Uçak Ve Gemi Penceresi Neden Kare Değil de Yuvarlaktır?

Günümüzde evlerimizde ve diğer çoğu binanın yapısında kare ve dikdörtgen pencereler görmeye alışkınız. Ancak dikkat ettiyseniz diğer birçok aracın aksine uçak penceresi köşeli değil yuvarlaktır. Aslında aynı tasarım gemi pencerelerinde de gözünüze çarpar. Peki bu sadece bir tasarım mı yoksa arkasında bilimsel bir açıklama var mı dersiniz? Cevabımız elbette evet. Bir bilimsel açıklama var ve bu tarz pencereler sizin güvende olmanızı sağlıyor.

Bir uçağın tasarımıyla ilgili pek çok şeyde olduğu gibi, çeşitli parçaların son düzenlemesi bir dizi uzlaşmaya dayanmaktadır. Hiç pencere olmasaydı bir uçak tasarımcısının hayatı çok daha kolay olurdu. Ancak şu ana kadar vardığımız fikir birliği, onlara sahip olmamız gerektiği gibi görünüyor.

İlk Uçak Penceresi Aslında Yuvarlak Değil Köşeli Biçimdeydi

Aslında ilk ticari uçaklarda kullanılan pencereler kare biçimindeydi. Ne yazık ki, mühendislerin uçak pencere tasarımına yeni bir bakış atmaları için birkaç trajik olay gerekti. 2 Mayıs 1952’de hizmete giren, İngiliz yapımı Havilland Comet, havacılık tarihinin jet motorlu ilk yolcu uçağıdır. Ancak uçak yolcu taşımaya başladıktan sonra arka arkaya olan ölümlü kazalar, başta pilotaj hatası sanılsa da sonrasında sorunun tasarım hatası olduğu anlaşıldı.

Sorun uçağın köşeli bir biçimde olan pencerelerinde idi. Uçuş esnasında bu pencerelerde çatlamalar oluyor, sonrasında gövde de bu noktalardan kopuyordu. Pencerelerin yeniden tasarlanması gerekliydi. Havilland firması da hemen kolları sıvayarak, daha küçük ve yuvarlak hatlara sahip pencereleri olan yeni bir Comet modeli üretmeye başladı. Bu sorunu çözdü ve pencerelerin konumu bugün aynı kaldı. Ayrıca o zamandan beri pencereler mümkün oldukça küçük biçimde planlanmaya başlandı. (Genellikle 33 santimetre yükseklik)

Günümüzde uçak penceresi üç camlıdır. Bunlardan ikisi basınç içindir. Diğeri de yolcuların hayati olana erişmesini engellemek amaçlıdır.

Peki Ama Neden?

Yüksek irtifalarda daha az sürükleme ve türbülans olur. Bu nedenle verimli ve konforlu bir uçuş için uçaklar yüksek irtifalarda uçarlar. Bu yüksekliklerde uçmanın da sonuçları vardır. Birincisi, bu tür irtifalarda atmosferik basınç çok düşüktür. Bu nedenle yolcuların ve mürettebatın hayatta kalması için kabinin iç basıncının ayarlanması gerekir. Uçak tırmandıkça kabin içi ve kabin dışı basınç farklı şekilde değişir. Normalde, bu basıncın uçağa olabildiğince eşit dağıtılmasını tercih ederiz. Ancak gerçek şu ki, gövdenin bazı kısımlarında pencereler bulunduğundan, basınç pencerenin yanlarına doğru yönlenir.

Köşeli olan her yapının, yapısal olarak bu köşelerde zayıf noktaları bulunur. Bunun sebebi, sivri köşelerde stresin (yani birim alana düşen kuvvetin) katlanarak artmasıdır. Fotoğrafta köşelerde bulunan sarı, yeşil, kırmızı renkler o noktadaki gerilmenin büyüklüğünü ifade eder. Gerilmelerin çok yoğun olduğu bölgeler kırmızı, az yoğun olduğu bölgeler sarı biçimdedir.

Fotoğrafta dikkat etmeniz gereken nokta şudur; kuvvet uygulanan bu cismin keskin köşelerindeki gerilme yığılmaları yüksek ve kırmızı renkli, oysaki keskin olmayan ve ovallikleri farklı olan diğer köşelerde gerilme yığılmaları sarı veya yeşil renklerde. Bu ovallikler; uçağın uçuş halinde üzerine gelen hava basıncının tüm yüzeye yuvarlak eğriler boyunca dağıtılmasını sağlayarak uçağın parçalanmamasını sağlar.

Bu sebepten dolayı uçaklarda olabildiğinde keskin köşelerden kaçınılır ve uçak pencereleri yuvarlak biçimde yapılır. Aksi takdirde gelen basınç zamanla keskin köşelerde çatlaklar oluşturabilir. Bir sonraki uçuşunuzda pencere kenarında bir koltuk aldığınızda, uçağın sadece o kısmını inşa etmek için verilen çabayı takdir etmelisiniz.

 Uçak Pencerelerinde Küçük Bir Delik Neden Var?

Yüksek irtifalar, avantajların yanında çeşitli problemleri de beraberinde getirdi. Örneğin 30.000 feet (yaklaşık 10.000 metre) ve üzerindeki yükseklikler, insan yaşamı için uygun koşullara sahip değildir. Uçakların gövdesi olarak da adlandırılan kabinler, silindirik tüp şeklinde tasarlanmışlardır. Bunun nedeni, basınç değişiminde iç ve dış basıncın sahip olduğu fark nedeniyle uçakların zarar görmemesidir.

Öncelikle, en yüksek basınç deniz seviyesindendir. Başka bir ifadeyle, insanların soludukları havada var olan oksijen miktarı en yoğun deniz seviyesindedir. Deniz seviyesinden yukarı doğru çıkıldıkça da, oksijen miktarı azalır. Uçakların motorlarında bulunan özel bir düzenek, motora ve kabine giden oksijeni ayarlar. Bu da bizlerin rahat bir uçuş gerçekleştirmesine olanak verir.

Bu küçük pencere deliğine teşekkür etmelisiniz. Son derece basit bir şeyin bu kadar önemli olabileceğini kim bilebilirdi?

Az evvel de aktardığımız gibi, uçak tırmandıkça kabin içi ve kabin dışı basınç farklı şekilde değişir. Bunu dengelemek için de uçak tasarımlarında bazı ufak ayrıntılar mevcuttur. Örneğin, uçuş esnasında uçağın dışıyla aranızda çok sayıda akrilik (cam değil) katmanı olduğunu fark edebilirsiniz. 

Bu katmanlar yağmur, rüzgar ve sis gibi hava olaylarına karşı ek koruma sağlar. Hem dış hem de orta bölmeler uçağın dışından gelen basınca direnme gücüne sahipken, işin ağırlığı dış pencereye düşer. Çünkü bu sizinle bulutlar arasındaki son engeldir.

Camı incelemeye başladığınız zaman başka bir ayrıntı da dikkatinizi çekebilir. Bu da camın alt kısmında bulunan küçük bir deliktir. Bunlara hava tahliye delikleri denir. Bu delik aslında camın orta katmanındaki basıncı azaltır. Yani gemideki hava basıncını nispeten sabit bir seviyede tutmaya yardımcı olan bir başka unsurdur.

Bu küçük delik bizi güvende tutmada önemli bir rol oynarken, aynı zamanda, kabinin içi ve dışı arasındaki sıcaklık farkının bir sonucu olarak pencere camlarının buğulanmasını önlemeye yardımcı olur ve bulutlara bakmamızı sağlar.

Gemi Pencereleri Neden Yuvarlaktır?

Şimdi gelelim gemi pencerelerine. Aslında sebep oldukça benziyor. Ahşap gemilerde ki yapım malzemeleri ve özellikle ıslak ahşap, malzemede rastlanan yorulma stresine karşı oldukça dirençlidir. Bu döneme ait fotoğraflarda dikdörtgen ya da kare biçimli pencerelere rastlayabilirsiniz. Ancak 19. yüzyılın sonlarına doğru, çelik gövdeli ticari gemiler ve daha sonra savaş gemileri yaygınlaştı.

Mühendislerin herhangi bir dikdörtgen veya kare biçiminde pencere köşesinin metal yorgunluğunun başlangıç noktası olduğunu fark etmesi uzun sürmedi. Bu nedenle de gemi mimarları güverte kapakları için dairesel lombozlar ve yuvarlatılmış köşeler belirlediler.

Keskin köşeleri ortadan kaldırdılar. Kısacası dairesel şekiller, daha güçlü ve deformasyona karşı daha dayanıklıdır. Bu nedenle dirençli olması gereken birçok mimari tasarımda, sivri köşelerden kaçınıldığını dikkatli bakarsanız görebilirsiniz.


Göz atmak isterseniz…


Kaynaklar ve ileri okumalar:


Dip Not:

Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de 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

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir Yorum

Başa dön tuşu