Tankerler, günlük hayatta sıkça karşımıza çıkan araçlardır. Farklı boyutlarda ve farklı amaçlara uygun modelleri bulunsa da, neredeyse hepsinde ortak bir özellik göze çarpar. Tankerlerin depoları genellikle silindir biçimindedir.
Verimlilik açısından düşündüğümüzde, tanker depoları dikdörtgenler prizması biçiminde olsaydı daha fazla sıvı taşıyabilirdi. Ancak mühendisler bu araçları yalnızca daha fazla yük taşımak için tasarlamaz. Güvenlik, denge ve basınca dayanıklılık da en az kapasite kadar önemlidir.
Bu nedenle tankerlerin yuvarlak yapısı rastlantı değildir. Gövdedeki her kıvrım ve her ölçü, sıvı taşımacılığında güvenliği ve verimliliği artırmak için belirli bir işlev üstlenir.
Tankerler Neden Silindir Biçimindedir?
Tankerlerin silindir biçiminde tasarlanmasının ilk nedeni, bu şeklin yapısal açıdan daha dayanıklı olmasıdır. Silindir biçimindeki bir tankta basıncın yoğunlaştığı belirgin zayıf noktalar bulunmaz. Bu da tankın daha dengeli bir biçimde yük taşımasını sağlar ve kimi durumlarda daha az takviye malzemesiyle üretilebilmesine imkân verir.
Dikdörtgen ya da kare prizma biçimindeki tanklarda ise durum farklıdır. Bu tür şekillerde köşeler ve düz yüzeyler, basıncın daha fazla yoğunlaştığı bölgeler oluşturur. Köşesi olan her yapıda benzer bir sorun ortaya çıkar. Çünkü sivri köşelerde birim alana düşen kuvvet artar ve bu da yapıyı zayıflatır. Ticari uçaklardaki pencerelerin kare değil de yuvarlatılmış köşelere sahip olması da aynı nedenle tercih edilir.
Tankerin içindeki sıvı da bu noktada önem kazanır. Hareket eden bir akışkan, önüne köşeli bir engel çıktığında yönünü daha sert değiştirmek zorunda kalır. Bu yön değişimi de o bölgelerde basıncı artırır. Daha yuvarlak şekillerde ise akışkan yüzeyi daha rahat izler. Bu nedenle basınç daha dengeli dağılır.
Aslında yüksek basınca karşı en elverişli şekil küredir. Ancak küresel bir tankı karayolunda taşımak kullanışlı olmazdı. Bu yüzden mühendisler, hem basınca dayanıklı hem de yolda taşımaya uygun bir çözüm olarak silindir biçimini tercih eder.
Silindir Biçimindeki Bir Tanker Daha Dengelidir
Tanker tasarımındaki temel sorun, taşınan yükün katı değil sıvı olmasıdır. Katı bir yük genellikle bulunduğu yerde kalır. Oysa sıvı, araçla birlikte hareket etmez; hızlanma, yavaşlama ve viraj alma sırasında tankın içinde ileri geri savrulur. Bu durum eylemsizlik yasasının doğal bir sonucudur.
Bir tanker fren yaptığında sıvı öne, araç hızlandığında geriye doğru hareket eder. Viraja girildiğinde ise yanlara doğru basınç uygular. Sürücü bu sırada yalnızca aracın kütlesini değil, tankın içinde sürekli yer değiştiren bir yükü de kontrol etmek zorunda kalır. Tankerlerin çoğu yanıcı ya da patlayıcı sıvılar taşıdığı için bu çalkalanma ciddi bir güvenlik riski yaratır.
Bu nedenle tanker sürücüleri ani frenlerden ve sert manevralardan kaçınır. Ancak sorun yalnızca sürüş biçimiyle çözülemez. Mühendisler tankın içine dalgakıran adı verilen metal bölmeler yerleştirir. Bu bölmeler sıvının tank içinde bir uçtan diğer uca sert biçimde savrulmasını engeller. Sıvı daha kontrollü hareket eder, ağırlık bir anda yer değiştirmez ve araç dengesini daha kolay korur.
Tankerin yuvarlak ya da eliptik yapısı da aynı amaca hizmet eder. Bu biçim, sıvının tank içinde daha dengeli dağılmasına yardım eder ve ağırlık merkezini mümkün olduğunca aşağıda tutar. Ağırlık merkezi ne kadar aşağıda kalırsa araç virajlarda o kadar kararlı hareket eder. Ağırlık merkezi yükseldikçe savrulma ve devrilme riski artar.
Dikdörtgen prizma biçimindeki bir tasarım, sıvının köşelerde daha sert hareket etmesine ve ağırlık merkezinin daha yukarıda kalmasına yol açar. Bu da özellikle ani frenlerde ve keskin virajlarda tankeri daha riskli hale getirir.
Sonuç Olarak;
Silindir tanker tasarımının daha az belirgin olsa da başka avantajları da vardır. Bunlardan biri sıvının boşaltılmasıyla ilgilidir. Silindirik haznelerde sıvı daha kolay akar ve tankın içinde köşelerde birikme yapmaz. Bu nedenle boşaltma işlemi dikdörtgen ya da kare biçimli haznelere göre daha verimli ilerler. Banyo küvetlerinin de keskin köşeler yerine daha yuvarlak hatlarla tasarlanmasının nedenlerinden biri budur.
Temizlik açısından da benzer bir durum geçerlidir. Köşeleri olmayan hazneleri temizlemek daha kolaydır. Sıvı kalıntıları ve tortular keskin köşelerde birikmediği için silindirik tanklar bakım ve hijyen açısından da avantaj sağlar.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Gafur H. Samigullin, Anastasiya A. Lyagova and Alyona S. Dmitriyeva; Evaluation of Stress-strain State of Steel Cylindrical Tank with Dent Defect; International Journal of Applied Engineering Research ISSN 0973-4562 Volume 12, Number 5 (2017) pp. 761-764
- Why Do Liquid-Carrying Trucks Have Cylindrical Tankers? Yayınlanma tarihi: 8 temmuz 2022; Bağlantı: https://www.scienceabc.com/
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
