RUDDER AND PROPELLER

Transverse rudder force Speed-reducing force Rudder effect(hard port) Sağa devirli tek pervaneli gemide dümen basıldığında pervane etkisi Enine etkiye dönüşerek dönmemize ve Boyuna etkisiyle(seyir açısından) hız kaybına sebep olur Özellikle limana yaklaşırken hız azaltmak için mk yerine dümen sürekli alabandalara basılarak gemiye hız kaybettirilir

Rudder force,drift angle,and lateral resistance Transverse rudder force p.p ¼ L G Steering lever Effect of transverse rudder force on a ship under speed:initial steering lever

p.p + + + + ¼ L G Steering lever Pivot point’in önündeki yana direnç iki kattır Dönüş için dümene yardımcı olur Ve pivot noktasını kıça iterek dümen kolunu kısaltır(1/8 L den ¼ L ye gelir)

+ LOA=200 + + + L/B=9 66.6 m + 14° p.p + 1/3 L + L/B=5 80 m + 19° p.p + 2/5 L Effect of beam on pivot point and drift angle L/B =9, 8, 7, 6, 5 olan gemiler ileri yolda veya sabit hız dönerken pivot noktalarının baştan mesafelerinin aşağıdaki gibi olduğu kabul edilir 1/3 L, 11/32 L, 5/14 L, 3/8 L, 2/5 L

+ LOA=200 + + + L/B=9 66.6 m + 14° p.p + 1/3 L + L/B=5 80 m + 19° p.p + 2/5 L Dar geminin pivot noktası geniş olan gemiye göre daha başa yakındır Ve pivot noktası gerisinde geniş gemiye göre oldukça büyük yana dirençle karşılaşılır Aynı şekilde dar gemi,geniş gemiye oranla,pivot noktası önünde dönüşe yardımcı az bir dirençle karşılaşır Bundan dolayı büyük gemi dönüş açısı(drift angle) daha büyüktür ve dönüş dairesi daha kısadır

Yana direnç, drift açısıyla orantılı olarak hız azalmasını sağlar 14° p.p + Küçük drift açısı=az hız kaybı + + 19° Büyük drift açısı=çok hız kaybı p.p + Yana direnç, drift açısıyla orantılı olarak hız azalmasını sağlar Aynı zamanda,geminin etkiye maruz kalan su altı alanının büyüklüğü de hız azalmasında etkilidir Dönüş başladığında yana direnç ve dümen kuvveti,drift angle ve pivot point’in minimum değişmesi için direnç gösterirler

Lateral momentum Lateral momentum Lateral resistance G p.p Lateral momentum and pivot point Dümeni ortaladığımızda iskeleye gelmeye devam ederiz Yana momentum ağırlık merkezinden etkir Yana direnç merkezi başla pivot noktası arasındadır

Lateral momentum Lateral momentum Lateral resistance Transverse under rudder force G p.p Steady under counter rudder Durdurmak için karşıya dümen basmamız lazım Savrulmayı durdurmanın savrulmayı başlatmaktan uzun sürmesinin sebebi, dümene karşı olan ve uzun süre devam eden baştaki yana dirençtir

Lateral momentum Lateral momentum Lateral resistance Transverse under rudder force G p.p Steady under counter rudder Savrulma durduğu an dümeni ortalarsak iskeleye dönüş tekrar başlar Çünkü bu üç kuvvet arasındaki dengeyi kırmış oluruz Yana momentum azaldıktan sonra, dümen ortalanmalı

Effect of longitudinal inertia on steering Mk devri arttırıldığında hızlanma ve yavaşlama pivot noktasının yerini belirlemede etkilidir 50.000 dwt luk tanker,disel mk,deadslow’da ilerliyor,rpm:40,hız:5,7knts gemi datalarında belirtilen=65 rpm=9,3knts hız yaptırır Bu gemi 40 rpm’den 65 rpm’e çıkarken boyuna ataleti yenene kadar zaman geçer ve boyuna direnç yavaş yavaş artar Gemi 9,3 knt’a gelene kadar pivot noktası kıça gelmeye devam eder

Dümen basılı halde Mk devri arttırılırsa dümen itme kuvveti oldukça iyidir Özellikle düşük süratlerde dümen kuvvet kolu uzundur Kuvvetli dümen etkisi baş direnç mk devrine tam karşı koyuncaya kadar yüksektir

Transverse rudder force Speed-reducing force Gemi dönerken instruction’larda belirtilen(65 rpm:9.3 knt) hızla gidemez Sebep:pervane kuvvetinin bir kısmının yana dümen kuvvetine dönüştürülmesi ve dönüşte artan sualtı direnç alanı

Hız arttırmadan rate of turn’ü artırmak istiyorsak(daha hızlı dönmek) mk devrini arttırırız Mk devri artmış durumda dönüşten sonra dümen ortalanırsa hız artar Hız arttığı sırada baştaki direnç fazladır ve bu durumda mk devrini azaltırsak dümen kuvvet kolu kısalır ve dümen etkisi azalır

Effect of trim on steering Başa trimli gemide,yana harekette,pivot noktası önünde,yana dirence maruz,daha fazla sualtı alanı vardır p.p + + + + +

Baş taraftaki kuvvetli basınç pivot noktasını kıça iter Ayrıca balastlı ve başlı gemide,pervane dipte olmadığından dümene olan itme kuvveti azdır Buda dümen momentini azaltır p.p + + + + +

+ + + + + Az bir dümen momomentumuna sahip gemi, dönmeye başladığında baştaki direnç fazladır ve Dönmeye başlamak vakit alacağı gibi,durdurmak daha da zaman alır Baş taraftaki kuvvetli yana direnç daha kısa dönüş dairesine sebep olur

Pivot noktası gerisinde sualtı alanı çoktur Alabanda dümende, gemi, yana yada ileri gidiyorken baş tarafta az su direnciyle karşılaşır Pivot point oldukça başta kalır ve dümen kuvvet kolu büyüktür Pervane diptedir ve iyi bir itme sağlar Dümen kuvveti ve dümen momenti çoktur p.p + + + + +

Kıçlı geminin büyük dönüş dairesi olur Sebebi;pivot noktasının başında az ve kıçta çok olan yana dirençtir Buda drift açısının büyümesini sınırlar + + + + + + 10° p.p + p.p + + + + +

Speed reduction of rudder and propeller Seyir sırasında iyi dümen etkisi ve az hız kaybı için 20°’nin altı dümen açısı, tercih edilir Eğer yavaşlamak istiyorsak rudder cycling--müsait alan varsa Dönüş sırasında Büyük tankerler,küçük tankerlerden çok daha fazla hız kaybederler Sebebi:yan dirence maruz kalan sualtı alanı farkı) 477.000 dwt tanker tam yol 14.4 knt’tan stop edilip 5.5 knt’a düşüyor 62 dakika(inertia test) sürüyor Aynı gemi 5,5 dakikada aynı hıza inmiştir;nasıl 35° sancak-iskele alabandayla(rudder cycling) (toplam=150 ° de)

ıslak dümen alanı Dümen alan oranı(rudder area ratio) = geminin sualtı yanal alanı Loaded cond ballast cond Dwt:477.000 Draft:35 feet Dümen alan oranı:1/27=0,037 Dwt:477.000 Draft:92 feet Dümen alan oranı:1/60=0,016 Balast condisyonunda dümen alan oranı yüklü duruma göre büyüdü Ve balastlı durumdaki küçük rota değişimleri,yüklü durumdakine göre hız azaltmada daha etkilidir

Pervane Hız azaltmak için oldukça etkilidir Tam yol ilerliyen geminin hızını azaltmak için,pervane devri azaltılır 20% kapasiteye indirilir Pervanesinin hemen durmasından daha etkilidir Çünkü daha fazla su direnciyle karşılaşmasını sağlar Ayrıca:full ahead — full astern yerine(çünkü cavitasyon sebebiyle full astern etkisinin çoğu kaybedilir) Bunun yerine başlangıçta Full ahead --- dead slow astern daha etkilidir

Turning circles 19 ° 14° d=3 L C=9,4 L L C=12,6 L d=4 L L Theoretical turning cicles and drift angles(ע) for different L/B ratio

+ LOA=200 B:22,2 + + + L/B=9 66.6 m + 14° p.p + 1/3 L + LOA=200 B:40 L/B=5 80 m + 19° p.p + 2/5 L ¾(L-B) C=µ.d d= x L 1/8(L+3B)

ע=L/C x 180° L/B p.p d C ע 9 1/3 L 4 L 12,6 L 14° 8 21/32 L 3,8 L 12 L 15° 7 5/14 L 3,6 L 11,3 L 16° 6 3/8 L 3,3 L 10,5 L 17° 5 2/5 L 3 L 9,4 L 19° ע=L/C x 180°

Tam dönüş neden içte biterek neticeleniyor Başlangıçta Hız fazla Pivot başta Momentum fazla(bu geminin daha çok ilerli gitmesine sebep) Uzun dümen kolu Büyük yana direnç Tüm bunlar drift açısını sınırlandırır ve geniş dönmeyi netice verir Ve dönüş başladıktan sonra Hız azalır Momentum azalır Pivot noktası geriye gelir

Comparison table Stopping distance means normal full astern.crush stop or emergency 25% less KDWT LBP(M) B(M) HP KNTS Turning circle Stopping distance 25 164,6 22,9 12000 16 3,6 L 8 L 36 189 27,4 14000 9 L 50 213,4 30,5 16000 10 L 70 231,6 35,1 19000 3,5 L 11 L 100 246,9 39,6 22000 3,4 L 12 L 140 268,2 42,7 26000 13 L 190 298,7 47,2 30000 14 L 250 329,2 51,8 35000 15 L

Starting from Full speed through the water Momentum sebebiyle oldukça geniş alanda döner. Dönüşünü başladığı noktanın içindeki dairede bitirir ve oldukça düşük sürate iner

Start from dead in the water Then: Full ahead Hard-a-port Buradaki dönüş dairesi,tam yolla dönüş dairesinin yarısından azdır Atalet sebebiyle boyuna hızlanma engellenir ve Daha dar alanda döner

EFFECT OF CHANGE IN RPM ON TURNING CIRCLE CHANGE OF RPM F U L A H E D H A L F E D D E A S L O W SLOW AHEAD

Example-1 Turning 10° döndükten sonra dönüş başlar 477.000 dwt tanker-turbine L/B ratio:6 Fully loaded 92 feet draft Rudder angle:35° İnitial speed:14,4 knt Final speed:3 knt Full speed on the engine İnitial rpm:89 final rpm:78 Time taken full circle:16,5 minutes 10° döndükten sonra dönüş başlar Rate of turn 10° ile 90° arasında max’a,hız sabit olduğunda en düşük seviyesine ulaşır Taktik çap:4L ile 3L arasındadır ve Drift angle’a bağlıdır Bunuda trim ve derinlik gibi faktörler etkiler Yüksek sabit hızla,düşük hıza göre daha dar bir alanda dönülür

Example-2 50.000 dwt turbine tanker L/B:8 Loaded draft:41 feet 8 ins even keel İn ballast:20 feet forward and 24 feet aft Rpm 80 60 35 20 Draft Ld ball Loss in rpm 6 5 4 3 1 2 - - Tactical diameter in ship lenghts 4 3,85 3,75 3,77 3,55 3,44 3,15 3,14 Time to complete circle in minutes-seconds 12-00 6-40 15-15 8-35 23-00 12-15 42-00 20-30

Yüklü kondisyon dönüş dairesi balast kondisyondan büyüktür Çünkü küçük dümen alanı ve büyük momentum ve özellikle omurga altı su derinliği Fakat derin suda yüklü gemiler, genelde even keel olduğundan dönüş dairesinde fazla fark yoktur 477.000 dwt-tanker-balast cond Tam yolda alabanda dönüş 14 dakika Başlangıç rpm:91 sonuç rpm:82 Yarım yolda alabanda dönüş 22 dakika Sonuç rpm:51 Dönüş dairesi 6% daha küçüktür

Rüzgar üstüne dönmek dönüşü hızlandırır Sığ suda gemi altı su akışı sınırlanır Geminin yanlarında dalga çukurları ve tepeleri oluşur Geminin yana hareketi sınırlanır Drift angle sınırlanır Sığ suda dönüş dairesi geniştir Rüzgar üstüne dönmek dönüşü hızlandırır Rüzgar altına dönmek rüzgar kıçı bastırır dönüşü yavaşlatır(özellikle düşük mk gücü ve yüksek yaşammahalli olan gemilerde)

Deniz ve swell’in dönüşe kuvvetli etkisi vardır(lateral resistance) Gemi baş tarafı swell’e dönerse,yana direnç,flat sea kondisyonu durumunda dönüşe yardım eder Lateral resistance eğer denize açık baş taraftan çalışıyorsa dönüşü engeller Big sea and swell Sanki dönüşü engelleyen bir romorkör gibi drift angle’ı sınırlandırı ve pivot noktasını oldukça başta tutarak dönüşün geniş ve yavaş olmasını sağlar

Rudder force and transverse thrust Tornistanda dümen etkisi azdır Tornistanda dümen yüzünde oluşan direnç azdır Ayrıca pivot noktası kıça yakın ve dümen kuvvet kolu kısadır Transverse thrust’ı max yapmak için önce dead slow ahead-hard to starboard Dönüş hareketini başlatıp-tornistan yapılabilir

Rudder angle Tornistanda,pervane durduğunda,alabanda dümenin biraz etkisi vardır Az bir rüzgar varsa bu etkiyide yenebilir Tornistanda,alabanda dümen pervaneye gelen suyu önler Pervane etkisini azaltır Alabanda yapılacağına, 15°--20° lik bir dümen açısı, iyi bir akış sağlar Gemiler ileri gitmek için dizayn edilmiştir(teknesi,pervanesi ve makinesi)