FBE- Gemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/44

Gözat

Konu "Bilgisayar destekli tasarım" ile FBE- Gemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
  • Öge
    Computer aided fairing of ship hull forms
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1999) Narlı, Ebru ; Sarıöz, Kadir ; 100706 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği  ; Naval Architecture and Marine Engineering
    Bu tezde gemi tekne formlarının düzgünleştirilmesi problemi tanıtılmakta ve ön dizayn aşamasında tekne formlarının düzgünleştirilmesi için kullanılabilecek yeni yöntemler sunulmaktadır. Bu yöntemler karmaşıklık açısından büyük farklılıklar gösterebilmektedir. Örneğin, problem basit olarak tekne formlarım uygun dereceden bir B-spline yüzeyi ile temsil etmek şeklinde tanımlanabileceği gibi çok daha karmaşık olarak bir nonlineer optimizasyon problemi olarak da tanımlanabilir. Tekne formlarının üç boyutlu düzgünlüğü hidrodinamik performans ve üretim kolaylığı açısından mutlaka sağlanması gereken bir özelliktir. Bu amaçla kullanılan konvansiyonel yöntem olan fiziksel tirizler ve ağırlıklar 18. yüzyıldan beri başarı ile uygulanmaktadır. Bu yöntemde üç boyutlu tekne formu üç ayrı düzlemde iki boyutlu dizayn eğrileri ile temsil edilir ve iteratif bir tarzda uygulanan düzgünleştirme işlemi sonunda üç boyutlu düzgün bir form elde edilebilir. Yeterli zaman ve deneyimli uzman bulunması durumunda bu yöntem oldukça başarılıdır. Yöntemin temel dezavantajlarından biri düzgünlük kriterinin uzmana bağlı olarak değişmesi ve aynı probleme çok farklı çözümler üretilebileceği gerçeğidir. Günümüzde yaygın rekabetin hüküm sürdüğü bir ortamda gemi ön dizaynı çok sayıda alternatifin kısa zaman dilimleri içinde geliştirilmesini ve güvenilir gelişmiş performans analiz yöntemleri kullanarak incelenmesini zorunlu kılmaktadır. Bu tür performans analiz yöntemleri hassas ve detaylı tammlanmış tekne formları gerektirmektedir. Bu durumda dizayner ön dizayn aşamasında kısa zaman dilimlerinde hassas ve detaylı olarak tanımlanmış düzgün alternatif tekne formları geliştirmek durumundadır. Tekne formu düzgünleştirme prosedürü halen çeşitli bilgisayar destekli gemi dizayn paket programlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Genel uygulamalar interaktif olarak gerçekleşmekte ve dizaynerin dizayn form eğrilerini interaktif olarak düzgünleştirmesi gerekmektedir. Genellikle, eğrilik eğrisi veya yüzeyi kullanılarak formun ne derece düzgün olduğu dizaynere sunulmaktadır. Bu yöntemler konvansiyonel yöntemin sahip olduğu tüm dezavantajlara sahiptir. Yani, objektif bir kriter yoktur, deneyimli personel gereklidir ve işlem zaman alıcıdır. Ön dizayn aşamasında çok sayıda hassas ve detaylı tammlanmış düzgün tekne formları geliştirmek durumunda olan dizayner otomatik olarak düzgünleştirme işlemi yapacak prosedürlere gereksinim duyacaktır. Bu tezde bu amaca yönelik olarak ön dizayn aşamasında kullanılabilecek üç yeni tekne form düzgünleştirme yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen tüm yöntemlerin başarısı ve uygulanabilirliği gerçek tekne form ve eğrilerinin düzgünleştirme problemlerine uygulanarak gösterilmektedir. XV111 Geliştirilen ilk yöntem tekne form eğri ve yüzeylerinin doğrudan düzgünleştirilmesi olarak adlandırılmakta ve yöntemin esası, konvansiyonel tiriz ve ağırlık metodundan esinlenerek düzgünleştirmenin insan müdahelesi olmadan bilgisayar ortamında gerçeklenmesine dayanmaktadır. Tekne formlarının üç boyutlu düzgünleştirme problemi iki boyuta indirgenmekte ve tekne form dizayn eğrileri uygun dereceden B- spline eğrileri ile temsil edilmekte ve yeterli düzgünlük sağlanana kadar bu işlem iteratif olarak farklı düzlemlerde devam etmektedir. İterasyonlar sonucu her üç düzlemde yeterli yaklaşıklık elde edildiğinde üç boyutlu düzgün bir form elde etmek mümkün olabilmektedir. Bu yöntemle üretilen formların düzgünlüğü nümerik bir değer olan düzgünlük sayısının değeri ile değerlendirilmektedir. Düzgünlük sayısının tarifi düzgünlüğün saptanmasında en güvenli kriter olan eğrilik eğrisi yardımıyla, eğrilik eğrisini iyi bir yaklaşımla temsil ettiği varsayılan ikinci türev değerlerinin karelerinin toplamı olarak yapılmaktadır. Sonuçta elde edilen form, iterasyon sayısına bağlı olarak orijinal formdan farklı olabilmektedir. Bu tür durumlarda uygulanacak bir afin dönüşüm ile orijinal formun sahip olduğu form ve performans karakteristiklerini korumak mümkün olabilecektir. Geliştirilen ikinci yöntem tekne formlarının geriye dönük düzgünleştirilmesi olarak adlandırılmaktadır. Tekne formlarım düzgünleştirmek üzere eğrilik yüzeyleri uygun matematiksel yüzeyler ile temsil edilmekte ve geri dönüşüm ile tekne formu elde edilmektedir. Tekne formlarının düzgünlüğünü en iyi temsil eden kriterler eğrilik yüzeyine dayandığı için bu yüzeylerin düzgünleştirilmesi ile elde edilen yeni yüzeyler de orijinal yüzeye göre çok daha düzgün olmaktadır. Eğrilik yüzeylerini temsil etmek üzere çok farklı matematiksel ifadeler kullanılabilmektedir. Eğrilik yüzeylerini temsil etmek üzere avantaj lan ve başarısı kanıtlanmış B-spline teknikleri seçilmiştir. Kullanılan matematiksel ifadelerin eğrilik yüzeyini yakın temsili sağlanarak düzgünleştirilmiş yüzeyin orijinal yüzeye yakınlığı sağlanabilmektedir. Geliştirilen son yöntem tekne formlarının düzgünleştirilmesi için optimizasyon yaklaşımı olarak adlandırılmıştır. Tekne formlarının düzgünleştirilmesine yönelik çalışmalarda temel amaç tüm ara işlemlerin dizaynerden gizlenmesi olduğundan bu amaca yönelik olarak tekne form eğrilerinin düzgünleştirilmesi işlemi bir non-lineer optimizasyon problemi olarak formüle edilmektedir. Bu formülasyonda dizayn değişkenleri olarak tekne formunu oluşturan ofset noktalan, amaç fonksiyonu olarak ise tekne yüzeyinin düzgünlüğünü belirleyen eğrilik yüzeyine bağlı fonksiyonlar kullanılmaktadır. Değişik geometrik veya performansa bağlı kısıtlar kullanılarak problemin çözüm alanı sınırlanabilmektedir. Bu formülasyon ile gerçekleştirilen çalışmalar amaç fonksiyonunun ve kısıtların doğru seçilmesi durumunda düzgün tekne formlarının kolay ve hızlı bir şekilde elde edileceğini göstermektedir. Geliştirilen yöntemler gerçek tekne form eğri ve yüzeylerine uygulanarak pratik problemlerdeki uygulanabilirlikleri kanıtlanmaktadır.