Gemi Mühendisliği ve Sanayimiz Sempozyumu, 24-25 Aralık 2004 DÜNYA REKABET ORTAMINDA GEMİ İNŞA SEKTÖRÜNÜN EN ÖNEMLİ DOSTU : ÜNİVERSİTE Y. Doç. Dr. Yalçın ÜNSAN 1, Prof. Dr. Muhittin SÖYLEMEZ 2 ÖZET Bu bildiride gemi inşaatı sektöründe rekabetin bağlı olduğu ana parametreler ayrıntılı olarak incelenmiştir. Daha sonra Üniversite, Türkiye deki gemi inşaat sektörünün global rekabetine nasıl yardım edebilir? sorusu cevaplandırılmaya çalışılmıştır. Sonunda üniversitenin Türkiye deki gemi inşaat sektörünün, global rekabetine yapmış olduğu katkılara örnekler sunulmuştur. Anahtar Kelimeler : Üniversite, Gemi İnşa Sanayi, Emniyet, Ergonomi, Ekonomi. 1. Giriş Mühendislik hizmeti almış bir sanayi yapısının dünyada rekabet edebilmesi için aşağıdaki üç ana özelliğe sahip olması gerekir (3E kuralı); Emniyetli, Ergonomik, Ekonomik. Mühendis sanayi yapısının dizaynında bu üç özelliği etik kurallar çerçevesinde sağlamaya çalışır. Bu özelliklerden biri dahi olmazsa sanayici ürettiği malını satmak için 1 İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Gemi İnşaatı Mühendisliği Bölümü, Ayazağa 34469, İstanbul, Türkiye. E-posta : unsany@itu.edu.tr Tel : 0212 285 64 09 2 İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Deniz Teknolojisi Mühendisliği Bölümü, Ayazağa 34469, İstanbul, Türkiye. E-posta : soylemez@itu.edu.tr Tel : 0212 285 63 79 52
oldukça zorlanır ve genelde satamaz. Üniversiteler yukarıda bu bahsedilen 3E kuralına uymayan problemleri çok kısa sürede çözebilecek yeteneğe, kadroya ve alt yapıya sahiptir. Bu cümleden hareketle Türkiye nin gemi inşaat alanında en geniş kadrosuna sahip olan İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi nde yapılan sanayiye yönelik çalışmalara örnekler sunulacaktır. Bu örnekler ile, gemi inşa sanayinde çok zor çözülebilecek gibi görünen problemlerin aslında kaliteli bir kadroyla ve uygun laboratuar olanaklarıyla nasıl çözüme ulaştırılabileceği gösterilmektedir. 2. Gemi İnşaat Sektörünün Rekabetinin Bağlı Olduğu Parametreler. Bu bölümde mühendislik hizmeti almış bir sanayi yapısına mühendislik yapısı denilecektir. Mühendislik yapısı kısaca mühendis tarafından hesabı ve dizaynı yapılmış yapıdır (ev,araba, gemi, uçak v.s.). Mühendislik yapısının dünyada rekabet edebilmesi için üç ana özelliğe sahip olması gerektiğini yukarıda belirtmiştik. Bu noktada üç ana özelliği ayrı ayrı inceleyip üniversitenin hangi aşamada sanayiye yardım edebileceği aşağıda sunulmuştur. 2.1. Emniyetli Dizayn : Bütün mühendislik yapılarının emniyetli dizaynı, zaten sanayi şirketlerinin asli görevidir. Ana problem, dizaynı yapılan mühendislik yapısının hangi yöntemle inşa edileceğidir. Parametreler ; Hesap yönteminin hassasiyeti : Burada yüksek mertebeli analitik yöntemler, gelişmiş bilgisayar programları veya basit çözüm yöntemleri v.s. kullanılabilir. Her yöntem sonucunda mühendis olarak hata yapılmıyorsa, emniyetli dizayna muhakkak ulaşırız. Ancak genelde çözüm yöntemi basitleştikçe mühendislik yapısının ağırlığı artar, bu ise üretim ve işletme maliyetini arttırır. Kullanılan malzemenin cinsi : Mühendislik yapısında kullanılan malzeme için iki ana özellik hayati önem taşır. Malzemenin mekanik özellikleri ve kullanılacak ikame malzemelerin birbirlerine göre - fiziksel, mekanik, kimyasal ve çevresel - üstünlükleri. Kullanılan malzemenin mekanik özelliklerini eksik biliyorsak kendimizi güvenli bölgede bırakmak için emniyet katsayımızı yüksek seçeriz. Bu nedenle mühendislik yapısının ağırlığı artar, bu ise maliyeti arttırır. Ayrıca bir çok malzeme arasından doğru malzemeyi seçemezsek ürünü son tüketiciye satmamız mümkün olmayabilir. Örnek olarak tüketici bilincinin çok geliştiği bir ülkeye ucuz, kullanışlı, çok fonksiyonel fakat çevreyi kirletici bir ürünü satmak nerdeyse imkansızdır. İnşa edilecek yapının üzerine gelen yüklerin doğru tahmini veya hesabı : Yüklerin doğru hesabı yapının emniyeti açısından son derece önemlidir. Bütün parametreler doğru bile olsa yapının üzerine beklenmeyen bir yük gelirse bütün emniyet hesapları boşa çıkacaktır. Ancak en kötü durum analizi yapıp gereksiz yere yüksek bir yük değerini hesaplarda göz önüne almakla, yapıyı gereksiz yere ağırlaştırabiliriz. Önemli olan gerçekçi bir risk analizi yapmaktır. 53
İnşa edilecek yapının inşa yöntemi : Bütün hesaplar ve seçimler doğru olsa da mühendislik yapısının yanlış veya uygun olmayan bir yöntemle oluşturulması veya işçilik hataları emniyet açısından çok önemlidir. Örneğin çelikte yanlış kaynak seçimi, tersanede yanlış blok inşası, dökülen ince katmanlı bir betona bir işçinin beton sıvı iken basması, iş akış diyagramının hatalı tespiti, soğuk pres ile yapılacak bir parçanın döküm olarak üretilmesi v.s. Yapının hareketi ile ilgili doğru dizayn : Bu dizayn parametresi de aynen hesap yönteminin hassasiyetinde olduğu gibi yüksek mertebeli analitik yöntemler, gelişmiş bilgisayar programları veya basit çözüm yöntemleri v.s. kullanılabilir. Ancak burada yöntem yeterli hassasiyete sahip değilse emniyetli dizayna ulaşamayabiliriz. Bu durum genellikle tersaneleri kontrat ihlallerine götürür ki: sonuçta yüksek tazminat ödemeleri gündeme gelir. Yapının ulusal ve uluslararası kurallara uygunluğu : Mühendisler herhangi bir yapıyı tasarlarken o yapı ile ilgili ulusal ve uluslararası kurallara uygunluğu sağlamak zorundadırlar. Gerçekte iyi bir tasarım büyük oranda bu kuralları zaten sağlar. Ancak özellikle uzun yılların tecrübelerine sahip olan kural kuruluşları tasarımcının düşünemeyeceği bir takım parametrelerinde hesaba katılmasını ister. Bu durum yapının hem tasarım hem de işletme emniyeti açısından son derece önemlidir. Bu kurallara gemi inşa mühendisliğinden, Solas, Marpol, ve ilgili Klas Kuralları nı örnek olarak verebiliriz. 2.2. Ergonomik Dizayn : Ergonomi, mühendislik yapısının çalışan insanın yatkınlıklarına, alışkanlıklarına ve kolay kullanımlarına göre tasarımıdır. Bu bağlamda çalışan insanın yatkınlıklarını, alışkanlıklarını ve kolay kullanımlarını uzun bir zaman diliminde gözlemleyerek öğrenebiliriz. Gemi inşa sektöründe üretilen gemi tipleri çoğunlukla birbirine benzese bile, gemilerde çalışan mürettebat dünyanın çok farklı kültürlerinden geldiği için beklentilerde aynı gemi türleri için bile farklı olabilir. Aslında armatörler çalışan mürettebatlarını rahat ettirebilmek için, gemi kızakta iken en kıdemli kaptanlarını tersaneye göndererek geminin kullanım kolaylığı için bir çok müdahalede bulunurlar. Aslında ergonomik dizayn ile fonksiyonel dizayn arasında çok ince bir çizgi vardır. Örnek olarak gemi kaptanın oturduğu koltuktan bütün göstergelere zorlanmadan hakim olması ergonomik dizayndır. Kaptan bu noktada göstergelerin birbirlerine göre rölatif konumları hakkında veya gösterge tipleri hakkında isteklerde bulunabilir. Bu istekler fonksiyonel isteklerdir. Ayrıca armatörler bazen tek kişilik mürettebat kamaralarında birbirine dik konumda iki yatak konulmasını ister. Bu isteğin amacı, mürettebat uyurken geminin hareket durumuna göre rahat konumu seçmeleridir. Bunun yanında lavaboda belimizi ağrıtacak kadar eğilip, üstümüzü ıslatacak kadar basınçlı su ile elimizi yıkamak istemeyiz. Bu problem gerçek bir ergonomi problemidir. Alman mürettebat için yapılan bir geminin, Çinli mürettebat tarafından kullandığını düşünmek bile ergonominin önemini yansıtmaktadır. Veya gemide meydana gelebilecek gürültü ve titreşimin matematiksel modelini kurup önceden analizini yapmak oldukça güçtür. Bu anlamda tecrübe ve öngörü, hesaplar kadar önemlidir. Unutulmamalıdır ki, gemiyi kullanan mürettebatın büyük kısmı, geminin tümünün genel yapısının iyiliğinden 54
ziyade kullandığı veya sorumlu olduğu aletlerin fonksiyonelliği ve ergonomisi ile gemiyi değerlendirmektedir. Mükemmel bir gemi dizaynı yapılmış bile olsa mürettebat tarafından kolay kullanılamayan bir gemi armatöre kötü gemi olarak yansıyacaktır. Bu aşamada genellikle gemi inşa sektörü ergonomi veya fonksiyonellik problemini ya geçmiş tecrübeleri ile ya da yukarıda anlatılan yöntemle çözmektedir. 2.3. Ekonomik Dizayn : Üniversitelerin sanayiye yüksek teknoloji yaratmalarının dışında en önemli katkıları maliyet düşürmektir. Bu gün global rekabet ortamında özellikle gemi inşaat sektöründe istenilen bir taşıma alanında rekabet edebilmek için ya çok az şirketin üretebileceği yüksek teknoloji bir gemi yapılmalı veya eşdeğer gemiler içinde aynı özellikte daha ucuz gemi yapılmalıdır. Yüksek teknoloji ürünleri için şirketler önemli kaynaklar ayırıp AR-GE çalışmaları yaptırması gerekmektedir. Türkiye nin bu gün bulunduğu ekonomik ortamda gemi inşaat firmalarının bu kaynağı ayırması neredeyse hayaldir. Ayrıca gemi inşa firmalarının çok büyük bir kısmı zaten bu masrafları karşılayabilecek kapital birikimine ulaşamamıştır. Bu durumda şu anda yüksek teknoloji kartını unutmadan ağırlığı ekonomik dizayna vermek daha akıllıca olacaktır. Türkiye deki tersaneler ve mühendislik büroları bu tür bir çalışma yapabilecek kapasiteye çoğunlukla ulaşamamıştır (özellikle İstanbul dışındaki tersaneler ). Bütün bu şartlar pozitif anlamda sağlansa bile doğru KONTRAT ve doğru TEKNİK ŞARTNAME değerlendirmesi yapamayan tersaneler ekonomik anlamda piyasada rekabet edemeyerek yok olacaktır. 3. Üniversite Türkiye deki Gemi İnşaat Sektörünün Global Rekabetine nasıl yardım edebilir? Üniversitenin Türkiye deki gemi inşaat sektörünün global rekabetine katkısını üç ana maddede toplayabiliriz : 1. Ekonomik üretim yapabilmek için gelişmiş hesap yöntemleri ve deneyleri kullanmak, 2. Beklenmeyen bir hata veya istenmeyen bir sonuç alındığında uygun bir çözüm yöntemi bulmak, 3. Türkiye deki gemi inşaat sektörünün çözemediği mühendislik problemlerine çözüm getirmek. Bunun dışında üniversite yüksek kaliteli kadrosu ile Türkiye deki gemi inşaat sektörünü Dünya nın her platformunda başarı ile temsil edebilir. Bu bağlamda Türkiye nin gemi inşaat alanında en geniş kadrosuna sahip olan İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi nde yapılan sanayiye yönelik çalışmalara aşağıdaki örnekler sunulmuştur. Bu örnekler konunun daha iyi anlatılabilmesi için özenle seçilmiştir. Örnekleri çoğaltmak mümkün olduğu için daha geniş bir örnekleme seminer kitabı ile verilecek tanıtım diski içinden bulunabilir. 55
4. Üniversitenin Türkiye deki Gemi İnşaat Sektörünün Global Rekabetine Yapmış Olduğu Katkılara Örnekler : Bu bölüm altında 9 değişik konuya değinilecektir. 4.1. Yapısal Dizayn, Yeni bir dizayna veya var olan bir geminin veya deniz yapısının konstrüksiyon özelliklerinin incelenmesine esas olan hesapların tamamı Konstrüksiyon Grubu nun olanakları ile yapılmaktadır. Bu grup, çeşitli zamanlarda yurt dışında ve İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi nde geliştirilmiş bilgisayar programları envanterine sahiptir. Ayrıca lisansı İ.T.Ü. tarafından sağlanan ve endüstri standardı olarak nitelendiren programlar da kullanılmaktadır. Aşağıda konu başlıklarıyla Yapı Grubu nun olanakları açıklanmıştır. 1.Boyutlandırma ve Kesitlerin Yapısal Özellikleri Ağırlık optimizasyonu ile eleman boyutlandırma (scantlings), Kesit özelliklerinin hesaplanması (gemi kirişi boyunca statik moment, atalet momenti, mukavemet momenti, efektif kesme alanı, polar atalet momenti dağılımları), Belirlenen kurallara göre dizayn momentinin ve izin verilen en büyük gerilmenin gemi boyunca dağılımı. Bu hesaplar ITUgemSTATİK program paketi ile gerçekleştirilmektedir. 2.Konvansiyonel Boyuna Mukavemet Hesapları Bu bölümde kesme kuvveti, eğilme momenti, güverte ve omurga gerilmeleri, gemi kirişi sehimini kapsayan boyuna mukavemet hesapları yer almaktadır. Sakin su, dalga tepesi, dalga çukuru koşullarında boyuna mukavemet, Yükleme boşaltma için progresif boyuna mukavemet ve el kitabı (manuel) hazırlanması, Karaya oturma ve yüzdürme prosedürü için progresif boyuna mukavemet hesabı, Klas kuruluşları veya çeşitli donanma standartlarına (örneğin BV1040 a) göre boyuna mukavemet. Bu hesaplar ITUgemMUK program paketi ile gerçekleştirilmektedir. 3. Global ve Lokal Titreşim Karakteristikleri Gemi kirişinin düşey, yatay ve burulma rezonans frekansları, Lokal ızgara sistemlerinin, panellerin ve perdelerin rezonans frekansları. Bu hesaplarda analitik ve çok sayıda gemiye ait ticari ve askeri bilgilerden oluşan veri tabanına dayalı yarı ampirik metotlar kullanılmaktadır. 4. Dinamik Mukavemet Hesapları 56
Bu bölümde, kısmen İngiltere de geliştirilmiş 2-D hidroelastisite teorisi kullanılarak, gemilerin karışık denizlerde davranışının zaman boyutunda simülasyon ile hesaplanması yer almaktadır. Karışık (rastgele) dalgaların, istenilen herhangi bir deniz şiddeti ve seyir sahası için dalga enerji yoğunluğu spektrumu ile belirlenmesi, Bu şartlar altında gemiye etki eden sürekli dalga zorlamalarının ve geçici dalga darbe kuvvetlerinin (dövünme sonucu ortaya çıkan basınç darbelerinin) hesaplanması, Dinamik kesme kuvvetleri ve eğilme momentlerinin zaman serilerinin bulunması, Geminin rijit baş-kıç vurma, dalıp-çıkma hareketleri ile beraber elastik deformasyonun zaman serilerinin bulunması, Bu zaman serilerinin istatistiksel analizi sonucunda geminin mukavemet açısından Beka Sınırı na hangi seyir hızı ve deniz şartında varıldığı bulunması. Bu hesapların ara sonuçları olarak bulunan tekne doğal titreşim şekilleri ve rezonans frekansları, düşey hızlar ve ivmeler, dövünme basıncı ve kuvvetleri histogramları da titreşim ve denizcilik analizlerinde kullanılabilmektedir. Bu hesaplar altı ana programdan oluşan ITUDINSIM program paketi ile yapılmaktadır. 5. Sonlu Elemanlar Metodu ile Yapısal Detay Dizayn Gemi yapılarının 2-D ve 3-D modelleme ile lokal ve global mukavemet hesapları ANSYS Sonlu Elemanlar Program Paketi kullanılarak yapılmaktadır. Gerilme şekil değiştirme, Titreşim, Burkulma v.s.. 4.2. Stabilite Hesapları, Yapılan ticari ve akademik çalışmalardaki hidrostatik ve stabilite analizi, lisanslı ve uluslararası alanda akredite olmuş PC-SHCP ve KCS gibi programlar kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Çalışma konuları aşağıdaki ana başlıklar halinde özetlenebilir: 1. HİDROSTATİK ANALİZ a. Deplasman ve tonaj hesapları b. Hacim ve alan merkezleri c. Boyutsuz katsayılar d. Trim diyagramları e. Islak alan hesabı f. Trim ve/veya meyilli durumda hidrostatik analiz g. En kesit alanları ve en kesit alanları eğrileri h. Takıntı hacim ve merkezleri 57
2. STABİLİTE ANALİZİ 2.1. Hasarsız stabilite a. Tank hacimleri ve kapasite hesapları b. İskandil tabloları ve diyagramları c. Yaralı bölme boyu tespiti ve eğrileri d. Hasarsız durumda stabilite hesabı e. Stabilite çapraz eğrileri f. Dalgalı durumda hasarsız stabilite g. Maksimum VCG hesabı h. Hasarsız stabilite bukleti i. Dönmede stabilite j. Hava kriterleri k. Diğer özel stabilite konuları 2.2. Meyil deneyi a. Meyil deneyi b. Lightship karakteristiklerinin belirlenmesi 2.3. Yaralı stabilite analizi a. Yaralı durumda stabilite hesapları b. Limit draftların belirlenmesi c. Yaralı stabilite bukleti d. Olasılıklı yaralı stabilite analizi e. Farklı gemiler için uluslararası kurallara uygunluk Gemi inşaatı sektöründeki gelişmeler ve yenilikler, özellikle hidrostatik ve stabilite alanında, yakından takip edilmekte ve yürürlüğe giren yeni kurallar ilgili konularda derhal uygulanmaktadır. 4.3. Direnç Tahmini, Dizayn aşamasında gemi direncinin tahmini çok önemlidir. Model direnç deneyi vazgeçilmez olsa da her durumda direnç tahmin analizi yapmak gereklidir. Tahminler istatistiksel yöntemler kullanılarak yapılır. Burada önemli olan kullanılan istatistiksel yöntemde tanımlı birtakım katsayıların deney tankında elde edilen tecrübelerin süzgecinden geçmiş olmasıdır. 58
4.4. Pervane Dizaynı ve Analizi, Pervane dizayn ve analizi her boyut ve cins tekne formu için oldukça önemlidir. Gemi yapımcıları ülkemizde inşa edilen gemiler için pervanelerini genellikle yurt dışındaki pervane üreticilerinden sağlasalar da model test ve yapım aşamasında; gemilerine monte edilecek pervanelerin performansları hakkında detaylı bilgi sahibi olmalıdırlar. Her tekne formu kıç bölgesinde nasıl farklı iz dağılımını haiz ise pervaneleri de, sonuç olarak, iz içinde çalıştığı için farklıdır. Pervane üreticisi her tip gemi için tekne izine bağlı olarak dizayn geliştirmek zorundadır. Tekne izini belirlemenin en kesin yolu model deneyleri yapmaktır. Gemi yapımcısı eğer deney yaptırmak istemez ise iz istatistiksel veya benzer gemiden faydalanarak tahmin edilebilir. İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi nde iz dağılımı ayrıca hesaplanabilmektedir. 4.5. İz Ölçümü ve Akım Görüntüleme Deneyleri, Akım görüntüleme deneyleri İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi ne bağlı Ata Nutku Gemi Model Deney Laboratuarı Sirkülasyon kanalında yapılmaktadır. Deneyler modelin sabit tutulup; suyun istenen gemi hızına karşıt gelen model hızında devridaim ettirilmesi ile yapılır. Gözlem sirkülasyon tankının penceresinden gözle yapılır; akım karakteristikleri video ve fotoğraf ile tespit edilir. Sıkça yapılan deneyler : İplikçik deneyleri, Islak boya uygulamaları, Renkli sıvı zerk etme, olmak üzere 3 türlüdür. Deneyler gerekirse pervane çalışır halde de yapılabilir. Deneylerin amacı; akımda oluşan düzensizliklerin model safhasında yakalanıp gerekirse dizayn değişikliği ile elimine etmek, takıntıların etrafındaki akım hatlarının belirlenerek bunların dizaynına yardımcı olmaktır. Akım görüntüleme deneylerinde aynı anda video çekimi de yapılmaktadır. Direnç deneylerini hemen takiben yapılan iz deneyleri pervane düzlemindeki akımın karakteristiğini saptamak için yapılır. Pervane düzlemi üzerine iz tarağı yerleştirilerek pervane düzlemindeki akım hızı belirli yarıçaplar ve açısal aralıklarda ölçülür. Sonra bu hızlar polar iz diyagramı adı verilen eş hız eğrileri şeklinde hem tablo hem de grafik olarak ifade edilirler. 4.6. Sevk Deneyleri Ve Güç Hesapları Sevk katsayılarının (w-iz katsayısı, t-itme azalma katsayısı, ηr- bağıl dönme verimi) mevcut ampirik formüller yardımıyla doğru olarak saptanamamaktadır. Doğru olarak saptanamayan sevk karakteristikleri gemi ana makine gücü seçiminde yanlışlıklara neden olabilmektedir. Bu da gemi sahibi için büyük bir ekonomik kayba neden olmaktadır. Bu nedenle sevk deneyleri, bir geminin servis hızındaki Ana Makine Gücünün doğru olarak tespit edilebilmesi için gereklilik göstermektedir. Stok model pervane ya da dizayn edilmiş model pervane ile sevk deneyleri: 1. Motor yattan - Tankere kadar 2. Sabit piçli pervaneden Nozullu pervaneye kadar 3. Tek pervane ya da Çift pervane ile yapılmaktadır. 59
4.7. Sevk Deneyleri Ve Güç Hesapları Tipi ve büyüklüğü ne olursa olsun dalgalar içinde kalan bir gemi sakin su koşullarındaki performans kabiliyetini kaybedecektir. Dalgalar, istenen hız ve rotanın sağlanmasını önleyecek, mürettebat ve yolcunun konforunu bozacak, geminin misyonunu etkin bir şekilde yerine getirmesine engel olacaktır. Bu durumda geminin dalgalar içindeki hareketlerinin gemi misyonu üzerindeki etkilerini azaltmak gemi dizaynerinin temel görevidir. Bu görevi başarmanın temel gereklerinden biri verilen bir dizaynın tanımlanan deniz saha ve şiddetlerindeki denizcilik performans özelliklerini güvenilir olarak belirleyebilme kabiliyetidir. Böyle bir kabiliyetin mevcut olması durumunda dizayner verilen dizaynın ilgili deniz saha ve şiddetlerindeki seyir/operasyon kısıtlarını belirleyerek gerekli dizayn iyileştirmelerini veya yeni operasyon yöntemlerini gündeme getirebilecektir. Verilen bir dizaynın tanımlanmış deniz saha ve şiddetlerindeki seyir/operasyon kısıtlarının belirlenmesi aşağıdaki alt grup çalışmaların tamamlanmasını gerektirecektir: Düzenli dalgalardaki altı serbestlik dereceli transfer fonksiyonlarının belirlenmesi, İstenen deniz saha ve şiddetlerinin uygun dalga spektrumları ile temsili, Dizayna ve geminin misyonuna uygun denizcilik kriterlerinin belirlenmesi, Tanımlanan deniz saha ve şiddetlerinde değişik gemi hızları ve dalga yönleri için seyir/harekat kısıntılarının belirlenmesi ve polar hız diyagramları şeklinde sunulması. Polar hız diyagramları yardımıyla geminin verilen deniz sahalarındaki operasyon kabiliyetlerini belirlemek mümkün olmaktadır. Yukarıda tanımlanan çalışmaları gerçeklemek ve verilen bir dizayn için tanımlanmış deniz saha ve şiddetlerindeki denizcilik performans özelliklerini ve buna bağlı olarak seyir/operasyon kısıtlarını belirlemek üzere İ.T.Ü. Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi nde geliştirilen yazılımla (DPAP : Denizcilik Performans Analizi Programı) değişik tip ve boyutta birçok gemiye başarı ile uygulanmıştır. Bu yazılıma ait temel girdiler ve analiz çıktıları aşağıdadır, VERİLER : Veri bölümünde geminin geometrik ve ağırlık dağılımı özelliklerinin yanı sıra operasyon sahaları ve bu deniz sahalarına ait dalga özellikleri tanımlanmaktadır. Ayrıca geminin misyonuna uygun bir sınır değer seti tanımlanmalıdır. TRANSFER FONKSİYONLARI Karışık denizlerdeki hareketleri belirleyebilmek üzere öncelikle geminin düzenli dalgalardaki transfer fonksiyonları (RAO) hesaplanmaktadır. Transfer fonksiyonları dalga frekansı veya dalga boyuna karşılık olarak sunulduğunda geminin hangi dalga boylarında rezonansa girme olasılığını göstermesi açısından yararlı olabilmektedir. Ancak düzenli dalgaların doğada çok nadir bulunması nedeniyle tanımlanmış deniz sahalarındaki karışık denizlerin temsili ve geminin bu tür denizlerdeki hareketlerinin hesabı zorunlu olmaktadır. 60
KARIŞIK DENİZLERİN TEMSİLİ Analiz için gerekli deniz durumları verilen deniz karakteristikleri ve uygun spektral formülasyonlar kullanılarak temsil edilir. Daha önce bulunan transfer fonksiyonları ve dalga spektrumları kullanılarak her bir deniz şiddeti, gemi hızı ve dalga yönü için karışık denizlerdeki hareketler hesaplanır. SEYİR / OPERASYON KISINTILARI Bulunan hareketler ile verilen denizcilik kriterleri karşılaştırılarak hangi hız ve dalga yönü kombinasyonlarında hız kesilmesi, rota değiştirilmesi veya seyrin/harekatın durdurulması gerektiği belirlenir. Bu kısıtlar polar hız diyagramları şeklinde her bir deniz saha ve şiddeti için sunulur. 4.8. Yelkenli Teknelerde Performans Tahmini İçin Model Deneyleri İstanbul Teknik Üniversitesi, Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Ata Nutku Gemi Model Deney Laboratuarında çok çeşitli model deney olanakları bulunmaktadır. Bunlardan bir tanesi de yelkenli teknelerin performans tahmininde kullanılan deneylerin yapılabilmesidir. Bu deneyler son 10 senedir geliştirilen sistem sayesinde gerçekleştirilebilmektedir. Deneyler için öncelikle, yelkenli teknenin belli ölçekteki modeli laboratuar imkanları ile imal edilmektedir. Modeller en fazla 4 metre boyunda olmaktadır. Model 6 bileşenli yat dinamometresine bağlanarak, 3 yönde kuvvet ve moment ölçümü yapılabilmektedir. Kuvvet ve momentlerin yanı sıra, modelin dalıp çıkma miktarı ve baş kıç vurma hareketi ölçülebilmektedir. Sistem dalıp çıkmaya serbest, istenilen meyil açısında tekne bağlanarak ölçüm yapılmasına izin vermektedir. Aynı zamanda sürüklenme açısı da değiştirilebilmektedir. Bir başka deyişle yat dinamometresi sayesinde istenilen meyil ve sürüklenme açısı altında tekne üzerine gelen moment ve kuvvetler yanı sıra dalıp çıkma ve trim miktarları da ölçüle bilmektedir. Model deneyleri yardımı ile yelkenli teknelerin direnç ve yan kuvvet değerleri ölçülür. Bu değerlerden teknenin hidrodinamik performansı hesaplanır. Teknenin yelkeni için performans hesabı Hazen metodu kullanılarak yapılır. Bu değerler İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesinde, yazılan polar performans programı ile değerlendirilerek, teknenin polar performans diyagramları çizilir. Deneysel olarak incelenerek polar performans diyagramları oluşturulan tekneler, aynı zamanda CFD (Computational Fluid Dynamic) analizi ile incelenebilmektedir. Yelkenli tekne formu bilgisayar ortamına girildikten sonar tekne üzerindeki akış ve basınçlar CFD programı yardımı ile gözlenebilmektedir. Direnç, yan kuvvetler ve dalıp çıkma CFD ile hesaplanarak deney sonuçları ile karşılaştırılabilmektedir. CFD analizi bilgisayar ortamında tekneyi modelledikten sonra tekne üzerinde çeşitli değişiklikler yapıldığında, bu değişikliklerin etkisini kolayca görmemizi sağlamaktadır. Model deneyi ve CFD analizi birlikte yapılarak dizayn edilen teknelerde daha iyi performans elde etmek mümkün olacak, istenen hızı yapan tekneler inşa edilecektir. 61
4.9. Ata Nutku Gemi Model Deney Laboratuarı Deney Olanakları Sakin su direnç deneyleri Sevk deneyleri (dizayn / stok pervane ile) Akım görüntüleme Pervane düzleminde iz ölçümleri Yat ve yüksek hızlı tekne deneyleri Açık su pervane deneyleri Baştan ve kıçtan gelen dalgalarda denizcilik ve direnç deneyleri Açık deniz platformlarının dalgalar arasında davranışlarının incelenmesi Pervaneler için kavitasyon deneyi Deneysel dalga formu analizi 6. Sonuç Bu yazıda gemi inşa sanayinin bazı problemleri ve çözümleri yeni bir bakış açısı altında sanayinin görüşüne sunulmuştur. Türkiye de gemi inşa sanayinde, üniversite sanayinin neresindedir? sorusunun cevabı son derece önemlidir. Geleneksel olarak bu sorunun iki cevabı vardır; önünde ya da gerisinde. Genel görüş Türkiye de üniversitelerin teknolojiyi geriden takip ettiği şeklindedir. Bunun yanında Teknokent ler yardımı ile Türkiye deki üniversiteler sanayi için teknoloji üretmeye çalışarak sanayiye yol açmaya çalışmaktadır. Bu noktada diğer mühendislik disiplinlerinden farklı olarak gemi inşaatı anlamında üniversite, Türkiye deki gemi inşa sektörünün tam merkezindedir. Unutulmamalıdır ki: teknolojiyi hem üreten, hem de kullanan mühendisler üniversitelerden çıkmaktadır. 62