Ders Notları

1. GEMİ VE AÇIKDENİZ YAPILARI
ELEMANLARINA GİRİŞ
1.1 Dersin Konusu
Deniz teknolojisi mühendisleri açık denizlerdeki yapıların tasarımı ve imalatı ile
ilgilenirler. Açık deniz yapıları söz konusu olduğunda gemiler ve birçok değişik tipi
ortaya çıkmış olan petrol platformları akla gelen ilk örneklerdir. Bu örneklere
denizlerdeki boru hatlarını, deniz enerjisini (dalga veya akıntılar) elektriğe
dönüştürmeyi amaçlayan cihazları ve yüzer mendirekleri de katmak olanaklıdır.
Bütün bu yapılar değişik işlevler için ortaya çıkmışlardır ama işlevleri ne olursa olsun,
her şeyden önce ticari amaçlı olup kazanç sağlamaları gerekmektedir. Ne var ki, bu
yapıların hepsinin ticari kazanç sağlayabilmeleri yapının çevreden gelen zorlamalara
karşı dayanıklı olması ve uzun süre bakım tutum gerektirmeden ayakta kalabilmesini
gerektirir. Deniz teknolojistinin görevlerinden biri belli bir fonksiyonu yerine
getirmek için tasarladığı açık deniz yapısının maruz kalacağı zorlamaları ve bu
zorlamalara dayanabilecek yapı elemanlarının boyutlarını belirlemektir. Deniz
teknolojisti bu amacı gerçekleştirebilmek için
 Açıkdeniz yapılarına gelen kuvvetlerin hesabı
 Bu kuvvetlere ekonomik olarak dayanabilecek yapının boyutlandırılması
konularında yeterli bilgiye sahip olmalıdır. Gemi veya açıkdeniz yapıları birtakım
yapı elemanlarının bir araya getirilmesi sonucu ortaya çıkan çok karmaşık yapılardır.
Bu karmaşık yapıyı oluşturan elemanlarının seçimi de başlı başına bir konu oluşturur.
Gemi ve açıkdeniz yapılarında kullanılan yapı elemanlarının seçimi ve bunların bir
araya getirilişinde izlenecek yollar ‘Gemi ve Açıkdeniz Yapıları Elemanları’ dersinin
konusunu oluşturur.
Gemi ve açıkdeniz yapılarının boyutlandırılması genel olarak iki yoldan yapılabilir.
Bu yollardan ilki eskiden beri kullanılan klasik yöntem olup klas müesseselerinin
kuralları yardımı ile boyutlandırılmanın yapılmasıdır. Klas müesseselerinin kuralları
yarı ampirik formüller olup kısmen basitleştirilmiş teorik modeller ile eski gemilerden
gelen deneyimlere dayanmaktadır. Bu formüllerin uygulanması gayet kolay olup kısa
süre içersinde boyutlandırma işinin tamamlanmasını sağlar. Ayrıca klas müessesesinin
kurallarını uygulamış olmak proje onay sürecini de kolaylaştırır ve zaman tasarrufu
sağlar. Bu açıdan klasik tasarım yöntemi büyük avantajlar sağlamaktadır ancak bu tür
tasarımların getirdiği çok önemli dezavantajlar da vardır. İlk olarak gemilerde
mukavemet kaybı birçok değişik modlarda ortaya çıkabilir ve bu modlar çoğunlukla
birbirleriyle ilişkilidirler. Oysa klas müesseselerinin verdiği basit kurallar bu
karmaşıklığı yansıtamasıkları gibi boyutlandırmadaki emniyet payı hakkında bir ölçü
de vermemektedir. Sonuçta bu kurallara uyarak hazırlanmış olan tasarım en uygun
tasarımdan oldukça uzak çıkabilir ve geminin kar sınırını daraltabilir.
İkinci bir sorun da bu kuralların sadece tek bir amaca yönelik olarak
geliştirilmesinden kaynaklanmaktadır. Oysa aynı tip bir geminin farklı amaçlara
1
yönelik tasarlanması sırasında farklı zorlamalar önem kazanır ve bu açıdan da
tasarımcının tasarıma müdahale edebilmesi çok zordur. Ancak en önemli sorun klas
müessesesi kurallarının belirli varsayımlar altında geliştirilmiş olmasıdır. Bu
varsayımlar genellikle uzun deneyimlerden kaynaklanmakta ve tutarlı varsayımlardır.
Ancak kurallar bu varsayımların sınırları dışında yetersiz olabilirler. Günümüzde
gemilerin boyutları sürekli artmakta ve işlevlerinin karmaşıklaşmasıyla birlikte sürekli
yeni türler ortaya çıkmaktadır. Bu durumda uzun yıllardan beri geçerli olan bazı
varsayımların uygunluk sınırları bu yeni gemi tiplerinde ve boyutlarında aşılabilir.
Yakın geçmişte ortaya çıkmış olan bir çok mukavemet kaybı olayında kuralların
bazılarının temelini oluşturan varsayımlarının dışına taşıldığı tespit edilmiştir.
Bilgisayarların hesap kapasitelerindeki hızlı artış sonucu klasik yönteme alternatif
olarak çıkan modern yöntem tamamen mukavemet teorisine dayalı olup çeşitli
bilgisayar programlarından yararlanmaktadır. Tasarımcı bu programları gemiyi kendi
tespit ettiği kriterlere göre optimize edecek şekilde kullanır. Buna olanak verebilmesi
için programların kapalı kutu sistemler olmaması gerekir. Yani bu sistemler
tasarımcının sadece başlangıç girdilerini girip doğrudan boyutlandırma sonuçlarını
aldığı sistemler değillerdir. Belirli aralıklarla tasarımcı programın ilerlemesine
müdahale ederek kriterlerini gözden geçirmek hatta bazı girdileri değiştirmek
olanağına sahiptir. Bu olanak tasarımcının bu şekilde defalarca müdahale ederek
başlangıç tasarımında önemli ölçüde iyileştirme sağlayabilir. Bu iyileştirme doğrudan
malzeme tasarrufu şeklinde ortaya çıkar ama dolaylı olarak da taşınan yükte artışa
neden olup kazancın artmasını sağlar. Tasarımcı için iki yöntemden birini seçmek
modern yöntemi uygulamakla kaybedilecek zamana karşılık tasarımda sağlanabilecek
ekonomik kazanç arasında bir karşılaştırma yapmayı gerektirir.
Bu bağlamda konuya öncelikle gemi ve açıkdeniz yapılarına çevreden gelen kuvvetler
ve bunların etkilerini inceleyerek başladıktan sonra gemi ve açıkdeniz yapılarında
kullanılan malzeme ve imalat tekniklerini ele alacağız. Daha sonra yapıyı tasarlarken
dikkat edilmesi gerekli noktaları ve yapıyı oluşturan elemanların klâs müessesesi
kurallarına göre boyutlandırıması konusu üzerinde duracağız. Tabiî ki açıkdeniz
yapıları gibi karmaşık yapıların elemanlarının boyutlarını bir kerede belirlemek
olanaklı değildir ve seçilen boyutların yeterliliğini kontrol etmek gerekmektedir.
Boyuna mukavemet açısından kontrolun yapılışı ile dersi tamamlayacağız.
1.2 Gemi ve Açıkdeniz Yapılarına Etki Eden Kuvvetler
Gemiler veya açıkdeniz yapıları denizlerdeyken yapılarının deforme olmasına neden
olan bir takım kuvvetlerin etkisinde kalmaktadır. Bu kuvvetleri iç ve dış kuvvetler
olarak iki gruba ayırırız [1]. Dış kuvvetler incelenmekte olan yapıya çevresinden
gelen etkiler olarak ele alınabilirler. İç kuvvetlere gelince bunlar yapının yapay olarak
oluştuğu varsayılan parçaları arasındaki etki ve tepki olarak düşünülebilir. Dış
kuvvetlerin yapının içinde ortaya çıkardığı etkileri incelemek için bir iç kuvvet
kavramına ihtiyaç doğmuştur. Kuvvetleri zamana göre değişimleri açısında statik ve
dinamik olarak iki sınıfta incelemek uygun olur.
1.2.1. Statik Kuvvetler
Statik kuvvetler en iyi geminin sakin suda denge halinde yüzerken maruz kaldığı
kuvvetleri göz önüne almak suretiyle açıklanabilir [2]. Bu durumda gemiye etki eden
iki kuvvet söz konusudur. Bunlardan birincisi geminin taşımakta olduğu tüm yükü ile
2
birlikte ağırlığı olup düşey olarak aşağı doğru etki etmektedir. İkinci kuvvet ise
geminin su altındaki yüzeyine yüzey dış normalinin ters yönünde etki eden hidrostatik
basınçtır. Bu basınç kuvvetinin gemi boyunca, gemi enince ve düşey olarak etki eden
üç bileşeni vardır. Gemi denge konumunda olduğu için basınç kuvvetinin boyuna ve
enine bileşenleri sıfır olmak zorundadır, zira bu doğrultularda başka kuvvetler etki
etmemektedir. Düşey doğrultudaki basınç kuvveti ise hidrostatikten bilindiği gibi
sephiye kuvveti adını alır ve gemi ağırlığını dengeler. Geminin dengede olması demek
trim de yapmaması anlamına geldiği için ağırlık ve sephiyenin herhangi bir noktaya
göre momentlerinin de eşit olmasını gerektirir.
Burada bir noktaya dikkat çekmekte yarar vardır. Her ne kadar ağırlık ve sephiye
kuvvetleri birbirlerine eşit iseler de bu kuvvetlerin gemi boyunca dağılımlarının
birbirlerine eşit olması gerekmez. Örneğin sephiye kuvvetinin dağılımı göz önüne
alındığında herhangi bir x konumundaki birim uzunluğa düşen sephiye kuvveti x
noktasındaki su altı alanına orantılıdır ve  deniz suyu yoğunluğu ve A(x) de su altı
alanı olmak üzere
(1.1)
b(x)  A(x)
şeklinde verilir. Bu dağılım geminin su altı alanlarının değişimine bağlı olarak
oldukça homojen ve sürekli bir dağılımdır. Gemi ağırlığı ise yükler de dahil olmak
üzere çeşitli elemanların ağırlığından oluşur. Her ne kadar tekne çelik ağırlığı ve
yükler homojen ve sürekli dağılsalar da diğer birçok eleman ağırlığı sınırlı bölgelerde
oluşur ve ağırlık dağılımında süreksizliklerin ortaya çıkmasına neden olur. Ağırlık
dağılımı büyük ölçüde genel yerleştirmeye çok küçük miktarda da gemi formuna bağlı
olur. Ayrıca alınan yükün konumu ve yoğunluğu da önemli rol oynar. Bütün bu
faktörler göz önüne alındığında w(x) gemi ağırlığı dağılımının b(x) sephiye
dağılımından oldukça farklı olacağı açıkça gözükmektedir (Şekil 1.1). Bu fark net bir
kuvvet dağılımı ortaya çıkartır ve bu q(x) net kuvvet dağılımı
(1.2)
q(x)  b(x)  w(x)
olarak belirlenir. Bu net kuvveti ve geminin herhangi bir noktasına göre momentini
gemi boyunca integre edersek ve
L
L
Toplam Sephiye =  b( x )dx Toplam Sephiye Momenti =  xb ( x )dx
0
L
Toplam Ağırlık =  w ( x )dx
0
L
Toplam Ağırlık Momenti =  xw ( x )dx
0
0
tanımlarını göz önüne alırsak
L
 q( x )dx  0
L
0
0
 xq ( x )dx
(1.3)
olacağı açıktır. Bu koşullar geminin veya açıkdeniz yapısının dengede olduğunu ifade
eder.
Şekil 1.1: Sakin suda bir gemiye ait ağırlık ve sephiye dağılımları
3
Net kuvveti bütün boy üzerinde integre etmek yerine sadece bir x noktasına kadar
integre edecek olursak bu integral sıfırdan farklı olup yapının 0 ile x arasındaki
kısmına etki eden kuvveti verir. Bu kuvvet mukavemet derslerinden hatırlanacağı gibi
bir kesme kuvvetine karşı gelir. Yukarıda tanımlanan integrasyon işlemini x
değişkeninin yapı boyunca birçok değişik değeri için tekrarlamak suretiyle yapıya etki
eden Q(x) kesme kuvvetini
Q( x )   q()d   b()  w ()d
x
x
0
0
(1.4)
şeklinde elde edebiliriz. Açıkdeniz yapısı serbestçe hareket edebildiği için uç
noktalarında herhangi bir kesme kuvveti oluşmayacağından dolayı kesme kuvveti uç
noktalarında sıfır olmalıdır.
Açıkdeniz yapısına etki eden kesme kuvvetini yapı boyunca herhangi bir x noktasına
kadar tekrar integre ettiğimizi düşünelim. Bu integral de yapının x noktasına kadar
olan kısmına etki eden momenti verir ve yine mukavemet derslerinden hatırlanacağı
gibi eğilme momenti olarak bilinmektedir.
x
x
0
00
M( x )   Q()d    b()  w ()dd
(1.5)
denklemi ile verilen eğilme momenti de yukarıdaki integrasyonun değişik x değerleri
için tekrarlanması ile elde edilir ve kesme kuvvetinde olduğu gibi yapı serbestçe
hareket edebildiği için uç noktalarında eğilme momenti de sıfır değerini alır. Şekil
1.1’de verilen gemiye ait kesme kuvveti ve eğilme momenti Şekil 1.2’de
verilmektedir.
Şekil 1.2: Sakin suda bir gemiye etki eden kesme kuvveti ve eğilme momenti eğrileri
Yukarıda sakin suda yüzen yapılar için ortaya konan tartışma geminin dalgalar
arasında ilerlediği bazı hallerde de aynen uygulanabilir. Bu durumda ağırlık dağılımı
aynı kalmakta ancak, serbest su yüzeyi artık düz olmayıp dalgalı olduğundan, gemi
boyunca sephiye dağılımı değişikliğe uğrayacaktır. Yukarıdaki tartışmaların dalgalı
denizlerde geçerli olabilmesi için karşılaşma frekansının yeteri kadar küçük olup
yapının dalgalar arasında çok yavaş hareket ettiği ve bu nedenle ortaya çıkacak
dinamik etkilerin ihmal edilebilecek kadar küçük olmaları gerekmektedir. Bu
durumda geminin bir an için dalga üzerinde statik olarak dengede kaldığı ve gemiye
dalga tarafından uygulanan kuvvetin yine sadece hidrostatik basınçtan kaynaklandığı
düşünülebilir. Durgun sudaki durumdan burada tek fark yapının dalgaya göre durumu
nedeniyle ortaya çıkan sephiye dağılımındaki farktan başka bir şey değildir. Bu
farklılık dalga tepesinin veya dalga çukurunun yapının ortasına rastlaması hali için
Şekil 1.3’de gösterilmektedir.
4
Şekil 1.3: Dalgalı denizlerde bir geminin sephiye dağılımının sakin sudaki sephiyesi
ile karşılaştırılması
Sephiye dağılımındaki bu değişiklik doğal olarak yapıya etki eden net kuvvet
dağılımında değişikliğe neden olur. Net kuvvetteki bu değişiklik de sırasıyla yapıya
etki eden kesme kuvvetinin ve buna bağlı olarak da eğilme momentinin değişmesine
neden olur. Bu durumda dalgalı denizlerde yapıda oluşan kesit tesirlerini iki bileşene
ayırarak bunların toplamı olarak ifade etmek olanaklıdır.
Toplam Kesme Kuvveti = Sakin Suda Kesme Kuvveti + Dalgada Kesme Kuvveti
Toplam Eğilme Momenti = Sakin Suda Eğilme Momenti + Dalgada Eğilme Momenti
Sakin suda kesme kuvveti ve eğilme momenti geminin veya açıkdeniz yapısının belli
bir yükleme durumu için değişmeyen değerleridir. Ancak dalgalardan gelen katkılar
geminin yükleme koşullarının yanı sıra dalganın karakteristiklerine ve yapıya göre
konumuna bağlı olarak birçok değişik değer alabilirler. Bu nedenle yapının verilmiş
bir dalgadaki kesme kuvveti ve eğilme momenti sakin sudaki değerleri üzerine
düzeltme terimleri olarak eklenebilir.
1.2.2. Dinamik Kuvvetler
Gemi veya bir açıkdeniz yapısı dalgalar arasında iken karşılaşma frekansının
artmasıyla birlikte dalgalardan dolayı gelen etkiler sadece hidrostatik olmaktan çıkıp
dinamik bir karakter de kazanmaya başlar. Bu durumda açıkdeniz yapısına etki eden
dış kuvvetleri hesaplarken iki ilave faktörün göz önüne alınması gerekir. Bunlardan
birincisi dalgaların kendisini ilgilendirmektedir. Artık dalgalardan dolayı yapı
üzerindeki basıncı hidrostatik olarak ele almak olanaksızdır. Artık dalgalar içindeki su
zerreciklerinin hareketleri nedeniyle hidrostatik basınca ilaveten bir de dinamik basınç
ortaya çıkar. Dinamik basınç için ilk etapta ‘Smith düzeltmesi’ adı altında bir
düzeltme yapılır. Bu düzeltme dinamik basıncın derinlikle üstel olarak değiştiğini göz
önüne alarak yapılır ve etkisi sephiye kuvvetinin dalga tepesinde azalması dalga
çukurunda ise artması şeklinde ortaya çıkar. Bu nedenle çoğunlukla ihmal edilen bu
düzeltmeye ilerideki bölümlerde daha ayrıntılı olarak değineceğiz.
Yukarıda anlatılan dalgalardaki dinamik düzeltme gerçekte yaklaşık bir düzeltme olup
dalgaların geminin veya açıkdeniz yapısının varlığı nedeniyle hiçbir şekilde
bozulmaya uğramadıkları varsayımına dayanmaktadır. Oysa dalgaların gemi veya
açıkdeniz yapıları gibi çok büyük yapıların varlığından etkilenmemeleri olanaksızdır.
Gelen dalgalar böyle büyük yapıların civarında saçılmaya (Difraksiyon) uğrarlar ve
bu nedenle yapı civarında basınçta bir değişme ortaya çıkar. Bu değişmenin yanı sıra
gemiler veya sabit olmayan açıkdeniz yapılarında dalgaların yarattığı hareketler
5
nedeniyle yapıdan denize bir enerji aktarması (Radyasyon) söz konusu olur. Bu
nedenle de gemi yüzeyindeki dinamik basınç alanında ikinci bir değişme de oluşur.
Diğer dinamik etki geminin kendi hareketlerinden ötürü ortaya çıkar. Dalgalar
içersinde yüzmekte olan herhangi bir yapı üçü doğrusal ve üçü dönme olmak üzere
altı serbestlik dereceli hareket yapar. Bunlardan ileri-öteleme, yan-öteleme ve dalıpçıkma hareketleri sırasıyla boyuna, enine ve düşey doğrultulardaki doğrusal
hareketlerdir. Boyuna eksen, enine eksen ve düşey eksen etrafındaki dönme
hareketleri de sırasıyla yalpa, baş-kıç vurma ve savrulmadır. Bütün bu hareketler
ivmeli hareketler olup açıkdeniz yapısındaki her kütleye aktarılmakta ve o kütle
üzerinde dinamik bir yük oluşmasına neden olmaktadır. Genel olarak hareketlerin
ivmeleri uçaktaki hareketlerin ivmelerine kıyasla oldukça küçüktür. Örneğin
uçaklarda, özellikle savaş uçaklarında, bu ivmeler yerçekimi ivmesinin birkaç katı
olduğu halde gemilerde bu ivmeler çoğu zaman yerçekimi ivmesinin onda biri
mertebelerindedir. Bu nedenle çoğu zaman dinamik yükler statik yüklere kıyasla daha
küçüktür. Ne var ki bu yüklerin de göz ardı edilmemesi gerekir.
Daha evvelce de belirtildiği gibi gemilerin veya açıkdeniz yapılarının dalgalarla
karşılaşma frekansları arttıkça dinamik etkiler de artar ve hareketlerinin genlikleri
büyür. Özellikle dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma bileşik hareketleri sırasında hareket
genlikleri hızla büyüyerek yapının baş veya kıç tarafları sudan çıkıp sonra hızla su
yüzüne çarparlar. Dövünme adı verilen bu olayda ortaya çıkan kuvvet darbe kuvveti
olup yerel olarak çok büyük değerlere ulaşabilir. Ayrıca bu tür darbe yükleri her
frekanstan etki yarattıkları için yapının doğal frekansında titreşim yaratarak
gerilmelerin gemi veya açıkdeniz yapısının bütününe yayılmasına da neden olur.
Dalgaların ve yapının hareketleri dışında açıkdeniz yapılarında dinamik etkilere neden
olan diğer bir faktör de rüzgârdır. Rüzgârların gemi yüzeyinde yarattıkları basınçlar
oldukça yüksek olmalarına rağmen bu basınçların yarattığı kuvvetler çok ender olarak
büyük değerlere ulaşırlar. Bunun nedeni ise rüzgardaki enerjinin büyük bir kısmının
gemiyi hareket ettirmekte harcanması yapıyı deforme ettirmek için ise bu enerjinin
sadece küçük bir kısmının kalmasıdır.
1.3 Gemi ve Açıkdeniz Yapılarının Deformasyonu
Gemiler veya açıkdeniz yapılarına etki eden statik yükleri incelerken bu yapıların
boyuna giden düşey bir düzlem içinde bir kiriş gibi eğilmeye maruz kalacağını
gördük. Bu tür deformasyon gemilerin ve açıkdeniz yapılarının maruz kalabileceği en
önemli deformasyon türü olup deformasyondan bütün yapı etkilenir. Geminin boyuna
eğilmesi göz önüne alınırken sözü edilmesi gereken başka deformasyon tipleri de
vardır. Bunlardan ilki yatay düzlem içinde oluşan eğilmedir. Ancak yatay eğilme
sakin suda meydana gelmeyip mutlaka dalgalı deniz koşullarını gerektirir. Bir an için
dalgalı bir denizde bir geminin dalga cepheleriyle açı yaparak ilerlediğini düşünelim.
Bu durumda dalga cephesi gemi orta simetri düzlemine dik olmadığı için geminin
herhangi bir kesiti ele alındığında bu kesitin iskele ve sancak tarafları arasında su
seviyelerinde farklılıklar olacağı gözükmektedir. Bu durumu açıklayan bir kesit Şekil
1.4’de gösterilmektedir. Su hatlarında oluşan bu meyil gemi boyunca değişiklik
gösterir ve dalga yapısı ile dalga cephesi ile yapı arasındaki açıya bağlı olarak işaret
de değiştirir. Bu da doğal olarak gemi boyunca yan kuvvetler oluşmasına ve yapının
yan-öteleme ve savrulma hareketleri yapmasına neden olur. Yan kuvvetlerin sonucu
6
sadece yan-öteleme ve savrulma hareketleri ile kalmayıp deniz suyunun bu
hareketlere karşı gösterdiği direnç sonucu yatay düzlem içersinde de eğilmelerin
ortaya çıkmasına neden olur. Bu tip eğilme geçmişte genellikle ihmal edilmiştir ve
genellikle bu tip eğilmenin düşey düzlemdeki eğilmeye kıyasla çok önemsiz olduğunu
söylemek doğru olur. Ancak son yıllarda dinamik etkileri hesaplayan programların
oldukça gelişmesi ve edinilen bazı deneyimler sonucu bu tip eğilmenin de önemli
olabileceği inancı giderek yaygınlaşmaktadır.
Şekil 1.4: Dalgalı denizlerde dalgalarla açılı olarak ilerleyen bir geminin sephiye
dağılımı
Şekil 1.4’deki meyilli su hatları göz önüne alındığında bu meyillerin yapının bir
ucunda bir tarafa meyilli olarak başladığı ve meyillerin yapı ortasına doğru tedricen
azalıp ortadan sonra meyillerin ters tarafa doğru olduğu gözükmektedir. Bu da yan
ötelemenin yanı sıra boyuna eksen etrafında dönme hareketine de neden olur. Bu
harekete de denizin bir direnç göstereceği düşünüldüğünde yapının iki düzlemdeki
eğilmesinin dışında bir de burulmaya zorlanacağı açıkça gözükmektedir. Yine bu tür
zorlamaların ne denli önem taşıyacağı tartışmaya açıktır ve büyük bir olasılıkla
boyuna eğilmelere kıyasla oldukça önemsizdir. Ancak ambar ağızları yapıların
burulma mukavemetini önemli ölçüde etkilediklerinden ambar ağzı boyutlandırmaları
ve mazernaların tasarımı açısından burulma mukavemetinin incelenmesi önemlidir.
Şekil 1.5: Gemi orta kesitinin iç ve dış statik yükler altında enine deformasyonları
Şimdi herhangi bir açıkdeniz yapısı olarak bir geminin enine kesitini göz önüne alalım
ve bu kesite etki eden yükleri inceleyelim (Şekil 1.5). Her şeyden önce bu kesit
gemiyi çevreleyen deniz nedeniyle hidrostatik basınca maruzdur. Ayrıca gemi kendi
yapısal ağırlığı ve taşıdığı kargo nedeniyle iç zorlamalara maruzdur. Bu statik
yüklerin gemi yapısı üzerindeki etkisi Şekil 1.5’de kesikli çizgilerle gösterilen enine
7
deformasyonları
yaratmaktır.
Burada
enine
deformasyonların
boyuna
deformasyonlardan tamamen bağımsız olduğunu ve bu deformasyonların boyuna
deformasyonlar olsun veya olmasın ortaya çıkabileceklerini belirtmekte yarar vardır.
Bu nedenle açıkdeniz yapılarında enine deformasyonlar ve enine mukavemeti boyuna
mukavemetten ayrı bir konu olarak tek başına ele almakta yarar vardır.
Şekil 1.6: Gemi dip yapısının hidrostatik yükler altında enine deformasyonları
Açıkdeniz yapılarına etki eden hidrostatik basınç ve iç yükler sadece enine ve boyuna
deformasyonlara neden olmakla kalmazlar ayrıca daha yerel deformasyonlara da
neden olurlar. Bu tür zorlamalar için en tipik örnek olarak geminin iç dibinde iki dolu
döşek arasında kalan dip kaplaması ve buradaki deformasyonlar gösterilebilir (Şekil
1.6). Bu tip yapılarda iki dolu döşek arasındaki levhalar dolu döşeklerin arasındaki
bölgede eğilmeye uğrar. Yerel yükler altında zorlanan yapılara diğer örnekler tank
duvarları, su geçirmez perdeler ve ağır yerel yükleri taşıyan derin tulaniler olarak
verilebilirler. Bu tip zorlamalar ve deformasyonlar da bir üçüncü tip mukavemeti,
yerel mukavemeti oluşturmaktadır
Açıkdeniz yapılarının zorlanmalarını özetleyecek olursak bu yapıların mukavemetini
üç bölümde incelemenin mümkün olduğunu görürüz.
 Boyuna mukavemet
 Enine mukavemet
 Yerel mukavemet.
Yapının herhangi bir yeri herhangi bir anda bu zorlamaların herhangi biri veya bir
kaçının bileşimi olarak ortaya çıkabileceği için yapıda oluşacak gerilme durumu
oldukça karmaşık olacaktır. Ancak açıkdeniz yapılarının mukavemetini
inceleyebilmek ve bunlara uygun yapıları tasarlayabilmek için her üç tür zorlamanın
karakteristik özelliklerini anlamak gerekir.
1.4 Gemi ve Açıkdeniz Yapılarında Elemanların Yapısal Fonksiyonları
Gemi ve açıkdeniz yapılarının deniz koşullarında düşey ve yatay boyuna düzlemlerde
eğilmeye zorlandıklarını gördük. Bu nedenle açıkdeniz yapıları düşey ve yatay
boyuna düzlemlerde eğilmeye mukavemet edebilecek şekilde tasarlanmalı, yani
yapıyı oluşturan elemanlar bu zorlamaya direnebilecek şekilde düzenlenmelidirler.
Buradan açıkça gözükmektedir ki açıkdeniz yapısının bütün boyunun büyük bir
kısmında devamlı olarak var olan elemanlar boyuna mukavemete katkıda bulunan
temel elemanlardır. Bu kategoriye dâhil edebileceğimiz yapı elemanlarını bordo ve
dip kaplamaları, güverteler, iç dip kaplaması, orta ve yan iç omurgalar, güverte altı
derin tulanileri, stringerler, marjin levhası ve varsa boyuna perdelerdir (Şekil 1.7).
8
Güvertelerde genellikle ambar ağızları ve makine açıklıklarının dışında kalan sürekli
kısımlarını göz önüne almak adet haline gelmiştir.
Şekil 1.7: Gemilerde boyuna mukavemete katkıda bulunan elemanlar
Şekil 1.7’de çok açıkça gözüktüğü gibi bu kesite sahip olan gemi, diğer boyutları
kalınlığına kıyasla çok büyük olan bir kutu kiriş oluşturmaktadır. Dolayısı ile bu kutu
kirişin hidrostatik basınçlara be burulmaya karşı mukavemetinin yeterli olmayacağı
açıkça bellidir. Bu soruna çözüm olmak üzere, klasik gemi inşaatı geleneğinden
esinlenerek, gemiler ve açıkdeniz yapılarında dış cidarı 600 mm ile 1000 mm arasında
değişen aralıklarla destekleyici çerçeveler yerleştirilir. Bu tip çerçevelerle takviye
edilmiş yapılara enine sistemde inşa edilmiş yapılar denir. Enine sistemde kullanılan
çerçeveler üç kısımdan oluşur (Şekil 1.8).
Şekil 1.8: Enine sistemdeki geminin yapısını oluşturan elemanlar
Çerçevenin dip kısmını oluşturan parçası döşek adını alır geminin çift dibi boyunca
orta iç tulaniden marjin levhalarına kadar uzanır. Döşekler dolu ve boş döşek olmak
üzere iki tiptirler. Bunlardan boş döşekler dip ve iç dip kaplamalarına kaynaklanmış
profiller ve bu profilleri birbirlerine bağlayan düşey payandalardan oluşurlar. Boş
döşekler Şekil 1.9’da sağ tarafta görülmektedir. Dolu döşekler ise dört beş postada bir
kullanılan saçtan kesilmiş ve tank sonlarına isabet edenleri dışında hafifletme delikleri
9
olan elemanlardır. Doludğşekler Şekil 1.9’da sol tarafta görülmektedir. Hafifletme
delikleri aynı zamanda çift dip tanklarında rahatça dolaşabilme olanağını sağlar ve bu
deliklerin yanlarında burkulmaya karşı stifnerlerden yararlanılır.
Şekil 1.9: Enine sistemdeki bir gemide dip yapısı ve döşekler
Çerçevenin bordo hizasına gelen ve bordoya kaynaklı olan kısmına posta denir.
Postalar güverte sayısına göre değişir ve daha üst güvertelere çıkıldıkça maruz
kaldıkları zorlamalar azalacağı için boyutları küçülür. En alt posta iç dibe veya olması
halinde marjin levhasına oldukça büyük boyutları olan marjin braketi aracılığı ile
bağlanırlar. Postalar da döşekler gibi profillerden yapılan normal postalar ile saçlardan
kesilmiş ve uç kısımlarına burkulmaya karşı mukavemetini artırmak üzere alın laması
kaynatılmış derin postalar olmak üzere iki değişik tipte olurlar (Şekil 1.10). Bunlardan
derin postalar dolu döşeklerle normal postalar da boş döşeklerle aynı hizaya gelecek
şekilde düzenlenirler.
Şekil 1.10: Enine sistemdeki bir gemide bordo yapısı ve postalar
Çerçevenin son parçası güverteler altına isabet eden ve güverteleri takviye amacını
güden kemerelerdir. Kemereler de döşekler ve postalar gibi profillerden imal edilmiş
olan normal kemereler ve saçlardan imal edilmiş derin kemereler olmak üzere iki
tipdirler. Derin kemerelerde yine burkulmaya karşı mukavemeti artırmak için alın
lamasıyla takviye edilmesi alışılagelmiş bir uygulamadır. Derin kemereler de derin
postalar ve dolu döşeklerle aynı sırada olacak şekilde düzenlenirler. Kemereler ambar
ağızları dışında bordodan bordoya uzanırlar ve çerçevenin kapanmasını sağlarlar.
Ancak ambar ağızlarının varlığı kaçınılmaz olduğu için ambar ağızlarında kemereler
zorunlu olarak süreksizliğe uğrarlar. Bu zaafı kısmen için ambar ağızlarında
10
kemerelerce taşınmakta olan yükleri dağıtabilecek ve mazerna adı verilen ambar ağzı
yapıları yapılır (Şekil 1.11).
Daha evvelce de sözü edildiği gibi bu çerçeveler dış kabuğun mesnetlenmemiş
aralığını azaltarak kabuk olarak düşey doğrultuda burkulmasını önlemek ve
taşıyabileceği basınç yükü kapasitesini artırmayı amaçlamaktadır. Ayrıca bu
çerçeveler burulma yüklerine karşı da yüksek mukavemete sahip olacaklarından dış
kabuğun enine deformasyonlarına da büyük ölçüde direnç gösterirler. Bu karakterleri
icabı bu çerçeveler enine mukavemete katkıda bulunan temel elemanlardır.
Şekil 1.11: Kemereler ve ambar ağzı yapıları
Zorlamalar göz önüne alındığında en önemli zorlamaların su basıncından
kaynaklanacağı açıktır. Su basıncının da hidrostatik ve hidrodinamik olmak üzere iki
kısımdan oluşmakta olduğunu daha evvelce görmüş ve bunlardan hidrostatik olanın
genellikle daha önemli olduğuna değinmniştik. Dolayısı ile derinlikle artmakta olan
hidrostatik basıncın dip yapısında çok daha fazla olacağı ve buna bağlı olarak dip
yapısının çok daha sağlam yapılması gerektiği aşikardır. Bu nedenle gerek dip
kaplama saçları gerekse döşekler ve orta ve yan iç omurgalar ve iç dip kaplamasından
oluşan dip yapıları bordo ve güvertelere kıyasla çok daha sağlam olurlar.
Bordoya ve bordoyu takviye eden postalara da gelen en önemli yükler su basıncıdır.
Burada hidrostatik basınçlar yukarı çıktıkça azalır ve su çekiminden yukarıda
tamamen ortadan kalkarlar. Ancak dalgalar nedeni ile ortaya çıkmakta olan
hidrodinamik basınç dalga tepelerine doğru artmakta olduğundan borda yapısı su
çekiminden yukarıda da su basıncından etkilenir. Öte yandan ana güverte dışındaki
güverteler için su basıncı hemen hemen hiç bir önem taşımaz ve bu yapılar için
belirleyici olan zorlamalar ambar yüklerinden oluşur. Bu zorlamaların esas önemli
olan kısmı ağırlıklarından oluşan statik yüklerdir ama gemilerin dalgalar arasında
büyük ivmelere ulaşan hareketleri sırasında oluşan atalet kuvvetleri de önem kazanır.
Ana güvertede ise hava koşullarına açık olması nedeniyle dalgaların yaratabileceği
hidrodinamik basınç yükleri hala daha önem taşımaktadır.
Enine mukavemete katkıda bulunan bir diğer önemli eleman da su geçirmez enine
perdelerdir. Bu perdelerin esas işlevleri gemi içinde birbirinden bağımsız bölümler
yaratarak yaralı halde stabilite sağlanabilmesi olmakla birlikte stifnerlerle takviye
edilmiş levhalardan oluştuklarından (Şekil 1.12) çok büyük rijitliğe sahip olup dış
kabuğun enine deformasyonlarına da önemli ölçüde mukavemet ederler. Perdelerin
boyuna mukavemet açısından en önemli işlevi de burulmaya karşı mukavemettir.
11
Şekil 1.12: Su geçirmez enine perdelerin yapısı
Enine sistemde gemi inşaatı klasik sistemdir ve 1970’lerden sonra tanker boyutlarının
hızla artmasıyla mukavemet açısından önemli zaaflar göstermeye başlamıştır.
Bunlardan en önemlisi dip ve güverte saçlarında ve yapısında ortaya çıkan boyuna
burkulmalardır. Gemi boylarının çok büyük boyutlara ulaşması dış kabuğun enine
burkulmaya kıyasla boyuna burkulmanın çok daha büyük sorun haline gelmesine
neden olmuştur. Öte yandan dış kabuğun enine burkulmasının ve enine
deformasyonların da hala belirli ölçüde önem taşıdığı da göz önüne alınarak
1970’lerden itibaren Isherwood sistemi adıyla da bilinen boyuna inşaa sistemi
geliştirilmiştir.
Şekil 1.13: Boyuna sistemde tasarlanmış bir tankerin yapısı
Bu sistemde dolu döşek, derin posta ve derin kemerelerden oluşan derin çerçeveler ve
su geçirmez enine perdeler korunarak enine deformasyonlara karşı önlem alınırken
boş döşek ile normal posta ve kemerelerden oluşan enine takviyeler yerine boyuna
olarak kullanılan profil elemanlarla boyuna burkulma problemine çözüm aranmıştır.
Geliştirilen bu sistem oldukça başarılı olmuş ve bu sayede çok büyük boyutlardaki
tankerler mukavemet açısından sorun yaratmayacak şekilde inşaa edilebilmişlerdir.
Böyle bir tanker yapısı Şekil 1.13’de görülmektedir.
Şekil 1.14: Karışık sistemde tasarlanmış bir tankerin yapısı
12
Isherwood sisteminin büyük boyutlu tankerlerdeki başarılı uygulamalarından sonra
özellikle dökme yük gemilerinde enine sistemden uzaklaşmalar başlamış ve karışık
inşaa sistemleri ortaya çıkmıştır. Bu sistemler arasında en çok kabul gören ve en
yaygın olarak kullanılan sistem dip ve güverte yapılarında boyuna sistem uygularken
bordo yapısında enine sistemin tercih edildiği karışık sistemdir (Şekil 1.14). Bu
sistemin ağırlık açısından da oldukça önemli bir avantaj sağlamakta olduğu tespit
edilince karışık inşa sistemi son zamanlarda çok daha yaygın olarak kullanılmaya
başlanmıştır. Bu şekilde inşa edilen gemilerde güverte ve dip yapılarındaki tulaniler
gemi güvertesinin ve dip saçlarının burkulmasını önlemekte bordoda kullanılan
postalar ise bordolardaki yerel basınca karşı mukavemet etmektedirler. Güverte altı ve
dip tulanilerinin de basınç yükü taşımaları gerektiği göz önüne alındığında tulanilerin
taşınmayan aralıklarını kısaltmaları açısından dolu döşeklerin ve derin kemerelerin bu
yapılarda korunması gerektiği aşikardır.
Şekil 1.15: Enine sistemde tasarlanmış bir geminin güverte yapısı
Güverte altlarında, özellikle geniş gemilerde güvertelerin sadece derin kemereler veya
derin tulanilerle başka bir destek olmaksızın taşınabilmeleri imkansız sayılabilir. Bu
nedenle kemereleri taşımak amacı ile düşey kolonların yani payandaların kullanılması
gereklidir. İlk gemilerde bu payandalar oldukça sık yerleştirilmiştir. Tipik olarak her
iki kemerede bir olup ahşap teknelerdeki uygulamanın bir uzantısı olarak boyuna
konan braketler aracılığı ile aradaki kemerelere de destek sağlanmıştır. Bu tasarım
şekli ister istemez ambarlarda yükleme işlemlerini hem güçleştirmiş hem de
ambarlara girecek yüklerin boyutlarını sınırlamıştır. Bu durum yük gemilerinin
boyutlarının büyümesiyle önemli bir sorun haline gelmiş ve zamanla bu sorunu
aşmanın yolu bulunmuştur. İlk olarak enine sistem güvertelerde kemereleri bordolar
arasında desteklemek için derin tulaniler kullanılmış ve derin tulaniler çok daha büyük
aralıklarla payandalar tarafından desteklenmiştir. Bu payandalar genellikle ambar ağzı
köşelerine veya dar gemilerde ambar ağzı sonlarında ortaya yerleştirilir ve böylece
ambarlarda çok daha büyük boyutlarda kargolar çok daha büyük kolaylıkla hareket
ettirilebilir. Bu şekilde tasarlanmış bir geminin güverte yapısı Şekil 1.15’de
gösterilmiştir.
Güvertenin yukarıda tanımlandığı şekilde tasarlanması sonucu ambarlarda çalışma
çok daha kolaylaştığı gibi postaların boyutlarında büyük ölçüde ekonomi sağlanması
sonucu ambarlarda daha fazla yük taşıyabilme olanağı da doğar. Daha sonraları
güvertelerde boyuna sistem kullanıldığında kemereler yerine güverte altı tulanileri
kullanılmış ve güverte altı tulanileri kullanılan derin kemereler ile taşınmışlardır
(Şekil 1.16).
Bu bölümde sözü edilen bütün elemanlar boyuna eğilme ve enine deformasyonlara
mukavemet etmenin yanısıra her biri ayrıca yerel yüklere karşı da mukavemet
13
etmektedir. Örneğin kemereler ve tulaniler çoğu zaman güverte makinaları veya
yükleme boşaltma tesisatlarından ötürü ortaya çıkan yerel yükleri de taşımak
zorundadırlar. Dış kaplama postalar ve döşekler arasında su basıncından ötürü ortaya
çıkacak eğilme zorlamalarına karşı mukavemet etmek zorundadır. Bu durumda
geminin bütün elemanlarının hepsinin yerel mukavemete iştirak eden birer elemen
olduğunu belirtmek gerekir.
Şekil 1.16: Boyuna sistemde tasarlanmış bir geminin güverte yapısı
Bu alt bölümde gemiyi oluşturan elemanların hepsinin ne tür mukavemet
fonksiyonlarına iştirak ettiklerini inceledik. Görüldüğü gibi elemanların bir çoğunun
yapısal mukavemet açısından birden fazla fonksiyonu vardır. Böylesine karmaşık bir
yapının tasarımı ve elemanlarının boyutlarının tayini oldukça karmaşık bir iştir ve
ardışık yaklaşımlarla ele alınması zorunludur. Bu karmaşık yapının tasarım işlemini
ele almadan önce tasarımı dolaylı olarak etkileyen önemli bir faktör olan açıkdeniz
yapılarında kullanılan malzemelere ve bu malzemelerin karakteristiklerine göz
atmakta yarar vardır. Ayrıca tasarımın inşa teknikleri açısından da uygun seçilmesi
gerektiğinden inşa tekniklerini ve inşaat sırasında ortaya çıkabilecek sorunları da
incelemek gerekir. Bu konular bir sonraki bölümde ele alınacaktır.
14
2. GEMİ VE AÇIKDENİZ YAPILARINDA
MALZEMELER VE İMALAT
TEKNİKLERİ
2.1 Gemi ve Açıkdeniz Yapılarında Kullanılan Malzemeler
Bu altbölümde gemi ve açıkdeniz yapılarının inşaatında kullanılan malzemeler ve
bunların özellikleri ele alınacaktır. Dersin konusu yapısal mukavemet olduğu için
burada sadece mukavemete katkıda bulunan elemenlerda kullanılan malzemeler
incelenecektir. Geleneksel olarak gemilerde mukavemata katkıda bulunan elemanlar
çelik, aliminyum alaşımları, ahşap ve plastikten oluşur. Bu malzemelerden en yaygın
olarak kullanılmakta olan malzeme çeliktir. Aliminyum ve plastik daha ziyade
boyutları deplasman gemilerine kıyasla daha küçük olan yüksek hızlı teknelerde
ağırlıktan tasarruf amacı ile kullanılırlar. Plastik malzeme günümüzde küçük
boyutlardaki sürat tekneleri ile sınırlı olmakla birlikte giderek büyüyen boyutlarda
uygulanmaya da başlanmıştır. Aliminyum daha büyük boyutlar ile katamaranlar gibi
özel tipli teknelerde ve teknesi çelikten imal edilmiş bazı gemilerin üst yapılarında
kullanılmaktadır. Ahşap malzeme genellikle tarihsel malzeme olup uygulama alanı
günümüzde sadece tenezzüh teknesi olarak kullanılan geleneksel teknelerle sınırlı
kalmaktadır. Bu malzemelerin özelliklerini tek tek ele almadan önce genel olarak
karakteristiklerini tayin etmek için uygulanan testleri ele alacağız.
2.1.1. Malzeme Karakteristiklerinin Belirlenmesi
Malzemelerin karakteristiklerini belirlemek için bazı standart testler kullanılmaktadır
[3]. Bu testlerden en önemlisi çekme deneyidir. Bu test için genellikle boyutları
standart olan dairesel kesitli, seyrek olarak da kare kesitli çubuklar kullanılır. Bu
çubukların kesitleri daima boylarına kıyasla çok daha küçük seçilirler ki kesit içi
gerilmeler sabit kalarak deney sonuçlarının değerlendirilmesinde yapılan varsayımlar
sağlıklı bir hassaslıkla sağlanabilsinler. Deney çubuklarının uç kısımları çekme
cihazına bağlandığı için bu uçlar deney kesitine göre daha kalın yapılarak malzemenin
bağlantı nedeniyle zedelenip yapay olarak mukavemet kaybetmesi engellenir. Bu
şekilde deney düzeneğine bağlanan parçaya yavaş yavaş artırılan bir çekme kuvveti
uygulanmaya başlanır. Düzeneğin çalışması sırasında uygulanan kuvvetin yanısıra
‘extensometre’ adı verilen hassas bir cihaz kullanılmak suretiyle deney parçasının
boyu da devamlı olarak ölçülür.
İlk başlangıçta deney parçasının elastik olarak uzadığı görülür. Yani bu sırada parça
üzerindeki kuvvet kaldırıldığında parçanın boyu orijinal uzunluğuna döner. Elastik
bölge sınırlarında kalındığı sürede parçanın kesitinde gözle görülür bir değişme ortaya
çıkmaz. Kuvvetin belirli bir değere ulaşması ile kuvvetin artırılmasına gerek
kalmaksızın kesitte aniden gözle görülür bir küçülme olur ve boyunda kalıcı bir
15
uzama ortaya çıkar. Bu malzemenin plastik bölgeye geçtiğini gösterir ve bu olaya
malzemenin akması denir. Bu nokta aşıldıktan sonra malzemenin orijinal uzunluğuna
dönmesi olanaksızdır. Bu noktadan sonra kuvvet artırıldığında çubuğun boyu hızla
uzamaya kesiti de hızla daralmaya başlar. Kuvvet yine belirli bir noktaya eriştikten
sonra kuvvette herhangi bir artmaya gerek kalmadan hızla uzamaya ve daralmaya
devam edip kısa bir süre içinde ve genellikle parçanın ortasına yakın bir yerden kırılır.
Parça kırıldığı sırada kesiti boyun büyük bir kısmında çok az bir kesit değişmesine
uğramış olmasına rağmen kırık civarında kesiti büyük ölçüde incelmiştir (Şekil 2.1).
Şekil 2.1: Orijinal deney çubuğu ve kırıldıktan sonraki hali
Çekme deneylerinin sonucu gerilmelerin genlemelere bağlı olarak değişimini gösteren
bir grafik olarak elde edilir. Burada gerilmeler birim alana etki eden kuvvet olarak
tanımlanmıştır ve her an kaydedilen çekme kuvvetinin deney parçacığına oranı olarak
hesaplanır. Bu noktada deney parçacığının kesit alanının kuvvete bağlı olarak
değiştiğini hatırlamakta yarar vardır. Alandaki bu değişmenin lineer bölgede ihmal
edilebilecek kadar küçük olduğunu hatırlarsak hesaplanan gerilme değerinin oldukça
hassas hesaplandığını kabul edebiliriz. Ancak akma olayının ortaya çıkmasıyla
birlikte kesitteki daralmanın oldukça büyük değerlere eriştiğini göz önüne alırsak
gerilme değerinin gerçek değerinden daha küçük olarak hesaplanmış olacağı açıkça
görülebilir. Gerilme F çekme kuvveti ve Ao deney parçasının orijinal kesit alanı olmak
üzere
F
(2.1)

Ao
formülü ile verilir. Ayrıca bu hesaplama yöntemi kesit içinde gerilmenin kesitte
düzgün olarak dağıldığı varsayımına dayanmaktadır ve ancak boylarına oranla
kesitleri yeteri kadar küçük olan parçalar için geçerli olabilir.
Genleme de parçanın zorlama altında orijinal boyuna göre uzaması olarak tanımlanır
ve orijinal boyu lo ile herhangi bir andaki uzamış boyu l olmak üzere
l  lo

(2.2)
lo
şeklinde hesaplanır. Bu hesaplardan yararlanarak elde edilen bir çekme deneyine ait
diyagram Şekil 2.2a’da gösterilmektedir.
Şekil 2.2: Yumuşak çelik malzemeye uygulanmış bir çekme deneyi sonucu
16
Çekme diyagramında yatay eksen genlemeleri düşey eksen de gerilmeleri
göstermektedir. Malzeme e noktasına kadar doğrusal bir değişim göstermekte ve bu
noktadan önceki herhangi bir noktada malzemenin üzerindeki yük kaldırıldığında
malzeme orijinal haline dönmektedir. Bu bölgede gerilmelerle genlemeler arasında
sabit bir oran vardır ve bu oran Young Modülü olarak bilinir.

(2.3)
E

Lineerlik sınırından hemen sonra akma başlar ve bu çekme diyagramına gerilmede
kısa süreli bir instabilite olarak yansır. Akmanın başladığı a noktası akma sınırı olarak
bilinir ve bu noktadaki gerilme akma gerilmesi olarak bilinir. Akma sınırından
itibaren malzeme zorlandıkça gerilme artmaya devam eder ancak bu artış akma sınırı
öncesine kıyasla çok daha azdır ve bu bölgedeki şekil değiçtirme, yani uzama, kalıcı
olur. Yani bu bölgede parçaya uygulanan kuvvet kaldırıldığında parça orijinal boyuna
dönemez. Kuvvetin kaldırıldığı andaki pozisyon olan a’ noktasından lineer değişim
bölgesine bir paralel çizilir ve bu doğrunun yatay ekseni kestiği noktayı belirlersek bu
değerin malzemedeki kalıcı genlemeye eşit olduğunu görürüz.
Gerilmedeki artış m noktası ile belirlenen bir değere kadar devam ettikten sonra
azalmaya başlar. Gerilmenin mutlak gerilme olarak bilinen m noktasındaki değeri
malzemenin taşıyabileceği en yüksek gerilme değeri olarak kabul edilir. Bu noktadan
sonra parça hızla uzamaya devam etmesine karşın gerilme değeri düşerek k
noktasında kırılır. Bu k noktasına kopma noktası bu noktadaki gerilme değerine de
kopma gerilmesi denir. Burada hesaplanmış olan kopma gerilmesinin mutlak
gerilmeden daha küçük olması daha evvelce de belirtildiği gibi kesitin orijinal kesite
kıyasla çok daha fazla küçülmesinden kaynaklanmaktadır. Gerçekte mutlak gerilme
noktasından itibaren gerilme artmaya devam eder ancak kesitteki değişimi hassas bir
biçimde ölçmek olanağı olmadığından bu artışı sağlıklı bir şekilde saptama olanağı
yoktur. Ayrıca bu artışın oldukça küçük olacağı da düşünüldüğünde emniyet açısından
mutlak gerilmey esas almak gelenek olmuştur.
Gerilmeler, özellikle de mutlak gerilme, bir malzemenin mukavemet karakteristiğini,
genleme de o malzemenin deformasyon özelliğinin bir ölçütüdür. Kırılmaların
meydana gelmesinde mutlak gerilme değerinin aşılması rol oynar. Ancak malzemenin
belli bir değerde kırılması o malzemenin kırılma anında daima aynı uzamaya maruz
kalacağını belirtmez. Parçanın malzemesi yanısıra imalat şekline bağlı olarak kırılma
anında uzama daha az veya daha çok olabilir. Buna bağlı olarak mutlak gerilme
erişildikten sonra çok kısa bir sürede kırılan malzemelere kırılgan malzemeler deriz.
Bazı malzemeler ise mutlak gerilme sınırı aşıldıktan sonra bir hayli uzar ve ondan
sonra kırılırlar. Bu malzemelere de sünek malzemeler denir. Sünek ve kırılgan
malzemelere ait çekme deney sonuçları arasındaki farklılık Şekil 2.2b’de
verilmektedir. Sünek malzemelerin mutlak gerilme değeri daha düşük olmakla birlikte
kırılmadan önce çok daha fazla uzadıkları burada açıkça görülmektedir.
Bu noktaya kadar ele aldığımız çekme testleri en yaygın olarak uygulanan ve en
yerleşik testler olmakla birlikte tek test değildir. Bundan sonraki paragraflarda yapılan
diğer testleri de ele alacağız. İlk olarak çekme deneyine çok benzeyen ancak
uygulaması hem çok daha güç hem de çok daha sınırlı olan basınç deneylerinden söz
etmek gerekir. Bu testlerde yine benzer tip deney parçaları kullanılır ancak parçalar
çekme yerine basınç kuvvetine maruz bırakılır. Doğal olarak bu testte, bazı çok özel
malzemeler dışında, parçalar basınç altında kısalmaya ve kesitleri genişlemeye maruz
17
kalır. Ancak bu testlerden çekme testlerinde olduğu gibi anlamlı sonuçlar elde etmek
hemen hemen olanaksızdır. Bilhassa sünek malzemelerde akma sınırına erişildikten
sonra bir mutlak gerilmeye ulaşmak ve daha sonra parçayı kırabilmek olanaksızdır.
Çoğu zaman deney cihazının gücü yetersiz kaldığından hareketsiz hale gelir. Deney
cihazının gücünün yettiği hallerde ise malzeme iyice yassılaşana dek kısalır ve
genişler. Basınç deneyine tabi tutulmuş sünek bir parça Şekil 2.3a’da gösterilmiştir.
Sünek malzemelerin büyük bir çoğunluğu basınç altında da çekme deneyinde elde
edilen mukavemet değerlerini sergilerler. Çekme ve basınç altında aynı değerleri
sergileyen bu tip malzemelere düzenli (even) malzemeler denir.
Şekil 2.3: Basınç deneyine tabi tutulmuş parçaların deney öncesi ve sonrası durumları
Kırılgan malzemelerde ise parça sünek malzemelerden farklı olarak basınç altında
kırılırlar. Kırılgan malzemeden yapılmış bir parçanın basınç deneyinde kırılmış bir
örneği Şekil 2.3b’de gösterilmiştir. Burada Kırılmanın oldukça eğimli bir düzlemde
meydana geldiğine dikkat etmek gerekir. Bu kırılmanın oluşan kayma gerilmesi
altında olduğunu göstermektedir. Kırılgan malzemelerin basınç altındaki bu davranışı
ve kesitindeki değişmenin sınırlılığı deney sırasında gerilme-genleme ilişkisinin elde
edilmesine olanak verir. Kırılgan malzemelerin genellikle basınç altında mukavemeti
çekme mukavemetlerine kıyasla daha yüksektir. Basınç altında farklı değerler
sergileyen bu tip malzemelere düzensiz (uneven) malzemeler denir.
Malzeme karekteristiklerinin tespiti açısından önemli olan bir diğer deney de eğilme
deneyidir. Bu deney için yine standart parçalar kullanılır. İnce bir silindirik çubuk
olarak seçilen deney parçası iki ucundan mesnetlenerek ortasından düşey kuvvetle
kırılana dek zorlanırlar. Bu deneyler sırasında bir gerilme-genleme eğrisi çıkartmanın
anlamı yoktur, çünkü eğilmeye zorlanan bir çubuğun kesitinde gerilmeler değişkendir.
Gerçekten de kirişin eğilme sırasında konkav olan yüzeyinde basınç konveks olan
yüzeyinde ise çekme gerilmeleri oluşur. Burada esas amaç eğilme durumunda
malzemenin mukavemetini kontrol etmektir ve bunun için çekme deneyinden elde
edilmiş olan gerilme değerlerinden ve kirişlerin eğilme hesabından yararlanılır.
Eğilme deneyi sırasında kullanılan malzeme sünek ise mukavemet yitimi akma
sonucu ortaya çıkar (Şekil 2.4a). Malzemenin kırılgan olması halinde deney parçası
çok fazla deformasyona uğramadan kırılarak mukavemetini yitirir (Şekil 2.4b).
Şekil 2.4: Eğilme deneyine tabi tutulmuş parçaların deney öncesi ve sonrası durumları
Yukarıda anlatılan deneylerin hepsi malzemenin normal gerilmesi hakkında bilgi
vermekte ama kayma gerilmesi açısından herhangi bir bilgi içermemektedirler.
18
Kayma gerilmeleri hakkında bilgi edinmek için ise burulma deneyi uygulanır. Bu
deney için de ince dairesel kesitli çubuklar kullanılır ve çubuk kırılana kadar
burulmaya maruz bırakılır. Şekil 1.19’da burulma deneyine tabii tutulmuş sünek ve
kırılgan iki deney parçasının deney öncesi ve kırıldıktan sonraki durumları
görülmektedir. Bu deney öncesi parçaların burulmasını ölçebilmek için çubuk
boyunca düz bir çizgi çizilir. Deney sırasında burulma momenti Mb ve çizginin boyu
lo’ın dönme açısı  ölçülür.
Şekil 2.5: Burulma deneyine tabi tutulmuş parçaların deney öncesi ve sonrası
durumları
Genel mukavemet bilgisinden J çubuk kesitinin polar atalet momenti olmak üzere
kayma gerilmesi
M
(2.4)
 b
J
formülünden hesaplanır. Kirişin kayması kirişin birim uzunluktaki dönmesi olup ro
kesitin yarıçapı olmak üzere
r
 o
(2.5)
lo
şeklinde hesaplanır. Burulma deneyleri çekme deneyinde olduğu gibi kayma gerilmesi
ile kayma arasında
(2.6)
  G
şeklinde verilen doğrusal bir bağlantı olduğunu göstermiştir. Burada G burulma
rijitliği adını alıp poisson oranı  cinsinden Young modülüne
E
(2.7)
G
21   
şeklinde bağlıdır. Burulma deneyinde kırılma anındaki kayma gerilmesine
malzemenin mutlak gerilmesi denir ve parçayı kırmak için gerekli moment Mmax ve
kesit boyutlarına bağlı olarak
rM
(2.8)
 k  o max
J
formülünden hesaplanır.
Burulma deneyine tabii tutulan parça sünek bir malzeme ise kolaylıkla ve oldukça
büyük dönmelere maruz kalır. Şekil 2.5a’da görüldüğü gibi başlangıçta düz olan çizgi
deney sonucunda çubuk üzerinde bir helis’e dönüşmüştür. Bu da burulma sırasında
çubuğun ekseni etrafında bir kaç kez döndüğünü göstermektedir. Malzeme kırılgan ise
dönme çok sınırlı kalır. Şekil 2.5b’de kırılgan malzemeden yapılmış parçanın kırıldığı
anda üzerindeki çizginin başlangıçtaki çizgiye göre hemen hemen hiç değişmediği
görülmektedir.
Buraya kadar anlatılan testlerin tamamı statik testlerdir. Yani uygulanan kuvvetteki
değişmeler çok yavaş artırılmakta böylece dinamik yüklerden etkilenilmemesi
19
sağlanmaktadır. Gerçekte malzemelerin değişken yükler altında davranışlarında
farklılıklar ortaya çıktığı bilinmektedir. Örneğin periyodik yüklemelerde yükler
mutlak gerilmenin çok altında kalsalar dahi zamanla yorulmanın ortaya çıktığını ve
kırılmanın gerçekleştiğini biliyoruz. Malzemelerin değişken yükler altındaki
karakteristiklerini belirlemek için de yorulma deneyleri yapılır.
Yorulma testlerinden en yaygın olarak uygulanan test R. R. Moore tarafından
geliştirilmiş olan dönen kiriş testidir. Bu test için de statik deneylerde kullanılan
deney parçalarına benzer bir parça bir yandan eğilmeye zorlamırken bir yandan da bir
motor vasıtasıyla döndürülür. Eğilme deneyinden de bildindiği gibi eğilme sırasında
bir kenar basınç yüküne maruzken karşı kenar çekmeye zorlanmaktadır. Parçanın
dönmesi sonucu kenarlar sürekli yüklemeye göre yer değiştirdiğinden parçanın bir
kenarına etki eden yük basınç ile çekme arasında sürekli olarak değişir ve zamana
bağlı bir zorlama eğrisi elde edilir (Şekil 2.6a). Gerilmenin genliği uygulanan yüke
bağlı olarak değişir ve deney parçası bu genliğe bağlı olarak değişen sayıda çevrime
ulaştığında kırılır.
Şekil 2.6: Yorulma deneylerinden elde edilen sonuçların sunuluşu
Bu deneyler birçok yükleme seviyesinde tekrarlanır ve her yükleme seviyesinde
deney parçasının kırıldığı çevrim sayısı belirlenirse malzemenin yorulma
karakteristiği elde edilmiş olur (Şekil 2.6b). Yatay logaritmik eksende çevrim sayısını
düşey logaritmik eksende de gerilmelerin gösterildiği bu diyagrama Wohler gerilmeömür diyagramı adı verilir. Bu diyagram belirli bir malzemenin belirli bir çevrim
sayısındaki mukavemetini gösterir. Çevrim sayısı arttıkça beklendiği gibi malzemenin
mukavemetini belirleyen gerilme değeri de düzgün bir şekilde azalır. Bazı metallerde
bu azalma çevrim sayısı belli bir değere ulaştığında asimtotik bir değer alır. Bu değere
(e) dayanma limiti denir ve her ne kadar değişik metallerde farklılıklar var ise de
genellikle 106 çevrim civarında mutlak mukavemetin %40 - %50’si civarında olur.
Diğer malzemelerde genellikle bçyle bir limit olmayıp çevrim sayısı arttıkça
mukavemet düşmeye devam eder.
Son zamanlarda yorulma deneylerini doğrudan eksenel yüklemeleri (çekme-basınç)
zamanla değiştirebilen düzenekler geliştirilmiştir. Bu yöntemler deneylere çok daha
fazla esneklik getirmiş ayrıca eksenel gerilmeler kesit içinde sabit kaldıkları için de
ölçmelerin hassasiyeti artmıştır. Bu şekilde yapılan deneyler tarihsel verileri
gerçeklemekte ancak bazı hallerde çok da az olsa düşük değerler vermektedir.
Yorulma deneyleri zamana bağlı olarak değişen yükler olmalarına rağmen genellikle
değişimler kontrollu olarak yapılıp malzemenin zorlamalara karşı adapte olmasına
fırsat verilir. Herhangi bir yapıya ani bir yük uygulanması halinde durum değişir ve
mukavemet açısından malzemenin enerji abzorbe edebilme kapasitesi önem kazanır.
Malzemenin bu özelliğini belirleyebilmek için de darbe deneyi yapılır. Darbe
20
deneyini anlatmadan önce bu özelliğin belirlenmesinde esas olan genleme enerjisi
yoğunluğu, dayanıklılık ve sertlik gibi kavramlara göz atmakta yarar vardır.
Genleme enerjisi yoğunluğu birim hacimdeki genleme enerjisi olup

U   d
(2.9)
0
olarak verilir. Dayanıklılık ise malzemenin kalıcı deformasyona uğramaksızın enerji
emebilme yeteneği olup elastik sınıra kadar olan genleme enerjisi yoğunluğudur.
Dayanma modülü olarak bilinen bu büyüklük
e
1
1 
1 2
U R   d   e  e   e e 
e
2
2
E 2E
0
(2.10)
1 2
UR 
a
2E
olarak hesaplanır. Burada akma sınırı ile elastik limitin yakınlıklarından
yararlanıldığına dikkat edilmelidir. Ayrıca elastiklik modülü yüksek, yani daha katı
olan malzemelerin dayanıklılığının daha düşük olacağı da gözükmektedir. Sertliği ise
benzer bir şekilde malzemenin kırılmadan enerji emebilme yeteneği olup kırılma
sınırına kadar olan genleme enerjisi yoğunluğudur.
 ke
  m 
U T   d   a
(2.11)
 k
2


0
Burada plastik bölgeye ait gerilme – genleme ilişkisi çoğu zaman bilinmediğinden
sertlik için ancak yaklaşık bir değer elde edilebilir. Buradan gözüktüğü gibi benzer
mutlak mukavemete sahip sünek malzemeler carpışma sonucu plastik deformasyonla
da olsa bile kırılgan bir malzemeye kıyasla çok daha fazla enerji emebilirler.
Bu özellikleri belirleyebilmek için çeşitli deneyler geliştirilmiştir. Bunlar arasında en
yaygın olarak kullanılanı Charpy testidir. Bu deneyin temel prensibi ve kullanılan
deney parçacığı Şekil 2.7’de gösterilmektedir. Bir V çentiği olan deney parçası
düzenek üzerinde uygun olarak yerleştirilir ve düzeneğin salınan balyozu belli bir
yüksekliğe kadar çıkartılıp bırakılarak deney parçasına çarptırılır. Balyoz bırakıldığı
yükseklik nedeniyle sahip olduğu enerjinin bir kısmını deney parçacığına bıraktıktan
sonra tekrar belli bir yüksekliğe tırmanır. Bu durumda deney parçacığının emdiği
enerji miktarı sürtünme ve başka bazı kayıplar da göz önüne alınarak balyozun ilk ve
son andaki potansiyel enerjileri arasındaki fark olarak hesaplanabilir.
Şekil 2.7: Harpy darbe deneyi düzeneği ve deney parçası
Deney sırasında çentikteki çatlak ilerlemesi de göz önüne alınarak malzemenin plastik
yapısı hakkında oldukça önemli ve yararlı bilgiler edinilir. Burada plastik şekil
değiştirmenin sıcaklığa bağımlı olduğunu ve deneylerin değişik sıcaklıklarda
21
yapılması gerektiğini hatırlatmakta yarar vardır. Böylece gemi inşaatı açısından
malzemelere ait özellikleri ve bunların belirlenmesi için uygulanan deneyleri
tanımlamış olduk. Bundan sonraki paragraflarda malzemeleri ve özelliklerini ele
alacağız.
2.1.2. Gemi ve Açıkdeniz Yapıları Malzemelerinin Karakteristikleri
Gemi inşaatında kullanılan ilk malzeme ahşaptır ama ondokuzuncu yüzyıldan itibaren
yerini hemen hemen tamamen önce demir ve kısa bir süre sonra da çeliğe bırakmıştır.
Daha sonraki dönemlerde plastik malzemeler (fiberglas) ve aliminyum da, özellikle
küçük teknelerde, sıkça kullanılır hale gelmiştir. Günümüzde gemi ve açıkdeniz
yapılarının inşaatında en çok kullanılan malzeme çeliktir.
Çelik başta karbon olmak üzere içinde bazı başka metaller de içeren bir demir
alaşımıdır. Çelikteki karbon oranı %0.1 ile %1.8 arasında değişir. Çeliklerde bulunan
diğer temel metaller kükürt, fosfor, manganez ve silikondur. Elde edilen çeliğin bu
metalleri ihtiva oranları çeliğin karakteristikleri açısından önemli rol oynarlar.
Örneğin karbon miktarı yükseldikçe çelik sertleşir ve sünekliğini yitirir. Yukarıda
belirtilen metallerin de miktarı malzemenin karakteri açısından önemleri göz önüne
alınarak çeliğin imalatı sırasında kullanılan yöntem aracılığı ile ayarlanır. Genel
olarak asidik ve bazik olmak üzere iki tip imalat kullanılır. Örneğin silikonu yüksek
olan hammadeler kullanıldığında silikonu azaltmaya yönelik imalat yapılacağından
ortaya çıkan curuf asit karakter taşıyacaktır. Fırının cidarlarının curuf ile reaksiyona
girmesini önlemek için cidarların da asit karakterinde olması gerekir. Bu tip imalat
asidik imalat olarak bilinir. Kullanılan ham maddede fosfor oranı yüksek ise amaç
fosforu azaltmak olacak ve çıkan curuf da bazik karaktere sahip olacaktır. Bu curufun
fırın cidarı ile reaksiyona girmemesi için ise cidar bazik seçilir ve bu imalat tarzı da
bazik imalat olarak bilinir.
Çelik malzemenin imalat sırasında elde edilen karakteristikleri daha sonra yapılan
bazı ısıl işlemlerle de değiştirilebilir. Bu işlemler üç tanedir ve sırasıyla su verme,
normalizasyon ve tavlama adını alırlar. Su verme işlemi için malzeme 900oC - 950oC
civarına kadar ısıtıldıktan sonra yağ veya benzer bir sıvı içerisine daldırılarak hızla
soğumasını sağlamaktır. Bu işlem sonucu malzemenin sertleşmesi sağlanır ama buna
karşılık malzeme kırılganlaşır. Bu işlemden sonra malzeme 600oC civarına kadar
tekrar ısıtılıp aynı çekilde hızla soğutulursa malzemenin sertliğinde çok fazla kayba
uğramaksızın sünekliği artırılarak karakteristiği düzeltilebilir. Bu işlem menevişleme
olarak bilinir ve malzemenin kesitlerinde ortaya çıkan mavi-mor hareler ile tanınırlar.
Normalizasyon işlemi ise malzemenin 900oC - 950oC civarına kadar ısıtıldıktan sonra
normal atmosfer koşullarında doğal olarak soğumaya bırakılmasıdır. Bu işlem
sonucunda malzemenin sertliği su verilmiş çelik kadar artmasa dahi ilk haline kıyasla
daha sertleşmesi sağlanır. Ayrıca sünekliğini de fazlaca kaybetmez. Malzemenin
sertliğini kaybetmek pahasına sünekliğini artırmak için malzeme 900oC - 950oC
civarına kadar ısıtıldıktan sonra fırın içerisinde fırınla birlikte çok yavaş olarak
soğumaya bırakılır. Bu işleme de tavlama adı verilir.
Yukarıda anlatılanlardan çelik malzemelerin karakteristikleri gerek imalat şekli
gerekse uygulanan ısıl işlemler sonucu geniş bir yelpaze oluşturacağı açıktır. Bu
malzemeler kabaca iki gurupta toplanabilirler. Birici gurup yumuşak çelikler
dediğimiz sünekliği yüksek sertliği düşük malzemelerdir. İkinci gurupta ise sünekliği
22
daha az fakat sertliği daha yüksek olan yüksek mukavemetli çelikler vardır. Gemi
inşaatında daha ziyade sünekliği yüksek olan yumuşak çelikler kullanılır. Bu çelikler
süneklikleri nedeniyle, özellikle plastik şekil verme açısından, işlenmeleri daha
kolaydır ve mukavemeti açısından yeterlidirler. Bu çeliklerin karbon muhtevası %0.15
ile %0.23 arasında tutulup sünekliğe katkısı nedeniyle manganez içeriği oldukça
yüksek tutulur. Bu çeliklerde kaynak işlemini güçleştiren fosfor ve kaynak işlemini
güçleştirmenin yanısıra plastik şekil verme sırasında çatlakların oluşmasını
kolaylaştıran kükürt miktarlarının %0.05’in altında tutulmasına dikkat edilir.
Yumuşak çelikler de ayrıca en yumuşağı A olmak üzere E’ye kadar değişen
mukavemet karakteristiklerine ayrılmışlardır. Saçların kalınlıkları arttıkça ağırlıktan
tasarruf amacıyla sertlikleri daha yüksek olan B, C, D ve E sınıfları kullanılır. Klas
müesseseleri kullanılan bu gurupların hangi kalınlıktaki saçlarda uygun olacaklarını
kural kitaplarında belirtirler. Bu çeliklerin akma sınırı a 235 N/mm2, mutlak
mukavemet sınırları m de 400 N/mm2 ile 520 N/mm2 arasındadır.
Yüksek mukavemetli çelikler gemi inşaatında daha sınırlı olarak kullanılmakla
birlikte büyük tankerlerin, konteynerlerin ve dökme yük gemilerinin dip ve ana
güvertelerinin orta kısımlarında uygulamaları oldukça yaygın hale gelmektedir. Bu
uygulamalarda saç kalınlıkları açısından önemli sayılacak tasarruflar sağlanmakla
birlikte kaynak işlemleri daha güçleşmekte ayrıca deformasyonlarda büyümeler ortaya
çıkmaktadır. Bu sorunların yanısıra bu şekilde inşa edilen gemilerin yorulma ömrünün
de kısaldığı yönünde şüpheler doğmuştur. Yüksek mukavemetli çelikler de sertlik
açısından en yumuşağından en serte doğru AH, DH, EH ve FH olmak üzere dört
gruba ayrılırlar.
Çelikten sonra gemi inşaatında en fazla uygulama bulan malzeme aliminyumdur.
Aliminyum çeliğe kıyasla üç nedenle büyük avantaja sahiptir. Bu avantajlardan en
önemlisi ağırlığına kıyasla mukavemetinin çelikten çok daha fazla olması ve bu
nedenle tekne ağırlığında %60’a varan bir tasarruf yapmak olanaklıdır. Ağırlığın
yanısıra aliminyumun korozyona karşı mukavemeti ve manyetik alandan
etkilenmemesi de avantajları arasındadır. Aliminyum korozyona karşı mukavemetli
olmasına karşılık çelik ile temasa geldiğinde bu özelliğini yitirir ve bu nedenle
aliminyumun çelik ile birleşmesinde izolasyona çok dikkat etmek gerekir.
Aliminyumun manyetik alanlardan etkilenmemesi özelliği harp gemilerinde önemli
bir avantaj sağlamakla birlikte ticari gemiler için herhangi bir önem taşımaz.
Aliminyumun çelik karşısındaki en önemli dezavantajı ise ilk maliyetinin çok yüksek
olmasıdır. Çok daha pahalı olan aliminyum ilk maaliyeti çok yükseltir ve ekonomik
olarak avantajlı halr gelebilmesi için çalışma şartlarının uygun olması gerekmektedir.
Ekonomik açıdan aliminyumun en uygun olduğu gemiler yük ağırlığı – tekne ağırlığı
oranı düşük olan hızlı gemilerdir. Bu tip tekneler kısa mesafelerde çalışan küçük ve
orta boyutlu teknelerdir. Özellikle ikiz tekneli gemiler (katamaranlar) için yaygın
olarak kullanılmaktadır. Aliminyum teknelerde ağırlığın azalmasıyla aynı servis hızı
için daha küçük makinaya gereksinme olacağı için tekne ağırlığı yanısıra ana makina
ağırlığında da tasarruf sağlanır. Ayrıca büyük yolcu gemilerinde de üst binalarda
aliminyum kullanarak üst yapıyı hafifletip geminin ağırlık merkezini aşağıya çekmek
stabilite açısından büyük bir avantaj sağlamaktadır. Bu uygulama giderek
yaygınlaşmakta olup bir çok gemide üst binalarda aliminyum kullanılması tercih
edilmektedir. Ancak daha evvel de sözü edildiği gibi ana teknenin çeliği ile üst
binaların aliminyum bağlantısı çok dikkatli bir şekilde izole edilmelidir.
23
Aliminyum doğada aliminyum oksit (boksit) olarak bulunur ve cevheri ancak %60’ı
aliminyumdur. Bu cevherin işlenmesi iki fazda olup önce aliminyum oksit saflaştırılıp
ikinci etapta da aliminyuma çevrilir. Bu işlem pahalı olduğu kadar elde edilen saf
aliminyum çekme mukavemeti açısından yetersiz kalır. Aliminyumun yeterli
mukavemete sahip hale gelmesi için içine birçok başka metaller eklemek gerekir. Bu
bileşimlerin yaratılmasında ısıl işlem kullanılarak veya ısıl işlemsiz olmak üzere iki
yol izlenir. Bunlardan ısıl işlemsiz imalatta normal sıcaklıkta bütün gerekli metaller
eklenerek yapılır, ısıl işlemli imalatta ise eklenen metallerin miktarına göre kontrollü
olarak ısıtılıp soğutulur. Her iki sistemle bir çok değişik oranda metal karıştırarak çok
değişik malzemeler üretilir. Aşağıdaki tabloda iki sistemde imalat için kullanılan
ortalama katkı metalleri miktarları verilmektedir.
Metal
Isıl İşlemsiz
Isıl İşlemli
Bakır
< 0.1
0.1 – 0.4
Magnezyum
3.5 – 4.9
0.6 – 1.2
Silikon
< 0.4
0.4 – 1.3
Demir
< 0.5
< 0.7
Manganez
0.2 – 1.0
0.15 – 1.0
Çinko
< 0.25
< 0.25
Krom
0.05 – 0.25
0.04 – 0.35
Titan
< 0.15
< 0.15
Isıl işleme tabi tutulmadan imal edilmiş aliminyumun çekme mukavemeti düşük
olmakla birlikte soğuk işlendiğinde mukavemeti artar ancak sünekliğini yitirir. Soğuk
işlemenin çok fazla olduğu yerlerde aliminyum malzemede çatlakların oluşması
oldukça yaygın bir olgudur. Bu nedenle soğuk işlemden sonra bazı sınırlı bir ısıl
işlemle malzemenin karakterini düzeltmek uygun olabilir.
Isıl işlemle imal edilmiş aliminyum malzemenin ise çekme mukavemeti de sünekliği
de daha yüksektir ancak soğuk işlenmesi daha zordur. Ayrıca kaynak gibi sıcak
işlemler sırasında işlemin yapıldığı yörede mukavemette yerel olarak azalma gösterir.
Isıl işlemle imal edilmiş aliminyumlardan gemi inşaatında en çok kullanılan içinde
uygun miktarda magnezyum ve silikon ihtiva edenidir. Bu metaller magnezyum
silikat (Mg2Si) oluşmasına neden olur ve bu da malzemenin korozyona dayanıklılığını
ile çekme mukavemetini artırır. Aliminyum malzemeler çekme mukavemetleri
açısında oldukça farklı bir spektruma sahip olmakla birlikte akma sınırı a 105
N/mm2, mutlak mukavemet sınırları m de 200 N/mm2 ile 260 N/mm2 arasında kabul
edilebilir.
2.2. Gemi İnşaatı ve Açıkdeniz Yapılarında Kaynaklı İmalat
Yukarıdaki tartışmalardan açıkça gözükmektedir ki gemi mukavemeti açısından imal
usulleri de büyük önem arz etmektedir. Günümüzde çelik gemi inşaatında kullanılan
asal imalat şekli kaynaklı imalattır ancak bu sistem ikici dünya harbi yıllarında ilk kez
uygulanmaya başlamış ancak o zamana dek kullanılmakta olan perçinli imalatı
tamamen ortadan kaldırması uzunca bir süre almıştır. Kaynaklı imalatın tercih
edilmesinde rol oynayan önemli faktörler vardır. Gemi inşacısı açısından avantajlar
 Kaynaklı imalatın prefabrikasyona olanak vermesi
 Eklerde su geçirmezliğin temini çok daha kolay olması
 Ek yerlerinin hazırlanması çok daha kısa zaman alması
24
 Özel beceri gerektiren işlerin çok daha sınırlı olması
olarak sıralanabilir. Armatör için ise kaynaklı imalatın
 Tekne ağırlığından tasarruf
 Perçin bakımından tasarruf
 Sürtünme direncinde azalma dolayısıyla yakıttan tasarruf
gibi önemli avantajları vardır. Özellikle imalatta prefabrikasyona uygunluğu sonucu
hılı üretime olanak vermesi nedeniyle ikici dünya harbi sırasında uygulamaya giren
kaynaklı imalatın gelişmesi kısa sürede ortaya çıkan bazı problemler nedeniyle
duraklamıştır. Bu sorunların en önemlisi kaynaklarda oluşan çatlakların gemilerin
kırılmasına neden olmasıdır. Yapılan araştırmalar sonucu bu çatlakların kaynak
yapımı sırasındaki sorunlardan kaynaklandığı belirlenmiştir. O dönemlerde kızaklarda
kaynakların aşırı soğuk ve rüzgara maruz kalmasının kaynak bölgelerinde kırılgan bir
yapı oluşturduğu ve kaynak kalitesinin homojen olmaması sorunun temelini
oluşturduğu belirlenmiş daha sonraki yıllarda alınan önlemlerle kaynaklı imalatın
sorunları büyük ölçüde çözülmüştür.
Kaynaklı imalatta genel olarak iki usul vardır. Bunlardan birincisi gaz kaynağı diğeri
de elektrik ark kaynağıdır. Gaz kaynağı dolgu maddesi olarak kullanılan metali
eritmekte bir gaz kullanılması şeklindedir (Şekil 2.8). Kullanılan yanıcı gaz ile birlikte
yanma için büyük ölçüde oksijen de kullanıldığı için kaynakta oksitlenme olasılığı
vardır. Bu olasılığın oksijen ile yanıcı gaz oranını ayarlayarak giderilmesi gerekir ve
bu da şalümonun ucundaki alevin yapısından belli olur.
Şekil 2.8: Gaz kaynağının uygulanışı
Oksijeni az olan karışımda alev üç bölgeden oluşur. İç kısımda oksijen, ortada karışım
ve dışta karbon vardır. Dış taraftaki karbon miktarının çokluğu sonucu bu tip alevden
metale karbon aktarılması olasılığı yüksektir ve bu da kaynağın kırılgan olmasına
neden olur. Oksijen ile yanıcı gazın eşit miktarda olması halinde çevreden de çekilen
oksijen sonucu yanma tam olur ve açıkta karbon da oksijen de kalmaz. Oksijeni fazla
olan alevlerde oksijen fazlası olduğundan çevreden oksijen çekilmez. Bu da çevredeki
oksijenin kaynakta paslanmaya neden olmasına yol açar. Çelik kaynağına en uygun
oksijen-yanıcı gaz karışımı ikisinin eşit olduğu haldir. Ancak bu tip kaynak
ayarlamadaki zorluk nedeniyle sık sık oksitlenme sorunuyla karşılaşılır ve gaz
kaynağı gemi inşaatında sadece bakır gibi oksijeni ortama uygun metallerin
kaynağında kısmen kullanılır.
Gaz kaynağını incelerken kaynakta en önemli sorunun metalleri eritecek sıcaklıkları
elde edebilmekten ziyade bu sıcaklıklarda oksitlenmeyi engelliyebilmek olduğu
açıkça görülmektedir. Bu soruna çözüm bulmak elektrik ark kaynağında daha kolay
olduğu için elektrik ark kaynağı gemi inşaatında hızla yayılmıştır. Elektrik ark
kaynağında metalleri eritecek sıcaklıklar elektrik arkı ile yaratılırken oksitlenmeye
25
karşı iki sistem kullanılmaktadır. Bunlardan birincisi elektrot üzerine uygulanan
silikat kaplama aracılığı ile oksitlnmeye karşı önlem alınır. Kaynak sırasında sıcaklık
sonucu silikat kaplama da erir ve havadaki oksijenle reaksiyona girerek hem oksijeni
pasifize eder hem de kaynak üzerinde koruyucu bir tabaka da oluşturur (Şekil 2.9a).
Bu sistemde elektrotlar kısa özel imal edilmiş çubuklardır ve jeneratörden gelen bir
kablonun ucundaki bir maşaya bağlanır. Bu şekliyle çok uzun mesafelere
ulaşabileceğinden kullanım kolaylığı sağlarlar.
Şekil 2.9: Elektrik ark kaynağında oksitlenmeye karşı önlem tipleri
İkinci tip ark kaynağında oksitlenmeye karşı asal gazlardan yararlanılır. Burada da bir
güç kaynağından yararlanarak ark yaptırılır ama elektrotlar sabit bir hızla ark yaratıcı
sistemin ağzına doğru ilerleyen metal tellerdir (Şekil 2.9b). Burada oksitlenmeye karşı
korunmayı sağlamak için ark yaratıcının etrafında oluşturulmuş bir kanaldan asal bir
gaz gönderilir. Asal gaz çevresi ile reaksiyona girmediği için kaynak etrafında bir
koruma katmanı oluşturur. Bu tip cihazlar oldukça hacimli cihazlar olmanın yanısıra
asal gaz borularının zorunlu olarak kısa tutulması sonucu uygulama mesafeleri kısa
kalır ve dar yerlerde uygulama zorlukları arzederler. Ancak koruma asal gazlarla
yapıldığından kaynak üzerinde cüruf oluşmaz ve asal gazla korunmalı ark kaynağı çok
daha temiz sonuçlar verir.
Asal gazlı ark kaynağı yapmanın korunmalı elektrotlar kullanmaya kıyasla çok önemli
bir avantajı daha vardır. Bu tip cihazlarda ark yaratıcısının konumu ve elektrot hızı
sabitlenebildiği için ark düzgün bir şekilde kontrol altında kalır ve kullanıcının özel
bir gayretini gerektirmez. Oysa korunmalı elektrotlarda ark doğrudan elektrot aracılığı
ile sağlandığından kaynak yapılıp da elektrot tükendikçe ark mesafesi değiştiğinden
bu mesafeyi sürekli olarak ayarlayıp arkı kontrol altında tutmak kaynakçıya kalmıştır.
Bu nedenle korunmalı elektrotlarla kaynak çok daha fazla uzmanlık gerektirmekte ve
kaynak hatalarının oluşmasına daha müsaittir.
Kaynak cihazlarını tanıdıktan sonra kaynağın yapısından, bu yapıda oluşan
hatalardan, hataların oluşma nedenlerinden ve tespit edilmesinden bahs etmekte yarar
vardır. Gemilerde yapılan kaynak türleri geometrik açıdan iki sınıfta toplanabilir.
Bunlardan birincisi aynı düzlem içindeki elemanları birleştirmek için yapılan ve alın
kaynağı olarak bilinen kaynak tipidir (Şekil 2.10a). Alın kaynağında sadece 6 mm’den
ince saçlarda saçlara ağız açılmadan kaynak yapılır (Şekil 2.10b). Kalınlığı 6 mm ile
18 mm arasında olan saçların kaynağı için ise saçlara V ağız açılır (Şekil 2.10c) ama
18 mm’den kalın saçlarda saça iki taraftan da V ağız açmak gerekir (Şekil 2.10d).
Eğer birleştirilecek saçların kaynağı gerekirse kalın olan saçın kalınlığı yeterli
mesafede tedricen ince saç kalınlığına indirildikten sonra kaynak ağzı açılır (Şekil
2.10e).
26
Şekil 2.10: Alın kaynağı ve kaynaklarda kullanılan ağız tipleri
Alın kaynaklarında açılan ağızın çok ince saçlar dışında tek sıra kaynak ile
doldurulabilmesi mümkün değildir çünkü yeteri kadar dolgu malzemesinin
birikmesini sağlayacak kadar süre beklendiğinde saçların yanmasına neden olunur. Bu
nedenle ağzın alt tarafından başlayarak kaynak sıraları birbiri üzerine bindirilerek
uygulanır ve bu şekilde kaynağın yeterli derinliğe işlemesi temin edilir. Bu şekilde
uygulanan alın kaynaklarında kaynağın üst yüzeyinin saç seviyesinden yeteri kadar
yükseğe erişmesi ve her iki saça da yeterince işlemiş olması gerekir.
İkinci tip kaynak birbirine dik düzlemlerdeki elemanların kaynaklanmasıdır ve
bunlara köşe kaynağı adı verilir (Şekil 2.11a). Köşe kaynağında dolgu maddsinin
kaynaklanan iki saç üzerindeki uzunlukları kaynağın ayak uzunluğu olarak bilinir ve
ayakların tercihen birbirine eşit olması istenir. Kaynak dolgusunun dış yüzü ile
kaynak köşesi arasındki uzaklık da kaynağın boğazı olup mukavemet açısındanönemli
bir parametredir.
Şekil 2.11: Kaynağı kaynağı tipleri ve kaynaklarda kullanılan ağız tipleri
Köşe kaynağında da sadece çok ince saçlar ağız açılmaksızın kaynatılır ve gemilerde
pek sık rastlanmaz. Genellikle düşey elemana yarım V kaynak ağzı açılır ama düşey
elemanın çok kalın olması halinde yarım U ağız açılması tercih edilir (Şekil 2.11b).
Köşe kaynakları devamlı yapılabilecekleri gibi kesintiye uğratılarak da yapılabilir.
Kesintiye uğratılarak yapılan kaynaklar düşey elemanın her iki tarafında aynı hizada
yapılıyorsa bu tip kaynaklara zincir kaynak denir (Şekil 2.11c). Zincir kaynak düşey
elemanın iki tarafında simtrik olarak yapmak yerine bir sağ tarafta bir sol tarafta
27
kaynak yaparak uygulanırsa bu tip kaynaklara şaşmalı zincir kaynak denir (Şekil
2.11d). Zincir kaynaklar bazı postalara uygulanırken postaların bordaya bitiştiği
kenarında kaynaklar arasında boşluklar bırakılır ve bu tip kaynaklara oyuklu zincir
kaynak denir (Şekil 2.11e). Postalara açılan oyukların boyutları a ve b keyfi olmayıp
posta derinliğ D’ye bağlı olarak tayin edilir.
Bu noktada kaynak tiplerini tanıdıktan sonra kaynaklı imalatta karşılaşılan hata
tiplerine ve bunların tespitinde kullanılan yöntemlere göz atmak yerinde olur. Kaynak
hataları genelde kaynak dolgularının şekli, içinde oluşan boşluklar ve kaynaklanan
elemanlarda meydana getirdikleri çatlaklar olmak üzere üç gurupta ele alınabilirler
(Şekil 2.12). Bunlardan kaynak dolgu şekline bağlı olan hatalar genellikle yetersiz
veya çok fazla dolgu maddesi birikmesi ile dolgu maddesinin aşırı taşması veya
kaynak ağızının erimesi şeklinde ortaya çıkar (Şekil 2.12a). Dolgu maddesinin
yetersiz olması elektrodun hızlı çekildiğini fazla olması ise yavaş çekildiğini
göstermektedir. Dolgu maddesinin aşırı taşması ise elektrodun kaynaklanan
elemanlara çok uzak kaldığını gösterir ve üst kısımda elemanlara işlemediği uçlatdaki
yuvarlaklıklardan belli olur. Kaynak ağzının erimesi ise elektrodun elemanlara çok
yakın tutulmasından kaynaklanır ve bağlantının zayıflamasına neden olur.
Kaynak sıralarının uygulanması sırasında elektrodun uygun şekilde kullanılmaması
sonucu kaynak içinde kalan bazı hatalar ortaya çıkar (Şekil 2.12b). Elektrodun bir
sıradan diğerine geçerken uygun yere konmaması sıralar arasında yeterli nüfus
sağlanamaması sonucu kaynağın derinliğine ve enine etkinliği kısıtlı kalır. Ayrıca
kaynak sıraları arasında koruyucu cürufun yeteri kadar temizlenmemesi bu cüruf
birikintileri civarında boşluklara neden olur. Ayrıca rüzgarlı ve soğuk havalarda
yeterli korunma önlemi alınamadığında kaynak üzerinde çatlakların oluşması
mümkündür. Kaynak dolgusunda ortaya çıkabilecek hatalar yanı sıra kaynaklanan
elemanlarda da kaynak sırasında çatlakların oluşması mümkündür (Şekil 2.12c).
Kaynak sırasında akımın gereğinden yüksek tutulmasıyla ortaya çok yüksek sıcaklık
farklılıkları çıkar ve bu kaynaklanan eleman içinde var olan zayıf noktalarda enine
veya dikine çatlaklar oluşmasıyla sonuçlanır.
Şekil 2.12: Kaynaklarda meydana gelen değişik hata tipleri
Kaynaklarda ortaya çıkan bu tür mikroskopik hatalar yorulma zorlamaları altında
zaman içinde hızla büyüyerek gemilerin servis içinde kaybolmalarına neden
olmaktadır. Bu nedenle inşaat sırasında kaynakların kontrolu büyük önem arz eder ve
kaynak kontrolu için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemleri yüzey hatalarını
28
kontrol yöntemleri ve iç hataları kontrol yöntemleri olarak ikiye ayırmak olanaklıdır.
Yüzey hatalarının kontrolu daha basit olup üç şekilde yapılabilir.
 Gözle kontrol
 Boya ile kontrol
 Manyetik tozla kontrol
Gözle kontrol kaynakların taşması sınırlı kalması veya yüzeylerindeki büyük
çatlakları saptamak konusunda oldukça yararlı olur. Ancak yüzeydeki küçük delik ve
çatlakları göz ile tespit edebilmek oldukça zordur. Bu durumda bu tip delikleri ortaya
çıkarabilmek için sulandırılmış fosforlu boyalar veya manyetik tozlar kullanılır.
Sulandırılmış fosforlu boyalar yüzeyde deliklerin içinde birikeceğinden deliklerin
olduğu noktalarda aşırı bir parlaklık meydana gelir ve kaynak hataları tespit edilmiş
olur. Benzer şekilde de yüzeye yayılan manyetik tozlar deliklerin çevresinde
yoğunlaşarak kaynak hatalarının abartılmasına ve dolayısı ile çıplak gözle görülür
hale gelmesini sağlar.
Derindeki hataların tespiti ise çok daha güç olup daha karmaşık cihazlar
gerektirmektedir. Bu cihazlar için iki sistemden yararlanılmaktadır.
 Radyografik teknik
 Ultrasonik teknik
Bunlardan radyografik teknik çok daha yaygın olarak kullanılmakta olup X ışınlarıyla
çalışmaktadır (Şekil 2.13). Bu sistem güçlü bir kaynaktan sağlanan elektrik akımı ile
bir metal parçadan X-ışınları ayrıştırmaya dayanır. Ayrıştırılan bu X-ışınlarının
kaynağın veya test parçasının üst yüzeyine düşürülerek parçanın içinden geçip arka
taraftan çıkması sağlanır. Parçanın içinden geçen X-ışınları parçanın arka yüzüne
yerleştirilmiş olan özel film üzerinde birikmesi sağlanarak parçanın içyapısı hakkında
fikir edinilir.
Şekil 2.13: X ışınlı radyografik hata tespit sistemi
Malzeme homojen ise X-ışınları aynı miktarda kayba uğrayarak film üzerinde
homojen bir yoğunluk oluşturur. Yapıdaki homojenliği bozan hatalar var ise film
üzerinde de bu farklılık gözükür. Boşluklarda X-ışınları çok daha az kayba
uğrayacakları için filmde çok daha yoğun noktaların oluşmasına neden olurlar. Bu
filmlerin analizi oldukça karmaşık olup bir uzmanlık gerektirir. Ayrıca bu testler
kullanılan cihazların maliyeti açısından da çok pahalı olduklarından uygulaması daha
sınırlı olup sadece kritik bölgelerde kullanılır.
Ultrasonik sistem de radyografik sisteme benzer bir prensiple çalışır ve hatalar parça
üzerine gönderilen çok yüksek frekanslı ses dalgalarında yansımalar sonucu oluşan
homojenlikten sapmalar yorumlanarak tespit edilir (Şekil 2.14).
29
Şekil 2.14: Ultrasonik cihazla hata tespit sistemi
Ultrasonik cihazın ses probu parça üzerinde zikzak bir yörünge üzerinde
dolaştırıldığında yansıyan sesler bir bilgisayarda işlenerek ekranda sunulur. Bu
ekranda koyulaşan bölgeler sesin rahatlıkla geçtiği boşlukları, yani kaynak hatalarını,
gösterir.
Her ne kadar kontrol etme olanakları gelişmiş olsa da kaynak hatalarının yapılmasını
önlemek esas amaç olmalıdır. Bu doğrultuda alınması gerekli bazı önlemler ve
uygulanabilecek bazı teknikler vardır. Bunlardan ilki kaynak yaparken kaynakçının
olabildiğince rahat pozisyonda olmasını sağlamak kaynaklarda hata oluşması
olasılığını azaltır. Gemilerde kaynak dikişleri tabanda, yan duvarlarda ve tavanda
olmak üzere üç tip yerde olabilir (Şekil 2.15).
Şekil 2.15: Gemi kaynaklarının değişik tipleri
Bu kaynaklardan en kolayı taban kaynağıdır. Tavanda ve duvarlardaki kaynaklar yer
çekimi nedeniyle dolgu maddesinin kolaylıkla akmasına neden olabileceğinden
yapılmaları daha güçtür ve taban kaynağına kıyasla hata oluşmasına daha müsaittir.
Bu nedenle blokların imalatı sırasında blokları döndürmek suretiyle kaynakların taban
kaynağı olarak yapılmasını sağlamak uygun olur.
Kaynak hatalarının oluşmasında en önemli nedenlerden biri de kaynağın yapıldığı
ortamın uygun olmamasıdır. Daha önce de belirtildiği gibi ortamın soğuk ve bilhassa
rüzgarlı olması kaynağın kalitesini tehdit eder. Bu nedenle kaynağın tercihen kapalı
yerlerde yapılması veya kapalı yerde yapmak olanağı yoksa civarda rüzgarı kesecek
önlemler alınmalıdır. Bir de saçların birleştirilmesi sırasında uzun kaynaklarda
deformasyonların ortaya çıkması söz konusudur [4]. Kaynak civarında kaynağın
yüksek ısısı nedeniyle uzamalar olması normaldir. Bu tür uzun kaynaklarda sürekli
kaynak yapılırsa uzak uçta kaynak ağızları açılmaya ve saçların kaynağa paralel olan
kenarları da yükselmeye başlar (Şekil 2.16).
Şekil 2.16: Gemi kaynaklarında saçların deformasyonu
30
Bu deformasyona engel olabilmek için kaynak yapmadan önce geçici olarak kaynağa
dik profiller kaynatılır. Bu tedbir deformasyonu önlese de kaynakta istenmeyen ön
gerilmelere neden olur. Bu nedenle saçlarda uzun kaynakların yapılması için özel
usuller geliştirilmiştir (Şekil 2.17).
Şekil 2.17: Gemi kaynaklarında saçların deformasyonu
Bu usuller uzun kaynağı atlamalı olarak kısa parçalar halinde ve uygun seçilmiş
yönlerde yapmayı esas alır. Bu usulün en basit şekli olan geri adım sisteminde (Şekil
2.17a) iki kaynakçı saçın ortasından başlayarak uçlara doğru ilerlerler fakat kaynağı
kendi ilerleme yönlerine göre ters yönde yaparlar. Bu şekilde ısının aynı yönde
yayılarak deformasyon oluşturması tamamen engellenemese de büyük ölçüde
sınırlanması sağlanır. Bu usulün biraz daha gelişmiş şekli olan atlamalı kaynak
sisteminde (Şekil 2.17b) kaynak sıraları arada boşluklar bırakarak yapılır ve ısı
yayılmasının etkisinin daha da sınırlanması sağlanır.
Şekil 2.18: Saç kaplamalarında armoz ve sokralar
Gemilerde saç kaynaklarının en yoğun olarak uygulandıkları yerler doğal olarak dış
kaplama ve güvertelerdir. Bu büyük yüzeyleri tek parça halinde imal edebilmek
olanaklı olmadığı için bu yüzeyler standart boy ve genişliklerde imal edilmiş yeter
sayıda levhayı birbirine kaynatarak yaratılırlar. Bu işlem sırasında ortaya çıkan
kaynak sıralarından gemi boyunca gidenlere armoz, armozlara dik doğrultuda
gidenlere de sokra adı verilir. Genellikle levhaların uzun kenarları armozlara paralel
olarak yerleştirilir (Şekil 2.18) ama bu bir kural değildir. Daha titizlikle izlenen bir
tasarım ilkesi armoz ve sokraların olabildiğince sürekli olmalarını sağlamaya
çalışmaktır. Ayrıca kaynak pratiği açısından armoz ve sokraların perdeler, güverteler
gibi yapılarla üst üste gelmemelerine, ancak kesişme kaçınılmaz ise bu durumda
kesişmenin tek noktada olması ve bunun da çatlak ilerlemesine neden olmasını
önlemek gerekir.
Gemi inşaatında kaynak kadar temel olan diğer bir işlem de kesme işlemidir. Bu işlem
tersanelerde en yaygın olarak gaz kaynağı düzeneği ile gerçekleştirilir. Bu işlemin gaz
kaynağından tek farkı kesme sırasında bir dolgu maddesinin kullanılmamasıdır. Bu
31
cihazların bilgisayar ile kontrollu sistemleri de geliştirilmiş ve seri kesme işlemleri bir
hayli yaygınlaşmıştır. Yakın geçmişte kesme cihazlarına Lazer ile kesme cihazları ile
su jeti kullanarak kesme yapan cihazlar da eklenmiştir. Lazer ile kesme pahalı
olmakla birlikte gazla kesme işleminde meydana gelebilen bazı kesme hatalarını çok
aza indirdiğinden tersanelerde hızla yayılmaktadır. Ancak su jeti ile kesme sırasında
parçalarda oksitlenme oluşabildiği için su jeti ile kesme tersanelerde pek kabul
görmemiştir.
32
3. KLAS MÜESSESESİ KURALLARI
YARDIMIYLA YAPISAL TASARIM
3.1 Giriş
Gemilerin ve açıkdeniz yapılarının konstrüksiyonu çok karmaşık olduğu için bu
elemanların boyutlarını salt teorik mukavemetin yöntemlerini kullanarak
belirleyebilmek olanaksızdır. Geminin veya açıkdeniz yapısının konstrüksiyon şekli
ve elemanların boyutlarının ilk seçimi için bir yöntem gerekmektedir. Bunun için en
uygun yol klas müesseselerinin uzun yılların deneyimlerine dayanan amprik
kurallarıdır. Ancak klas müesseselerinin ampirik kuralları ve yılların tecrübelerine
dayanmakla birlikte mukavemet teorisi açısından çok önemli varsayımlar
içermektedir. Ayrıca yeni dizayn kavramlarının eski deneyimlerden uzaklaşmaya
başlamasıyla ampirik kuralların geçerlilikleri sınırlanmaya başlar. Bu nedenle yeni
geminin maruz kalacağı yüklere dayanıp dayanamayacağını veya seçilen yapısal
dizaynın optimum olup olmadığını garanti edilemez. Bunun için boyuna mukavemet
hesaplarını da kullanmak gerekir. Gerçekte klas müesseseleri de seçilen boyutların
boyuna mukavemet kurallarına göre kontrolünü öngörmektedir.
Şekil 3.1: Yapısal tasarımda ardışık yaklaşımlarla optimizasyon
Gemi ve Açıkdeniz Yapıları Mukavemetinde amaç gemi veya açıkdeniz yapılarındaki
elemanlarının klas müesseselerinin kurallarından yararlanılarak tayin edilen ilk
boyutlarını optimum değerlere ulaştırmaktır. Optimizasyonda yapının asal amacı
yanısıra göz önüne alınması gerekli en önemli faktörler şunlardır
 Yapının yeterli mukavemete sahip olması
 Yapısal ağırlığın minimum değerde olması
 Konstrüksiyonun imalat maliyetinin düşük olması
Bu kriterleri sağlamak için dizayn ardışık yaklaşımlarla yapılır. Ardışık yaklaşımlar
şematik olarak Şekil 3.1’de gösterilmektedir. İlk boyutlandırma Gemi ve Açıkdeniz
Yapıları Elemanları yardımı ile yapılır ve tasarıma ilk yaklaşımdır. Bundan sonra
mukavemet analizi yapılır ve bu analizin sonuçlarına göre tasarımda düzeltmeler
33
önerilir. Önerilen düzeltmeler sonucu elde edilen tasarıma mukavemet analizi tekrar
uygulanır ve analizin sonuçları değerlendirilip tasarımda yeni düzeltmeler yapılır. Bu
işlem bir çok kez tekrarlanmak suretiyle en ideal tasarıma ulaşılmaya çalışılır. Bu ders
kapsamında ilk olarak gemi ve açıkdeniz yapılarında yapısal tasarım ve klas
müesseselerinin kurallarına göre ilk boyutlandırma ele alınacaktır. Daha sonraki
bölümlerde seçilen ilk boyutların yeterliliğinin kontrolü için boyuna mukavemet
hesapları ve yerel mukavemet açısından kirişlerin incelenmesi ele alınacaktır.
Gemilerin karmaşık yapılarını oluşturan elemanların boyutlandırılmasının güçlüğüne
daha evvelce değinilmiş ve bu işlemin ardşık yaklaşımlar yardımı ile
yürütüldüğünden, ilk yaklaşımın da klas müesseselerinin ampirik formülleri
aracılığıyla belirlendiğinden söz etmiştik. Bu bölümde bu kuralların esaslarını ve
tasarım sırasında dikkat edilmesi gerekli noktaları belirterek uygulamayı bir örnek
üzerinde belirteceğiz. Kuralların esaslarını kavrayabilmek için temel kavramları ve
büyüklüklerin anlaşılması gerekir. Bu açıdan ilk olarak klas müesseselerini ortaya
çıkışları gelişmeleri ve işlevleri açısından inceleyerek başlayacağız.
Klas müesseselerinin ilki Lloyd Register 1760’da ahşap tekneler zamanında
İngilterede ortaya çıkmış ve ilk zamanlar inşa kurallarından ve boyutlandırmadan çok
malzeme seçimi, bağlantılara ait ayrıntılar ve işçiliğin kontrolu şeklinde gelişmiştir.
Lloyd Register ilk kurallarını bir tonaj numeraline bağlı olarak 1835 yılında
yayınlamıştır. Bu sırada İngilterede yapılan gemilerin hepsi birbirine benzediği ve
boyları oldukça kısa olduğu için kurallar çok başarılı oldu. İlk demir gemiler
başlangıçta klas kurallardan bağımsız olarak ve dizaynerin kendisine bağlı olarak çok
farklı olarak geliştiler. Lloyd Register ilk demir gemiyi 1832’de klasladı ve demir
gemiler için ilk kurallar 1855’de yayınlandı. Bu kurallar da ahşap gemi kuralları gibi
tonaj numeraline bağlı olarak tablolar halinde verilmekte ve gemiler 6, 9 ve 12 yıl
olmak üzere üç sınıfta klaslanmaktaydı. Ancak yapılan açıklamalarda bu kuralların
ahşap tekne deneyimlerinden kaynaklandığı ve demirin karakteristiği nedeniyle
kuralların yetersiz kalabileceği belirtiliyordu. Bu ileride edinilen deneyimler sonucu
korozyon hakkında bilgiler biriktikçe kuralların değiştirilebileceği anlamına geliyordu
ve klas müessesesi kuralları o zamandan beri daima bu şekilde gelişmiştir.
Demir gemiler için Lloyd Registerin kuralları 1863 ve 1870 yıllarında peş-peşe iki
kez değiştirildi. Önce yıllara bağlı olarak klaslama işlemi kaldırılıp kontrol süreleri
belirtilmeye başlandı ve hemen peşinden eleman boyutlarını tayin eden kurallar tonaj
nümerali yerine ana boyutlara bağlı bir nümerale bağlı tablolarda verilmeye başlandı.
Bunlardan sonraki ilk değişiklik 1885’de gelmiş ve boyutların belirlenmesinde iki
nümeral kullanılmaya başlanmıştır. Bu nümerallerden enine nümeral geminin orta
kesitini temsil eden bir büyüklük, boyuna nümeral de bu nümeral ile gemi boyunun
çarpılması ile elde edilen nümeraldir. Çelik gemiler için boyutlarda %20 mertebesinde
indirime müsaade edilmekteydi.
Gemi inşaatında hemen hemen tamamen çelik kullanımaya başlanmasıyla birlikte
kuralların tekrar gözden geçirilmesi gerekmiş Lloyd Register 1900 ile 1910 yılları
arasında kurallarını tamamen gözden geçirmiş ve bir hayli geliştirmiştir. Bu kurallarda
da boyut nümeralleri kullanılmaya devam etmekle birlikte kullanılan boyut
nümeralleri eskisine kıyasla çok daha basit seçilmiştir. Bu yıllarda İngilterede Lloyd
Registerin yanısıra ona rakip olarak çıkan British Corporation kurallarını nümerallere
bağlı olarak tablolar halinde vermek yerine posta, kemere, stifner ve tulani gibi
34
elemanların boyutlarını basit ampirik formüllerle vermekteydi. Boyutlandırmada
maksimum su çekimi daima bir faktör olarak görülmekte ayrıca minimum güverte
alanı gerekliliği ilk kez kurallara dahil edilmiştir. Daha sonra Amerikan klas
müessesesi ABS de bu kuralları kullanmaya başlamıştır fakat British Corporation bir
süre sonra piyasadan çekilmiştir.
Lloyd Register ve ABS yanısıra bir çok denizci ülke de giderek kendi klas
müesseselerini kurmuşlardır. Bu kuruluşlar arasında en önemlileri olarak Fransanın
Bureau Veritasını, Almanyanın Germanischerini, Norveç’in Norske Veritasını,
İtalyanın Registro Italiano Navalesini, Rusyanın Russian Register of Shippingini ve
Japonların Nippon Kaiji Kyokaisini saymak mümkündür. Bu arada Türkiye de 1962
yılında kurulmuş ve ilk başta Lloyd Registerin kurallarını uygulamıştır. Daha sonraki
yıllarda önce Norske Veritasla işbirliği yapmış daha sonra Germanischer Lloyd ile
çalışmaya başlamıştır. Günümüzde genel olarak Germanischer Lloyd kurallarını
uygulamakla birlikte bir yandan da kendi kurallarını geliştirmek yolunda ilk adımları
atmıştır.
Özellikle ikinci dünya savaşından sonra perçinli imalata alternatif olarak ortaya çıkan
kaynaklı imalatta önemli sorunlar yaşanması klas müesseselerinin faaliyetlerinde
önemli bir artışa neden olmuştur. İmalat hızı ve malzeme ekonomisi açısında çok
büyük avantajlar vaad eden kaynaklı imalat uygulaması kaynak içi çatlakların hızla
ilerlemesi ve ‘kırılgan çatlamalar’ adını alan imalat sorunları nedeniyle uzun süre
yaygınlaşamadı. Zamanla kırılgan çatlakların kaynak işleminin rüzgarlı ve soğuk
alanlarda yapılması nedeniyle ortaya çıktığı saptanmış ve bunu önleyici tedbirler
sonucunda önemli ölçüde çözülmüştür. Kaynaklı imalatın bu sorunlarının giderilmesi
ve dünya deniz ticaret hacminin çok artmasıyla da gemi boyutları hızla büyümüş bu
da klas müesseselerinin kurallarını yeniden gözden geçirmeye sevk etmişdir.
Günümüzde klas müesseselerinin kuralları birbirlrine oldukça benzemekte ve eski
kurallardan oldukça farklı yapıya sahiptirler.
Öncelikle bütün müesseselerin kuralları ana boyutların fonksiyonu olan nümerallere
bağlı olarak tablolar halinde verilmek yerine hem ana boyutlara hem de dış yüklere
bağlı olarak verilen formüllerle belirlenmektedirler. Bu formüllerin hemen hepsi
temel mukavemet bilgilerine dayanan yarı ampirik formüllerdir ve aynı zamanda
kullanılan malzemenin mukavemat karakterini belirleyen emniyet gerilmesini de
içerir. Günümüzde hala daha klas kuralları ve klas gözetimi zorunlu olmayıp klas
müesseseleri sadece ticari bir avantaj olduğu sürece başvurulan kurumlardır. Ancak
bu durumun IMO’nun artan gemi kırılmaları ve bunun çevreye getirdiği zararı
sınırlama çabaları sonucu değişmesi oldukça yakın gözükmektedir. Bu bürokratik
değişmenin klas müessesesi kurallarında da köklü değişiklikleri getireceği
gözükmekte ve uygulanan kurallarda bir risk mertebesinin belirlenmesi ve bu riskin
kabul edilebilir bir seviyenin altında kalması esas alınacak bir sistemin çalışmalarına
başlanmıştır.
Klas
müesseselerinin
gemi
ve
açıkdeniz
yapılarındaki
elemanların
boyutlandırılmasına ilişkin kurallar geliştirmenin yanısıra bir diğer işlevleri de gemi
sörveyleridir. Klas müesseselerinin sörveyleri genellikle halk tarafından tam
anlamıyla kavranamamıştır çünkü bu tip bir kuruluş ve sörveylerle başka
endüstrilerde karşılaşmanın pek olanağı yoktur. Burada yapılan sörveyler tekne
yapısının yeterli mukavemeti korumakta olup olmadığını kontrol etmek kadar koruma
35
açısından hangi önlemlerin katkısının ne olduğunu, ortaya çıkan sorunlarda hangi
uygulamaların etkili olduklarını da belirlemektir. Burada gemi ve açıkdeniz yapılarına
etki eden kuvvetlerin tam bir hassasiyetle belirlenmesinin olanaklı olmaması da
önemli rol oynar. Her ne kadar gemi ve açıkdeniz yapıları konusunda yapılan
araştırmalar bir hayli gelişmiş ise de problemleri tamamen anlamak henüz mümkün
olmayıp en önemli yönlendirici benzer koşullarda iyi performans gösteren yapıların
özelliklerini incelemekdir.
Herhangi bir gemi veya açıkdeniz yapısı bir klas müessesesinin kurallarına uygun
olarak tasarlanmış ve imalatını da klas müessesesinin onayladığı malzemelerden
onaylanmış projeye uygun olarak gerçekleştirmişse klas müessesesi bu yapıya klas
verir. Gemi veya açıkdeniz yapısına klas verilmesi demek yapının o yapının klas
müessesesinin yıllık kayıtlarına girmesidir. Ancak yapının her yıl yayınlanan klas
kayıtlarındaki yerini muhafaza edebilmesi, klasını koruyabilmesi yani yapılan
kontrollarda klas kurallarını sağlamaya devam ettiğini göstermesine bağlıdır. Bu
kontrollara sörvey denir ve yapılan incelemenin derinliği açısından farklılıklar
gösteren bu nedenle de farklı sıklıklarda tekrarlanan beş tip sörvey vardır.
Yıllık sörveyler, adından da belli olacağı gibi her yılda bir kere yapılan sörveylerdir.
Bu sörveylerde ayrıntılar sınırlı olup en çok sızdırmazlığı ilgilendiren kısımlsrı
gözden geçirilir. Bunlar arasında su geçirmez perdeler ve minimum fribord
uyarlamasından etkilenen bütün kapaklar ve benzeri sızdırmazlık düzenekleri kontrol
edilir. Ayrıca yangın devresi, demir zinciri, kablolar ve halatlar da gözden geçirilir.
Kuru yük gemilerinde baş ve kıç taraftaki ambarlar da kontrol edilmelidir. Bu
kontrolların yanısıra yapının genel hali ile ilgili gözlemler de gerekir. Bu sörvey
havuzlama gerektirmez ve limanda uygulanabilir.
İkinci ila üçüncü yıllık sörveylerin arasında ara sörvey olarak adlandırdığımız yıllık
sörveylere kıyasla daha ayrıntılı fakat yine havuzlamayı gerektirmeyen bir sörvey
uygulanır. Bu sörveyler sırasında yıllık sörveydeki incelemelere ilaveten gemilerin
ambarları çatlaklar veya büyük deformasyon oluşumları için titizlikle gözden geçirilir.
Tankerler, kimyasal ve sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) taşıyan gemilerde ayrıca
ambarların dolum sistemleri de gözden geçirilir.
Havuzlama sörveyi aralarındaki süre ikibuçuk yılı aşmayacak şekilde uygulanır ve
adından da belli olduğu gibi geminin havuzlanmasını gerektirir. Bu sörvey sırasında
dış kaplamaya özel olarak dikkat edilir. Dış kaplamanın yanısıra kıç bodoslama,
dümen, iç ve dış donanımlar da özellikle korozyon açısından incelenir. Bazı hallerde,
özellikle gemi karinasında kullanılan boyanın yüksek dirençli olması halinde, iki
ardışık havuzlama sörveyinden birisinin gemiyi havuza almadan su içinde
gerçekleştirilmesine izin verilebilir.
Gemilere uygulanan en ayrıntılı sörvey özel sörveylerdir ve beş yılda bir
uygulanırlar. İlk özel sörvey geminin klaslandığından beş sene sonra yapılır ve ondan
sonraki sörveyler de bir önceki sörveyden itibaren en fazla beş yıl sonra uygulanır. Bu
sörveyler mutlaka beş yıl dolmadan önce tamamlanmış olmalıdırlar ve her sefer daha
titiz inceleme gerektirdiğinden daha erken başlamaya ihtiyaç vardır. Özel sörveyler
geminin havuzlanmasını gerektirir ve bütün gemi, özellikle kaplama saçları korozyon
ve çatlaklar açısından incelenir. Uygulanması gereken inceleme geminin yaşıyla artar
ve gerekli ayrıntılar klas müessesesinin sörvey kurallarında ayrıca belirtilmiştir.
36
3.2 Klas Kurallarında Temel Kavramlar
Klas müesseseleri gemilerin veya açıkdeniz yapılarının elemanlarının
boyutlandırılması için kurallarını oluştururken mevcut gemilerin performansına bağlı
olarak geliştirilen ampirik formüllerden yararlanırlar. Bu nedenle mevcut gemilerin
karakteristiklerini yansıtan bazı temel kabuller yapmak zorunda kalırlar. Ayrıca
boyutlandırmada kullanılan bazı temel büyüklükler belli bir şekilde tanımlanmıştır
[5]. Bu bölümde yapısal tasarımla ilgili olarak klas kurallarında kullanılan temel
kavramları inceleyeceğiz.
3.2.1. Yapısal Tasarımla İlgili Kavramlar
İlk olarak geminin veya açıkdeniz yapısının karşılaşabileceği zorlamalar açısından bir
varsayım yapılması gerekmektedir. Bu durumda yapının konumu önem taşıyacaktır ve
bu nedenle klas müesseseleri özellikle gemiler için gitmesi muhtemel yerler için
sınıflama uygularlar. Bu uygulamaya göre dünya üzerinde herhangi bir yere gitmesi
muhtemel gemiler sınırsız sefer yapan gemiler sınıfındadır. Bazı gemiler ise sadece
kapalı bir denizde (örneğin Akdeniz veya Karadeniz) dolaşmak amacı ile inşaa
edilebilirler. Bu tür gemiler ise yakın sefer yapan gemiler sınıfındadır. Kıyılardan
daima sınırlı bir mesafede kalarak çalışan gemiler için kıyı seferleri yapan gemiler
sınıfı olarak bilinirler. Kıyı seferleri kendi içinde K50 ve K20 olarak ikiye ayrılırlar ve
sefer süresince K20 kıyıdan en fazla 20 mil, K50 de kıyıdan en fazla 50 mil
uzaklaşırlar. Son sefer tipi de liman seferi olup adından da anlaşılacağı gibi sadece
limanlık bir bölgede çalışan gemilerin yaptığı seferleri kapsar. Liman seferi ile sınırlı
gemilere örnek olarak İstanbul boğazı veya İzmit körfezinde çalışan gemiler
verilebilir. Bu gurupların boyutlandırılmasında farklılık olması doğaldır ve klas
müessesesi kuralları sınırsız sefer için verilir ve diğer sefer tipleri için tasarlanan
gemilerde boyutlarda küçültmeler öngörülür.
Gemilerin elemanları boyutlandırılırken en önemli parametreler geminin ana
boyutlarıdır ve bunları açıkça belirlemek gerekir. Doğal olarak ilk akla gelen temel
büyüklük geminin boyudur. Ancak daha önceki gemi geometrisi derslerinden de
bilindiği gibi gemi boyu için birden fazla tanım vardır. İlk olarak tam boy (LOA) adını
verdiğimiz, baş ve kıç bodoslamaların en uç noktaları arasında kalan boyu ele
alabiliriz (Şekil 3.2). Burada tam boy gösteriliminde baş bodoslamanın en uç
noktasının güvertede olduğu klasik bir gemi göz önüne alınmıştır. Ancak modern
gemilerde balblar bazı hallerde çok daha uzun olabilmekte ve baş bodoslamanın en uç
noktası balbın uç noktası olabilmektedir ve tam boy bu noktadan ölçülmesi gerekir.
Şekil 3.2: Gemiye ait ana boyutların gösterilimi
37
İkinci bir boy da su hattı boyu (LWL) olup geminin yaz yüklü su hattında yüzerken
deniz yüzeyinin baş ve kıç bodoslamaları kestiği noktalar arasındaki mesafedir. Bu
boy daha ziyade geminin direnç karakteristikleri açısından önem taşır. Geometrik
açıdan önem taşıyan ve endaze kesitleri açısından belirleyici olan ise baş ve kıç
kaimeler arasındaki uzaklık olarak tanımlanan kaimeler arası (LPP) boydur.
Kaimelerden baş kaime geminin baş bodoslaması ile yaz yüklü su hattının kesiştiği
noktadan geçen düşey doğru, kıç kaime de dümen bosasının (ve de dümenin)
ekseninden geçen düşey doğrudur. Kaimeler arası boy su hattı boyunun %96’sından
daha küçük olamaz ve %97’sinden büyük olmasına gerek yoktur. Kaimeler arası boy
bu koşulları sağlıyorsa, yani su hattı boyunun %96’sından büyük ve %97’sinden
küçük ise gemi elemanlarının hesabında boy (L) olarak kullanılır. Aksi takdirde gemi
boyu olarak su hattı boyunun %96’sı ile %97’si arasına düşen uygun bir değer
kullanılır.
Gemiye ait diğer iki önemli boyut da (B) kalıp genişliği ve (H) kalıp derinliğidir.
Kalıp genişliği geminin en geniş kesitinde bir bordadan diğer bordaya olan en büyük
uzaklıktır. Kalıp derinliği gemi boyunun ortasına gelen kesitte kaide hattından en
üstteki devamlı güvertenin borda boyunca ölçülen mesafedir. Gemi bir kiriş olarak
düşünüldüğünde bu kirişin kesit boyutları olan kalıp derinliği ile kalıp genişliğinin
gemi mukavemetini belirleyecek en temel büyüklükler olacağı açıktır. Tabiki gemi
boyu da kiriş boyu olup gemi kesitlerindeki eğilme momentlerinin büyüklüklerini
belirleyecek temel büyüklüktür. Yükleme durumunun belirlenmesi açısından önemli
olan diğer bir büyüklük de geminin (T) çektiği sudur. Geminin çektiği su gemi yaz su
hattında yüzerken orta kesitte kaide hattından geminin yüzdüğü su hattına kadar
ölçülen mesafedir. Bu büyüklük geminin ağırlığını ve bu ağırlığı dengeleyen
hidrostatik basıncı belirlediği için gemiyi etkileyen kuvvetlerin önemli bir ölçüsü olur.
Kalıp derinliğinin tanımı yapılırken güverte sayısının tek olmayacağı ve bu
güvertelerin değişik nitelikleri olacağı görülmektedir. Bu güvertelerden su geçirmez
perdelerin üstünden geçen ve bu perdeler tarafından taşınan güverte perde güvertesidir
ve stabilite açısından önemlidir. Ana güverte ise kalıp derinliğinin ölçüldüğü en
yüksekteki sürekli güvertedir ve mukavemet açısından en önemli güverte olduğu için
mukavemet güvertesi olarak ta bilinir. Ana güvertenin altında gemi boyunca devam
eden diğer güverteler alt güverteler olarak, geminin baş ve kıç tarafında kısa bir
bölgede var olan güverteler de baş ve kıç kasara güverteler olarak bilinirler.
Mukavemet güvertesi ve kasara güverteler çevre koşullarına açık olduklarından açık
güverte olarak bilinirler ve boyutlandırılmaları alt güvertelerden farklı olarak ele
alınır.
Mukavemet karakteristiği açısından önem taşıyan diğer bir büyüklük de (a) posta
arası mesafedir. Posta arası mesafe enine sistemdeki iki ardışık posta arasında gemi
boyunca ölçülen mesafedir. Boyuna sistemde ise posta arası mesafe iki ardışık tulani
arasında gemi enince ölçülen mesafedir. Posta arası mesafe özellikle yerel mukavemet
açısından önemli bir parametredir ama kirişin burulması açısından da önem
taşımaktadır. Posta arası mesafeler tamamen keyfi seçilemezler ve klas müessesesi
kurallarında alt ve üst limitleri belirlenmiştir. Posta arası mesafe genellikle 600
mm’den küçük ve 1000 mm’den alınmaması tavsiye olunur.
Mukavemet açısından önemli bir büyüklük de geminin kiriş olarak narinliğinin ölçüsü
olan blok katsayısıdır. Blok katsayısı geminin yaz su hattındaki deplasman hacminin
38
gemi boyu, kalıp genişliği ve çektiği su değerlerinin çarpımından oluşan kalıp
hacmine oranıdır ve

(3.1)
CB 
LBT
şeklinde verilir. Burada  gemi yaz su hattında yüzerkenk hesaplanmış deplasman
hacmidir. Son olarak da gemi boyutlandırılmasında dinamik etkiler açısından önemli
olan (V) hızını ele alacağız. Geminin ileri hızı gemideki iç yüklerin ivmelenmesi ile
ortaya çıkan dinamik yüklerin de hidrodinamik yüklerin de belirlenmesinde rol
oynayan en önemli parametredir. Mukavemet açısından hız geminin yaz su hattında
yüzerken makinasının maksimum gücünde erişebileceği hızdır.
Klas müessesesinin kurallarını uygularken kullanılan ana boyutları tanımladıktan
sonra bu boyutların seçimleri konusunda önemli bir noktaya değinmek gerekir. Bu
boyutlar genel gemi inşaatı eğilimlerine dayanarak belirlenmekle birlikte geminin
kalıp derinliği mukavemet açısından çok önemli olduğu için belirli sınırlamalara
tabidir. Gemilerde kalıp derinliğinin gemi boyuna göre küçülmeye başladığında gemi
mukavemeti açısından kritikleşme ortaya çıkar ve bu oranın 1/16 değerinin altına
düşmemesi gerekir. Ancak gemilerin sınırlı sefer için tasarlanıyorsa bu oranın biraz
daha azaltılmasına müsaade edilir ve kıyı seferleri için en az 1/18 liman seferleri için
de 1/19’dan büyük kalacak şekilde sınırlanır.
Gemi ve açıkdeniz yapıları ile ilgili genel kavramları böylece tanımladıktan sonra
boyut tayininde rol oynayan ve sık sık karşımıza çıkacak diğer kavramları
inceleyelim. Bu kavramların başında yapı elemanlarının bağlantıları ve bu amaçla
kullanılan braketler gelir. Genel mukavemet derslerinden hatırlanacağı gibi mesnet
türlerini basit veya ankastre olarak tanımlarız ve kirişlerde oluşacak gerilmeler bu
bağlantı tiplerine bağlı olurlar. Tabiki ankastre ve serbest mesnet kavramları genel
mukavemet dersinin idealleştirmeleri olup bunların gemilerdeki bağlantıları yaklaşık
olarak temsil ettiklerine dikkat etmek gerekir. Basit mesnetlerde kirişin serbestçe
dönebildiği göz önüne alınırsa gemide uç noktaları herhangi bir yere bağlanmayan
veya sadece dış kaplama gibi levhalara doğrudan bağlanmış kirişler rahatça
dönebilecekleri için basit mesnetli sayılır (Şekil 3.3a). Gemideki kirişlerin uç
noktalarında diğer elemanlara bağlantıları ataletleri yeteri kadar büyük olan braketler
aracılığı ile yapılmışsa bu tip bağlantılar kirişin mesnetlendiği noktada serbestçe
dönmesini büyük ölçüde engellerler. Dolayısı ile braketli bağlantıları ankastre mesnet
olarak yorumlamak uygun olur (Şekil 3.3b).
Şekil 3.3: Gemi kirişlerinde bağlantı türleri
39
Braketlerin dönmeyi engelleyebilmelerinin ölçüsü doğal olarak braketlerin ataleti olup
kiriş bağlantılarının ankastre kabul edilebilmeleri için boyutlarını uygun olarak
belirlemek gerekir. Bu ölçüler braketin ataletini bağlandığı kirişlerin ataletine göre
büyük yapacak şekilde belirlenir ve büyük olanlarında alın laması ve flenç
kullanılması uygun olur. Kesit ataletleri birbirinden farklı iki kiriş bağlanmakta ise
esas alınan atalet momenti küçük kirişin atalet momentidir. Klas kuralları braketlerin
boyutlarını belirlemek için genel kurallar vermişlerdir.
Bağlantı türleri belirlendikten sonra bağlantısı yapılan kirişlerin desteklenmeyen
boylarını ele almak gerekir. Gemilerde yerel mukavemet açısından önem taşıyan
kirişler kendilerine etki eden yükleri yapının diğer elemenlerına aktararak yayabilmek
için daima mesnetler üzerine oturmaktadır. Örneğin güverte yüklerini taşıyan enine
elemenlar genellikle derin tulaniler tarafından taşınmakta ve mesnetlenmektedirler.
Genel olarak desteklenmeyen boy bu mesnetler arasındaki mesafeyi ifade eder. Ancak
değişik elemenların özel yapılarına bağlı olarak mesnetlenmeyen aralıkları farklılık
arz edebilir. Stifner olarak kullanılan elemenlarda bu uzunluk mesnenetlendiği iki
elemen arasındaki uzaklıktır ve burada bağlantı braketlerle de yapılsa desteklenmemiş
aralık kirişin iki mesnet arasındaki mesafesi olarak alınır. Enine çerçevelerde, örneğin
kemerelerin postalara bağlandıkları yerlerde, braketli bağlantılar yapıldığında
desteklenmemiş aralık iki mesnetler arası mesafeyi kısaltarak belirlenir. Bu düzeltme
braket boyuna göre klas müessesesinin kurallarında verilmiştir.
Desteklenmeyen aralık kavramı tanımlanırken sözü edilen kirişlerin yapısı ile ilgili
olarak da bazı açıklamalar yapmak gerekir. Kiriş dendiğinde kesitinin boyutları
uzunluğuna göre çok kısa olan elemanlar kast edilmektedir. Gemi yapısındaki kiriş
elemanları döşekler, tulaniler, postalar gibi profil karakterli elemanlar olduğu gibi
saçlardan kesilmiş derin kemere, derin posta ve derin tulaniler de olabilir. Bu
elemanlardan profil karakterli olanlar için kullanılan standart profiller vardır (Şekil
3.4). Bu profillerin mukavemet açısından belirleyici büyüklüğü mukavemet modülü
veya kesit atalet momenti ile tarafsız ekseninin konumudur.
Şekil 3.4: Profil tipleri ve karakteristik büyüklükleri
Bu profillerden lama Şekil 3.4a’da verilmiş olup atalet momenti lama yüksekliği hw
ve lama kalınlığı tw cinsinden belirlidir. Şekil 3.4b’de verilen Hollanda profilini
belirleyen boyutları efektif yüksekliği ef, flenç genişliği bf ve profil kalınlığı tw olup
atalet momentleri bu boyutların standart değerleri için tablolar halinde verilir.
Köşebentlerin atalet momentleri de (Şekil 3.4c) benzer şekilde efektif yüksekliği ef,
flenç genişliği bf ve profil kalınlığı tw cinsinden tablolar halinde verilirler. Köşebentler
özel olarak efektif yükselikleri ile flenç genişlikleri eşit olması halinde kare köşebent
olarak bilinirler. Son olarak da Şekil 3.4d’de T profili verilmiştir. Bu profiller
lamaların efektif yükseklikleri ef ve kalınlıkları tw ile flenç genişliği bf ve flenç
kalınlığı tf değerleri ile tablolar halinde verilir. Bu profiller genellikle simetrik
olmakla birlikte bazı hallerde simetrik olmayanları da kullanılır. Bu durumlarda
flençin asimetrisini belirtmek üzere b1 ve b2 uzunluklarını tanımlamak gereklidir.
40
Profillerin atalet momentlerinin tablolardan bulunamaması halinde genel mukavemet
bilgileri kullanılarak atalet momentleri yaklaşık olarak hesaplanır. Bunun için profili
uygun şekilde dikdörtgen parçalara bölüp düşey duran dikdörtgen kesitlerin kendi
tarafsız eksenine göre atalet momentinin
th 3
(3.2)
Iv 
12
yatay duran dikdörtgen kesitlerin kendi tarafsız eksenine göre atalet momentinin
bt 3
(3.3)
Ih 
12
ve ortak tarafsız eksene göre toplam atalet momentlerinin
(3.4)
I t  I h  I v  e 2h A h  e 2v A v
olarak verildiklerinden yararlanırız. Burada eh, Ah, ev ve Av sırası ile yatay ve düşey
duran elemanların tarafsız eksene mesafeleri ile kesit alanlarıdır. Bu yaklaşım geminin
herhangi bir kesitinin tarafsız eksenine göre atalet momentinin hesabı için de aynen
uygulanır.
Profillerin mukavemet karakteristiklerini değerlendirirken bir noktaya daha dikkat
çekmekte yarar vardır. Herhangi bir levhaya kaynaklanmış olan profillerin zorlamalar
altında kısmen kaynaklı olduğu levha ile deforme olduğu gözlenmiştir. Bu durumda
profilin kaynaklı olduğu levhanın da mukavemet açısından bir flenç gibi davrandığı
varsayılabilir (Şekil 3.5). Burada levhanın etkin kaplama genişliği bm profiller arası
mesafesi b’nin %40’ı mertebesinde kabul edilir ve atalet momentinin hesabında bu
kısmı da hesaba katmak gerekir. Bazı klas müesseselerinin kural kitaplarında bu
düzeltmeler levha kalınlığına bağlı olarak tablolarda verilirler.
Şekil 3.5: Levhaların üzerlerine kaynaklanmış profillerin mukavemetine katkısı
Saçlardan kesilerek oluşturulan kirişler genellikle derin elemanlardır ve özellikle dolu
döşek gibi elemanlarda hafifletme delikleri de içerirler. Hafifletme deliklerinin olması
nedeniyle bu kirişler mukavemet açısından hem kesit atalet momentleriyle hem de
kesit alanları ile belirlenirler. Ayrıca bu derin elemanlarda kalınlığa kıyasla
yüksekliklerinin oldukça büyük değerler alması bu elemanlarda burkulma tehlikesini
ortaya çıkarmaktadır. Bu tür kirişlerde burkulmayı önlemek amacıyla uygun olması
halinde alın laması, aksi takdirde kiriş üzerine düşey olarak stifnerler yerleştirilir
(Şekil 3.6).
Şekil 3.6: Derin kirişlerin burkulmaya karşı takviyesi
41
Bu tanımlar dış kuvvetler dışında karşımıza sıklıkla çıkacak kavramlardır. Dış
kuvvetleri ise hesaplanış şekilleriyle birlikte bir sonraki bölümde ele alacağız.
3.2.2 Klas Müessesesi Kurallarında Kuvvetlerin Hesabı
Boyutların belirlenmesinde en önemli etmenlerden birisi de elemenlara etki eden
kuvvetlerin belirlenmesidir. Gemi ve açıkdeniz yapılarına etki eden kuvvetlerin hesabı
giriş bölümünde kısaca ele alınmış, statik ve dinamik karakterlerinden global ve yerel
olma özelliklerinden söz edilmişti. Ancak bu kuvvetler gemi formu ve çevre
koşullarına bağlı olacağı için tasarım öncesi bilinmesi olanaksızdır. Dolayısı ile klas
müesseselerinin kurallarına göre boyut tayini sırasında bu hesaplar bazı kabullere
dayanan ampirik formüller aracılığı ile yapılır. Kuvvetleri hesaplayabilmek için
öncelikle dış kuvvetler ve iç kuvvetler olarak iki gurupta ele almak uygun olur. Dış
kuvvetler gemiye etki eden su basıncı nedeniyle ortaya çıkan kuvvetlerdir, iç
kuvvetler ise gemi içindeki yükün kütlesinden ötürü ortaya çıkan kuvvetlerdir.
Dış kuvvetleri ele alırken zorlamaların statiğe yakın olduğu ve dinamik etkilerin
görece olarak küçük kaldığı hatırlanırsa basıncın statik ve dinamik olmak üzere iki
bileşenden oluştuğu varsayılır ve pt toplam basınç
(3.5)
p t  ps  pd
olarak verilir. Bunlardan ps statik basıncının derinlikle doğrusal olarak değişeceği, su
çekimine bağlı olacağı ve kaide hattından z kadar yükseklikte
(3.6)
p s  g(T  z)
şeklinde verileceği aşikardır.
Basıncın dinamik bileşeni için bir formülün oluşturulması bu kadar kolay değildir.
Genel bazı kabuller yapılarak ve etkili olan bazı büyüklükler cinsinden eldeki verilere
regresyon analizi ile ampirik formüller uydurma yoluna gidilir. Gemilerde ve
açıkdeniz yapılarında dış yükler açısından en temel büyüklük geminin boyudur.
Dinamik yükler genelde dalgalar ile ilgilidir ve dalga boyu büyüdükçe dalganın
yaratacağı zorlamalar da büyür. Gemi veya açıkdeniz yapısı ile dalgalar arasındaki
etkileşim dalga boyu ile yapının boyu arasındaki uyum ile orantılıdır ve en büyük
değerine dalga boyunun yapı boyuna eşit olması halinde erişir. Dalgalar çok büyük ise
yapı bu dalgalar üzerinde yüzer, dalga boyu çok küçükse gemiyi etkilemez. Bu
durumda gemi boyu arttıkça dalga basıncının da artacağı açıkça gözükmektedir. Boy
dışında özellikle gemilerde önem taşıyan bir diğer büyüklük de gemiyi kiriş olarak
değerlendirdiğimizde narinliğinin ölçüsü olan blok katsayısıdır.
Dinamik basıncı etkileyen üç faktörü göz önüne almak olanaklıdır. İlk olarak geminin
veya açıkdeniz yapısının çalıştığı bölgeye bağlı olarak muhtemel dalga yüklerinin
şiddetinde farklılıklar olaçağı açıktır. Bu nedenle klas müesseseleri dalga yüklerini
hesaplarken bir servis katsayısı kullanırlar. Dalgalar sırasında gemilerin baş ve kıç
tarafları sık sık sudan çıkıp hızla tekrar suya girebilirler. Dövünme dediğimiz bu olay
sırasında darbe yükleri sonucu geminin baş ve kıç taraflarında dinamik basınçlarda
artışlar olur. Bu nedenle klas müesseseleri gemilerin boyunca dinamik basınç için bir
dağılım faktörü de kullanırlar. Türk Loydu bu dağılım faktörünü gemiyi baş taraf,
gemi ortası ve kıç taraf olmak üzere üç bölgede ve geminin dip tarafıyla bordasında
geçerli olmak üzere vermektedir. Geminin yukarıda belirtilen üç bölgesi Şekil 3.7’de
tanımlanmıştır. Geminin ortasında dağıtma faktörü hem dip yapısı hem de borda
yapısı için sabit olup birim olarak verilmektedir. Geminin kıç tarafında gerek dip
42
yapısı için gerekse borda yapısı için basınçlar doğrusal olarak değişmekte ve uçlara
doğru artmakta orta kısıma ulaştığında da birim değere inmektedir. Baş tarafta ise dip
yapısında basınçlar uçlara doğru yine lineer olarak artmakta borda yapısında ise bu
artış ikinci dereceden olmaktadır. Son olarak da yapıdaki elemanların tipine göre
yüklerden aldıkları payın farklı olacağı varsayımından hareketle bir olasılık faktörü
kullanılmaktadır. Dış kaplama gibi elemanların yükden doğrudan etkilendikleri için
en büyük payı alacağı, postalar ve tulaniler gibi profil elemanların daha az pay
alacağı, daha seyrek kullanıldıkları için de derin posta dolu döşek gibi elemanların da
en az pay alacakları varsayılmaktadır. Bu durumda dinamik yükleri genel olarak
(3.7)
p d  p o L, C B c S c D f
Şekline yazabiliriz. Burada po(L,CB) boyutlara bağlı olarak temel dinamik basıncı
göstermekte, cRW, cD ve f de sırasıyla servis katsayısını, dağılım faktörünü ve olasılık
faktörünü temsil etmektedir.
Şekil 3.7: Mukavemet açısından gemilerdeki değişik bölgelerin tanımı
Gemi veya açıkdeniz yapısında taşınmakta olan yüklerden oluşan iç kuvvetleri de ele
alırken basıncın statik ve dinamik olmak üzere iki bileşenden oluştuğu varsayılır.
Ancak burada esas basıncın yükün ağırlığından kaynaklandığı dinamik bileşenin ise
hareket nedeniyle yükte meydana gelen ivmeden dolayı ortaya çıktığını göz önüne
alırsak toplam basıncı statik basıncı uygun bir faktörle artırarak hesaplayabiliriz ve pt
toplam basınç
p t  p s 1  c d 
(3.8)
olarak ifade edilebilir. Bunlardan ps statik basınç cd da dinamik artırma faktörüdür.
Buradaki statik basınç yük yoğunluğuna ve yüksekliğine bağlı olup
p s  gh
(3.9)
şeklinde verileceği aşikardır. Burada  yük yoğunluğu h da yük yüksekliğidir. Genel
olarak yük yüksekliği ambar yüksekliği olarak alınır ama özel haller için yük
yüksekliği farklı olarak tanımlanabilir. Ayrıca yük yoğunluğunun çok fazla olduğu
hallerde yük yüksekliğini uygun şekilde ayarlamak gerekabilir.
Elemanların boyutlarının belirlenmesi sırasında bir elemana iki tarafından da yük etki
etmesi olasılığı vardır. Örneğin bir bordaya dışarıdan su basıncı içeriden de yük
basıncı etki eder. Gerçekte bu basınçlar birbirlerini kısmen dengeleyen basınçlardır
ama eleman boyutlarının belirlenmesinde en kritik hal göz önüne alınması
gerektiğinden etki eden kuvvet olarak bu kuvvetlerden sadece bir tanesinin var olması
hali göz önüne alınır. Hesaplarda daima daha büyük boyutu verecek olan kuvvet
kullanılır.
Gemi yapı elemanlarını özellikle de dış kaplamaları geminin çalışma koşulları büyük
ölçüde etkiler ve bu elemanlarda zaman içinde korozyon başlar. Örneğin dış kaplama
43
sürekli deniz suyu ile temasta olduğu ve boya zamanla darbeler sonucu zedeleneceği
için paslanmaya maruz kalır. Benzer şekilde ambarlarda taşınan yükler arasında
korozif maddeler olabileceği gibi sert maddelerin darbeleri sonucu da saçlarda erime
ortaya çıkar. Her ne kadar bu tür erimeler uygulanan sörveylerde saptanabilirse de
emniyet açısından boyutlandırma sırasında göz önüne alınmalıdır. Bu amaçla klas
müesseseleri hesaplanan kalınlıklara kalınlığa bağlı olarak bir artırma uygularlar. Bu
artışa korozyon payı denir.
Son olarak da yapılan hesaplarda sayıların yuvarlatılmasıyla ilgili olarak izlenmesi
gerekli olan kurala değinmek gerekir. Boyutların saptanması için kullanılan ampirik
formüller genellikle küsuratlı değerler verir. Oysa piyasada bulunan malzemelerin,
özellikle de saçların kalınlıkları belli bir standarttadır. Bu durumda elde edilen küsurlu
sayıyı uygun bir değere yuvarlatmak gerekmektedir. Genel olarak izlenen yol saç
kalınlıklarını 0.5 mm aralıklarla vermek olduğundan 0.2 mm’den az olan kalınlıklarda
küsurat atılır, 0.2mm ile 0.7mm arasındaki küsuratlar 0.5mm’ye, 0.7mm büyük
kusuratlar da bir üst tam sayıya yuvarlatılır. Örneğin 7.18 mm olarak hesaplanan bir
saç kalınlığı 7mm olarak, 7.38mm veya 7.67 mm olarak hesaplanan bir saç kalınlığı
7.5 mm olarak ve 7.87 mm olarak hesaplanan bir saç kalınlığı da 8 mm olarak
belirlenir.
Buraya kadar bir gemiye veya açıkdeniz yapısına ait elemanların
boyutlandırılmasında önemli rol oynayan kavram ve kabulleri inceledik. Elemanların
boyutlandırılmasına geçmeden önce bir de geminin veya açıkdeniz yapısının yapısal
tasarımı sırasında göz önüne alınması gerekli olan temel tasarım ilkelerini ele
alacağız.
3.3 Yapısal Tasarımın Temel İlkeleri
Bir geminin veya açıkdeniz yapısının yapısal elemanlarını boyutlandırmadan önce
uygun bir yapısal tasarım oluşturmak gerekir. Bu tasarım boyutlandırma konusunda
çok önemli bir rol oynar ve yanlış bir tasarım konstrüksiyon açısından son derece
olumsuz sonuçlar verebilir. Yapısal tasarım ilkeleri sadece tasarım için gerekli
değildir ve inşaat sırasında da daima hatırlanması gerekir. Zira bir projenin
uygulanması sırasında bazı zorunlu değişiklikler yapmak gerekebilir ve bu
değişiklikleri yaparken mukavemet açısından yapısal tasarım ilkelerinin göz önünde
bulundurulması gerekir.
3.3.1 Yapılarda Bağlantı Sürekliliği
Yapısal tasarımın en temel ilkesi yapısal sürekliliğin korunmasıdır. Yapısal
süreklilikten söz edildiğinde yapının üzerindeki yükleri ani gerilme değişiklikleri
yaratmaksızın iletebilme kapasitesi kastedilmektedir. Bu bağlamda elemanların
bağlantı sürekliliği ve elemanların kendi süreklilikleri olmak üzere iki tip süreklilik
akla gelmektedir. Bağlantı sürekliliği göz önüne aldığında düşey yüklerin taşınması
için bir aralıkta konan elemanların diğer aralıklarda da taşınabilmesini sağlayacak
elemanlarla aynı hizaya getirmek esastır. Örneğin üst binaların enine duvarlarının
tekne ana yapısına bağlandığı yerlerde bu binaları taşıyacak enine perdelerin veya
derin kemerelerin olması gerekir. Perdelerin veya derin kemerelerin üst bina
duvarlarının altına getirilmemesi durumunda ara güvertelerde ani gerilme yığılmaları
oluşacağından mukavemet açısından istenmeyen bir durumla karşılaşılır. Benzer bir
durum güverteleri taşıyan punteller için de geçerlidir. Üst güverteyi taşımak amacı ile
44
üst güverte ile ara güverte arasına konan punteller mutlaka ara güverteyi taşıyan ve
ara güverte ile çift dip arasındaki puntellerin üstüne denk getirilmelidir. Herhangi bir
nedenle bu sürekliliği sağlamanın olanağı yoksa bağlantıların yapıldığı noktalarda
ortaya çıkacak gerilme yığılmasını dağıtmak amacıyla özel olarak derin elemanlardan
oluşan uygun bir yapı oluşturulmalıdır.
Gemilerde vinç gibi büyük yükler taşıyan güverte donanımlarının da güverte altında
uygun bir şekilde desteklenmesi gerekmektedir. Vinçlerin güvertede bağlandıkları
noktalar mutlaka ambarlar arasındaki enine perdelerin üstüne getirilmelidir. Vinç
yükleri çok büyük boyutlara ulaşabileceği için bu yükün yayılabilmesi için sadece
perde yeterli olmaz ve çok daha karmaşık bir takviye sistemi gerekli olur (Şekil 3.8).
Şekil 3.8: Gemilerde vinç yükünü dağıtmak üzere tasarlanmış bir yapı
Vinçi doğrudan ana güverte üzerine koymak yerine bu bölgede yapılan ve yükü
güverte üzerine yaymayı amaçlayan bir üst yapının üstüne oturtulur. Bu üst yapının
efektif olabilmesi için tasarımında yükü dağıtacak boyuna bir perde ve derin tulaniler
kullanılır. Yükün düşey doğrultuda da etkin bir şekilde dağıtılabilmesi için üst
yapıdaki perde alt güvertelerde de yeterince devam ettirilir. Bu perde çift dibe kadar
uzanmadığı takdirde alt güvertedeki perdelerin stifnerlerine braketler aracılığı ile
bağlanarak sürekliliğin devamı sağlanır. Nihayet alt güverte perde stifnerleri çift dipte
orta iç tulaniye braketle bağlanır ve bu civarda orta iç tulani stifnerle burkulmaya
karşı takviye edilir. Bu tür yaklaşım yapısal süreksizliklerin zorunlu olarak ortaya
çıktığı yerlerde de uygulanır.
Elemanların devamlılığını sağlamak mukavemet açısından sürekliliğin sağlanmasında
gerekli olmasına karşın yeterli sayılmayabilir. Örneğin bir tulaninin daha farklı bir
tulaniyle aynı hizaya getirilmesi yeterli olmaz. Aradaki boyut farklılığı nedeniyle
doğrudan bağlamak bağlantı civarında gerilme yığılmasına ve dolayısı ile bir
süreksizlik yaratabilir. Bunu önlemek amacıyla daha yüksek olan elemanı tedricen
alçak olan elemanla aynı yüksekliğe indirmek yolu seçilir veya bağlantı yapılan yerde
yükseklik farkı braket yardımıyla giderilir (Şekil 3.9a). Vinç altındaki boyuna
perdedeki tedrici azalma da bu uygulama ile aynı düşüncelerden kaynaklanmaktadır.
Ayrıca kasara güvertelerin ani yükseklik farkı nedeniyle bordo kaplamasında ortaya
çıkaracağı süreksizlik ve olası yüksek gerilme yığılması dış kaplamayı eğrisel olarak
düzenleyerek önlenir (Şekil 3.9b).
45
Şekil 3.9: Farklı boyutlardaki kirişlerin süreklilik açısından uygun bağlanışları
3.3.2 Yapı Elemanlarının Sürekliliği
Bağlantı sürekliliği ile ilgili örnekleri daha da artırmak olanaklıdır ancak genel ilkenin
uygulanmasında herhangi bir farklılık olmaz. Bu nedenle bağlantı sürekliliğini burada
noktalayıp bundan sonra elemanların sürekliliği ilkesini ele alacağız. Elemanların
sürekliliğinden söz ettiğimizde elemanda var olan delikleri kast etmekteyiz. Bu
delikler bir fonksiyonu görmek için açılmış makro boyutlu delikler olabileceği gibi
malzemede imalat sırasında oluşmuş mikro boyutlu delikler de olabilirler.
Büyük boyutlu delikler için en bariz örnek ambar ağızlarıdır. Diğer örneklerden
bazıları da dolu döşeklerdeki hafifletme delikleri, çeşitli boru kablo veya benzeri
elemanların geçişleri için açılan delikler ve makine kaportası olarak sıralanabilir. Bu
tip açıklıkların esas olarak iki olumsuz etkisi vardır. Bunlardan ilki uygulanan
açıklığın doğrudan doğruya elemanın kesit alanının daralmasına neden olması sonucu
elemanın kesitine etki eden gerilmenin artmasıdır. İkinci sorun ise kesiklerde ortaya
çıkan gerilme artışıdır. Herhangi bir elemanda düzgün yayılı bir gerilme varsa bu
elemana bir delik veya çentik açıldığında bu süreksizlik civarında gerilme yığılması
ortaya çıkar. Bu gerilme yığılmasının büyüklüğü açılan deliğin köşelerindeki eğrilik
yarıçapına bağlı olur ve eğrilik yarıçapı büyüdükçe gerilme yığılmasının büyüklüğü
azalır. Delik ve çentiklerde gerilme artışının bunların boyutları ile elemanın
boyutlarının oranına bağlı olarak değiştiği gerilme konsantrasyonu eğrilerinden
gözükmektedir (Şekil 3.10).
Şekil 3.10a’da eğilmeye zorlanan bir kirişte açılan deliğin etkisi verilmektedir ve bu
etkinin delik çapının kiriş çapına göre artmasyla gerilme konsantrasyonu düşmektedir.
Öte yandan çentikleri tam bir yarım daire olarak açmak gerekmediğinden iki
belirleyici parametre ortaya çıkar ve bu nedenle çok sayıda eğri elde edilir (Şekil
3.10b). Bunlardan biri iki çentik arası mesafe d ile kiriş genişliği D’nin oranı diğeri de
çentik yarıçapı r ile kiriş genişliği D’nin oranıdır. Şekilden çentik büyüklüğünün kiriş
büyüklüğüne oranı arttıkça yine gerilme konsantrasyonu hızla azalmaktadır. Ayrıca
çentiklerin birbirlerine yaklaşması sonucu kesit azalacağından gerilme miktarında ek
artış olmaktadır. Dikdörtgen kesiklerde köşelerde eğrilik yarıçapı sıfıra çok yakın
olduğu için köşeli deliklerde gerilme yığılmasının çok büyük değerlere ulaşacağı ve
zamanla yorulma çatlaklarının ortaya çıkacağı açıktır. Bu nedenle gemilerde açılan
deliklerin köşeli olmamasına özel olarak özen gösterilir.
Şekil 3.10: Delik civarında gerilme yığılması
46
Bütün bu açıklıklar gemide gerekli bir fonksiyonu yerine getirmek amacı ile
uygulandığından dolayı kaçınılmazdır. Ancak gerilme yığılmalarına karşı
konstrüksiyon açısından uygun önlemler almak mutlaka gereklidir. Alınması gereken
ilk önlem asal mukavemet elemanlarında delik açılmaması ve açılması gerekli
deliklerin yerini mukavemet açısından kritik elemenlardan uzağa yerleştirmelidir.
Ancak ambar ağızları gibi ana güverteden başka bir yere nakletmek olanağı olmayan
açıklıklarda özel konstrüksiyon önlemleri alınır (Şekil 3.11). En önemli önlem
güvertedeki açıklığın uçlarında boyuna ve enine derin tulaniler ve derin kemereler ile
desteklenmesine dikkat etmektir. Ayrıca açıklığın köşelerinde güverte saçlarının
köşeli olmasına müsamaha edilmez ve buralarda güverte saçı mutlaka yuvarlak olarak
kesilir. Bunu yapabilmek için ambar ağzının sınırlarına armoz veya sokra denk
getirmemek gerekir. Ayrıca armoz ve sokraları tulani ve kemerelere de denk
getirmemek gerekir çünkü bu armoz ve sokraların kaynağının düzgün olarak
yapılabilmesini de engeller. Bu durumda Köşelere gelen saçların derin kemere ve
derin tulaniden her iki tarafa doğru en az derin kemereler arası kadar devam
ettirilmesi uygun olur (Şekil 3.11a).
Şekil 3.11: Ambar ağzı tasarımında alınması gerekli önlemler
Ayrıca bu tür açıklıklarda kesit alanı kaybı sonucu ortaya çıkan gerilmenin diğer
elemanlara doğru yayılmasını sağlayabilmek için derin tulaniler ve derin kemereler
tamamen yeterli olmaz. Bu nedenle ve aynı zamanda ambarlardan içeri su girmesini
önleyebilmek için ambar ağzı mazerna ile takviye edilir (Şekil 3.11b). Mazerna
saçının gerilmeler altında burkulmaya maruz kalmaması için düşey desteklerle takviye
edilmesi gerekir. Bu takviyeler de gelişi güzel yerleştirilmeyip kemere ve tulanilere
denk getirilmesi istenir. Ayrıca mazerna saçını boyuna stifnerlerle de takviye etmek
gerekir. Mazernanın üst kısmına hem ambar kapaklarını taşımak hem de mukavemeti
artırmak için alın lamaları da konur (Şekil 3.12a).
Şekil 3.12: Mazerna konstrüksiyonu ve ambar sonu tulani ve kemere bağlantısı
Ayrıca ambar ağzı köşelerinde derin tulanilerle derin kemerelerin kesişme
noktalarında da özel takviye gerekir. Bu noktalarda derin elemanların alın lamalarını
yuvarlatmak zor olacağı ve ayrıca bu noktalarda genellikle putreller konacağı için
uyfun şekilde kesilmiş ve kalınlığı alın lamalarına kıyasla daha büyük olan taban saçı
yerleştirilir (Şekil 3.12b).
47
Gemilerde daha küçük boyutlarda bu tür birçok süreksizlik ile karşılaşmak
olanaklısdır. İlk akla gelen örnek dolu döşeklerde veya yan iç omurgalardaki
hafifletme delikleridir. Bu delikleri açarken ilk dikkat edilecek husus deliklerin
köşelerini olabildiği kadar büyük yarıçaplı daireler şeklinde tasarlamaktır. Böylece
delik nedeniyle aşırı gerilme yığılması önlenerek yorulma çatlaklarının oluşmasına
karşı tedbir alınmış olur. Dolu döşek ve yan iç omurgalardaki hafifletme delikleri
civarında kesitin azalması sonucu kesme ve burkulma olması olasılığı artar. Bu
nedenle delik boyutları kesmeye karşı yeterli mukavemeti gösterecek şekilde
tasarlanırken bu deliklerin yan taraflarına düşey doğrultuda stifnerler konur.
Şekil 3.13: Kemere ve tulanilerdeki delikler ve takviyeleri
Hafifletme deliklerine benzer bir başka açıklık tipi de kemerelerde boru veya kablo
geçişleri için zorunlu olarak açılan deliklerdir. Bu deliklerin açılışında ilk dikkat
edilmesi gereken nokta bu delikleri olabildiğince gerilmelerin en az olduğu yerlere
açmaya çalışmaktır. Bu gerçekleştirilebilse dahi deliğin boyutlarını içinden geçecek
boru veya kabloların boyutları belirleyeceği için kesitin aşırı zayıflayarak yerel yükler
altında eğilmeye maruz kalması olasıdır (Şekil 3.13a). Bu durumda bu tür delikleri
tasarlarken önlem almak gerekebilir.
Bu önlemleri üç gurupta toplamak olanağı vardır. Bunlardan ilki açıklığın etrafına bir
dablin saçı koyarak kesit alanını ve dolayısı ile kesitin eğilmeye karşı mukavemetini
artırmaya yöneliktir (Şekil 3.13b). Bu çözüm uygulaması kolay olmakla birlikte
ağırlık açısından maliyeti yüksek olur. Ağırlık açısından daha ucuz ama uygulama
açısından daha güç olan bir alternatif ise açıklığın çevresine alın laması uygulamaktır
(Şekil 3.13d). Bu iki çözüm ancak nispeten dar olan açıklıklara uygulanabilir. Açıklık
zorunlu olarak geniş seçilmiş ise bu iki çözüm de yeterli mukavemeti sağlamayabilir.
Böyle hallerde açıklık civarında elemanın derinliğini artırmak çözüm yolu olur (Şekil
3.13c).
Zorunlu olarak açılan makro boyutlu açıklıkların yanı sıra imalat sırasında
istenmeksizin mikro boyutlu delikler oluşabilir. Bunlar çoğunlukla kaynaklı imalat
sırasında ortaya çıkan kaynak hatalarından ötürü oluşmakla birlikte kesme işlemi
sırasında da oluşabilir. Bu tip kesme işlemlerinde de köşeli kesiklerden olabildiğince
sakınmak gerekir ve kaçınılmaz hallerde bu tip kesikleri yüksek ve değişken
gerilmeleri oluştuğu yerlerden uzak tutmalıdır. Örneğin şiyer sırasına su tahliyesi veya
gemiye giriş merdiveni için açılan iyi bir uygulama değildir. Şiyer sırası saçlar yoğun
olarak işaret değiştiren yüklere maruz kaldığından kesik köşelerinde yorulma
çatlaklarının ortaya çıkması ve hızla ilerlemesi muhtemeldir (Şekil 3.14a). Şiyer
sırasında bu tür zorunlu açıklıklar kullanmak gerektiğinde mutlaka bir dablin saçı
kullanılması ve şiyer sırasını alt ve üst taraflarında stifnerlerle desteklemek uygun olur
(Şekil 3.14b).
48
Şekil 3.14: Şiyer sırasındaki saçların kesiklerinde oluşan yorulma çatlakları
Bazı hallerde belli bir doğrultudaki yüklerin başka doğrultularda yayılması
istenmeyebilir. Örneğin boyuna inşa edilmiş olan gemilerde tulani elemanların
taşıdığı yükün dolu döşeklere iletilmesi dolu döşeklerde burkulmaya neden
olabileceği için istenmez. Bu durumda tulaniler sürekli olarak konur ve döşeklerde
uygun şekilde boşluk açılarak bağlantı burkulmaya neden olmayacak şekilde
düzenlenir. (Şekil 3.15a)
Şekil 3.15: Dip yapısında tulanilerin dolu döşekleri geçiş tipleri
Burada açılan deliklerin köşelerini yuvarlatarak gerilme yığılmasının önlenmesine
özen gösterildiği gibi kaynak sonlarında boşluk kalmasını önlemeye de dikkat
edilmiştir. Sonlardaki boşluklarda kaynak yapmak daha kolay olacağı ve iki taraftan
gelen kaynakların birbirine erişmeleri garanti edileceğinden dolayı kaynakta boşluk
kalması engellenmiş olur. Dolu döşeklerin tank sonlarında su geçirmezlik
gerektirdiğinde bu delikler dablin saçları kullanılarak kapatılır (Şekil 3.15b).
Bütün bu tasarım çabalarına karşın bazı çatlakların oluşumu engellenemiyebilir. Bir
çatlak oluştuğu andan itibaren de bir gerilme yığılmasını beraberinde getirdiği için
çoğu zaman hızla yayılır ve bazen bir geminin ikiye bölünmesine kadar gidebilir.
Tasarım sırasında bu tür çatlakların oluşabileceği düşünülen kritik yerlerde bazen ek
önlem olarak çatlak ilerlemesini engelleyecek düzenekleri kullanmak mümkündür
(Şekil 3.16). Bu düzeneklerden ilki belirli bölgelerde kaynaklı imalat yerine perçinli
imalat kullanmak veya iki saç sırasının birleştirilmesinde perçinli bir levha
kullanmaktır (Şekil 3.16a). Ancak bu tip uygulama oldukça eski olup artık
uygulanmamaktadır.
Şekil 3.16: Yorulma çatlaklarını önleyici tedbirler
49
Daha sonraları perçinli levha uygulamasından esinlenerek benzer şekilde iki saç sırası
arasında daha dar ve yüksek mukavemetli bir saç şerit kaynatarak kaynaklı çatlak
engelleyicileri geliştirilmiştir (Şekil 3.16b). Yaygın olarak kullanılan bu sistemde
çatlağın kaynak sırasına kadar ilerlese dahi çatlak ilerlemesine karşı direnci çok daha
yüksek olan yüksek mukavemetli çelik şeritte ilerlemesi çok daha zor olur ve çatlak
ilerlemesi engellenmiş olur. Daha seyrek uygulanan diğer iki tip çatlak engelleyicisi
sırası ile oluk tipi (Şekil 3.16c) ve stifner tipi (Şekil 3.16d) olarak geliştirilmiştir. Oluk
tipinde çatlağın oluğa erişmesiyle birlikte yön değiştirip oluk boyunca ilerlemesiyle
zararını sınırlamayı hedeflenmektedir. Stifner tipi çatlak engelleyicilerde ise çatlak
üzerindeki gerilmelerin stifnerlere aktarılarak etkisini azaltmak ve böylece çatlağın
ilerlemesini önlemek esas alınmaktadır.
3.4 Gemi Yapısının Temel Blokları
Gerek açıkdeniz yapıları ve gerekse gemiler çok karmaşık yapılar olup yapısal
tasarımları oldukça zordur. Bu zorluk bu yapıların sadece mukavemet açısından
tasarlanmayıp bir de dalgalar arasında stabilitesi gibi gereksinmeleri ele almayı
gerektirir. Bu iki sorunun yanısıra yapının işlevine bağlı olarak yük taşıma kapasitesi,
hızı, bakım onarım kolaylığı gibi birçok sınırlamaları da göz önüne almak gerekebilir.
Bütün bu zorluklar göz önüne alındığında bu yapıları tasarlarken oldukça esnek bir
strateji izlemek gerekir. Bu bölümde bir geminin yapısal tasarımını yaparken
izlenecek yol ele alınacaktır.
Yapısal tasarıma başlarken geminin ön dizaynının tamamlandığı ve geminin boyu,
genişliği derinliği, hızı, formu ve genel yerleştirme planı gibi ana verilerin seçildiği
varsayılmaktadır. Yapısal tasarım için gemi yapısını oluşturan yapı elemanlarının
boyutlandırılması ve bu boyutların boyuna kesit, karakteristik enine kesitler, dış
kaplama ve güverte resimleri üzerinde gösterilmesini gerektirir. Tasarım için elde olan
veriler çok sınırlı olduğu için bu işlem sıra ile yapılacak bazı hesaplardan oluşmayıp
çeşitli kararlar için sınama yanılma yolu ile hesap yapılır. Ancak tasarımın belirli bir
disiplin içersinde yapılabilmesi için konstrüksiyon elemanlarını gruplar içersinde ele
almakta yarar vardır.
3.4.1 Dış Kaplama
Gemilerdeki en temel eleman dış kaplamadır ve sızdırmazlığı temin etmenin yanısıra
mukavemete de önemli ölçüde katkıda bulunur. Dış kaplama sintine dönümüne kadar
dip kaplaması, sintine dönümünden itibaren de bordo kaplaması olarak anılır. Dış
kaplamada mukavemete katkıları açısından üç önemli saç sırası vardır. Bunlardan ilki
geminin dibinde ve ortasına isabet eden kısmında olan levha omurgadır. İkinci
önemli saç sırası ortası sintine hattı ile çakışan sintine saçı sırasıdır. Son olarak bordo
kaplamasının güverteye komşu olan en üst sırası olan şiyer saçı sırasıdır. Klas
müessesesi kuralları bu saç sıralarının sahip olması gereken minimum genişliği gemi
boyutlarına bağlı olarak verir ve bu saçların genişliğinin gemi boyunca daraltılmasına
müsade etmez. Diğer saç sıralarının genişliklerinin seçimi ise herhangi bir kuralla
belirlenmemiş olup tamamen tasarımcıya bırakılmıştır. Uygulamada ise saçların
genişlikleri seçilen diğer saçlardan çok farklı olmamak üzere kaynak boyunu
minimumda tutacak şekilde seçilmelidir. Ayrıca armozların güverteler veya tulani
elemanlarla sokraların da perde veya posta gibi arzani elemanlarla çakışmamalarına
dikkat edilmelidir.
50
Dış kaplama elemanlarının belirtilebilmesi için dış kaplama açınımının çizilmesi
gerekir. Bu geminin kesitlerinin taban düzlemi üzerine açılması işlemini gerektirir
(Şekil 3.17a). Burada bütün kesitler bu şekilde açılıp uç noktaları bir leştirildiğinde
dış kaplamanın çevresi ortaya çıkar (Şekil 3.17b). Bu dış kaplama açınımı üzerinde ilk
olarak belli oldukları için üç önemli saç sırası, güverteler, arzani ve tulani elemanlar
işaretlenir. Bundan sonra aradaki armozlar ve sokralar uygun şekilde çizilir.
Şekil 3.17: Dış kaplama açınımının çizilişi sırasında izlenen yol
Armoz ve sokraların çiziminde saç genişlikleri sabit tutulmaya çalışılır ve armozlar
çoğunlukla birbirlerine paralel olacak şekilde seçilmeye çalışılır. Ancak geminin
özellikle kruzlu kısımlarına geldikçe bunu yapmak olanaksızlaşır. Bu durumda saçları
uçlara doğru daraltmak gerekir. Ancak saç genişliklerinin çok küçülerek üçgen
elemanların oluşması da istenmeyen bir durumdur çünkü nokta şeklinde biten saçlarda
kaynak hatalarının ortaya çıkması çok daha yaygındır. Bu nedenle saçların bu şekilde
bitmemesi için iki yol izlenir. Birinci yöntemde saç sıraları üst taraftaki saç sıralarına
paralelliği koruyacak şekilde seçilir ve genişlik belli bir değerin altına düştükten sonra
iki sıra birleştirilerek devam edilir (Şekil 3.17c). Diğer yönteme göre ise saç sıraları
alt taraftaki saç sıralarına paralelliği koruyacak şekilde seçilir ve genişlik belli bir
değerin altına düştükten sonra sıra bitirilerek alt sıraya geçilir (Şekil 3.17d). Bir örnek
Şekil 3.18a’da verilmiştir.
Sokraların yerlerini belirtirken dış kaplama açınımının sadece enine doğrultuda
yapıldığını ve boyuna doğrultuda yapılmadığına dikkat etmek gerekir. Boyuna açınım
yapılmadığı için resimdeki boyuna mesafeler aslında dış kaplama boyutlarının orta
simetri düzlemindeki izdüşümü olup gerçek saç boyutlarından daha kısa olurlar. Bu
nedenle sokra boylarını seçerken standart saç boylarına bağlı olarak bir emniyet payı
bırakmakta yarar vardır. Bu emniyet payı su hattının o yükseklikteki eğimine bağlı
olur.
51
Şekil 3.18: Dış kaplama ve güverte açınımlarının boyutlandırılması için bir örnek
Dış kaplamaya etki eden basınç yükünün gemiye dışından etki eden hidrodinamik
basınçlar ile içinden etki eden yük basınçlar olacağı açıktır. Muhtemel en büyük yüke
göre tasarım yapmamız gerektiğinden, bu iki yükün ters yönlerde etki ettiği de göz
önüne alındığında, en kritik hal yüklerden birinin etki etmesi halidir. Geminin
yüzebilmesi için de bu iki yükün birbirlerine eşit olması gerektiği düşünülürse
belirleyici yükün denizdeki su basıncı olması gerekir.
52
Dış kaplama saçlarının kalınlığı iki ayrı zorlama türüne göre belirlenir. Bunlardan ilki
geminin bir kiriş olarak zorlanması halinde levhalarda ortaya çıkan burkulma yüküne
göre boyutlandırmadır. İkinci tip yük ise levhalara etki eden yerel basınç yüküne göre
kalınlık tayinidir. Genel olarak burkulma zorlamasına göre elde edilen saç kalınlığı
daha büyük çıkar. Ancak bazı hallerde tasarımın şekline bağlı olarak yerel basınca
mukavemet edebilecek saç kalınlığı daha büyük olabilir. Boyutlandırma sırasında her
iki yönteme göre hesap yapılır ve sonuçta hesaplanan en büyük kalınlık değeri seçilir.
Hesaplar sonucu genel olarak saç kalınlıkları küsüratlı çıkar. Örneğin bir saçın
kalınlığını 12.78 mm olarak hesaplamak mümkündür. Ancak gemi saçları kalınlıkları
standart olarak imal edildiğinden saçları bu standartlara uygun olarak boyutlandırmak
gerekir. Uygulamada, standart saçlar tam sayı ve buçuklu sayılar olduğundan (8.0,
8.5, 9.0, 9.5 vs., gibi), küsüratı 0.7’den büyük ve 0.2’den küçük olan kalınlıklar tam
sayı kalınlıklara küsüratı 0.2’den büyük ve 0.7’den küçük olan kalınlıklar buçuklu
sayı kalınlıklarına irca edilirler. Yani 7.8 mm hesaplanan kalınlık 8.0 mm, 8.3 mm
hesaplanan kalınlık da 8.5 mm olarak boyutlandırılr.
3.4.2 Güverteler
Gemilerde sızdırmazlığı sağlamak için dış kaplamayı tamamlayan kısım güvertedir.
Bunların bordo saçları ile birleştikleri kenar sıraları özel bir sıra olup güverte stringer
sırası olarak bilinir. Bu saç sırası diğer saç sıralarına göre daha büyük önem taşır ve
genellikle daha kalın seçilir. Güvertede ambarlara ulaşabilmek için kaçınılmaz olarak
süreksizlik yaratılır. Bu süreksizliklerin olduğu yerlerde saç sıraları genellikle boyuna
olarak düzenlenirler (Şekil 19a). Ambar ağızlarının olmadığı yerlerde ise saç sıraları
çoğunlukla enine olarak süzenlenirler (Şekil 19b). Ancak her iki tip düzenlemede de
stringer sırası saçları boyuna düzenlenirler.
Şekil 3.19: Güverte açınımlarının düzenlenişinde uygulanan sistemler
Dış kaplama ile birlikte güverte geminin mukavemet yanısıra sızdırmazlığını temin
eden dış kabuğunu oluşturur. Güvertede de boyutlandırma için saç kalınlıkları
belirlenir ve bu iş için de dış kaplama için uygulanan prensiplere benzer prensipler
uygulanır. Yalnız güverte dendiği zaman dış kaplamayı tamamlayan ana güverte
dışında ara güverteler de bulunmaktadır. Ana güverte deniz koşullarına açık olduğu ve
aynı zamanda yük de taşıdığı için burada iki yüke göre de hesap yapılıp daha büyük
olan kalınlık seçilir. Ara güvertelerde ise deniz koşullarından etkilenme olmadığı için
hesapları sadece ambar yükünden gelen zorlamalara göre yapmak yeterli olur. Dış
kabukta geminin boyuna veya enine sistemde tasarlanmış olması herhangi bir
değişiklik getirmez. Bu değişiklikler kabuğun içindeki takviyelerle ilgilidir ve
ilerideki bölümlerde ele alınacaktır.
Ancak güverteleri dış kabuğun geri kalan kısımlarından ayıran önemli bir özelliği
vardır ve bu özelliği üzerinde ayrıca durmak gerekir. Bu özellik güvertelerde,
yükleme işlemi için, zorunlu olarak açıklık bırakma gerekliliğidir. Bu açıklık
53
yüklemenin etkin bir şekilde yapılabilmesi için olabildiğince büyük ama mukavemet
açısından da olabildiğince küçük olmalıdır. Bu nedenle ambar genişliğini kesit
mukavemet özelliklerini çok zayıflatmayacak şekilde ama yüklemenin de kolaylıkla
yapılabileceği boyutlarda seçmek gerekir.
Ambar ağzı boyutları belirlendikten sonra bazı noktalar önem taşır. Birincisi ambar
ağzının köşelerini bu noktalarda gerilme yığılmasını önlemek açısından uygun bir
şekilde eğriselleştirmektir. Bir ikinci nokta da bu köşelerde eğriselleştirmeye rağmen
bir gerilme artışı kaydedileceğinden bu köşelerde dablin saçı kullanılarak önlem
alınır. Son olarak da ambar ağzından ötürü mukavemet güvertesinde ortaya çıkan
boyuna mukavemet kaybını kısmen de olsa telafi etmek amacı ile ambar ağzını
mazerna ile takviye etmek gerekir.
2.4.3 Dip Yapısı
Dip yapıları dış kaplamanın dip tarafında kalan kısmını takviye etmek amacı ile
oluşturulan yapıdır. Bu yapı tek dip ve çift dip olmak üzere iki tipte olur. Tek dip
ahşap gemi geleneğinden çelik teknelere geçişte oluşan klasik dip yapısıdır ve
günümüzde özel tip tekneler dışında hemen hemen tamamen terk edilmiştir. Tek dip
yapısının farkı sadece ambarları dip yapısından ayırarak balast veya yakıt alınabilecek
hacimler yaratabilen bir iç dip kaplamasının olmaması şeklinde ortaya çıktığından
burada özel olarak ele alınmayacaktır.
Dip yapıları ahşap gemi geleneğinin bir uzantısı olarak ilk başta enine sisteme göre
tasarlanmıştır. Bu yapıları oluşturan temel konstrüksiyon elemanları orta iç omurga,
yan iç omurgalar, iç dip kaplaması, dolu ve boş döşekler, marjin levhası ve marjin
braketinden oluşurlar (Şekil 3.20). Dış kaplama daha evvelce ele alındığından burada
göz önüne alınmamıştır.
Şekil 3.20: Enine sistem gemilerde dip yapısının elemanları
Dip yapılarındaki en temel boyuna mukavemet elemanları orta ve yan iç
omurgalardır. Bu elemanlar düşey düzlemde oldukları için ve tarafsız eksenden uzakta
tüm gemi boyunca uzadıklarından boyuna mukavemete önemli katkısı bulunan
elemanlardır. Yan iç omurgaların sayısı gemi genişliğine bağlı olarak klas müessesesi
kurallarında verilir. Ancak bunların nasıl dağıtılacağı konusunda herhangi bir kural
yoktur. Bunlar olabildiğince düzgün aralıklarla düzenlenmeli ve gemi boyunca orta iç
omurgaya paralel kalmalıdırlar. Dip yapısının uçlara doğru daralmasıyla yan iç
omurga sayısı azalmaktadır. Yan iç omurgaların boylarını olabildiğince uzun
tutabilmek amacıyla en dıştaki boşluğu daha büyük bırakmak uygun olur. Yan iç
omurganın geminin daralması sonucu bitirilmesi gerektiğinde bunu bir dolu döşekte
bitirmek uygun olur.
Yan iç omurgaların sayısı ve bunların yerleştşirilme aralıklarının seçimi gemi
boyutları açısından çok belirleyici olmaktadır. Yan iç omurgalar arası mesafe boyuna
giden elemanlar arasındaki takviye elemanlarının arasındaki mesafelerin de
belirlenmesi demektir. Gerçekten de boyuna giden elemanlar da eşit aralıklı olarak
54
düzenlenmeli ve ve yan iç omurgalar arasında düzgün olarak yerleştirilmelidir. Ayrıca
bu ölçüler enine takviye elemanlarının da ölçülerini belirlemekte önemli rol oynarlar.
Enine takviye elemanlarının aralarındaki mesafenin seçimi konusunda da klas
kuralları oldukça esnektir. Kullanılacak döşek sayısı verilmemekle birlikte döşekler
arasındaki mesafe için müsaade edilen bir aralık verilmektedir. Seçim yapılırken
verilen aralıkta kalmak kaydıyla yan iç omurgalar arası mesafeden çok farklı olmasına
dikkat edilir.
Orta ve yan iç omurgaların boyutlandırılması bunların yüksekliklerinin ve
kalınlıklarının belirlenmesini gerektirir. Yüksekliklerin belirlenmesinde önemli olan
kesit atalet momentine yapması gerekli katkıdır. Ancak omurgaların yüksekliklerinin
minimum bir değerin altına düşmemesine de müsaade edilmez. Bu sınırlama çift dipte
insanların dolaşabilmesine ve çalışma yapabilmelerine olanak vermesi açısından
gereklidir. Yan iç omurgalar boyuna mukavemete katkı yaptıkları için kalınlıkları
boyuna zorlama yüküne göre boyutlandırılır.
Dip yapısındaki diğer önemli boyuna mukavemet elemanı da dip yapısını kenarlardan
sınırlayan marcin levhasıdır. Bu levhayı düşey olarak yerleştirmek olanaklı olduğu
gibi meyilli de yapmak mümkündür. Dip yapısı marcin yapısına da marcin braketi
adını verdiğimiz büyükçe bir braket ile bağlarız. Bu bağlantının ve marcin levhasının
düzenlenişine ait iki yöntem Şekil 3.21’de gösterilmektedir.
Şekil 3.21: Enine sistem gemilerde dip yapısının bordo yapısına bağlanışı
Şekil 3.21a’da marcin levhası dik olarak düzenlenmiş marcin braketi de ayrı parça
olarak kesilip profil postaya kaynatılmıştır. Şekil 3.21b’de ise marcin levhası eğik
olarak tasarlanmış marcin braketi de derin posta ile aynı saçtan kesilip alın lamasıyla
takviye edilmiştir. Marcin braketleri süreklilik açısından mutlaka bir döşeğe denk
getirilir ve döşeğin boş döşek olması halinde marcin levhası iç taraftan bir stifnerle
takviye edilir. Marcin levhası da boyuna mukavemete katkı yaptığı için kalınlığı
boyuna zorlama yüküne göre boyutlandırılır.
Dip yapısını iç taraftan sınırlayan eleman iç diptir ve bütün gemi boyunca uzadığı için
bu da boyuna mukavemet elemanıdır. Ancak bu eleman boyuna mukavemet açısından
daha ziyade yan eğilme zorlamalarına mukavemet eder. Boyuna mukavemet açısından
taşıdığı yüklerin nispeten az olması nedeniyle yerel zorlamaların önemini arttırmakta
ve boyutlandırılması yerel yüklere göre yapılmaktadır. Tek dipli gemilerde iç dip
kaplaması kullanılmamaktadır.
İç dip kaplamasına etki eden üç tip zorlama bulunmaktadır. Bu zorlamalardan ilki iç
dip seviyesindeki deniz suyu basıncıdır. İç dip kaplaması her ne kadar doğrudan deniz
ile temas halinde değilse de dip yapısındaki takviyeler aracılığıyla deniz suyu
basıncına maruz kalmaktadır. İkinci bir zorlama tipi de çift dibe alınan balast
suyundan dolayı ortaya çıkabilecek basınçtır. İlk bakışta balast basıncının iç dip
55
kaplamasına önemli bir etki uygulamayacağı düşünülebilir. Ancak balast tanklarında
taşıntı borularının olması zaman zaman balast tanklarındaki basıncın yüksek değerlere
ulaşmasına neden olabilmekte ve bu zorlama tipini de göz önüne almak
gerekmektedir.
Son zorlama tipi de ambar içindeki yükün basıncıdır. Genel olarak basıncı yükün
homojen olarak yayıldığını varsayıp yük yüksekliğine bağlı olarak belirleriz. Yük
yüksekliğini, ambarın tamamen dolu olduğu varsayılarak ambar yüksekliği olarak
seçmek uygun olur. Burada dikkat edilecek nokta göz önüne alınacak ambarın sadece
en alt ambar olmasıdır, zira daha üstteki ambarların yükünü o ambarların alt sınırını
oluşturan ara güverteler taşır. İç dip kalınlığını bu üç basınçtan en büyük olanına göre
belirleriz.
Dip yapısında enine olarak yerleştirilmiş ve asal görevi yerel zorlamalara mukavemet
olan elemanlar döşeklerdir. İki tip döşek kullanılır. Bunlardan dolu döşekler saçlardan
kesilir ve normal koşullarda hafifletme delikleri açılarak fazla mukavemet
kaybetmeden yapının hafiflemesi sağlanır. Ancak su geçirmezliğin gerektiği ambar
sonlarındaki su geçirmez perdelerin altına denk gelen döşekler de su geçirmez
olmaları gerekir ve bunlara hafifletme deliği açılmaz. Hafifletme delikleri aynı
zamanda gemi dibinde bakım tutum gibi işler için dolaşabilmeye de olanak verirler.
Dolu döşeklerin boyutlandırılması da yüksekliği ve kalınlığının belirlenmesini
gerektirir. İç dip kaplaması döşeklerinin üst sınırını oluşturduğu için omurga
yüksekliklerinin belirlenmiş olması döşeklerin yüksekliğini de belirlemiş olur ve
belirlenmesi gerekli olan tek büyüklük kalınlık olarak kalır. Kalınlık dip yapısında
kullanılan diğer takviye elemanlarından çok farklı bir kalınlıkta olmayacak şekilde
belirlenir. Bu şekilde belirlenen dolu döşekler gerekli olan mukavemet değerinin çok
üstüne geçerler. Burada amaç dolu döşeklere hafifletme delikleri açılabilmek ve
böylece çift dibte her yere kolayca ulaşabilme olanağını yaratmaktır. Ancak delik
boyutları keyfi seçilmezler ve klas müesseseleri delik boyutlarının tayini için
mukavemet temellerine dayalı bazı kurallar geliştirmişlerdir. Bu kurallar dolu döşeği
bir kiriş gibi modellemek suretiyle elde edilirler.
Bir an için Şekil 3.22a’da verilen dolu döşeği düşünelim. Bu döşek alttan yukarı
doğru yönlenmiş deniz basıncına, üstten ise aşağı doğru yönlenmiş yük basıncına
maruzdur. Döşeğin taşımakta olduğu net yük ise iç yük ile dış yük arasındaki fark
olup en kritik hal ise bu yüklerden en büyüğünün tek başına etki etmesi halidir.
Döşeğin bu yük altında serbestçe hareket etmesini engelleyen yapılar ise geminin
bordolarıdır. Bu durumda döşeği düzgün yayılı yüke maruz bir kiriş olarak
modellemek uygun olur (Şekil 3.22b).
Şekil 3.22: Dolu döşeklerin boyutlandırılmas için modellenmesi
56
Döşeğin düzgün yayılı yük olduğunu varsayarken göz önüne aldığımız yükün ya
denizdeki su basıncı veya ambar içindeki yükün basıncı olacağını ve her iki yük
şeklinin de homojen olduğunu hatırlamakta yarar vardır. Bu noktada bir hususa dikkat
çekmekte yarar vardır. Hatırlanacağı gibi döşeği zorlayan yükler derken basınçlardan
söz ediyoruz. Basınçlar alan başına düşen kuvvetlerdir ama kirişlerdeki yayılı yükler
birim boya isabet eden kuvvetlerdir ve bu bir uyumsuzluk gibi gözükmektedir. Bu
sorunu çözmek için her döşeğe isabet eden bir yük genişliği tanımlarız. Bütün
döşeklere yükün homojen bir şekilde dağıldığını kabul etmek akla yatkın olduğundan
bir döşeğe iki tarafından döşek arası mesafenin yarısı kadar yük gelir. Böylece bu
dolu döşekler arası mesafeyi yük genişliği olarak alırız. Doğal olarak bu aralık derin
postalar arası mesafeye eşit olur ve aynı zamanda postalar arası mesafenin de katı
olur.
Döşek üzerinde yük düzgün yayılı olduğu için kesme kuvveti bir mesnette en büyük
değerinden diğer mesnetteki en küçük değerine doğrusal olarak değişir (Şekil 3.22c).
Eğilme momenti ise parabolik bir eğri olup en büyük değerine gemi ortasında erişir ve
mesnetlerde sıfıra gider (Şekil 3.22d). Bu durumda ortada döşek deliklerinin boyutları
eğilmeye göre tayin edilir ama kenarlarda kesme kuvvetine göre tayin edilmelidir.
Klas müessesesi kurallarında delikler çıkartıldıktan sonra kesitte kalması gerekli
döşek kesit alanı kesitin bordodan mesafesine bağlı olarak verilir (Şekil 3.23).
Şekil 3.23: Dolu döşek kesitlerinde gerekli minimum kesit alanı
Bu modellemeyi yaparken geminin bordolarının ataletinin döşeğe kıyasla çok büyük
olduğunu ve bu nedenle bordo yapısını mesnet olarak değerlendirebileceğimizi
düşünüyoruz. Burada döşek açıklığını mesnetler arası olan gemi genişliği olarak
almamız doğaldır. Öte yandan geminin boyuna perdeleri olması halinde bu durum
değişmektedir. Boyuna perdeler de ataletleri bordo yapıları ile aynı mertebede olması
nedeniyle birer mesnet olarak düşünülebilirler. Bu durumda döşek boyutlandırılması
sırasında taşınmayan aralık perdeler arası mesafelerin en büyüğü olarak seçilmelidir.
Bu noktaya kadar ele alınan yapı elemanlarının hepsi gerek enine sistemle gerekse
boyuna sistemle inşa edilmiş olsun aynı şekilde hesaplanırlar ve aynı şekilde
düzenlenirler. Burada aynı şekilde hesaplanmaktan kastimiz izlenen hesaplama
yönteminin aynı olmasıdır. Bu hiçbir şekilde elemanların boyutlarının aynı çıkacağı
anlamına gelmez. Bu noktadan sonra dip yapısında kalan tek takviye boş döşeklerdir
ve bunlar geminin inşa sistemine bağlı olarak farklı şekillerde düzenlenirler ve bu
farklı düzenlemeler nedeniyle hesaplarda bazı değişiklikler ortaya çıkar.
Boş döşekler enine sistemde de, boyuna sistemde de dip kaplaması ile iç dip
kaplamasına çift dibin içinde kalacak şekilde karşılıklı olarak kaynatılması ile ortaya
çıkarlar. Bunlardan enine sistemdekiler birbirlerine ve iç omurgalara (Şekil 3.24a)
boyuna sistemdekiler ise birbirlerine ve dolu döşeklere dar levha braketlerle (Şekil
3.24b) bağlanırlar. Bazı hallerde boş döşeklerin taşınmayan aralığının çok büyük
olması halinde iki profil birbirlerine orta noktada düşey bir profil ile de bağlanabilir.
57
Şekil 3.24: Boş döşeklerin boyutlandırılmas için modellenmesi
Boş döşeklerin boyutlandırılması için de dolu döşeklerin boyutlandırılması için
izlenene benzer bir yol izlenir ve mukavemet düzgün yayılı yüke maruz kirişler
şeklinde modellenirler. Sadece burada dipteki profil ile iç dipteki profil birbirlerinden
ayrı olarak değerlendirilir ve boyutlandırılmaları eğilme zorlamasına göre yapılır.
Taşınmayan aralık ise derin elemanlar arasındaki mesafe, yük genişliği döşekler
arasındaki mesafe olup dipteki profile deniz basıncının iç dipteki profile de yük
basıncının etki ettiğini varsayıyoruz. Bu hesaplar yapılırken profillerde herhangi bir
şekilde kesitin zayıflamasına müsaade edilmediği için kesmeye karşı kontrola gerek
olmaz.
Dip yapısında gemi boyunca mukavemet açısından bazı değişiklikler uygulamakta
yarar vardır. Gemi baş ve kıç taraflara doğru hem yük hacmi hem de sephiye hacmi
azalmakta olduğu için buralarda statik yükler azalmaya başlar. Fakat statik yüklerde
azalma olmasına karşın bu yörelerde yapının dalga etkileriyle tamamen sudan çıkarak
tekrar suya girişi sırasında darbe yüklerine maruz kalacağı için dinamik yüklerde artış
olur. Bu durumda toplam zorlamada yüksek frekanslı yerel yükler daha büyük bir
etkinliğe sahip olacağı için baş ve kıç taraflarda dip yapısını bunu göz önüne alarak
değiştirmekte yarar vardır. Baş ve kıç taraflarda dinamik yüklerin artmasıyla saç
kalınlıkları da artmaya başlar. Oysa buralarda eğilme momentleri ve kesme kuvvetleri
az olacağından gerçekte boyuna mukavemete katkısı önemli olan saç kalınlıklarının
artırılmasına gerek yoktur. Önemli olan yerel mukavemet olduğu için buralarda
takviye aralıklarını azaltarak saç kalınlıklarının gereksiz yere artması önlenir.
Benzer bir sorun da makine dairesinde yaşanır. Geminin dip yapısına en sürekli
dinamik etki geminin makinalarından gelir. Makinalar gemiye dip yapısı aracılığıyla
bağlandıkları için dip yapısına makinanın çalışma frekansına bağlı olarak sürekli bir
dinamik yükleme yaparlar. Bunlar da yerel yüklemenin artmasına neden olduğu için
dikkat gerektirir. Her şeyden önce bütün dip yapısı elemanlarının bu yükleri
karşılamak için kalınlıkları artırılır. Diğer bir önlem de takviyeler arası mesafeyi
azaltmaktansa her takviyeyi derin takviye olarak seçmek yolu seçilir.
Şekil 3.25 Dip yapılarının orta kesit resimlerinde ölçülendirilmeleri
58
Dip yapısına ait ölçüler iki resimde belirtilmek durumundadır. Bunlardan en önemlisi
enine kesit resmidir ve değişik karakteristikler arz eden her kesit için verilmeleri
gerekir. Şekil 25a’da enine sistemde inşa edilmiş bir dip yapısının dolu döşeğe
rastlayan bir kesitinde ölçülendirme gözükmektedir. Şekil 25b’de de boyuna sistemde
inşa edilmiş bir dip yapısının yine dolu döşeğe rastlayan bir kesitinde ölçülendirme
gözükmektedir. Boyuna sistemde inşa edilen gemi çift cidarlı olduğu için burada
marcin braketi yerine dolu döşek doğrudan derin postaya bağlanmaktadır. Dip
yapısının gösterildiği ikinci resim de geminin boyuna kesitidir ve burada genel olarak
dolu ve boş döşeklerin düzenlenmeleri ile saç kalınlıkları esas belirtilen ölçüler olur.
Burada verilen ölçülerimn ve düzenlemelerin dış kaplama resmi ile uyumlu olması
gerekmektedir.
3.4.4 Bordo Yapısı
Gemilerde bordaların yerel yüklere ve burkulmaya karşı mukavemetini artırmayı
amaçlayan elemanların toplamı gemideki bordo takviye sistemini oluşturur. Bordo
takviye sisteminde düşey doğrultudaki elemanlara posta adı verilir. Bunlardan birincil
takviye elemanları olanlar derin posta adını alır ve gerek boyuna gerekse enine
sistemde inşa edilen gemilerde kullanılır. Derin postalar genellikle saçlardan kesilir ve
boşta kalan kenarlarına alın laması kaynatılarak derin postanın burkulmaya maruz
kalması önlenir. İkincil takviye elemanı olan normal postalar ise sadece enine
sistemde kullanılır ve profillerden bordonun düşey kesitine uygun olarak bükerek imal
edilirler.
Bordo yapısında boyuna giden birincil takviye elemanlarına stringer denir ve aynen
derin postalar gibi gerek boyuna gerekse enine sistemde inşa edilen gemilerde
kullanılır. Stringerler dehemen hemen daima saçlardan kesilir ve burkulmaya maruz
kalmasını önlemek amacıyla boşta kalan kenarlarına alın laması kaynatılarak imal
edilir. Stringerler derin postalar kadar yaygın kullanılmayabilirler ve bazı gemilerde
ambar yüksekliklerinin küçük olması halinde kullanılmayabilirler. Boyuna giden
ikincil takviye elemanlarına ise boyuna posta denir ve sadece boyuna sistemde inşa
edilen gemilerde kullanılır. Boyuna postalar da normal postalar gibi profillerden
bordonun su hattı kesitine uygun olarak bükerek imal edilirler.
Bordo takviyeleri de dip yapılarında olduğu şekilde incelenerek boyutlandırılırlar.
Yani takviye elemanları kiriş olarak kabul edilir ve gelen dış yükler altındaki zorlama
türlerine göre boyutlandırmaya gidilir. Ancak burada yükleme durumları için dip
yapısına kıyasla farklılık vardır. Dip yapısına etki eden yükler denizdeki su basıncı ile
ambar içindeki yük basıncı idi. Bordo yapısına ise ambar içerisindeki yükün bir etkisi
olmaz zira bu yük ağırlıktan kaynaklandığı için düşey doğrultudadır. Dolayısı ile
bordo yükü sadece denizdeki su basıncından kaynaklanmaktadır. Ancak farklılık
bununla da sınırlı kalmaz. Dip yapısına etki eden basınç her yerde aynıdır ama bordo
yapısında bu basınç değişiklik göstermektedir.
Bordo yapısında basınç yüksekliğe bağlı olarak değişir. Statik basınç sadece su
altındaki bölgeyi etkiler ve serbest su yüzeyinde sıfırdan başlayıp derine doğru lineer
olarak artar. Dinamik basınç ise dalganın en yüksek noktasında en büyük değerinden
başlamak üzere derinlikle üstel bir azalma gösterir. Dolayısı ile bordo yapısındaki
enine elemanlara etki eden yükler oldukça karmaşık bir değişim gösterir ve böylesine
karmaşık bir yüke maruz bir kirişin zorlanmasını incelemek çok kolay değildir. Yani
gerçekte enine postalar ve derin postalar üzerinde karmaşık bir yapıdaki yayılı yüke
59
zorlanan bir kiriş olarak modellemek gerekir. Ancak bu model hesapları gereksiz yere
karmaşıklaştıracağından ötürü yükü düzgün yayılı olarak varsayıp değerini de
ambarın yüksekliği doğrultusunda orta noktadaki değerine eşit olarak almayı tercih
ederiz (Şekil 3.26).
Şekil 3.26 Bordodaki enine posta ve derin postaların modellenmesi
Değişik seviyelerdeki ambarların posta veya derin postaları ekonomi açısından ayrı
ayrı boyutlandırılmalıdır. Şekil 3.26’dan görüldüğü gibi üst ambardaki ortalama yük
alt ambardakinden daha azdır. Bu durumda bütün boyutlandırma tek yüke göre
yapılacak olursa emniyet açısından en büyük yükü kullanmak gerekeceğinden üst
ambardaki postalar gereksiz yere daha büyük boyutlarda olur.
Postaları boyutlandırırken kesitlerde gerekli olan mukavemet modülünü maksimum
eğilme momentine göre belirleriz. Elbette maksimum eğilme momenti değeri alt ve
üst ambar için ayrı ayrı belirlenmektedir. Öte yandan profil için gerekli kesit alanı
kesme kuvvetine göre tespit edilir. Kesme kuvveti kesitin ortalarına doğru küçüldüğü
için bu bölgelerde eğilmeye göre seçilmiş profilin kesit alanları da yeterli olur. Ancak
postanın uç kısımlarına doğru kesme kuvveti maksimuma ulaştığı için buralarda
kullanılması gereken braketlerin kesit alanlarını kesme kuvvetine göre belirlemek
gerekir. Burada ambarın alt ucu ile üst ucundaki net kuvvetler ortalama kuvvetlerden
farklı olduğu için iki uçta gerekli minimum alan farklı olarak hesaplanmalıdır.
Stringerler ve boyuna postalar için de benzer bir analiz yöntemi kullanılır ve bu
elemanlar da düzgün yayılı yüke maruz kirişler olarak mukavemet modülleri
maksimum eğilme momentine göre elemanın uç noktalarında gerekli kesit alanı ise
kesme kuvvetine göre belirlenir. Burada takviye elemanları boyuna gittikleri için bir
su geçirmez perdede başlayıp bir sonrakinde biter ve bu aralıkta aynı yükseklikte
kalır. Boyuna takviye elemanları gemi boyunca aynı yükseklikte kaldıklarından göz
önüne alınan düzgün yayılı yük o yükseklikteki gerçek değerine sahiptir. Bu nedenle
iki uçta da gerekli kesit alanı aynı değere sahip olur. Bu sistem geminin baş ve kıç
taraflarına doğru dinamik yüklerin boyuna doğrultuda da değişmesi sonucu farklılık
gösterebilir. Ancak bu bölgeler zaten farklı olarak ele alınmakta olan bölgelerdir ve bu
bölgelerde yapının özelliğine göre değişik stratejiler izlenebilir.
Enine ve boyuna sistemlerde tasarlanmış olan bordo yapılarının dem derin takviyeli
hem de normal kesitlerde ölçülendirilişi Şekil 3.27’de gösterilmektedir. Şekil 3.27a
enine sistemde inşa edilmiş bir geminin Şekil 3.27b de boyuna sistemde inşa edilmiş
60
bir geminin bordo yapısının orta kesit resminde ölçülendiriliş şeklini göstermektedir.
Her iki sistemde de derin postalar sağ tarafta verilmekte normal postalar ise sol tarafta
gösterilmektedir. Şekil 3.27a ii enine sistemi gösterdiği için enine posta gösterilmekte
boyuna postaya ise rastlanmamaktadır ama stringerler vardır. Boyuna sistemin
verildiği Şekil 3.27b ii’de ise enine posta gösterilmemekte oysa boyuna posta ve
stringerler vardır.
Şekil 3.27 Bordodaki enine ve boyuna sistemdeki elemanların orta kesitte
ölçülendirilişi
3.4.5 Güverte Yapısı
Gemilerde güverteleri taşıyan ve yerel mukavetlerini artıran birincil takviye
elemanları boyuna giden güverte altı derin tulanileri, ve enine giden derin
kemerelerden oluşur. Bu elemanlar hem enine hem de boyuna sistemde inşa edilmiş
gemilerde bulunurlar. Bu takviye elemanları taşıdıkları yükü bordolar ve su geçirmez
perdeler aracılığı ile geminin tamamına yayarlar ancak taşınmayan aralıkların çok
büyük olması halinde güverteler arasında payandalar kullanılarak derin elemanların
boyutlarının aşırı büyümeleri engellenir.
Güvertedeki derin takviyelerin ambar ağzı açıklıkları nedeniyle gemideki diğer
takviye elemanlarına kıyasla önemli bir farklılığı vardır. Özellikle enine takviye
elemanları, yani derin kemereler iki değişik tip olarak karşımıza çıkar. Ambar
açıklıklarının dışındaki derin takviye sistemleri gemideki diğer takviye gibi iki mesnet
arasında kesintiye uğramadan uzanan elemanlardır. Oysa ambar ağzı açıklığına denk
düşen yerlerde kemereler bir mesnetten ambar ağzına kadar uzanır ve ambar ağzında
kesintiye uğrar. Bu tüe takviye elemanlarına konsol takviye elemanı diyoruz ve bu tip
yapıları boyutlandırırken farklı bir yol izlemekteyiz.
Ambar ağzının varlığının getirdiği önemli bir değişiklik de derin takviyelerin
kullanılış yerlerini belirlemek açısındandır. Ambar ağızlarının kenarları boyunca
gerek enine doğrultuda gerekse de boyuna doğrultuda mutlaka derin takviyeler
kullanılmalı ve yapısal süreklilik açısından da bunların dip yapısındaki derin
elemanlarla aynı hizada olmaları gereklidir. Sürekli olan bu derin takviye elemanları
da daha evvelce ele alınan takviye elemanları gibi modellenir ve benzer şekilde
boyutlandırılırlar. Taşınmayan aralık için ardışık iki düşey taşıyıcı eleman arasındaki
mesafe alınır. Etki eden yükleri göz önüne alırken güverte saçlarının kalınlıklarını
belirlerken izlediğimiz düşünce tarzı izlenir.
Ambar ağzı açıklığına rastlayan ve konsol takviye elemanı olarak adlandırdığımız
yapıları iki ucu basit mesnetli yapılar olarak ele almak olanaksızdır. Ayrıca bu yapılar
61
düşey takviye elemanlarına ankastre olarak bağlandıkları için bu elemanlarla yük
alışverişinde de bulunurlar. Bu nedenle konsol takviye elemanların
boyutlandırılmasında bu elemanların bağlandıkları düşey takviye sistemiyle birlikte
ele alınıp değerlendirilmesi gerekir (Şekil 3.28). Şekil 3.28a’da bir ana güvertesi bir
de ara güvertesi olan enine sistemde inşa edilmiş bir gemide ambar ağzına denk gelen
konsol derin kemereler görülmektedir.
Şekil 3.28 Konsol kemerelerin mukavemet açısından modellenmeleri
Çerçeve sisteminin modellenişi sırasında göz önüne alınan şeylerin başında derin
kemere ve derin postaların yaklaşık olarak aynı atalete sahip oldukları dolu döşeklerin
ataletinin ise çok daha fazla olduğu varsayımı gelir. Böylece posta ile kemereler
hiperstatik bir sistem oluşturmakta ve bu yapının boyutlandırılması eğilme momentine
göre yapılır. Eğilme momentleri konsol kemerelere tekil yük etki ettiği varsayımıyla
belirlenir. Üst güverteye etki eden P1 yükünün yaratacağı eğilme momenti dolu siyah
çizgiler, alt güverteye etki eden P2 yükünün yaratacağı eğilme momenti kesikli
kırmızı çizgiler ile gösterilmektedirler. Konsol kemerelerin boyutlandırılması bu
momentlerin uygun şekilde birleştirilmesi sonucu belirlenir.
Normal kemerelerin boyutlandırılmalarına gelince bunların ataletlerinin derin
kemerelere göre çok daha küçük oldukları göz önüne alarak bunların iki ardışık derin
eleman arasında uzandığı ve bu derin elemanlarda basit mesnetli oldukları
varsayılarak boyutlandırılır. İkincil takviye elemanları için boyutlandırma ambar ağzı
aralığında da aynı şekilde yapılır, çünkü bu aralıkta da takviye elemanları derin
takviye elemanlarında son bulmaktadır.
Güverte taşıyıcı sisteminin son elemanı da yükü üst güvertelerden alt güvertelere
aktaran payandalardır. Bu elemanlar kimi kaynaklarda punteller olarak anılırlar ve
derin takviye elemanlarının taşınmayan aralıklarını azaltmak amacıyla kullanılırlar.
Bu elemanlar şu ana kadar ele alınmış olan tüm takviye elemanlarından farklı olarak
boyutlandırılır çünkü bu elemanlar basınç yüküne maruz olduklarından kritik zorlama
burkulma şeklinde ortaya çıkar. Burkulmayı belirleyen faktörler sırası ile basınç
kuvvetinin büyüklüğü, payandanın boyu, payandanın kesit karakteristikleri ve
payandanın uçlarının bağlanış şeklidir.
62
Şekil 3.29 Kesit ölçülerinin gösterilişi için bir örnek
Payandalara etki eden kuvveti belirlerken güverte yükünün komşu payandalar
arasında eşit olarak paylaşıldığı varsayılır. Bu durumda herhangi bir payandanın yük
alanı boyuna ve enine payandalar arası mesafelerin üzerine kurulmuş olan
dikdörtgenin alanına eşittir ve payandalar yükü aşağı doğru aktardıklarından alttaki
payandalar üstteki payandaların da yükünü taşırlar. Payandaların boyu ile kesit ataleti
arasındaki oran kesitin narinliğini olarak bilinir ve burkulmanın önemli bir
parametresidir. Payanda boyu uzadıkça veya kesit ataleti küçüldükçe narinleşir ve
burkulmaya daha müsait hale gelir. Kesit uçlarının bağlanış şekli de bu bağlantıda
braket kullanılıp kullanılmamasıyla ilgilidir ve kullanılan braketlerin boyutları
büyütüldükçe burkulma olasılığı azalır.
Güverte takviye elemanları ve boyutlandırılmaları konusu ile birlikte geminin asal
yapısal elemanları tamamlanmış oldu. Bu elemanların ölçüleri dış kaplama, güverte
kaplaması, enine kesit resimleri ve boyuna kesit resminde belirtilir. Şekil 3.29 makine
dairesindeki iki kesite ait ölçüleri vermektedir. Gemi yapısı simetrik olduğu için sol
tarafta bir derin posta sağ tarafta ise normal bir posta verilmiştir. Makine dairesinde
döşeklerin hepsi dolu olduğu için iki kesitte farklılık gözükmemektedir. Ancak
güverte yapısının da iki kesitte farklı oldukları gözükmektedir. Gemiye ait bir boyuna
kesit resmi Şekil 3.30a’da verilmektedir.
3.4.6 Su Geçirmez Perdeler
Gemilerde iç sızdırmazlığı temin eden en önemli elemanlar su geçirmez perdelerdir.
Bu perdelerin kullanılmasındaki en temel neden geminin yaralanması halinde yaralı
bölmeyi geminin diğer kısımlarından ayırarak geminin batmasını önlemektir. Ancak
bu işlevinin yanısıra bir de burulma mukavemeti açısından da önemli bir elemandır.
Ancak bu işlevi burulma momentini tamamen alarak yerine getirmek yerine gemi
boyunca burulmaya karşı mesnetler oluşturarak oluşan burulma momentlerinin
küçülmesini sağlayarak yapar. Bu nedenle su geçirmez perdelerin boyutlandırılması
burulma yüklemesine göre yapılmaz.
Su geçirmez perdeler için iki tip yükleme çok önemlidir. Bunlardan ilki yük basıncı
nedeniyle perdede ortaya çıkabilecek eğilmelerdir. Bu etki de saç kalınlıklarının
belirlenmesinde esas rolü oynar. Özellikle akışkan yüklerde hidrostatik basınç derine
inildikçe arttığından saç kalınlıkları alt taraftan üste doğru gidildikçe azalırlar.
63
Gerçekte perdenin görevinin su sızdırmazlık olduğu göz önüne alınırsa en kritik
durumun yaralanma halinde su dolmasıyla ortaya çıkacağı açıktır. Bu durumda söz
konusu ambar su dolmuştur ve etki eden basıncın hidrostatik basınç olacağı açıktır.
Bu durum göz önüne alındığında perdelerin saç kalınlıklarını hidrostatik basınca göre
belirlemelidir.
Ancak su geçirmez perdeler için en kritik yükleme eğilme yüklemesi olmayıp
burkulma yüklemesidir. Gerçekten de su geçirmez perdeler hem düşey doğrultuda
hem de yanal doğrultuda basınç kuvvetlerine maruz kalırlar ve bu nedenle burkulma
açısından kritik hale gelirler. Ancak levha kalınlığını burkulmaya karşı belirlemeye
çalışmak kaçınılmaz olarak levha kalınlıklarının çok aşırı artmasına neden olacağı için
eğilmeye karşı belirlenmiş saç kalınlığını değiştirmeden perdeleri burkulmaya karşı
hem enine hem de yüksekliğine olmak üzere iki doğrultuda stifnerlerle uygun şekilde
takviye etmek yolu seçilir. Su geçirmez perdelerin takviyelerinin boyutlandırılması ise
burkulmayı önleyecek şekilde belirlenir. Bu şekilde tasarlanıp boyutlandırılmış su
geçirmez perdeler ve bu perdelerin ölçülendirilişi ile ilgili iki örnek Şekil 3.30b’de
verilmektedir.
Şekil 3.30 Boyuna kesit ve perde ölçülerinin gösterilişi için örnekler
64
Su geçirmez perdeler arasında ikisinin ayrıca önemi vardır. Bu iki perdeden biri
geminin en baş tarafında olan ve baş piki ambarlardan ayıran baş pik perdesi diğeri de
kıç piki makina dairesinden ayıran kıç pik prdesidir. Bu perdeler geminin baş ve kıç
tarafındaki son perdeler olup çatışma olasılığının en yüksek olduğu yerlerde
bulunmaları nedeniyle çatışma perdeleri olarak da bilinirler. Bu bölgelerde
çatışmalara karşı bu perdeleri ayrıca ön taraflarına konan birçok boyuna takviye
elemanıyla korumaya ve desteklemeye almak uygun olur.
Şekil 3.31 Baş ve kıç pik ve bu bölgelerdeki perdeler.
Şekil 3.31a’da baş pik perdesi ve takviye yapıları görülmektedir. Baş pik perdesini
korumak amacıyla ana güvertenin alt tarafında kalmak üzere boyuna bir perde
kullanmak oldukça yaygın bir uygulamadır. Bunun yanısıra baş pik içerisinde daha
sık aralıklarla stringerler kullanılmakta ve bunlar ile baş pik yapısını ve bodoslamayı
güçlendirmek amaçlanmaktadır. Çoğu zaman baş pik perdesinin ön tarafında zincirlik
olur ve bu da baş pik perdesinin mukavemetini artırmaya yöneliktir.
Kıç pikte de benzer bir yapı kullanılmaktadır (Şekil 3.30b). Kıç pik perdesinin makina
dairesi tarafında genellikle bir koferdam ve kıç pik tarafında ana güvertenin alt
tarafında kıç bodoslamaya kadar uzanan bir boyuna perde bulunur. Kıç pikteki
boyuna perdenin görevi kıç pik perdesini desteklemenin yanısıra kasarada bulunan
dümen makinasını da taşımaktır. Kıç pik perdesinden kıç bodoslamaya kadar olan
döşekler de özel döşeklerdir ve pervane şaftının geçtiği şaft kovanının hiç bir şekilde
hareketine müsade etmeyecek şekilde tasarlanmalıdırlar.
3.4.7 Değişik Gemi Tiplerinde Yapısal Tasarım Uygulamaları
Daha
önceki
bölümlerde
gemilerde
kullanılan
yapı
elemanların
boyutlandırılmalarında kullanılan yöntemleri ve bu elemanların biraraya getirilirken
dikkat edilmesi gerekli noktaları göz önüne aldık. Enine ve boyuna inşa sistemlerinin
dip, bordo ve güverte yapılarında uygulanış şekillerini ele aldık. Ancak bu ilkeler
kesitlerin ne şekilde düzenlenmesi konusunda çok net sonuçlar vermemektedir. Bu
bölümde değişik gemi tiplerinde zaman içinde gelişen kesit düzenlemelerini
inceleyeceğiz.
Bu bölüme kadar ele alınan gemi konstrüksiyomları çoğunlukla klasik genel kargo
gemileri olup bunlara ilişkin yeterli örnek verildiğinden bu tip gemiler üzerinde
durmak gerekmemektedir. Burada daha ziyade zaman içinde ortaya çıkan özel tip
yüklerin taşınmasına uygun tasarımlardır. İlk olarak maden cevheri taşınmasında
kullanılmak üzere geliştirilen değişik tasarımları ele alacağız.
65
Maden cevheri çoğu zaman oldukça yüksek yoğunluğa sahip olabilir ve bu nedenle
normal gemilerde ambarın daha yarısı bile dolmadan gemi yüklü su hattına kadar
batar. Bu geminin ağırlık merkezinin çok aşağıya çekilmesine ve dolayısıyla yalpa
frekansının yükselerek dalgalarda dip yapısının aşırı zorlanmasına neden olur. Bir
ikinci sorun da ambarların boş kalması ve geminin aşırı yalpa yapması sonucu
ambarlarda yük kaymaları ihtimali artmaktadır. Yük kaymaları stabilite kaybına
neden olmanın yanısıra ağır madenlerin bordo yapısını zedelemesi olasılığını da
taşımaktadır.
Yukarıdaki sorunları göz önüne alarak maden cevheri taşıyacak gemilerde
konstrüksiyon şeklinde zaman içinde bazı değişiklikler getirilmiştir. Her şeyden önce
maden cevheri dökme yük olduğu için istifleme sorunu yoktur ve ara güverte
kullanmaya gerek kalmaz. Ara güvertelerin kaldırılması boyuna mukavemette ortaya
çıkan zaafı örtmek için önlemler almayı gerektirir. Bu önlemlerden bazıları yan iç
omurgaların ve stringerlerin sayılarının artırılması ve boyuna perde konulması
şeklinde ortaya çıkar. Şekil 3.32a’da bu önlemler açık bir şekilde gözükmektedir.
Burada boyuna perdenin ana güverteye kadar yükselmediğini belirtmekte yarar vardır.
Şekil 3.32 Maden cevheri gemilerinde değişik yapısal tasarım stratejileri.
Şekil 3.32a’da ayrıca dip yapıda meyilli perdeler konulmuş ayrıca bordo ve güverte
bağlantısı ambar tarafında da meyilli olarak oluşturulmuştur. Dipteki meyilli
perdelerin amacı maden cevherini ambar ortasında stabilize etmek ve dip taraf
hacmini küçülterek ağırlık merkezini yukarı çekmektir. Ayrıca bu yapı gemi boyunca
sürekli olduğundan boyuna mukavemete de belirli ölçüde katkıda bulunur. Ambarın
üst tarafında yaratılan kanat meyli de yoğunluğu daha düşük maden cevheri alınması
halinde üst bölümlerde yükün stabilize edilmesini amaçlar.
Yukarıda verilen örnek boyuna sistemde düzenlenmiş bir gemi olup boyutları büyük
olan gemilerde tercih edilir. Ancak küçük boyutlu gemilerde enine sistem kullanılması
yeterli görülmektedir (Şekil 3.32b). Bu gemide boyuna perde kullanılmamış ve
yönlendirici perde ile kanat meylinin olduğu bölgeler balast tankları olarak
tanımlanmışlardır. Bu yaklaşım taşınan yükün yoğunluğunda daha büyük esneklik
sağlamaktadır. Daha yoğun madenler taşınırken balast kanat tankına alınarak ve
aşağıdaki ek balast tankı boş tutularak ağırlık merkezi yukarı çekilir. Hafif yüklerde
ise balast alımı tam tersine uygulanarak ağırlık merkezinin çok yükselmesi önlenir.
Bu yapıda ayrıca maden cevherinin doğrudan bordo yapısıyla temasını önlemek
amacıyla ambar kenarlarında gemi boyunca giden geçitler kullanılır. Bu geçitler de
66
geminin boyunun önemli bir kısmında devamlı olduğu için boyuna mukavemete de
önemli bir katkısı olur.
Şekil 3.33 Maden cevheri gemilerinde modern yapısal tasarım stratejileri.
Maden cevheri taşımak amacıyla yapılan gemilerde daha değişik yapısal tasarım
stratejileri de uygulanmıştır. İlk karışık inşa sistemi, dip ve güverte yapılarında
boyuna bordo yapılarında da enine sistem kullanılmasıyla, maden cevheri taşıyan
gemilerde kullanılmıştır (Şekil 3.33a). Bu tasarım stratejisinde güverte ve dip
yapısında enine derin takviyeler de ayrıca gösterilmiştir. Daha sonraları ambarlarının
boyuna perdeler yardımıyla iyice daraltılıp gereğinden çok daha yüksek iç omurgalar
kullanılmasıyla yükü yükseltmek ve yük hacmini küçültmek yoluna gidilmiştir (Şekil
3.33b). Bu sistemde ana güvertenin hemen altında kalan kısımlarda balast tankı ve
ambarlara ulaşım için kullanılacak geçitler olmasına rağmen büyük hacimlerin boş
kalması yapılan ilk yatırımın oldukça yüksek olmasına neden olmuştur. Ayrıca bu
stratejide taşınabilecek yük yoğunluğu konusundaki esneklik büyük ölçüde
kaybedilmektedir. Bu durum daha sonraları gemi inşaatında daha değişik bir taşıma
kavramının ortaya çıkmasına neden olmuştur.
Modern maden cevheri gemilerinde büyük boyutlarda boş hacimlerin ortaya çıkması
değişik yoğunluklu yüklerin birlikte taşınması fikrini getirmiş ve bu fikir üzerine
genel dökme yük gemileri ortaya çıkmıştır. Bu gemilerde yapısal tasarım açısından
önemli bir fark yoktur ama hacimlerin kullanılış tarzı ve yükleme boşaltma sistemleri
açısından farklılıklar gösterirler (Şekil 3.34).
Şekil 3.34 Değişik yoğunluklu dökme yük gemilerinde yapısal tasarım stratejileri.
Şekil 3.34a’da boyuna iki perde ile kesiti üç bölgeye ayıran bir sistem görülmektedir.
Burada yan ambarların üst tarafında balast için kanat tankları da bulunabilir. Burada
ağır yük taşındığında sadece orta ambara yük alınmakta eğer taşınan yük ağır değilse
hem orta ambar hem de kenarlara yük alınır. Bazen hafif yük olarak petrol de taşınmış
67
ve bu tip gemilere OBO (oil – bulk - oil) adı verilmiştir. Boyuna perde yerine hacmi
ara güverte aracılığıyla bölmek de değişik yoğunluklu yük taşınmasında kullanılmıştır
(Şekil 3.34b). Bu sistem genel kargo gemisi kavramına yakın olmakla birlikte taşınan
yüklerin dökme yük olması açısından farklılığını korur.
İlk zamanlarda farklı yükler birbirlerinden tamamen ayrılmış olan ambarlarda
taşınmışlar ama zamanlar ambarlar arasında belirli ölçüde bağlantı tesis etmek yoluna
gidilmiştir. Bunlardan ilki dip tarafa konan kapaklar vasıtasıyla sağlanan bağlantıdır
(Şekil 4.34c). Burada ağır yük taşınması halinde ambarlar arasındaki bağlantı
kapaklar aracılığıyla önlenmekte ve sadece orta ambar yüklenmekte taşınacak yükün
hafif olması halinde kapaklar açılarak her üç ambara da yük alınmaktadır. En gelişmiş
sistemlerde ise aradaki kapak sistemi kaldırılmış ve boyuna perdeler yükün hareket
serbestliğini kısıtlayacak şekilde kullanılmaya başlanmıştır (Şekil 4.34d). Ağır yük
alındığında boyuna perdedeki açıklığın sınırlı olması nedeniyle yükün kenar
ambarlara yayılması büyük ölçüde sınırlanmış olur. Ambarlar arası ilişki olduğu
zamanlarda yükseğe balast alabilmek için kanat tankları da kullanılmaktadır.
Taşıdığı yük açısından özellik arz eden diğer bir gemi tipi de ham petrol ve petrol
ürünleri taşıyan tankerlerdir. Her şeyden önce tankerler genel olarak büyük
boyutlarda oldukları için yaygın olarak boyuna sistemde inşa edilirler. Ancak
tankerlerin özellikleri büyük boyutlarıyla da sınırlı kalmayıp taşıdığı yükün akışkan
olup kolayca yüklenip boşaltılabilmesi ve yanıcı olması çözülmesi gereken önemli
sorunlar yaratmaktadır. Bu sorunlardan en önenlilerini aşağıdaki gibi özetleyebiliriz
 Sıvı yükler yük hacimlerini tamamen doldurmadıklarında dalgalarda geminin
hareketleri sonucu ambarlarda serbest su yüzeyinde hareketlilik ortaya çıkar
ve bu hareketlilik hem stabilite kaybı hem de ambar sınırları üzerindeki
basınçların artmasına neden olur.
 Tankerler seferleri sırasında çok uzun mesafeler katetmesi ve iklimi çok farklı
yerlere gitmesi sonucu çok farklı sıcaklıklara maruz kalır ve yükü
genişleyerek ambar içinde basıncın artmasına neden olur. Basıncın artışı hem
tank cidarlarını zorlar hem de tanklardan sızması halinde yangın tehlikesi
yaratır.
 Tankerlerde yük tahliye işleminin çok efektif olması limanda harcanan zamanı
olağanüstü kısaltır ve bu da seyir süresinin de kısaltılmasını zorunlu kılar. Bu
da ancak tankerlerin hızlarının da normal gemi hızları ile aynı mertebelere
getirilmesini gerektirir.
 Bir de özellikle ham petrol olmak üzere tankerleri taşıdığı yükler çok büyük
boyutlarda korozyon problemi yaratmakta ve saçların çok hızlı olarak
yıpranmasına neden olmaktadır.
Bu tür sorunlardan ötürü tankerlerin konstrüksiyonunda bazı değişiklikler yaparak
çözüm aranmıştır.
İlk olarak sıvı yüklerin çalkantısı sonucu ortaya çıkabilecek sorunların çözümü için
bölmeleme stratejilerinde bazı önlemler alınmıştır. Her şeyden önce enine perdeler
daha sık kullanılmak suretiyle tank boyları kısaltılmış ve enine daha fazla sayıda
perde kullanılarak enine doğrultuda çalkalanmaları da sınırlama yoluna gidilmiştir.
Tankerlerde en az bir boyuna perde kullanılmakta, tanker boyutlarının büyümesiyle
bu sayı iki hatta üç boyuna perdeye kadar çıkmaktadır (Şekil 3.35). Ayrıca sıcaklık
değişmeleri sonucu ortaya çıkan genişlemeyi serbest su yüzeyi sorunu yaratmayacak
şekilde bir genişleme tankı ilave edilir (Şekil 3.35a).
68
Şekil 3.35 Tankerlerde değişik bölmeleme stratejileri.
Perdeleme sayısının artmasıyla bütün tankların üzerinde genişleme hacmi sağlamaya
çalışmak ortadaki tankın bütün genişliğince bir serbest su yüzeyi yaratılır veya her
tank üzerinde ayrı bir genişleme hacmi oluşturarak bir süreksizliğe ve mukavemet
açısından başka sorunlara neden olunur. Bu durumda tankların tamamını
doldurmaktan vaz geçerek genişleme hacmini her tankın üst tarafında bırakmak
yoluna gidilir (Şekil 3.35b,c).
Tankerler yükünün özelliği sonucu çoğu zaman bir yönde dolu ters yönde ise boş
olarak seyretmek zorunda kalırlar. Bu nedenle oldukça uzun süreler balastlı olarak
seyretmek durumundadırlar. Bu tankerlerde bazı avantajlar sağlamaktadır. Şöyleki,
balast çift dip yerine tanklar boşaldığında bu tanklara alınabilir ve seyir sırasında
uygun bir şekilde tanklar arasında transfer yapılarak hem balastlamayı sağlarken hem
de tankların kısmen de olsa temizliği yapılarak korozyon problemini tamamen
çözememekle birlikte etkisini azaltmak mümkün olur. Bu durumda zaten boyuna
sistemde inşa edilen tankerler çok sayıda da boyuna perde ile donatıldıklarından çif
dibi kaldırmakla mukavemet açısından kritik duruma düşmeyeceklerinden tankerlerde
yakın zamana kadar çift dip kullanımı terk edilmişti (Şekil 3.36). Şekil 3.36a’da iki
boyuna perdesi olan bir tankerin üç boyutlu görünümü Şekil 3.36b de derin kemereli
bir kesitin ölçülendirilişini göstermektedir.
Şekil 3.36 Boyuna sistemde inşa edilmiş iki boyuna perdeli bir tanker
Tankerlerde çift dibin ortadan kalkması ve boyutlarının büyümesi bunların kalıp
derinliğinin ve kalıp derinliğine bağlı olarak fribordun azalmasına neden olmuştur.
Fribordun azalması gemiyi mukavemet açısından olumsuz etkileyeceği açıktır.
Tankerlerin kapasitelerini büyütmek için bütün boyutları aynı oranda büyütmek su
çekiminin aşırı büyümelerine ve girebilecekleri limanlar açısından sınırlanmalarına
neden olacağı için su çekimini keyfi artıramayız.
Bu nedenle bu sorunu çözebilecek önlemler düşünmek gerekmiştir ve sonuçta güverte
ile bordo saçlarının birleştirildiği köşeleri yuvarlatmanın olumlu katkısının olacağına
karar verilmiştir. Gerçekten de bu köşelerde bordo ve güverte saçlarının birbirlerine
69
dik olarak bağlanması süreksizlik ve buna bağlı olarak gerilme yığılması
yaratmaktadır. Bunun yanısıra fribordun da azalmış olması bu köşelerde yapıyı
mukavemet açısından kritik hale getirmektedir. Bu köşelerde yuvarlatma ile
süreksizlik ortadan kaldırılarak kritik bölgeden uzaklaşmak mümkün olur.
Fribordu azaldığı için güverte – bordo bağlantılarının yuvarlatılarak tasarlandığı üç
boyuna perdeli bir tankerin kesitine ait konstrüksiyon resmi Şekil 3.37’de verilmiştir.
Şekil 3.37a’da derin elemanlardan oluşan bir kesit Şekil 3.37b’de de normal bir kesit
verilmektedir. Bu tanker tamamen boyuna sistemde tasarlanmış bir tanker olup en
kenar tanklardaki derin kemereler birbirlerine üç atkı ile, onların yanındaki
tanklardaki derin kemereler de birbirlerine tek bir atkı ile bağlanmışlardır. Kenar
tanklardaki üst ve alt kemerelerde ortaya çıkan süreksizliğin etkisini azaltmak
amacıyla da onların yanındaki tankların derin kemereleri bu kenarlara büyük
braketlerle bağlanmışlardır.
Şekil 3.37 Boyuna sistemde inşa edilmiş üç boyuna perdeli bir tankerin kesit işçiliği
Tankerlerde taşınan yükün yanıcılığı ve bundan kaynaklanan yangın tehlikesi
karşısında alınan önlem zaten çeşitli başka nedenlerle geminin kıç tarafına alınan
makina dairesini kesinlikle kıç tarafta tutmak şeklinde gelişmiştir. Bu oldukça büyük
sıcaklıkların ortaya çıktığı makina dairesinin yük tanklarıyla sadece tek yüzeyden
sınır olacak şekilde sınırlamıştır. Böylece izolasyon yapılması gereken yüzey
miktarını sınırlamış olur ayrıca bu izolasyonu makina dairesinin ön tarafında bütün
sınır yüzeyi kapsayacak şekilde ve bir iki posta arası kadar uzanan bir tatlı su tankıyla
kolayca yapmaya olanak verir.
Bütün bu gelişmelerden sonra yakın zamanlarda yaşanan tanker kazaları sonucunda
kıyılarda ortaya çıkan kirlenmeler ve çevrenin korunması konusunda artan
bilinçlenme tankerlerde çift dibin ortadan kalkmasının sorgulanmasını gündeme
getirmiştir. Gerçekte yüklü su hattı civarından giden ama yüklü su hattının üstüne
çıkmayan bir sızdırmaz güverte konması halinde tek dipli bir geminin yaralanması ile
çevreye herhangi bir zarar verilmesi söz konusu değildir. Alt ambardaki yükün
yüksekliği deniz suyu ile aynı seviyede olduğu ve yoğunluğu da deniz suyuna göre
daha küçük olduğu için açılan deliğin dış tarafındaki basınç daima daha yüksek olacak
ve içerden dışarıya sızma olması önlenecektir. Bu görüş özellikle Japonlar tarafından
geliştirilmiş ancak denizcilik çevrelerinde kabul görmemiştir.
Sızdırmaz güverte önerisine alternatif olarak çift cidarlı gemi kavramı geliştirilmiş ve
bu öneri çok daha yaygın kabul gördüğü için standart olarak uygulanmasına karar
verilmiştir. Çift cidarlı gemi konstrüksiyon açısından çok büyük bir farklılık arz etmez
70
ve derin elemanların iç tarafta kalan ve normalde alın laması kaynatılan yüzüne ikinci
bir cidarın kaynatılması ve bu cidarın dış kaplama tarafındaki yüzünün boyuna
elemanlarla takviye edilmesiyle oluşturulur. Bu şekilde inşa edilmiş çift cidarlı bir
geminin ölçülendirilmiş bir kesiti Şekil 3.38’de görülmektedir. Bu şekilde gerçekten
de tek farklılığın iç cidar ile bu cidardaki boyuna takviyeler olduğu gözükmektedir.
Şekil 3.38 Çift cidarlı ve boyuna tek perdeli bir tankerin kesit ölçüleri
Çift cidarlı tanker kesitinde görülen bir diğer garklılık da ortadaki boyuna perdenin de
iki cidarlı oluşu ve her iki cidarın da boyuna takviyelerle desteklenmesidir. Ancak bu
genelde standart bir uygulama olmayıp yük simetrisini sağlayabilmek tasasıyla bu
şekilde dizayn edilmiş olabileceği düşünülmektedir.
Bu bölümde gemilerin tasarımı konusu incelenerek değişik dizayn stratejileri tarihsel
gelişimi içinde ele alınmış ve gemi dizaynı konusuna yaklaşım felsefesi
oluşturulmasına çalışılmıştır. Bu felsefe burada verilen bilgilerle sınırlı kalmayıp her
dizayn için yeni yaklaşımların oluşturulması gerekir.
71
4. GEMİ VE AÇIKDENİZ YAPILARINDA
DONANIM VE TEÇHİZAT
4.1. Gemilerde Donanım
Gemilerde donanımı oluşturan unsurlar üç ana gurupta incelenebilir. Bu gurupları şu
şekilde sıralayabiliriz:
 Kapak sistemleri
 Yükleme sistemleri
 Manevra sistemleri
Bu bölümde bu sistemleri ele alıp kısaca özetleyeceğiz.
4.1.1 Kapak Sistemleri
Gemilerde birçok açıklık vardır ve bunların geminin güvenirliliği açısından
sızdırmazlıkları çok önemli rol oynar. Gemilerde sızdırmazlık açısından en kritik
yerler ambar ağızlarıdır ve bunların iyi bir şekilde kapatılması büyük önem
arzetmektedir. Bu o kadar önemli bir sorundur ki geminin fribordu ambar
kapaklarının tipine bağlı olarak artırılabilir veya azaltılabilir.
Gemilerdeki klasik ambar kapakları ponton tipi denen ve tersanelerde imal edilen
kapaklardır (Şekil 4.1). Bu kapaklar ambarın bir kenarından diğer kenarına kadar
uzanan çelik kutulardan oluşur ve gemilerdeki vinçler ile ambar üzerine yerleştirilerek
ambar kapatılır. Ayrıca sızdırmazlığı artırmak için kapakların üzerine branda örtülüp
ambar mazernalarındaki bağlantı yerlerine bağlanarak ponton aralarından sızma
olmasına karşı tedbir alınır. Şekil 4.1a’da ambar ağzının boyuna doğrultuda alınmış
olab B - B kesiti görülmektedir. Burada pontonların mukavemetini artırmak amacı ile
her bir pontonun enine doğrultusunda hafifletme delikleri açılmış saç stifnerler
kaynatılmıştır. Bu stifnerler ambar ağzının boyu doğrultusuna paralel olup alt
taraflarına alın lamaları kaynatılır. Ambar kapağının üst tarafında saç kaplama
olmasına karşın ambarın içine bakan alt tarafında bu alın lamaları ile yetinilir (Şekil
4.1b). Bu şekilde görülen enine atkılar pontonlar arasından sızdırmaya engel olmak
için pontonların alt keyüzeylerinde kullanılan enine atkılardır. Bir pontonun boyuna
kesiti ambarın genişliği doğrultusunda alınan A – A kesiti ile verilmektedir (Şekil
4.1c). Bu kesitte enine eğilmeye karşı kullanılan stifnerler de gözükmektedir. Bu tip
ambar kapakları imalatları açısından kolay ve ucuz olmasına karşılık yükleme
boşaltma işlemleri sırasında çalıştırılması zaman alan ve kolaylıkla hata yapmaya açık
bir sistem olup modern gemilerde pek kullanılmamaktadır.
72
Şekil 4.1: Ambar kapağı olarak kullanılan pontonların düzenlenişi
Modern gemilerde çok yaygın olarak patent ile imal edilen kapak sistemleri
kullanılmaktadır. Bu sistemler 1966 yükleme konvansiyonu ve klas müesseselerinin
gerekli koşullarını sağlamakta klas müesseseleri tarafından sörvey edilmektedirler. Bu
patentli kapak sistemleri gelişmeleri açısından genel olarak iki guruba ayrılabilirler.
İlk gurupta katlanan, tek yönlü çekme ve doğrudan çekme tipi ambar kapaklarını
sayabiliriz (Şekil 4.2). Bu kapaklardan katlanan ambar kapakları dört parçadan
oluşmaktadır. Bu dört parça ikişer ikişer birbirlerine menteşeli olup ambar üzerine
tekerlekler vasıtasıyla oturmaktadır. Bu kapaklar ambar mazernasının baş ve kıç
taraflarındaki hidrolik pompalar aracılığı ile kontrol edilir. Hidrolik sistem basınçlı
yağ bastığı zaman iki uca menteşeli olan ambar kapakları uçlara doğru yaklaşarak ve
kalkarak ambarın açılmasını sağlar. Bazı gemilerde hidrolik yerine elektrik motorlu
açma sistemleri de kullanılmaktadır (Şekil 4.2a). Bu sistem çalışması açısından çok
iyi bir sistem olmasına karşın kapakların dik vaziyette durması yük elleçlerken
görüşün ve vinçlerin hareketlerinde kısıtlanma ortay çıkmaktadır. Sistemin bu
sorununu çözebilmek amacıyla tek yönlü çekmeli ambar kapatma sistemi
geliştirilmiştir.
Şekil 4.2: İlk geliştirilen patentli ambar kapatma sistemleri
Tek yönlü çekmeli kapama sistemleri birbirine temas halindeki bir dizi kapaktan
oluşmaktadır. Bu kapaklar tekerlekler aracılığıyla mazerna üstünde hareket
edebilmekte olup birbirlerini topluca iterek veya çekerek ambarın açılıp kapanmasını
sağlamaktadır. Sistemin hareketi en baştaki kapaktaki bir elektrik motoru aracılığı ile
sağlanmakta olup mazernayı aşan kapaklar düşey vaziyette istiflenir (Şekil 4.2b). Bu
sistemde kapaklar görüşü ve vinçlerin haraket kapasitelerini sınırlamaz. Ancak son
73
kapak ta istiflendikten sonra ambarı kapama işlemine geçilebilmesi için ilk kapağın
tekrar vinç ile mazerna üzerine oturtulması gerekmektedir. Bu işlem oldukça sıkıntılı
bir işlem olup zaman almakta ve deneyimli personel gerektirmektedir. Bu sorunu
çözebilmek amacı ile doğrudan çekmeli ambar kapama sistemi geliştirilmiştir.
Şekil 4.3: Doğrudan çekmeli sistemle çalışan bir ambar kapatma sistemi
Doğrudan çekmeli sistemde tek yönlü çekmeli sistemden farklı olarak kapaklar
birbirlerine menteşeli olup hareketleri ilk kapaktaki bir elektrik motoru yerine kapak
istif bölgesinin arkasındaki bir özel bir vinç aracılığı ile sağlanmaktadır (Şekil 4.2c).
Bu sistemde istifleme şekli ve özel olarak tasarlanmış hareket vinci aracılığıyla
sağlanan hareket ambar kapaklarının açıldığı kadar kolayca kapanmasını da
sağlamaktadır. Bu sisteme ait bir uygulama Şekil 4.3’te görülmektedir. Burada şu
noktayı belirtmek gerekir ki çekmeli sistemlerde kapakları istiflemek için gerekli olan
güverte alanı ambar ağızlarının da kısıtlanmasına neden olmaktadır. Dolayısı ile
ambar kapaklarının seçiminde her tasarımın özgün koşulları belirleyici olur.
Burada anlatılan kapak sistemleri en yaygın olarak kullanılan kapak sistemleri
olmakla birlikte son zamanlarda geliştirilmiş olan iki modern sistem de giderek daha
yaygın olarak uygulama alanı bulmaktadır. Bu sistemlerden ilki Şekil 4.4a’da şematik
olarak gösterilen döner ambar kapaklarıdır. Bu kapaklar düşey olarak istiflenmek
yerine açıldıkça dönerek rulo haline gelir. Bu sistemde de kapaklar birbirlerine
menteşeli olup elektrik motoru ile tahrik edilen bir tamburun etrafında rulo
olmaktadır. Ambarı kapatmak için elektrik motorunun tamburu ters yönde
döndürmesi yeterli olur. Döner ambar kapaklarının bir uygulaması da Şekil 4.5’te
verilmiştir.
Şekil 4.4: Son zamanlarda geliştirilen yeni tip patentli ambar kapatma sistemleri
74
Yeni geliştirilen ambar kapak sistemlerinden birisi de domuz sırtı ambar kapağı
(piggy back hatch cover) olarak bilinen sistemdir. Bu sistemde ambar kapakları enine
değil boyuna uzanan kapaklardan oluşur ve yan tarafa doğru açılırlar. Ambar dört adet
kapakla kapanır ve bunlardan ikisi sancak tarafa diğer ikisi de iskele tarafa doğru
açılırlar. Bu sistemde ambarın açılması üç etapta oluşur. Şekil 4.4b-i ambarın bir
tarafının kapalı halini göstermektedir. İlk etapta hidrolik pompa aracılığı ile en
kenardaki kapak yükseltilir (Şekil 4.4b-ii). Bir sonraki etapta orta taraftaki kapak
yükseltilmiş olan kapağın altına getirilir ve yükseltilmiş olan kapak alta kayan
kapağın üzerine oturtulur (Şekil 4.4b-iii). Son etapta ise iki kapak birden raylar
üzerinde ambar mazernası ile gemi bordası arasındaki bölgeye kaydırılarak ambar
kapaklarının tamamen açılması sağlanır (Şekil 4.4b-iv). Ambarın kapanması için ise
aynı işlemler ters sıra ile tekrarlanırlar. Bu sistemler daha yeni geliştirilmiş sistemler
olup yaygın olarak kullanılması daha bir süre alacak, klasik sistemlerin kullanımı
daha uzun süre devam edecek gibi gözükmektedir.
Şekil 4.5: Döner ambar kapatma sistemlerinin bir uygulaması
Ambar kapaklarının yanısıra sızdırmazlık açısından önem taşıyan birçok kapı vardır.
Bunlar arasında en önemli iki tanesi üst binaların dış kapıları ile ambarlardaki su
geçirmez perdelere uygulanan kapılardır. Bu bölgede kullanılmak üzere geliştirilmiş
olan kapılar iki ayrı grupta ele alınabilirler. Bunlardan daha eski olup yaygın olarak
kullanılan tipi elle açılıp kapanan menteşeli tip kapılardır (Şekil 4.6). Bu tip kapılarda
sızdırmazlığı sağlayabilmek için kapı sınırında kalın ve esnek bir conta kullanılır ve
conta üzerinde homojen bir biçimde basınç uygulamak amacıyla çok sayıda kapama
kolu kullanılır.
Şekil 4.6: Elle açılıp kapanan su geçirmez kapıların ayrıntıları
75
İkinci tip kapılar elektrik motoruyla tahrikli hidrolik bir sistem aracılığıyla çalışan
mekanik kapılardır. Bu sistem daha ziyade ambarlara uygulanmakta olup Şekil 4.7’de
gösterilmektedir. Bu tip kapılar Ro-Ro tipi gemilerde gemiye karadan ulaşım
kapılarında da kullanılır. Bu uygulamaya ait örnekler yükleme sistemlerinde ele
alınacaktır.
Şekil 4.7: Mekanin olarak açılıp kapanan su geçirmez kayan kapılar
4.1.2 Yükleme Sistemleri
Gemilerde yükleme ve boşaltma genellikle vinçler aracılığı ile yapılır. Çoğu
limanlarda yükleme ve boşaltma için çeşitli kapasite ve değişik tiplerde vinçler ve
kreynler olmasına karşılık gemilerde de çoğunlukla yük elleçlemek için araçlar olması
gerekir. Bu araçların en önemlisi vinçlerdir. Vinçler bir ana direk ile bu ana direğe bir
mafsal aracılığıyla bağlanmış olan bir bumba ve bu bumba aracılığı ile yük kaldırma
işlemini gerçekleştiren donanımdan oluşur. Ana direğin tepe noktası ile bumbanın
tepe noktası arasındaki AB mesafesi açıklık olarak bilinir ve kaldırılacak yük
kapasitesini belirlemek açısından önemli bir büyüklüktür. Donanımdan kasit yükü
kaldıran halatlar ve bunların daha efektif çalışmasını sağlayan makaralar ve bu
halatların hareketini sağlayan vinç motorlarıdır. Gemilerdeki vinç sistemleri için
örnekler Şekil 4.8’de verilmiştir.
Şekil 4.8: Gemilerdeki yükleme boşaltma sistemleri ve bu sistemlere etki eden
kuvvetler
76
Vinçlerin kaldırması istenen W yükü verildiği varsayılır ve de B noktasında
kullanılacak makara sistemi seçildiğinden halatlardaki kuvvetlerin dengesinden F3
hesaplanır. Bu iki kuvvetin bileşkesi B noktasındaki makaranın ve onun bağlantısına
etki toplam kuvveti verir ve makaya ile bağlantısı bu kuvvetlere dayanacak şekilde
belirlenir. C noktasında sistemin dengesinden vinçe giden halattaki kuvvetlerin de F3
olacağı ve bunların bileşkesi olan RC kuvvetinin de C noktasındaki makara ve
bağlantısının boyutlandırılmasında kullanılacağı gözükmektedir. Bumbanın
boyutlandırılması için vinçle kaldırılan ağırlığın bumba doğrultusundaki bileşeni RBC
kullanılmalıdır. Ancak bu değer emniyet açısından ağırlığın bir artım ile
düzeltilmesinden kullanılması uygun olur. Bumbanın kesiti bu şekilde hesaplanan RBC
burkulma yüküne göre hesaplanır. Kesitleri belirlenen bumbalar eksiz imal edilmiş üç
çelik tüpten oluşur. Bu tüplerden ortadaki daha büyük çaplı seçilir ve diğer ikisi orta
tüpün içine sıkı geçtikten sonra kaynaklanır. Orta tüpün daha kalın seçilmesi diğer iki
tüpün orta tüpe sıkı geçmesini sağlamaktan çok burkulma zorlamasının yanısıra
eğilmeye de zorlanmakta olan bumbanın yeterli mukavemete sahip olmasını sağlamak
içindir.
Emniyet katsayısı ile düzeltilmiş ağırlığın bumbaya dik doğrultudaki bileşeni F1 aynı
zamanda AB açıklığını kontrol eden kablo sistemine etki eden kuvvete eşittir. Bu
kablo sistemi ve makaralar belirli olduğu için açıklığı kontrol için gerekli F2 kuvveti
belirlenmiş olur. Ana direğin A tepe noktasına F1 ve F2 kuvvetlerinin RA bileşkesi etki
etmektedir. Bu kuvvet hem A noktasındaki makara ve bağlantısının hem de ana
direğin boyutlandırılması için kullanılır. Bu kuvvetin hem düşey hem de yatay
bileşeni olduğu için ana direkler hem burkulmaya hem de eğilmeye zorlanır ve
boyutlandırma her iki zorlamayı da göz önüne almak zorundadır. Ana direkler
genellikle kısa boylu yekpare tüplerin tersanede birbirlerine kaynatılması suretiyle
elde edilir. Bu tüplerin çapları ve et kalınlıkları tabandan yukarı doğru gidildikçe
azalır. Bunun nedeni ana direğin taban civarında daha büyük gerilmelere maruz
olması ve yukarılara doğru gerilme miktarının azalmasıdır. Ana direğin imalatında
çoğunlukla yüksek gerilmeli çelikler kullanılır ve bu sayede ana direk boyutlarının
daha küçük olması sağlanır. Böylece gemide yüksek yerlerde ağırlık artışına engel
olunmuş olur. Ayrıca ana direğe donanımların bağlandığı yerde mapaları doğrudan
ana direğe kaynatmak yerine dablin saçları kullanılır.
Gemilerde vinçler tek başlarına kullanılabilecekleri gibi iki vinç daha büyük yükleri
kaldırabilmek için birlikte de çalıştırılabilirler. Tek başına kullanılan bir vinçte bumba
ile ana direk arasındaki mesafe açıklık olarak bilinir (Şekil 4.9a). Açıklık arttıkça
vinçin kaldırma kapasitesi düşmektedir. Açıklığın artması sonucu düşen kaldırma
kapasitesini artırmak amacı ile yan yana olan iki vinç birlikte kullanılabilirler.
Vinçlerin bumbaları aynı tarafta olacak şekilde düzenlenmesi halinde buna ortak
donanım (Şekil 4.9b) ve bumbaların ters taraflara yönlendirilmesi ile oluşan sisteme
de kelebek donanım denir (Şekil 4.9c).
Şekil 4.9: Gemilerdeki yükleme boşaltma sistemlerinin kullanılış şekilleri
77
Gemilerde tiplerine bağlı olarak yük elleçlemesi için daha başka araçlar da
bulunabilir. Örneğin Ro-Ro’larda vinç sistemleri yerine tekerlekli taşıyıcılar ve
bunların gemiye yüklenmesine aracı olan kapak sistemleri vardır (Şekil 4.10a). Bu
kapak sistemleri daha önce ele alınan sızdırmaz kapaklarda uygulanan sızdırmazlık
uygulamalarına sahip olmanın yanısıra teleskopik yapısı sonucu farklı yapılardaki
limanlara yanaşması sağlanır.
Şekil 4.10: Ro-Ro tipi gemilerde yükleme boşaltma düzenekleri ve işlemleri
Ayrıca ambar içerisinde yük elleçlenmesinde kullanılmak üzere özel tipte forkliftler
bulunur. Bu forkliftler gerektiğinde kamyonların çekicileri olmaksızın yüklerin
gemiye yüklenmesini sağlarlar. Ayrıca ambarın değişik güverteleri arasında yük
transferi amacıyla yük asansörü de bulunmaktadır. Şekil 4.10b yükleme sırasında
izlenilen stratejiyi göstermektedir. İlk yük asansöre eriştiğinde ikinci yük gemiye girer
ve ilk yük asansör aracılığı ile başka bir güverteye aktarılır. Yükleme sırasında
stabilitenin korunabilmesi açısından yüklerin yerleştirilmeleri uygun şekilde yapılır ve
ayrıca balast tankları arasında balast transferi ile ortaya çıkan meyil asgariye
indirilmeye çalışılır.
Sıvı yük taşıyan gemilerde yükleme ve boşaltma ve yükleme makine dairesi önünde
olan pompa dairesinden kontrol edilen pompalar ve tanklara giden boru sistemleri
aracılığıyla yapılır (Şekil 4.11). Pompa dairesindeki pompa devreleri by-pass devreleri
ve valfler aracılığı ile hem yükleme hem boşaltma yapabilecek şekilde düzenlenmiştir.
Aynı anda birden fazla tankın boşaltılmasının veya doldurulabilmesinin
sağlanabilmesi için birden fazla pompa ve boru devresi kullanılır. Arızalanmaları
halinde veya bakımları sırasında çözüm olması için pompalar birbirleriyle bağlantılı
olarak düzenlenirler.
Şekil 4.11: Tankerlerde yükleme düzenekleri ve boşaltma işlemleri
4.1.3 Manevra Sistemleri
Gemilerde manevra sistemleri denince ilk akla gelen şey dümenler ve dümen
makinalarıdır. Klasik dümenler gemilerin kıç tarafında ahşap levhalar olarak başlamış
ancak çelik gemilere geçilip boyutların büyümesi sonucu önem kazanmış ve
tasarımında verimlilik ilkeleri önemli rol oynamaya başlamıştır. Modern dümenler iki
78
ana tipte imal edilmektedirler. Bunlardan daha klasik olanı topuklu dümenlerdir (Şekil
4.12a). Bu dümenler kıç üstünden omurganın bir uzantısı olan topuğa kadar uzanan
bir şaft ile gemiye bağlanırlar ve bu şaft etrafında dönerler. Daha modern olan ikinci
tipte topuk yoktur ve dümen sadece kıç üstünün alt tarafından gemiye asılır ve askı
dümen adını alırlar (Şekil 4.12b).
Şekil 4.12: Modern gemilerde kullanılan temel dümen tipleri
Dümenlerin iskelete döküm veya bazen kaynaklı olarak imal edilirle ve sonradan
üstleri saç levhalar kaynatılarak imal edilirler. Günümüzde dümenlerin kesitleri düz
levhalar olmaktan çıkmış ve akım hatlı profillerden seçilmeye başlanmıştır. İlk
dümenlerde şaft bu profillerin giriş ucundan geçecek şekilde tasarlanmış ancak bu
dümeni döndürmek için gerekli kuvvetin çok artmasına neden olduğundan bu
yaklaşım kısa sürede terk edilmiştir. Şaft konumu için daha sonraları profilin alan
merkezi seçilmiş böylece dümeni döndürmek için çok küçük bir kuvvete gerek
olmuştur. Ancak bu da dümenin kolaylıkla konumundan sapmasına neden olmasından
ötürü sorun yaratmaya başlamıştır. Bu sorunun çözümü için şaft merkezini profilin
alan merkezinden küçük bir mesafeye taşımak gerekmektedir.
Mukavemet açısından ele alınan iki sistem arasında fark vardır ve bu mesnetlenme
şekillerindeki farklılık nedeniyle yapıya etki eden iç kuvvetlerdeki değişikliklerden
ötürüdür. Topuklu dümene ait zorlamalar Şekil 4.13a’da görülmektedir. Burada
dümen düşey doğrultuda değişikliğe uğramadığı için dümen basıncı düzgün olarak
yayılmaktadır. Maksimum eğilme momenti bosa yatağında ortaya çıkar ve diğer
yataklar eğilme momenti taşımazlar. Bütün yayaklar kesme kuvvetine zorlanmakta
birlikte maksimum kesme zorlanması da bosa yatağında ortaya çıkar.
Şekil 4.13: Değişik dümen tiplerine etki eden dış ve iç zorlamalar
79
Askı dümene ait zorlamalar ise Şekil 4.13b’de görülmektedir. Burada dümen düşey
doğrultuda değişikliğe uğradığı için dümen basıncı düzgün olarak yayılmayıp askı
yatağının altında ve üstünde iki farklı değer almaktadır. Eğilme momenti bu tip
dümenlerde sadece bosa yatağında ortaya çıkmayıp askı yatağında da ortaya
çıkmaktadır. Ayrıca maksimum moment bosa yatağı yerine genellikle askı yatağında
ortaya çıkar ve aynı mertebedeki yükler için askı dümendeki maksimum eğilme
momentinden küçük olur. Bu tip dümenlerde de bütün yayaklar kesme kuvvetine
zorlanmakta birlikte maksimum kesme zorlanması da askı yatağında ortaya çıkar.
Gemilerde manevra düzeneği olarak dümenlerin yanısıra baş taraf pervaneleri
kullanılmaya başlanmıştır (Şekil 4.14). Bunlar geminin baş tarafında dairesel kesitli
bir tüp içinde çoğunlukla elektrik motoru ile tahrik edilen bir pervaneden
oluşmaktadır. Son zamanlarda bu sistemler geminin kıç tarafında da uygulanmaya
başlamıştır. Burada amaç yan itme oluşturup geminin daha dar bir yerde
dönebilmesini sağlamaktır. Baş pervanelerinin verimi geminin ileri hızı yükselmeye
başladığı zaman hızla düşer. Bu nedenle baş pervaneleri sadece geminin liman içi
manevralarında etkin olarak kullanılabilir ama normal seyir halinde manevra
yapmasına herhangi bir katkısı düşünülemez.
Şekil 4.14: Gemilerde liman manevralarında kullanılan baş ve kıç taraf pervaneleri
Gemilerde manevra açısından ortaya çıkan en son gelişme döner podlu sevk
sisterleridir (azimuthing podded propulsers). Bu sistemler genellikle elektrik motoru
ile tahrik edilen ve gemilerde dümenlerin konduğu yerde uygulanan ve ekseni
etrafında 360o dönebilen sevk sistemleridir Şekik 4.15). Bu sistemlerde dümen
tamamen ortadan kalkmış olur ve dönme pervanenin itme yönünün değiştirilmesiyle
sağlanır. Ayrıca bazı sistemlerde elektrik motorunu taşıyan ve pervane kovanının
üstünde oturan kısım yapı itibariyle dümen yapısına benzemekte olup sevk sistemiyle
birlikte döndüğü için dümen gibi de çalışmaktadır. Bu sistemlerin şaftın ortadan
kalkması, makina dairesinde önemli ölçüde yerden tasarruf ve sevk sistemi veriminde
artış sağlaması nedeniyle avantajlı gözükmektedir. Ancak alışılmış sistemlerde
değişikliğin çok yavaş kabul görmesi ve bu sevk sistemlerine ilişkin yaygın bilginin
olmaması ve ilk maliyetinin yüksekliği dezavantajlarını oluşturmaktadır.
Şekil 4.15: Gemilerde hem sevk hem manevra sistemi olarak kullanılan podlu
pervaneler
80
4.2. Gemilerde Teçhizat
Gemilerde teçhizat daha ziyade geminin bağlanması ile ilgili yapılardan oluşur. Bu
yapıların en önemlileri
 Geminin demiri
 Geminin zinciri
 Geminin halatları
 Babalar ve loçalar
olarak sıralanabilirler. Bu büyüklükler klas müessesesi kurallarında teçhizat numarası
olarak bilinen bir değere bağlı olarak verilir. Gemilerin bağlanması veya
demirlenmesi sırasında maruz kaldığı kuvvetler genellikle akıntılar ve rüzgar
kuvvetleri olup geminin akıntı ve rüzgarlara açık olan yüzey alanı üzerinde etkili
olurlar. Bu nedenle doğal olarak teçhizat numarası bu yüzey alanının fonksiyonu
olarak
2
E N   3  2hB 
A
10
(4.1)
şeklinde verilir. Burada  geminin deplasmanını, B geminin genişliğini h geminin yaz
yüklü su hattından üst binaların en üst noktasına kadar olan toplam yüksekliği A da
yaz su hattından üst binaların en üst noktasına kadar giden yapının gemi boyunca
kesitinin toplam alanını göstermektedir. Bu büyüklükler göz önüne alındığında sağ
taraftaki ilk terim su altı alanının bir ölçüsü ve hidrodinamik sürükleme kuvvetlerine
ilişkin bir büyüklüğe karşı gelir. Diğer iki büyüklük de sırasıyla gemiye boyu ve yan
tarafından gelen rüzgar etkileri ile ilgili ilgili büyüklüklerdir.
Gemi çapaları genellikle şaft denilen bir kiriş ile buna bağlı tırnak tabir edilen bir tür
yüzeyden oluşmaktadır. Yüzeyle kirişin birbirlerine bağlanış şekline göre dört tip çapa
vardır (Şekil 4.16). Bunlardan en yaygın ve en eski olanları kanca tipi çapalardır ve
ağır bir şaft ile yine ağır fakat dar bir tırnakdan oluşmaktadır. Bu çapaların en yaygın
olarak kullanılan iki tipi Şekil 4.16a’da görülmektedir. Burada çapanın şaftı ve
tırnağının dar ve ağır olmasından amaç çapanın deniz dibinde zemine işleyerek
sürüklenme kuvvetlerine karşı yüksek direnç gösterebilmektir.
Şekil 4.16: Gemilerde kullanılan değişik çapa tipleri
İkinci tip çapa pulluk tipi olup çalışma prensipleri tarımda kullanılan pulluklara çok
benzer. Burada çapa yüzeyi daha hafif ve daha yaygın olup şaft ile açısı çapaya
kuvvet uygulandıkça çapa yüzeyi deniz dibine daha derinlemesine işleyecek şekilde
81
tasarlanır. Bu tip çapalar için bir örnek Şekil 4.16b’de verilmiştir. Şekilden de
görülebileceği üzere gemi halatlar aracılığı ile çapayı sürüklemek isterse tek parça
olan tırnak eğrisel yüzeyi nedeniyle toprağın içine doğru dalacaktır.
Üçüncü tip çapa geniş tırnaklı çapa tipi olup çalışma prensipleri pulluk tipi çapalara
çok benzer. Burada iki tırnak kullanılmakta ve yüzeyleri çok daha geniş ve daha hafif
olur. Şaft da genellikle hafif olur ve tırnaklar çapaya kuvvet uygulandıkça çapa deniz
dibine daha derinlemesine işler. Bu tip çapalar için bir örnek Şekil 4.16c’de
verilmiştir.
Son tip çapa çok tırnaklı paraşüt tipi çapa olup demirlemeyi hem deniz dibindeki
sürtünme hem de su direnci aracılığı ile temin eder. Burada tırnaklar şafta dik olup
şafta sabitlenmişlerdir. Gemi çapaya kuvvet uygulandıkça çapa deniz dibine
sürtünerek geminin hareketine engel olur. Deniz dibindeki sürtünme direncin sadece
bir kısmını oluşturur. Bu sürtünme yanısıra önemli bir miktar direnç de bu
tırnaklardan saçılan çevriler sonucu ortaya çıkar. Bu tip çapalar için bir örnek Şekil
4.16d’de verilmiştir.
Çapaların gemi ile arasındaki bağlantıyı zincirler sağlar. Zincirlerin tek amacı bu
bağlantının sağlanması değil aynı zamanda geminin yerinde kalabilmesi için gerekli
kuvvetin bir kısmını da oluşturmaktır. Her gemi için gerekli zincir tipi ve miktarı
teçhizat numarasına göre klas müessesesi kurallarında belirtilmiştir. Zincirler bakla
adı verilen elemanların bir araya getirilmesiyle oluşturulur. Normal olarak baklalar bir
standart bir de kalın bakla olarak iki çeşittir. Her standart boyun son halkası ise
normal baklalardan farklı olarak imal edilirler ve seri sonu bakla olarak bilinirler.
Şekil 4.17: Zincirler ve bağlantı düzenekleri
Standart uzunluktaki zincirler birbirlerine ve çapa veya gemiye bazı standart
elemanlarla bağlanırlar. Bu malzemelerden en yaygın olarak kullanılan kilit çapa
kilididir. Bu kilit manüel olup ucu vidalı bir pim aracılığıyla iki zinciri veya zincir ile
çapayı birbirine bağlar. Öte yandan bir diğer kilit de yaylı bir mekanizma aracılığıyla
kilitlemeyi sağlayan kenter kilididir. Bu elemanların dışında iki zincir parçasının
birbirine göre rahatça dönmesini sağlamak ve burulma momentinin ortaya çıkması
veya aşırı büyümesini önlemek için fırdöndü kullanılır. Fırdöndüler standart bağlantı
elemanı olarak kullanılabilecekleri gibi kilit olarak da kullanılmaları olanaklıdır.
Gemi zincir sistemini oluşturan bu elemanlar Şekil 4.17’de verilmiştir.
Gemiye ait diğer teçhizat da bağlama ile ilgili olanlardır. Bunlardan halatlar çelik ve
sentetik olmak üzere iki gurupta toplanabilirler. Bunlara ait bilgiler ve boyut seçimi
82
teçhizat numarasına göre klas müessesesi kuralları ile verilirler. Bağlama ile ilgili olan
diğer elemanlar ise gemide halatların bağlandığı babalar ve dışarıdan gelen halatları
babalara yönlendiren loçalardır. Loçalar döküm yoluyla imal edilebilecekleri gibi
geminin dış kaplamasında açılan yuvalardan yararlanılarak da imal edilebilirler. Bu
teçhizatın gemi üzerindeki örnekleri Şekil 4.18a’da verilmiştir.
Şekil 4.18: Gemilerin bağlanma sistemleri ve teçhizatı
Bağlama ve demirleme teçhizatlarının hiç şüphesiz en önemlisi ırgattır. Irgat hem
zincirin hem de halatların verilmesi ve toplanmasında kullanılır. Irgat bir motor ve
tamburlardan oluşmaktadır ve motorun çalışmasıyla tamburlar dönerek üzerlerindeki
halat veya zincirleri toplar veya gevşetirler. Irgatın temel elemanları Şekil 4.18b’de
zincir atmada çalışma prensibi de Şekil 4.19’da görülebilir.
Şekil 4.19: Gemilerde demirleme sistemlerinin çalışması
Gemilerde kullanılan donatım ve teçhizatın önemli olanları böylece tamamlanmış
olur.
83