MEVCUT BİR TANKER İÇİN YÜK TAŞIMA KAPASİTESİ VE YARALI STABİLİTE ANALİZİ

Transkript

1 Yapım Matbaacılık Ltd., İstanbul, 1999 Editörler :A. İ. ALDOĞAN Y. ÜNSAN E BAYRAKTARKATAL GEMİ İNŞAATI VE DENİZ TEKNOLOJİSİ TEKNİK KONGRESİ 99 BİLDİRİ KİTABI MEVCUT BİR TANKER İÇİN YÜK TAŞIMA KAPASİTESİ VE YARALI STABİLİTE ANALİZİ Hakan AKYILDIZ 1 ve Metin TAYLAN 2 ÖZET Gemi İnşaatında, tanker dizaynı, çevre kirliliği ve güvenliği açısından önemli bir yere sahiptir. Tanker kazaları ile dünyada oluşan çevre kirliliği zaman zaman önemli boyutlara ulaşmıştır ve bu durum ülkemizi de yakından ilgilendirmektedir. Uluslararası kuruluşlar bu kazalar sonucunda oluşabilecek zararları en aza indirmek amacıyla, bu tür gemilerin dizaynında çok katı kurallar ve düzenlemeler getirmektedirler. Dolayısı ile dizaynerler, ulusal ve uluslararası kurallar ile sözleşmelere, kodlara sıkı sıkıya bağlı kalmak zorundadırlar. Bu çalışmada, örnek olarak alınan bir gemide, çeşitli yük ve balast tankı düzenlemeleri yapılmak suretiyle bunun yük taşıma kapasitesi ve yaralı stabilite karakteristikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Yapılan tüm tank düzenlemeleri ve yaralı stabilite hesapları uluslararası kurallar dikkate alınarak gerçekleştirilmiştir. Tank düzenlemelerinde, geminin yük ve balast taşımak için ayrılan boyu 10 adet eşit aralıklı enine su geçirmez bölmeyle bölünmüş ve tüm konfigürasyonlar için bu sayı sabit tutulmuştur. Hesaplamalar sonucunda bulunan değerler analiz edilerek tablolarda sunulmuştur. GİRİŞ Gemi İnşaatında, tanker dizaynı, çevre kirliliği ve güvenliği açısından önemli bir yere sahiptir. Tanker kazaları ile dünyada oluşan çevre kirliliği zaman zaman önemli boyutlara ulaşmıştır ve bu durum ülkemizi de yakından ilgilendirmektedir. Uluslararası kuruluşlar bu kazalar sonucunda oluşabilecek zararları en aza indirmek amacıyla, bu tür gemilerin dizaynında çok katı kurallar ve düzenlemeler çıkarmaktadırlar. Dolayısı ile 1 Dr. İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Deniz Teknolojisi Mühendisliği Bölümü. Ayazağa-80626, İstanbul, Türkiye. 2 Doç.Dr. İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Gemi İnşaatı Bölümü. Ayazağa-80626, İstanbul, Türkiye. 378

2 dizaynerler, ulusal ve uluslararası kurallar ile sözleşmelere, kodlara sıkı sıkıya bağlı kalmak zorundadırlar. Uluslararası kurallar, bilindiği gibi Birleşmiş Milletler Kuruluşunun ihtisas organlarından, çalışma alanı denizcilik konuları olan Uluslararası Denizcilik Teşkilatı IMO ( International Maritime Organisation) tarafından oluşturulmaktadır. Türkiye de 1958 den beri bu teşkilatın bir üyesidir. IMO tarafından oluşturulan yeni düzenlemeler, dizaynerleri, konvansiyonel gemi tiplerini terketmeye ve kuralları sağlayan gemiler inşaa etmeye zorlamaktadır. Bunun sonucunda iki önemli soru ortaya çıkmaktadır : Kuralları sağlayacak yeni gemilerde yük kapasitesi nasıl etkilenecek? Kazalardan sonra kurtulabilme olasılıkları ne olacak? Bu çalışmada yukarıdaki sorulara cevap verebilmeyi amaçladık. Bunun için de incelediğimiz tanker de, çeşitli tipde yük ve balast tankları kombinasyonları yaratarak kapasite ve buna bağlı olarak yaralı stabilite analizleri yapılmıştır. Uluslararası kurallar içinde, gemilerin teknik özelliklerini ilgilendiren, aşağıdaki sözleşmeler dikkate alınmıştır : 1) 1966 uluslararası yükleme sınırı sözleşmesi ( The International Load Line Convention, 1966) ILLC ) 1974 denizde can ve mal emniyeti sözleşmesi ve 1978 protokolu ( The International Convention for the Safety of Life at Sea (1974) and its 1978 Protocol, SOLAS). 3) 1973 gemilerin sebep olduğu kirlenmenin önlenmesi için uluslararası sözleşme ve 1978 protokolu ( The International Convention for the Prevention of Pollution from Ships (1973) and its 1978 Protocol, MARPOL 73/78 )[1]. HESAPLAR İÇİN OLUŞTURULAN KONFİGÜRASYONLAR Yapılan tüm hesaplar için PCSHCP 4.07 (Ship Hull Characteristics Program) bilgisayar programı kullanılmıştır. Ele alınan geminin formu önce endaze resminden digitizer yardımıyla geometrik olarak tanımlanmış ve gemiye ait diğer veriler de (Kompartmanlar, tanklar, açıklıklar, kritik noktalar vb. ) uygun formatıyla girilerek geminin bilgisayar ortamındaki geometrik tanımı tamamlanmıştır. Hesaplarda kullanılan geminin ana boyutları aşağıdaki gibidir : L BP = 292 m. B = 43.8 m. D = 23.5 m. T = m. 379

3 Geminin yük tanklarının olduğu kısmın uzunluğu 250 m. olup bu kısım enine su geçmez perdelerle 10 eşit parçaya bölünmüştür. Ayrıca, yük ve balast tanklarının yerleştirilmesinde, uluslararası kurallar göz önüne alınarak, B/5 ve B/15 ölçüleri hesaplarda kullanılmıştır. Böylece, 9 farklı konfigürasyon oluşturulmuş ve analiz edilmiştir. Bu konfigürasyonlarda DWT ton ile ton arasında değişmiştir. 1) Tek cidarlı (Balast var) 2) Dipli 3) Dipli 4) Kenarlı 5) Kenarlı 6) Cidarlı 7) Cidarlı 8) Dipli-Çift Kenarlı 9) Dipli-Çift Kenarlı YÜK VE BALAST TANKLARI GEREKSİNİMLERİ Balast Tankları için ; Geminin, balast durumunda güvenli seyri için gemi pervanesini su yüzeyi altında bırakacak yeterli balast tankı kapasitesine sahip olması gerekmektedir. Bu balast kapasitesi, kuralların istediği draft ve trim gereksinimlerini karşılayacak şekilde dizayn edilmelidir. Bu draft ve trim gereksinimleri aşağıdaki şekildedir ; 1) T= *L m. ; Burada T gemi ortasındaki draftı ve L gemi boyunu göstermektedir. Gemi ortasındaki draft bu değerden küçük olmamalıdır. 2) Trim=0.015*L m. ;Burada da geminin kıça trimi bu değeri aşmamalıdır. Balast tankları için düşünülmesi gereken bir diğer husus da, yaralanma durumunda taşınan yükün denize boşalmasını engelleyecek şekilde dizayn edilmeleridir. Bunun için de balast tankları gemi çift dibinde (Double Bottom) ya da gemi bordasında (Wing Tank) düzenlenmelidir. Yük Tankları için ; Yük tanklarının dizaynında ise tank boyutlarını sınırlayan kurallar mevcuttur. Bunun amacı herhangi bir yaralanma durumunda kirlenmeyi en aza indirme olarak açıklanabilir. Bu kurallar da aşağıdaki şekildedir : Yük tanklarının maksimum boyu 10 m. ile 0.2*L arasında olmalıdır. Bu değerler tank yerleşimine göre değişiklik gösterebilir. Tank boylarına bağlı olarak tank hacimleri ; yan tanklar için maksimum m 3, merkez tanklar için ise maksimum m 3 olabilir. 380

4 YARALI STABİLİTE HESAPLARI Yaralı stabilite analizi, tüm tank düzenlemeleri için geminin tam yüklü olduğu durumda yapılmıştır. Yük ve balast tanklarının permeabilitesi 0.95 olarak alınmıştır. Taşınan yükün yoğunluğu ise 0.90 ton/m 3 kabul edilmiştir. Yaralanma senaryoları 1 ve 2 kompartman yaralanması gözönüne alınarak en kötü hal senaryosu tesbit edilmeye çalışılmıştır. Yaralanma senaryoları oluşturulurken kompartman sayısını belirleyen kriterler aşağıdaki şekildedir [2],[3]: 1) Boyu 225 m. den büyük tankerlerde yara geminin herhangi bir yerinde olabilir. 2) Borda yaralanmalarında yaranın boyuna, enine ve yüksekliğine ilerleme kriterleri ; a) Boyuna ; (1/3)*L (2/3) ya da 14.5 m., hangisi küçükse. b) Enine ; B/5 ya da 11.5 m., hangisi küçükse. c) Yüksekliğine ; Gemi dibinden yukarıya sınırsız. 3) Dip yaralanmalarında yaranın boyuna, enine ve yüksekliğine ilerleme kriterleri ise ; a) Boyuna ; (1/3)*L (2/3) ya da 5 m., hangisi küçükse. b) Enine ; B/6 ya da 5 m., hangisi küçükse. c) Yüksekliğine ; B/15 ya da 6 m., hangisi küçükse. Burada belirtilen B/5 ve B/15 değerleri eğer 2m. den küçükse yara boyu ya da yüksekliği minumum 2 m. olarak alınmalıdır. Geminin, yaralanma sonrası stabilitesinde, karşılaması gereken stabilite kriterleri ise aşağıdaki şekilde olmalıdır : SONUÇLAR 1) Geminin yaralandıktan sonraki yüzdüğü su hattı, herhangi bir su basmasına sebep olmamak için, su girebilecek açıklıkların altında kalması gereklidir. 2)Yaralanma sonrası denge açısı 25 0 yi aşmamalıdır. Ancak gemi ana güvertesinin su altında kalmaması şartı ile bu açı 30 0 olabilir. 3) Geminin doğrultma kolu eğrisi (GZ curve), denge açısından sonra, minumum 20 0 meyil açısını kapsayacak şekilde oluşmalıdır. Bu durumda eğri altında kalan alan ise m.rad dan küçük olmamalıdır. 4) Maksimum doğrultma kolu, 20 0 meyil açısını kapsayan alanda, en az 0.1 m. değerinde olmalıdır. 5) Tüm yaralanma senaryoları için yukarıda tanımlanan stabilite kriterleri 1 ve 2 kompartman yaralanması durumlarında sağlanmalıdır. Bu çalışmada, örnek olarak alınan bir gemide, çeşitli balast tankı düzenlemeleri yapılmak suretiyle bunun yük taşıma kapasitesi ve yaralı stabilite karakteristikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Yapılan tüm tank düzenlemeleri ve stabilite hesapları uluslararası kurallar dikkate alınarak gerçekleştirilmiştir. Bu kurallar yukarıdaki bölümlerde anlatılmıştır. Tank düzenlemelerinde, geminin yük ve balast taşımak için 381

5 ayrılan boyu 10 adet eşit aralıklı enine su geçirmez bölmeyle bölünmüş ve tüm konfigürasyonlar için bu sayı sabit tutulmuştur(şekil 1-9). Ayrıca, balast ve yük tankları için enine ve yüksekliğine değerler B/5 ve B/15 değerleri dikkate alınarak düzenlenmiştir. Hesaplamalar sonucunda bulunan değerler Tablo 1. ve 2. de sunulmuştur. Tablolarda sunulan değerler daha fazla optimizasyon yapılmak suretiyle iyileştirilebilir. Bu optimizasyon sonucunda örneğin yük kapasitesindeki kayıplar bir miktar daha önlenebilir ya da yaralı stabilite karakteristikleri biraz daha iyileştirilebilir. Fakat bu çalışmada optimizasyon yapmaya gerek görülmemiştir. Çünkü bulunan sonuçların genel görüntüsü ve mertebesinin çok fazla değişmeyeceğine inanılmaktadır. Tablo DWT Tanker Yük Taşıma Kapasiteleri. ALTERNATİF DİZAYN Tek Cidarlı (Balast Yok) Tek Cidarlı (Balast Var) Dipli Dipli Kenarlı Kenarlı Cidarlı Cidarlı Dipli/ Çift Kenarlı Dipli / Çift Kenarlı MEVCUT YÜK YÜK YA DA HACİM YÜK İÇİN HACMİ (m 3 ) SINIRLAMASI MEVCUT % HACİM Hacim % Hacim % Hacim % Yük % Hacim % Yük % Hacim % Yük % Hacim % Yük % 40 Tek cidarlı dizaynda %22.5, B/15 çift dipli dizaynda %12, B/15 çift kenarlı dizaynda %11.4 ve B/15 çift cidarlı dizaynda ise %22 oranlarında fazladan balast taşımaya gerek görülmüştür. B/5 çift dipli, çift kenarlı ve çift cidarlı dizaynlarda ise tabloda belirtildiği oranlarda yük taşıma kapasitesinde azalma tesbit edilmiştir. 382

6 Tablo DWT Tanker için 2 Kompartman Yaralı Stabilite Analizi DİZAYN Tek Cidarlı (Balast Var) Dipli Dipli Kenarlı Kenarlı Cidarlı Cidarlı Dipli/ Çift Kenarlı Dipli / Çift Kenarlı YARALANMA SENARYOSU 3. ve 4. sancak yük tankları çift dip tankları çift dip tankları yan tankları yan tankları L tankları L tankları 2. ve 3. merkez cift dip tankları 2. ve 3. merkez cift dip tankları DENGE AÇISI (Derece) MAX. DOĞRULTMA KOLU (m.) STABİLİTE ARALIĞI GZ ALTINDA KALAN ALAN Burada B/15 çift dipli dizaynda en az denge açısı ; B/15 çift kenarlı dizaynda ise en fazla doğrultma kolu (GZ) değeri elde edilmiştir. Ayrıca bu iki dizaynda stabilite aralığının diğer dizaynlara göre daha fazla olduğu görülmüştür. Tek cidarlı dizayn ve B/5 değerli dizaynlar en kötü denge açılarını vermektedir. Diğer stabilite karakteristikleri açısından da bu dizaynlar zayıf stabiliteye sahiptir. En kötü stabilite karakteristiklerine sahip dizayn ise B/5 çift dipli dizayn olmuştur. B/15 ve B/5 çift cidarlı dizaynlarda (Şekil 6,7 ve Şekil 8,9) tank düzenlemeleri değiştirilmek suretiyle yaralı stabilite karakteristiklerine bakılmıştır. Çift dipli / Çift kenarlı olan dizaynda, stabilite aralığının biraz düşük olmasına rağmen diğer stabilite karakteristiklerinin B/15 ve B/5 çift cidarlı dizaynlara göre daha iyi olduğu görülmüştür. Yaralı stabilite analizinde ortaya çıkan bir diğer sonuç ise çift cidarlı dizaynların, gerek yük taşıma kapasitesi açısından gerekse stabilite açısından diğer dizaynlara göre bir dezavantaj oluşturmamasıdır. 383

7 KAYNAKLAR [1] MARPOL 73/78 Annex I, Chapter III. [2] Tanker Spills Prevention by Design, Committee on Tanker Vessel Design, Marine Board, Commission on Engineering and Technical Systems, National Research Council. National Academy Press. Washington DC,1991. [3] Ship Design and Construction. SNAME, New York, Şekil 1. Tek Cidarlı Konfigürasyon. Şekil 2. Dipli Konfigürasyon. 384

8 Şekil 3. Dipli Konfigürasyon. Şekil 4. Kenarlı Konfigürasyon. 385

9 Şekil 5. Kenarlı Konfigürasyon. Şekil 6. Cidarlı Konfigürasyon. 386

10 Şekil 7. Cidarlı Konfigürasyon. Şekil 8. Dipli-Çift Kenarlı Konfigürasyon. 387

11 Şekil 9. Dipli-Çift Kenarlı Konfigürasyon. 388