Tren Tekerlerinin Diğer Araçlardan Farklı Tasarlanmasının Dâhiyane Sebebi: Şekli Böyle Olmasa Raydan Çıkardık!
Tren tekerleri, öteki araçlardakine kıyasla biraz daha farklı tasarlanmış. Üstelik bu farklılık, “mühendislik harikası” denecek düzeyde ve hayat kurtarıyor.
Hiç, “Nasıl oluyor da tren tekerleri kolay kolay raydan çıkmıyor?” diye düşünmüş müydünüz? Alışık olduğumuz normal tekerler gibi tasarlansalardı çok daha fazla kaza yaşanırdı ve asla binmek istemeyeceğimiz araçlar hâline gelirlerdi.
Ancak tren tekerlerindeki sihirli fizik tozundan nasibini almış dâhiyane tasarım, güvenliğin sağlanmasında ve hareketin kolaylaşmasında büyük rol oynuyor.
Olayı karton bardaklarla canlandırarak tren tekerlerinin çalışma mantığını anlayabiliriz.
“Lesics” isimli YouTube kanalındaki nokta atışı örnekten yola çıkacak olursak olayı karton bardaklarla anlatabiliriz. İki karton bardağın ağzını birbirine yapışmış şekilde düşünün. Bu türlü bir halde, raylar taraf değiştirse de trenimiz raydan çıkmazdı.
Ancak bardakların art kısımlarını birbiriyle birleştirdiğimiz versiyonunu düşündüğümüzde trenin raydan çıkması çok daha mümkün. Formlar biraz olsun başınızda otursa da bunun nasıl mümkün olduğunu tam anlamamış olabilirsiniz.
Trenlerin tekerlerinin konik olması hayat kurtarıyor.
Tren tekerleri, tam silindir şeklinde değildir. Bi’ tık konik şekildeler aslında. Bu konik biçimin sebebi, büyük bir fonksiyona hizmet eder: trenin rotasını rayın merkezine yanlışsız düzenlemek ve diferansiyel hareketini yapmasına yardımcı olmak.
İlk fonksiyonu şöyle de anlatabiliriz, trenin tekeri yavaşça eğildiğinde ona tesir eden kuvvetler merkeze yanlışsız net bir kuvvet oluşturacak formda değişir. “Kendi kendini merkezleme” dediğimiz bu kuvvet, tekerlerin otomatik olarak rayın merkezine dönmesini sağlar. Böylelikle trenin sabitliği korunur ve raydan çıkmaz.
Elbette trenlerin raydan çıktığı durumlar da var fakat bunlar çoklukla; rayların hasar alması, hava şartları ya da sürat ve altyapı üzere sebeplerle meydana geliyor.
Aşağıdaki animasyonlarla daha güzel kavrayabiliriz:
Kırmızı oklar, tekerlere etki eden ana kuvvetlerdir. Yeşil olan reaksiyon kuvvetleri ise tekerlek yüzeyine her vakit diktir. Konik tekerler merkezlendiğinde bu kuvvetlerin yatay kısımları, birbirini iptal eder.
Şimdi de tekerlerin sağa gerçek hareket ettiğini düşünelim. Üstte görebileceğiniz üzere olağan kuvvetlerle birlikte tüm çark eğilir. Net kuvvet ise sola hakikat olur. Bu net kuvvet, tekerleri otomatik olarak geri getirir. Tekerler merkeze yaklaştığında, kendi kendini merkezleme kuvveti ortadan kalkar.
Diferansiyel hareketini de kolaylaştırır.
Diferansiyelin misyonunu en kolay şekilde“iki teker ortasındaki dönem istikrarını sağlamak” olarak tanımlayabiliriz. İşte konik hal burada devreye girer ve tren dönüş yaptığında farklı hareketlere imkan tanır.
Tren tekerlerinin temas noktasındaki yarıçap, konik form sayesinde değişerek tekerlerin yavaşça kaymasını ve dönüşler için gereken merkezcil kuvveti sağlar. İşte tüm bu nedenlerden, tren tekerlerindeki bir mühendislik mükemmelidir desek yanılgılı sayılmayız.
Bu sistemin yerine lastik teker kullanılan trenler de var.
Lastik tekerler, geleneksel çelik tekerlerden daha yüksek yuvarlanma direncine sahip. Ama yuvarlanma direncinin artırılmasının birtakım avantajları ve dezavantajları olması sebebiyle her yerde tercih edilmiyor.
Evet, lastik tekerlerin dik yokuşlara tırmanma yahut inme gücü daha fazla. Ayrıyeten ray aşınmasının büyük ölçüde azalmasını sağlıyor. Lakin az evvel bahsettiğimiz tekerleklerle kıyaslayınca lastiklerin patlama ihtimali bulunuyor, daha yüksek güç tüketimi yapıyor ve vakitle parçalandıkları için hava kirliliğine sebep olan partiküller saçıyor. Bu yüzden hangi tekerleğin kullanılacağı, gereksinimlere ve şartlara kalıyor.
İlginizi çekebilecek başka içeriklerimiz:
