07-figes-giris_Layout 1

DERGİDEN
1
İÇİNDEKİLER
2
DERGİDEN
3
FİGES’TEN
ARGEM Projesi
6
SÖYLEŞİ: Halil Tokel
Ar-Ge ve İnovasyon Her Şeyin Başladığı Nokta
FİGES İLERİ MÜHENDİSLİK VE
ARGE TEKNOLOJİLERİ DERGİSİ
2015-1 / Sayı: 7
(Ocak-Şubat-Mart 2015)
10 MAKALE I Tekstil
İsmail KAYA / Hasan AVŞAR / Seyhan Uygur ONBAŞIOĞLU
CFD ile Yün İplik Birleştirme Analizi
SSN: 2147-9550
FİGES A.Ş. Adına Sahibi
Yönetim Kurulu Başkanı
Dr. Tarık Öğüt
Sorumlu Yazı İşleri Müdürü
Dr. Tarık Öğüt
[email protected]
Yayını Hazırlayanlar
16 MAKALE I Enerji
Muammer CİDER
Enerji Piyasalarında MATLAB Etkisi
18 MAKALE I Cam
Cavit Çınar
Nazlı Deniz Atalay
Arif ÇELEBİ / Ramazan Ergin SAĞLAM / Bekir Emre UĞURLAR
Yönetim Yeri
Camın ANSYS POLYFLOW 3-D Analizi
FİGES A.Ş.
Ulutek Teknoloji
Geliştirme Bölgesi,
Uludağ Üniversitesi
Görükle Kampüsü,
16059 Nilüfer Bursa
Telefon : +90 224 280 8525
Faks : +90 224 280 8532
Ebubekir BEYAZOĞLU
24 MAKALE I Otomotiv
Sibel VELIOĞLU / Atayıl KOYUNCU / Murat BALABAN
Menderes ERKEN
Exhaust Noise Investigations for Agricultural Tractors
www.figes.com.tr
TEKNİK HİZMETLER
Yayına Hazırlama ve Tasarım
UMSA Prodüksiyon Ltd. Şti.
Telefon: +90 312 225 4173
Basım Yeri
30 MAKALE I Denizcilik
Burak Tunç ÇEKİRDEKÇİ
ANSYS AQWA ile Gemi ve Açık Deniz Yapıları Dizaynına
Yönelik Hidrodinamik Çözümler
Ada Ofset Matbaacılık San.
ve Tic. Ltd. Şti.
Litros Yolu 2. Matbaacılar Sitesi
E Blok No: ZE-2 Kat:1
Topkapı / İSTANBUL
Telefon: +90 212 567 1242
Matbaa Sahibi: Kemal Kabaoğlu
Yayın Türü
Yerel Süreli Türkçe İngilizce
Bilimsel Yayın
3 ayda bir yayımlanır.
Dergide Yayımlanan Yazı, Fotoğraf,
Harita, İllüstrasyon ve Konuların Her Hakkı
Saklıdır. Kaynak Gösterilmek şartıyla
Alıntı Yapılabilir. Yayınlanan Eserlerin
Sorumluluğu Eser Sahiplerine Aittir.
Aksi belirtilmedikçe tüm görseller:
© ANSYS, MATHWORKS ve FİGES
Para ile satılmaz
ARGE DERGİSİ 1
DERGİDEN
Değerli AR-GE Dergisi okuyucuları,
S
on 10yılda savunma ve havacılık sektörümüz;
kara, hava ve deniz araçlarına yönelik önemli
projeleri hayata geçirmiş olup, birçoğunu başarı ile
tamamlamıştır.
Türkiye'nin, Cumhuriyet dönemi sonrası kendi
tasarladığı ve ürettiği ilk savaş gemisi olan MİLGEM'in,
Deniz Kuvvetleri Komutanlığı ve Savunma Sanayii
Müsteşarlığının fevkalade nitelikli iş birliği ve
disiplinli çalışması sayesinde büyük başarıyla
gerçekleştirilmesinden, şahsen ve FİGES adına büyük
onur duymaktayım. Zira FİGES de bu gurur verici
projenin bir parçası olmuştur.
Kara araçları tarafında ise milli ana muharebe tankı
ALTAY'ın geliştirme ve prototip aşaması Otokar A.Ş.
tarafından tamamlanmış olup, saha testlerinde sona
yaklaşılmıştır. Bu sürecin tamamlanmasından sonra,
seri imalat çalışmaları başlayacak ve Türk Silahlı
Kuvvetleri,milli ana muharebe tankını kullanmanın
onurunu ve gururunu yaşayacaktır.
FNSS A.Ş. tarafından geliştirilen ve üretilen paletli
zırhlı araçlar grubunda AKINCI; tekerlekli zırhlı araç
grubunda PARS ve bir özel maksatlı araç olan Seyyar
Yüzücü Hücum Köprüsü SAMUR, yapılan tüm
testlerden başarıyla geçmiştir. Bu araçların, Türk Silahlı
Kuvvetlerinin ve bazı yabancı orduların envanterine
girmiş bulunması, son 10 yılda nerelerden nerelere
geldiğimizi açıkça göstermektedir.
Hava araçları alanında ise Vecihi Hürkuş, Nuri
Demirağ ve arkadaşları ile Cumhuriyet sonrası
dönemde, o günlerin çok mütevazi koşulları altında
uçak üretimi başlamış ise de 1940'lı yılların sonlarına
gelindiğinde, uçak imalathanelerimiz bakım merkezlerine dönüştürülmüş ve Türk sivil havacılık heyecanı,
tıpkı Devrim Arabaları örneğinde olduğu gibi, uzağı
göremeyen siyasetçilerin yanlış kararları nedeniyle
ne yazık ki işin henüz başında sonlandırılmıştır.
Bir Türk-Amerikan ortaklığı olarak 1984yılında
hayata geçirilen TUSAŞ Havacılık ve Uzay Sanayii
A.Ş. (TAI), F-16 savaş uçaklarının üretim ve montajını
gerçekleştirmiş; 2005 yılında da TAI’nin yabancı
hisseleri Türk hissedarlar tarafından satın alınarak
TAI ve TUSAŞ birleştirilmiş ve şirket TUSAŞ çatısı
olarak yeniden yapılandırılmıştır.
TUSAŞ’ın yüzde yüz yerli sermayeli bir şirkete dönüşmesiyle milli projelerin sayısı da artmış ve geçen
10 yıl içinde bu yeni süreç ürünlerini vermeye
başlamıştır. Eğitim uçağı HÜRKUŞ'un tasarım ve
prototip aşamaları
tamamlanmış, 2013
yılından beri test uçuşları
devam etmektedir.
TUSAŞ’ın ürün portföyünde olan diğer bazı
hava araçları arasında T129 ATAK helikopteri,
Orta İrtifa Uzun Havada Kalışlı İnsansız Hava Aracı
ANKA da yer almaktadır. Genel Maksat
Helikopteri’nin de ilerleyen süreç içerisinde bu araçlar
arasına dahil edilebilmesi için gerekli çalışmalar
yürütülmektedir.
Savunma ve havacılık alanındaki 10 yılı aşkın
bu teknolojik birikim ile Türkiye, şimdi, çok heyecan
verici bir projeyi hayata geçirmeye hazırlanmaktadır:
Bölgesel Jet Yolcu Uçağı Projesi.
Ortalama 100 kişi kapasiteli olması planlanan bu uçağın;
Ulaştırma, Denizcilik ve Haberleşme Bakanlığı Havacılık
ve Uzay Teknolojileri Genel Müdürlüğü, SSM, TUSAŞ,
TEI, Türk Hava Yolları (THY), THY Teknik ve Türk
Hava Kurumu gibi havacılık sektörümüzün önde gelen
kurumları ile İTÜ, ODTÜ'nün havacılık mühendisliği
bölümleri ve Türk Hava Kurumu Üniversitesi elbette
taşıyıcı sütunları olacaktır.
Bölgesel Jet Yolcu Uçağı projesini tetikleyen önemli
etkenlerden bir tanesi, hiç kuşkusuz hızla büyüyen yerli
hava taşımacılığı şirketlerimizdir. Sürekli artmakta olan
yolcu uçağı ihtiyacının bir bölümünü milli imkânlarla
karşılamak, dış ticaret dengemiz açısından büyük önem
taşımaktadır. Özellikle THY yönetimi, dünyanın önde
gelen havacılık şirketlerinin mali yönden zora girdiği,
hatta iflas ettiği 2008 krizinde, doğru bir strateji
izleyerek kurumu her yıl yüzde 18 civarında büyütmüş
ve THY'nin, Avrupa'da, Lufthansa'dan sonra ikinci
sıraya yerleşmesini başarmıştır. Lufhansa'nın yıllık
büyüme hızının yüzde bir mertebesinde olduğunu
düşünürsek, “THY, Lufthansa'nın korkulu rüyası
olmuştur” söylemi kesinlikle abartılı değildir.
FİGES'in, bu sene 21 Nisan'da Congresium,
Ankara'da 19'uncusunu düzenleyeceği konferansın da
odak konusu, “Sivil Havacılıkta Ar-Ge ve Milli Uçak
Projesi” olacaktır. Bu etkinlikte, sivil havacılık alanında
ulusal ve uluslararası otorite ve uzmanların bir araya
gelmesini temin ederek, sivil havacılık alanındaki
gelişmelere, bizler de FİGES olarak katkıda bulunmaya
çalışacağız. Sizleri bu konferansta ağırlamak, bizleri
onurlandıracaktır.
Saygılarımla,
Dr. Tarık Öğüt
Yönetim Kurulu Başkanı,
FİGES A.Ş.
2 www.figes.com.tr
FİGES’ten
Ar-Ge Konusunda
Türkiye’de Ne Gibi
Sorunlarımız Var?
Ülkemizde, 2014 yılında, Ar-Ge
harcamalarının gayri safi yurt içi
hasıladaki payı, %1’e yakın bir
oranda gerçekleşti. Hükümetin hedefi, bu oranı, önümüzdeki yıllarda,
gelişmiş ülkelerdeki oran olan %3
düzeyine çıkarmak. Böylesine iddialı bir hedefe ulaşmak için, ArGe ekosisteminin doğru analiz
edilmesi ve iyi bir planlama şarttır.
Hepimiz biliyoruz ki Ar-Ge, yüksek nitelikli insanlarla olabiliyor.
Bilgisayar, yazılım, test ve ölçüm
sistemlerinin tedariki gibi Ar-Ge
ihtiyaçları, bütçe hazır olduğunda
çok kısa sürede gerçekleşirken, nitelikli insan temini konusunda
aynı şeyi söyleyemiyoruz. Bu
önemli sorunun altını, burada bir
kez daha çizmek istiyorum. Kurucusu olduğum FİGES A.Ş.’nin ArGe hizmetleri sunan ve yenilikçi
ürünler geliştiren bir şirket olması
nedeniyle bu ihtiyacı, 90’lı yıllarda
Türkiye’de ilk hissedenlerden birisi
olduğumu düşünüyorum. Bu ihtiyaç nedeniyle yüksek nitelikli
insan yetiştirme konusunda bir şeyler yapmamız gerektiğini, o yıllarda
anlamıştım. Üniversitelerin mühendislik bölümlerinden yeni
mezun gençleri seçerek bu genç
ARGEM Projesi
mühendislere, Bursa’da bulunan
firmamızda, “Yaz Okulu” adını verdiğimiz, 3 aylık yoğun eğitimler veriyorduk. Katılanlar, ağırlıklı olarak
İTÜ Makina ve Uçak Fakültelerinden mezun, teorik konulara yatkın ve yüksek motivasyonlu genç
mühendislerdi. Seçtiğimiz arkadaşlar, mutlaka yüksek lisans yapacaklarına dair bana söz veriyorlardı.
Yine ağırlıklı olarak İTÜ Makina
Fakültesinin hocalarının da desteğini alarak firmamızda yoğun teorik eğitimler gerçekleştirdik. Bu
eğitimler:
n Bilgisayar destekli tasarım,
sonlu elemanlar yöntemi teorisi
ve sonlu elemanlar
yazılımlarının eğitimi,
n Mukavemet, titreşimler,
mekanizma dinamiği,
ısı transferi ve akışkanlar
dinamiği,
n Ölçüm yöntemleri ve
uygulamaları
gibi derslerin, ilgili akademisyenlerimiz tarafından özet olarak tekrar
verilmesini kapsıyordu. Bu derslerin içine, irili ufaklı uygulama projeleri gömüyor; öğrenilen bilgilerin
sindirilmesini ve tam anlaşılmasını
sağlıyorduk. Yaz Okulları yaklaşık
olarak 10 yıl sürdü. Eğitim sonunda, arkadaşlarımızın büyük çoğunluğu firmamızda istihdam edildi
ve yüksek lisans eğitimlerine başladılar. Bu süreç, 2-3 yıl devam ediyor; yüksek lisansın tamamlanması
ile büyük çoğunlukla sona eriyordu. 3 aylık yoğun bir temel eğitim ve arkasında 2-3 yıllık Ar-Ge
proje deneyimi sonunda, yüksek lisanslı, adeta “zıpkın” gibi gençler,
diğer firmaların Ar-Ge ekiplerine
katılıyordu. Bu zaman zarfında,
yaklaşık 100 mühendisin bu süreçten geçtiğini söyleyebilirim. Aralarından bazıları, doktora yapmak
üzere ABD’ye gitti ve başarılı uzmanlar olarak Türkiye’ye döndüler. O yıllarda, amatör bir tarzda
gerçekleştirdiğimiz bu eğitimleri,
şimdi daha profesyonel bir şekilde
ve sürekliliğini de sağlayarak yapmamız gerektiğine inanıyorum.
Ar-Ge Personeli Sorunu
Nasıl Çözülebilir?
Ar-Ge uzmanı olmak isteyen ve
yetenekleri açısından uygun mühendis adaylarını, üniversite öğrenimleri esnasında, mümkün
olduğu kadar erken belirleyip, onları doğru yönlendirmenin çok
ARGE DERGİSİ 3
FİGES’ten
önemli olduğuna inanıyorum. Bu
öğrencilerin belli bir yöntemle seçilmesi ve sanayi firmalarının ArGe bölümlerinin taleplerine göre
eğitilmesi, soruna nitelikli ve sürekli bir çözüm bulmak için esastır.
Üniversitelerdeki lisans eğitimi,
öğrencilere, mühendisliğin ancak
temel prensiplerini verebilmektedir. Uzmanlık talep edildiğinde,
bunun için öğrenciye bazı ek bilgi
ve becerilerin öğretilmesi şarttır.
Yüksek lisans ve doktora, uzmanlaşma yönünde atılmış önemli
adımlar olsa da Ar-Ge mühendisliği farklı becerileri gerektirmektedir. Sanayide yaygın olarak
kullanılan bilgisayar destekli tasarım, analiz ve ölçüm yazılımlarının
etkin bir şekilde kullanılmasının
öğrenilmesi ve bol uygulama yapılması, bu işin “olmazsa olmazı”dır.
Ayrıca proje yönetimi, Türkçe ve
İngilizce sunum yapma becerisi ile
yine Türkçe ve İngilizce teknik
rapor yazma becerisi, bir Ar-Ge
mühendisinin mutlaka haiz olması
gereken vasıflarıdır. Sürekli yurt
dışı firmalarla kol kola çalıştığımız
küresel dünyada iş yapmak, yazılı
ve sözlü İngilizceye belirli bir düzeyde vakıf olmadan olabilir mi? O
halde, mühendislik öğrencileri arasında, Ar-Ge için uygun olanların,
mümkün olduğu kadar erken belirlenerek doğru yönlendirilmesi, ArGe için belirlenen hedefe ulaşmak
4 www.figes.com.tr
için hayati öneme haiz bir konudur. Mühendislik lisans eğitiminin
2’nci yılını tamamlayan öğrenciler,
öğrenimlerini tamamladıklarında
ne gibi mühendislik işlerinde çalışmak istedikleri konusunda genellikle bir görüş sahibi oluyorlar. O
halde seçim ve eğitim işine, 3’üncü
sınıfta başlamak çok doğru olur kanaatindeyim.
ARGEM Projesi Nedir?
Yukarıda anlatmaya çalıştığım süreci, 2014 yılında, bir pilot proje
olarak Manisa’da bulunan Celal
Bayar Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü’nde başlattık ve
adına “Ar-Ge Mühendisi Yetiştirme Programı”, kısaca ARGEM
dedik. “Niçin Celal Bayar Üniversitesi?” diye sorabilirsiniz. Bunun
iki nedeni var. Birincisi, makina
mühendisliği bölümlerinin taban
giriş puanlarına bir göz attığımızda,
250-350 aralığında yaklaşık 50 üniversite bulunuyor ve bu üniversitelerimizden mezun gençlerimizin, iş
bulma konusunda, ilk 10’a giren
üniversitelerimizin
mezunları
kadar şanslı olmadıklarını biliyoruz. Türkiye’de yaklaşık 200 üniversitenin bulunduğunu dikkate
alırsak, içinde 50 üniversitenin bulunduğu bir makina mühendisleri
grubu, ülke çapında büyük bir öğrenci kümesini temsil etmektedir.
Bu küme için geliştirilen ve başarılı
olan bir sistemin, ülke çapında
önemli bir ağırlığı olacağı düşüncesindeyim. İkinci neden ise Manisa
Organize Sanayi Bölgesi gibi güçlü
bir sanayi kümesinin, neredeyse
üniversitenin önünde bulunması
ve yüksek nitelikli mühendisler yetiştiğinde, iş yerlerinin hazır olmasıdır.
ARGEM projesi kapsamında,
3’üncü ve 4’üncü sınıf öğrencileri
ile yüksek lisans öğrencileri arasında, Ar-Ge faaliyetlerine uygun
olan öğrenciler, gönüllülük esasına
göre seçildi. Kendilerine standart
eğitimlerinin yanı sıra Ar-Ge bölümlerinde gerekli olan özel dersler
verilmektedir. Sınıfımızda, 3 yüksek lisans öğrencisi ve 7 lisans öğrencisi bulunmaktadır. Seçerken
kriter olarak, birinci ve ikinci sınıf
not ortalamasının 4 üzerinden 3
veya üzerinde olma koşulunu uyguladık. Bu grup 10 öğrenciden fazla
olduğundan, en uygun 10 öğrenciyi
seçtik. Seçim esnasında, öğrencilerin İngilizce düzeylerinin oldukça
iyi olmasına dikkat ettik. Öğretim
üyelerinin kanaatlerinin bu seçimde büyük önem taşıdığını belirtmek istiyorum. Başka bir seçilme
kriterinin ise yüksek lisans yapma
zorunluluğu olmasıdır. Seçilen tüm
lisans öğrencilerinin, yüksek lisans
konusunda kararlı ve yüksek motivasyona sahip olmasından son derece memnunum.
Bu Projenin Masraflarını
Kim Karşılamaktadır?
Üniversite, bu proje için uygun bir
oda tahsis etmiştir. Sınıfın bilgisayar donanımının %50’sini üniversite yönetimi ve diğer %50’sini ise
FİGES karşılamıştır. Ayrıca, masa,
sandalye ve projektör üniversite tarafından temin edilmiştir. Derslerin hazırlanması ve verilmesi, bu
pilot proje için FİGES personeli tarafından yürütülmektedir. Ancak
bunun geçici bir çözüm olduğunu
ve başka finansman olanaklarını
araştırmakta olduğumuzu belirtmek istiyorum. Bizlere, bu pilot
projemizde ilk günden itibaren
büyük destek veren Celal Bayar
Üniversitesi eski rektörü Prof. Dr.
Mehmet Pakdemirli’ye, bu vesileyle çok teşekkür ediyorum. Bu
projenin yürütülmesi ve sürdürülebilir olması için Ar-Ge merkezine
sahip sanayi kuruluşlarından maddi
destek beklemekteyiz. Ayrıca, bazı
derslerin verilmesi konusunda, sanayi kuruluşlarımızın Ar-Ge bölümleri uzmanlar göndererek
destek verebilirler.
Projeyi Yaygınlaştırmak için
Gelecekte Hangi Adımları
Atmayı Planlıyorsunuz?
ARGEM sınıfımız oluştuktan ve
eğitimlerimiz başladıktan sonra,
yine Celal Bayar Üniversitesi’nin
Elektrik-Elektronik Mühendisliği
bölümünden de bir talep aldık.
Aynı kriterlere göre 10 kişilik bir
grup oluşturmak için faaliyetlere
başladık.
Bu proje başarılı olduğu taktirde ve
diğer üniversitelerden talep gelmesi durumunda, benzer bir uygulamayı, önce 5, daha sonra 10
üniversiteye yaymak istiyoruz. Tercihimiz, üç büyük ilimiz dışında bulunan üniversitelerin makina ve
elektrik-elektronik mühendisliği
bölümleri olacaktır.
Ayrıntılı bilgi için:
[email protected]
SÖYLEŞİ I Havacılık
Ar-Ge ve İnovasyon
Her Şeyin Başladığı Nokta
Bu sayımıza, THY ve Turkish Technic Danışmanı
Halil Tokel’i konuk ettik. Tokel ile hem genel
hem de havacılık alanında Ar-Ge’ye bakışını ve
Turkish Technic’te yapılan Ar-Ge çalışmaları
hakkında bilgi aldık.
ARGE DERGİSİ: Türkiye'de
havacılığın geldiği noktayı nasıl
değerlendiriyorsunuz?
THY ve Turkish Technic Danışmanı Halil Tokel
Halil TOKEL: Türkiye, havacılıkta hak ettiği yerde değil. Kuşkusuz son 10 yılda önemli
gelişmeler oldu, sektör %20 bü-
yüdü. Türkiye, ekosistemine göre
en üst büyüme sağlayan ülkedir.
Bu, alkışlanacak, takdir edilecek
bir şeydir. Fakat bunu bir bütün
olarak ele aldığımızda, havacılığın
tarihi itibariyle baktığımızda; geçmişteki havacılık sektöründeki
başlatılan çalışmalar, sonlandırılamayan çalışmalar dikkate alındığında, şu andaki Türkiye'nin
havacılıktaki yerini yeterli görmek mümkün değil.
ARGE DERGİSİ: Sizce havacılığın
Türkiye’de etkin bir noktaya
ulaşmasında Ar-Ge'nin payı
ne olacaktır?
6 www.figes.com.tr
Halil TOKEL: Artık bu zamandan
sonra dünyanın geldiği aşamada,
Ar-Ge ve inovasyon yoksa hiçbir
şey yok. Dolayısıyla teknoloji üretimi dediğimiz, teknolojinin üretilmesi ve yerleştirilmesi konuları,
tamamen dünyanın gündeminde
olan hususlardır. Bütün uluslar,
bütün milletler bu konularda artık
aşağı yukarı uyarılmış durumdadır.
Herkes bu olayın farkına varmış durumda. Bir açıdan kalkınmış ülkeler,
zaten bunu yapan ülkelerdi; kalkınmakta olan ülkeler, bunun farkına
yeni vardı. Diğer ülkelerin yetişen
beyinleri de bir ülkenin nasıl ilerleyebileceğini, refahın nasıl artabileceğini, katma değerin nasıl
yükseltilebileceğini;
yaşadıkları
çevre şartlarından, internet ortamından ve kullandıkları günlük teknolojik ürünlerden gayet rahat
anlamış durumdadırlar. Dolayısıyla
eğer bir ülke kalkınmak istiyorsa ArGe ve inovasyonu en başa alacak ve
bununla ilgili her türlü en üst düzeyde gayretini gösterecek. Bunları
yapmadan bir yere varmak mümkün
görünmüyor.
ARGE DERGİSİ: Sözlerinizden
anladığımız kadarıyla yatırımlar
konusunda, özellikle de Ar-Ge
yatırımları konusunda, ülke olarak
henüz almamız gereken yolumuz var.
Halil TOKEL: Kesinlikle! Şu anda
ülke olarak Ar-Ge ile ilgili, hem niteliksel hem niceliksel sıkıntılarımız var. Her şeyden önce, Ar-Ge
sürecine, gerek kamu sektörünün
gerekse özel sektörün koyduğu finansal destek yetersiz.
ARGE DERGİSİ: Siz Turkish
Technic olarak Ar-Ge’ye nasıl
bakıyorsunuz? Şirket olarak
stratejiniz nedir?
Halil TOKEL: Bizim için de aynı.
THY olsun, Turkish Technic
olsun, THY’nin bütün kuruluşları,
zaten teknolojinin en üst ürününü
kullanan yapılar. Dolayısıyla bu
süreç içerisinde, her ürünle alakalı,
her türlü Ar-Ge ve inovatif gelişmeleri yakından takip etmek zorundalar. Eğer takip etmezlerse
rekabet sürecinde geri kalırlar. Dolayısıyla havayolu hizmeti açısından bakarsanız bütün Ar-Ge’ye
dayalı inovatif ürünleri, hizmetleri
sunmak durumundasınız. Uçak
bakım kısmına bakarsanız, bakım
süreçlerinin iyileştirilmesi adına
Ar-Ge ve inovatif çalışmalar yapmak zorundasınız. Bunun bir adım
ötesinde, hava araçlarının tasarımı,
üretimi ile ilgili çalışmalar yapıyorsanız, zaten orası başlı başına Ar-Ge
ve inovasyon gerektiren bir alan.
Dolayısıyla bütün bu alanların hepsinde en iyi olmak durumundasınız.
ARGE DERGİSİ: İnsan kaynağı
olarak bakarsak, Turkish Technic
Ar-Ge personeli bulmakta
zorlanıyor mu?
Halil TOKEL: Şirketin bünyesinde
Ar-Ge her zaman olmuş. Ama
bunun kurumsallaşması, son dönemlerde gerçekleşti. Başından itibaren, bir şekilde münferit veya
grup olarak veya atölye bazında çalışmalar yürütülmüş. Ama kurumsallaşması, geçen sene Ar-Ge
merkezimizin kurulması ile olmuştur. Buradaki hedef, bize muadil
olan en büyük şirkettir. Avrupa'da
Lufthansa var. Diğer kıtalarda olan
havayolu şirketlerinin Ar-Ge birimleri nasıl davranıyor? Bunların çalışma alanları nelerdir? Çalışan
personel sayısı nedir? Bütün bunlara
bakarak bizim hedef çizmemiz lazım.
2023 hedefleri arasında, bütün Türkiye'deki kurum ve kuruluşların,
dünyanın ilk 10'u içerisinde olması
gerekiyor. Turkish Technic, baktığınızda, birçok özellikler itibariyle
bunu şimdiden gerçekleştirmiş bir
kuruluş. Demek ki bunu daha da
iyileştirmemiz lazım. Belki ilk 5, ilk
3 gibi üst hedefler koymamız lazım.
Bugün Lutfhansa'nın Ar-Ge
© THY
ARGE DERGİSİ 7
SÖYLEŞİ I Havacılık
© Turkish Technic
faaliyetleri nelerdir? Ne kadar para
harcıyor? Kaç mühendisi var? Bütün
bunlar bizim hedeflerimizi belirleyen rakamlar olmalı. Bunların üzerinde hedefler ise gerçekleştirilmesi
gerekenler bizim için. Türkiye'nin
böyle bir imkânı ve potansiyeli var
mı? Bu personeli bulabilir mi? Bulabilir. Türkiye, genç ve dinamik bir
nüfusa sahip. Üniversiteleri, kendi
bünyesinde gayet yetenekli Ar-Ge
mühendisleri var. Uluslararası arenada, uluslararası üniversitelerde
okuyan çok sayıda; binlerce, on binlerce Türk öğrencimiz var. En azından, uzmanlık alanı gerektiren bir
yerde bizden kimse yoksa farklı ülkelerde yetişmiş Ar-Ge’cileri de getirtme imkânımız var. Ben Ar-Ge
hedefine ulaşmakta personel eksikliğinin çok önemli bir problem olacağını düşünmüyorum. Planlama
gerekir mi? Gerekir. Türkiye’nin,
2023'te ulaşacağı teknolojik hedefler ve kalkınma hedeflerine bağlı
olarak geliştireceği Ar-Ge projelerinin -ki Ar-Ge projeleri bir son
ürüne dönük olmalı, yani başıbozuk
her Ar-Ge isteklisinin kendi istediği
şekilde çalışması olmaz- sonunda
nihai bir ticari ürüne yönelik olası
lazım. Yani bunun birer alt parçası
olması lazım. Bunu çıkarırken de ihtiyaç duyacağı personeli bir şekilde
bulur. Sıkıntı olmaz.
ARGE DERGİSİ: Şirket içerisinde
personelinizi eğitirken ve
uzmanlıklara doğru yönlendirirken
oralarda nasıl eğitim stratejileri
8 www.figes.com.tr
uyguluyorsunuz? Eksik bulduğunuz,
yurt dışından tedarik etmek zorunda
olduğunuz uzmanlıklar oluyor mu?
Halil TOKEL: Şimdilik bizim ArGe merkezimizin çalışmaları
yeni, daha birinci yılında. Ama
hedeflerimiz büyük. Bu büyük
hedefleri gerçekleştirecek büyük
bir yapı gerekiyor. Bunlar da
zaman içinde oluşacak. Burada
birincil hedef, kendi şirketimizin
acil ihtiyaçlarıdır. Yazılım olabilir, bilgisayar donanımı olabilir.
Bizim yurt dışından bağımsızlığımızı sağlayacak Ar-Ge çalışmaları olabilir. Dolayısıyla bütün
bunlar için öncelikle kendi içimizden kaynakları değerlendiriyoruz. Daha sonra, üniversite
ortamından, benzer faaliyet gösteren özel şirketlerden veya bizimle ilgili çalışma yapan özel
Ar-Ge firmalarından destek
almak suretiyle bu eksikliklerimizi gidermeye çalışıyoruz. Süreç
içerisinde, çalışmaların miktarı
ve boyutları artacaktır.
ARGE DERGİSİ: Turkish
Technic ile çalışan alt yüklenici
firmaların Ar-Ge yetenekleri de
Turkish Technic ile çalışmalarında
bir etken oluyor mu? Onların
Ar-Ge yeteneklerini geliştirmek için
siz neler yapıyorsunuz?
Halil TOKEL: Bizim Ar-Ge bölümümüzün bir ÜRGE bölümü var.
Burada, öncelikle yurt dışından aldığımız parçaların bakım hizmetleri
ve malzemelerinin yerlileştirilme-
sine çalışıyoruz. Bu da büyük hacimli bir iş. Türkiye'de gelişen çok
kıymetli bir özel sektör var. Bunlar,
girişimcilerinin gayretiyle bir takım
ufak tefek teşviklerle gelişmiş, çok
ciddi altyapılar. Bu sanayinin değerlendirilmesi lazım. Biz bu yan sanayiyi,
kesinlikle
bizim
ihtiyaçlarımızı karşılayacak doğrultuda değerlendirmek istiyoruz.
Zaten, bir firma birebir ihtiyaçlarımızı karşılıyorsa hemen devreye sokuyoruz. Firmanın eksikleri varsa
tamamlanması konusunda destek
oluyoruz. Bu tür çalışmalarda en
büyük sıkıntı, sertifikasyon konusu.
Yoksa ürünün teknolojik olarak
üretimi, prototiplerinin çıkartılması
konusunda firmalarımızla büyük bir
sıkıntı yaşamıyoruz. Firmalarımız
bence en önemli işi çözmüşler.
Teknolojik ürün üretme veya ArGe’ye dayalı inovatif ürün geliştirme işlemlerini çözmüşler.
İsteklerimizi karşılayabiliyorlar.
Fakat çıkan bu ürünün havacılıkta
kullanılabilmesi için gereken sertifikasyon süreci için de Türkiye'de
bir alt yapı gerekiyor. Maalesef, bu
altyapı henüz çok güçlü değil.
EASA (European Aviation Safety
Agency / Avrupa Havacılık Emniyeti Ajansı) ve FAA (Federal
Aviation Administration / Federal
Havacılık İdaresi) düzeyinde değil;
ama olması gerekiyor. Eğer EASA
ve FAA düzeyinde sertifikasyon organizasyonlarımız olursa o zaman
bu alanımız dünya çapında bir gelişim gösterir ve havacılık sektörünün içerisinde, çok sayıda Türk
firmasının üretim yaptığını, uluslararası dağıtım yaptığını, Ar-Ge yaptığını görürüz.
ARGE DERGİSİ: Dergi olarak
biz biliyoruz ki, Türkiye'nin
masasında çok önemli sivil havacılık
projeleri var. Bunlardan bir tanesi de
Bölgesel Yolcu Uçağı projesi.
Bu projelerin Türkiye'ye
katacakları konusunda neler
söylemek istersiniz?
1950'lerde, 1960'larda bıraktığımız havacılığı,
2010'larda tekrar canlandırmaya çalışıyoruz. Aradaki
bir takım girişimler hariç, 50 yıllık bir zaman kaybımız
var. Bunu telafi edebilmemiz için de bütün bu sektör
içindeki bütün oyuncuların seferberlik içinde
hissetmeleri şart. FİGES’in yaptığı çalışmalar,
kıymetli çalışmalar. Tasarımla ve mühendislik hesapları ile ilgili bütün yazılımların, bütün programların
kademeli olarak yerlileştirilmesi gerekir.
Halil TOKEL: Zaten bunlar geç
kalmış konular. 1920'lerde,
1930'larda, 1940'larda uçak yapan
bir ülke, 2000'li yıllarda uçak yapamaz duruma düşmüş. Bu her yönüyle eleştirilmesi, her yönüyle
değerlendirilmesi, bir özeleştiri sürecinin yapılması gereken bir konu.
O yıllarda, normalde alt sanayiniz
yok. Yan sanayiniz yok. Hafif sanayiniz yok. Ama bir uçak sanayisini,
hem özel sektör hem de kamu sektörü eliyle kurmuşsunuz; bazen de
ikisi birden kurmuş ve bunun ürünlerini de almışsınız. O zamanın şartlarındaki en iyi uçakları da
yapmışsınız ve bunları da uçurmuşsunuz. Kimini satmışsınız, kimisini
de yurt dışına hediye etmişsiniz.
Yani sonuçta, böyle bir sanayi oluşturabilmişsiniz. Hem de en dar, en
zor zamanınızda. Zaman içinde yan
sanayiniz gelişmiş. Pek çok orta sanayiniz hafif sanayiniz gelişmiş.
Fakat buna paralel olarak, en dar
zamanınızda geliştirdiğiniz havacılık sanayiniz geri kalmış. Bekle-
meye alınmış. Bunun tabi bilinen
pek çok sebebi var. Ama dışarıdan
baktığınız zaman, ülke için bu
büyük bir sıkıntı. Bununda mutlaka
aşılması gerekiyor. Şimdi, 2000'li
yıllarda, son 12-13 yıldır bir takım
gelişmeler oldu. Özellikle Sayın
Cumhurbaşkanımızın havacılıkla
ilgili son dönemlerdeki 2023 hedefleri arasında, 2 tane yerli bölgesel
yolcu uçağının yapımı ile ilgili siyasi kararının verilmesi ve buna
bağlı olarak da kamu kurum ve kuruluşlarını yönlendirmesiyle büyük
bir hareketlenme var. Bu proje bir
şekilde gerçekleşecek. Bu süreç içerisinde, tasarım, üretim, sertifikasyon gibi bir uçağın A'dan Z'ye
bütün süreçleri bu ülkede yaşanacak. Burada süreçlerin bazı kesimleri gelişmiş. Bazı kesimleri yok.
Bazıları az gelişmiş. Üretim sürecinde bunların hepsi tamamlanacak. Bu çalışmaların içerisinde olan
bütün bürokratların, özel sektör kuruluşlarının bu çalışmaları bir seferberlik anlayışıyla ilerletmesi lazım.
© Turkish Technic
1950'lerde, 1960'larda bıraktığımız
havacılığı, 2010'larda tekrar canlandırmaya çalışıyoruz. Aradaki bir
takım girişimler hariç, 50 yıllık bir
zaman kaybımız var. Bunu telafi
edebilmemiz için de bütün bu sektör içindeki bütün oyuncuların seferberlik içinde hissetmeleri şart.
FİGES’in yaptığı çalışmalar, kıymetli çalışmalar. Tasarımla ve mühendislik hesapları ile ilgili bütün
yazılımların, bütün programların
kademeli olarak yerlileştirilmesi gerekir. Buna sizin organizasyon şemanız müsait. Devletin de destek
vermesiyle artık milli yazılımların
zamanı geldi. Bunların yapılması
lazım. İddialı bir şekilde, bütün havacılık unsurlarını kullandığı ticari
CAD yazılım programları veya
benzer bütün havacılık ve mühendislik yazılımlarını yerlileştirmemiz
gerekebilir. Bunlar, ilerde uzun soluklu bir havacılık sürecinde olmazsa olmazlar. Geçici bir
havacılık sanayi kurmayacağımıza
göre, her noktada kendimize yeterli
olmamız lazım. Dışa bağımlı olmamamız lazım. Hatta bütün ülkelerin
önünde bu yazılımları, bilgisayar
donanımlarını, çizimleri yapabilmemiz lazım.
THY ve Turkish Technic
Danışmanı Halil Tokel’e,
zaman ayırıp sorularımızı
cevaplandırdığı ve verdiği
bilgiler için, okuyucularımız
adına teşekkür ediyoruz.
ARGE DERGİSİ 9
MAKALE I Tekstil I
CFD ile
Yün İplik
Birleştirme
Analizi
Giriş
Yün ve yün karışımlı iplikler, masuraya sarılmış kops
adı verilen yarı mamul hâlinde ring makinesinden
çıkmakta, dokumada kullanılabilmesi için bobinleme
makinelerinde kontrol ediİsmail
lerek bobin hâline gelmekKAYA
tedir.
Bobinleme
[email protected]
makinelerinde otomatik
Makine Mühendisi
olarak yapılan bu kontrolYünsa Yünlü San.
lerde, ipliğin uygun olmave Tic. AŞ
yan kısımları kesilerek
ayrılmakta, daha sonra
iplik uçları birleştirme işlemi ile düğümsüz olarak
uç uca eklenerek ipliğin kopstan bobine aktarım
işlemi devam etmektedir. Bobinleme makinelerinde yapılan bu uç birleştirme işlemi, iplik uçlarının özel tasarlanmış aparatların kanalına
yerleştirilmesi ve basınçlı havanın etkisiyle gerçekleştirilmektedir. Uç birleştirme (splays) işlemi
yapılan bölge, hatasız iplik görüntüsüne benzemeli ve mukavemeti, ortalama iplik mukavemetinin %80’inden az olmamalıdır. Uç birleştirme
Şekil 1. Aparat-1 ve akış hacmi
Şekil 2. Aparat-2 ve akış hacmi
10 www.figes.com.tr
Hasan
AVŞAR
Uzay
Mühendisi
FİGES A.Ş.
Seyhan Uygur
ONBAŞIOĞLU
[email protected]
Prof. Dr., Makine
Fakültesi, İstanbul
Teknik Üniversitesii
bölgesinde istenen görüntünün elde edilememesi,
mamul kumaş kalitesini etkilemekte; mukavemetin düşük olması ise dokuma sırasında kopuşlara
yol açması ve bunların sonucunda sürecin durması nedeniyle verimliliğe etki etmektedir [1].
Görüntü ve mukavemet değerleri ise uç birleştirme yapılan aparatların geometrik parametreleri
ile ilişkilidir [2]. Bu çalışmada, uç birleştirme aparatlarındaki hava tahliye kanalı ve üfleme delikleri arasındaki mesafe ele alınarak görüntü ve
mukavemet değerlerine etkileri hesaplamalı akışkanlar dinamiği (computational fluid dynamics /
CFD) analizleri ile incelenmiştir.
Aparat Parametreleri
Yünlü tekstil sektöründe kullanılan uç birleştirme
aparatı türleri ve akış hacimleri Şekil 1 ve Şekil 2’de
verilmektedir.
Şekil 1’de verilen aparat üzerinde uç birleştirme kanalı ve hava tahliye kanalı bulunmakta, Şekil 2’de
verilen aparatta ise sadece uç birleştirme kanalı bulunmaktadır. İplik, her iki aparatta da uç birleştirme
kanalında silindirik olarak modellenmiş; iplik çapı
ise sabit parametre olarak kabul edilerek 0,2 mm
olarak alınmıştır. Bunun yanında, ipliğin pürüzlülük
değerleri de tüm analizlerde ihmal edilmiştir.
Uç birleştirme işleminde iplik ekseni yönünde oluşan tork, ipliklerin burulmasını sağlamaktadır. Dolayısıyla daha yüksek tork, daha sıkı bir sarılma
anlamına gelmektedir. İplik ekseni yönündeki
tork, üfleme deliklerinden çıkan havanın uyguladığı kuvvetin eksene dik yöndeki bileşeni ile bu
hava jetinin eksen ile arasındaki mesafenin çarpımıdır. Analizlerde elde edilen kuvvetler (F) ise ipliğe her üç yönde (x, y, z) gelen kuvvetlerin
vektörel toplamıdır.
Çalışmada, uç birleştirme işleminde iplikte oluşan
tork değerlerine etkisi incelenen aparat parametreleri Şekil 3’te verilmektedir.
CFD Analizleri ve
Uç Birleştirme Testleri
Bu çalışma kapsamında incelenen aparat parametrelerinin uç birleştirme işlemine etkilerini tespit etmek
amacıyla bu parametrelere göre dört farklı analiz tipi
ele alınmış; bu analizlere karşılık gelen uç birleştirme
denemeleri, gerçek çalışma şartlarında yapılarak karşılaştırılmıştır. Üfleme delikleri arasındaki mesafenin
etkisini incelemek için de bu analizlere ek olarak dört
analiz daha yapılmıştır (Tablo 1).
Tablo 1. Aparat parametrelerine
göre analizler
Analiz no APARAT PARAMETRELERİ
Tahliye kanalı Üfleme delikleri
(var/yok)
arasındaki mesafe (mm)
1
Var
7,2
1.1
Var
6,0
1.2
Var
5,0
2
Yok
4,0
2.1
Yok
5,0
2.2
Yok
6,0
3
Yok
7,2
4
Var
4,0
Yapılan analizlerde, ses altı (subsonic) akış tipinde
SST türbülans modeli kullanılmış; 6 bar statik giriş
basıncı (P), uç birleştirme kanalının her iki ucunda
.
6x10-6 kg/s kütlesel debi (m) ve tahliye kanalının yine
.
-3
her iki ucundan 3x10 kg/s kütlesel debi (m) sınır
.
şartları olarak alınmıştır. Burada kütlesel debiler (m),
uç birleştirme aparatında gerçek çalışma şartlarında
hassas problarla yapılan lokal debi ölçümleri neticesinde hesaplanmıştır.
Analizlerde; üfleme deliklerinin uç birleştirme kanalına açıldığı, akışın döndüğü bölgeler ve ipliğe etkiyen
tork kuvvet değerlerinin alınacağı ipliğin çevre bölgelerinde, daha sık ağ yapısı oluşturulmuştur (Şekil 4,
Şekil 5).
Yapılan analizlerde, Aparat-1’in CFD analizinde elde
edilen Şekil 6’daki akışkan hız çizgilerinde görüldüğü
gibi, aparatta en yüksek hızlar, üfleme deliklerinin uç
birleştirme kanalına açıldığı bölgededir.
Sonuç ve Değerlendirme
Tablo 2’de, CFD analizlerinde elde edilen ve splays
işleminde ipliğe etki eden Fx, Fy, Fz, Tx, Ty ve Tz değerleri verilmektedir. Burada grafiksel karşılaştırmayı
kolaylaştırmak amacıyla her bir değer, 1 numaralı analiz değerine bölünerek normalize değerler elde edilmiştir.
Şekil 3. İncelenen aparat parametreleri
ARGE DERGİSİ 11
MAKALE I Tekstil
Şekil 4. Aparat-1’in akış hacmi ağı
Tablo 3’te, analizlerdeki aynı aparat parametreleri ile
yapılan splays testlerinde elde edilen görüntü ve mukavemet değerleri verilmiştir. Burada her bir splays
testinde, 20’şer adet iplik numunesi alınmış; iki ba-
ğımsız gözlemci, her bir numunenin görüntüsüne göre,
1-5 arasında (en iyi görüntü: 5, en kötü görüntü: 1)
puanlar vermiştir. Gözlemciler tarafından verilen puanların ortalamaları alınarak Tablo 3’te verilen gö-
Tablo 2. Yapılan analizlerde elde edilen tork (T) ve kuvvet (F) değerleri
Analiz no
1
2
3
4
Fx . 107[N]
-3,44
-1,48
-2,53
-2,61
Fx-NORM[N]
1,000
0,424
0,723
0,746
Fy.105[N]
-7,39
-3,46
-3,45
-7,40
FY-NORM[N]
1,000
0,468
0,467
1,000
Fz.107[N]
8,00
6,46
6,97
6,68
FZ-NORM[N]
1,000
0,807
0,871
0,835
Analiz no
1
2
3
4
Tx.107[Nm]
6,62
3,06
3,05
6,64
Tx-NORM [Nm]
1,000
0,462
0,460
1,000
Ty.109[Nm]
-3,09
-1,33
-2,27
-2,34
TY-NORM [Nm]
1,000
0,432
0,735
0,758
Tz.109[Nm]
-1,76
-1,04
-1,44
-1,39
TZ-NORM [Nm]
1,000
0,591
0,819
0,788
Tablo 3. Yapılan testlerde elde edilen iplik görüntüsü(G) ve mukavemet (M) değerleri
Test no
G (1-5)
GNORM
M (%)
M
MNORM
1
2,94
0,588
4,33
95,7
0,957
2
2,78
0,556
7,36
92,6
0,926
3
2,90
0,580
10,38
89,6
0,896
4
1,34
0,268
9,85
90,2
0,902
12 www.figes.com.tr
Şekil 5. Aparat-2’nin akış hacmi ağı
rüntü değerleri elde edilmiştir. Mukavemet değerleri
ise mukavemet testi neticesinde elde edilen ve iplik
üzerinde ilk duruma göre oluşan % mukavemet azalmalarıdır.
Tablo 2’de verilen normalize tork (T) ve kuvvet (F) bileşenleri ile Tablo 3’te verilen normalize mukavemet ve
görüntü değerleri arasındaki ilişki, türev zincir kuralı (1)
kullanılarak Şekil 7-12’de grafiksel olarak incelenmiştir.
Tablo 4. Üfleme delikleri arasındaki mesafenin etkisi için yapılan analizler
Analiz no
1
1.1
1.2
2
2.1
2.2
3
4
Fx . 107[N]
-3,44
3,33
3,22
-1,48
-2,27
-2,61
-2,53
-2,61
Fx-NORM[N]
1,000
-0,968
-0,936
0,432
0,659
0,760
0,736
0,759
Fy.105[N]
-7,39
7,39
7,39
-3,46
-3,46
-3,46
-3,45
-7,40
FY-NORM[N]
1,000
-1,000
-1,000
0,468
0,468
0,468
0,467
1,000
Fz.107[N]
8,00
7,76
7,32
6,46
6,76
6,89
6,97
6,68
FZ-NORM[N]
1,000
0,970
0,914
0,807
0,845
0,861
0,871
0,835
Analiz no
1
1.1
1.2
2
2.1
2.2
3
4
Tx.107[Nm]
6,62
-6,63
-6,63
3,06
3,06
3,05
3,05
6,64
Tx-NORM [Nm]
1,000
-1,000
-1,000
0,462
0,462
0,461
0,460
1,000
Ty.109[Nm]
-3,09
2,99
2,89
-1,33
-2,03
-2,34
-2,27
-2,34
TY-NORM [Nm]
1,000
-0,967
-0,934
0,432
0,658
0,758
0,735
0,758
Tz.109[Nm]
-1,76
-1,24
-1,13
-1,04
-1,38
-1,52
-1,44
-1,39
TZ-NORM [Nm]
1,000
0,705
0,643
0,591
0,781
0,866
0,819
0,788
ARGE DERGİSİ 13
MAKALE I Tekstil
Şekil 6. CFD analizinde Aparat-1’deki
akışkan hız çizgileri
(1)
Tablo 4’te, daha önce yapılan analizlerin, üfleme delikleri arasındaki mesafe değiştirilerek tekrarlanmasıyla elde edilen sonuçlar gösterilmektedir. Yine
burada da normalize değerler elde edilerek bu şekilde
sonuçlar yorumlanmıştır.
Yapılan tüm analiz ve testler neticesinde ulaşılan
sonuç ve değerlendirmeler, aşağıda listelenmiştir:
n Tahliye kanalı, en fazla iplik yönündeki yani
y-yönündeki (Fy) kuvvetlerin artmasına neden
olmakta; daha sonra ise x-yönündeki kuvvetlerin
(Fx) artmasını sağlamaktadır.
Şekil 7. Fx kuvvetinin mukavemet (M)
ve görüntü (G) değerlerine göre değişimi
Şekil 8. Fy kuvvetinin
mukavemet (M) ve görüntü (G)
değerlerine göre değişimi
Şekil 9. Fz kuvvetinin
mukavemet(M) ve görüntü(G)
değerlerine göre değişimi
14 www.figes.com.tr
n
n
n
Tahliye kanalı olan aparatlarda, üfleme delikleri
arasındaki mesafe azaldıkça x ve z-yönündeki
kuvvetler (Fx ve Fz) de azalmakta, y yönündeki
kuvvet (Fy) ise değişmemektedir.
Kuvvetlerin (F), görüntünün (G) ve
mukavemetin (M) trendine bakıldığında; hem
görüntü hem de mukavemet üzerinde y yönündeki
kuvvetlerin etkisi hâkim olmaktadır. Ayrıca y
yönündeki kuvvetler (Fy), mertebe olarak
diğer yöndeki kuvvetlerin (Fx ve Fz)
100 katıdır.
Fy, üfleme deliği mesafesinden bağımsız bir kuvvet
bileşeni olup, Fy değerini arttıran bir aparat
tasarımının, görüntü ve mukavemeti iyileştireceği
görülmektedir.
Referanslar
[1] Xiao Xing, Guoming Ye, 3D numerical
simulation of the airflow in a Pneumatic Splicer,
Applied Mechanics and Materials Vols.
130-134 (2012) pp 2345-2348
[2] Zhenyu Wu, Qingze Lin, Xudong Hu, Effect
of airflow on performance of splicing fiber under
different chamber’s inlet pressure, Advanced
Materials Research Vols. 311-313 (2011) pp
1835-1839
Şekil 10. Tx torkunun
mukavemet ve görüntü
değerlerine göre değişimi
Şekil 11. Ty torkunun
mukavemet ve görüntü değerlerine göre değişimi
Şekil 12. Tz torkunun
mukavemet ve görüntü
değerlerine göre değişimi
ARGE DERGİSİ 15
MAKALE I Enerji I
Enerji
Piyasalarında
MATLAB Etkisi
Naksan Enerji Yunus Emre Termik Santrali (290 MW)
Muammer CİDER
Forward Fiyat Kırılımı
[email protected]
Türkiye’de, gün öncesi piyasalarda uzlaşı, saatlik olarak yapılır.
Kısacası her saat, ayrı bir ürün olarak değerlendirilir. Market yapısının saatlik olması, yapılan
analizlerde kullanılan veri miktarını önemli ölçüde arttırmaktadır.
Fakat saatlik uzlaşı dışında, daha
uzun süreli kontratlar hâlinde gerçekleşen ürünler de mevcuttur.
Bu yüzden, elektrik fiyatları ile
yaptığımız her işte, saatlik fiyat kırılımına ihtiyaç duyuyoruz. Bunun
için, saatlik ürünlerin birbiri arasındaki ilişkiyi, tarihi verilere dayanarak inceleyip, matematiksel
çıkarımlar yapmamız gerekiyor.
MATLAB’in İstatistik ve Database eklentisi ile geçmişe dönük
bir istatiksel çalışma yapıp, her
saatin gün tipi ortalamasına göre,
sabit ve değişken çarpanını buluyoruz. Aynı şekilde, gün tiplerinin
hafta ortalamasına göre ilişkisini
inceliyoruz. Ayların birbiri arasındaki ilişkiye bakarak uzun dönem
kontratları, önce aylık, sonra haf-
Müdür, Analiz Departmanı
Naksan Enerji
E
nerji piyasalarının Türkiye’de her anlamda büyümesi ile birlikte bu
marketler de tıpkı finansal marketler gibi ileri matematik kullanılan iş kollarından biri hâline
geldi.
Naksan Enerji olarak anlık analizlerimizin çoğunu, finansal piyasalarda da olduğu gibi
Microsoft Excel üstünde yapıyoruz. Her kullanıcının takdir edebileceği gibi Excel kalıcı
çözümler için uygun bir uygulama değil. Dolayısıyla prototip
olarak Excel’de hazırladığımız
bir uygulamayı kalıcı hâle getirmek istiyorsak bunun için
MATLAB’i kullanıyoruz.
Bu makalede, MATLAB’de hazırladığımız çözümlerimizden
bazılarını ana hatları ile paylaşacağız.
16 www.figes.com.tr
talık, sonra günlük; en sonunda
ise saatlik olarak kırıyoruz.
Böyle bir çalışmada son kırılıma
kadar oluşan değişim, adım
adım grafiklerde yer almaktadır
(Şekil 1, 2 ve 3):
Santral Optimizasyonu
MATLAB’in yüksek veri kapasitesini kullandığımız uygulamalarından biri de Naksan Enerji
santrallerinin optimal çalışma rejimlerini belirlemektir.
Her santral, kendine özgü kısıtlar
içinde çalışır. Örnek olarak, gaz
santralleri 1 saat içinde devreye
girebilirken, kömür santrallerinde
bu süre, 4-8 saat arasında değişir.
Aynı şekilde, çalışmaya başlayan
bu santraller, belirli bir süre çalışmak zorundadır. Tüm bu kısıtları
göz önünde bulundurarak optimal
çalışma rejimini belirlemek için,
Naksan Enerji olarak, MATLAB’de yazdığımız Tseng-Barz algoritmasını kullanıyoruz.
Bu algoritmaların yazılması için
MATLAB’den daha iyi çalışabi-
lecek programlama dilleri olmasına rağmen, biz analistlerin
kolayca öğrenebileceği bir programlama ortamı olması sebebi
ile MATLAB, piyasalarda tercih edilen bir program oldu.
Müşteri Fiyatlama
Şekil 1. Yıllık fiyattan aylık fiyat grafiği
Şekil 2. Aylık fiyattan günlük fiyat grafiği
Şekil 3. Günlük fiyattan saatlik fiyat grafiği
Naksan Enerji olarak en önemli
faaliyetlerimizden biri de serbest
tüketicilere enerji tedarik etmektir. Tüm Türkiye’de senelik
enerji tüketimi, 4500 kWh
(aylık ortalama faturası 135 lira)
olan müşteriler, dilediklerinde,
serbest piyasadan cazip enerji
tedarik edebilirler. Müşterinin
kullanım profiline göre, verilen
indirim oranı keskin farklılık
gösterebilir.
Daha önce de belirttiğimiz gibi,
her saatteki kullanımın takas
fiyatı birbirinden farklıdır.
Dolayısıyla ucuz saatlerde tüketimi fazla, pahalı saatlerde az
olan müşterilere verilen indirim, tarife fiyatının %15’ine
ulaşabilirken, pahalı saatlerde
tüketimi yüksek müşterilere
verilen indirim, %1’lerde kalabiliyor.
Müşterilerimize fiyat verirken,
onların geçmiş tüketim bilgilerini bilemediğimiz için, müşteriden tedarik ettiğimiz geçmiş
tüketim bilgileri ile bir tahmin
yapmamız gerekiyor. Bunun için
tekrar MATLAB’e dönüyoruz.
Gelecek için tahmini kullanım
profilini oluştururken gün tipine
dikkat ederek geçmiş profilini
geleceğe taşıyoruz.
Fiyat kırılımımız ile müşterinin
tahmini kullanımını birleştirerek, müşterilerimize bir fiyat
oluşturuyoruz. Aynı zamanda,
MATLAB’den çıkan sonuçlarımızı, müşteri veri bankamızda
saklayarak takip ediyoruz.
Kısacası, MATLAB, şirketimizin günlük ve sistem kritik
işlerini yürüttüğümüz programlardan birisi oldu.
ARGE DERGİSİ 17
MAKALE I Cam
Camın ANSYS
POLYFLOW
3-D Analizi
Arif
ÇELEBİ
Ramazan Ergin
SAĞLAM
Bekir Emre
UĞURLAR
Ebubekir
BEYAZOĞLU
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Ür-Ge Mühendisi
LAV
Ür-Ge Mühendisi
LAV
Ür-Ge Yöneticisi
LAV
CFD Proje Mühendisi
FİGES A.Ş.
A. ÖZET
Cam imalatında presleme; ergiyik
cam (Damla) kalıba düştükten
sonra mastörün aşağı doğru hareketiyle gerçekleşmektedir. Camın kalıptan çıkması için, kalıbın ve
mastörün ters açıya sahip olması gerekmektedir. Ayrıca mastör ya da
kalıba gravür işlenerek camın yüzeyinde desen oluşturmak mümkündür. Desen, hem iç hem de dış
yüzeyde olabilir. Kalıbın alt tarafında ise şekillenmiş camın kalıptan
çıkmasını sağlayan müldefon bulunmaktadır. Normal şartlar altında, kalıp ekipmanlarının hava ya
da su ile soğutulması gerekir. Bu çalışmada, sadece camın kuvvet altında şekillenmesi incelenmiştir.
Kullanılan yazılım ile kalıp tasarım
revizyonları daha hızlı yapılabilecek
ve camın yürüme karakteristiği ile
presleme parametreleri bilgisayar
ortamında görülebilecektir.
B. GİRİŞ
Dünyada birçok sofra camı üreticisi,
şekillendirmede soda-kireç kompo18 www.figes.com.tr
Resim 1: a) Damlanın kalıba yönlendirilmesi, b) Kendi ağırlığı altında şekil değiştirme,
c) Presleme d), Çıkarma (Take-Out)
zisyonunu kullanmaktadır. Bu
hammadde karışımının içerisinde,
yaklaşık %70 silika (SiO2) , %15
soda (Na2O), %9 kireç (CaO), %2
alümina (Al2O3) ,%3 magnezyum
oksit (MgO) ve diğer küçük ölçekte
bileşenler bulunmaktadır. Herhangi
bir hammaddede gerçekleşen küçük
değişiklikler, son ürünün kalitesini
ve camın davranışını etkilemektedir. Bu yüzden, harman hassas bir
şekilde hazırlanıp, ergitme fırınında
yaklaşık 1600 °C’de ergimeye bırakılmaktadır. Burada bileşenler birbiri ile kimyasal tepkimeye girip,
ergiyerek cam besleme oluğu (fore-
hearth) yardımıyla şekillendirme
makinelerine yönlendirilmektedir.
Son ürünün kalite kontrol aşamasından geçemeyip tekrar kırık cam
şeklinde harmana karıştırılması,
üretim maliyetlerini arttırmaktadır.
Bu kapsamda, sistematik şekilde belirlenen şekillendirme parametrelerinin de son ürünün kalitesine etkisi
olacaktır.
Damla, yerçekimi etkisi altında
kepçe-oluk-saptırıcıdan geçip kalıbın içerisine düştükten sonra, kendi
ağırlığı altında şekil değiştirmeye
başlar. Daha sonra, hidrolik veya
pnömatik etki ile hareket eden
mastörün, belli toleranslar çerçevesinde camı preslemesiyle ürün oluşur. Pres-üfleme prosesinin aksine,
ürünün cidar kalınlığı, kalıp tasarımı ve parametreler ölçüsünde gerçekleşir.
Pres prosesinde, hem cam akışı hem
de ısı transferi meydana gelir. Ergiyik cam, ağdalı Newton olmayan
akış olarak kabul edilmekte; akış,
yerçekimi ve mastör hareketiyle
gerçekleşmektedir. Kalıp ve mastör,
presleme esnasında cam ile aynı sıcaklıkta olmadığından dolayı, cam
ile çevresi arasında ısı transferi gerçekleşmektedir. Camda meydana
gelen sıcaklık değişimleri, camın
akışını etkilemekte olup bunun sebebi ise viskozitenin sıcaklığa bağlı
olmasıdır. Yalnız bu çalışmada, sıcaklıkla değişen viskozite dikkate
alınmamıştır.
Ergiyik cam, nümerik çözümlemede
sıkıştırılamaz Newton tipi akış olarak varsayıldığında, ilgili NavierStokes ve Süreklilik denklemleri,
ilerleyen bölümlerdeki gibi olmaktadır:
Akışın sıkıştırılamaz olduğu durumlarda, p (yoğunluk) sabit olup, zamana bağlı türevi sıfır olacaktır.
B.2.2
B.3.Vogel-Tammann-Fulcher
(VTF ) Yaklaşımı ile Camın
Sıcaklığa Bağlı Değişen
Viskozitesi
Programda kullanılan en önemli
parametrelerden bir tanesi de dinamik viskozitedir. Dinamik viskozite,
Vogel-Fulcher-Tammann denklemine göre değişmektedir. Preslemede çalışma sıcaklığı olan 1180
°C’deki viskozite değeri için:
B.3.1
Tablo 1. VTF Denklem
Katsayıları
Katsayılar
A
B
T0
-2,507
4185,46
259,611
C. ANSYS
POLYFLOW İLE
YAPILAN ANALİZ
Analizi yapılacak ürün çay tabağı
olup, simetrik ve gravürsüz bir yapıya sahiptir. Pres prosesinde, üretimde kullanılan damlanın ve
soğutma fırınından çıkan ürünlerin
ağırlıkları birbirine eşittir.
Resim 2. Üretilen çay tabağının ürün
teknik resmi.
Solidworks 2010 Premium x64
programında çizilen kalıp, mastör
ve damla montaj arayüzü, analize
hazır hale getirilerek STEP AP210
(.step) formatında kaydedilmiştir.
Böylece, ANYS Workbench üzerinde bulunan Design Modeler yardımıyla gerekli düzenlemeler
(ölçek, birim ve yer değiştirme) yapılabilir. Aynı zamanda kalıp
(mold) ve mastör (plunger) Solid,
Damla (gob) ise tanımlanmıştır.
Seçilen birim sisteminin diğer tüm
programlarla uyumlu olması, analiz
açısından önem arz etmektedir. Bu
yüzden metric_cm/g/s sistemi seçilmiştir.
Çay tabağı ürünü, eksenlerden simetrik olduğu için, analiz süresini
kısaltmak amacıyla geometrisinin
4’te 1’lik kısmı dikkate alınmıştır.
Geometri, pozitif eksenler içinde çizilmiştir. Mastör –y yönünde -4,14
cm/s hızıyla hareket etmektedir.
Damlanın tüm mesh elementleri
tetrahedron olup, 0,2 cm köşe uzunluklarına sahiptir. Damla hacminde
toplam 8958 adet element bulunmaktadır.
Grafik 1. Sıcaklık-viskozite eğrisi
B.1.Navier-Stokes Denklemleri:
B.1.1
B.2.Süreklilik Denklemleri:
B.2.1
ARGE DERGİSİ 19
MAKALE I Cam
Resim 3.
ANSYS mesh
kalıp-mastör-damla
geometrisi
Resim 4. Damla hacminin ağ yapısı özellikleri
20 www.figes.com.tr
Tablo 2. Camın
Özellikleri
Parametre
Viskozite
Yoğunluk
Yerçekimi
Atalet
Kuvvetleri
Değer
1100
2,5
Yok
Birim
Poise (1180°C)
cm³
-
Var
-
Cam presleme prosesi, büyük deformasyonların meydana geldiği
bir uygulamadır. Özellikle bu uygulamada, başlangıçtaki mesh yapısı, sonraki zaman adımlarında
meydana gelecek şekil değiştirmelere uygun olmayabilir. Bu yüzden, ANSYS 15.0 Polyflow
arayüzünde bulunan adaptive
meshing yöntemi ile mesh yapısı,
ilgili zaman adımı için değiştirilebilir. Özellikle camın preslenme
esnasında, kalıp veya mastör üzerinde bulunan küçük geometrik
detayları (ağız cidarı, gravür vb.)
yakalayabilmesi için, bu yöntemin
kesinlikle kullanılması gerekmektedir. Bu yöntemi hacmin gereken yerlerinde kullanmak,
hesaplama zamanını olumlu
yönde azaltmaktadır. Mümkün
olduğunca optimum bir çalışma
geometrisi
oluşturulmuştur.
Damla, tam merkez noktada olacak şekilde küresel yapıya sahip,
mastöre ve kalıba birer noktadan
temas etmektedir. Yerçekimi, bu
analizde ihmal edilmiştir.
Resim 5.
Damla teknik resmi
D. SONUÇLAR
Resim 6. Polyflow ile hacmin kontrolü.
Camın özellikleri ve çalışma parametreleri programa girilerek
analiz sonuçlanmıştır. Geometrimiz eksenlerden simetrik olduğundan dolayı, XY ve YZ
eksenlerinde bulunan yüzeyler
simetri ekseni kabul edilip, normal yönde gelen kuvvetler ihmal
edilmiştir. Ayrıca presleme esnasında tahmini %1 ila %5 hacim
kaybı, adaptive mesh uygulamasından dolayı beklenmektedir.
Hacim kaybını asgariye indirmek için, arayüzde bulunan Vo-
lume Conversation aktif hale getirilmiştir. Damlanın 4’te 1’lik
kısmını çizmemize rağmen (2-D
veya 3-D olabilir) POLYFLOW
otomatik olarak tam hacmi belirleyebilmektedir.
Resim 7’de gösterilen serbest
yüzey, hem normal hem de teğetsel yönden gelen kuvvetlere
maruz kalacaktır. Kalıba ve mastöre temas eden yüzeylerde kaymama sınır şartı, slipping
coefficient değerine 109 verilerek sağlanmıştır.
Presleme esnasında toplam
geçen süre bir (1) saniyedir.
Mastörün aşağı yönlü hareketiyle ağ yapısı değişmeye başlamış, meshlerin sıklığı ve formu
yakalamak adına sayısı giderek
artmıştır. Ek olarak Adaptive
Mesh komutuyla ağ yapısının
şekil ve büyüklüğünde farklılıklar olmuştur.
Resim 9’da en önemli noktalardan bir tanesi, kırmızı bölgenin
basıncının yaklaşık 22 bar’a eşit
olduğudur. Normal şartlar alARGE DERGİSİ 21
MAKALE I Cam
Tablo 3. Listing Viewer
Zaman Bilgisi
Time information:
CPU time
:
Elapsed time
:
tında, bu ürün için presleme basıncı yaklaşık 40-42 bar arasında değişmektedir. Eğer
analizi non-isotermal yani viskoziteyi sıcaklığa bağlı kabul etseydik, hem analiz süresi
uzayacak hem de basınç dağılımında farklılıklar meydana ge-
Resim 7. ANSYS Polyflow
serbest yüzey gösterimi.
Resim 9. Son zaman adımında
ürün üzerindeki basınç
kontürleri.
22 www.figes.com.tr
16588.4 sec.
17020.0 sec.
Resim 8. 0,1 s, 0,6 s
ve 1 s zaman
adımlarında ürün ve
kalıpların görünümü.
lecektir. İzotermal presleme,
yaklaşık 4 saat sürmüştür.
Eğer sıcaklık ile ilgili parametreler aktif hale getirilirse daha
doğru sonuçlar elde edilebilir.
Bu çalışmalarla beraber kalıp tasarımında yapılan revizyonların
denemesi bilgisayar ortamında
yapılabilir. Örnek verirsek; presleme aşamasında camın yukarıya doğru hareketinde yaşanan
zorluğu engellemek için, presleme açısı değiştirilip, imalat yapılan makinede denenmektedir.
Resim 10. CFD-Post hacim kontrolü
Yapılacak simülasyonlarla birlikte işçilik, enerji, maliyet ve
zamandan tasarruf sağlanacaktır.
n
n
n
n
Bilgisayar
Özellikleri
Intel Core i7-3630QM
CPU @2.40 GHz
4 Core
8 GB RAM
Windows 7 Professional
64 bit
ANSYS V15.0
Semboller
: Hız vektörleri
: Yoğunluk
: cisim kuvvetleri
(Yerçekimi)
: Toplam gerilme
tensörleri
: Dinamik viskozite
(Pa.s)
: Cam kompozisyonuna
bağlı katsayı
: Cam kompozisyonuna
bağlı katsayı
: Kompozisyona bağlı
referans sıcaklık
değeri (°C)
Referanslar
[1] G. Dusserre, F. Schmidt,
G. Dour, G. Bernhart,
Thermo-mechanical stresses
in cast steel dies during
glass pressing process, Journal
of Materials Processing
Technology 1 62–163 (2005)
484–491
[2] Pavel Hrma, Arrhenius
model for high-temperature
glass-viscosity with a constant
pre-exponential factor,
Journal of Non-Crystalline
Solids 354 (2008) 1962–1968
[3] Carol Elizabeth Humphreys,
Mathematical Modelling of
Glass Flow during a Pressing
Operation, October 91
[4] Chiang C. Mei, Lecture
Notes on Fluid Dynamics
(1.63J/2.21J), February 6, 2007
[5] S.W. Rienstra and T.D.
Chandra, Analytical
approximations to the viscous
glass-flow problem in the
mould-plunger pressing process,
including an investigation of
boundary conditions, Journal
of Engineering Mathematics
39: 241–259, 2001.
ARGE DERGİSİ 23
MAKALE I Otomotiv
Exhaust Noise
Investigations for
Agricultural Tractors
Sibel VELİOĞLU
Atayıl KOYUNCU
Murat BALABAN
Menderes ERKEN
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Noise and
Vibration
Specialist
Türk Traktör ve
Ziraat Makinaları A.Ş.,
Gazi, ANKARA
NVH
Supervisor
Türk Traktör
ve Ziraat
Makinaları A.Ş.,
Gazi, ANKARA
New Product
Engineering
Group Manager
Türk Traktör ve
Ziraat Makinaları A.Ş.,
Gazi, ANKARA
Noise and
Vibration
Technician
Türk Traktör ve
Ziraat Makinaları A.Ş.,
Gazi, ANKARA
ABSTRACT
1. INTRODUCTION
This paper deals with the testing techniques of “exhaust noise contribution to the driver ear” in agricultural tractors. First method used was named as
“infinite muffler application method” in this study.
Infinite muffler is a special type of muffler, which has
a considerably bigger volume than current muffler.
Exhaust noise was attenuated by using infinite muffler
on the exhaust system. Driver ear noise with and without infinite muffler situations were considered for
exhaust noise contribution. Second method used was
named as “Exhaust TPA (Transfer Path Analysis)
method”. Main noise sources which were engine and
fan were eliminated with this method. After main
noise source elimination, exhaust orifice noise contribution was significant at driver ear. Then high frequency sound source used in exhaust orifice to detect
exhaust orifice noise reduction by using microphones
at exhaust orifice and driver ear level. Exhaust noise
contribution was found subtracting exhaust orifice
noise reduction from exhaust orifice noise. Finally, exhaust noise on the driver ear was compared with total
driver ear noise.
Nowadays, tractor manufacturers are increasing the
scope of development activities to meet user demands. OEMs offer many options and competition
leads to improved product quality. In time, customer
expectations increase due to this competition since
they can compare products easily from different manufacturer resources. Customers prefer tractors having features such as low price, low fuel
consumption, powerful vehicle dynamics besides
better noise and vibration performance. Therefore,
during product development, noise and vibration
targets which are determined by benchmarks must
be set accordingly and achieved. Developments in
terms of noise and vibration will be a powerful marketing aspect. Customers in various markets are
more sensitive to vibrations and noise. Therefore, a
development program should address these expectations in order to remain competitive. (1)
Key words: Infinite muffler application, exhaust
transfer path analysis, source killing technique,
driver ear noise
24 www.figes.com.tr
European regulations state that the sound pressure
level (SPL) must be equal to or less than 86 dB (A)
with respect to regulations (2009/76/AT). When the
number of working hours of a tractor driver is considered, even this SPL is very high. System level noise
contributions such as fan, engine, air conditioning,
gears, exhaust system, etc. should be detected at the
driver ear noise to make any improvement on the
total noise. This study comprises developed methods
to find exhaust noise contribution to the driver ear
noise. Tests were performed previously on homologation condition in accordance 2009/76/AT. Also exhaust noise contribution was determined at whole
engine speed on 2+2 gear range for part throttle condition.
2. EXHAUST SYSTEMS
In an internal combustion engine, the engine is the
noise source and the exhaust pipe is the main transmitter of noise to the atmosphere. Mufflers are often
used to reduce the engine noise radiated from the exhaust pipe. (2) The entire system conveys burnt gases
from the engine and includes one or more exhaust
pipes. On the overall system design, the exhaust gas
flows through below paths in that working:
n Cylinder head and exhaust manifold
n A turbocharger to increase engine power
n A muffler to reduce noise
n Pipe (3)
Exhaust pipes are used as vertical and horizontal on
tractors. In that working, both types of exhaust pipe
are used.
3. NOISE CONTRIBUTION
TESTS BY USING SUBSYTEM
MASKING
The acoustic properties of a product play an increasingly important influence on the customer’s buying
decisions. The noise generation by a combustion engine is typically efficiently reduced by the exhaust
system. (4) For enhanced noise engineering, noise source identification is a major issue. Automotive
OEM’s and their suppliers need to assess the entire
amount of vehicle noise emission. The masking technique is one of the different engineering methods that
can be used to gain more insight into the contribution
of different vehicle subsystems to the overall driver
ear noise level. The technique consists in testing a vehicle on the track, on which potential noise sources,
such as powertrain, exhaust, tailpipe and tires are modified or insulated.
ARGE DERGİSİ 25
MAKALE I Otomotiv
By comparing data sets with or without masking, engineers gain insights in the relative noise contribution
of each subsystem to the total driver noise level. (5)
In that working exhaust, fan and engine noise sources
were masked.
noise level in accordance 2009/76/AT regulation.
Tractor was driven at 2500 rpm, 4WD and 7.5 km/h
conditions.
4. EXHAUST NOISE
CONTRIBUTION
TEST METHODES
Different methods were used to identify exhaust noise
contribution to the driver ear noise level for platform
and cabin tractors. “Infinite muffler method” was used
for platform tractor and “exhaust TPA method” was
used for cabin tractor. Both methods can be used for
platform and cabin tractors.
4.1. Infinite Muffler Application Method
for Platform Tractors
Infinite muffler application is a method that used for
masking exhaust system noise. Infinite muffler should
be ~10 times larger than current muffler.
Tests were performed on platform tractor with horizontal exhaust given in the Figure 1.
Figure 2. Exhaust Orifice Bracket Application
Secondly, infinite muffler applied to the exhaust
system. (Figure 3) Second data set was taken at this
situation in accordance 2009/76/AT regulation. Tractor was driven at 2500 rpm, 4WD and 7.5 km/h conditions.
Figure3. Infinite Muffler Application on the Tractor
Figure 1. NO Step1 Platform Tractor with F5C Engine
and Horizontal Exhaust
Measurement equipment is consisted of below;
n 2 items PCB 378B02 ½” condenser microphone
(50mV/Pa)
n IFM 0550xx tacho probe
n LMS Scadas Mobile 5-slot main frame (40 channel)
n Infinite Muffler
n Exhaust Orifice Microphone Bracket
The measurement software used in the data acquisition is LMS Testlab Desktop, Signature Testing Advanced module.
Firstly, exhaust orifice microphone was placed at 25
cm away from orifice center point with 45 degrees
angle to measure noise. (Figure 2) Other microphone
is placed on the right side driver ear level. (Figure3)
First data set was taken at this situation to detect base
26 www.figes.com.tr
Test results are shown in the Figures 4, 5, 6 and 7.
Figure 4. Muffler Orifice Noise Comparison of Base and Infinite
Muffler Situations (Stationary_2500rpm)
(Vertical scale is 2 dB(A))
Exhaust orifice noise decreased 5dB(A) when infinite
muffler is implemented to the exhaust orifice at stationary condition on 2500rpm. This measurement
was done to control muffler working.
are used to find structural and air-borne noise contribution to the driver ear overall noise level. In that
working, exhaust system air-borne noise contribution
was observed.
Tests were performed on platform tractor given in the
Figure 8.
Figure 5. Driver Ear Noise Overall Level Comparison of Base
and Infinite Muffler Situations on Homologation Condition.
(Vertical scale is 2 dB(A))
Figure 8. TD110 Cabin Tractor with NEF Engine and
Vertical Exhaust
Figure 6. Driver Ear Noise Overall Level Comparison
of Base and Infinite Muffler Situations on Part Throttle Condition
(2+2 gear range).
Measurement equipment is consisted of below;
n 2 items PCB 378B02 ½” condenser microphone
(50mV/Pa)
n IFM 0550xx tacho probe
n LMS Scadas Mobile 5-slot main frame (40 channel)
n Exhaust Orifice Microphone Bracket
n B&K high frequency sound source (HFSS)
The measurement software used in the data acquisition is LMS Testlab Desktop, Signature Testing Advanced module.
To find exhaust noise contribution below tests were
performed;
l Exhaust Orifice Radiated Noise
l Exhaust Orifice Noise Reduction (EONR)
During exhaust orifice radiated noise measurements
all other dominant sources such as engine and cooling
fan has to be killed (source killing technique)
Noise contribution of the exhaust system to the driver
ear noise on homologation condition and whole engine
speed at 2+2 gear range are insignificant. (Figures 5, 6, 7)
Exhaust Orifice Radiated Noise:
Exhaust orifice microphone is placed at 25 cm away
from orifice center point with 45 degrees angle to
measure noise. Measured the radiated noise from the
exhaust orifice in the operating condition (900-2500
rpm run-up)
4.2. Exhaust TPA (Transfer Path Analysis)
Test Method for Cabin Tractors
Transfer path analysis is a methodology which is used
for identifying the critical paths and sources which
make up the total sound pressure level. TPA methods
Exhaust Orifice Noise Reduction
Measurement (EONR):
To measure the EONR, B&K high frequency sound
source (HFSS) is used. To calculate the EONR, the
required data are:
Figure 7. Driver Ear Noise 1/3 Octave Band Comparison of Base
and Infinite Muffler Situations on Homologation Condition. (Vertical scale is 5 dB(A))
ARGE DERGİSİ 27
MAKALE I Otomotiv
Figure 9.
Engine Noise
Source Killing
l
l
Sound pressure level measurement from the driver
ear location while the HFSS is located at the
exhaust orifice point.
Sound pressure level measurement at the point
close the HFSS orifice, where exhaust orifice
radiated noise is measured at part throttle,
4WD condition. (Figure 11)
Figure 11. Exhaust Orifice Noise on Part Throttle Condition
(Vertical scale is 2 dB(A))
The difference of HFSS microphone from the driver
left ear in each 1/3 octave band yields the EONR value.
5. CALCULATION OF INTERIOR NOISE CONTRIBUTION
FROM EXHAUST ORIFICE
Figure 10. Exhaust Orifice Microphone Placement
28 www.figes.com.tr
Subtraction of the measured exhaust orifice radiated
noise from the exhaust orifice noise reduction yields
6. CONCLUSIONS
Figure 12. HFSS Placement on the Exhaust Orifice
Figure 13. HFSS microphone and driver left ear in each
1/3 octave band noise level
(Part Throttle, 4WD driving conditions)
(Vertical scale is 10 dB(A))
the exhaust orifice air-borne noise contribution.
(Figure 14)
As seen from Figure 14, exhaust noise is too low according to total driver ear noise.
Exhaust system noise is considered in the main
noise sources contributing driver ear noise on the
tractors. This paper showed exhaust noise contribution to the driver ear noise for proper improvement of the tractor exhaust system. Two different
methods, which are “infinite muffler application”
and “exhaust TPA”, were developed. Tests were
performed by masking the noise sources of exhaust,
fan and engine for platform and cabin tractors.
Noise contribution of the exhaust system on homologation condition and at 2+2 gear range and
whole engine speed are insignificant for both platform and cabin tractors.
References
[1] V. Sibel, D. Mert, T. Okan, 2013.
Interior noise analysis and prediction
of a tractor cabin with emphasis on correlations
with experimental data.
[2] B. S. Srihadra, 1994
Review of theoretical and experimental aspects
of acoustical modeling of engine exhaust
systems
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Exhaust_system
[4] J. Michael, B. Dominik, W. Nico-Philipp,
and G. Lothar, 2010
Simulative and experimental investigations
on pressure-induced structural vibrations
of a rear muffler
[5] Technical info issued by Siemens PLM Software.
Noise contribution analysis by means
of subsystem masking_tcm1
224-220982
Figure 14. Exhaust Noise Contribution to the Overall Level
(Vertical scale is 10 dB(A))
ARGE DERGİSİ 29
MAKALE I Denizcilik
ANSYS AQWA ile Gemi
ve Açık Deniz Yapıları
Dizaynına Yönelik
Hidrodinamik Çözümler
BurakTunç
ÇEKİRDEKÇİ
[email protected]
Yapısal Analiz
Mühendisi,
FİGES A.Ş
G
emi ve açık deniz yapılarının dizayn süreçlerinde, denizcilik hesapları önemli bir yere
sahiptir. Bir gemi veya yüzer bir yapının
dalgalar içerisindeki performansı, denizcilik kriteriyle belirlenmektedir. Örneğin, bir gemi ne kadar
denizciyse, dalga koşullarından o kadar az etkilenecektir. Yolcu gemilerinde ihtiyaç duyulduğu gibi
gemi hareket ve ivmelerinin yolcu konforunu etkilemeyecek mertebelerde olması, doğrudan geminin
denizcilik performansıyla ilgilidir. Askeri gemiler
içinse gemi hareketleri, üzerlerindeki silah ve donanımların istenen performansta çalışabilmesi açısından önem kazanmaktadır. Petrol platformları ve
yüzer aktarım istasyonları gibi sabitlenmiş yapılara
ait bağlama sistemlerinin dizaynı, yapının istenilen
konumda kalmasını ve aktif çalışma süresini doğrudan belirleyen temel unsurlardandır. Ayrıca, sabitlenmiş bir yapıya bağlanarak operasyon yapan
geminin hareketleri ve bağlama sistemi (bağlantı
elemanları ve bağlama noktaları) incelenirken, yapı
ve geminin denizcilik karakteristikleriyle birlikte
bağlama sisteminin yapısal özellikleri de eş zamanlı
olarak incelenmelidir.
ANSYS AQWA; yüzer veya sabitlenmiş açık deniz
yapıları, yüzer depolama, üretim ve boşaltım sistemleri (FPSO), yarı batık platformlar, geri ayaklı platformlar (TLP), gemiler, yenilenebilir enerji
30 www.figes.com.tr
sistemleri ve dalga kıran dizaynlarında; dalga, rüzgâr
ve akıntının yapıya olan hidrodinamik etkileri ve
bu etkilerden dolayı yapının vereceği tepkileri (hareketleri) hesaplama kabiliyeti olan bir mühendislik
yazılımıdır. 3 boyutlu panel metot ve potansiyel
teori tabanında geliştirilmiş olan yazılımda, çözüm
yapılan akışkan, ideal olarak kabul edilmektedir.
Platformlar ve diğer açık deniz yapılarında kullanılan ince, silindirik elemanlardan oluşan dizaynların
hidrodinamik analizleri içinse Morrison elemanları
kullanılarak çözümler sunulmaktadır.
ANSYS, AQWA kullanıcılarına, hem çekirdek
programları hem de Workbench ortamı üzerinden
çözüm sunmaktadır. AQWA çekirdek programları,
Şekil 1’de sunulmaktadır.
Şekil 1. AQWA Çekirdek Programları
Bu çekirdek programlarla ilgili bilgiler aşağıda verilmiştir:
• AGS (AQWA Graphical Interface):
Hidrodinamik modelin oluşturulabildiği
ve analiz sonrası kuvvet, hareket, kesme
kuvveti ve eğilme momentine ait eğrilerin
çizdirilip yapı üzerindeki basınç dağılımının
incelenebildiği grafik ara yüzüdür (Şekil 2).
Şekil 2. AGS (AQWA
Graphical Interface)
• AQWA-Line:
Lineer dalga kuvveti ve bu kuvvet altında
yapı hareketleri için 3 boyutlu kırınım
(diffraction) / yayılım (radiation) probleminin
çözümünün ve hidrostatik analizlerin yapıldığı
modüldür.
• AQWA-Librium:
Yapının denge konumu ve kuvvet dengesinin
hesaplanarak dinamik stabilite analizinin
yapıldığı modüldür.
• AQWA-Fer:
Düzensiz dalgalar altında yapı hareketleri
ve bağlama sistemleri üzerinde oluşan reaksiyon
kuvvetleri için spektral analizler bu modül ile
yapılabilmektedir.
• AQWA-Naut:
Düzenli veya düzensiz dalgalar içerisinde,
dalga frekansına eşit yapı hareketlerinin ve
bağlama sistemi üzerindeki kuvvetlerin zaman
uzayında hesaplandığı modüldür.
• AQWA-Drift:
Düzensiz dalgalar içerisinde, dalga ve
sürüklenme frekansına eşit yapı hareketlerinin
ve bağlama sistemi üzerindeki kuvvetlerin
zaman uzayında hesaplandığı modüldür.
AQWA-Line modülü içerisinde, frekans uzayında
yapılan hidrodinamik analizler sonucunda
ıslak yüzey üzerinde oluşan dinamik basınçlar,
ANSYS Mechanical modüllerine aktarılabilmektedir.
AQWA ve Workbench
2005 yılında ANSYS bünyesine katılan AQWA,
Workbench ortamında, “Hydrodynamic Diffraction” ve “Hydrodynamic Time Response” isimleri
altında kullanıcılara sunulmaktadır (Şekil 3).
Şekil 3. “Hydrodynamic Diffraction” ve “Hydrodynamic Time Response” Modülleri
“Hydrodynamic Diffraction” modülünde gerçekleştirilen hesaplamalarda, lineer teori kullanılarak frekans uzayında çözümler yapılmaktadır. Bu çözümler
neticesinde, düzenli dalgalar içerisindeki yapı hareketleri (RAO eğrileri), ıslak yüzey üzerinde hesaplanan hidrodinamik basınçlar ve dalga yükü altında
yapı üzerinde oluşan kesme kuvveti / eğilme momenti değerleri elde edilebilmektedir.
“Hydrodynamic Time Response” modülünde ise lineer veya non-lineer çevresel yükler altında, zaman
uzayında çözümler yapılmaktadır. Bu kısımda:
n Düzenli, düzensiz veya zaman bağlı dalga
kuvvetleri ve dalga spektrumları
n Düzenli veya profile dayalı akıntı ve
rüzgâr yükleri
n Demirleme sistemleriyle bir veya birden çok
yapının hareketleri ve
n Bağlantı elemanları üzerinde oluşan yükler
hesaplanabilmektedir.
ANSYS AQWA’nın
Yetenekleri
ANSYS AQWA’nın yetenekleri şöyle sıralanabilir:
n Morison elemanlarını da içeren kırınım
ve yayılım kuvvetlerinin hesabı,
n RAO eğrilerinin hesaplanması,
n Dalga kaynaklı kesme kuvveti ve eğilme
momentlerinin hesaplanması,
n Hareket ve basınçların ANSYS ortamına
aktarılabilmesi (Şekil 4),
n Çoklu yapıların birbirleriyle olan bağlanma
ve etkileşimleriyle hidrodinamik
analizler (Şekil 5),
n Düzensiz dalgalarla zaman uzayında çözümler,
n Spektral dalga profiliyle zaman uzayında
çözümler,
n Zamana bağlı hareketlerin hesaplanması
(Şekil 6),
n Bağlama sistemlerinin analiz ve
dizaynı (Şekil 7),
n Bağlantı ekipmanlarını da içeren stabilite
hesabı,
n Kablo dinamiğiyle birlikte analiz imkânı
(Şekil 8),
ARGE DERGİSİ 31
MAKALE I Denizcilik
Şekil 4. Hareket ve basınçların ANSYS ortamına aktarılabilmesi
Şekil 5. Çoklu yapıların birbirleriyle olan bağlanma ve etkileşimleriyle hidrodinamik analizler
Şekil 6. Zamana bağlı hareketlerin hesaplanması
32 www.figes.com.tr
Şamandıralarla birlikte kablo dinamiği
hesapları ve
n Gergi ayaklı platformların (TLP) bağlantı
hesapları (Şekil 9).
Kullanılan bağlantı elemanları şöyle listelenebilir:
n Lineer elastik kablo
n Ara palangalar
n Çok parçalı katineriler
n Quasi-statik ya da dinamik
katineriler
n Sabit gergili kablolar
n Sabit veya yüzer tutucular
Bağlama noktaları olarak iki veya daha fazla yapının
birbirleri arasında veya zemine bağlantıları için:
n Tamamen sabit,
n Mafsallı,
n Universal ve
n Ball bağlantı araçları kullanılabilir.
Bağlantı araçları için rijitlik; sönüm ve sürtünme
değerleri tanımlanabilmektedir.
n
Şekil 7. Bağlama sistemlerinin analiz ve dizaynı
Bir Uygulama: DTMB 5415
Formlu Bir Geminin
Hidrodinamik Analizi
Şekil 8. Kablo dinamiğiyle birlikte analiz imkânı
Şekil 9. Gergi ayaklı platformların (TLP) bağlantı hesapları
Bu çalışmada, ana boyutları ve jirasyon yarıçapları
Tablo 1’de verilen, DDG51 tip muharip sınıf bir
gemi formu temel alınarak geliştirilen DTMB 5415
formlu bir gemiye ait deneysel sonuçlar (INSEAN)
ile ANSYS-AQWA kullanılarak yapılan analiz sonuçları karşılaştırılmaktadır [2]. Deneylerde, Fr = 0
ve Fr = 0,41 için dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hareketleri ve bu hareketler esnasında, geminin kıç,
orta ve baş bölgelerinden dikey ivmeler ölçülmüştür. ANSYS-AQWA analizleri ise “hydrodynamic
diffraction” modülünde yapılmıştır. Dikey ivmeler,
analizler sonucunda elde edile RAO’lardan hesaplanmıştır.
ARGE DERGİSİ 33
MAKALE I Denizcilik
Tablo 1. Modele ait ana boyutlar
ve jirasyon yarıçapları
Scale
= 24,830
LBP
= 5,719
m
LWL
= 5,726
m
B
= 0,768
m
T
= 0,248
m
V
= 0,554
m3
CM
= 0,821
LCG length
= -0,026
from midship (+ fwd) m
kXX, 0,25*LBP = 1,293
m
kYY, 0,25*LBP = 1,293
m
Şekil 10. ANSY AQWA Panel Modeli
34 www.figes.com.tr
Analizler için hazırlanan hidrodinamik model
(Şekil 10), 1978 elemandan oluşmaktadır. Su hattının altında kalan eleman (diffracted element) sayısı ise 1198’dir.
Fr = 0 için dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hareketlerine ait deneysel ve ANSY AQWA analiz sonuçları, Şekil 11 ve Şekil 12’de sunulmaktadır.
Fr = 0 durumunda geminin orta, kıç ve baş kısımlarında ölçülen ve hesaplanan dikey ivmeler sırasıyla Şekil 13, Şekil 14 ve Şekil 15’te
sunulmaktadır.
Fr = 0,41 için dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hareketlerine ait deneysel ve ANSY AQWA analiz sonuçları Şekil 16 ve Şekil 17’de sunulmaktadır.
Fr = 0 durumunda, geminin orta, kıç ve baş kısımlarında ölçülen ve hesaplanan dikey ivmeler, sırasıyla Şekil 18, Şekil 19 ve Şekil 20’de
sunulmaktadır.
Şekil 11. Dalıp-Çıkma Hareketi (Fr = 0)
Şekil 12. Baş-Kıç Vurma Hareketi (Fr = 0)
Şekil 13. Gemi Orta Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0)
Şekil 16. Dalıp-Çıkma Hareketi (Fr = 0,41)
Şekil 17. Baş-Kıç Vurma Hareketi (Fr = 0,41)
Şekil 18. Gemi Orta Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0,41)
Şekil 14. Gemi Baş Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0)
Şekil 19. Gemi Baş Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0,41)
Şekil 15. Gemi Kıç Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0)
Şekil 20. Gemi Kıç Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0,41)
ARGE DERGİSİ 35
MAKALE I Denizcilik
Sonuç
Fr = 0 ve Fr = 0,41 için deneysel ve ANSYS AQWA
analizine ait dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hareketlerine ait sonuçlarda, tatmin edici bir uyum sağlanmıştır. Dikey ivmelere ait analiz sonuçlarıyla
deneysel sonuçlar arasında da benzer eğilimler yakalanmıştır. AQWA analizlerinde, ilerleme hızı olarak
Fr < 0,3 koşulunun takip edilmesi tavsiye edilmektedir [1]. Fr = 0,41 koşulunda, hareket ve ivme sonuçlarında görülen sapmaların, yüksek Froude
sayısından kaynaklandığı düşünülmektedir.
36 www.figes.com.tr
Teşekkür
İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi
öğretim üyelerinden Prof. Dr. Kadir SARIÖZ’e,
uygulama çalışmasındaki değerli katkılarından d
olayı çok teşekkür ederim.
Referanslar
[1] ANSYS, 2013, AQWA Theory Manual.
[2] Çekirdekçi, Burak T., 2015, CFD Applications
for Seakeeping Calculations of Floating
Bodies