Japonya’daki L-Zero serisi SC Maglev gibi yüksek hızlı trenlerin uzun ve sivri ön kısımları, bilim kurgu filmlerinden fırlamış gibi duruyor. Peki, bu tuhaf tasarımın arkasında yatan bilim ve mühendislik prensipleri neler?
Yüksek hızlı trenlerin aerodinamik tasarımları, ilk bakışta oldukça garip gelebilir. Japonya’nın L-Zero serisi gibi trenlerin neden bu kadar uzun ön kısma sahip olduğunu merak edenler için cevap aslında oldukça ilginç mühendislik hikâyesine dayanıyor.
Yıllar önce hizmete giren ve dünya çapında “Bullet Train” olarak tanınan Shinkansen, yüksek hızlı tren teknolojisinde devrim yaratmıştı. Devrim, sadece hız ve verimlilikle sınırlı kalmadı; aynı zamanda trenlerin tasarımında da büyük bir değişikliğe yol açtı.
1964 yılında Japonya’nın Tokyo ve Osaka’yı birbirine bağlayan Shinkansen hattı, 1964 Yaz Olimpiyatları öncesinde açıldı.
Başlangıçta 1 milyar ABD dolarının üzerinde maliyet öngörülmesine rağmen bu hat, 3 milyar ABD dolarına mal olmuştu.
Trenin şekli, tüm sabit hava parçacıklarını ezip geçmesini sağlayan mükemmel aerodinamik performansı nedeniyle gerçekten de bir mermiyi taklit edecek şekilde tasarlanmıştı.
Bu tren tüm dünyada övgüyle karşılandı ancak tren hızlandıkça Japonya’nın 3 milyar dolarlık tren hattını durdurabilecek ciddi bir sorun ortaya çıktı.
Trenin hızı arttıkça, yakındaki evlerin camlarının çatlamasına neden olan bir sorun ortaya çıktı. Bu, trenin tekerleklerinin raylar boyunca sallanıp gürültü yapmasından kaynaklanan türden sorun değildi; asıl sorun, trenin tünellerden geçerken yarattığı basınç dalgalarıydı.
Sorun, “tünel piston etkisi” olarak bilinen fenomenden kaynaklanıyordu. Tren bir tünelden geçerken önünde havayı iterek piston gibi hareket ediyordu ve tünelin diğer ucunda mikro basınç dalgaları yaratıyordu.
Bu dalgalar, yüksek sesle patlama etkisine neden oluyor ve özellikle dar tünellerde sorun yaratıyordu. Japonya da bu sorunu çözmek için doğadan ilham alarak yüksek hızlı trenlerin ön kısmını uzatma kararı aldı.
Yalıçapkınının suya zarif bir şekilde dalış yapabilmesini sağlayan uzun gagası, mühendislere mikro basınç dalgalarını azaltma fikrini verdi.
Bu sayede tren tünellere girerken yarattığı basınç dalgaları daha az yoğun hâle geldi ve patlama seslerini önemli ölçüde azalttı. Ayrıca bu tasarım, trenin genel aerodinamik sürtünmesini de azaltarak trenin daha verimli şekilde hız kazanmasını sağladı.
Trenin ön kısmının uzatılmasının yanı sıra tünellerin tasarımında da yenilikler yapıldı. Tünel girişlerine eklenen özel başlıklar ve yan kollar, basınç dalgalarının azalmasına yardımcı oldu ve tünel içindeki hava akışını yönlendirerek tünel çıkışındaki patlama seslerini azalttı.
Japonya’nın bu teknolojisi, sınırları zorlarken bile doğayla uyum içinde olabileceğimizin mükemmel bir hatırlatıcısı niteliğinde.
