LEE- Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği-Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19283

Gözat

Bir feribot için atık ısının kullanıldığı termoelektrik güç üretim sisteminin ısıl, çevresel ve ekonomik analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-06-11) Böbür, Furkan ; Ergin, Selma ; 508211003 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği

Enerji ihtiyacı, artan dünya nüfusu ve ticaret hacminden dolayı artmaktadır. Enerjinin aşırı kullanımı zararlı emisyonların artmasına, küresel ısınmaya ve ciddi çevre sorunlarına neden olmaktadır. Küresel ticaretin %80 ile %90 arasındaki kısmı deniz taşımacılığı aracılığıyla sağlanmaktadır. Bundan dolayı gemicilik küresel ekonomi ve tüm beşeri faaliyetlerde önemli bir rol oynamaktadır. Bunun sonucunda gemi sayısı artmaktadır. 2016 yılında dünya gemi filosunda yaklaşık olarak 89.800 gemi bulunmaktayken uluslararası deniz ticaretinde dökme yük, petrol ve konteyner başta olmak üzere taşınan yük yaklaşık 11,3 milyar ton olmuştur. 2022 yılında ise gemi sayısı toplam 126.950 iken 2022 yılında uluslararası deniz ticaretinde taşınan yük yaklaşık 12,1 milyar ton olmuştur. 2016 yılında tanker, dökme yük gemisi, genel kargo gemisi ve konteyner gemileri başta olmak üzere gemilerden yayılan karbondioksit (CO2) emisyonu yaklaşık 750 milyon ton olurken 2022 yılında ise yaklaşık 860 milyon ton olarak gerçekleşmiştir. 2016-2022 arasındaki döneme bakıldığında artan gemi sayısı ve taşınan yüke bağlı olarak gemi kaynaklı emisyon artmıştır. Deniz taşımacılığı en az emisyon yayan ulaşım tiplerinden birisi olmasına rağmen artan gemi sayısından dolayı atmosfere yayılan emisyon miktarı artmaktadır. 2017 yılında Avrupa Birliği (AB) ülkelerinde ulaşım sektörü kaynaklı emisyonun yaklaşık %72,9'unu karayolu ulaşımı, %13,3'ünü havacılık, %12,8'ini denizcilik ve geriye kalan %1'lik kısmı da demiryolu ve diğer ulaşım tipleri oluşturmaktadır. Bu oranlara göre deniz taşımacılığının karayolu ve havayolu taşımacılığına göre daha az emisyon yaydığı görünse de deniz taşımacılığı kaynaklı emisyonun ulaşım kaynaklı toplam emisyondaki payı önemli bir değere sahiptir. Bundan dolayı, Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) Gemi Enerji Verimliliği Yönetim Planı (SEEMP) ve Enerji Verimliliği Dizayn Endeksi (EEDI) gibi gemi enerji verimliliğini geliştirme amaçlı düzenlemeler yapmıştır. EEDI gemilerin enerji verimliliğini artırmayı ve gemi kaynaklı emisyonu 2013 yılından sonra inşa edilen gemilerde azaltmayı amaçlamaktadır. SEEMP gemilerin enerji verimliliğini geminin operasyonlarında yapılacak operasyonel optimizasyonlarla artırmayı amaçlamaktadır. Ayrıca, tipik bir gemi makinesinde üretilen gücün yaklaşık yarısı geminin sevki için kullanılırken üretilen gücün %25,5'i egzoz gazı formunda atmosfere salınmaktadır. Tipik bir gemi makinesinden yayılan diğer atık ısı kaynakları %16,5 oranında şarj havası, %5,2 oranında ceket suyu, %2,9 oranında yağlama yağı ve %0,6 oranında ısıl ışınımdır. Bu bir gemi makinesinin ürettiği gücün yarısının atık ısı olarak kullanılamadan atmosfere salındığını göstermektedir. Hem gemi makinelerinin atık ısı oranı hem de küresel deniz ticareti kaynaklı emisyon miktarından dolayı atık ısı geri kazanım yöntemleri önemli bir konu başlığı haline gelmişti ve atık ısı bileşenleri göz önüne alındığında egzoz gazı taşıdığı ısı miktarı ve sahip olduğu sıcaklık ile büyük bir atık ısı geri kazanımı potansiyeline sahiptir. Gemi makinesinden atık ısı geri kazanımı atmosfere salınan zararlı emisyonların azaltılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada Eskihisar-Topçular arasında yolcu ve araç taşıyan Ord. Prof. Ata Nutku feribotunun ana makinesinin egzoz gazının atık ısısı kullanılarak termoelektrik güç üretimi ile atık ısı geri kazanımı analizi yapılmıştır. Termoelektrik güç üretimi termoelektrik modülün sıcak ve soğuk tarafları arasındaki sıcaklık farkından yararlanılarak voltaj üretimini sağlayan Seebeck etkisi ile ısıl enerjiden elektrik enerjisine direkt enerji dönüşümüdür. Bu çalışma kapsamında farklı karakteristiklere sahip TGMT-19W-4V ve TE-MOD-22W-7V-56 olmak üzere iki adet termoelektrik modül seçilmiştir. Seçilen her bir termoelektrik modül için %25, %50, %75 ve %100 ana makine yüklerindeki egzoz gazı sıcaklıkları ve 20°C'lik bir deniz suyu sıcaklığı için dört farklı sıcaklık farkında termoelektrik modül boyunca sıcaklık dağılımı ve voltaj dağılımı COMSOL Multiphysics paket programı kullanılarak sürekli ısı iletimi denklemi ve elektrik denklemlerinin birlikte çözdürülmesiyle elde edilmiştir. İki farklı termoelektrik modül ve dört farklı sıcaklık farkı için toplamda sekiz ayrı durum için ısıl analiz yapılmıştır. Buradan elde edilen sonuçlar neticesinde 450, 600 ve 750 adet termoelektrik modül içeren üç farklı termoelektrik güç üretim sistemi konfigürasyonu için üretilen elektrik gücü, üretilen elektrik gücünden elde edilen yıllık yakıt tasarrufu ve termoelektrik güç üretim sistemi amortisman süresi hesaplanarak ekonomik analiz yapılmıştır. Ek olarak, termoelektrik güç üretim sistemlerinin egzoz gazının atık ısısından yararlanarak elektrik gücü üretmesi sonucunda atmosfere yayılan emisyonlardaki azalmalar NOX, SO2, CO, CO2 ve HC gibi farklı emisyon tipleri için hesaplanarak çevresel analiz yapılmıştır. Son olarak bu çalışmada elde edilen sonuçlar literatürdeki diğer çalışmaların sonuçlarıyla kıyaslanarak doğrulama çalışması yapılmıştır ve bu çalışmada bulunan sonuçların literatürden alınan çalışmaların sonuçlarıyla uyum gösterdiği görülmüştür. Bu çalışmada elde edilen sonuçlara göre %25, %50, %75 ve %100 ana makine yüklerinde 450, 600 ve 750 adet TGMT-19W-4V termoelektrik modülüne sahip bir termoelektrik güç üretim sisteminden üretilen elektrik gücü 437 W- 1350 W arasında değişmektedir. Aynı sayılardaki TGMT-19W-4V termoelektrik modüllerinde farklı ana makine yüklerinde üretilen elektrik gücü 175 kW'lık bir yardımcı makine gücünün %0,25'i ile %0,77'si arasında değişmektedir. TGMT-19W-4V termoelektrik modülünün bulunduğu termoelektrik güç üretim sisteminin amortisman süreleri %25, %50, %75 ve %100 ana makine yüklerinde sırasıyla 22,1 yıl, 21,5 yıl, 13,5 yıl ve 11,9 yıldır. Ana makine yükü arttığında termoelektrik güç üretim sisteminin ürettiği elektrik gücü arttığı için yakıt maliyetinden yapılan tasarruf artmaktadır. Bunun sonucunda amortisman süresi ana makine yükünün artmasıyla beraber azalmaktadır. Feribotun sefer halindeki ana makine yükü değişimleri göz önüne alındığında sistemlerin amortisman süresi 16,5 yıl olarak hesaplanmıştır. %25, %50, %75 ve %100 ana makine yüklerinde 450, 600 ve 750 adet TE-MOD-22W-7V-56 termoelektrik modülüne sahip bir termoelektrik güç üretim sisteminden üretilen elektrik gücü 972 W- 3000 W arasında değişmektedir. Aynı sayılardaki TE-MOD-22W-7V-56 termoelektrik modüllerinde farklı ana makine yüklerinde üretilen elektrik gücü 175 kW'lık bir yardımcı makine gücünün %0,55'i ile %1,71'i arasında değişmektedir. TE-MOD-22W-7V-56 termoelektrik modülünün bulunduğu termoelektrik güç üretim sisteminin amortisman süreleri %25, %50, %75 ve %100 ana makine yüklerinde sırasıyla 12,6 yıl, 12,2 yıl, 7,7 yıl ve 6,8 yıldır. TE-MOD-22W-7V-56 termoelektrik modülündeki amortisman süresi tüm ana makine yüklerinde TGMT-19W-4V termoelektrik modülünden daha kısadır. Feribot sefer halindeyken sistemlerin amortisman süresi 9,4 yıl olarak hesaplanmıştır. TE-MOD-22W-7V-56 termoelektrik modülü için amortisman süresi TGMT-19W-4V termoelektrik modülündekinden daha kısadır. TE-MOD-22W-7V-56 termoelektrik modülü daha çok elektrik gücü ürettiği için TE-MOD-22W-7V-56 modülünün incelendiği tüm durumlarda emisyon türlerindeki yıllık azalma oranları TGMT-19W-4V termoelektrik modülündekilerden daha yüksektir.
Computational analysis of 2-d foils with and without ground effect in tandem

(Graduate School, 2024-12-26) Delikan, Mehmet ; Bal, Şakir ; 508221003 ; Naval Architecture and Marine Engineering

The flow behavior around tandem foils, both with and without ground effect, remains a complex and significant area of study, particularly as it plays a critical role in the design and development of wing-in-ground effect vehicles, sailing yachts, and hydrofoil vessels. Most existing numerical and experimental research on tandem configurations has been conducted at high Reynolds numbers exceeding 10⁶. In this comprehensive parametric study, the 2-D flow around two tandem NACA 4412 foils is simulated under both ground effect and free-flow conditions at a moderate Reynolds number of (Re = 3 × 10⁵). The angle of attack is fixed at 4° for both foils, and the effects of stagger distance (S), gap height (G), and ground clearance (H) are systematically investigated to assess their influence on the aero/hydrodynamic characteristics of the tandem system. The analysis begins by validating the aero/hydrodynamic performance of a single NACA 4412 foil without ground effect, followed by validation with ground effect. This step ensures the robustness of the computational framework before extending the analysis to tandem configurations. The incompressible RANS equations are solved using the finite-volume method, employing the SST k-ω turbulence model, which includes the γ-transport equation for enhanced turbulence modeling. This methodology enables a detailed examination of flow structures, pressure distributions, and the overall interaction between the foils in tandem arrangements under varying geometrical configurations. The results demonstrate that, consistent with findings from higher Reynolds number studies, tandem foils exhibit improved hydrodynamic efficiency compared to isolated foils, particularly when the gap height is positive, i.e., when the fore foil is positioned above the aft foil. Ground effect improves the aero/hydrodynamic performance of both isolated and tandem foils by enhancing lift and reducing drag. This phenomenon results in superior performance metrics compared to configurations operating outside of ground effect. In the tandem arrangement, the presence of the aft foil reduces drag on the fore foil due to increased static pressure between the foils, effectively exerting an upstream force on the fore foil. Conversely, the aft foil experiences an increase in drag due to the influence of the fore foil, a phenomenon observed across most tested configurations, with variations depending on stagger and gap distances. The interference effects between the tandem foils produce a range of outcomes; depending on the spacing, these effects can be either favorable or unfavorable in terms of drag reduction and overall aerodynamic performance. The effect of ground clearance on tandem foil configurations exhibits a similar trend to its influence on isolated foils in ground effect, characterized by an increase in both lift and drag coefficients as ground clearance decreases. These findings suggest that optimized tandem configurations can achieve significantly enhanced lift-to-drag ratios, particularly under positive gap heights, offering potential for performance improvements in wing-in-ground effect vehicles and other marine and aerospace applications. This research provides novel insights into the hydrodynamics of tandem foils operating at moderate Reynolds numbers in both ground-effect and out-of-ground-effect conditions. The outcomes of this investigation contribute to the ongoing development of next-generation wing-in-ground effect craft, hydrofoil systems, and other high-performance applications where tandem foil configurations can be utilized.
Computational investigation of the effects of the propeller diameter on the self-propulsion performance of a submarine at different forward speeds

(Graduate School, 2023) Sevgi, Gökay ; Korkut, Emin ; 807318 ; Naval Architecture and Marine Engineering Programme

The power generated by the propulsion system of a submarine must be used as efficient as possible due to a high propulsive efficiency reduces the dependency of the submarine to the surface and thus enhance its operational capabilities. Although several studies have been conducted in order to investigate the effects of the changes in a variety of parameters on the submarine self-propulsion performance up to now, some parameters are still needed to be discussed in more detail. The propeller diameter, one of the most important characteristics of the propeller geometry, is one of these parameters which needs deeper investigation into the topic. Since, the effects of the propeller diameter on the self-propulsion performance of the submarines are usually presented by some generalized diagrams in the open literature whose derivation methodology are not explained. The literature review in Chapter 1.1 which summarizes the past studies related to the field of the submarine hydrodynamics focusing especially on the submarine self-propulsion explains all other details and the developments regard to the topic over the years in the chronological order. On the other hand, further explanations for the base point of the study presented in this thesis exist in Chapter 1.2. In Chapter 2, the naval architectural based engineering terminology adopted throughout the study are described. In this context, definitions for the non-dimensional parameters which characterize the performance of the marine propellers and the propulsive factors of the submarines are given. In addition, the methods used for the open water and the self-propulsion analyses as well as the principles of the thrust identity and the torque identity methods are explained in Chapter 2. The present study utilizes the viscous flow based computational fluid dynamics methods for the analyses carried out with the aim of the investigation of the effects of the propeller diameter on the submarine self-propulsion performance. In this regard, RANS approach was used along with the SST k-ω turbulence model throughout the study in order to solve the incompressible flow around the bodies subjected to the examinations and the flow was assumed to be steady in the scope of the study. For the computations where the rotational motion due to the propeller is required to be modelled, the MRF method was additionally applied. The equations to be solved were discretized in the flow domain by means of finite volume method, on the other hand, the coupling between the pressure and the velocity terms was satisfied by the SIMPLE algorithm in order to solve these equations in an iterative manner. In Chapter 3, in-depth explanations are provided for these computational techniques among with their scientific basis starting from the introduce of the governing equations of the fluid dynamics. The application procedure of the GCI method which was used to assess the uncertainty due to the spatial discretization in the present study is also explained in Chapter 3. For the computational analyses, the fully-appended generic submarine model DARPA Suboff AFF8 was used whereas this submarine model was propelled by the generic INSEAN E1619 submarine propellers in different diameters. Three different INSEAN E1619 propellers having diameters of 0.262 m, 0.308 m and 0.354 m were selected which give reasonable values for the ratios of the propeller diameter to the maximum hull diameter to be 0.516, 0.606 and 0.697, respectively to propel DARPA Suboff AFF8. Further details about the geometries used are provided in Chapter 4. The computational process started with the verification and the validation studies which were required to proceed with the case studies. In this regard, the employed solution methods for the resistance characteristics of DARPA Suboff AFF8 and the open water characteristics of the full-scale INSEAN E1619 whose diameter is 0.485 m were verified and validated. Furthermore, a validation study for the self-propulsion characteristics of DARPA Suboff AFF8 propelled by INSEAN E1619 in 0.262 m diameter was also executed. The step-by-step explanations for the verification and the validation studies are presented in Chapter 5.1. After the solution strategies to be adopted were shown to be valid, the open water computations for the scaled INSEAN E1619 propellers were performed based on the structure of the verified and validated method employed for the full-scale INSEAN E1619. With these computations, the open water curves of these scaled propellers were obtained to be used in the stage of the calculation of the propulsive factors. In the next stage, the studies continued with the self-propulsion computations of DARPA Suboff AFF8 propelled by INSEAN E1619 propellers in the determined diameters to yield its propulsive characteristics at three different submarine forward speeds by using the validated method for its self-propulsion. Detailed information into the case studies are provided in Chapter 5.2. The data obtained by the computations were used as the input for the calculation of the propulsive factors of the propeller-submarine couples for three different forward speeds by utilizing from the thrust identity method. The variations of the obtained propulsive factors with respect to the ratio of the propeller diameter to the maximum hull diameter and the submarine forward speed were illustrated by the curves and an elaborate discussion was made through these relationships. Besides, the obtained data set by the present study were also compared with the previous data presented to the literature and discussed. The calculation of the propulsive factors and discussions on the obtained data are presented in Chapter 5.3 with all the details. On the other hand, the visual inspections which focus on to the features of the flow downstream the submarine were carried out by post-processing the data obtained from the self-propulsion analyses. Visualization studies are presented in Chapter 5.4 with their comprehensive discussions. It was demonstrated that the torque requirement of the propeller increases even though the propeller rotational rates at the self-propulsion points reduce as the propeller diameter increases. It was also detected that the propulsive factors are significantly affected by the propeller diameter being the Taylor wake fraction is the most affected one and its analysis requires a special attention in determining the propeller diameter of a submarine. Moreover, it was shown that the submarine forward speed affects all the propulsive factors except the propulsive efficiency. Also, it was observed that the trends of the curves drawn for the propulsive factors in the present study are in compliance with those of in the literature. Besides, it was visually demonstrated that the changes in the propeller diameter alter the wake flow of the submarine remarkably. Further concluding remarks in more detail along with the recommendations for the future studies related to the topic are provided in Chapter 6.
DARPA denizaltı modelinde derinliğe bağlı olarak değişen hidrodinamik manevra türevlerinin ve yatay stabilitenin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-04-20) Çavdar, Furkan ; Bal, Şakir ; 508191008 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği

Bu tezde DARPA Denizaltı geometrisinin derinliğe göre değişen hidrodinamik manevra türevleri tespit edilmiş ve derinliğe göre değişen yatay stabilitesi incelenmiştir. Denizaltılar, seyir halindeyken dip ve yüzey (serbest yüzey) etkilerinden kaçınılması tercih edilir. Denizaltıların genellikle radar tarafından tespit edilememe ve yakıt tasarrufu gibi nedenlerle derin sularda seyretmesi gerekir. Ancak denizaltılar her zaman bu koşullarda çalışamayacaklardır, çünkü taze hava gereksinimi ve bataryaların şarj edilmesi gibi sebeplerle şnorkel halde bulunmaları gerekmektedir. Bu nedenle denizaltıların derinliklerde yüzeye yakın hareket ve manevra kabiliyetlerinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada su yüzeyine yakın derinliklerdeki seyir hareketlerinde oluşacak ilave direncin denizaltı performansına olan etkileri araştırılmıştır. Havuz ve direnç testleri ile deneysel ve HAD analiz çalışmaları doğrulanmış, daha sonra DSM (DARPA SUBOFF MODEL) üzerinde yatay eksende gövde ve dümen geometrilerinin hidrodinamik katsayıları hesaplanmıştır. Bilindiği üzere, DARPA Denizaltı modeli derin suda yatay stabiliteye sahip değildir. Bu çalışmada, denizaltı modelinin periskop (şnorkel) seyri esnasında veya su yüzeyine yakın hareket ederken yatay stabilitesi 3 serbestlik dereceli olarak tespit edilmiştir. Öncelikle, sistemin matematik modeli hakkında bilgi verilmiş ve denizaltı için ana büyüklükler ve boyutsuzlaştırma terimleri paylaşılmıştır. Denizaltı modeli, üç boyutlu olarak takıntılarıyla birlikte oluşturulmuştur. Üç boyutlu modellerde DARPA tarafında geliştirilen geçen kıç takıntısız model ve kıç takıntılı model kullanılmıştır. Denizaltı stabilitesi ve hidrodinamik manevra türevleri tespit edilirken farklı yüksekliklerde yanal öteleme kuvvetine ait doğrusal katsayılar ve savrulma açısal momentine ait doğrusal katsayılar kullanılmıştır. Farklı derinlikler 1.1D, 2.2D, 3.3D ve 6D olarak seçilmiştir. Bahsi geçen katsayılar hesaplamalı akışkanlar dinamiği programıyla çeşitli sistematik analizler yapılarak elde edilmiştir. Hesaplamalı analizlerde gerekli doğrulama ve geçerleme çalışmaları da yapılmıştır. Doğrulama çalışmalarında ağdan bağımsızlık çalışması, hacim belirleme çalışması, ortalama Reynolds Navier-Strokes türbülans modelleri karşılaştırması, analiz adımı karşılaştırması, analiz süresi karşılatırması gibi çeşitli analizler yapılmıştır. Analiz doğrulamaları yapılırken üç boyutlu geometrik modele ait manevra deneysel verileri kullanılmış ve yukarıda da belirtilen takıntısız ve takıntılı kıç olmak üzere iki farklı geometri modeline göre analizler değişik derinliklerde karşılaştırılmış, yüzde farklar olarak ifade edilmiştir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizlerinde elde edilmesi planlanan hidrodinamik türevler boyuna kuvvet katsayıları, yanal kuvvet katsayıları ve savrulma moment katsayıları olarak belirlenmiş olup doğrusal modelde X0, Xv, Xd, Xẟ, Yv, Yr, Yẟ, Nv, Nr ve Nẟ katsayılarının belirlenmesi amaçlanarak hidrodinamik model oluşturulmuştur. Farklı derinliklere göre elde edilen hidrodinamik türevler ile yatay stabilitenin tespiti yapılmıştır. Yatay stabilite tespiti dışında dümen kuvvetlerinin etkisini modele eklemek için dümen kuvvet ve moment katsayıları tayin edilmiştir. Denizaltı modelinin, su yüzeyine yakın seyir durumlarında yatay stabiliyete sahip olduğu ve 4.6D derinlikten itibaren ise yatay stabilitesini kaybettiği bulunmuştur. Daha sonra denizaltı modelinin su yüzeyine yakın manevra performansını anlamak için denizaltı modelinin farklı derinliklerde elde edilen hidrodinamik türevlerine eğriler türetilerek üç serbestlik dereceli manevra simülasyonuna adapte edilmiştir. Denizaltı modelinde yatay stabilite için bu düzlemdeki kararlılık derecesi gereklidir. Bu problem doğrusal sistem için sayısal olarak çözülmüştür. Tasarlanan model için geçmişte yapılmış uygun çalışmalar mevcuttur. Bu tezde de bu çalışmalar kullanılarak doğrulama ve gerçekleme analizleri yapılmıştır. Doğrusal modelin hidrodinamik katsayı seti, HAD analizlerinden elde edilmiş ve üç serbestlik dereceli manevra simülasyon yönüne bağlı olarak işlenmiştir. Denizaltı modelinin değişen derinliklerine göre farklı katsayılara sahip olduğu görülmektedir. Manevra simülasyonunda statik ve dinamik manevra cevapları farklı derinliklere göre incelenmiştir. Dinamik manevra analizleri neticesinde hız azalması ve dönme çapı test değerleri elde edilmiştir. Bahsi geçen testler sabit itki kuvveti altında yapılmıştır. Testler sonucunda görülmektedir ki denizaltı su yüzeyine yaklaştıkça hidrodinamik direnç artmakta ve sabit itki altında daha fazla hız azalması ile karşılaşmaktadır. Ayrıca yüzeye yakın seyir halinde yanal öteleme hızına bağlı olarak denizaltının manevra performansında farklılık gözlenmektedir. Testler sonucunda denizaltı su yüzeyine yaklaştıkça hidrodinamik direncinin arttığı ve sabit itme altında daha fazla hız düşüşü ile karşılaştığı görülmüştür. Ayrıca, yüzeye yakın seyir sırasındaki yanal öteleme hızına bağlı olarak denizaltının manevra performansında da bir fark gözlemlenmektedir. Bu durum, su üstü platformlarının manevra performansı ile kıyaslanmamalıdır. Ancak bu tez çalışmasında bilgi vermek amacıyla denizaltı modeli su üstü platformlarının kriterlerine göre karşılaştırılmıştır. Denizaltı modelinin bu kriterlerden bazılarına uyduğu, bazılarıyla uyumlu olmadığı görülmektedir. Tezin eklerinde matematiksel modelin türetilmesi verimiştir. Ayrıca tezde deney verilerinde kullanılan ancak tezde yer almayan Y ve N eksenleri ile ilgili değerler de ekler bölümünde paylaşılmıştır. Daha sonra tez çalışması tamamlanmıştır. Yatay stabilite sayısının kararlı olduğu bölgede, denizaltı manevra performansı ile ters ilişki içinde olduğu bilinmektedir. Bu sebeple çalışmada artan yatay stabilite katsayısına göre yatay stabilitenin kararlı olduğu bölgede manevra performansı değerlendirilmiş olup daha önceki çalışmalara uygun, yatay stabiliye sayısı ve manevra performansı arasındaki ilişki gösterilmiştir. Yatay stabilitenin aşırı kararlı ve kararsız olduğu bölgelerdeki durumların değerlendirilmesi de çalışmanın konularındandır. Sonuç olarak, DARPA denizaltı modeline ait farklı derinliklerde üç serbestlik dereceli sistem için doğrusal manevra türevleri ve dümen katsayıları belirlenmiştir. DARPA denizaltı modeli için yatay stabilite katsayısı hesaplanmış ve yüzeye yakın seyir halinde yatay stabilitenin mevcut olduğu bulunmuştur. Ayrıca, nodelin yüzeye yakın derinliklerde seyir halindeyken manevra performansı incelenmiş ve farklı derinliklere göre gerekli karşılaştırılmalar verilmiştir.
Deniz altı boru hattı kaza analizi ve düşen nesnelere karşı boru hattı tasarımı

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023) Onat, Mikail Rıza ; Ünsan, Yalçın ; 776638 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı

Son yıllarda artan teknoloji ile beraber deniz altı boru hatlarının uygulaması deniz teknolojisi mühendisliğinde oldukça önemli bir konumdadır. Farklı amaçlar için uygulamaları yapılan deniz altı boru hatlarının ekonomik ömürleri süresince dayanımlarının ve stabilitelirinin güvenli bir şekilde sürdürülmesi oldukça önemlidir. Deniz altı boru hatlarında meydana gelen arızalar, petrol sızıntılarına hatta büyük maddi ve çevresel zararı olan patlamalara neden olabilir. Petrol ve gaz endüstrisindeki ciddi çevresel felaketler ve insan ölümleri, boru hattı bütünlüğü yöntemini ekonomik, sosyal, çevresel ve daha birçok yönden çok önemli bir iş haline getirmiştir. Deniz altı boru hatlarının güvenli ve verimli işletilmesi, çevreye ve insanlara verilen zararı en aza indirir. Riskleri azaltmak ve boru hattı arızalarının nedenlerini ortadan kaldırmak için, boru hatları uluslararası kod ve standartlara göre güvenli ve uygun bir şekilde tasarlanmalı, inşa edilmeli ve yönetilmelidir. Yapılacak risk analizi sonucunda boru hattının işleyişine vereceği zararlar tahmin edilecek, böylece boru hattının zayıf noktaları ve yüksek riskli alanları belirlenecektir. Boru hattı bütünlüğü yönetimi; korozyon, çevresel etkiler, darbeler (çapalar, troller vb.), insan hatası gibi boru hattı operasyonuna zarar verebilecek birçok faktörü göz önünde bulundurur. Bütünlük yönetimi, dikkate alınması gereken boru hattı tasarımı ve işletimi, kaçak tespiti, acil durum yönetimi, iş sağlığı ve güvenliği vb. konuları içerir. Açık deniz petrol ve gaz endüstrisinde, çevre ve canlılar için telafisi zor olan büyük kazalar sonucunda bütünlük yönetiminin kullanımı artmıştır. Denizaltı sistemlerinin muayenesi, bakımı ve onarımı, genel bir bütünlük yönetim sisteminin temel bileşenleridir. Boru hattı sistemleri, birçok türde hasara maruz kalabilir. İstenmeyen olayları ve potansiyel tehlikeleri belirlemek ve analiz etmek için yaygın olarak kullanılan çeşitli uluslararası veri tabanları ve teknik raporlar vardır. Veriler farklı şekillerde analiz edilebilir ve bu analizin sonuçları planlama, tasarım, inşaat ve boru hattı yönetiminde çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Bu çalışmada, gerekli risk değerlendirmesi sonucunda boru hattı tehditleri belirlenerek sınıflandırılmakta ve deniz altı boru hatlarına düşebilecek cisimlere karşı tasarım üzerinde durulmaktadır. Boru hatlarında oyulmaya ve darbeye karşı; boru hattını tamamen gömme, iri malzeme ile kaplama ve beton hasır serme gibi birtakım koruyucu yöntemler kullanılmaktadır. Deniz ve kıyı yapılarında kullanılan geotekstil tüplerin boru hatları için farklı bir uygulama metodolojisi üzerinde durulmaktadır. Genel olarak polyester veya polipropilen hammaddeden üretilen geosentetik tüpler, kıyı yapılarına koruma ve liman alanları için mendirek inşaasında kullanılan malzemelerdir. Geosentetik tüpe basılan su, kum karışımından su dışarı sızarken kum içerde kalır.
Gemi kaynaklı emisyonların Türk boğazları ve Marmara denizi için incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-17) İnak, Deniz ; Ergin, Selma ; 508181005 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği

Özellikle 20. Yüzyıl'da gelişen teknoloji, artan nüfus ve ticari ilişkilerin etkisi ile insanoğlunun enerji tüketimi sürekli artmaktadır. Bu artış, enerji kazanımı sürecinde açığa çıkan, direkt veya endirekt, zararlı ürünlerin de doğaya salınmasını beraberinde getirmektedir. Bu süreçte yapılan çalışmalar, CO2, HC ve NOX gibi zararlı ürünlerin hem insan sağlığına doğrudan olumsuz etkilere sahip olduğunu, hem de dünya atmosferinde sera gazı etkisi yaratarak Dünya'ya düşen güneş ışınlarının yeterince yansıtılamaması sebebiyle de küresel ortalama sıcaklıkları artırdığını ortaya koymuştur. Bu tezde, Türk Boğazları ve Marmara Denizinden 2019 ve 2020 yılları içinde uğraklı veya uğraksız olarak geçen gemilerin saldığı zararlı gaz emisyonları, aşağıdan yukarı (Seviye 3) hesaplama metodu kullanılarak hesaplanmıştır. Bu hesaplarda gemi geçiş bilgileri Kıyı Emniyeti Genel Müdürlüğü'nden (KEGM) alınmıştır. Gemiler, tip, gros tonaj, makine tipi, kurulu makine gücü gibi pek çok kritere göre incelenmiştir. Emisyon katsayıları için öncelikle Avrupa İzleme ve İnceleme Programı (EMEP) ve ABD Çevre Koruma Ajansı'nın (EPA) yayınları kullanılmıştır. Emisyon limitleri için ise IMO MARPOL Ek VI'da getirilen NOX limitleri güncel duruma uyacak şekilde alınmıştır. Ayrıca SOX emisyonlarının hesaplanması için de yakıt sülfür miktarı gene IMO MARPOL Ek VI ile uyumlu şekilde hesaplamalara katılmıştır. Hesaplamalar ayrıca Seviye 2 hesaplama yöntemi ile de tekrar edilerek, Seviye 2 ve Seviye 3 yaklaşımlarının farkları anlaşılmaya çalışılmıştır. Yapılan literatür taraması sonucunda aynı bölge için 2019 ve sonrası için çalışma bulunamamıştır. Ancak daha önceki yıllar için yapılan çalışmalar ile emisyonlar başta olmak üzere çeşitli yönlerden karşılaştırmalar yapılmıştır. Bu karşılaştırmalarda, toplam emisyonların yanısıra, karşılaştırmaya dahil edilen yıllardaki gemi karakteristikleri de incelenmiştir. Yapılan hesaplarda bir adım ileri de gidilerek, emisyon standartlarının daha da iyileşmesi sonucunda elde edilecek kazanım da gösterilmeye çalışılmıştır. Bunun için Boğazlar Bölgesi'nin ECA ilan edilmesi senaryosu için hesaplamalar yapılmıştır. Senaryo, ECA SOX limitlerinin devreye girdiği 2020 yılı için yapılmıştır. Son olarak, salınımların karbon eşlenikleri hesaplanarak hangi emisyon tipinin küresel emisyon potansiyelinin en etkin olduğu gösterilmiştir.
Gemi panellerinin elastoplastik davranışlarının sonlu elemanlar metoduyla incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-08-04) Ersü, Muhammed ; Ergin, Ahmet ; 508201013 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği

Gemi inşaa sanayisinde kullanılan gemi panelleri, mukavemet yönünden büyük öneme sahiptir. Bu yapılar, belirli bir dış etkiye maruz kaldığında, Newton yasası gereğince, tepki olarak şekil değiştirmeye uğrar. Şekil değiştirmeler incelenirken iki farklı yaklaşım bulunmaktadır. İlk yaklaşım, yapının elastik bir davranış sergileyerek yük taşıyabilme kabiliyetine devam edebilmesidir, bu elastik davranış olarak tanımlanır. Diğer yaklaşımsa kalıcı deformasyonların oluştuğu ve akmanın meydana geldiği plastik deformasyondur. Plastik deformasyona uğramış bir yapı artık mühendislik kriterleri bakımından güvenli olmaktan çıkmış kabul edilir. Yapının elastik bölgeden, plastik bölgeye geçtiği noktada "akma" olayı gerçekleştiği kabul edilir. Bu nokta ayrıca ilk burkulma modu olarakta kabul edilebilir. Yapı burkulmaya uğramadan önce lineer bir Yük-Şekil değiştirme eğrisi oluşturur. Burkulmadan sonra yapı kalıcı deformasyona uğradığı için nonlineer bir Yük-Şekil değiştirme davranışı gösterir. Sonlu elemanlar metoduyla, elastoplastik davranışlar incelenmeye çalışılmıştır. Yapılan analizler, farklı panel geometrilerinde ve farklı yükleme durumlarında incelenmeye çalışılmıştır. Son olarak sonuçlara, sonlu elemanların (Ağ boyutu) etkisi, stiffener gövde kalınlığı ve panel kalınlığının etkileri irdelenmiştir.
Gemi pervanelerinde ölçek etkisinin açık su karakteristikleri, kavitasyon oluşumu ve kavitasyon erozyonu üzerinde incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Özsayan, Selahattin ; Korkut, Emin ; 706907 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı

Küresel Isınma günümüzde dünyamızı tehdit eden en önemli sorunlardan biridir. Küresel ısınmanın nedenlerinden bir tanesi olan, gemilerden salınan emisyon gazlarının, Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) tarafından bir takım kural ve düzenlemelerle azaltılması amaçlanmıştır. Gemilerin emisyon gazlarının salınımını ve işletim maliyetlerini azaltmak için sevk veriminin artırılması son derece önemlidir. Gemilerin genel sevk verimi, pervanenin açık su ve gemi arkasında pervane olduğu sevk durumlarında deneysel ve hesaplamalı (HAD) olarak belirlenir. Tam ölçekte bu testlerin yapılması mümkün olmağından, gemiler ve pervaneler belli bir oranda küçültülür, çekme havuzlarında ve kavitasyon tünellerinde testlerinin gerçekleştirilmesi sağlanır. Sevk veriminin artırılmasında pervane dizaynı son derece önemlidir ve pervanelerin hidrodinamik performansı model deneyinden ve hesaplamalı çalışmalardan (HAD) elde edilen sonuçlara göre belirlenir. Ancak model ve tam ölçek pervane arasında farklı Re sayılarından ötürü akış benzerliği sağlanamaz. Tam ölçekte akış tamamen türbülanslı iken, model ölçeğinde laminar, geçiş bölgesi ve türbülanslı bölge görülür. Bu nedenle, tam ölçek ve model için sonuçlar farklılık gösterir ve bu ölçek etkisi olarak ifade edilir. Bu çalışma kapsamında pervanenin açık su, kavitasyon ve erozyon oluşumu için farklı model ölçeklerinde ve tam ölçekte ölçek etkisi hesaplamalı olarak incelenmiştir. Bölüm 1'de açık su ve kavitasyon oluşumu ölçek etkisi çalışmaları için literatür taramasına yer verilmiştir. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen tüm analizler (açık su, kavitasyon ve erozyon), Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda Bölüm 2'de, HAD yöntemleri, türbülans modellemesi, kavitasyonlu akışı modelleme yöntemleri, kavitasyon modelleri ve kavitasyon erozyonu tahmini yöntemleri için bilgi verilmiştir. Ayrıca çalışma kapsamında kullanılan k-ω SST türbülans modeli için detaylı bilgiye verilmiştir. Gemi pervanelerinde ölçek kavramına, tam ölçek ve model ölçeği arasındaki hidrodinamik benzerliklere, model ölçeğindeki sonuçların tam ölçeğe taşınmasına ve açık su analizleri için ölçek etkisini hesaplayan farklı yöntemlere Bölüm 3'te yer verilmiştir. Ayrıca açık su çalışmasında, kavitasyon ve erozyon çalışmasında boyutsuz olarak incelenecek parametrelere bu bölümde yer verilmiştir. Bölüm 4 ile birlikte çalışmanın hesaplamalı kısmına açık su analizleri ile geçilmiştir. Bölüm 4.1'de çalışmada kullanılan DTMB 5415 pervanesinin özelliklerine, 3 farklı ölçek ve tam ölçek için yer verilmiştir. Bölüm 4.2'de hesaplamalı çalışmanın metodolojisinden, hesaplama bölgesinin detaylarından ve sınır koşullarından bahsedilmiştir. Hesaplamalı çalışmalarda sonuçlar üzerinde çok fazla etkisi olan parametre, oluşturulan ağ örgüsüdür. Sınır tabaka içerisindeki ağ örgüsü, hücre yan oranları, ağın yoğunluğu ve sıklığı ağ örgüsü oluşturulurken özen gösterilmesi gerekli husustur. Bölüm 4.3'te açık su analizleri için tüm ölçeklerde ağ örgüsünün oluşturulma detaylarına ve ağ görünüşlerine yer verilmiştir. Ölçek etkisi çalışmasında sonuçların ağ yapısından bağımsız olması, düzgün karşılaştırma yapılabilmesi için çok önemlidir. Bu kapsamda itme katsayısı (KT) için 3 farklı ölçekte ve tam ölçekte ağdan bağımsızlık çalışması gerçekleştirilmiştir ve ağ örgüsünün belirsizliği GCI kullanılarak hesaplanmıştır. Ağdan bağımsızlık çalışması Bölüm 4.4'te detaylı olarak incelenmiştir. Bölüm 4.5'te açık su analizlerinde tüm ölçeklerde incelenen akış koşullarına yer verilmiştir. Açık su analizleri 0.2-0.8 arasındaki ilerleme sayılarında gerçekleştirilmiştir. HAD çalışmasının doğruluğu göstermek amacıyla geçerleme çalışması yapılması önemlidir. Bu kapsamda literatürde açık su deney sonuçları bulunan 173 mm çaptaki model pervanenin geçerleme çalışması Bölüm 4.6'da verilmiştir. Analizler sonucunda elde edilen sonuçlar ve kanat üzerindeki y+ dağılımları Bölüm 4.7'de gösterilmiştir. Model ölçeklerinde elde edilen sonuçlar ile tam ölçekten elde edilen sonuçlar Bölüm 4.8'de karşılaştırılmıştır. HAD yöntemleri ve ITTC 1978 yöntemi ile 3 farklı model ölçeği için ölçek etkisi hesaplanmıştır. ITTC 1978 yöntemi ve HAD yöntemi sonuçları karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Sonuçlara bakıldığında tüm ölçeklerde, ITTC 1978 yönteminin ölçek etkisini HAD'a göre düşük hesapladığı görülmüştür. Ayrıca HAD yöntemlerinde yüksek ilerleme sayılarında ölçek etkisi artmıştır. Bölüm 5'te hesaplamalı kavitasyon ve erozyon oluşumu analizlerine geçilmiştir. Hesaplamalı çalışmanın metodolojisinden, hesaplama bölgesinin detaylarından ve sınır koşullarından Bölüm 5.1'de bahsedilmiştir. Açık su analizlerine benzer olarak kavitasyon ve erozyon oluşumu çalışmasında ağ örgüsünün önemi çok daha büyüktür. Hücre yan oranları, sınır tabakada ağ örgüsü, ağın yoğunluğu ve sıklığı ağ örgüsü oluşturulurken dikkat edilmesi gereken noktalardır. Ölçek etkisi çalışmasında farklı ölçeklerdeki yan oranları benzer tutulmuştur. Bölüm 5.2'de tüm ölçeklerdeki ortalama yan oranlara, ağ örgüsü görünüşlerine ve pervane yüzeyindeki ağ örgüsü görünüşüne yer verilmiştir. Kavitasyon ve erozyon oluşumu analizlerinde incelenen akış koşulları Bölüm 5.3'de verilmiştir. Tüm ölçeklerde 4 farklı durum incelenmiştir. Ayrıca erozyon analizlerinde kavitasyon sayısı ve erozyon gücü arasındaki ilişkiyi incelemek için 3 farklı durumda daha, 246.4 mm çaptaki pervane için analizler gerçekleştirilmiştir. Ölçek etkisi çalışmalarında çok önemli olan ağdan bağımsızlık analizi Bölüm 5.4'de gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sonuçların zaman adımından bağımsız olduğunu göstermek için de çalışma yapılmıştır. İtme katsayısı (KT) ve yüzey kavitasyon alanı için ağdan ve zamandan bağımsızlık çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Ağ örgüsünün ve zaman adımının belirsizliği GCI kullanılarak hesaplanmıştır. Kavitasyon ve erozyon oluşumu için y+ değerlerinin model ölçeklerinde viskoz alt tabakada, tam ölçekte logaritmik tabakada tutulduğu Bölüm 5.5'te pervane yüzeyi üzerinde gösterilmiştir. Kavitasyon analizi sonuçlarında itme, tork ve yüzey kavitasyon alanı sonuçları boyutsuzlaştırılarak ölçek etkisi incelenmiştir. Bölüm 5.6'da incelenen 4 farklı durum için sonuçlar karşılaştırılmıştır. İncelenen tüm durumlarda model çapı büyüdükçe yüzey kavitasyon alanının arttığı, tork katsayısının (KQ) azaldığı tespit edilmiştir. İtme katsayısı (KT) ise bir durum hariç artmıştır. Bu bölümde kavitasyon görülme kavitasyon sayısı da model ölçeklerinde incelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan model boyu büyüdükçe kavitasyonun daha büyük kavitasyon sayılarında görülmeye başlandığı tespit edilmiştir. Bölüm 5.7'de ise erozyon tahminleri için ölçek etkisi incelenmiştir. Ölçek etkisi incelenirken pervane kanatlarındaki ortalama erozyon şiddeti değerleri kullanılmıştır ve karşılaştırma yapılabilmesi için bu değerler boyutsuzlaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlardan model boyu büyüdükçe boyutsuz ortalama erozyon gücünün (CEP) azaldığı görülmüştür. Kavitasyon sayısı ve erozyon gücü arasındaki ilişki Bölüm 5.8'de incelenmiştir. Bu kısımda da boyutsuz ortalama erozyon gücü (CEP) kullanılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde kavitasyon sayısı azaldıkça CEP değerlerinin başlangıçta arttığı ve maksimuma ulaştığı, daha sonra ise azalmaya başladığı görülmüştür.
Hangar kenar modifikasyonu ile basitleştirilmiş fırkateyn modeli hava izinin iyileştirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025-01-23) Şık, Tunahan ; Ünal, Uğur Oral ; 508201021 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği

Gemilerde konuşlandırılan operasyonel elemanlar için; geminin direnç, stabilite ve mukavemet gibi ana hesap unsurlarının yanı sıra harici hesaplara ihtiyaç duyulabilmektedir. Bunlardan biri olan helikopter güverteleri için, helikopterlerin güvenli iniş ve kalkış sınırlarını belirleyen uçuş zarfı hesaplarını yapmak önem arz etmektedir. Uçuş zarfı hesaplarının temelinde gemiye ait hava izinin modellenmesi yer almaktadır. Kaba yapılı süreksiz gövde tasarımlarına sahip gemiler, etraflarında türbülanslı yapıda hava akımı oluşturmaktadırlar. Helikopter güvertesinin kıçta olduğu bu tür gemilerde üst yapı aerodinamiğinin şekillendirdiği hava izi, helikopter operasyon bölgesinde daha karmaşık, asimetrik ve türbülanslı bir forma ulaşmakta, bahse konu türbülanslı ortam helikopter iniş kalkış manevralarında pilot kontrolünü zorlaştırmaktadır. Operasyonel verimliliğin artması, oluşabilecek kaza-kırımın önlenebilmesi ve pilot iş yükünün azaltılabilmesi amacıyla uçuş bölgesinde oluşan türbülansın doğru değerlendirilmesi önem arz etmektedir. Bu çalışmada bir basit fırkateyn şekli (SFS2) üzerinde oluşan akış rejiminin helikopter güvertesi bölgesine olan etkisi güncel Ölçek-Çözümlü Simülasyonlar (SRS) kullanılarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) ile incelenmiştir. Sonuçlar literatürde yer alan deney verileri ile kayda değer bir uyum göstermiştir. Kullanılan yöntemin hava izi hesaplamalarında öncelikli olarak kullanılabileceği değerlendirilmektedir. Askeri gemilerde üst yapı, aerodinamik kaygılar yerine düşük radar görünürlüğü öncelenerek tasarlanmaktadır. Gemilerin gizlilik kabiliyetini artırmak için eski üstyapı tasarımlarının yerini eğimli, düz yapılı, kaba tasarımlar almıştır. Bu yapılar gemi hava direncini artırırken helikopter güvertesi bulunan gemilerde uçuş bölgesindeki hava izini de karmaşıklaştırmaktadırlar. Gizlilik özelliklerinin yanında direnç ve hava izi iyileştirmelerinin sağlanabilmesi için ön dizayn aşamasında aerodinamik optimizasyon uygulanması önem arz etmektedir. Aerodinamik optimizasyon bütün üstyapıya uygulanabileceği gibi bölgesel olarak da uygulanabilir. Bu çalışmada gemi hava izi yapılanmasına odaklanıldığından, uçuş bölgesi civarında bir iyileştirme öngörülmüş ve Coanda etkisinden esinlenilerek hangar dış kenarlarına 5 farklı tipte yapı elemanı eklenmiştir. Uygulanan modifikasyonlar öncesinde sunulan aynı hesaplama yöntemi ile çözümlenerek sonuçlar yalın geometri ile karşılaştırılmıştır. Tüm modifikasyonlar hava izi türbülansını azaltmış, en iyi sonucu veren modifikasyon nihai karşılaştırmada sunulmuştur.
Hidrostatik basınç altındaki denizaltı mukavim teknesinin sonlu elemanlar metodu ile optimum yapısal tasarımı

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-09-22) Eyiler, Burak ; Bayraktarkatal, Ertekin ; 508191006 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği

Mukavim tekne, hidrostatik basınç altında denizaltıların görevlerini sorunsuz bir şekilde idame ettirebilmesi için çevresel yüklere dayanmasını sağlayan en önemli yapısal bileşenidir. Denizaltı mukavim teknesi tasarımından maksimum verimlilik için bazı amaç fonksiyonları esas alınmaktadır. Bunlar maksimum mukavemet ve iç hacim nezdinde minimum ağırlığa sahip yapılardır. Sephiye faktörü olarak dikkate alınan ağırlık/hacim oranı denizaltı mukavim teknesi tasarımlarında değerlendirilen önemli bir parametredir. Yapısal verimlilik açısından bu değerin minimum olması istenmektedir. Denizaltı ömrü boyunca icra edeceği görevler nezdinde değişen dalış derinliklerine bağlı olarak hidrostatik yüklere maruz kalmaktadır. Bu dalış derinlikleri denizaltı mukavim teknelerinin kullanım ömrü başta olmak üzere tasarımlarına etki eden birincil bileşenlerdir. Denizaltı mukavim teknesi göçme derinliğindeki basınçta burkulmaya maruz kalmaktadır. Denizaltıların yapısal olarak stabil olabilmeleri için burkulma kaynaklı oluşacak deformasyonlara karşı dayanaklı olması gerekir. Bu tez kapsamında gerek mukavim tekne yapısal elemanların boyutlandırılması gerekse kritik burkulma basınçlarının hesaplamalarında göçme dalış derinliği basıncı esas alınmıştır. Denizaltı mukavim tekne yapısal elemanların boyutlandırılmasında Dohan Oh ve Bonguk Koo tarafından optimum yapısal tasarım için önerilen yaklaşım kullanılmıştır. Dohan Oh ve Bonguk Koo yapmış oldukları araştırma sonucunda kabuk kalınlığı, flenç genişliği, flenç kalınlığı, web yüksekliği ve web kalınlığı için yarıçap, akma dayanımı ve tasarım basıncı ile bağlantılı ağırlık optimizasyona yönelik ilk boyutlandırma formülleri bulmuşlardır. Çalışma sonucunda ise mukavim tekne ağırlığının % 6 ila % 19 arasında azaldığını keşfetmişlerdir. Ayrıca bu tez kapsamında askeri standartlara göre de mukavim tekne tasarlanarak sonuçlar kıyaslanmıştır. Askeri standartlara göre ele alınan yaklaşımın mukavim teknenin optimum tasarımı açısından elverişsiz olduğuna ulaşılmıştır. Denizaltı mukavim tekne yapı malzemesi olarak yüksek akma dayanımına sahip alaşımlama veya ısıl işlemle üretilmiş HY sınıfı çelikler kullanılmaktadır. Bu çelik malzemeler yüksek elastisite modülü avantajları ile burkulma hasarlarından kaçınarak tasarım yapmayı mümkün kılmaktadır. Bu çalışmada tasarlanan tüm mukavim tekne yapısal elemanlarının tümünde HY100 çeliği kullanılmıştır. Denizaltı mukavim teknesi tasarımlarında burkulma mukavemetinin arttırılması için yapıda takviye elemanları kullanılmaktadır. Literatürde yapılan çalışmalar incelendiğinde farklı geometride takviye elemanlarının kullanıldığı görülmüştür. Bu tezde takviye elemanı olarak T ve lama kesitleri tercih edilmiştir. Günümüz gemi konstrüksiyonları incelendiğinde nihai mukavemet için boyuna ve enine elemanların kullanıldığı farklı sistemler görülmektedir. Bu çalışmada T ve lama takviye elemanlarının kullanıldığı enine, boyuna ve hem enine hem boyuna (kombine) sistemler incelenerek en optimum tekne geometrisi araştırılmıştır. Lama ve T takviyeli sistemlerin tasarımında aynı kesit atalet momenti yapıları kıyaslamada esas alınmıştır. Tekne içi kullanılabilir hacim avantajları nedeniyle takviye elemanlarının mukavim teknenin dış kısmında kullanıldığı dıştan takviyeli sistemlerde tasarlanmıştır. Denizaltı mukavim teknesi hidrostatik basınç altında kabuk kararsızlığı ve genel kararsızlık olmak üzere iki farklı hasar davranışı göstermektedir. Bunlardan kabuk kararsızlığı takviyeler arası desteklenmeyen kabuk uzunluğunun deformasyona uğradığı asimetrik ve simetrik burkulma şekilleridir. Genel kararsızlık burkulma şekli ise takviyelerin kesit atalet momentlerinin yetersizliğinden kaynaklanan takviyelerle birlikte yapının burkulmasıdır. Bu çalışmada kabuk ve genel kararsızlık deformasyonuna sebep olacak kritik burkulma basınçlarının hesapları için DNV-GL klas kuruluşu nezdinde David Taylor model havuzunda yapılan deneysel çalışmalar baz alınarak üretilen formüllerden yararlanılmıştır. DNV-GL hesapları temel alınarak hesaplanan kritik burkulma basınçlarının akabinde öz değer burkulma analizleri gerçekleştirilmiştir. Genel kararsızlık burkulma şeklinin gözlendiği bu analiz sonucuna, DNV-GL klas kuruluşu nezdinde hesaplanan kritik burkulma basıncının yakınsadığı gözlenmiştir. Optiumum tekne yapısının araştırıldığı bu çalışmada aynı ağırlık değerinde farklı takviyelerin kullanıldığı sistemlerde maksimum kritik burkulma basıncı araştırılmıştır. Optimizasyon çalışması için Ansys'in optimizasyon aracı burkulma analizine bağlanmıştır. Optimizasyona temel teşkil eden giriş parametreleri olarak kabuk, web ve flenç kalınlıkları düşünülmüştür. Çıktı parametreleri olarak ağırlık, kritik burkulma basıncı ve kullanılabilir iç hacim belirlenmiştir. Optimizasyon çalışması sonucu flenç kalınlığının kritik burkulma basıncıyla iyi bir korelasyon yakaladığı gözlenmiştir. İdeal geometrinin araştırıldığı sonlu elemanlar analizleri sonucunda reelde de birçok denizaltı mukavim teknesi tasarımında da kullanılan T takviyeli enine sistemlerin ağırlık/mukavemet açısından uygun olduğu görülmüştür. Her ne kadar kullanılabilir iç hacim açısından dıştan takviyeli sistemler avantajlı olsa da mukavemet açısından istenilen sonuçlar elde edilememiştir. Boyuna takviye elemanlarının kullanıldığı sistemler burkulma mukavemeti açısından değerlendirildiğinde bu takviyelerin yapıları desteklemede çok yetersiz kaldığı görülmüştür. Kombine sistemlerin enine içten takviyeli sistemlere göre aynı kritik burkulma basıncında daha ağır kaldıkları görülmüştür. Optimum destek tipi olarak, T takviyelerin burkulma açısından lama profillere göre daha efektif olduğu sonucuna varılmıştır. Aynı ağırlıkta tasarlanan mukavim tekneleri azalan kritik burkulma basıncına göre sıralayacak olursak: enine içten takviyeli sistem, enine dıştan takviyeli sistem, kombine içten takviyeli sistem, kombine dıştan takviyeli sistem, boyuna içten takviyeli olmaktadır.
İçten yanmalı motor egzoz manifoldunun sayısal modellenmesi ve incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Benek, Görkem ; Özsoysal, Osman Azmi ; 692492 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği

Dünya ticaret hacmini oluşturan insan ve yük taşımacılığında kullanılan araçların büyük çoğunluğunda içten yanmalı motorlar kullanılmaktadır. İçten yanmalı motorların geniş bir kullanım alanına sahip olmasının nedeni olarak bu motorlardan geniş bir yelpazede güç elde edilmesi ve performanslarının yüksek olması gösterilebilir. İçten yanmalı motorlarda alt ısıl değeri yüksek olan fosil yakıtlar, biyodizeller ve hidrojen bazlı yakıtlar kullanılabilir. Fakat tedarik zinciri ve üretim maliyetleri ele alındığından içten yanmalı motorlarda en fazla fosil yakıtlar kullanılmaktadır. İçten yanmalı motorlarda kullanılan yakıtlar ele alındığında, bu motorlar karbon başta olmak üzere yüksek emisyon oranlarına sahiptir. İçten yanmalı motorlardan kaynaklanan emisyonlar sera gazı etkisine neden olmakta ve küresel ısınmanın en önemli etkenlerinden biri sayılmaktadır. Günümüzde yakıt verimliliğinin artması dolayısıyla yakıt tüketiminin azalması oldukça büyük önem kazanmıştır. Çevreye verilen zararların azaltılması için, hem hidrojen tabanlı yakıtlar üzerine çalışmalar hem de içten yanmalı motorların ısıl ve mekanik verimlerini yükseltmeye yönelik çalışmalar güncel şekilde devam etmektedir. Gelişen bilgisayar teknolojisi ile içten yanmalı motorların enerji verimliliğini arttırmaya yönelik çalışmalar, bilgisayar ortamında model oluşturularak yapılmaya başlanmıştır. Bu sayede yapılan geliştirme çalışmaların, hızlı, pratik, ucuz ve çevreye verdikleri zararın minimum olması amaçlana gelmiştir. İçten yanmalı motorların çalışma çevriminde gaz akışı ve yanma olayları gerçekleşmektedir. Basit bir şekilde anlatılacak olursa motorun giriş kısmından hava emilir, emilen havanın silindir içerisinde yakıt ile karışmasıyla yanma olayı gerçekleşir. Yanma olayından elde edilen enerji silindir vasıtasıyla hareket enerjisine dönüştürülür. Yanma sonrasında açığa çıkan egzoz gazları da içten yanmalı motorun dışına egzoz sistemi yardımıyla atılır. İçten yanmalı motorlar bilgisayar ortamında modellenirken akış ve yanma olayları modellenmektedir. Bu motorların çalışma çevrimi karışık olduğundan emme, yanma ve egzoz adımlarının ayrı ayrı incelenmesi modelleme çalışmalarına hız ve pratiklik getirmektedir. İçten yanmalı motor içindeki gaz akışı modellenirken akış, sıkıştırılabilir akış olarak kabul edilir. Sıkıştırılabilir akış modellenirken Navier Stokes denklemleri kullanılır. Fakat kullanılan bu denklemler analitik olarak çözülemeyen veya çözülmesi zor olan diferansiyel denklemlerdir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği modellerinde bu denklemleri çözmek için farklı yaklaşımlar ve basitleştirmeler kullanılır. Akış koşulları ve sınır şartları belirlenerek oluşturulan model bu çalışmada sonlu hacimler yöntemi kullanarak çözülmüştür. Sonlu hacimler yöntemi kapsamında oluşturulan model çok küçük hacimlere bölünmüş ve bu hacimlerde Navier Stokes denklemleri çözülmüştür. Bilgisayar ortamında oluşturulan akış probleminin çözümünde çeşitli paket programlar kullanılmaktadır. Genel olarak bu paket programlara, kullanıcı dostu olması açısından müdahale imkanı kısıtlıdır. Bu programlarda model oluşturulur, sınır şartları girilir. Programa tanımlanmış olan çözüm yöntemlerinin içinden uygun olan seçilerek programdan sonuçlar elde edilir. Bu çalışma da ise OpenFOAM (Open Field Operation and Manipulation) programı kullanılmıştır. Bu program açık kaynaklı olup isteyen herkesin ulaşımına açık bir programdır. Bu program kapsamında belirli bir algoritma oluşturulmuş ve programın kodları herkesin paylaşımına açılmıştır. Modele ait geometri ve sınır şartlarınının yanı sıra çözüm yöntemleri de dahil olmak üzere her koda müdahale imkanı verilmiştir. Uygun sınır koşullarını veya çözüm yöntemlerini programın içine aktararak kendi probleminize ait düzenlemeleri rahatlıkla uygulama imkanı sunmaktadır. Programın bu imkanları ve açık kaynak olması ele alındığında bu tez çalışmasında kullanılması uygun görülmüştür. Bu tez çalışmasında gemi dizel motorunun egzoz manifold içindeki egzoz gazlarının hız ve basınç dağılımları ve türbülans karakteristikleri incelenmiştir. Gemi dizel motorunun egzoz valfleri ve manifoldu içindeki değerleri kullanılarak manifold içindeki gaz akışı modellenmiştir. Bu çalışmada 3.96 litre hacminde 16 silindire sahip V tipi gemi dizel motorunun egzoz manifoldu kullanılmıştır. Gemi dizel motoru dört stroklu olup türboşarjlıdır. İncelenmek için seçilen motor bloğundaki ateşleme sırası 5-2-8-3-4-6-1-7 şeklindedir. Manifold içindeki akış modellenirken, egzoz valflerinden manifolda doğru giren egzoz gaz akışı sırası ve zamanlaması bu ateşleme sırasına göre oluşturulmuştur. Gemi dizel motorunun manifoldu modellenirken 1:1 ölçek kullanılmıştır. Manifoldun geometrisi, egzoz gazlarının hız ve basınç değerleri, egzoz valflerinin açılma zamanlaması ve ısı transferi ele alındığında egzoz manifoldu modellenirken belirli bir ölçek kullanarak boyutların küçülmesi sağlanamamıştır. Modellenen egzoz manifoldu 1820 mm uzunluğunda, 130 mm çapındadır. Egzoz valfi ile manifold arasındaki bağlantı borularının uzunluğu 145 mm'dir. Bağlantı borularının egzoz valfi tarafındaki çapı 80 mm, manifolda bağlandığı noktalardaki çapı 50 mmdir. Manifoldun boyutlarını ölçeklendirerek küçültemediğimizden sonlu hacimler metodunu uygulamak için oluşturulan hücre sayılarında yüksek adetlere çıkılmak zorunda kalınmıştır. Oluşturulan modelin hücre sayısından bağımsızlığını gösterebilmek için model ağ örgüsü kaba (coarse), orta (medium) ve sık (fine) olmak üzere üç farklı sıklıkta hücre sayısına bölünmüştür. Bunlardan kaba olan ağ örgüsü 1.3 milyon hücre, orta olan ağ örgüsü 1.8 milyon hücre ve sık olan ağ örgüsü 2.3 milyon hücreden oluşmaktadır. Oluşturulan problemde çözülecek olan denklem sayısının fazlalığı, zamana bağlı değişimler ve hücre sayısı göz önünde bulundurulduğunda çözüm süresinin uzun olduğu bilinmektedir. Egzoz manifold modeli uygun denklemler ve sınır şartları kullanılarak zamana bağlı olarak çözüldüğünde elde edilen verilerin, gerçek gemi dizel motoru üzerinden alınan değerlerle uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde manifold içinde türbülansın ve basınç dalgalanmalarının oluştuğu gözlemlenmiştir. Oluşan bu basınç dalgalanmasının, manifold çıkışında bulunan türbine akışın lineer girememesi ve türbin veriminin düşmesine neden olduğu görülmüştür. Ayrıca egzoz valflerinin açılması esnasında valf civarında yüksek basınç oluştuğu gözlemlenmiştir. Bu durum manifold içinde basınç kayıplarına yol açmakta ve süpürme veriminin düşmesine yol açmaktadır. Egzoz manifoldu içindeki basınç kayıplarını, türbülansı ve basınç dalgalanmasını azaltmak için manifoldun kapalı ucuna kör boru eklenmiştir. Kör boru eklenmesi ile oluşan yeni egzoz manifold modeli çözülerek manifold içindeki basınç dağılımı ve türbülans değerleri incelenmiştir. Eklenen bu hacim özellikle kör uca yakın bulunan silindir bağlantı borularındaki basınç değerlerini azaltarak egzoz manifoldu içindeki basınç dağılımının düzenlenmesini önemli ölçüde etkilediği gözlemlenmiştir. Ayrıca duvarlardan gelen basınç dalgalarını yansıtarak akışı zayıflatarak manifold ve ara bağlantı boruları boyunca daha yumuşak basınç değişimlerine neden olduğu ve özellikle kör uç tarafında türbülansın azaltılmasına yardımcı olduğu görülmüştür. Sonuç olarak manifold içindeki basınç dağılımı ve türbülans değerlerinde kayıpların azaldığı yönünde değişimler görülmüştür. Bu çalışmanın devamında optimize edilmiş herhangi bir ek hacim geometrinin, silindirlerin performans özelliklerini daha da iyileştireceği düşünülmektedir.
İstanbul şehir hatları vapurları ana tahrik sisteminin hidrojen yakıt hücresine dönüşümünün tekno-ekonomik incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023) Özgül, Murat ; Özsosyal, Osman Azmi ; 810673 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı

19.yy'da başlayan sanayi çağı ile birlikte insan gücünün yerini makine gücü almış ve büyük üretim çağı başlamıştır. Serbest piyasa ekonomisi teorisinin ortaya atılması ve yaygınlaşmaya başlaması ile birlikte yeni ticaret rotalarının oluşturulması ile üreticiler mallarını dünyanın diğer ucuna daha hızlı ve güvenilir bir şekilde ulaştırma ihtiyacı duymuşlardır. Fakat bu çağ ile başlayan üretim, ticaret ve ulaştırma sektörlerindeki büyüme sebebiyle atmosfere salınan sera ve tehlikeli gazlar sebebiyle tüm canlıların yaşamı olumsuz etkilenmiştir. Ulaştırma sektörü kaynaklı atmosfere salınan gazların büyük çoğunluğunu denizcilik sektöründen kaynaklanmaktadır. Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) tarafından bu konu dikkatle incelenmiş ve gemi inşa ve işletmeciliği alanında birçok kısıtlama ve yenilikler zorunlu kılınmıştır. Bu kısıtlamalardan dolayı gemi inşa sektörü klasik tahrik sistemlerinin yerine alternatif çözümlere yönelmeye başlamış ve birçok yeni teknoloji sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG), sıkıştırılmış doğal gaz (CNG), elektrik motorları vs.) gemilere uygulanmaya başlamıştır. Bu alternatif yöntemlerinden bir tanesi de Hidrojen yakıt hücreleridir. Bu tezin amacı İstanbul Şehir Hatları idaresinde bulunan vapur ve gemilerin muhtemel hidrojen yakıt hücresi tahrik sistemleri ile inşa edilebileceği veya tahrik sistemlerinin hidrojen yakıt hücreli tahrik sistemlerine muhtemel dönüşümü hakkında bir kaynak oluşturmak ve karar vericilere destek sağlamaktır. Bu çalışmada ilk bölümde küresel ısınma ve iklim değişikliği hakkında yapılan araştırma ve çalışmalardan yararlanılarak bilgiler verilmiştir. Ayrıca IMO tarafından tehlikeli gazların salınımını azaltmak adına gemi işletmeciliği alanında yapılan kısıtlamalar ve yeni zorunluluklar hakkında bilgi verilmiştir. Bu çalışmanın ikinci bölümünde hidrojen yakıt hücreleri, çeşitleri, kullanım alanları, kimyasal ve termodinamik özellikleri ve hidrojen yakıt hücrelerinin gemi inşa sektöründe uygulama konuları hakkında ayrıntılı bilgiler verilmiştir. Üçüncü bölümde İstanbul Şehir Hatları idaresinde bulunan ŞH KÜÇÜKSU vapurunun teknik özellikleri ve ihtiyaç duyacağı ana ve yardımcı tahrik sistemleri güç gereksinimi üzerine bir model çalışması yapılmıştır. Daha sonra İstanbul Şehir Hatları idaresinde bulunan ŞH KÜÇÜKSU vapuruna ait hali hazırda bulunan genel özellikler, ana ve yardımcı makine tahrik sistemleri bilgileri, yakıt ve yağ sarfiyat bilgileri, yıllık bakım masrafı gibi spesifik bilgiler ekonomik analiz ve karşılaştırma yapılabilmesi adına kurum idaresi ile yapılan resmi yazışmalar ve makine üreticisinin teknik dökümanından elde edilmiştir. Dördüncü bölümde tekno-ekonomik inceleme yapılabilmesi maksadıyla ihtiyaç duyulan ekonomik terimler tanımlanmıştır. Bu çalışmada hidrojen yakıt hücreli tahrik sistemleri ve İstanbul Şehir Hatları idaresinde bulunan ŞH KÜÇÜKSU vapurunun mevcut tahrik sistemlerinin yıllık toplam sevk maliyetlerine dayanan bir analiz yapılmıştır. Yıllık toplam sevk maliyetleri hesaplamasında sermaye harcamaları (CAPEX) ve operasyonel harcamalar (OPEX) olarak iki maliyet üzerine hesaplamalar yapılmıştır. Ayrıca ŞH KÜÇÜKSU vapurunun mevcut sistemlerinin ve hidrojen yakıt hücreleri sevk sistemleri ile ekonomik olarak karşılaştırılabilmesi için net bugünkü değer (NPV) ve yaşam döngüsü maliyeti (LCC) gibi finansal tanımlara yer verilmiş ve hesaplamalar yapılmıştır. CAPEX, 20 yıllık bir operasyon süresi ve 10% bir indirim oranı ile analiz yapılmıştır. İlk kurulum ve yatırım maliyetleri ise (IC) hidrojen yakıt hücresi üniteleri için daha önceden yapılan çalışmalardan ve hidrojen piyasa fiyatları baz alınarak hesaplanmıştır. Tüm tüketim maliyet hesaplamalarında 3% bir enflasyon payı dahil edilmiştir. Ayrıca tüm OPEX için net değer formülasyonunda yer alan değerler 20 yıllık bir yatırım ve operasyon süresi ile 3% ve 5% bir iskonto oranı için hesaplanmıştır.
Kompozit bir teknenin dip levha optimizasyonu

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023) Kılıç, Recep Tayyip ; Yıldızdağ, M. Erden ; 803693 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

Gemi sanayinde üretim malzemeleri teknolojinin gelişmesine paralel yönde değişim göstermektedir. Eski çağlarda ağaç kütüklerinin birbirine bağlanması ile elde edilen sandallar zamanla yerlerini işlenmiş ahşaptan üretilmiş teknelere bırakmıştır. İnsanoğlu metalleri eritip şekil verebildiğinde ise demirden yapılma büyük ve dayanıklı gemiler üretilmeye başlanmıştır. Günümüz teknolojisinde ise demirden yapılan hantal gemilere alternatif olarak çok daha hafif benzer dayanımları gösteren kompozit tekneler üretilmektedir. Kompozit iki veya daha fazla materyalin niteliklerinde değişim olmadan makro düzeyde bir araya gelmesi ile oluşan yapısal malzemedir. Gemi inşaatı sanayisinde polimer matrisli kompozitler kullanılır. Bu kompozitlerde reçine olarak en çok polyester, epoksi ve vinilester; lif olarak da en çok cam elyaf, karbon elyaf ve aramid elyaf kullanılır. Diğer tekne türleri gibi kompozit tekneler de üretilirken belli standartlar ve kurallara tabi tutulur. 24 metre ve altı tekneler daha çok Uluslararası Standardizasyon Teşkilatı'nın (ISO) koyduğu kurallar çerçevesinde boyutlandırılır. Standartlar teknenin dip, borda, güverte gibi kısımlarındaki levhaların ve destek elemanlarının dayanması gereken yüklemeleri ampirik formüller yardımı ile hesaplanmasını sağlar. Yapısal tasarımı yapan mühendis, hesaplanan yüklemeye dayanması şartı ile yapısal elemanların ölçülerini, adetlerini ve konumlarını belirlemede özgürdür. Yapısal elemanlar boyutlandırılırken müşterinin isterileri, malzemelerin standart ölçülerde üretilebilirliği ve en önemlisi üretim maliyetleri göz önüne alınır. Üretim maliyetlerini düşürmek için farklı optimizasyon çalışmaları yapılmaktadır. Bu çalışmada kompozit bir teknenin dip levhası üretim maliyetlerini düşürme amacıyla optimize edilmiştir. Literatürde daha önce kullanılan ölçülerde bir levha ve levhayı destekleyen iki adet şapka tipi destek elemanı ele alınmıştır. Dip levhasına etki eden kuvvetler Uluslararası Standardizasyon Teşkilatı'nın 'ISO 12215-5:2019' bölümüne göre belirlenmiştir. Belirtilen bölümdeki kurallar doğrultusunda tekne ve levha ölçüleri kullanılarak; tasarım kategori faktörü (kDC), dinamik yük faktörü (kDYN), boyuna basınç dağıtım faktörü (kL), alan basıncı azaltma faktörü (kAR) katsayıları hesaplanmış bu katsayılar yardımıyla levhaya etki eden basınç kuvveti bulunmuştur. Levha Ansys Mechanical APDL 2021 R1 programında modellenmiş ve analiz edilmiştir. 4 mm'lik 5 katmandan üretileceği düşünülen levhanın her bir katmanı birbirinden bağımsız oryantasyon açısına sahiptir. Yapılan optimizasyon çalışmasında ilk olarak en uygun oryantasyon dizilimi aranmıştır. En uygun dizilim kullanılarak daha sonra ; levha genişliği ve destek eleman yüksekliği optimizasyonu, katman kalınlığı optimizasyonu, sabit hacimde levha genişliği ve katman kalınlığı optimizasyonu yapılmıştır. Yapılan çalışmaları neticesinde ilave bir güçlendirmeye gerek kalmadan sadece levhada açı ve katman optimizasyonu yapılarak çok daha az malzeme ile yeterli dayanımın sağlanabileceği kanıtlanmıştır.
Reduction of the sail root vortex of DARPA Suboff submarine

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023) Kayacan, Burcu ; Takinacı, Ali Can ; Şalcı, Aydın ; 779376 ; Department of Naval Architecture and Marine Engineering

Su yüzeyinin altında ve üstünde hareket edebilen denizaltılar kullanım amacına göre farklı tasarımlarda olabilen kendinden tahrikli su taşıtlarıdır. Bu çalışmada askeri amaçlı kullanılan denizaltılar göz önünde bulundurularak hidrodinamik iyileştirmeler yapılmıştır. Denizaltılar 1. Dünya Savaşında aktif olarak kullanıldıktan sonra donanmalar için önemli bir askeri güç haline gelmişlerdir. Savaşta kullanılan ilk denizaltı olan American Turtle'ın Amerikan Bağımsızlık Savaşı'nda kullanılmasından günümüze kadar geçen zamanda, gizlilik her zaman askeri denizaltılar için önemli bir unsur olmuştur. Denizaltılar, birincil özelliği olarak gizlilikle yaratılmış ilk savaş makineleridir. Arkasındaki temel amaç, düşmanlar tarafından algılanmadan hedefe yaklaşırken, saldırı sonrası kaçabilen bir silah dağıtım platformu inşa etmektir. Devasa makine sistemleri ile okyanus ortamında saklanmak zor olsa da ileri teknolojileri sayesinde tespit edilememektedir. Gizliliğe yönelik özellikleri, gövdeleri etrafında kauçuk kaplama, nükleer güçle çalışan tahrik sistemleri, sessiz çalışma modları ve hidrodinamik olarak tasarlanmış gövde formları gibi teknolojileri içerir. Denizaltılar, basınç kuvvetini eşit olarak dağıtmak için aracın kullanım amacına göre hidrodinamik olarak tasarlanmış silindirik basınçlı gövdelere sahiptir. Kontrol yüzeylerinin uygun şekilde stabilite ve manevra kabiliyeti yapabilmesi, depolama yerleri sağlanması veya mürettebatın tahliyesine izin vermesi için yelken gibi eklentileri gerekli kılmaktadır. Bu da, gelen akışı bozmakta ve akış ayrışması meydana getirerek girdap oluşumuna neden olmaktadır. Bununla beraber, direnç değerini artırarak denizaltıları tespit etmeyi mümkün hale getirmektedir. Günümüzde birçok devlet, denizaltı yelkenlerinin ön formunu eski nesil denizaltılarda olmayan önder kenar yuvarlatmaları ile değiştirmiştir. Bu devletlerin başında Amerika Birleşik Devletleri olmak üzere Fransa, Japonya, Çin, İspanya gibi devletlerin nükleer güçle veya dizel-elektrik gücüyle çalışan saldırı amaçlı üretilen denizaltılarında rastlanmaktadır.
Short circuit analysis in the marine L.V. A.C power systems:an essential aspect of shipbuilding industry

(Graduate School, 2023) Us, Mustafa Atilla ; Ünsan, Yalçın ; 508191025 ; Naval Architecture and Marine Engineering Programme

Short circuits in ship electrical systems can cause equipment failure, fires, and even death. As thus, short circuit analysis is an important component of ship design and maintenance. This thesis examines the importance of short circuit analysis in the shipbuilding industry, the problems it presents, and the strategies available for overcoming these hurdles. The thesis begins by discussing the various implications of short circuits, such as equipment damage, power outages, and safety risks. The basic principles of short circuit analysis are then explained, including fault current calculations, fault isolation, and protective equipment coordination. Following that, the thesis discusses the difficulties associated with short circuit analysis in the shipbuilding industry, such as the complex and large-scale nature of ship electrical systems, the difficulty of obtaining testing equipment, and the requirement for specialized tools and expertise. The study recommends a strategy to solve these issues, including the use of modern simulation tools for fault diagnosis, the establishment of standard operating procedures for testing and maintenance, and the training of ship employees in short circuit analysis and prevention. The importance of classification organizations, which create standards and give direction on short circuit analysis and prevention, is also discussed in the thesis. It underlines the need of collaboration with classification bodies in ensuring that ships satisfy safety and regulatory criteria. The paper ends by emphasizing the significance of short circuit analysis in the shipbuilding sector. It shows why this study is crucial for assuring the safety and dependability of shipboard electrical systems. In addition, the paper underlines the need of shipbuilders having a thorough grasp of short circuit analysis and its application in order to assure the safety and reliability of their boats. In closing, the study presents a thorough review of short circuit analysis in the shipbuilding industry, including its significance, process, advantages, and application. It is a valuable reference for shipbuilders and electrical engineers involved in ship design and construction. Shipbuilding processes typically take months, and sometimes even years, to complete. Therefore, it is crucial for the electrical design to progress in harmony with the ship's equipment, considering cost and tracking aspects. However, critical design milestones must be achieved for the project to commence. At this point, conducting accurate and timely short circuit calculations becomes vital. Even in cases where the necessary information for short circuit analysis is unavailable, the aim is to calculate the maximum short circuit current with minimal errors, thanks to industry standards published for the shipbuilding sector. Various strategies and measures will be researched and examined to minimize errors. In this way, project progress can continue without interruptions, and the electrical design can seamlessly integrate into the shipbuilding process. During this process, electrical system integrators take on significant responsibilities, ensuring the proper integration of electrical equipment on board and the smooth operation of all electrical products. They facilitate the correct integration of electrical equipment, as well as the balanced distribution of electrical loads. Finally, short circuit analysis is an important phase in the electrical design, safety, and dependability of a ship while it is being built. Although it presents difficulties in the shipbuilding industry, there are solutions available to overcome these difficulties and ensure that ships are designed, built, and maintained to the highest safety standards. In addition, the impact of power sources and electrical consumers on the maximum short circuit will be emphasized. Furthermore, the study explains how to perform calculations with insufficient consumer and generator information at the beginning of the project, and when and how these calculations should be updated through iterative methods. This study aims to contribute to the understanding of the factors necessary for accurate and reliable results in short circuit analysis. Within the scope of this study, 11 different types of vessels will be examined, including Fast Crew Suppliers, Motor Yachts, Tugboats, Cruise Vessels, Factory Longliners, Oil Spill Response Vessels, Freezer Trawlers, Trailing Suction Hopper Dredgers, Oil Tankers, Ro-Ro Vessels, and General Cargo Vessels. Various conclusions will be drawn using the data obtained from these vessel types. The objective of this study is to analyse the electrical loads and generator information of different vessel types and derive various insights based on this data.
The sensitivity analysis of manoeuvring derivatives on a VLCC with turning circle simulation tests

(Graduate School, 2024-07-10) Adnar, Suat ; Kınacı, Ömer Kemal ; 508181026 ; Naval Architecture and Marine Engineering

A ship moving in six degrees of freedom (6DOF) exhibits surge, sway and yaw movements in calm water horizontally and these motions determine the manoeuvrability of the ship. Manoeuvrability can be defined as the ability of a vessel to manoeuvre to a desired course in a controlled manner and the effort required to maintain a given course. Although heave, pitch and roll motions are usually studied for seakeeping analysis, they can also be included in manoeuvring calculations. The International Maritime Organisation (IMO) requires ships to meet minimum manoeuvring performance criteria. In considering the service life of the ships, it is important to make predictions at the preliminary design stage with regard to manoeuvring performance, which is one of the most important performance criteria. In order to make these predictions, it is necessary to begin with the most efficient method in the triangle of cost, time and accuracy. System identification methods represent a particularly attractive methodology at this point. The system identification method can be defined as the construction of a mathematical model comprising both linear and non-linear components, based on experimental data and statistical methods. The accuracy of this method, which gives very quick results, is also relatively high. However, obtaining hydrodynamic coefficients can be defined as a disadvantage of this method. The hydrodynamic force and moment derivatives of the manoeuvre can be calculated by means of Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations or experimental model tests. The hydrodynamic coefficients are obtained by nondimensionalising the hydrodynamic derivatives. A mathematical model can be constructed based on experimental and numerical data. Abkowitz and MMG models are the most widely accepted mathematical models in the academic literature. American Bureau of Shipping (ABS) has proposed a mathematical model based on MARAD systematic series experiment data. ABS recommends this model to its clients for use in the preliminary design stage. The impact of hydrodynamic derivatives on the manoeuvring characteristics of the mathematical model is a subject of ongoing research. One of these research methods to be carried out in various ways is sensitivity analysis. In sensitivity analysis, the effects of certain deviations of the hydrodynamic coefficients on the manoeuvring indices are investigated by mathematical models. This enables the creation of a simpler and new mathematical model by removing the coefficients whose effect degrees will be neglected from the equation. In the existing literature, there have been investigations into the application of sensitivity analyses to a number of different models, including Abkowitz and MMG mathematical models. However, there is no evidence of a sensitivity analysis having been conducted on the ABS model. The objective of this thesis was to perform numerical simulations using the ABS mathematical model which derived by system identification method and to carry out a sensitivity analysis. The effects of hydrodynamic coefficients are investigated by simulating the turning manoeuvre of a VLCC ship using numerical simulations. The coefficients with the highest and least impact on the turning manoeuvre are identified and presented. This study is analysed under four headings. Section 1 contains a literature review and basic information. Section 2 outlines the linear and non-linear equations of the mathematical model used in numerical simulations. Section 3 provides information on the numerical simulations and presents the simulation outputs. Finally, Section 4 summarises the results and offers an interpretation.
Yüzer güneş enerji sistemlerinde yapısal analiz

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023) Polat, Yunus Emre ; Ünsan, Yalçın ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı

Artan enerji ihtiyacını karşılamak ve temiz bir enerji için güneş enerji panellerinin önemi günden güne artmaktadır. Özellikle son 15 yılda fotovoltaik panel fiyatlarının % 95 oranında ki düşüşü bu alanda ki yatırımları teşvik edici olmuştur. Fakat geniş alanlara ihtiyaç duyan güneş enerji panelleri aynı enerji miktarını üreten bir doğal gaz çevrim santraline nispeten 150 kat fazla alan işgal etmektedir. Özellikle geniş alanlara ihtiyaç duyan ülkeler ve arsa fiyatlarının yüksek olduğu yerler için maliyetin büyük bir kısmı alan maliyetine gitmektedir. Bu maliyetten kurtulmanın bir yolu olarak su üstü kurulumlar denenmiştir. Bu kurulumlarda güneş panellerinin sıcaklık sebebiyle daha verimli çalışabileceği bir ortam oluştuğu farkedilmiştir. Sistem kurulu olduğu rezevuarda ki buharlaşma sebebi ile doğal bir soğutma etkisi oluşturmakta bunun sayesinde de daha yüksek verimlilikte çalışabilmekte ve aynı zamanda su kütlesinin güneş ışınlarından büyük oranda korunması ile buharlaşma etkisini ciddi şekilde düşürmektedir. Verimlilik oranın soğutma etkisi ile panelde ki her bir derece için % 0,40 ile 0,65 toplamda % 10 – 25 arasında değişen miktarlarda arttırdığı gözlemlenmiştir. Doğa üzerine etkileri için yapılan araştırmalarda ise farklı görüşler olsa da çevreye fiziksel olarak faydalı kimyasal olarak zararlı olduğu fikri benimsenmiştir. YGES bileşenleri incelendiğinde temelde 5 bileşenin olduğu görülüyor. Bu bileşenler güneş enerjisi paneli, taşıyıcı dubalar, bağlama sistemi, kablolama ile sahil bağlantısı ve ankraj sistemidir. Yüzer sisteme etkiyen kuvvetler incelendiğinde; sistemin kendi ağırlığı, rüzgâr yükü ve hidrodinamik yükleri içermektedir. Tezde bu yüklerden ağırlık kısmı hesaplanmış diğerleri başka çalışmalardan alınmıştır. Tasarlanan duba konfigürasyonunda üç panel birbirine köşebentlerle bağlı ve 35°'lik ve 10°'lik ayarlanabilir açılarla dubalara rüzgâr yükü etkimektedir. Hesaplanan ve alınan yüklere göre dubalar üzerinde ANSYS programı ile sonlu elemanlar analizi yapılmış. Dubaların üzerinde ki düz yüzeyler farklı desenlerle değiştirilerek analizler tekrarlanmıştır. Seçilen desenler artı, çarpı ve yuvarlak şekildedirler. Yük ve yüzey alanı aynı olmasına rağmen oluşan gerilim değerleri farklı oluşmuştur. Düz yüzeyde 18,3 MPa, çapraz desende 16,9 MPa, artı desende 16,1 MPa ve yuvarlak desende 8,2 MPa değeri analiz edilmiştir. Elde edilen analiz sonuçlarına göre yuvarlak desenli dubanın çok daha mukavim bir yapıya sahip olduğu ortaya çıkmıştır. Yapılan bir diğer analizde ise Türkiye çevresindeki denizlerden elde edilen dalga yüksekliği ve sıklığı değerlerinden yola çıkarak yapılan yükleme koşullarında malzeme değişken gerilmelere maruz kalmıştır. Kulakçıklarda oluşan değişken gerilme yorulması hesapları sonucu güvenlik katsayısı olmamasına rağmen 3,09 yıllık ömür bulunmuştur. Fakat yüzer güneş enerji sistemlerinin her bir bileşeni için 20 – 25 yıllık ömür biçilmiştir ve hesaplanan ömür bunun çok altındadır. Bu sebeple açık denizlerde yüzer sistemlerin kullanımı yapısal anlamda kısa ömürlü olacağı sonucu elde edilmiş olur. Hidroelektrik santralinin kurulu olduğu barajlarda yüzer sistemleri kullanmak, invertör ve iletim hattı kablo maliyetlerini düşürecektir. Fakat hidroelektrik santralinin elektrik ürettiği süreçte ciddi su seviyesi değişimleri gözlemlenmektedir. Değişken su seviyesine ayak uydurabilen bir bağlama elemanı tipi henüz bulunmamıştır. Bu konuda tezde önerilen bağlama türü kazıklama tiptedir. Diğer kazıklama tiplerinden farklı olarak teleskopik boru sistemli bağlama ile yukarı aşağı yönlü hareket sağlanabilecek ve rulmanlar ile platform güneşin olduğu yöne kolayca döndürülerek enerji verimliliği arttırılacaktır.

Gözat

Başlık ile LEE- Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri