dünya rekabet ortamında gemi inşa sektörünün en önemli dostu

Gemi Mühendisliği ve Sanayimiz Sempozyumu,
24-25 Aralık 2004
DÜNYA REKABET ORTAMINDA GEMİ İNŞA SEKTÖRÜNÜN
EN ÖNEMLİ DOSTU : ÜNİVERSİTE
Y. Doç. Dr. Yalçın ÜNSAN1, Prof. Dr. Muhittin SÖYLEMEZ2
ÖZET
Bu bildiride gemi inşaatı sektöründe rekabetin bağlı olduğu ana parametreler
ayrıntılı olarak incelenmiştir. Daha sonra “Üniversite, Türkiye’deki gemi inşaat sektörünün
global rekabetine nasıl yardım edebilir?” sorusu cevaplandırılmaya çalışılmıştır. Sonunda
üniversitenin Türkiye’deki gemi inşaat sektörünün, global rekabetine yapmış olduğu
katkılara örnekler sunulmuştur.
Anahtar Kelimeler : Üniversite, Gemi İnşa Sanayi, Emniyet, Ergonomi, Ekonomi.
1. Giriş
Mühendislik hizmeti almış bir sanayi yapısının dünyada rekabet edebilmesi için
aşağıdaki üç ana özelliğe sahip olması gerekir (3E kuralı);
•
•
•
Emniyetli,
Ergonomik,
Ekonomik.
Mühendis sanayi yapısının dizaynında bu üç özelliği etik kurallar çerçevesinde
sağlamaya çalışır. Bu özelliklerden biri dahi olmazsa sanayici ürettiği malını satmak için
1
İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Gemi İnşaatı Mühendisliği Bölümü,
Ayazağa – 34469, İstanbul, Türkiye. E-posta : [email protected] Tel : 0212 285 64 09
2
İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Deniz Teknolojisi Mühendisliği
Bölümü, Ayazağa – 34469, İstanbul, Türkiye. E-posta : [email protected]
Tel : 0212 285 63 79
52
oldukça zorlanır ve genelde satamaz. Üniversiteler yukarıda bu bahsedilen 3E kuralına
uymayan problemleri çok kısa sürede çözebilecek yeteneğe, kadroya ve alt yapıya sahiptir.
Bu cümleden hareketle Türkiye’nin gemi inşaat alanında en geniş kadrosuna sahip olan
İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi’nde yapılan sanayiye yönelik çalışmalara
örnekler sunulacaktır. Bu örnekler ile, gemi inşa sanayinde çok zor çözülebilecek gibi
görünen problemlerin aslında kaliteli bir kadroyla ve uygun laboratuar olanaklarıyla nasıl
çözüme ulaştırılabileceği gösterilmektedir.
2. Gemi İnşaat Sektörünün Rekabetinin Bağlı Olduğu Parametreler.
Bu bölümde mühendislik hizmeti almış bir sanayi yapısına mühendislik yapısı
denilecektir. Mühendislik yapısı kısaca mühendis tarafından hesabı ve dizaynı yapılmış
yapıdır (ev,araba, gemi, uçak v.s.). Mühendislik yapısının dünyada rekabet edebilmesi için
üç ana özelliğe sahip olması gerektiğini yukarıda belirtmiştik. Bu noktada üç ana özelliği
ayrı ayrı inceleyip üniversitenin hangi aşamada sanayiye yardım edebileceği aşağıda
sunulmuştur.
2.1. Emniyetli Dizayn :
Bütün mühendislik yapılarının emniyetli dizaynı, zaten sanayi şirketlerinin asli
görevidir. Ana problem, dizaynı yapılan mühendislik yapısının hangi yöntemle inşa
edileceğidir. Parametreler ;
•
•
•
Hesap yönteminin hassasiyeti : Burada yüksek mertebeli analitik yöntemler, gelişmiş
bilgisayar programları veya basit çözüm yöntemleri v.s. kullanılabilir. Her yöntem
sonucunda mühendis olarak hata yapılmıyorsa, emniyetli dizayna muhakkak ulaşırız.
Ancak genelde çözüm yöntemi basitleştikçe mühendislik yapısının ağırlığı artar, bu ise
üretim ve işletme maliyetini arttırır.
Kullanılan malzemenin cinsi : Mühendislik yapısında kullanılan malzeme için iki ana
özellik hayati önem taşır. Malzemenin mekanik özellikleri ve kullanılacak ikame
malzemelerin birbirlerine göre - fiziksel, mekanik, kimyasal ve çevresel - üstünlükleri.
Kullanılan malzemenin mekanik özelliklerini eksik biliyorsak kendimizi güvenli
bölgede bırakmak için emniyet katsayımızı yüksek seçeriz. Bu nedenle mühendislik
yapısının ağırlığı artar, bu ise maliyeti arttırır. Ayrıca bir çok malzeme arasından doğru
malzemeyi seçemezsek ürünü son tüketiciye satmamız mümkün olmayabilir. Örnek
olarak tüketici bilincinin çok geliştiği bir ülkeye ucuz, kullanışlı, çok fonksiyonel fakat
çevreyi kirletici bir ürünü satmak nerdeyse imkansızdır.
İnşa edilecek yapının üzerine gelen yüklerin doğru tahmini veya hesabı : Yüklerin
doğru hesabı yapının emniyeti açısından son derece önemlidir. Bütün parametreler
doğru bile olsa yapının üzerine beklenmeyen bir yük gelirse bütün emniyet hesapları
boşa çıkacaktır. Ancak en kötü durum analizi yapıp gereksiz yere yüksek bir yük
değerini hesaplarda göz önüne almakla, yapıyı gereksiz yere ağırlaştırabiliriz. Önemli
olan gerçekçi bir risk analizi yapmaktır.
53
•
•
•
İnşa edilecek yapının inşa yöntemi : Bütün hesaplar ve seçimler doğru olsa da
mühendislik yapısının yanlış veya uygun olmayan bir yöntemle oluşturulması veya
işçilik hataları emniyet açısından çok önemlidir. Örneğin çelikte yanlış kaynak seçimi,
tersanede yanlış blok inşası, dökülen ince katmanlı bir betona bir işçinin beton sıvı iken
basması, iş akış diyagramının hatalı tespiti, soğuk pres ile yapılacak bir parçanın
döküm olarak üretilmesi v.s.
Yapının hareketi ile ilgili doğru dizayn : Bu dizayn parametresi de aynen hesap
yönteminin hassasiyetinde olduğu gibi yüksek mertebeli analitik yöntemler, gelişmiş
bilgisayar programları veya basit çözüm yöntemleri v.s. kullanılabilir. Ancak burada
yöntem yeterli hassasiyete sahip değilse emniyetli dizayna ulaşamayabiliriz. Bu durum
genellikle tersaneleri kontrat ihlallerine götürür ki: sonuçta yüksek tazminat ödemeleri
gündeme gelir.
Yapının ulusal ve uluslararası kurallara uygunluğu : Mühendisler herhangi bir yapıyı
tasarlarken o yapı ile ilgili ulusal ve uluslararası kurallara uygunluğu sağlamak
zorundadırlar. Gerçekte iyi bir tasarım büyük oranda bu kuralları zaten sağlar. Ancak
özellikle uzun yılların tecrübelerine sahip olan kural kuruluşları tasarımcının
düşünemeyeceği bir takım parametrelerinde hesaba katılmasını ister. Bu durum yapının
hem tasarım hem de işletme emniyeti açısından son derece önemlidir. Bu kurallara
gemi inşa mühendisliğinden, Solas, Marpol, ve ilgili Klas Kuralları’nı örnek olarak
verebiliriz.
2.2. Ergonomik Dizayn :
Ergonomi, mühendislik yapısının çalışan insanın yatkınlıklarına, alışkanlıklarına
ve kolay kullanımlarına göre tasarımıdır. Bu bağlamda çalışan insanın yatkınlıklarını,
alışkanlıklarını ve kolay kullanımlarını uzun bir zaman diliminde gözlemleyerek
öğrenebiliriz. Gemi inşa sektöründe üretilen gemi tipleri çoğunlukla birbirine benzese bile,
gemilerde çalışan mürettebat dünyanın çok farklı kültürlerinden geldiği için beklentilerde
aynı gemi türleri için bile farklı olabilir. Aslında armatörler çalışan mürettebatlarını rahat
ettirebilmek için, gemi kızakta iken en kıdemli kaptanlarını tersaneye göndererek geminin
kullanım kolaylığı için bir çok müdahalede bulunurlar. Aslında ergonomik dizayn ile
fonksiyonel dizayn arasında çok ince bir çizgi vardır. Örnek olarak gemi kaptanın oturduğu
koltuktan bütün göstergelere zorlanmadan hakim olması ergonomik dizayndır. Kaptan bu
noktada göstergelerin birbirlerine göre rölatif konumları hakkında veya gösterge tipleri
hakkında isteklerde bulunabilir. Bu istekler fonksiyonel isteklerdir. Ayrıca armatörler bazen
tek kişilik mürettebat kamaralarında birbirine dik konumda iki yatak konulmasını ister. Bu
isteğin amacı, mürettebat uyurken geminin hareket durumuna göre rahat konumu
seçmeleridir. Bunun yanında lavaboda belimizi ağrıtacak kadar eğilip, üstümüzü ıslatacak
kadar basınçlı su ile elimizi yıkamak istemeyiz. Bu problem gerçek bir ergonomi
problemidir. Alman mürettebat için yapılan bir geminin, Çinli mürettebat tarafından
kullandığını düşünmek bile ergonominin önemini yansıtmaktadır. Veya gemide meydana
gelebilecek gürültü ve titreşimin matematiksel modelini kurup önceden analizini yapmak
oldukça güçtür. Bu anlamda tecrübe ve öngörü, hesaplar kadar önemlidir. Unutulmamalıdır
ki, gemiyi kullanan mürettebatın büyük kısmı, geminin tümünün genel yapısının iyiliğinden
54
ziyade kullandığı veya sorumlu olduğu aletlerin fonksiyonelliği ve ergonomisi ile gemiyi
değerlendirmektedir. Mükemmel bir gemi dizaynı yapılmış bile olsa mürettebat tarafından
kolay kullanılamayan bir gemi armatöre kötü gemi olarak yansıyacaktır. Bu aşamada
genellikle gemi inşa sektörü ergonomi veya fonksiyonellik problemini ya geçmiş
tecrübeleri ile ya da yukarıda anlatılan yöntemle çözmektedir.
2.3. Ekonomik Dizayn :
Üniversitelerin sanayiye yüksek teknoloji yaratmalarının dışında en önemli
katkıları maliyet düşürmektir. Bu gün global rekabet ortamında özellikle gemi inşaat
sektöründe istenilen bir taşıma alanında rekabet edebilmek için ya çok az şirketin
üretebileceği yüksek teknoloji bir gemi yapılmalı veya eşdeğer gemiler içinde aynı özellikte
daha ucuz gemi yapılmalıdır. Yüksek teknoloji ürünleri için şirketler önemli kaynaklar
ayırıp AR-GE çalışmaları yaptırması gerekmektedir. Türkiye’nin bu gün bulunduğu
ekonomik ortamda gemi inşaat firmalarının bu kaynağı ayırması neredeyse hayaldir. Ayrıca
gemi inşa firmalarının çok büyük bir kısmı zaten bu masrafları karşılayabilecek kapital
birikimine ulaşamamıştır. Bu durumda şu anda yüksek teknoloji kartını unutmadan ağırlığı
ekonomik dizayna vermek daha akıllıca olacaktır. Türkiye’deki tersaneler ve mühendislik
büroları bu tür bir çalışma yapabilecek kapasiteye çoğunlukla ulaşamamıştır (özellikle
İstanbul dışındaki tersaneler ). Bütün bu şartlar pozitif anlamda sağlansa bile
doğru KONTRAT ve doğru TEKNİK ŞARTNAME değerlendirmesi yapamayan tersaneler
ekonomik anlamda piyasada rekabet edemeyerek yok olacaktır.
3. Üniversite Türkiye’deki Gemi İnşaat Sektörünün Global Rekabetine nasıl yardım
edebilir?
Üniversitenin Türkiye’deki gemi inşaat sektörünün global rekabetine katkısını üç
ana maddede toplayabiliriz :
1. Ekonomik üretim yapabilmek için gelişmiş hesap yöntemleri ve deneyleri
kullanmak,
2. Beklenmeyen bir hata veya istenmeyen bir sonuç alındığında uygun bir çözüm
yöntemi bulmak,
3. Türkiye’deki gemi inşaat sektörünün çözemediği mühendislik problemlerine
çözüm getirmek.
Bunun dışında üniversite yüksek kaliteli kadrosu ile Türkiye’deki gemi inşaat
sektörünü Dünya’nın her platformunda başarı ile temsil edebilir.
Bu bağlamda Türkiye’nin gemi inşaat alanında en geniş kadrosuna sahip olan
İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi’nde yapılan sanayiye yönelik çalışmalara
aşağıdaki örnekler sunulmuştur. Bu örnekler konunun daha iyi anlatılabilmesi için özenle
seçilmiştir. Örnekleri çoğaltmak mümkün olduğu için daha geniş bir örnekleme seminer
kitabı ile verilecek tanıtım diski içinden bulunabilir.
55
4. Üniversitenin Türkiye’deki Gemi İnşaat Sektörünün Global Rekabetine Yapmış
Olduğu Katkılara Örnekler :
Bu bölüm altında 9 değişik konuya değinilecektir.
4.1. Yapısal Dizayn,
Yeni bir dizayna veya var olan bir geminin veya deniz yapısının konstrüksiyon
özelliklerinin incelenmesine esas olan hesapların tamamı Konstrüksiyon Grubu’nun
olanakları ile yapılmaktadır. Bu grup, çeşitli zamanlarda yurt dışında ve İ.T.Ü. Gemi İnşaatı
ve Deniz Bilimleri Fakültesi’nde geliştirilmiş bilgisayar programları envanterine sahiptir.
Ayrıca lisansı İ.T.Ü. tarafından sağlanan ve “endüstri standardı” olarak nitelendiren
programlar da kullanılmaktadır. Aşağıda konu başlıklarıyla Yapı Grubu’nun olanakları
açıklanmıştır.
1.Boyutlandırma ve Kesitlerin Yapısal Özellikleri
Ağırlık optimizasyonu ile eleman boyutlandırma (scantlings),
• Kesit özelliklerinin hesaplanması (gemi kirişi boyunca statik moment, atalet momenti,
mukavemet momenti, efektif kesme alanı, polar atalet momenti dağılımları),
• Belirlenen kurallara göre dizayn momentinin ve izin verilen en büyük gerilmenin gemi
boyunca dağılımı.
Bu hesaplar ITUgemSTATİK program paketi ile gerçekleştirilmektedir.
2.Konvansiyonel Boyuna Mukavemet Hesapları
Bu bölümde kesme kuvveti, eğilme momenti, güverte ve omurga gerilmeleri, gemi
kirişi sehimini kapsayan boyuna mukavemet hesapları yer almaktadır.
• Sakin su, dalga tepesi, dalga çukuru koşullarında boyuna mukavemet,
• Yükleme boşaltma için progresif boyuna mukavemet ve el kitabı (manuel)
hazırlanması,
• Karaya oturma ve yüzdürme prosedürü için progresif boyuna mukavemet hesabı,
• Klas kuruluşları veya çeşitli donanma standartlarına (örneğin BV1040’a) göre boyuna
mukavemet.
Bu hesaplar ITUgemMUK program paketi ile gerçekleştirilmektedir.
3. Global ve Lokal Titreşim Karakteristikleri
Gemi kirişinin düşey, yatay ve burulma rezonans frekansları,
• Lokal ızgara sistemlerinin, panellerin ve perdelerin rezonans frekansları.
Bu hesaplarda analitik ve çok sayıda gemiye ait ticari ve askeri bilgilerden oluşan veri
tabanına dayalı yarı ampirik metotlar kullanılmaktadır.
4. Dinamik Mukavemet Hesapları
56
Bu bölümde, kısmen İngiltere’de geliştirilmiş 2-D hidroelastisite teorisi
kullanılarak, gemilerin karışık denizlerde davranışının zaman boyutunda simülasyon ile
hesaplanması yer almaktadır.
• Karışık (rastgele) dalgaların, istenilen herhangi bir deniz şiddeti ve seyir sahası için
dalga enerji yoğunluğu spektrumu ile belirlenmesi,
• Bu şartlar altında gemiye etki eden sürekli dalga zorlamalarının ve geçici dalga darbe
kuvvetlerinin (dövünme sonucu ortaya çıkan basınç darbelerinin) hesaplanması,
• Dinamik kesme kuvvetleri ve eğilme momentlerinin zaman serilerinin bulunması,
• Geminin rijit baş-kıç vurma, dalıp-çıkma hareketleri ile beraber elastik deformasyonun
zaman serilerinin bulunması,
• Bu zaman serilerinin istatistiksel analizi sonucunda geminin mukavemet açısından
Beka Sınırı’na hangi seyir hızı ve deniz şartında varıldığı bulunması.
Bu hesapların ara sonuçları olarak bulunan tekne doğal titreşim şekilleri ve
rezonans frekansları, düşey hızlar ve ivmeler, dövünme basıncı ve kuvvetleri histogramları
da titreşim ve denizcilik analizlerinde kullanılabilmektedir.
Bu hesaplar altı ana programdan oluşan ITUDINSIM program paketi ile yapılmaktadır.
5. Sonlu Elemanlar Metodu ile Yapısal Detay Dizayn
Gemi yapılarının 2-D ve 3-D modelleme ile lokal ve global mukavemet hesapları
ANSYS Sonlu Elemanlar Program Paketi kullanılarak yapılmaktadır.
• Gerilme – şekil değiştirme ,
• Titreşim,
• Burkulma v.s..
4.2. Stabilite Hesapları,
Yapılan ticari ve akademik çalışmalardaki hidrostatik ve stabilite analizi, lisanslı
ve uluslararası alanda akredite olmuş PC-SHCP ve KCS gibi programlar kullanılarak
gerçekleştirilmektedir.
Çalışma konuları aşağıdaki ana başlıklar halinde özetlenebilir:
1.
HİDROSTATİK ANALİZ
a. Deplasman ve tonaj hesapları
b. Hacim ve alan merkezleri
c. Boyutsuz katsayılar
d. Trim diyagramları
e. Islak alan hesabı
f. Trim ve/veya meyilli durumda hidrostatik analiz
g. En kesit alanları ve en kesit alanları eğrileri
h. Takıntı hacim ve merkezleri
57
2.
STABİLİTE ANALİZİ
2.1. Hasarsız stabilite
a. Tank hacimleri ve kapasite hesapları
b. İskandil tabloları ve diyagramları
c. Yaralı bölme boyu tespiti ve eğrileri
d. Hasarsız durumda stabilite hesabı
e. Stabilite çapraz eğrileri
f. Dalgalı durumda hasarsız stabilite
g. Maksimum VCG hesabı
h. Hasarsız stabilite bukleti
i. Dönmede stabilite
j. Hava kriterleri
k. Diğer özel stabilite konuları
2.2. Meyil deneyi
a. Meyil deneyi
b. Lightship karakteristiklerinin belirlenmesi
2.3. Yaralı stabilite analizi
a. Yaralı durumda stabilite hesapları
b. Limit draftların belirlenmesi
c. Yaralı stabilite bukleti
d. Olasılıklı yaralı stabilite analizi
e. Farklı gemiler için uluslararası kurallara uygunluk
Gemi inşaatı sektöründeki gelişmeler ve yenilikler, özellikle hidrostatik ve
stabilite alanında, yakından takip edilmekte ve yürürlüğe giren yeni kurallar ilgili konularda
derhal uygulanmaktadır.
4.3. Direnç Tahmini,
Dizayn aşamasında gemi direncinin tahmini çok önemlidir. Model direnç deneyi
vazgeçilmez olsa da her durumda direnç tahmin analizi yapmak gereklidir. Tahminler
istatistiksel yöntemler kullanılarak yapılır. Burada önemli olan kullanılan istatistiksel
yöntemde tanımlı birtakım katsayıların deney tankında elde edilen tecrübelerin süzgecinden
geçmiş olmasıdır.
58
4.4. Pervane Dizaynı ve Analizi,
Pervane dizayn ve analizi her boyut ve cins tekne formu için oldukça önemlidir.
Gemi yapımcıları ülkemizde inşa edilen gemiler için pervanelerini genellikle yurt dışındaki
pervane üreticilerinden sağlasalar da model test ve yapım aşamasında; gemilerine monte
edilecek pervanelerin performansları hakkında detaylı bilgi sahibi olmalıdırlar. Her tekne
formu kıç bölgesinde nasıl farklı iz dağılımını haiz ise pervaneleri de, sonuç olarak, iz
içinde çalıştığı için farklıdır. Pervane üreticisi her tip gemi için tekne izine bağlı olarak
dizayn geliştirmek zorundadır. Tekne izini belirlemenin en kesin yolu model deneyleri
yapmaktır. Gemi yapımcısı eğer deney yaptırmak istemez ise iz istatistiksel veya benzer
gemiden faydalanarak tahmin edilebilir. İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri
Fakültesi’nde iz dağılımı ayrıca hesaplanabilmektedir.
4.5. İz Ölçümü ve Akım Görüntüleme Deneyleri,
Akım görüntüleme deneyleri İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi ‘ne
bağlı Ata Nutku Gemi Model Deney Laboratuarı Sirkülasyon kanalında yapılmaktadır.
Deneyler modelin sabit tutulup; suyun istenen gemi hızına karşıt gelen model hızında
devridaim ettirilmesi ile yapılır. Gözlem sirkülasyon tankının penceresinden gözle yapılır;
akım karakteristikleri video ve fotoğraf ile tespit edilir. Sıkça yapılan deneyler :
İplikçik deneyleri, Islak boya uygulamaları, Renkli sıvı zerk etme, olmak üzere 3 türlüdür.
Deneyler gerekirse pervane çalışır halde de yapılabilir. Deneylerin amacı; akımda oluşan
düzensizliklerin model safhasında yakalanıp gerekirse dizayn değişikliği ile elimine etmek,
takıntıların etrafındaki akım hatlarının belirlenerek bunların dizaynına yardımcı olmaktır.
Akım görüntüleme deneylerinde aynı anda video çekimi de yapılmaktadır. Direnç
deneylerini hemen takiben yapılan iz deneyleri pervane düzlemindeki akımın
karakteristiğini saptamak için yapılır. Pervane düzlemi üzerine iz tarağı yerleştirilerek
pervane düzlemindeki akım hızı belirli yarıçaplar ve açısal aralıklarda ölçülür. Sonra bu
hızlar polar iz diyagramı adı verilen eş hız eğrileri şeklinde hem tablo hem de grafik olarak
ifade edilirler.
4.6. Sevk Deneyleri Ve Güç Hesapları
Sevk katsayılarının (w-iz katsayısı, t-itme azalma katsayısı, ηr- bağıl dönme
verimi) mevcut ampirik formüller yardımıyla doğru olarak saptanamamaktadır. Doğru
olarak saptanamayan sevk karakteristikleri gemi ana makine gücü seçiminde yanlışlıklara
neden olabilmektedir. Bu da gemi sahibi için büyük bir ekonomik kayba neden olmaktadır.
Bu nedenle sevk deneyleri, bir geminin servis hızındaki Ana Makine Gücünün doğru olarak
tespit edilebilmesi için gereklilik göstermektedir. Stok model pervane ya da dizayn edilmiş
model pervane ile sevk deneyleri:
1. Motor yattan - Tankere kadar
2. Sabit piçli pervaneden Nozullu pervaneye kadar
3. Tek pervane ya da Çift pervane ile yapılmaktadır.
59
4.7. Sevk Deneyleri Ve Güç Hesapları
Tipi ve büyüklüğü ne olursa olsun dalgalar içinde kalan bir gemi sakin su
koşullarındaki performans kabiliyetini kaybedecektir. Dalgalar, istenen hız ve rotanın
sağlanmasını önleyecek, mürettebat ve yolcunun konforunu bozacak, geminin misyonunu
etkin bir şekilde yerine getirmesine engel olacaktır. Bu durumda geminin dalgalar içindeki
hareketlerinin gemi misyonu üzerindeki etkilerini azaltmak gemi dizaynerinin temel
görevidir. Bu görevi başarmanın temel gereklerinden biri verilen bir dizaynın tanımlanan
deniz saha ve şiddetlerindeki denizcilik performans özelliklerini güvenilir olarak
belirleyebilme kabiliyetidir. Böyle bir kabiliyetin mevcut olması durumunda dizayner
verilen dizaynın ilgili deniz saha ve şiddetlerindeki seyir/operasyon kısıtlarını belirleyerek
gerekli dizayn iyileştirmelerini veya yeni operasyon yöntemlerini gündeme getirebilecektir.
Verilen bir dizaynın tanımlanmış deniz saha ve şiddetlerindeki seyir/operasyon kısıtlarının
belirlenmesi aşağıdaki alt grup çalışmaların tamamlanmasını gerektirecektir:
•
•
•
•
Düzenli dalgalardaki altı serbestlik dereceli transfer fonksiyonlarının belirlenmesi,
İstenen deniz saha ve şiddetlerinin uygun dalga spektrumları ile temsili,
Dizayna ve geminin misyonuna uygun denizcilik kriterlerinin belirlenmesi,
Tanımlanan deniz saha ve şiddetlerinde değişik gemi hızları ve dalga yönleri için
seyir/harekat kısıntılarının belirlenmesi ve polar hız diyagramları şeklinde sunulması.
Polar hız diyagramları yardımıyla geminin verilen deniz sahalarındaki operasyon
kabiliyetlerini belirlemek mümkün olmaktadır.
Yukarıda tanımlanan çalışmaları gerçeklemek ve verilen bir dizayn için
tanımlanmış deniz saha ve şiddetlerindeki denizcilik performans özelliklerini ve buna bağlı
olarak seyir/operasyon kısıtlarını belirlemek üzere İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri
Fakültesi’nde geliştirilen yazılımla (DPAP : Denizcilik Performans Analizi Programı)
değişik tip ve boyutta birçok gemiye başarı ile uygulanmıştır. Bu yazılıma ait temel girdiler
ve analiz çıktıları aşağıdadır,
• VERİLER :
Veri bölümünde geminin geometrik ve ağırlık dağılımı özelliklerinin yanı sıra operasyon
sahaları ve bu deniz sahalarına ait dalga özellikleri tanımlanmaktadır. Ayrıca geminin
misyonuna uygun bir sınır değer seti tanımlanmalıdır.
• TRANSFER FONKSİYONLARI
Karışık denizlerdeki hareketleri belirleyebilmek üzere öncelikle geminin düzenli
dalgalardaki transfer fonksiyonları (RAO) hesaplanmaktadır. Transfer fonksiyonları dalga
frekansı veya dalga boyuna karşılık olarak sunulduğunda geminin hangi dalga boylarında
rezonansa girme olasılığını göstermesi açısından yararlı olabilmektedir. Ancak düzenli
dalgaların doğada çok nadir bulunması nedeniyle tanımlanmış deniz sahalarındaki karışık
denizlerin temsili ve geminin bu tür denizlerdeki hareketlerinin hesabı zorunlu olmaktadır.
60
• KARIŞIK DENİZLERİN TEMSİLİ
Analiz için gerekli deniz durumları verilen deniz karakteristikleri ve uygun spektral
formülasyonlar kullanılarak temsil edilir. Daha önce bulunan transfer fonksiyonları ve
dalga spektrumları kullanılarak her bir deniz şiddeti, gemi hızı ve dalga yönü için karışık
denizlerdeki hareketler hesaplanır.
•
SEYİR / OPERASYON KISINTILARI
Bulunan hareketler ile verilen denizcilik kriterleri karşılaştırılarak hangi hız ve dalga yönü
kombinasyonlarında hız kesilmesi, rota değiştirilmesi veya seyrin/harekatın durdurulması
gerektiği belirlenir. Bu kısıtlar polar hız diyagramları şeklinde her bir deniz saha ve şiddeti
için sunulur.
4.8. Yelkenli Teknelerde Performans Tahmini İçin Model Deneyleri
İstanbul Teknik Üniversitesi, Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Ata
Nutku Gemi Model Deney Laboratuarında çok çeşitli model deney olanakları
bulunmaktadır. Bunlardan bir tanesi de yelkenli teknelerin performans tahmininde
kullanılan deneylerin yapılabilmesidir. Bu deneyler son 10 senedir geliştirilen sistem
sayesinde gerçekleştirilebilmektedir. Deneyler için öncelikle, yelkenli teknenin belli
ölçekteki modeli laboratuar imkanları ile imal edilmektedir. Modeller en fazla 4 metre
boyunda olmaktadır. Model 6 bileşenli yat dinamometresine bağlanarak, 3 yönde kuvvet ve
moment ölçümü yapılabilmektedir. Kuvvet ve momentlerin yanı sıra, modelin dalıp çıkma
miktarı ve baş kıç vurma hareketi ölçülebilmektedir. Sistem dalıp çıkmaya serbest, istenilen
meyil açısında tekne bağlanarak ölçüm yapılmasına izin vermektedir. Aynı zamanda
sürüklenme açısı da değiştirilebilmektedir. Bir başka deyişle yat dinamometresi sayesinde
istenilen meyil ve sürüklenme açısı altında tekne üzerine gelen moment ve kuvvetler yanı
sıra dalıp çıkma ve trim miktarları da ölçüle bilmektedir. Model deneyleri yardımı ile
yelkenli teknelerin direnç ve yan kuvvet değerleri ölçülür. Bu değerlerden teknenin
hidrodinamik performansı hesaplanır. Teknenin yelkeni için performans hesabı Hazen
metodu kullanılarak yapılır. Bu değerler İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesinde,
yazılan polar performans programı ile değerlendirilerek, teknenin polar performans
diyagramları çizilir. Deneysel olarak incelenerek polar performans diyagramları oluşturulan
tekneler, aynı zamanda CFD (Computational Fluid Dynamic) analizi ile
incelenebilmektedir. Yelkenli tekne formu bilgisayar ortamına girildikten sonar tekne
üzerindeki akış ve basınçlar CFD programı yardımı ile gözlenebilmektedir. Direnç, yan
kuvvetler ve dalıp çıkma CFD ile hesaplanarak deney sonuçları ile karşılaştırılabilmektedir.
CFD analizi bilgisayar ortamında tekneyi modelledikten sonra tekne üzerinde çeşitli
değişiklikler yapıldığında, bu değişikliklerin etkisini kolayca görmemizi sağlamaktadır.
Model deneyi ve CFD analizi birlikte yapılarak dizayn edilen teknelerde daha iyi
performans elde etmek mümkün olacak, istenen hızı yapan tekneler inşa edilecektir.
61
4.9. Ata Nutku Gemi Model Deney Laboratuarı
Deney Olanakları
¾ Sakin su direnç deneyleri
¾ Sevk deneyleri (dizayn / stok pervane ile)
¾ Akım görüntüleme
¾ Pervane düzleminde iz ölçümleri
¾ Yat ve yüksek hızlı tekne deneyleri
¾ Açık su pervane deneyleri
¾ Baştan ve kıçtan gelen dalgalarda denizcilik ve direnç deneyleri
¾ Açık deniz platformlarının dalgalar arasında davranışlarının incelenmesi
¾ Pervaneler için kavitasyon deneyi
¾ Deneysel dalga formu analizi
6. Sonuç
Bu yazıda gemi inşa sanayinin bazı problemleri ve çözümleri yeni bir bakış açısı
altında sanayinin görüşüne sunulmuştur. “Türkiye’de gemi inşa sanayinde, üniversite
sanayinin neresindedir?”sorusunun cevabı son derece önemlidir. Geleneksel olarak bu
sorunun iki cevabı vardır; önünde ya da gerisinde. Genel görüş Türkiye’de üniversitelerin
teknolojiyi geriden takip ettiği şeklindedir. Bunun yanında Teknokent’ler yardımı ile
Türkiye’deki üniversiteler sanayi için teknoloji üretmeye çalışarak sanayiye yol açmaya
çalışmaktadır. Bu noktada diğer mühendislik disiplinlerinden farklı olarak gemi inşaatı
anlamında üniversite, Türkiye’deki gemi inşa sektörünün tam merkezindedir.
Unutulmamalıdır ki: teknolojiyi hem üreten, hem de kullanan mühendisler üniversitelerden
çıkmaktadır.
62