Yapım Matbaacılık Ltd., İstanbul, 1999 Editörler :A. İ. ALDOĞAN Y. ÜNSAN E BAYRAKTARKATAL GEMİ İNŞAATI VE DENİZ TEKNOLOJİSİ TEKNİK KONGRESİ 99 BİLDİRİ KİTABI YUMRUBAŞLI GEMİLERDE KARŞILAŞILAN HİDRODİNAMİK SORUNLAR Kemal KAFALI 1 ÖZET l. Bilindiği gibi en genel anlamda üç ana formda olan yumrubaşlı gemilerin değişik deniz şartlarında karşılaşılan hidrodinamik etkilere bağlı olarak meydana gelen sorunlarının incelenmesi ve bunlardan elde olunan sonuçlara göre önlem alınması işletme ekonomisi ve diğer teknik olaylar bakımından önemlidir. Üç ana formlu yumrubaşları genellikle, ve O kesit şekilleri ile ifade etmekteyiz. Bu çalışmamızda Ağırlık özellikleri, B kesitli yumru başlı gemilere verilmiştir. 2. İncelemeye konu olan ve şekilli yumrubaş geometrisinin olumlu olabilecek seçim bölgesi [şekil 1] de gösterilmiş bulunmaktadır.[1] Bölgeler Wigleyin yumru başlı gemiler için önerdiği kritere de uyduğu gibi konu üzerine Eckart -Sharma [3], Silverleaf [3], D.Moor [4] çalışmalarına da doğruluk göstermektedir. Ayrıca bu durum İTÜ de yapmış bulunduğumuz ve 60 serilerine dayalı kesitli yumru başlı gemilere ait sistematik araştırmalarla da doğrulanmaktadır.[5 ] 1 Prof. Dr. 76
Şekil 1. Uygun yumrubaş geometrisinin genel ölçülendirme yönünden [1] referansında verilmiş CB olan ve yeniden düzeltilmiş değerlerinde temel unsur b / B = bağıntısındaki a deplasman katsayısı CB ve geminin boyuna LCB değerine bağlı olan (a) değerinin tayinidir. kesitler için konuyu nın tam tersi bir kesit olarak kabullenmek koşulu ile benzer yaklaşım kullanılabilir. Kuşkusuz yaklaşık yöntemle meydana getirilmiş yumrubaşın geminin su hatiarı ve en kesitleri ile tam bir uyuma sokulması Bununla beraber model deneylerinin sonuçlarına dayanılmasından kaçınılmamalıdır. Nitekim üretilmiş bir modelde (Şekil 2-3) yapılmış basit sayılabilecek düzeltmeler sonucu geminin gücünde ihmal edilmeyecek %3-4 gibi bir kazanç elde edilmiştir. Şekil 2. 77
Şekil 3. Şekilden görüleceği gibi yumrubaşın üstlerinde ve altında yapılmış taralı düzeltmeler bu yararı sağlamıştır. 3. Yukarıda da ifade edildiği gibi yumru başlı gemilerin L.C.B. değeri önem göstermektedir. Nitekim İTÜ Gemi İnşatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi Model Deney Havuzu nda yapılmış olan L.C.B. değişimin etkisinin incelendiği sistematik model deneylerinden bu açıkca görülmektedir. Dizayn açısından geliştirilmiş formdaki bir gemide model deneyleri sırasında modelin gelişi güzel yapılmış başa ve kıça tirim hiç olmaza dizayn hız aralığına göre yapılmış bir deneme ile orjinal hali ile karşılaştırılması yararlı olmaktadır. Bu şekilde seçimin doğruluğu daha açık hal alır. Nitekim (Şekil 4) de bir konteyner gemisine ait model deneylerinde yapılmış basit bir örnekleme geminin L..C.B. değerinin inşaata geçilecek son halindeki olumsuzluğu göstermektedir. Mevcut L.C.B geminin kıçına yaklaşık boyun % 0.1 kadar kaydırılmış olursa geminin toplam direncinde %15 gibi önemli kazancın göz ardı edildiği anlaşılmaktadır.. 78
Şekil 4. 4. Tanker ve kısmen konteyner gibi gemilerde ömürlerinin bir kısmını balast halinde sürdüren gemilerde seçilecek yumrubaş geometrisi önemlidir. Sistematik deneysel çalışmalarında sakin sularda özellikle 5 beaufort`tan daha düşük denizli havalarda tipli kesitli yumrubaşın kesitlere göre direnç üstünlüğü tesbit edilmiştir. 5. Gemiler genellikle ömürlerinin önemli bir kısmını dalgalı denizlerde sürdürdüğüne göre çalıştığı bölgeler bakımından yumrubaşlı gemiler için baş gövdenin form seçimi önem kazanmaktadır [1]. İyi bilindiği gibi dalgalı denizlerde hareket eden bir gemi için dalga boyu - gemi boyu oranlarına ve dalgalarını gemiye göre doğrultusuna bağlı olmakla beraber geminin özellikle baş kısım formu etkisine göre bazı olaylarla karşılaşılmaktadır. Özellikle baştan veya baş omuzluklardan alınacak dalgalara doğru hareketlerde gemide : 79
a- Hız kaybı b- Dövünme (Slamming) dolayısı ile titreşim ve bünyede formasyonları c- Güvertenin ıslanması - görüş alanını daralması v.s gibi olumsuzluklar meydana gelmektedir. Hız kaybının önemi özellikle işletme ekonomisi yönünden ciddi bir sorundur. Taşıma potansiyalinin önemli kaybı yanında, yakıt sarfiyatının artışı gibi lumsuzlukları azaltmak bakımından bazı ön tedbirler düşünülebilir. Bu şekil kayıplara çok örnek gösterilmektedir. Bunlardan tipik bir örnek Marmara Transport A.Ş. ait 20.A inşaat sayılı 7100 DWT `lık yük gemisinin Fransa nın Biskay Körfezi nde karşılaştığı olay gösterilebilir. Bu bölge devamlı sert geçen denizleri ile bilinmektedir. Gemi 8-9 Beaufort şiddetindeki bir havada 14 knotluk hızı 5-6 knota kadar düşmüştür. Üstetik bu olayda baş tarafta aşırı titreşim ve batıp çıkmada güverteye yüklenen büyük su kütlesinin endişe verecek boyutlara vardığı gözlenmiştir. Bu olayda baş kesitlerdeki (şekil 5) aşırı kepçe (flare) geometrisinin de yeterli bir yarar göstermediği gözlenmiştir. Şekil 5. 80
Buna benzer bir olayı (şekil 6 ) dan görmek mümkündür. lşin ciddiyeti ve boyutu fıkir vermektedir.(şekil 5) den görüldüğü gibi kesitli yumrubaşlı geminin bu olumsuz durumunun düzeltilmesi için önleyici bir yol olarak yumrubaş altına bir (pabuç) eklenmesi düşünülmüş ve endaze resminden görülen ek pabuç gemi limana gelmeden hazırlamış ve havuzlama anında hazırlanmış çelik pabuç gemiye kaynatılarak monte edilmiştir.bu pabucun özellikle hız kaybını azaltacağı ve titreşimi önemli ölçüde düzelteceği bekleniyordu. Nitekim, aynı ve benzer hava şartlarında tam rastlamamakla beraber kaptanın ifadelerinden bu değişmelerin yararlı olduğu gözlenmiştir. Şekil 6 6. Yukarda açıklanmış olan yumrubaşlı bir gemiye uygulanmış olan denizli havalardaki çarpma - tireşim hız kaybı gibi olumsuzlukları düzeltici pabuç ilavesinin genelleştirmesi açısından konuyu deneysel sistematik bir yaklaşımın daha doğru ve etkili olacağı üzerinde durulmuştur. Uygulanmış olan pabuç geometrisinin en doğru olduğu ileri sürülemez. Bu nedenle benzeri bir yumrubaşlı gemi modeleri üç farklı pabuç ile deneysel çalışmalara gidilmiştir. [6] Kesit şekli [7-8] de verilmiş pabuçtan I boyu üç farklı ölçüde modele uygulamış ve yüklü ve balast hallerine karşı gelen direnç - güç ölçümleri yapılmıştır. Geminin dizayn hız aralığı olan 14-15 knot hızları bölgesinde aşağıdaki değerlerle yapılmış deney sonuçlarına göre ; 81
1... 1 I 2... 1.5 I 3... 2 I göre sakın suda bekienen hız kaybı ve direnç artışı yönünden 1 ci modelin en yeterli olacağı anlaşılmaktadır. Daha yukarı hızlarda ise 2 ci halini olumluluğu artmaktadır. Kuşkusuz pabuç ilavesi özellikle yüksek düzeydeki denizli havalarda kesitli yumrubaşlardaki meydana gelen olumsuzlukları önlemeyi hedeflemektedir. Kuşkusuz bu şekil kesitli yumubaşla bütünleşmiş bir pabuçla adeta yeni tip bir yumrubaş kesiti meydana gelmiş olmaktadır. Bu bakımdan konu üzerinde sistematik yeni araştırmalar yapılması gerekecektir. Ayrıca böyle bir çalışmada L.C.B ve CB etkileri öncelikle öne alınmalıdır. Görülüyor ki aşırı dalgalı denizlerde çalışacak ve dalga boyu/ gemi boyu aralığı 0.8-1.2 arasındaki gemilerde fazla ton ve boydaki gemilerde kesitli yumrubaş yerine kesitli yumrubaşın seçimi daha olumlu görülmektedir. Özellikle çarpma (Slamming) açısından doğrudur kuşkusuz her sonuçta model deneyine dayalı karar vermekte büyük isabet vardır. Şekil 7 82
Şekil 8 REFERANSLAR [1] - K.KAFALI - GEMİ FORMUNUN HİDRODİNAMİK DİZAYNI [2] - ECKERT - SHARMA BOW BULBS FOR SLOW FULL FORM SHIPS - TECHNICAL AND RESERCH BULLL SNAME - 1973 [3] - SILVERLEAF - HYDRODYNAMIC DESIGN OF MERCHANT SHIPS FOR HIGH SPEED OPERATION - R.I.N.A. 1967 [4] - D.MOOR. S.SMALL THE EFFECTIF HORSE POWER OF SINGLE SCREW SHPS - R.I.N.A. 1960N.E.C.I. 1965 [5] -K.KAFALI - GEMİLERDE YUMRUBAŞ UYGULAMASI VE YUMBURBAŞIN SEÇİMİ - GEMİ İNŞ. VE DZ.TEKNOLOJİSİ TEKNİK KONGRESİ 1995 [6] - E.ERDİNÇ ÜÇ TİP YUMRUBAŞIN YÜKLÜ VE BALAST HALİNDEKİ DEĞİŞİK HIZLARDAKİ GÜÇ FARKLARININ İNCELENMESİ İ.T.Ü. GEMİ İNŞ.DZ. BİL.FAK BİTİRME ÇALIŞMASI 1899 83