Doğanın verimli kanat tasarımı; Kambur balina yüzgeci

Çarşamba, 14 Mayıs 2008 14:01

Kanada Toronto'dan yerel bir şirket, kambur balinaların yüzgecini taklit ederek çok düşük hızlardaki rüzgardan daha fazla yararlanmayı olanaklı kılan yeni bir rüzgar türbini kanadı geliştirdi.

Bu, ön kenarları boyunca diş benzeri tümseklere sahip garip görünümlü pervane kanatları, hemen hemen bütün rüzgar türbini kanatlarının sahip olduğu düzgün pürüzsüz tasarımdan çarpıcı bir şekilde ayrılıyor.

Toronto'lu WhalePower Şirketinin kurucularından Stephen Dewar, bu yeni tasarım yaklaşımın rüzgar enerjisi ekonomisi üzerinde derin etkileri olacağını söylüyor.

Bu, rüzgar türbinlerinin, WhalePower tarafından üretilen kanatlarla rüzgarın daha az güçlü estiği yerlerde de enerji elde etme yeteneğine sahip olabileceği anlamına gelmektedir. Hem herbir rüzgar çiftliğini ticari bakımdan geliştirecek hemde büyük ölçekli rüzgar türbinlerine uygun coğrafi alanı genişletecektir.

Bu oyunu değiştirecek diyen Dewar, ister bir vantilatör isterse büyük rüzgar türbini olsun yeni tasarımın uygulanmasından yarar sağlayacağını belirterek, bunun, hidroelektrik santralleri için daha iyi türbinlerden, daha az enerji tüketen ev tipi tavan vantilatörlerine kadar her şeyi kapsadığını, eğer düşündüklerimizi yapabilme yeteneğimiz varsa uygulama alanının şaşırtıcı genişlikte olacağını vurguluyor.

Yeni türbin kanadı tasarımının taşıdığı olanaklar ve Western Ontario Üniversitesinin rüzgar mühendisliği grubunun işbirliğine olan güven Ontario Mükemmeliyet Merkezi ve Ontario Enerji Otoritesi'nin 70.000 Dolarlık erken evre araştırma katkısı yapmasına yeterli olmuş. Yeni kanatların başarımıyla ilgili bağımsız üçüncü kişi ve kurumların yapacağı doğrulama ticari üretim için kritik adımı oluşturacak.

Deniz bilimciler uzun zamandır kambur balinaların cambazlık ve çevikliklerine hayranlar, bu devasa yüzücülerin boyları 16 metre uzunluğa erişebilir ve ağırlıkları da 13 Hummer aracı kadardır. Kambur balinalar muazzam ölçülerine karşın keskin ve dar dönüşler yapabilen etkili avcılardır.

Kambur balinanın çevikliğinin altında yatan anahtar, onun ön kenarında bir sıra tümsek veya yumru karakteristiği gösteren kanat benzeri tırtıklı eklentilere sahip uzun yüzgeçleridir.

Pennsylvania West Chester Üniversitesi'nde biyoloji profesörü olan Frank Fish gibi araştırmacılar, bu tümseklerin balinanın "aerodinamik" etkinliğini çarpıcı bir şekilde artırdığını bulmuşlar.

Rüzgar tünelinde yürütülen kontrollü çalışmalarda, Fish ve Duke Üniversitesi ve ABD Deniz Kuvvetleri Akademisinden meslektaşları tümsekli yüzgeçlerin diğer balinalarda görülen düz yüzgeçlere nazaran sürüklenmeyi %32 azaltığını ve yükselmeyi %8 arttırdığını gözlemlemişler.

Ekip ayrıca tümsekli yüzgeçlerin düz yüzgeçlere göre durma noktasına erişene kadar yükselişte çarpıcı kayıp ve sürüklenmede artış görülmeden önce (Uçaklar bakımından bu kontrol kaybı ve düşme demektir) hücum açısının %40 daha dik olduğunu keşfetmiş.

Bu durmanın tipik olarak çoğu kanatta 11 veya 12 derece hücum açısında meydana geldiğini söyleyen Fish, kambur balina yüzgecinde söz konusu durmanın daha sonra yaklaşık 17 veya 18 derecelik hücum açısında görüldüğünü ilave ederek haraketsiz kalmanın geciktirildiğini vurguluyor.

Çağrışımlar "potansiyel" olarak muazzam. Uçak kanatlarında geciktirilmiş duraklama güvenliği artırabilir, uçakları daha iyi manevraya sahip ve yakıt tasarruflu kılabilir. Aynı yararlar gemi ve denizaltı yönetiminde de bulunabilir diye sessizce söylüyor ABD deniz kuvvetlerinden katılımcılar.

Dewar her yerde geçerli bütün türbin biçimlerine, kompresör, pompa ve ventilatör tiplrine uygulanabilecek uluslararası patente sahip olduklarını söylüyor.

WhalePower şirketi eski türbinlerin pervanelerini yenileyebileceğini veya yeni pervaneler inşa edebileceğini belirten Dewar, öntürlerle bu güne kadar gerçekleştirilen sınamaların hafif rüzgarlarda çok önemli olan sıradışı bir başarımı gösterdiğini tümsekli kanatların saniyede 8 metrelik rüzgar hızlarında iki kattan daha fazla başarım gösterdiğini söylüyor.

Dewar, aslında saniyede 5 metrelik rüzgar hızlarında normal türbinlerin saniyede 8 metrelik rüzgar hızlarında elde ettikleri güçü elde ettiklerini bunun çarpıcı geliştirmeden kaynaklanan inanılması güç bir sonucu gösterdiğini not ediyor.

Fish, düşük rüzgar hızlarında daha iyi başarımın tasarımı sıradışı yaptığını, muhtemelen çoğu zaman şiddetli rüzgar yerine düşük rüzgar hızlarına sahip olabilmemize karşın bu günlerde de elektrik üretmeye devam edebileceğimizi söylüyor.

Bu, kanadın önündeki tümsekli kanallara çarpması nedeniyle olmaktadır. Kanallar rüzgar akışını ayırarak kanadın düzenlenmiş yüzeyi boyunca hızlanmasına sebep oluyor. Bu enerji içeren burgaçlar kanada etki eden kaldırma kuvvetini artırıyor gibi görünüyor.

Kanallar, aynı zamanda kanadın genişliği boyunca hava hareketini ve öbür ucuna hava geçişini engelliyor. Bu durum pürüzsüz kanatlarda kararsızlık ve gürültüye yol açıyor. Hava akışının kanallar içinde korunması daha fazla rüzgarın yakalanmasını ve gürültünün önemli ölçüde azaltılmasını sağlıyor.

Kaynak:http://www.thestar.com/article/213475 - 14.05.2007

Ayrıca:
http://www.whalepower.com