YATLARIN DENİZCİLİĞİ

Transkript

1 YATLARIN DENİZCİLİĞİ

2 Yatların denizciliğini incelerken;yatları su altı formlarına göre gruplandıracak ve bu form tiplerinin genel özelliklerinden ve denizciliklerinden bahsedeceğiz. Öncelikle yatları yuvarlak karinalı ve çeneli tekneler olarak ikiye ayıralım. YUVARLAK KARİNALI VE ÇENELİ TEKNELER 1. Deplasman Tipi Tekneler : Yuvarlak karinalı teknelere genel olarak deplasman tekneleri adı verilmektedir.kesitleri parabolik, yuvarlatılmış kesitlerdir. Kıç taraf genellikle bir ayna kıç ile son bulur. 2. Yarı Deplasman Tipi Tekneler : Yuvarlak karinalı teknelerin, kıç taraf tekne altı formlarının büyük ölçüde düzleştirilmiş olanlarına yarı deplasman tipi tekneler denir. Bu tip teknelere yüksek hızlarda dinamik kaldırma kuvvetleri kısmen etki ederler

3 3. Kayıcı Tip Tekneler : Bu tekneler çeneli teknelerdir.hareketleri esnasında meydana gelen dinamik kaldırma kuvvetlerinin etkisiyle kayma haline geçerler. Bu yüzden bu tip teknelere kayıcı tekneler adı verilir. Bu tip teknelerin kesitleri düz veya düze yakın iç veya dış bükey eğriliklere sahip eğrilerdir. Çene ile sualtı ve su üstü kesitleri birleşmektedir. Kıç taraf baş tarafa nazaran daha düzgün kesitlere ve birbirine paralel batok hatlarına sahip olup kıç aynalıkla sona ermektedir. Bu tip teknelerde boy- genişlik oranı yuvarlak kesitli teknelere nazaran daha küçük değerde olmaktadır.

4 KAYICI TEKNELERİN ÖZELLİKLERİ Kayıcı tekneleri hidrodinamik açıdan incelerken iki farklı kaldırma kuvveti ile karşılaşırız. Bunlardan birincisi teknenin su altındaki kuvvetinden dolayı oluşan kaldırma kuvvetidir. Bu kuvvet Arşimed tarafından yüzme şartı ile birlikte tanımlanmıştır. Diğer kuvvet ise yüksek hızlarda kayma olayının başlaması üzerine meydana gelen dinamik kaldırma kuvvetidir. Tekne hızı arttıkça deplasmandan ileri gelen kaldırma kuvvetinin etkisi dinamik kaldırma kuvvetlerine oranla azalır. Meydana gelen dinamik kuvvetler tekne ağırlığını karşılayarak teknenin sudan kesilmesini sağlar.

5

6 KAYICI TEKNELERİN GEOMETRİK ÖZELLİKLERİ Hız ve boy aralığı V/ L nin 3 den daha yüksek değerlerini taşıyan tekneler yarı deplasmandan daha çok kayıcı tekne özelliğini taşımaktadır.kayıcı teknelerde,yüksek güce ve düşük ağırlığa sahip olan ve bu tekne formları için özellikle kullanılmakta olan motorların üretilmesiyle birlikte istenen güce ve hıza ulaşılabilmektedir. Gemilerde,geminin kıçı ve sintinesindeki akım dağılımını engelleyen enine ve boyuna kıvrımlar mevcuttur.bu olay geminin kayıcılığını da engeller.yüksek süratlere çıkıldığında, dış bükey yüzeylerdeki dinamik basınç negatif olur,kıça doğru büyük bir trim açısı ve geminin direncinde de esaslı bir artış gözlemlenir.bunun tam tersine, kayıcı tekneler,konveks yüzeylerde pozitif dinamik basınç oluşturacak şekilde dizayn edilmektedir.bununla birlikte, teknenin üzerinde bulunduğu dalga yüzeyinde, daha yüksek süratlere çıkılabildiği, artan hızıyla birlikte, draftının da küçüldüğü görülür.

7 Kayıcı teknelerde, pozitif dinamik basınç oluşturabilmek amacıyla, teknenin konstrüksyonunda, batoklarda dışbükey eğriler mevcut değildir.diğer gemilerin tersine, kayıcı teknelerde akım dağılışını erken sevk etmek amacıyla, teknenin kıçı düz ve dik bir kesite, tekne de düz batok çizgilerine sahip olacak şekilde inşa edilir. Baş dalgalarının ve kayma sırasında baş kesitlerin meydana getirdiği serpinti ve çene tirizi, ilave tirizler ve baş kesitlere yeterli eğrilik (flare) verilmesi suretiyle karşılanmaktadır.

8 Şekilde en kesitleri çizimi verilmiş olan kayıcı teknenin çene hattına yakın kesitlerinin iç bükey yapılması, teknenin hareketlerini bağlı olarak oluşacak serpinti ve güverte ıslanması hareketlerini engellemek üzere tasarlanmıştır.

9 Kayıcı ve Deplasman Tipi Teknelerin Froude Sayısı İle İlgili Bağıntıları Su yüzeyindeki hız geminin boyutu ve makine gücü ile yakından ilgilidir. Düşük hızlarda hız- boyut bağıntısının tanımlanmasında boy temel büyüklük olarak kullanılmaktadır. Çünkü teknenin direnci su içindeki harekette özellikle su yüzeyindeki dalganın şekline bağlıdır. Su yüzeyindeki dalgaların hızları ve boyları arasında sabit bir ilişki vardır. Bu knot olarak dalga hızının, feet olarak dalga boyunun kareköküne oranı olup bu oran daima 1.34 değerine eşittir. Kritik hız değeri ile boyutsuz Froudsayısı arasında: Vk / L = Fn 3.36 gibi bir oran bulunmaktadır. Bu 1.34 değeri normal deplasman teknelerinin bulunduğu aralığın üst sınırıdır ve yüksek hızlı yarı deplasman teknelerinin alt sınırının başlangıcı olmaktadır. Yarı deplasman teknelerinin üst sınırı ise V / L = 3.7 değeridir. V / L = 3 değeri ise çeneli teknelerin alt sınır oranıdır. Bu oranın üzerine çıkmanın ana nedeni ise teknenin ıslanma yüzeyinin minimum tutmaktır.

10 Şekilde, tipik bir kayıcı teknenin hidrostatik, hidrodinamik kaldırma - Fn (froude sayısı) ilişkisi gösterilmiştir.

11 Kayıcı Tekneler İçin Hız Aralıkları Kayıcı tekneler için bazı temel hız aralıkları hazırlanmıştır. Kayıcı tekneler bu hız aralıklarında benzer tekne şekline ve benzer dirence sahip olmaktadır. 1. Kayma öncesi: Yaklaşık olarak volumetrik Froude sayısının 2.5 e kadar olduğu yerleri kapsar. Teknenin kütlesel ağırlığı sephiye kuvveti ile desteklenir. Kayma öncesi dizaynlar özellikle hız aralıklarının daha düşük uç değerlerinde suyun üstünden gitme yerine içinden gitmeye göre tasarlanmıştırlar. 2. Yarı deplasman: Yaklaşık olarak volumetrik Froude sayısı arasındadır. Bu hız aralığında gemi ağırlığı hidrostatik ve dinamik güçlerle desteklenir iken artan hız ile kuvvet artar, hidrostatik kuvvet azalır ve dinamik trim düşerek sapma gösterir. 3. Kayma: Yaklaşık volumetrik hacim değerinin yukarısında olduğu bölgedir. Bu hız aralığında gemi ağırlığı hemen hemen tamamen dinamik kuvvetlerle desteklenir.

12 KAYMA OLAYI Kayma olayı, su içindeki harekette, Arshimed kuvvetleri yerine levhayı su yüzeyinde dengede tutan kuvvetlerin meydana geldiği haldir. Kayıcı levhalar ile kayıcı tekneler arasında hidrodinamik yönden büyük benzerlikler bulunmaktadır. Kayıcı levhalar en kesitleri düz, V kesitli veya eğrisel kesitli levhalardır. KAYICI TEKNELERDE DİRENCE ETKİ EDEN FAKTÖRLER 1)TRİM AÇISININ ETKİSİ Kayma anında tekne ile sakin su yüzeyi arasında oluşan trim açısı birinci derecede önemlidir. Islak alanın büyüklüğü nedeniyle sürtünme direnci ve genel anlamda toplam direnç artmaktadır.

13 Yunuslama hareketi, baş-kıç vurma ve dalıp çıkma hareketlerinden oluşan boyuna bir harekettir. Teknenin trim açısının tekne hızı, tekne formu ve LCG (ağırlık merkezinin boyuna konumu) e bağlı kritik bir değerinde yunuslama meydana gelir. Kayıcı teknenin performansını belirlemede en önemli kriterlerden birinin yunuslama olduğu söylenebilir. Trim diyagramlarından yunuslama hareketlerinin oluşacağı kritik trim açısı ve limitleri belirlenir.

14 2)KALKINTI AÇISININ ETKİSİ Kalkıntı açısının artmasıyla R/ oranı artmaktadır. Diğer bir deyişle sabit bir deplasman altında direnç artışı göstermektedir. Kayıcı teknelerde mastoriden başa doğru artan bir kalkıntının verilmesi düşük hızlardaki direnci yenmek ve dinamik yükleri karşılamak açısından önemlidir. Kayıcı tekneler çoğunlukla derce arasında değişen kalkıntı açılarına sahiptirler. Kayıcı tekneler baş tarafında yüksek, kıç tarafında düşük kalkıntı açısına sahiptir. 4 6 arasındaki hız ve boy oranlarında, dalgadan ötürü oluşacak ek direnç, kalkıntı açısının artırılmasıyla bir ölçüde azaltılabilir. Kalkıntı açısının artırılması, kayıcı teknenin altındaki ve kayıcı teknenin ağırlık merkezindeki darbe ivmelerini azaltır. Hareketler, yüksek kalkıntı açısıyla söndürülebilir.

15 3)BOYUNA AĞIRLIK MERKEZİNİN ETKİSİ Teknenin denizcilik performansı ve verimi açısından, LCG nin pozisyonu çok önemlidir. LCG nin yeri, teknenin trim açısını belirleyici bir unsurdur. Trim miktarına göre LCG nin uygun bir yerde bulunması, teknenin dalgalardaki hareketinin azalmasına neden olur. Bu da, kayıcı teknenin verimini artırıcı bir faktör olacaktır.genel olarak LCG boyuna ağırlık merkezinin teknenin kıçına kaydırılması olumlu sonuçlar vermiştir. Özellikle kayma olayının erken başlaması ve dirençte bir azalma meydana gelmesi kayda değer bir özelliktir. LCG nin konumunun baş tarafa olduğu pozisyonlarda, trimin, sakin su direncinin ve darbe ivmelerinin azalmasına neden olduğu görülmüştür. Ancak, bu pozisyonunda ve düşük hızlarda, bu durumun, boyuna stabiliteyi bozduğu anlaşılmıştır.teknenin baş tarafının ıslanması ve bazı zamanlar, enine stabilitenin de bozulması gözlemlenmiştir. Sözü edilen sonuçlar karşısında, bu stabilite probleminin önüne, kontrol edilebilir flaplerle geçilebilmektedir. LCG değerinin, kıça doğru bir konumda bulunması sonucunda, kayıcı teknenin kayma olayının ( kritik hız), daha erken başladığı da söylenebilir.

16 LCG değerinin, kıça doğru bir konumda bulunması sonucunda, kayıcı teknenin kayma olayının ( kritik hız), daha erken başladığı da söylenebilir

17 4)EN KESİT FORMUNUN ETKİSİ a) V - kesit : En çok kullanılan kesit formlarından biridir. 1-2 dereceden 30 dereceye kadar kalkıntı açılarına sahiptir. Genel olarak kalkıntı açısının artması stabiliteyi olumlu yönde etkiler. Uygun bir trim açısının kullanılması ile V - kesitli tekneler daha az direnç gösterirler. En kesit formları düz, iç bükey ve dış bükey hatlardan oluşmaktadır. b)ters V kesit : İyi bir hidrostatik stabiliteye sahip olmasının yanında alabora olmaya temayülü fazladır. 5)STEP (SÜREKSİZLİK) ETKİSİ Teknenin su altı formunda enine, boyuna ve çapraz süreksizliği step olarak bilinir. Bunlardan en çok kullanılanı enine steplerdir. Stepli teknelerde ıslak alanın azalması ile kayma anında sürtünme direnci azalmaktadır.

18 6)ÇENE VE ÇENE TRİZİNİN ETKİSİ Kayıcı teknelerde çene en önemli form karakteristiklerinden biridir. Çene alanının boyu ve genişliği, teknenin dizayn amacı, stabilitesi ve hidrodinamik verimi dikkate alınarak belirlenmelidir. Çene trizi teknenin genişliğini arttırmakta ve kayma olayının daha erken başlamasını sağlamaktadır. Böylece dirençte bir azalma meydana gelecektir. Ayrıca trizin mukavemet açısından koruyucu bir yanı vardır. 7) FLAP ETKİSİ Kayıcı teknelerde kayma esnasında belirli bir trim açısı oluşmaktadır. Flap kullanmakla teknenin kıça fazla trimini önlemek mümkündür

19 KAYICI TEKNELERDE MALZEMENİN ÖNEMİ Kayıcı teknelerin malzemesi, teknenin ağırlığı, dolayısıyla da teknenin hızı açısından çok önemlidir. Bu sebeple, teknenin inşaasında, uygun malzeme seçilmelidir. Kayıcı teknelerde kullanılan malzemelerin başlıcaları şunlardır : Aluminyum ve alaşımları Fiberglas veya kompozit malzemeler Çelik + aluminyum veya çelik + diğer hafif malzemeler (fiberglas gibi)

20 KAYICI TEKNELERİN DENİZCİLİĞİ Kaycı tip teknelerin kesitleri düz veya düze yakın iç veya dış bükey eğriliklere sahip eğrilerdir. Tekneye iç bükeylik verilmek suretiyle denizcilik özellikleri daha verimli hale getirilebilir. Ayrıca teknenin her türlü hareketindeki serpinti ve dalgaların güverte üstüne gelmesi, ıslanmasının önlenmesi düşünülür. Bazı tiplerinde baş taraf kesitlerinin keskin V kesitli olması kaldırma kuvvetinin azalmasına ve dolayısıyla kayma olayına kısmen olumsuz etkide bulunmasına sebep olur. Ancak yunuslama olayında, suya çarpma yönünden yararlı olduğu bilinmektedir. Baş tarafı fazlaca keskin kayıcı bir teknenin denizcilik ve kayma yönünden olumsuz durumunu düzeltmek için bazen kesit tiplerinin yuvarlatıldığı görülmektedir. Bu suretle suya gömülme azalıp, daha kolay bir kaymaya geçileceği düşünülür. Baş dalgaların ve kayma sırasında baş kesitlerin meydana getirdiği serpinti, çene trizi, ilave trizler ve baş kesitlere yeterli eğrilik ( flare ) verilmesi yoluyla karşılanmaktadır. Bu suretle denizcilik özellikleri iyileştirilmeye çalışılır.

21 ÇENELİ TEKNE SERİLERİ SERİ 50 : Kayıcı tekne serilerinin en eskisidir ve ABD serilerinin en geniş kısmını oluşturur. Hücumbot tipleri için 1940 lı yıllarda geliştirildi. Bu seriler yarı kayıcı botlar için uygulanmıştır. Blok katsayısı Cb = olup sabittir. V/L0.5 değerleri arasında değişiklik gösterir. B/T oranı 4-15 arasında değişir. L/(V/100)1/3 oranı arasında bulunur. LCG / Lp oranı % 35 in altındadır. Seri 62 : Bu seriler 1960 lı yıllarda geliştirildi. Kayma öncesi hız aralığı için dizayn edilmişlerdir. Dar ayna kıç, küt gemi baş kısmı,maksimum çene genişliği bazı tipik özelliklerindendir. Volumetrik Froude aralığı 0.3-6, Lp/Bm oranı 2-7, Ap/V2/3 oranı 2-7 ve LCG/Lp oranı aralığındadır.

22 DUTCH 62 SERİSİ: Bu seriler 1970 li yılların sonunda geliştirildi. Kalkıntı açılı Seri 62 nin yüksek açılı versiyonudur. Kalkıntı açısı 25 derecedir. Orijinal seri olan Seri 62 nin aynı karakteristik özelliklerine sahiptirler. Bunlar bir kayma öncesi ve yarı kayıcı hız sistemlerinde test edilmişlerdir. Orijinal serilerine göre büyük deplasman aralıklarında test edilmiştir. Volumetrik Froude sayıları , Lp/Bm oranı 2-7 Ap/ ^2/^oranı 4-8.5, LCG/Lp oranı arasındadır. BK SERİSİ : Bu seriler, ender olan yarı kayıcı seriler olup 1960 lı yıllarda Rusya da test edilmişlerdir. Devriye botları seridirler. Volümetrik Froude Sayısı 1-4.5, Lp/Bm oranı , tekne kalkıntı açısı 12-21, yük katsayısı , LCG/Lp oranı aralığındadır.

23 MBK SERİSİ : Bu seriler 1970 li yıllarda test edilmişlerdir. BK serilerine yapı ve yaklaşım bakımından çok benzerler ancak bazı ana farklılıklar vardır. Daha küçük yarı kayıcı tekneleri kapsarlar. Volumetrik Froude sayıları 1-4.5, Lp/Bm oranları , tekne kalkıntı açısı 7-18 dereceleri arasında, LCG/Lp oranı arasında değişim gösterir.

24 DERİN V FORMLU TEKNELER Doğru dizayn edilmiş derin V tekne formları gerçek deniz şartları altında daha iyi denizcilik, manevra kabiliyeti ve yarış gücü gösterir. Yuvarlak karinalı veya yuvarlak karina karakteristiklerine göre değiştirilmiş örneklerle karşılaştırıldığında bu sonuca varılır. Buna ek olarak özellikle çok amaçlı askeri veya ticari uygulamalarda derin V formlu teknelerin efektif maliyet potansiyelinin daha düşük olduğu görülmektedir Derin V kıç taraftaki yatay düzlemle minumum derece dihedral açı oluşturan teknedir. Dizayn ihtiyaçlarına göre değişmekle birlikte bu kıç dihedral açısı max dereceye kadar yükseltilebilir. Derin V teknelerin temel iki çeşit ortakesit formu vardır; tek ve çift çeneli form. Çift çeneler daha büyük içsel hacimler kullanıldığında ve düşük operasyonel hızlara gerek duyulduğunda kullanılır. Hafif deplasmanlarda ve rölatif operasyonel hızlarda tek çeneli tekne formları daha uygundur. Bununla birlikte çift çeneli formlarda hızlı teknelerde kullanılabilirler.

25 Derin V Formlu Teknelerin Form Özellikleri İç ve dış bükeysel kesitleri derinliği çok önemlidir. Çok fazla derinlik ıslaklık katsayısını azaltır ve diğer parametreleri de olumsuz etkiliyebilir. İç ve dış bükeyselliği hiç olmayan kesitler en kötü dizaynı oluşturabilirler. Deep V kesitli tekneler de doğru derinliği bulmak iyi tekne formu çizmede en önemli prensiplerden biridir. Düşük operasyonel Froude sayıları LCB pozisyonlarını ileriye götürür. Daha yüksek Froude sayılarıyla LCB nin yerini ortakesitin gerisine kaydırır. Yüksek operasyonel Froude sayılarında, LCB nin yeri LWL in ine eşit olabilir. Ancak büyük yatlar ve askeri teknelerde bu oran arasında değişmektedir. Çok yüksek Froude sayılarıyla çalışan çok hızlı küçük tekneler için LCB kıçtan 0.28 LWL seçilebilir.

26 Bilindiği gibi çok düşük GM değeri tekneyi çok hassalaştıracaktır ve tekne minimum stabilite gereklerini bile karşılayamama tehlikesiyle karşı karşıya kalır. Diğer yandan da çok yüksek GM değeri bir teknede hiç beklenmeyecek kazalara neden olacak hıza ve sertliğe sebeb olacaktır. Genelde derin V dizaynlarındaki KM figürleri eşit boyutlu yuvarlak karinalılardakinden daha büyüktür. Bunun nedeni derin V formlarında suya değen yüzeyin daha geniş olmasıdır. Derin V tekneler farklı dalga sönümleme katsayılarına sahiptir. Tek çeneli teknelerin orta kesitindeki çene yüklü su hattının altına gelmemelidir. %5 lik bir oran tolere edilebilir.

27 Deplasman uzunluk oranları tanımlanmış dizayn özellikleri içinde minumum tutulmalıdır. Yapım boyunca her etapta birinci maddeyi sağlayabilmek için çok ciddi bir ağırlık kontrol sistemi uygulanmalıdır. Tekne çizgileri doğru ve titizlikle belirlenmiş giriş açısı değerlerine sahip olmalıdır. Su hattı altındaki dizaynda her postanın kesit alanı diğer postaların kesit alanları ile doğru oranlanmış olmalıdır. Geminin ortasındaki orta kesit alanı ile kıçtaki kesit alanı arasındaki oran direnç karakteristikleri üzerinde belirgin bir etkiye sahiptir. Araştırmalar göstermiştir ki, her Froude sayısı için bir grup ideal oran vardır. Direnç trim açılarının değişikliğine göre, trim açılarıda bu oranlardaki değişikliğe göre değişmektedir.

28 Başlıca Derin V Tekne Ölçüleri Lwl m m m m m B 7.20 m 9.00 m 7.90 m 7.80 m 7.70 m T 1.93 m 1.87 m 2.12 m 2.07 m 1.98 m Lwl / B B / T Deplasman 305 t 400 t 401 t 428 t 447 t

29 Derin V Formlu Tekneler İle Yuvarlak Karinalı Teknelerin Karşılaştırılması Denk deplasmandaki ve uzunluk /genişlik oranlarındaki derin V ve yuvarlak karinalı tekneler, yedekleme tanklarıyla bağlantılı bir seri karşılaştırmalı denizcilik testlerine tabi tutulmuştur. Çıplak tekneler Pierson - Moscowitz tayfı dahilinde dalga yüksekliği 5 m ye kadar ve model periyodu 11 saniyeye kadar olan düzensiz önden gelen dalgalara maruz bırakılmıştır. Bu testler boyunca, derin V tekne formlarının soğuk suda ki direnç artışının daha az olduğu belirlenmiştir.yuvarlak karinalı varyantlarda aynı tarz önden gelen dalga şartlarında direnç artışı daha fazladır. Burada ayrıca derin V teknelerin soğuk suda, yuvarlak karinalı teknelere göre daha az ek güç yüzdesine ihtiyaç duyduğu tespit edilmiştir. DERİN V Y. KARİNALI H 1/3 2.4 m 3.5 m 5 m 2.4 m 3.5 m 5 m 20 KTS KTS KTS KTS

30 Yuvarlak karinalı tekne formlarının derin V tekne formları ile karşılaştırılması baş kıç vurma hareketlerinin, baş tarafa önden gelen dalga koşulları altında benzer olduklarını derin V lerin daha az baş kıç vurma hareketi yaptığını (bütün şartlar altında) gösterir. Hız Knot Hs Metre Derin V Baş Kıç Yuvarlak Karinalı Baş Kıç Farklar Baş Kıç %87 % % %88 % %38 %101

31 Yuvarlak karinalı dizaynların, kullanılan stabilizörler (sabitleştiriciler) de dahil olmak üzere, genelde karşılaştırmalı koşullarda sapma açıları ve dümen hareketleri derin V teknelerden daha kötüdür. Sert deniz koşullarında, yuvarlak karinalı teknelerin sapma açıları tolere edilmiş limitleri aşmış ve dümen hareketleri derin V ye göre çok aşırı çıkmıştır. ) Yuvarlak karinalı dizaynların, kullanılan stabilizörler (sabitleştiriciler) de dahil olmak üzere, genelde karşılaştırmalı koşullarda sapma açıları ve dümen hareketleri derin V teknelerden daha kötüdür. Sert deniz koşullarında, yuvarlak karinalı teknelerin sapma açıları tolere edilmiş limitleri aşmış ve dümen hareketleri derin V ye göre çok aşırı çıkmıştır. Derin V tekne formları için ortakesit dikey hızlandırmaların, yaşam ve mürettebet için operasyonel alanlarda, oldukça iyi değerler verdiği görülmüştür. Stabilite şartları altındaki yuvarlak karinalı formların baştarafına önden gelen dalgalardaki dikey hızlanmalar derin V sonuçları ile karşılaştırıldığında % 90 daha fazladır. Bu yolcunun ve mürettebatın güvenliği ve ve rahatı için ayrıca savaş sistemlerinin performansı için çok önemli bir noktadır.