Branken hidrodinamikaren eragina itsasontzien abiaduran

Ainhize Gamarra

Noizbehin galdetu diozu zure buruari zertarako balio duen itsasontzien brankaren beheko aldean dagoen konkorrak? Ba ezinezkoa dirudien arren, horri esker azkarrago nabigatu ahal du itsasontziak, hidrodinamikoagoa bihurtzen delako kroskoaren forma aldatzean. Hortaz, konkor hori eraginkortasuna bilatzen duen diseinua da.

Uraren dinamika eta itsasontziak

Hidrodinamika fluidoen mekanikaren adar bat da eta itsasontzien inguruan mugitzen den uraren dinamika aztertzen du kroskoko obra bizian, hots, ur azpian dagoen aldean. Horrez gain, kontuan izaten du zelan eragiten dion nabigazioari ere. Hidrodinamikak kontuan hartzen ditu, besteak beste, kroskoaren forma, pisuen banaketa eta propultsioa.

Itsas garraioak nazioarteko merkataritzan hain pisu handia izanda, jokoan sartzen da garraio hori gauzatu ahal izateko eraginkortasuna. Horrek esan nahi du itsasontzi batek baldintza jakin batzuez nabigatzen badu (kargaren pisua, pisuen banaketa, tripulazioa, motorren potentzia, kontsumitutako erregaia… konstante mantentzen bada) abiadurari begira azkarrago izatea bilatzen dela. Era horretan, itsasontziak denbora laburragoan egingo du bidaia, erregai gehiago behar izan barik. Hori dela eta, itsasontzi bat ontziolan eraikitzeko orduan, haren azterketa hidrodinamikoa egiten da.

Hidrodinamikaren ondorioak aztertzean, hobetu beharreko eremuak identifika daitezke, nabigazio eraginkorragoa eta seguruagoa lortzeko. Urak ez dio itsasontziari aurrera egiten uzten, moteldu egiten duelako kroskoaren obra bizian talka egitean. Beraz, marruskadura-eremuak murrizten edo kroskoaren formak aldatzen baldin badira fluidoa irrista dadin, erresistentzia gutxitzea lortuko da. Hori dela eta, abiadura handiagoetan nabigatuko da aurreko ahalegin berbera eginda. Aipatu beharra dago neurri txikiagoan bada ere aireak ere ez diola uzten aurrera egiten, baina hori aerodinamikaren aztergaia da.

Adibidez, bigarren irudian ikus daiteke nola urak presio handiagoa eragiten duen alde batzuetan (gorriz) eta gutxiago besteetan (urdin ilunez). Itsasontziak uretan aurrera egin ahala, oposiziorik handiena brankan topatzen du; urak itsasontziaren kroskoarekin talka egiten duelako alde horretan. Gainera, talka honek uhinak eragiten ditu, eta uhin hauek are gehiago moteltzen dituzte itsasontziak.

Egoera horri aurre egiteko, brankan erraboil bat jarri ohi da uhin horiek desagerrarazteko eta urak itsasontziaren mugimenduari oposizio txikiagoa eragiteko. Baina… nola lor dezake erraboil batek presio-lerroak gorritik urdinera pasatzea?

Uhin-sistemen jokoa: erraboila eta branka

Brankako erraboilaren helburua beste uhin bat sortzea da, hark sortutako uhinak eta brankak sortutakoak elkar deusezta dezaten. Uhin-luzera bera dute; baina desfasearen ondorioz, bat datoz brankako uhinaren gailurra eta erraboilaren uhinaren harana. Bi uhinak gainjartzeak dakarrena da olatu gutxiago sortzen direla, olatu gutxiago sortzen dira; eta, beraz, itsasontziak aurrera egiteko duen erresistentzia murrizten da.

Hurrengo irudietan argiago ikus daiteke nola erraboilak (1) uhin-sistema bat sortzen duen eta itsasontziaren brankak (2) sortutako beste uhin-sistemaren uhin-luzera berbera duen. Hortaz, lehen azaldu den bezala, bi uhin-sistemak gainjartzean uhinak (3 eta 4) deuseztatzen dira.

Itsasontziaren kroskoari forma ematean eta uraren azpian erraboil bat jartzean murriztu egiten dira uhinak brankaren aurrean (aurreko irudian agerian den bezala); eta horrekin batera, urak kroskoan eragindako talka. Ondorioz, fluidoaren oposizioa murrizten da. Horri esker, azkarrago nabigatzea ahalbidetzen da; eta aldi berean, erregaiaren kontsumoan asko aurrezten da. Azken ikerketen arabera, itsasontziaren erresistentzia hidrodinamikoa % 15 inguru jaisten da.

Erraboilaren helburu bakarra uhin-sistema bat sortzea da; hain zuzen ere, brankak sortutako uhin-sistema deuseztatzen duena. Erraboilak beste funtziorik ez duenez, hutsik du barrualdea, ahalik eta pisu gutxien izateko. Erraboilaren forma eta tamaina bereziki diseinatzen dira itsasontzi batentzat eta darabilen ohiko abiadurarentzat.

Hori dela eta, ontziolan itsasontzi baten diseinua garatzen denean, simulagailu batekin egiten dituzte probak nabigazio-abiadura zehatz baterako duen jarrera ezagutu ahal izateko branka-forma ezberdinekin (oro har erabiliko duen abiadurarako).

Adibide gisa, beheko irudian ikusten dira simulagailu horietariko batean lortutako emaitzak. 20 korapiloan nabigatuko duen itsasontzi bat diseinatzen ari direnez, egiaztatu egin dute abiadura horretan izango duen presioa branka-forma ezberdinekin. Irudi horretan presio handiena jasatean horiz margotzen da eta gutxien jasatean urdinez. Beraz, diseinurik eraginkorrena, hori gutxien eta urdin gehien daukan branka da, hots, goitik hasita hirugarrena.

Nabigatzean aldentzen den urak uhin bat eratzen du, itsasontziaren brankatik gertu hasten dena eta kroskoaren gainean presioa eginez poparantz higitzen dena, hau da, itsasontziaren atzealderantz. Uhinaren luzera kroskoaren abiadurarekiko proportzionala da: zenbat eta azkarrago mugitu, orduan eta luzeagoa izango da brankako uhina. Horregatik, diseinua espezifikoa da abiadura tarte baterako. Hori dela eta, abiadura espezifiko horretatik kanpo kontrako eragina izaten du eta eragin kaltegarria.

Hurrengoan, talaiako tabernan batean zerbait edaten zauden bitartean itsasontzi baten brankan ur azpian erraboil bat antzematen dela nabaritzen baduzu, jakingo duzu ez dela konkor bat, baizik eta eraginkortasuna lortzen eta erregai-kontsumoa murrizten duen ingeniaritza-diseinua.

Glosarioa:

• Branka: itsasontziaren aurrealdea.
• Krosko: itsasontzi-gorputzaren kanpo egitura.
• Obra bizia: ur azpian dagoen itsasontziaren kroskoaren atala.