14 Mart 2011 | TEKNİK MAKALE 24. Sayı (Ocak-Şubat 2011)

Prof. Dr. Mustafa İnsel - Yrd. Doç. Dr Şebnem Helvacıoğlu İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Gemi İnşaatı Mühendisliği Bölümü Muzaffer Erdal Kılıç İTÜ Gemi İnşaat Mühendisi Form Düzeltmesi Üniversite-sanayi işbirliği sonucu gerçekleştirilen 31 metre boyundaki yüksek hızlı motoryat üstünde yapılan form düzeltmeleri sayesinde, teknenin hızı artırıldı ve olumsuz sonuçlar doğuran baş serpinti sorunu giderildi.
Prof. Dr. Mustafa İnsel - Yrd. Doç. Dr Şebnem Helvacıoğlu
İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Gemi İnşaatı Mühendisliği Bölümü
Muzaffer Erdal Kılıç
İTÜ Gemi İnşaat Mühendisi
Form Düzeltmesi

Üniversite-sanayi işbirliği sonucu gerçekleştirilen 31 metre boyundaki yüksek hızlı motoryat üstünde yapılan form düzeltmeleri sayesinde, teknenin hızı artırıldı ve olumsuz sonuçlar doğuran baş serpinti sorunu giderildi.

Gemilerde, yelkenli ve yüksek süratli teknelerde ekonomik seyir ve hız, önemli kavramlardır. İstenen hızlara en ekonomik şekilde ulaşmanın yollarından başlıcası form optimizasyonunun ve düzeltmesinin yapılmasıdır. Form düzeltmesi bilgisayar programları yardımıyla gerçeğe çok yakın yapılabilmekteyse de çekme deneyi ile yapılan optimizasyon çalışmaları daha güvenilir sonuçlar vermektedir. Bu çalışma kapsamında 31 metre boyunda, 30 knot hızında gitmesi istenen bir motoryatta form düzeltme çalışması konu edilmektedir (Odabaşı, 2006). Bu kapsamda teknenin 1/9 ölçekli modeli yapılmış ve İTÜ Gemi inşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Ata Nutku Model Deney Havuzunda yapılan direnç, iz ve akım görüntüleme deneyleri sayesinde istenen hızı yapabilecek bir form düzeltmesi yapılmıştır. Bu çalışma aynı zamanda üniversite-sanayi işbirliğinin güzel bir örneği olmuştur. Deneyler sonrasında saptanan form düzeltmesi ana projeye uygulanmış ve öngörülen hız ve trim hedeşeri gerçekleşmiştir.

1. Form Geliştirme ve Deneyler

1.1 Orijinal Form Deneyleri

Formu dizaynı yapılmış teknenin, çekme deneylerinin yapılması amacı ile 1/9 ölçekli modeli, Şber malzeme kullanılarak, yaptırıldıktan sonra model çekme tankında 4-21.4 knot hız aralığında denemiştir. Orijinal modelin baş ve kıç formları Fotoğraf 1 ve 2’de verilmiştir. Deneyler sırasında yapılan gözlem ve ölçümlerden, teknede çok fazla serpinti oluştuğu, horoz kuyruğu denen, teknenin arkasındaki su kabarmasının da çok büyük olduğu tespit edilmiştir. Bu şartlar altında, formda bir düzeltmeye gerek olduğu gözlenmiştir. Deneyler durdurularak, form optimizasyonu yapılmıştır.

 1.2 Optimizasyon Çalışması ve

 2. Form
Orijinal formda oluşan baş serpinti ve kıçta horoz kuyruğunun kabul edilemez olduğu görüldükten sonra, modelin başında yeni bir serpinti trizi ve kıçta da bir kama (wedge) dizaynına ihtiyaç olduğu görülmüştür. İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Araştırma Uygulama Grubu tarafından yeni bir sprey trizi ve kıç için de bir kama geliştirilmiştir. Kıç kama horoz kuyruğunun tekneden çok daha uzakta ve düzgün bir şekilde oluşmasını sağlamıştır. Tasarlanan kama ıslak yüzey alanını artırmakta, dolayısıyla sürtünme direnci artmaktadır. Ancak kıç formdaki akımın düzeltilmesiyle elde edilen kazanç bu artmanın üzerinde olmaktadır. Triz dizaynından önce 20.5 knotta tekne başında çok yüksek bir sepinti oluşmasına rağmen, başdaki form düzeltmesinden sonra 22.8 knotta bile çok daha az ve daha düzgün bir serpinti oluştuğu görülmektedir. Yeni form için direnç deneyleri tamamlanmış ve sonuçlar orijinal formla gemi ölçeğinde karşılaştırılmıştır. Orijinal formda serpinti nedeni ile hız 25 knotın üzerine çıkılamamışken, yapılan değişiklikler yardımıyla model 32 knota kadar denenmiştir. Tekne 15 knot üzerine çıktıktan sonra serpinti trizi ve kama etkisi daha etkin şekilde gözlenmiştir. Şekil 1’de iki form efektif güç graŞkleri gemi ölçeğinde verilmiştir. 25 knot civarında efektif güçteki kazanç Şekil 1’e göre yaklaşık yüzde 9.5 olarak görülmektedir. GraŞklerin eğimine bakılarak 25 knot üzerinde efektif güç kazancının çok daha fazla olması beklenmektedir.

 1.3 Takıntılı Model Deneyleri
Geliştirilen formun daha avantajlı olduğu saptandıktan sonra, model üzerine takıntılar eklenerek deneyler bu şekilde tekrarlanmıştır. Ancak deneyler sonuçlandırılmadan önce pervane şaftlarında bir geliştirme ihtiyacı olmuş, bu değişiklikten sonra nihayi deneyler yapılmıştır. Değiştirilen bu form 3. Form olarak adlandırılmıştır. Takıntı olarak baş pervane açıklığı, dümen, pervane şaftı ve şaft braketleri eklenmiştir. 3. Form için baş pervane açıklığı da eklenerek direnç deneyleri yapılmıştır.

2. Sonuçlar ve Öneriler
Deneye konu olan 31 metre boyundaki yüksek hızlı motor yatın 26 knot'lık ekonomik seyir hızına ve maksimum 30 knot hıza ulaşması hedeşenmekteydi. Yapılan deneyler ve form düzeltmeleri sayesinde bu hedefe ulaşılabilmiştir. Ayrıca gerek görsel gerek ekonomik gerekse seyir konforu açısından çok olumsuz sonuçlar doğuran baş serpinti sorunu da giderilmiştir. Bunun yanı sıra baş pervane açıklığının güç gereksinimini artırdığı saptanmış, akım görüntüleme deneyleri sonucunda bu bölgede girdap oluştuğu görülmüştür. Problemin çözümü için önerilen, ya açıklığın yerinin değiştirilmesi, ya da bu bölge için kaşık formu dizaynı çözümlerinden ikincisi, ana teknede uygulanmış ve dizayn optimizasyonu bilgisayar ortamında yapılan bir kaşık, tekneye monte edilerek girdabın önüne geçilmiştir. Bu çalışma sayesinde, üniversitelerde geliştirilen akademik bilgilerin, sektörün hizmetine sunulması sağlanmıştır. Bu çalışmadan faydalanılarak, daha az makine gücü ile istenen seyrin yapılmasına hizmet edilmiştir. Ar-Ge dışında üniversite-sanayi işbirliğinin farklı alanlarından biri olan bu çalışma, sanayinin asıl amacı olan karlılık ve verimlilik artırmaya yönelik sonuçlar elde edilebileceğini göstermesi açısından da bir örnek olmuştur. Bu çalışmada, gerek form dizaynı gerekse model yapımı aşamalarında bir işbirliği sergilenmiş ve taraşarın bilgi ve tecrübelerinin paylaşılmasına imkân tanımıştır. Bu çalışmada emeği geçen İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Araştırma Uygulama Grubunun tüm akademik ve teknik personeline teşekkürü borç biliriz.

Kaynaklar
Odabaşı A. Y., 2006, Rapor 2006-NMP01, İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, Araştırma ve Uygulama Grubu Raporu