HIZLI TEKNELER / HIGH SPEED CRAFTS 2012-2013 güz yy. Normal Ders 2 Dersin Adı Kodu Yarıyılı Kredisi Uygulama 0 HIZLI TEKNELER GIM4337 7 2 Laboratuar 0 (Saat/Hafta) Dersin Dili Türkçe / Đngilizce Dersin Türü Dersin Koordinatörü Dersin Đçeriği Zorunlu Prof.Dr. Ahmet Dursun ALKAN Hızlı teknelerin tasarım talepleri / Hızlı tekne çeşitleri / Hızlı teknelerin tasarım problemleri / Performans karakteristikleri / Ekonomik karakteristikler / Güncel tasarımların incelenmesi Dersin Amacı 1. Hızlı teknelerin özelliklerini tanımak 2. Tasarım ufkunu geliştirmek Dersin Kazandıracağı Bilgi ve Beceriler 1. Hıza bağlı tasarım kabiliyetini geliştirmek 2. Değişik hızlı tekne tipleri hakkında bilgi gelişimi Ders Kitabı (Notu) Yararlanılacak Diğer Kaynaklar Ön Koşul Dersleri - - Faltinsen, O. M., 2005, Hydrodynamics of High-Speed Marine Vehicles, Cambridge Univ. - Hızlı Tekneler / High Speed Crafts www.yildiz.edu.tr/~alkanad - Serter, E., 1993, Hydrodynamics of Deep-Vee Hull Forms, Printed by Hydro Research Systems S.A.. - Alkan A.D., H. Yılmaz H. ve B. Şahin, "Economic Aspect of Seabus Transportation - Istanbul Experience", International Conference, NAV & HSMV, Sorrento-Italy, 1.55-1.64, 1997. - IMO, International Code of Safety for High-Speed Craft (HSC Code), Resolution MSC.97 (73). - Todd, J., Peltzer, P.E., 2003, Lifting Body Technology for Transformational Ship Designs, 9th Naval Platform Technology Seminar, July 2003, Singapure. - Zaraphonitis, G. et al., 2002, Review of Technoeconomic Characteristics of Fast Marine Vehicles, Proceedings of High Speed Marine Vehicles Conf. HSMV 2002, Naples, September 2002. - Alkan, A.D., Comfort on Board Evaluation for High Speed Vessels, HSMV 2011(indirilebilir,downloadable www.hsmv.unina.it), Naples, 2011. Ön Koşul Konuları 1. Temel Gemi Đnşaatı Mühendisliği bilgileri 2. Temel Matematiksel denklemler Ödev ve Projeler Değişik tekne tiplerine göre öğrenciler grup ödevi yapacaklar. Laboratuvar Deneyleri - Bilgisayar Kullanımı Ödevler bilgisayarda yapılacaktır. Diğer Uygulamalar - Başarı Değerlendirme Sistemi Adedi Etki Oranı % Ara Sınavlar 2 50 Kısa Sınavlar - - Ödevler 1 10 Projeler - - Dönem Ödevleri - - Laboratuar - - Diğer - -
Ders Gruplarına Göre Ders Kredisinin Dağılımı, % Final Sınavı 1 40 Temel Bilimler 15 Temel Mühendislik 75 Meslek Mühendislik 10 Sosyal Bilimler -
DERS PLANI Hafta 1 Hızlı teknelerin tasarım talepleri 2 Hızlı tekne çeşitleri 3 Hızlı teknelerin tasarım problemleri 4 Performans karakteristikleri 5 Ekonomik karakteristikler 6 Güncel tasarımların incelenmesi 7 Kayıcı tekneler 8 Katamaran Tekneler 9 Vize 1 10 Trimaran, pentamaran 11 Slice 12 Hidrofoil tekneler 13 Vize 2 14 Hava yastıklı tekneler 15 WIG Konular DERSĐN GEMĐ ĐNŞAATI MÜHENDĐSLĐĞĐ PROGRAMIYLA ĐLĐŞKĐSĐ Gemi Đnşaatı Mühendisliği Programı Tarafından Öğrenciye Kazandırılması Amaçlanan Bilgi ve Beceriler 1 2 3 1 Temel bilim ve mühendislik bilgisinin kullanımı 2 Deney tasarlama, analiz etme ve yorumlama 3 Tasarım yapabilme 4 Takım çalışması yapabilme 5 Problem belirleyebilme ve çözebilme 6 Mesleki ve etik anlayışa sahip olma 7 Etkin iletişim kurabilme becerisi 8 Mesleğin küresel ve toplumsal etkilerini bilebilme 9 Yaşam boyu öğretimin bilincinde olma 10 Çağdaş konuların bilincinde olma 11 Çağdaş mühendislik araç ve yöntemlerini kullanabilme 12 Đş Dünyasında Uygulama Yapma Becerisi Dersin: 1: Hiç Katkısı Yok, 2. Kısmen Katkısı Var, 3. Tam Katkısı var Düzenleyen:Doç. Dr. Ahmet Dursun ALKAN Tarih: 16.11.2012
HIZLI TEKNELERĐN SINIFLANDIRILMASI
TĐCARĐ VE ASKERĐ AMAÇLAR ĐÇĐN HANGĐ HIZLI TEKNELER DAHA ÇOK TERCĐH EDĐLMEKTEDĐR? YARI DEPLASMAN (YUVARLAK KARINALI) VE KAYICI (ÇENELĐ) TEKNELER EN YAYGIN KULLANILAN TEKNELERDIR. YARI DEPLASMAN TEKNELER KAYICI TEKNELERE GÖRE DALGALI ORTAMLARDA DAHA DENĐZCĐ KARAKTERĐSTĐKLER GÖSTERMEKTEDĐRLER. YĐNE TEK GÖVDELĐ (MONOHULL) TEKNELER ÇOK GÖVDELĐLERE YÜKSEK ORANDA TERCĐH EDĐLMEKTEDĐR. SU TAŞITLARI HIZLARINI NASIL ARTIRILABĐLĐR? BAŞTA DALGA DĐRENCĐNĐ VE ĐKĐNCĐL OLARAK SÜRTÜNME VE DĐĞER DĐRENÇ BĐLEŞENLERĐNĐ AZALTARAK HIZLARINI ARTIRABĐLĐRLER. TEMEL OLARAK FR=0.40 DAN BÜYÜK HIZA SAHĐP TEKNELER HIZLI KABUL EDĐLĐR DENĐLSE DE BU TANIM TAM DEĞĐLDĐR. HIZLI TANIMINI DEPLASMANI YANĐ TEKNENĐN AĞIRLIĞINI DA DĐKKATE ALARAK YAPILMASI GEREKĐR. IMO HIZLI TEKNE TANIMINI AŞAĞIDAKĐ BAĞINTI ĐLE YAPMAKTADIR: YANĐ V MAX 3.7 1/ 3 m/s ise HIZLI TEKNE TANIMI YAPILIR VE HIGH SPEED CRAFTS CODE YÜKSEK HIZLARDA HĐDRODĐNAMĐK OLAYLAR: DĐRENÇ, DENĐZCĐLĐK Fr = 0.40 0.50 (Direncin tepe yaptığı ön bölge) = V / ( g L ) 0.5 Teknenin oluştuduğu dalga boyu tekne su-hattı boyundan daha büyüktür. (L dalga>l WL) Teknenin baş tarafında dalga tepesi, kıç tarafında ise dalga çukuru yer alır. Dalga tepesinin baştaki desteği ile trim artışı görülür. Kıç aynalık (transom) genişliğinin fazla olması, düz batok hatları ile trim engellenebilir. Söz konusu direnç artışını (yani makina gücü gereksinimini) azaltmak amacı ile L / 1/3 oranının 8 değerinden büyük olması gerekir. (L / 1/3, boyutsuz bir orandır, direnç ve gemi hareketleri için L/B gibi önemli parametreler arasında yer alır.) Fr = 0.50 0.70 (Direncin tepe yaptığı bölge) Fr sayısının 0.50 0.70 arasındaki bölgede, teknenin oluşturduğu dalganın boyu teknenin su-hattı boyunun iki katını aşmaktadır (L dalga > 2*L WL). Direncin ana kaynağını baş dalgası oluşturur. Güç gereksinimini en aza indirmek (minimise) için baş formunda değişiklik yapmak gerekir. Baş kesitlerin narinleştirilmesi ile narin tekne (slender hull) formu elde edilir. L / 1/3 oranının 10 değerinden büyük olması gerekir. Fr = 0.70 1.00 (Yarı Deplasman veya Yarı Kayıcı Bölge) Bu bölge Yarı Deplasman veya Yarı Kayıcı Bölge olarak adlandırılır. Eğer tekne formu düz batoklardan oluşuyorsa, deplasmanın %20 %30 u kadar bir hidrodinamik kaldırma kuvveti oluşacaktır. Hidrodinamik kaldırma ile teknenin su ile temas eden hacimsel geometrisi azalacaktır (ıslak alan azalması, serbest su seviyesi etkileşimi de azalacaktır). Böyle bir hidrodinamik kaldırmaya sahip bir tekne L / 1/3 oranı 6 7 arasında seçilebilir. Teknenin genişliği dinamik kaldırma için önemli bir parametredir (L/B oranı). Örneğin, çeneli bir kayıcı tekne için genişlik artışı, çene genişliği artışını ve dolayısı ile kaldırma yüzeyini artıracaktır. Fr = 0.70 1.00 ı aştığı bölge (Kayıcı Tekne bölgesi) Planing hull regime Froude sayısı 0.70 değerini aştığı bölgede, teknenin kazandığı Dinamik kaldırma (lift) kuvveti, tekne deplasmanının %50 sini aşabilmektedir. Bu bölge Kayıcı Bölge olarak adlandırılır. Tekne form geometrisinde keskin çene ve/veya belirgin serpinti hatları bulunması gerekir. Tipik değerler olarak sakinsu işletimi için L / 1/3 oranı 4 5, dalgalı deniz şartlarındaki işletimde L / 1/3 oranı 6-7 arasında seçilir. Tekne kesitleri iç bükey veya dış bükey V formdur. Kayıcı tekneler aynı boyutlardaki deplasman tipi tekne
ye göre hız bakımından üstün olmakla beraber dalgalı deniz davranışı bakımından aynı üstünlüğü gösterememektedirler. Şekil: Deplasman, Yarı deplasman ve Kayıcı teknelerin işletildiği boyutsuz Froude sayıları.
Kaynak: Hızlı Tekneler web ( Automated_comp_meth_for_planing.pdf ) Kayıcı bir yüzeye gelen hidrodinamik kuvvetlerin modellenmesi. Terimler: Downtime : Teknenin zorunlu işletilemediği zaman (gün). Örneğin 52 gün/yıl. PLANING HULL: KAYICI TEKNE Deadrise angle: Çeneli teknelerde sintine kalkıntı açısı. Chine: Çene. Deep Vee hull: Derin V kesitli tekne formu. (Erbil Serter Deep Vee Hulls) Spray rail: Serpinti hattı. Lift: Dinamik kaldırma kuvveti (L). Appendages: Takıntılar. (Dümen, pervane, şaft braketi/bosası) Bare hull: Çıplak tekne (takıntı yok) τ: Dinamik trim açısı. Drag: Direnç (Sürüklenme direnci). QPC: Quasi Propulsive Coefficient (Sevk Verimi, η D ), ama genel sevk verimi değil. Genel sevk verimi: η = η D η TR = η h η o η r η TR ), TR: Güç iletim, transmission (η h 1 olabilir). Profil Hidrodinamiği: NACA profilleri için: Profil geometrisi, C L, C D değerleri hücum açısına (angle of attack) bağlı olarak deney verileri hazırdır. Bir profile gelen kuvvetler Kaldırma ve Direnç kuvvetleri olsun, bu iki kuvvete ait katsayılar cinsinden L = 1/2. ρ V 2 A C L D = 1/2. ρ V 2 A C D Burada C L ve C D, α E ile değişir. yazılır. (1/2. ρ V 2 dinamik basınç, basıncın etki ettiği yüzeyin alanı A dır ) (Bkz. Sayfa: 135, Principles of Naval Architecture Cilt II, Kütüphanede var.) (Hareketli ve java hesaplamalı Profil Mekaniği: http://www.ecs.syr.edu/centers/simmech/shuyu_sun/simfluid /moment-d-l/index.html) (Bkz. http://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/foil2.html) Sistematik tekne serileri: Örneğin Series 62, Series 65, NPL series (Bkz. Principles of Naval Architecture Cilt II, Kütüphanede var, hocadan pdf alınabilir.) Derece yerine > Radyan Sin(30 o )= 0.5 n=75 dev/dk. Yerine rd/s alınmaktadır. Sin(30*π/180)=0.5 ω= (75 / 60) * π = π n /30 (rd/s, 1/s) 60 sn de 1 devir yani 2 π devir. Efektif Güç P E =R V, Ana Makine P B =P E /η Genel sevk verimi: η = η h η o η r η tr QPC= η h η o η r (Quasi propulsive coefficient)
Ulaştırma Etkinliği / Transport Efficiency: T.E.: W V / P B W: YÜK, V: HIZ, P B ana makine gücü. Payload: yük. st: Short ton LT: Long ton Bkz. Dosya AVM.pdf, Prof.Mustafa Insel.