². Pervanenin tüm kanatlarının bu düzlemde kapladığı alanların toplamı S2 ise EAR=S2/S olur. Dolayısıyla geliştirilmiş alan oranı ne kadar büyükse kanatlar o kadar geniş, kanatların birim alan başına taşıdığı yük ise o kadar düşük olur; bu da kavitasyon oluşumunu önlemeye yardımcıdır. Ancak geliştirilmiş alan oranının artırılması pervanenin verimliliğini düşürür. Bu nedenle kavitasyonu önlemek için gereken koşullar sağlanırken pervane verimliliğini artırmak amacıyla oran mümkün olduğunca düşük tutulmalıdır. Pervanelerin çoğunda geliştirilmiş alan oranı 1’in altındadır; ancak bazı yüksek hızlı teknelerin pervanelerinde bu oran 1’i aşar.
Yatlarda yaygın olarak kullanılan pervane türleri
Sabit hatveli pervane:
Hatvesi sabit olan bu pervane, basit yapısı sayesinde küçük ve orta büyüklükteki yatlarda en yaygın kullanılan türdür. Üç veya dört kanadı bulunur. Avantajları: Basit yapı, dayanıklılık ve kolay bakım. Dezavantajları: Hatvesi ayarlanamadığından yalnızca belirli bir hızda en yüksek verimi sağlar. Bu nedenle verimliliği artırmak için pervane kanatları genellikle büyük çaplı ve düşük devirlidir. Yelkenli teknelerde kullanılan katlanır pervaneler de sabit hatveli pervanelerdir.
Ayarlanabilir hatveli pervane:
Hatvesi ayarlanabilen pervane. Hıza göre ayarlanabilir ve yüksek güç aktarım verimliliğini korur. Yakıttan en yüksek düzeyde tasarruf sağlar. Ancak dezavantajları da açıktır: Yapısı karmaşık, maliyeti yüksek ve bakımı zahmetlidir. Genellikle büyük yatlarda kullanılır.
Ters yönde dönen pervaneler:
Aynı şaft üzerine, zıt yönlerde dönen iki pervane takılır. VOLVO ve ZF’nin döner pervaneleri buna örnektir. Önde bulunan pervanenin oluşturduğu döner su akışı, arkadaki pervane tarafından emilir; aynı zamanda döner enerjinin bir kısmı geri kazanılarak tahrik verimliliği daha da artırılır. Dezavantajları: Yapısı karmaşıktır ve malzemelerin dayanabileceği itiş gücüyle ilgili sınırlamalar nedeniyle büyük teknelerde daha az kullanılır.
Elbette başka pervane türleri de vardır, ancak bunlar daha az yaygın kullanılır.
