Yapım Matbaacılık Ltd., İstanbul, 1999 Editörler :A. İ. ALDOĞAN Y. ÜNSAN E BAYRAKTARKATAL GEMİ İNŞAATI VE DENİZ TEKNOLOJİSİ TEKNİK KONGRESİ 99 BİLDİRİ KİTABI GEMİ KURTARMADA BOYUNA MUKAVEMET HESABININ ÖNEMİ ve MODELLEMEDE KARŞILAŞILAN ZORLUKLAR Ertekin BAYRAKTARKATAL 1, Yalçın ÜNSAN 2 ÖZET Bu çalışmada İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Gemi Mukavemeti Grubu olarak çalışılan gemi kurtarma operasyonları hakkında bilgi verilecek, gemi bünyesinin mukavemet açıdan modellenmesi ve kurtarma operasyonları sırasında karşılaşılan problemler anlatılacaktır. Kurtarma çalışmasına iştirak edilen gemilerden bir adeti örnek olarak sunulacak, yapılan hesaplamalar sonuçlar karşılaşılan problemlerin çözümleri ile birlikte sunulacaktır. 1. GİRİŞ Ülkemiz konumu itibari ile çok işlek bir deniz trafiğine sahip olan boğazlara sahiptir. Sözü edilen bu yoğun deniz trafiği aynı zamanda kaza olasılığını da arttırmaktadır. Bu nedenle gemi kurtarma üzerindeki çalışmaların ayrı bir önemi olduğu görülmektedir. Yapılan çalışmanın bir amacıda bu konuya dikkat çekmektir. Gemi kurtarma operasyonunda, gemi bünyesinde yapılan işlemlerin ( yükün tahliyesi, yer değiştirmesi vs.) stabilite ve boyuna mukavemet hesaplarıyla desteklenmesi gerekmektedir. Bu nedenle hızlı ve sağlıklı bir veri akış sistemi kurulması, elde edilen verilerin duyarlı ve hızlı bir şekilde değerlendirilip cevap verilmesi gerekmektedir. Kurtarma işlemleri sırasında uygulanması düşünülen her yeni durumun hesabı ( başlangıçta yapılan modellemeden sonra ) 1 15 dakika gibi bir sürede tamamlanarak kurtarma senaryosuna yön verilebilmelidir. 1 2 Y. Doç. Dr. İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Gemi İnşaatı Bölümü, Ayazağa 8626, İstanbul, Türkiye. Y. Doç. Dr. İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Gemi İnşaatı Bölümü, Ayazağa 8626, İstanbul, Türkiye. 65
2- GEMİ BÜNYESİNİN MODELLENMESİ ve KARŞILAŞILAN ZORLUKLAR Boyuna mukavemet hesabında gemi bünyesi değişken kesitli bir kiriş olarak modellenir. Gemi bünyesindeki ağırlık gurupları ( çelik tekne, kargo vs.) ve suyun kaldırma kuvveti kirişe yayılı yükler olarak etki ettirilirler. Sistem, kaldırma kuvveti ve ağırlık gruplarının etkisi ile dengede olduğundan herhangi bir mesnet koşuluna gerek kalmaz. Bu nedenle kiriş uçları serbest uç olarak alınır ve integrasyon sabitleri bu sınır koşullarına göre belirlenir. Kirişe etkiyen yük eğrisinin çok süreksiz karekterde olması analitik çözüm yerine nümerik integrasyonu avantajlı hale getirmektedir. Nümerik integrasyonun diğer bir avantajı ise bilgisayar kullanımına olanak tanıması ve hesapların çabuk yapılabilmesidir. Buraya kadar anlatılan, standart boyuna mukavemet hesabının gerektirdiği mukavemet modellinin çok kısa bir özetidir. Kaza yapmış ve hasara uğramış gemide ise, modelleme esnasında karşılaşılaşılacak ilave problemler olabilir. Bunlar üç ana gurupta toplanabilir. i- Gemiye ait datalardaki eksiklikler, ii- Geminin kazadan sonraki durumunun tespiti, iii- Kurtarma operasyonu sırasında ortaya çıkan problemler i-gemiye ait datalardaki eksiklikler: Kurtarılacak gemiye ait datanın bir kısmı, (özellikle geminin işletmesi sırasında çok gerekli olmayanlar) olayın getirdiği karışıklık nedeni ile temin edilememekte bu nedenle de modelleme esnasında eksik olabilmektedir. Kurtarma işleminin çok kısa sürede başlayabilmesi, kurtarma işleminin başarıya ulaşabilmesi açısından çok önemlidir. Bu işlemin kısa sürede başlayabilmesi, eksik datanın yeniden hesaplanması veya bunun uzun zaman alabileceği durumlarda uygun kabullerle hızlı bir şekilde elde edilmesi ile, boyuna mukavemet ve stabilite hesaplarının yapılarak acil cevap hizmeti verilebilmesine bağlıdır. Genelde karşılaşılan eksiklikler şunlardır. Tekne ağırlık dağılımının bulunmaması : En sık karşılaşılan durumdur. Hesap sonuçlarının güvenli olmasında en önemli etkiyi yapar. Yeniden elde etmeye çalışmak çok zaman alması nedeni ile pratik değildir. En önemli bileşeni çelik tekne ağırlık dağılımıdır. Kesit konstrüksiyon resimlerinin eksikliği : Boyuna mukavemet hesabında geminin değişken kesitli kiriş olarak modellenebilmesi için yeterli sayıda kesitte atalet momenti değerine ihtiyaç vardır. Ayrıca kesit resimlerinden faydalanılarak çelik tekne dağılımı da yeterli hassasiyetle elde edilebilir. Tank kapasite planının bulunmaması: Tank hacimlerinin bilinmesi yaralı durumda geminin hangi noktasında ne miktarda ağırlık bulunduğunun belirlenmesi ve kurtarma işlemine başlamadan kurtarma senaryoları üretilebilmesine olanak sağlamaktadır. 66
ii- Geminin kazadan sonraki durumunun tespiti: Gemide meydana gelmiş kaza nedeni ile oluşan hasarın tespiti yapılacak modellemede birinci derecede önemlidir. Yanma,çatışma veya başka bir nedenden kaynaklanan hasarın iyi tespit edilebilmesi için hasarlı bölgeye erişmek ve detaylı bir inceleme yapmak gerekmektedir. Genellikle kazadan dolayı yapılması gereken inceleme çok tehlikeli olabilir. Bundan başka yapıda meydana gelen hasar nedeni ile inceleme gereken bölgelere girilemeyebilir. Bu durumda bazı eksik bilgilerle modelleme yapılmak zorunda kalınabilir. Bu durumda boyuna mukavemet hesabında dikkat edilmesi gereken şeyler aşağıda belirtilmiştir. Yaralı bölgedeki yapısal hasarlar, çentik etkisi ile ilave tehlike meydana getirir. Bu nedenle hesaplanan kesitteki hasarlı elemanları kesit modülü hesabından tamamen çıkartmak suretiyle güvenli bölgede kalmaya çalışmak gerekir. Yaralı bölgedeki tank veya ambar perdelerinde meydana gelmiş olabilecek hasarlar bölmeler arasındaki su geçmezliği ortadan kaldırmış olabilir. Bu bölgedeki su boşaltılırken intikalli bölmelerin toplam boyu dikkate alınarak modeldeki yayılı yük azaltmasının toplam boyda yapılmasına dikkat edilmelidir. Standart boyuna mukavemet hesabından farklı olarak geminin meyilli ve trimli durumda hesabı yapılabilmelidir. Bu nedenle öncelikle sephiye dağılımının bu şartlar altında elde edilebilmesi gerekmektedir. Bu amaçla kullanılan bilgisayar programının bu kabiliyette olmasına dikkat edilmelidir. Kaza sonucunda geminin karaya oturması da söz konusudur. Bu durum da ilave sorunlara yol açar. Karaya oturma nedeni ile zeminin uyguladığı reaksiyon kuvvetinin modellenmesi ( yayılı yük tipinin belirlenmesi) gerekmektedir. Bunun için zeminin yapısı, geminin zemine oturma yüzeyinin tespiti ve karaya oturma koordinatları gibi bilgilere ihtiyaç vardır. Zeminin uyguladığı reaksiyon kuvvetinin ( karaya oturma yükünün) belirlenebilmesi için sephiye ve toplam ağırlık arasındaki farka bakmak gerekmektedir. Sephiyenin belirlenebilmesi ise geminin draftlarının, draft işaretlerinden okunması ile mümkündür. Draftların hassas okunması sephiyenin doğru elde edilmesini dolayısıyla karaya oturma yükünün doğru hesaplanmasını sağlar. Dalgalı ortamda bu işlemin hassasiyetinin ne kadar olacağı akıldan çıkartılmamalıdır. iii Kurtarma operasyonu sırasında karşılaşılan zorluklar: Kurtarma operasyonuna yön verilebilmesi için yapılmak istenen işlemin önceden hesaplanması ve sonuçlarının elde edilerek karar verilmesi gerekir. Önceden yapılan hesaplama operasyon sırasında aniden gelişen olaylar nedeni ile tekrarlanmak zorunda kalınabilir. Bu nedenle operasyon boyunca kesintisiz hizmet vermek gerekir.bu aşamada karşılaşılabilecek zorluklardan başlıcaları aşağıda verilmiştir. Yaralı bölgedeki bölmelerde ağırlığın tespit edilmesi içinde bulunulan şartlar 67
nedeni ile zordur. Geminin kurtarma sırasındaki meyil açısı ve trim değerlerindeki değişimin sonucunda intikalli diğer bölmelere su kaçması tehlikesi boyuna mukavemet hesabında sürekli dikkat edilmesi gereken bir durumdur. Bunun önceden olabileceği düşünülerek hesaplama ile tehlikeli olup olmadığı bildirilmelidir. Kurtarma işleminden önce perdelerdeki hasarlar onarılarak intikaller ortadan kaldırılabilir. Yapılan onarımların yetersiz olması da yukarda anlatılan problemle karşılaşılmasına neden olabilir. 3-ÖRNEK HESAP Bu bölümde Tuzla tersaneler bölgesinde yanan TPAO tankerine, söndürme çalışmaları sırasında dolan suyun tahliyesi ve yüzdürülmesi sırasında yapılan boyuna mukavemet hesaplarından bir örnek sunularak yapılan kabuller ve karşılaşılan kritik durumlar hakkında bilgi verilecektir. Ana Boyutlar: L OA = 37.2 m. L BP = 292. m. B = 43.8 m. D = 23.5 m. T = 17.35 m. Yukarıda ana boyutları verilen gemi kıçtan karaya oturmuş ve yangının neden olduğu patlama sonucunda 1 numaralı tankta güverte ve sancak bordada ağır hasar meydana gelmiştir. Patlama ve yangın tanklar arasında intikaller oluşmasınada neden olmuştur. Yapılan hesaplamalarla kurtarma şirketine danışmanlık yapılarak geminin tekrar yüzdürülerek söküm bölgesine gitmesi sağlanmıştır. Yapılan kabuller aşağıda kısaca anlatılmıştır. Tekne ağırlık dağılımı bulunmadığı için, kesit resimleri yardımı ve hacimsel oran kullanılarak çelik tekne ağırlık dağılımı elde edilmiş, ana makina, yardımcılar ve diğer ağırlık guruplarının dağılımıda ilave edilerek yeniden elde edilmiştir. Burada dikkat edilmesi gereken stabilite bukletinde verilen tekne ağırlık merkezi boyuna yerinin tutturulmasıdır. Atalet momenti değişiminin bulunması için gerekli sayıda kesitin atalet momenti hesaplanmıştır. Atalet momenti hesabında geminin sacların yangın etkisi ile ve yaş nedeni ile kalınlıkları %2 oranında azaltılmıştır. Hasarlı bölgede sık kesit alınmış daha hassas gerilme dağılımı elde edilmeye çalışılmıştır. Hasarlı elemanlar tamamen atalet momenti hesabından çıkartılarak kesit modülünde güvenli bölgede kalınmaya çalışılmıştır.(şekil 1.) 68
Şekil 1. Yaralı Kesit Resmi. Tanklardaki yükler kurtarma şirketi tarafından iskandil almak suretiyle sürekli rapor edilerek her yeni durum ve yapılmak istenen işlemler önceden hesaplanarak operasyona yön verilmiştir. Karaya oturma durumu modellenirken dalgıç raporlarına göre karaya oturma boyu dikkate alınmıştır. Burada karşılaşılan problem zeminin uyguladığı reaksiyon kuvvetinin ne tip yayılı yük olarak modelleneceğidir. Bu başlı başına bir problemdir. Karaya oturma yükü geminin toplam ağırlığı ile draft işaretlerine göre hesaplanan sephiye arasındaki farkla elde edilmiş ve Şekil 2-6 da verildiği gibi beş farklı formda düşünülerek her biri için ayrı hesap yapılıp kritik sonuç incelenmiştir.şekil 2 6 incelendi -ğinde yükleme durumu ve karaya oturma yükünün değeri tamamamen aynı olmasına rağmen eğilme momenti eğrisinin nasıl değiştiği görülebilir. Bu durum karaya oturma yükünün önemini ve ters açıdan bakılırsa da gemide meydana getireceği tehlikeleri çok iyi ortaya koymaktadır. ( Aşağıda verilen durumda, karaya oturma yükü geminin toplam ağırlığının % 1 u kadar, karaya oturma boyu ise 51.19 m. dir.) 69
Karaya Oturma Yükü (ton/m) Tank Yükleri (ton/m) Toplam Yük (ton/m) 6 5 4 3 2 1-1 -2-3 -4-5 -6 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 Kesme Kuvveti ( ton ) 8 Eğilme Momenti ( ton.m ) 25 6 4 2-2 -4-6 -8 2 15 1 5-5 -1-15 -2-25 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 Şekil 2. İkinci Derece Karaya Oturma Yükü (Tepe Noktası Kıçta). 7
Karaya Oturma Yükü (ton/m) Tank Yükleri (ton/m) Toplam Yük (ton/m) 6 5 4 3 2 1-1 -2-3 -4-5 -6 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 Kesme Kuvveti ( ton ) Eğilme Momenti ( ton.m ) 8 6 4 2-2 -4-6 -8 25 2 15 1 5-5 -1-15 -2-25 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 Şekil 3. Üçgen Karaya Oturma Yükü (Tepe Noktası Kıçta) 71
Karaya Oturma Yükü (ton/m) Tank Yükleri (ton/m) Toplam Yük (ton/m) 6 5 4 3 2 1-1 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3-2 -3-4 -5-6 Kesme Kuvveti ( ton ) 8 Eğilme Momenti ( ton.m ) 25 6 4 2-2 -4-6 -8 2 15 1 5-5 -1-15 -2-25 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 Şekil 4. Düzgün Yayılı Karaya Oturma Yükü 72
Karaya Oturma Yükü (ton/m) Tank Yükleri (ton/m) Toplam Yük (ton/m) 6 5 4 3 2 1-1 -2-3 -4-5 -6 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 Kesme Kuvveti ( ton ) Eğilme Momenti ( ton.m ) 8 6 4 2-2 -4-6 -8 25 2 15 1 5-5 -1-15 -2-25 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 Şekil 5. Üçgen Karaya Oturma Yükü (Tepe Noktası Başta) 73
Karaya Oturma Yükü (ton/m) Tank Yükleri (ton/m) Toplam Yük (ton/m) 6 5 4 3 2 1-1 -2-3 -4-5 -6 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 Kesme Kuvveti ( ton ) 8 Eğilme Momenti ( ton.m ) 25 6 4 2-2 -4-6 -8 2 15 1 5-5 -1-15 -2-25 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 Şekil 6. İkinci Derece Karaya Oturma Yükü (Tepe Noktası Başta) 74
4. SONUÇ ve ÖNERİLER Kazaya uğramış geminin herhangi bir bölgesinde, yaralanma veya başka nedenlerle ağırlık yığılmaları olabilir. Bunların tahliyesi veya meyil, trim düzeltmesi için yer değiştirilmesi sırasında herhangi bir kesitte kritik gerilmelerle karşılaşılabilir. Bu nedenle yapılacak işlemlerin kesinlikle boyuna mukavemet hesabı ile desteklenmesi gerekir. Karaya oturma durumuna ayrıca dikkat edilmelidir. Her yükleme durumu için farklı zemin reaksiyonu modellemesi ile gerilmelerin kontrol edilmesi gerekir. Kesitlerin mukavemet parametreleri elde edilirken güvenli bölgede kalmak için, hasarlı bölgedeki yapı elemanlarının boyuna mukavemete katılıp katılmadığı iyi etüt edilip, gerekirse hesaba dahil edilmemelidir. Kurtarma işleminin her adımı önceden hesaplanmalı ve işlem sırasında karşılaşabilecek problemlere hazırlıklı olunması gerekmektedir. KAYNAKLAR [1] Savcı, M., Gemilerin Boyuna Mukavemeti, İ.T.Ü. Yayınları, Sayı 494, İstanbul 198. [2] Savcı, M., Gemi Kirişleri Mukavemeti, İ.T.Ü. Yayınları, Sayı 699, İstanbul 198. 75