Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliğine Giriş (Gemi Mühendisliğine Giriş)

Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliğine Giriş (Gemi Mühendisliğine Giriş) Prof. Dr. Tamer YILMAZ

KAYNAKLAR 1. Yılmaz T. (Editör), Gemi Mühendisliği El Kitabı, Gemi Mühendisleri Odası Yayınları, 2008 2. Yılmaz T. (Çeviren), Yat Tasarımı, Genel İlkeler, Birsen Yayınevi, 2006 3. Yılmaz T., Yılmaz İ., Maxsurf ile Bilgisayar Destekli Gemi Tasarımı, Gemi Mühendisleri Odası Yayınları, 2007 4. Özalp T., Gemi Mühendisliğine Giriş, İTÜ Yayınları 5. Dokkum K. V., Ship Knowledge, A Modern Encyclopedia, DOKMAR.,2003 6. Lewis, E. Principles of Naval Architecture, Vols I, II, III, SNAME Publication, 1988. 7. Rawson K.J., Tupper E.C. Basic Ship Theory, 3rd edition, Longman, 1984

MÜHENDİS NEDİR? Mühendis (Türk Dil Kurumu'na göre): İnsanların her türlü ihtiyacını karşılamaya dayalı yol, köprü, bina, gibi bayındırlık; tarım, beslenme gibi gıda; fizik, kimya, biyoloji, elektrik, elektronik gibi fen; uçak, gemi, otomobil, motor, iş makineleri gibi teknik ve sosyal alanlarda uzmanlaşmış, belli bir eğitim görmüş kimse. Mü: Bilmek (Arapça) Hendese: Geometri (Arapça)

GEMİ NEDİR? l Teknik olarak gemi; suda, yükü, yolcuyu ve personeli mümkün olduğu kadar emniyetli, hızlı ve ekonomik olarak taşımak amacıyla yapılmış yüzen vasıtadır. l Yasal olarak gemi; kürekten başka aletle yola çıkabilen, adı, tonajı ve işlevi ne olursa olsun her türlü deniz aracıdır.

GEMİ MÜHENDİSİ (Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisi) (Naval Architect and Marine Engineer) Her türden gemi, yat ve yüzer aracın amacına uygun, dayanıklı, estetik ve ekonomik olarak tasarımı, projelendirilmesi ve üretilmesi; çağdaş toplumsal gerekleri karşılayacak düzeyde teknolojik üstünlükleri taşıması; tasarım, planlama ve üretim evrelerinde ülke gerçekleri ve kamu yararının gözetilmesi; yüzer aracın bütününü tasarlayan yapımını yöneten Gemi Mühendisinin temel sorumluluğudur. Yüzer aracın tasarım ve üretim aşamalarında yardımcı hizmet üreten diğer mühendis ve uzmanların eşgüdümlü çalışmasının yönetimi ve sonucunda Gemi Mühendisinin tasarladığı ürüne ulaşılması da Gemi Mühendisinin görev ve sorumlulukları arasındadır. (Gemi Mühendisleri Odası Tanıtım Broşürü, 2005)

GEMİLERİN SINIFLANDIRILMASI A. Sevk Şekillerine Göre B. İnşaatlarında Kullanılan Malzemeye Göre C. Çalıştıkları Denizlere Göre D. Yüzme Prensiplerine Göre E. Kullanım Amaçlarına Göre

GEMİLERİN SINIFLANDIRILMASI A. Sevk Şekillerine Göre 1. Kendi kendini sevk edebilen gemiler: Kendi imkanlarıyla hareket edebilen, başka bir araca ihtiyaç duymayan a) Doğal enerji ile sevk edilen gemiler: Rüzgar ve güneş enerjisi b) Makinalı gemiler: Türbin (buhar, gaz), motor (dizel, elektrik, benzin), nükleer enerji 2. Kendi kendini sevk edemeyen gemiler: Kendi imkanlarıyla hareket edemeyen başka bir araç yardımıyla sevki mümkün olan gemiler. Mavnalar, yüzer havuzlar ve fener gemileri gibi

Doğal enerji ile sevk edilen gemiler Rüzgar enerjisi Güneş enerjisi Güneş enerjisi ile sevk edilen tanker: Plan aşamasında

Makinalı gemiler Tanker Konteyner

Kendi kendini sevk edemeyen gemiler Mavna, duba (barge) Yüzer Havuz, (floating drydock)

Gemilerin Sınıflandırılması B. İnşaatlarında Kullanılan Malzemeye Göre 1. Ahşap: İlk gemi yapım malzemesi olan ağaç bugün küçük gemi yapımında kullanılmaktadır. Mayın tarama ve avlama gemileri, spor ve gezi tekneleri ile küçük balıkçı gemilerinin yapımında ahşap malzeme kullanılmaktadır. 2. Çelik: Bugün gemi inşa sektöründe çeşitli kalitede çelik alaşımlardan yapılan gemiler gemi inşaatının %98 inden fazlasını oluşturmaktadır. 3. Beton (Ferrocement): Beton gemilerin inşaatına II. Dünya savaşı sırasında, çelik malzeme üretimindeki çeşitli zorluklar nedeniyle rastlanmıştır. Daha sonraları çelik ile takviye edilerek inşa edilmeye başlanan beton gemiler ağırlık nedeni ile 5-6 metreden daha küçük, mukavemet nedeni ile de 30-35 metreden daha büyük inşa edilmemiştir. 4. Alüminyum: Manevra kabiliyeti yüksek, süratli ve hafif gemiler elde edebilmek için alüminyum alaşımları gemi inşaatında kullanılmaktadır. Hücumbot, korvet gibi savaş gemileri, küçük yolcu motorları ve motorbotlar alüminyum alaşımlı malzemelerden inşa edilmektedir. 5. Cam takviyeli plastik (CTP) (Glass Reinforced Plastic, GRP ): Özellikle son yıllarda cam takviyeli plastik malzeme ile özel boya karışımı kullanılarak elde edilen malzemeden, mayın tarama ve avlama gemileri, küçük spor tekneleri, yatlar ve balıkçı gemileri inşa edilmektedir. Paslanmaz ve hafif olma özelliği ile mukavemet açısından yeterli olmasına karşın, yorulma ve çentik etkisine karşı dayanıksız bir malzemedir. Seri imalat avantajına sahiptir. 6. Kompozit malzeme: Kompozit, birden fazla esaslı malzemenin belirli bir amaç için üniform/tam karışmış olmayan, ancak belli bir düzen içinde birlikte kullanıldığı yapıya denir. Kompozit yapılar, genelde kuvvetlendirici elyaflar bunların içinde bulunduğu bir matriks ve bir çekirdekten (bazı durumlarda) oluşur.

Gemilerin Sınıflandırılması C. Çalıştıkları Denizlere Göre 1. Açık deniz gemileri: Açık denizlerde, uzak yol çalışan büyük tonajlı gemiler bu guruba girmektedir. Örneğin; tankerler, büyük yolcu gemileri. 2. Kapalı deniz gemileri: Görev ve tonajına göre genellikle kapalı denizlerde yakın yol çalışan gemiler bu guruba girmektedir. Örneğin kosterler 3. Göl ve nehir gemileri: Genellikle denizlere göre sığ sularda çalışabilen gemiler bu guruba girmektedir.

Gemilerin Sınıflandırılması D. Yüzme Prensiplerine Göre Gemiler, su altında, su yüzeyinde ve su dışında (su yüzeyinin yukarısında) hareket edecek şekilde dizayn edilirler. 1. Hidrostatik kuvvet yardımı ile yüzen gemiler (deplasman gemileri) Yalnız suyun kaldırma kuvvetinden yararlanarak (Arshimedes prensibi) yüzen gemilerdir. a) Klasik deplasman gemileri (mono-hull) b) Çok tekneli gemiler (multi-hull) İki tekneli gemiler (katamaran): Geniş güverte alanı, yüksek denge ve manevra kabiliyeti, düşük dalga direnci özelliklerine sahip olan bu gemiler tek tekneli deplasman gemilerinin boyuna simetri eksenleri boyunca ikiye ayrılarak aralarını açıp güverteden bir platformla birleştirmeleri sonucu elde edilen ikiz teknelerdir. Yüksek süratli yolcu ve araç taşımacılığında sıklıkla kullanılmaktadırlar. Üç tekneli gemiler (trimaran): SWATH (Small Water Plane Area Twin Hull) Küçük su hattı alanlı ikiz tekne: Geniş güverte alanlı, dengeli ve denizcilik performansı oldukça yüksek, su yüzeyinde hareket eden kesit ince, düşük dalga direnci Dalga yarıcı katamaranlar (wave piercing): Su yüzeyini kolayca yararak ilerleyebilme özelliklerinden dolayı daha denizci gemilerdir. Yüksek süratli yolcu taşımacılığında kullanılır.

Gemilerin Sınıflandırılması D. Yüzme Prensiplerine Göre Hidrostatik kuvvet yardımı ile yüzen gemiler (deplasman gemileri) monohull katamaran simetrik trimaran asimetrik trimaran

mono-hull katamaran trimaran

Dalga Yarıcı Katamaran (wave piercing)

Gemilerin Sınıflandırılması D. Yüzme Prensiplerine Göre 2. Hidrodinamik kuvvet yardımı ile yüzen gemiler: Özel su altı tekne formları ve özel olarak dizayn edilmiş hidrodinamik ayaklardan yararlanarak yüzen gemilerdir. a) Kayıcı tekneler (planing craft): Yüksek süratli bu gemilerin ağırlığının bir kısmı dinamik kaldırma kuvveti ile taşınır. Bu teknelerin alt kısımları düz ve gemi ortasından baş tarafa doğru en kesitleri V şeklindedir. Düşük hızlarda normal deplasman teknesi gibi yüzen bu gemiler hızları arttıkça hidrodinamik su altı tekne formu nedeni ile geminin baş tarafı bir miktar kalkar ve gemi kıç tarafı üzerinde kayar gibi süratli ileri hareketi sağlanır. Bu nedenle bu tip gemilere yarı deplasman gemileri de denir. b) Ayaklı gemiler (hydrofoil): Bir tekne ve buna takılmış hidrodinamik formlu kanat profillerden oluşan gemilerdir. Su altındaki kanatlar gemi hızı arttıkça bir kaldırma kuvveti oluştururlar. Baş ve kıçtaki kanatların toplam kaldırma kuvveti tekne ağırlığına eşit olduğuna tekne sudan yükselir ve gemi sadece ayaklar su içinde kalacak şekilde, ayaklar üzerinde hareket eder.

Kayıcı tekneler (planing craft)

Ayaklı tekneler (hydrofoils)

Gemilerin Sınıflandırılması D. Yüzme Prensiplerine Göre 3. Aerostatik/aerodinamik kuvvet yardımı ile yüzen gemiler a) Hava yastıklı tekneler (ACV: Air Cushion Vehicle)(Hovercraft): Sakin ve hareketli halde iken, gemi ağırlığının oluşturulan hava yastığı tarafından taşındığı deniz aracıdır. Bir hava tabakası üzerinde hareket ederler. Hava direnci, su direncine göre çok daha az olduğundan daha düşük direnç gösterirler. ACV lerin hava yastıkları tamamen elastik bir etek ile çevrelenmiştir. b) Yüzey Etkili Gemiler (SES: Surface Effect Ship): Prensip olarak hava yastıklı teknelerdir. Hava yastıklı bir teknenin yan duvarları uzatılıp, su içine batan rijit bir yapı haline dönüştürülmesi ile SES tipi tekne elde edilir. Yüksek süratli yolcu ferry taşımacılığı ile hücumbot ve sahil güvenlik gemisi olarak kullanılmaktadırlar c) Su yüzeyinde kanat etkili gemiler (WIG: Wing-In-Ground ): Temel ilke olarak deniz yüzeyine çok yakın bir yerde uçacak şekilde dizayn edilmiş, geniş bir kanat alanına sahip olan bu araçlar 200-250 knot sürate kadar hız potansiyeline sahiptir. WIG etkisi, kaldırma kuvvetini sağlayan kanatlar deniz yüzeyine yaklaştıkça kayıpların azalması ve kanadın toplam kaldırma katsayısının yükselmesi ilkesine dayanır. Aracın tüm ağırlığı geniş bir kanat tarafından kaldırılabilir.

Hava yastıklı tekneler (ACV)

Yüzey Etkili Gemiler (SES)

Su yüzeyinde kanat etkili gemiler (WIG)