Experimental Investigation of the Effects of Flexibility and Surface Properties on Slamming Loads in Water Entry of Cylinders and Spheres

This study investigates the slamming impacts experimentally considering the energy transfer from solid to fluid during slamming. Deformations on free water surface by solid objects entering water were observed and impact forces were measured via strain gauges at different entrance velocities. Experiments were conducted by using cylinders and spheres whose surfaces’ entrance angles into the water change at different depth levels. Free fall tests were designed to measure impact forces of the investigated shapes by immersing them into the water from a definite height and to investigate the relation of the energy transferred to the water with this force. The slamming coefficient, Cs is calculated from experimental results and then compared with analytical and numerical results.
It is observed that the cylinder with ridged surface deforms the free water surface differently and this difference affects the slamming force as well. The effect of flexibility is also studied by using cylinders of different elasticity and it is shown that flexibility decreases the effect of slamming forces.

Silindir ve Kürelerin Suya Giriþlerinde Esnekliðin ve Katý Yüzey Özelliklerinin Dövünme Yüklerine Etkisinin Deneysel Olarak Ýncelenmesi

Bu çalýþmada gemilerdeki dövünme yükleri, dövünme esnasýnda gerçekleþen enerji transferi gözönünde bulundurularak, deneysel olarak incelenmiþtir. Suya giren cisimlerin serbest su yüzeyinde oluþturduðu deformasyonlar incelenmiþ ve çarpma kuvvetleri gerinim ölçerler vasýtasýyla farklý giriþ hýzlarýnda ölçülmüþtür. Deneyler, suya giriþ esnasýnda yüzeylerinin serbest su yüzeyi ile yaptýðý giriþ açýsýnýn her bir derinlik aþamasýnda farklýlýk gösterdiði silindir ve küre ile gerçekleþtirilmiþtir. Serbest düþme deneyleri, araþtýrýlan geometrinin belirli yükseklikten suya giriþi saðlanarak üzerine gelen çarpma kuvvetlerini ölçmek ve deforme olan suya transfer edilen enerjinin bu kuvvetlerle olan iliþkisini incelemek üzere kurgulanmýþtýr. Boyutsuz bir deðer olan dövünme katsayýsýnýn (Cs) deneyler neticesinde elde edilen deðerleri, analitik ve nümerik yöntemlerle elde edilen deðerlerle karþýlaþtýrýlmýþtýr.
Yüzeyi týrtýklý bir silindirin suya giriþ esnasýnda su yüzeyini farklý bir þekilde deforme ettiði ve bu farklýlýðýn dövünme kuvvetini de etkilediði gözlemlenmiþtir. Ayný zamanda farklý elastisite modülüne sahip malzemelerle üretilen silindirler kullanýlarak elastisitenin dövünme üzerine etkisi araþtýrýlmýþ ve elastisitenin dövünme kuvvetlerinin etkisini azalttýðý gösterilmiþtir.