Bizim rüzgar diye hissetiğimiz şey; rüzgarın hızı değil, rüzgarın vücudumuza uyguladığı kuvvettir. Biz hareket eden havanın, yani rüzgarın; hızını değil, gücünü hissederiz. Üzerimize uyguladığı kuvvetteki değişiklikleri de, rüzgar hızının artması, ya da azalması olarak anlar ve söyleriz.
Yelkenli tekneleri götüren şey de; rüzgarın hızı değil, uyguladığı kuvvettir.
Biz rüzgarın kuvvetini pratik olarak ölçemeyiz. Bunun aksine, her teknede bulunan bir anemometre yardımıyla hızını çok kolaylıkla ölçeriz.
Rüzgarın kuvvetini ölçemeyiz derken, işin içine çok fazla sayıda parametre girdiği için durum gereksiz yere karmaşıklaşacaktır. Nem oranı, havanın yoğunluğu, etkilenen yüzey alanı, rüzgarın bu yüzeye geliş açısı, etkilenen cismin sürüklenme katsayısı(drag coefficient) vs gibi.
Seyir amaçlı olarak rüzgar hız ve yönünü ölçmek tamamen yeterli gibi görünse de; bir şeyin genelde gözden kaçırılmasına ya da göz ardı edilmesine sebep olabilir: Rüzgarın hızı doğrusal olarak artmasına rağmen, rüzgarın gücü üssel olarak artar.
Bu ne demektir ? Bu; en basitinden; "20 knot rüzgar ile full arma seyredebiliyorsanız, 25 knot rüzgarda da seyredebilirsiniz" düşüncesinin çok yanlış ve tehlikeli bir düşünce olduğu anlamına gelir. maalesef; bu şekilde düşünen çok kişiye rastladık seyirlerimiz esnasında.
Şöyle ki;
FD=(1/2)ρACDv2
Bu formül; drag (sürüklenme) kuvvetini, yani rüzgarın bizim üzerimizde uyguladığı ve bizi sürüklemeye çalışan kuvveti hesaplamakta kullanılır. Ki; yukarıda bahsettiğim gibi; bizi götüren bu kuvvettir. Türkçesi şöyle okunuyor; Sürüklenme kuvveti eşittir; havanın yoğunluğu(ro) x Etkilenen yüzeyin alanı(A) x Cismin(şeklin/biçimin) sürüklenme katsayısı x rüzgarın velositesinin karesi'nin yarısı.
Yüzeyin rüzgarı dik olarak almadığı, yani rüzgar açısının 90 derece olmadığı durumlarda, rüzgar velositesini, rüzgarın yüzeye geliş açısının cosinüsü ile çarparak, zahiri rüzgar velositesini bulup formüldeki yerine koyabilirsiniz. Ancak böyle bir durumda, cismin (tekne ve yelkenin) sürüklenme katsayısı da değişeceğinden onu da değerlendirmeye almakta fayda vardır ki; bir yelkenli teknenin rüzgarı tam bordadan aldığı durumda, bu katsayı 1 olarak kabul edilebilirse; aynı rüzgarı 45 dereceden aldığında kaç olarak alınmalıdır onu bilemiyorum. Belki, varsa, teknelerin rüzgar tüneli testlerinden bu değerler elde edilebilir. Ancak; bizim buradaki işimiz, aynı yönden esen iki farklı rüzgar velositesi için değişen kuvvet miktarını görmek/göstermek olduğundan; her iki rüzgar velositesi için de aynı sürüklenme katsayı alındığı sürece sorun yok. Değişimi görebiliriz ve doksan derece ile alınan rüzgar için etki eden kuvveti de doğru olarak hesaplayabiliriz. Bu arada; tekneye değil; yelkene 90 dereceden bahsediyoruz.
Yelkenli teknelerin; yelken biçimi, arma vs. gibi farklı özelliklerinden doğan ve bunlarla oynamak sureti ile oluşturulan ekstra güçler (cenova ile ana yelken arasında oluşturulan hava koridoru sayesinde gücü daha da etkin kullabilmek(yani etkisini arttırmak/gücü arttırmak), ya da benzer taktiklerle gücü sınırlamak gibi) bu hesaplamaya dahil değildir. Zira hem her tekneye göre değişir, hem de bizim asıl bakmak istediğimiz; rüzgar velositesindeki artışın, gücü nasıl etkilediği olduğundan, bu aşamada gereksizdir. Belki bir başka yazıda daha derin hesaplara girerek bu durumlardan her birini de inceleyebiliriz.
Buna göre; 15 knotluk bir rüzgar, 26 m2 lik bir ana yelkene (benim yelken alanım), 90 derece açı ile geldiğinde, uygulayacağı kuvvet; hava yoğunluğu standart şartlarda 1.2 kg/m3 alınır; 15 knot rüzgar da 7.72 m/sn eder; drag sabiti 1 alınırsa; 1/2 x 1.2 x 26 x 1 x 7.72nin karesi olur ve sonuç yaklaşık 930 Newton olarak çıkar ki; bu yaklaşık olarak kütlesi 95 kg olan bir kişinin (dünyadaki) ağırlığına eşdeğerdir. Newton kuvvet birimidir, ağırlık olarak karşılığı; kuvvetin miktarının daha kolay anlaşılabilmesi amacıyla verilmiştir. Başka bir deyişle; 930 N, kütlesi 95 kilo olan bir insana, yerçekiminin uyguladığı kuvvetle eşdeğerdir.
16 knot rüzgar için aynı kuvvet 1057 Newton, yani; 107 kiloluk bir kütlenin ağırlığına eşdeğerdir.
17 knot = 1194 N = 121 kg ağırlık
18 knot = 1337 N = 136 kg ağırlık
Burada görüyoruz ki; 15 knot olan rüzgar velositesi; %20 artarak 18 knota ulaştığında uyguladığı kuvvet; 930'dan 1337'ye çıkar ki; bu da yaklaşık % 43 lük bir kuvvet artışıdır. Biz rüzgarı hızı ile ölçmeye alıştığımızdan, doğal olarak bu 3 knotluk artış önemsiz gibi gözükebilir; ancak aslında artış %43 olmuştur.
20 knot = 1652 N = 168 kg ağırlık
24 knot = 2379 N = 242 kg ağırlık.
30 knot = 3714 N = 378 kg ağırlık
36 knot = 5350 N = 545 kg ağırlık
40 knot = 6605 N = 673 kg ağırlık
15 knot olan rüzgar, iki katına çıkıp da 30 knot'a oturunca, uyguladığı kuvvet, görüldüğü gibi; tam 4 katına çıkar. Bunun anlamı; armamızın dayanabileceğini ve diğer her şeyin uygun olduğunu düşünürsek; yelken alanımızı EN AZ 4'te bir küçültmemiz gerektiğidir. Bu küçültme oranı kaba hesap olup, deniz koşulları, teknenin özellikleri vs dışarda tutularak düşünülmektedir. Unutmayalım ki; hiç yelken olmasa bile teknenin rüzgar alan bir yüzeyi bulunmaktadır. Her şeyden önce teknenin kendisi var.
Benim ana yelkenim 26 m2 ve bunun dörtte biri 6.5 m2 eder. Bu da yaklaşık 4'e 3 metre; ya da 6'ya 2 metre dik kenarlı bir üçgenin alanı eder ki; aşağı yukarı bendeki 3. camadan'a tekabül eder diye düşünüyorum (tekne üzerinde 3. camadanı ölçmedim, elimde de veriler yok)
Bu vesile ile, gidince, her üç camadanda da, yelken alanlarının ölçüsünü bir çıkartayım.
Rüzgarınız kolayına, pruvanız neta olsun sevgili denizciler.
