3. ÖN DİZAYNDA AĞIRLIK HESABI

Transkript

1 3. ÖN İZAYNA AĞIRIK HESAI Her türlü geminin dizaynında gemiyi oluşturan ağırlıkların ön dizayn aşamaında doğru olarak heaplanmaı geminin tekno-ekonomik performan kriterlerinin belirlenmeinde on derece önemlidir. Herhangi bir deniz aracı aşağıdaki eşitliği ağlamak zorundadır. = Σ i urada geminin deplaman kuvveti ve i gemideki ağırlıkların toplamıdır. ir ticari gemi için toplam ağırlık dağılımı şöyle olacaktır. = S + T urada S geminin light hip ağırlığı, T ie deadweight tonajı olup geminin yük taşıma kapaiteini göterir. Geminin light hip ağırlığı aşağıdaki gibi gruplanabilir. = + + S m o urada tekne ağırlığı, m makine ağırlığı ve o donanım ağırlığını götermektedir. Gemide normal olarak taşınan yakıt ve u ağırlıkları deadweight tonaja dahil olacaktır. Savaş gemilerinde ağırlık dağılımı = S + p şeklinde olacaktır. urada S yukarıdaki gibi geminin light hip ağırlığını göterir. p ie payload tonajı olup gemideki tüm ilah ve enör itemlerini kapar. 3.1 Çelik tekne ağırlığı Tekne ağırlığını oluşturan başlıca elemanlar ; omurga kaplama levhaları, boyuna ve enine potalar, derin potalar, kemere ve tifnerler, braketler, çift dip, perdeler, ambar ağızları, makine temelleri ve üt binalarıdır.

2 ir geminin çelik tekne ağırlığını belirlemek için en ağlıklı yöntem inşada kullanılan tüm malzemelerin ağırlıklarını ölçerek toplam ağırlıklarının bulunmaıdır. Ancak bu yöntem inşaa işleminin ona ermei ile bir onuç verebilir ve daha inşaanın başlamış olduğu ön dizayn aşamaında kullanılmaz. Ön dizayn aşamaında kullanabilecek iki yöntem vardır. unlardan birinciinde yeni gemiye olabildiğince benzer ve ağırlık özellikleri bilenen bir gemi bulunur ve değişik benzerlik yaaları ile eki geminin özelliklerinden yararlanarak yeni geminin ağırlık grupları belirlenir. u yöntemi uygulayabilmek için gemiler tip boyut ve form olarak birbirlerine oldukça yakın olmalıdır aki durumda çok yanıltıcı onuçlar elde edilecektir. İkinci yöntem ie daha önce inşa edilmiş gemilere ait ağırlık özelliklerinin gemi boyutlarının fonkiyonu olarak ampirik formüllerle ifade edilmeidir. irinci yöntemdeki benzerlik oranları iki ayrı şekilde oluşturulabilir. Kübik ayı () benzerliği : u yaklaşımda tekne ağırlığının kübik ayı () ile orantılı olduğu kabul edilir. = c N urada c N kübik ayı katayıı olup birim hacminin ağırlığını göterir. öylece çelik tekne ağırlığı bilinen benzer gemiden hareket edilerek yeni geminin çelik tekne ağırlığı aşağıdaki formülle bulunabilir. = c = N 0 ( ) 0 Kuadratik ayı benzerliği : u yaklaşımda çelik tekne ağırlığının aşağıdaki şekilde kabul edilebileceği kabul edilmektedir. = cq ( + ) urada c Q kuadratik katayıdır. u durumda çelik tekne ağırlığı bilinen gemiden hareket edilerek yeni geminin çelik tekne ağırlığı aşağıdaki şekilde bulunabilir.

3 = c Q ( + ) = 0 ( + ) [ ( + ) ] 0 enford (1967) kübik ayı benzerliği eaına göre aşağıdaki bağıntıyı önerir. 0.9 = c N c1 c c 3 urada ; c1 = C c = ( / ) : üt yapı boyu c3 = ( 8.3) c N = 340 Yukarıdaki bağıntıda,,, feet cininden alınacaktır. aton Gilfillan (1976) kuadratik benzerlikten hareketle gemi çelik ağırlığı için aşağıdaki genel formülü önerirler. = K E 1.36 urada E parametrei şöyle heaplanır. E ( + T) ( T) l h = 1 l h urada l 1 ve h 1 bordadan bordaya uzanan üt yapıların boy ve yükekliği, l ve h ie güverte evlerinin boy ve yükekliğidir. K katayıı değişik gemi tipleri için aşağıdaki şekilde önerilir.

4 Gemi Tipi K E Tanker Kimyaal Tanker ökme Yük Konteyner Yük Gemii Koter Romorkör alıkçı Ferry Yolcu Gemii Kafalı (1988) çelik tekne için aşağıdaki bağıntıyı önerir = C N ( C 0.70) l l C katayıı aşağıdaki şekilde verilir : [ og N] C 10 = 1 urada : Gemi boyu [m.], : Gemi genişliği [m.], : Gemi derinliği [m.] C : lok katayıı, N : m 3 l 1 : Ana güverte üzerindeki üt binaların etkin boyu. l : İkinci güverte üzerindeki üt binaların etkin boyu.

5 Çelik tekne ağırlığını heaplamak için önerilen diğer bir yaklaşım da Kla kuruluşları tarafından belirlenen minumum orta keit mukavemet modüllerinden hareket etmektir. u tip bir bağıntı büyük tankerler için Johnon-Hagen-Overbo (1967) tarafından önerilmiştir. = 4.04 c Z urada c = olup Norveç oydu (NV) tarafından büyük tankerlerde itenen minumum orta keit mukavemet modülü aşağıdaki şekildedir. Z =.1 F + 6 ( C 0.7) /10 uradaki F değeri aşağıdaki tablodan interpolayonla bulanacaktır. [m.] F [m.] F [m.] F > Geminin çelik tekne ağırlığını bulabilmek için önerilen bazı diğer bağıntılar aşağıda verilmiştir.

6 Yük gemii : Kafalı : og7.3 = T < Hadler : = ehkamp / Kerlen : = X e 5.73 X 10 7 urada X = P C 1 1 /3 Carryette : /3 0.7 = C Tanker : Kafalı : og10.6 = T < et Norke Verita : urada ; α α T = α = = α T Yukarıdaki bağıntı / = 10 14, / = 5-7, = m. araında geçerlidir. 1/ C Sato : = ( + ) Yukarıdaki bağıntı ton araındaki üper tankerler için geçerlidir.

7 Konteyner : Chapman : = p Miller : C = ökme Yük : T = P + + Murray : ( 0.5 C 0.4) / 0. 8 urada feet cininden alınacaktır. Kupra : = 3.8 c Z urada Z minumum orta keit modülü olup aşağıdaki şekilde verilmektedir. Z =.1 F + < 40 m. için 6 ( C 0.7) / 10 F = için F = > 300 m. için F = 5.77 alınacaktır. c = / olarak verilmiştir.

8 3. Ana Makine Ağırlığı u gruba makine dairei içinde yer alan ana ve yardımcı makineler ile bunlara ait donanım girmektedir. u donanım içinde en önemlileri ; yakıt ve yağlama itemi ve pompaları, hava şişe ve kompreörleri, jeneratör ile pervane şaft itemidir. eniz araçlarında kullanılan ana makine tipleri şunlardır. 1. oğrudan bağlantılı yavaş devirli dizeller. Redükiyonlu orta devirli dizeller 3. Redükiyonlu buhar tirbünleri 4. izel-elektrik motoru 5. Gaz türbini 6. Nükleer güç eğişik gemi tiplerine ait güç taşıma kapaitei bağıntıları aşağıda verilmiştir. Yük gemileri ve koterler Hızlı yük gemileri Hızlı konteyner gemileri Süper Tankerler Romorkörler k / t k / t k / t k / t k / t izel makine ağırlığı için devir ayıına ve güce bağlı olarak aşağıdaki ampirik formüller önerilmiştir. m 0.84 HP = 9.38 RPM aton ve Gilfillan 0.3 m 8.8 P = aton ve Gilfillan HP m = arra 18 P = 300 arra 13.5 m + 5. HP m = N [ dev / dak ] Kafalı N

9 4 ( P )/ m P 10 = Kupra urada HP beygir gücü ve P K cininden makine gücüdür. Yardımcı makinelerin ağırlığı için aşağıdaki bağıntılar önerilir. YM ( HP) = 0.56 Yük ve dökme yük YM ( HP) = 0.59 Tanker YM ( HP) = 0.65 Yolcu ve ferry Pervane ile ana makine araındaki şaftın çapı aşağıda verilen bağıntıyla bulunabilir. P d = 11.5 n 1/ 3 urada d[cm.] şaft çapı, P [k] makine gücüve n [dev / dak ] devir ayııdır. una göre şaftın birim boy ağırlığı, kullanılan çeliğin gerilme mukavemetinin 700 N/mm olduğu kabulü ile aşağıdaki denkleme eşit olacaktır. [ t / m] P = n / 3 Normal bronz pervanelerin ağırlığını bulabilmek için aşağıdaki formül kullanılabilir. = K P 3 urada [m.] pervane çapı olup K katayıı Schneekluth (1987) tarfından abit hatveli pervaneler için aşağıdaki şekilde verilmiştir. K = 0.18 A A E o Z 100 urada Z kanat ayııdır. Hatvei kontrollü pervanelerde ticari gemilerde K = ve akeri gemilerde K = değerleri önerilmektedir.

10 3.3 onanım ağırlığı u gruba giren temel ağırlık grupları ; ambar kapakları, vinçler, demirleme donanımı, kuzine donanımı, ııtma-oğutma ve havalandırma donanımı, boru ve elektrik itemleri, yangın öndürme donanımı, her türlü mefruşat ve can kurtarma flika ve itemleridir. Ön dizayn aşamaında donanınım ağırlığını heaplamak için aşağıdaki yaklaşık formüller önerilmektedir. o 0.8 = 0.18 N Kafalı o ( ) 100 = enford o = k Katouli k = ökme yük gemileri ve Tankerler k= Kuru yük gemileri o = 0.45 aton - Gilfillan o = Kupra ( ökme yük) 1.60 o 0.15 ( ) = Mandel Schneekluth (1987) her türlü yük gemii için şu genel formu önerir. o = K urada K katayıı yük gemileri için t/m 3, konteyner gemileri için t/m 3, 140 metreye kadar olan ve vinç donanımı bulunmayan dökme yük gemileri için t/m 3, boyu 50 metre civarında olan ve vinç donanımı bulunmayan dökme yük gemileri için t/m 3, 150 m. civarındaki tankerler için 0.8 t/m 3 ve 300 metreden uzun tankerler için 0.17 t/m 3 alınacaktır.

11 Yolcu gemilerinde donanım ağırlığı Schneekluth tarafından önerilen şu formülle heaplanabilir. o = K urada Σ geminin kapalı hacmi olup K katayıı t/m 3 araında alınacaktır. Feriler için K katayıı t/m 3 araında alınacaktır. ondurulmuş yiyecek maddei taşıyan gemilerde özel oğutma gerekleri nedeniyle donanım ağırlığı artacaktır. Carryette ön dizayn aşamaında kullanılmak üzere şu formülü önerir. o = / 3 urada geminin yalıtılmış ambar hacmidir. 3.4 Yakıt Ağırlığı F = R P F 1000 V R urada F R = 0.65 P P 855 R : Geminin mil olarak eyir çapı P : Şaft beygir gücüdür

12 Örnek : Aşağıda boyutları verilen kuru yük gemiinin çelik tekne ve donanım ağırlıklarını bulunuz. Kaimeler araı boy P = 60 m. Kalıp genişliği = 10 m. Kalıp derinliği = 5 m. raft d = 3.8 m. lok katayıı C = 0.7 eplaman = 1600 ton Ana güverte üzerindeki binaların etkin boyu l 1 = 6 m. İkinci güverte üzerindeki üt binaların boyu l = 3 m. Yaklaşık olarak çelik tekne ağırlığının bulunmaı Kafalı : og7.3 og7.3 = = (1600) = ton Kafalı : = C N ( C 0.70) l l N = = 60 * 10 *5 = 3000 m 3 [ og N] C = 10 = = * 3000 * ( 1 + 0) * ( *(6/60)+0.5 *(3/60) ) = ton

13 Carryette : = C / 3 = ton = 0.7 / onanım ağırlığının bulunmaı : Kafalı : o = = 0.18 N = ton enford : 60*10 o = = ( ) = ( *60) 7 ton aton Gilfillan : o = 0.45 = 0,45* 60*10 = 70 ton Katouli : o = = 0.065*60 *10 * ton