Batiskaf-Batiskafın Işletilmesi-geliştirilmesi

Elde bulunan araçların yetersizliği yüzünden, denizdeki yaşam ve okyanus tabanının yapısı konusundaki araştırmalar, uzun süre sınırlı kaldı SU CİĞERİ' nln [skuba]geliştirilmesi, dalgıçlara en çok 50 m derinliğe dalabilme olanağı sağlamıştır Ama, 1940'ların sonlarında Piccard'ın bulduğu dalma gemisi (batiskaf) , yüksek basınca dayanıklıdır ve bilim adamlarının deniz yüzeyinden kilometrelerce aşağıya inebilmelerine olanak verirBatiskaf adı, Yunanca'da «derin Batiskaf iki ana parçadan oluşur: İçi benzin dolu, sudan hafif bir kazan olan, tekne biçimindeki büyük şamandıra; onun altına asılı köre biçiminde çelik kabin Şamandırada benzin çeşitli bölümlere dağıtılır ve aracın yüzme özelliği, çeşitli miktarlarda demir talaşıyla dengelenir Bu safra, şamandıra içindeki besleme sandıklarında durur ve elektromıknatıslarla yerlerinde tutulur
Küre,aracın denetim merkezidir Mürettebat, denetim aygıtları ve araştırma araçları onun içinde bulunur

Yüksek basınçlara dayanması gerektiği için (bu basınç 10000 m derinlikte 1240 bar olabilir) duvarlarının kalınlığı 10 - 18 cm arasında değişir Batiskaf bir bilimsel araştırma aracı olduğu İçin kürede, iki kişilik mürettebatın gözlem yapabileceği lombozlar bulunur Lomboz çevresinde kusursuz bir yalıtım sağlama amacıyla, metal gövdenin içine, genellikle plexiglas türünden bir saydam malzeme yerleştirllirAracın Karşı karsıza bulunduğu yüksek basınçlarda,kürenin içine fışkıracak çok küçük miktarda su bile önemli zararlara yolaçabilir Bu yüzden, lomboz camları, sivri ucu kesilmiş bir koni biçiminde yapılır ve yuvalarına dar tarafı içeri gelecek biçimde sokulur Böylece üzerlerindeki basınç, yerlerine daha da iyi yerleşmelerini sağlar Aynı özen, duvarlardan elektrik hatlarının geçtiği serlerde de herhangi bir sızıntıyı önlemek için gereklidir Ayrıca araç çalışırken kabloların bükülmesi, ortaya ek bir sorun çıkarır Epoksit reçineli yapıştırıcı Araldit'in etkili bir yapışkan ve yalıtım maddesi olduğu bulunmuştur;ABD uzay programmda geliştirilen çok daha sert maddelerin aynı işte kullanılabilmesi İçin deneyler sürmektedir

Genellikle iki kişiden oluşan batiskaf mürettebatı için, kürede normal basınçlı hava bulunur Böylece mürettebatın dalıştan sonra basıncı uyarlama yöntemlerine başvurmasına gerek kalmaz Gene küre içinde hava tüpleri vardır ve hava stoku genellikle 24 saat ayanır Dış kıskaçların, kontrol düğmelerinin ve safraların yanı sıra, sonar ve televizyon monitörleri de küre içinde yeralır

Batiskafın işletilmesi:

Batiskaf bir dalışa hazırlanırken şamandıranın İçindeki bazı bölmeler havayla doludur Dalabilmek İçin bu bölmelere su doldurulur Araç battıkça, şamandıranın dışı gittikçe artan bir basıncın etkisinde kahrîçinde benzin bulunan bölmelerin alt kesiminde delikler vardır ve buradan giren deniz suyunun basmcı, daha hafif bir sıvı olan benzini hafifçe sıkıştırır Böylece şamandıranın içindeki basınç ile dış basıncın her zaman aynı olması sağlanır Bu yüzden şamandıra, küreninkinden daha ince bir metalden yapılabilir Benzin'sıkışmasının bir sonucu da, batiskaf derinlere indikçe benzin yoğunluğunun artması ve bir noktada sudan daha yoğun hale gelmesidir Böylece araç ağırlaşarak daha hızlı batmaya başlar

Bunu dengelemek için mürettebat küçük tutar larda safra atabilir Batiskafın deniz tabanına değme si hem safraların araca istenen düzeyde yüzme özel ligi kazandıracak biçimde düzenlenmesiyle, hem de «kılavuz zincir «Kılavuz zincir Su yüzüne çıkmak İçin elektromıknatıslar durdu rulur, demir safra boşalır ve hafif benzin, tıpkı bir ba lon gibi aracı yükseltir Bir elektrik kesintisi olduğı zaman da safra kendiliğinden boşalacağından, batiskaf su yüzüne çıkar Bu güvenlik sistemi, boşaltılabi iecek ağırlıklar tasıyan başka depolarla ve gene elekt
romıknatıslar tarafından yerinde tutulan bazı ağır araçların safra olarak bırakılmasıyla desteklenir

Gelişme:

İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra, daha batiskaf bulunmadan, dalış için «batisfer Batiskafı Profesör Auguste Piccard bulmuştur 1930'larda balonculuk deneyleriyle Ün kazanan bu İsveçli bilimadamı, aynı düşünceyi deniz dibi araştırmalarına da uygulamaya karar verdi Şamandıranın işlevi, balondaki hava kesesinin işleviyle aynıdır Her iki araçta da yükselme ve alçalma, safra düzenlemesine ve bir ölçüde alta bağlanan ipe (zincire) bağlıdır Gene her iki araçta-,mürettebatın normal basınçlı havayı soluyabilmesi içinhava tüpleri taşınır

Piccard'ın çalışmaları, önceleri, Belçika Bilimsel Araştırma Ulusal Fonu (FRNS) tarafından destekleniyordu Bu yüzden ünlü balonun; FRNS 1 adı verilmişti İlk batiskafına da FRNS 2 adı verildi ve bu araç Piccard'ın düşüncelerinin geçerli olduğunu, kuşkuya yer bırakmayacak biçimde kanıtladı Ama en büyük başarısı, «Trieste Batiskafı geliştirme çalışmaları günümüzde de Fransa'da (FRNS III), ABD'nde (gelistirilmişTrieste II) ve SB'nde(B-II) sürdürülmektedir

Basınç değiştirme odası, vakum ya da basınçlı hava ile atmosfer arasında, ya da farklı basınçlarda hava içeren bölümler arasında, geçiş sağlayacak biçimde tasarımlanmış bir odadır

Bunun çok yaygın bir uygulaması fceson'dur Bu aygıt, köprülerin sualtında kalan kesimlerinin yapımı, liman inşaatları ve benzeri işlerde kullanılır Aygıt, su yüzeyinden, çalışılacak bölgeye U2anan geniş bir dikey borudan oluşur
Suyun içeri girmesini önlemek için borunun içindeki havanın basıncı, çevresindeki suyun basıncına eşit olmalıdır Bu basınç, kaçınılmaz olarak, yüzeydekinden yüksektir
Bu, kesonun üstünün bir sızdırmaz kapıyla kapanması ve içeriye gerekli basınçta hava pompalan-masıyla sağlanır Kapı, içeri girme ya da dışarı çıkma amacıyla açılır açılmaz, içerideki basınçlı hava hızla boşalır ve kesona su dolar

Sorun, basınç değiştirme odasına aralıklı olarak iki sızdırmaz kapı konarak' çözülebilir İşçilerden birinin dışarı çıkması söz konusu olduğunda, çalışma alanı ile basınç değiştirme odası arasındaki vanalar açılır ve hava basıncı eşitlenir İşçi, merdiveni tırmanarak basınç değiştirme odasına girer, arkasındaki kapıyı ve vanaları kapatır, böylece çalışma alanının sızdırmazlığı gene sağlanmış olur
İşçi, vurgun tehlikesine karşı BASINCA UYARLAMA YÖNTEMLERİ gerekmiyorsa, üst kapağı açıp hemen dışarı çıkabilir $u durumda bir miktar yüksek basınçlı hava boşalacak, ama çalışma bölümündeki basınç bundan etkilenmeyecektir
Eğer basınç ayarlama gerekiyorsa, odadaki havanın üst kapaktaki vanalarla yavaş yavaş salınmasıyla basınç düşürülür

İçeri giriş işlemi de bütünüyle aynı yöntemle yapılır Yalnızca işçi girdiğinde basınç değiştirme odasındaki havanın basıncı dışarının basıncına eşitse, durum farklıdır Bu durumda işçi basınç değiştirme odasına girip kapı arkasından kapandıktan sonra, buranın basıncı çalışma odasımnki ile aynı oluncaya kadar içeri hava pompalanır Böylece ikinci adım atılabilir

Deniz ya da ırmak altından tünel açma İşlerinde de benzeri basınç değiştirme odaları kullanılır Su girmemesi için çalışma bölümüne yüksek basınçlı hava pompalanır ve, basınç bir bölme duvarıyla korunur Basınç değiştirme odası, her iki ucunda birer sızdırmaz kapı bulunan, yürüyerçk geçilebilen türdedir Kapılar bölme duvarının iki yanında bulunur

Daha gelişmiş türde basınç değiştirme odaları denizaltılarda, mürettebatın acil durumlarda kaçması için ve dalgıçların tekne dışına çıkıp çalışabilmesi için kullanılır Aradaki fark, denizaltının içindeki hava basıncının her zaman suyun basıncından düşük olmasıdır Bu yüzden çıkış tek kapağın açılmasıyla gerçekleştirilmeye kalkılırsa, denizaltıya su dolar

Bir basınç değiştirme odası bu sakıncayı ortadan kaldırır Basınç değiştirme odası, dalgıcın, arkasınaki kapıyı kapayıp denlzaltıyı güvenlik altına almasına, sonra da deniz suyunun içeri dolduğu dış kapıdaki vanaları açmasına olanak sağlar Basınç değiştirme odası suyla dolunca, dalgıç, dış kapıyı açıp çıkabilir

Dalgıç, dönüşte de önce dış kapıyı kapar, içerdeki deniz suyunu basınçlı havayla dışarı atat ve diş vanaları kapatır Sonra, vurgun tehlikesine karşı, basıncı gerekli hızda denizaltının İçindeki basınca eşitler ve gemiye girer
Benzeri basınç değiştirme odası sistemleri, dalgıçların sualtından su yüzü teknelerine alınmasında da kullanılır Bunlar, astronotların uzay gemisinden boşluğa çıkabilmelerini ve işçilerin kirli havalı nükleer reaktörlere giriş çıkışlarım da sağlarlar

Suciğerli dalgıç, suyun altındayken bedenini çevreleyen suyun basıncı, derinlikle orantılı olarak artar (Bk SUCİĞERİ) Dalgıç yükseldikçe, basınç a' zalır ve beden basınçtan yavaş yavaş kurtulur Ne var ki,basıncın azalmasıyla halk arasında «vurgun Sıvıların çoğu, belirli miktarda gazı,doğal ya da yapay yollarla soğurup tutar Örneğin, gazoz gibi köpüklü içecekler yapıldığında, köpürmesi için sıvıya karbon dioksit katılır Eklenen gaz miktarı, sıvının atmosfer basıncında doğal olarak tutacağından fazladır Bu durumdaki sıvı şişelenir ve kapatılır Gazın bir bölümüşisedeki susuz boşluğa gider ve basıncı artırarak gazı sıvı içinde tutar Kapak açıldığında basınç, atmosfer basıncına döner (1,01 bar ya da 14,7 psi) Sıvıda basınç azalır, tuttuğu fazla karbon dioksidi serbest bırakır ve gazoz köpürür

Dalgıç su altındayken de aynı süreç'ortaya çıkar Ancak, bu durumda gaz havadır, sıvı da kan Dalgıç aşağıya indikçe, sıkıştırılmış biçimde, daha fazla miktarda havayı içine çeker Çok geçmeden, dalgıcın kanı fazla havayla doyar Dalgıç derinlerdeyken basınç, fazla havayı çözeltide tutar Ancak dalgıç yükseldikçe, basınç azalır, fazla hava ayrılır ve vurgun tehlikesi yaratır

Havanın başlıca bileşenleri, oksijen ve azottur Oksijen beden dokularınca tüketildiğinden pek sorun yaratmaz Ama azot, kimyasal bakımdan etkin olmayan bir gazdır ve hiçbir zaman beden dokularınca tüketilmez Normal olarak, dalgıç su yüzüne çıkarken fazla azot akciğerlerce dışarıya verilir Ama yukarı çıkış, kanın ve akciğerlerin çalışmasından hızlı ise azot kapağı birden bire açılan gazoz şişesinin içindeki gaz gibi tepki gösterir

Basınç ve kuvvet-Yüzeyi delme gücü-Gazlarda basınç-Akışkanlarda basınç-Mutlak basınç



Bir malzemenin, kendisini delmek ya da parçalamak isteyen herhangi bir kuvvete direnci, uygulanan kuvvetten çok, birim alana gelen kuvvete bağlıdır Birim alana düşen kuvvete, basınç denir Basınç, metre kare başına newton ya da Pascal (N/m2); İnç kare başına libre (psi); bazen de "bar" gibi özel basınç birimleriyle ölçülür

Basınç ve kuvvet: Aynı ağırlıkta iki insanı ele alalım (ağırlıkları 800 newton yani 80 kilogram kuvvetinde otsun) ve bunların bir bataklıkta yürüdüklerini varsayalım Bu iki kişiden normal ayakkabı giyeni hemen batar; öteki ise, bataklık ayakkabısı giydiğinden batmaz Çünkü birincisinin ağırlığı yalnızca 0,02 m2'lik bir alana dağılırken, ikincisinin ağırlığı yaklaşık 0,2 m2'lik bir yüzeye dağılmaktadır

Bir kuvvetin yarattığı basıncı bulmak için bu kuvveti, uygulandığı toplam alana bölmek gerekir, yani basınç = kuvvet/yüzey'dir Bu bağıntıdan yararlanarak, birinci adamın çamura uyguladığı basıncın 40! 000 N/m2, ötekinin uyguladığı basıncın ise, bunun onda biri kadar,yani 4 000 N/m! olduğunu bulabiliriz 4! 000 N/m2, çamura batmaya yetecek büyüklükte bir basınç değildir

Yüzeyi delme gücünün, uygulanan kuvvetten çok, basınca bağlı olduğunu gösteren sayısız örnek verilebilir Raptiyelerin başı, başparmağa uygulanan kuvveti yaymak için büyük yapılır Keskin bir bıçak, kör bir bıçaktan daha iyi keser; çünkü ağzındaki temas basıncı daha büyüktür Develerin tabanları çöl koşullarına uyacak büyüklüktedir Yüksek topuk giymiş bir kadının döşeme üzerinde yapacağı zarar, bir filin yapacağından daha fazladır Tank gibi paletli araçlar, tekerlekli araçların geçemediği alandan kolaylıkla geçerler; bir HOVERKRAFT İse, paletli araçlardan çok daha geniş bir yüzey üzerine bastığından, onların geçemediği yüzeylerden geçebilir

Akışkanlarda basınç:

Akışkanların (sıvılar ve gazlar) davranışları, katılarınkinden değişiktir Akışkan ağırlığının yok sayılması durumunda, bir kap içinde sıkıştırılan akışkanın her noktasındaki basıncın aynı olduğu söylenebilir Çünkü akışkan molekülleri serbestçe hareket eder Bir an için, iki ayrı noktada basıncın farklı olduğu düşünülse bile, oluşacak toplam bileşke kuvveti, aradaki basınç farkı yok olana dek molekülleri kaydıracaktır

Sıvının ağırlığı gözönüne alındığında, herhangi bir derinlikteki basıncın, ölçme yapılan noktanın üzerindeki sıvı sütunun yüksekliğine ve sıvının yoğunluğu'nun (birim hacmin kütlesi) bağlı olduğu görülür Akışkan içinde küçük bir hacmi ele alalım Eğer bu hacim üzerine bir bileşke kuvvet uygulansaydı, sıvının bu bölümü kuvvet yok olana dek hareket eder ve sıvı içinde bir akım ortaya çıkardı Sözkonusu hacmin alt ve üst yüzlerindeki kuvvetin düşey bileşenleri arasındaki fark (buna «kaldırma kuvveti Benzer nedenlerden ötürü, bir deponun sıvıyı akıtmama özelliği, sıvının toplam ağırlığından çok, akışkanın depo çeperlerine uyguladığı basınca bağlıdır Kuşkusuz, tankın dibindeki birim alana uygulanan basınç bir anlamda ağırlıktır, yani o yüzey üzerindeki sıvı sütununun ağırlığıdır

Ancak basınç, her yöne eşit etkldiginden, deponun yan yüzleri üzerine uygulanan basınç, gene ölçüm noktasının derinliğine bağlıdır Böyle olmasaydı, bir sıvı tankının yan duvarlannı kağıttan yapmak yeterli olurdu Sıvılar, içinde bulundukları kaptan başka, kendi içlerindeki her noktaya da basınç uygularlar Moleküllerin mekaniği buna olanak vermektedir

Basınç, yükseklik ile yoğunluğun çarpımından kolayca saptanabilir 300 m derinlikte giden bir denizaltıya, ortalama yoğunluğu 10 400 N/m3 olan deniz suyunun uyguladığı basınç, 3 120 000 N/ma*dir Şimdiye kadar akışkanlardaki basınçtan söz ederken akışkanın sıkışmaz olduğunu, yani basınç altında yoğunluğunun değişmediğini varsaydık Bu durum sıvılar için, örneğin su için, doğrudur; ancak gazlarda durum böyle değildir

Gazlarda basınç:

Bir kap içindeki gazın da basıncı vardır Bu kap çok büyük olmadıkça, derinliğin pek etkisi yoktur; çünkü gazların yoğunluğu çok küçüktür Ama derinlik etkisinin yok sayılamayacağı durumlarda da, moleküller büyük bir hareket içinde olacaklarından yoğunluk, basınçla değişecektir

Atmosfer (Dünya'nın çekim alanı etkisindeki gaz yığını) basıncı, bir itaptaki sıvıya benzer Yalnız, atmosferin yoğunluğu çok az ve boyutları çok büyüktür Herhangi bir noktadaki atmosfer basıncı, havanın yüksekliği: ortalama yoğunlukla çarpılarak bulunabilir Bu kolay bir işlem değildir, ancak uygulamada bizi mutlak (gerçek) basınç değeri değil, hava basıncının zamanla nasıl değiştiği ilgilendirir Gerekli bilgi BAROMETRE'lerle sağlanır Mutlak basınç, her yerde eşit ve yaklaşık olarak 100 000 N/m2 değerindedir Alıştığımız için bunu fark etmeyiz Gerçekte, atmosfer basıncı olmadan yaşamımızı sürdüremeyiz
değişmediğini varsaydık Bu durum sıvılar için, örneğin su için, doğrudur; ancak gazlarda durum böyle değildir

Gazlarda basınç: Bir kap içindeki gazın da basıncı vardır Bu kap çok büyük olmadıkça, derinliğin pek etkisi yoktur; çünkü gazların yoğunluğu çok küçüktür Ama derinlik etkisinin yok sayılamayacağı durumlarda da, moleküller büyük bir hareket içinde olacaklarından yoğunluk, basınçla değişecektir

Atmosfer (Dünya'nın çekim alanı etkisindeki gaz yığını) basıncı, bir itaptaki sıvıya benzer Yalnız, atmosferin yoğunluğu çok az ve boyutları çok büyüktür Herhangi bir noktadaki atmosfer basıncı, havanın yüksekliği: ortalama yoğunlukla çarpılarak bulunabilir Bu kolay bir işlem değildir, ancak uygulamada bizi mutlak (gerçek) basınç değeri değil, hava basıncının zamanla nasıl değiştiği ilgilendirir Gerekli bilgi BAROMETRE'lerle sağlanır Mutlak basınç, her yerde eşit ve yaklaşık olarak 100 000 N/m2 değerindedir Alıştığımız için bunu fark etmeyiz Gerçekte, atmosfer basıncı olmadan yaşamımızı sürdüremeyiz