FBE- Deniz Ulaştırma Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI


Son Başvurular

Şimdi gösteriliyor 1 - 5 / 26
  • Öge
    Energy efficiency oriented model based investigation of marine diesel engine and auxiliary systems
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Dere, Çağlar ; Deniz, Cengiz ; 671339 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği
    The fact that transportation of goods by seaways is the most efficient method in international transportation and the increasing trend in world trade leads to an increment in the volume of sea trade and raises the number of merchant ships. There is a directly proportional relationship between industrial production and transportation of goods. As a result of growth in production, the transportation of goods has been increasing with the share of carbon emission volume of shipping in total global anthropogenic emissions. Since the merchant fleet propulsion is heavily depended diesel engines, carbon-contained fuels are in use, particularly Heavy Fuel Oil (HFO) with 79% dominancy. Carbon emissions, the combustion product, as a greenhouse gas, has severe effects on environment, like climate change. Marine Environment Protection Committee (MEPC) as a sub-committee of International Maritime Organisation (IMO) has agreed on putting forward efficiency measures to decrease carbon emissions from shipping. Efficiency Design Index (EEDI) and Ship Energy Efficiency Management Plan (SEEMP) are two main mandatory regulations. Additionally, Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI) was proposed to standardize the calculation method for ships' energy efficiency during operation; however, the type of calculation method will be superseded by Carbon Intensity Indicator (CII) as a new standard. With the new standard, not only the annual fuel consumption data "Annual Efficiency Ratio" (AER) will be asked but also the efficiency plans for the next three years for the ships will be required. Furthermore, the ships which cannot meet the minimum efficiency requirements, must re-new the SEEMP plans, with a procedure how will they achieve, their measuring, self-evaluation and improvement methods. IMO GHG Strategy aims to mitigate carbon intensity of international shipping by 40% until 2030 and at least 50% up to 70% abatement by the year 2050. The reference line was determined according to the year 2008, emission levels. In the short term it can be achieved by less fuel consumption, which results in mitigation of carbon emissions. For the upcoming mid-term solutions that reducing the fuel consumption of ships by reducing energy consumption and increasing main engine efficiency. These all studies are called energy efficiency studies in maritime sector and the efficiency issue has been becoming a decisive challenge for the future shipping industry. Although, alternative fuels without carbon are just initiated to integrate to the shipping sector, transformation of the primary power fuels to the not carbon-contained fuel will take a long time for shipping sector. A significant amount of emission reduction was achieved after 2008 to 2015 because of slow steaming operations, the average engine loads of the ships decreased significantly because of global volume trade, efficiency regulations. However, the significant reduction comes from intrinsic relation between ship hull and speed. There is a cubic relationship between the ship speed and required power for propulsion. Ships are designed for optimized range of operational speed. Their propeller and main engine are chosen according to planned rpm and propulsion power in the range of operational load. However, while in the slow steaming operation ships are not operated in their designated operational range. Although, operating out of the optimized operational range leads to loss of efficiency, reduced drag force with reduced speed enables lesser fuel oil consumption for per nautical mile. Nevertheless, the solution to be questioned is how long speed reduction will be a solution considering lowering speed is limited. After 2015 the efficiency increment trend has slowed down, because the ships had not reduced their speeds anymore, slightly increase and decrease can be observed at the trends. In the light of operational trends in recent years, a brief summary was prepared for the state of the art developing technologies to reduce both fuel consumption and emission, search on the new approaches to increase the efficiency of the engines, combined with engine room equipment. It can be seen that the most type of measures were developed for reduced loads, particularly. There are some methods applied on the shipping operations such as using limited engine power via slow steaming, fitting the ship with energy recovering installations, exchanging some equipment with more energy-efficient ones, using alternative fuels and optimisation of trim, ballast or voyage course etc. The study of the thesis aims to decrease energy consumption used by auxiliary systems or reduce the consumption of the fuel by main engine of the ship through the implementation of efficiency enhancement methods proved by model-based approach. The approach was applied on container ship. The container ships tankers and bulk carriers represent the 65% of world fleet. Due to the relatively higher speed of container ships, slow steaming is much more popular among in container ships. With high power demand of the ships, and the increment in the sizes of the ships results in increment in installed main engine power. Increment in both capacity and main engine power, the auxiliary power demand of the ships increases. Therefore, not only the fuel consumption of the main engine but also energy demand of the auxiliary systems must be analysed. The study is carried out by three main studies, which are published articles, stated in chapters 2-3-4. In the thesis, the energy management methods, which are applied to main engine and auxiliary systems, will be introduced with their quantitative results section by section. Chapter one issues the main engine operational efficiency under different operational loads. The model-based approach was carried out with together with the combination of mean value engine model approach and zero dimensional model. Mechanical and thermodynamic principles are utilized to represent engine load-rpm relation and determination of in-cylinder and after processes, including, combustion, cooling, turbocharging. With the help of the developed engine model, cooling phenomenon is studied in order to calculate the potential of energy efficiency improvement in a container vessel. The effect of cooling on in-cylinder processes is discussed under variable engine loads, reduced loads, particularly. The outputs of the model is in-cylinder pressure and temperature diagram in a crank angle domain, Scavenge pressure, Exhaust pressure and temperature, turbocharging power, cooling losses, injection timing. All engine conditions are evaluated at steady state conditions. The simulation results showed that with elevated liner temperatures, as in the range of maximum continuous rating temperatures, at reduced loads, has favourable effects on generated power. If the power generated by the engine fixed with constant rpm for the ship brake specific fuel oil consumption reduces with lesser heat loss to the cylinder walls. As a consequence of keeping some part of the heat in the cylinder, increased pressure in the cylinder can be converted to mechanical energy through piston head and piston rod and that energy can be transferred to the motion of the propeller shaft via crank shaft rotation. However, not all the power can be transferred to a mechanical power, around 30% of the unrejected heat could be utilized as shaft power. Chapter two treats the operational case of seawater and freshwater cooling system in the engine room. As can be calculated in case study one, the main engine liner cooling demand reduces significantly in reduced loads. The goal of the study is to minimize electrical power consumption during slow steaming operation, hence equivalent fuel consumption and emissions could be decreased. A computational study was carried out in order to clarify potential savings with respect to main engine load. An optimized operation of auxiliary machinery load is proposed to increase the energy efficiency aspect of the main diesel engine operation. The study quantifies the energy savings in main engine cooling system which has significant potential to reduce electrical power consumption in slow steaming operations. The values obtained from the simulator were verified using the technical manual of a diesel engine, which have similar output power range. The results of calculations show that there is great potential to improve energy efficiency when variable pumps are used. Based on the results, from the main engine cooling system, 60% of electrical power demand reduction can be achieved. The power reduction saved by pumps, decreases considerable amount of marine diesel oil as 296.2 tons used by diesel generators or oil fired boiler which corresponds 924 tons of CO2 emission reduction and $207,300 cost saving. The Chapter three issues the compressed air system used as a vital sub-system for the operation of main engine and its components. The compressed air is a valuable energy source in operational manner, by the reason of intrinsic lack of efficiency in pressurization process. Operational pressure and leakage rate are the major variables which affect operational efficiency of the system. This study aims to reveal potential energy saving for the compressed air system. To this end, several pressure ranges, 29-30 bars to 14-18 bars, and different leakage rates 2.4% to 45% are evaluated. After the data was obtained from ships, thermodynamic calculations had been carried out. Optimization of pressure saves 47.3% in daily power requirement, 58,2% in compressed air unit cost, 18.4 and 57.4 tons of reduction in fuel consumption and CO2 emissions in a year respectively. High leakage rates can cause 2.7 times more power and fuel consumption. Finally, operating load, as an important indicator of compressor, makes imperfections identifiable. A detailed graphical evaluation of achieved improvement at electrical consumption need by suggested design pressure ranges was presented from both economic and environmental concept. In the conclusion, evaluation of energy management methods in the past to present and relation with the current studies are discussed with model based approaches. Further studies can be proposed by modelling method by integrated the models, developed in this studies. Model-based approach will be a prominent solution for near future shipping to prepare more realistic and accurate SEEMP plan and observing the future obstacles for subject ship.
  • Öge
    Boyalara ve kaplamalara nano metal oksit katkısının fiziksel, antikorozif ve antibakteriyel etkilerinin incelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Kızılkonca Duran, Ezgi ; Berker, Fatma Bedia ; 653876 ; Kimya Ana Bilim Dalı
    Boyalar ve kaplamalar dekoratif ve/veya koruyucu amaçlarla çeşitli yüzeylere, farklı şekillerde uygulanan ve uygulandığı yüzeyde sert ve ince bir film tabakası bırakan kimyasal maddelerdir. Boya endüstrisi yeni malzeme kullanımına oldukça açık, formülasyonların hızla değişebildiği, devamlı olarak gelişen, sürekli yeni ürünün hayat geçirildiği bir sektördür. Boya üretiminde bağlayıcılar, pigment ve dolgu maddeleri, çözücüler ve katkı maddeleri kullanılan temel hammedeler olup doğaldan sentetiğe pek çok farklı tipte olabilirler. Korozyon, UV (Ultra Viyole) yaşlanma ve iklimsel etmenler, mikrobiyolojik üremeler boyanın ve korumakta olduğu yüzeylerin raf ömrünü tüketen etmenlerdir. Boya üreticileri antikorozif boya eldesi için metal oksitler, pigmentler ve çeşitli katkı maddeleri kullanmaktadırlar. Bununla birlikte korozyon inhibasyonu yüksek, optimum salınım oranına sahip, çevre dostu pigmentlerin kullanımı araştırmacıların ilgi odağındadır. Korozyonun metalik yüzeyde yarattığı olumsuz etkilere benzer şekilde mikroorganizmaların da yapı malzemeleri üzerinde ciddi derecede bozundurcu etkileri olduğu bilinmektedir. Gerek inşaat boyaları gerekse deniz boyalarında biyosidal kısıtlamalar boya üreticilerini çevreye ve insan sağlığına daha az zararlı alternatif çözüm önerileri bulmaya itmektedir. Aynı zamanda UV yaşlanmanın önüne geçebilecek boya ve kaplamaların eldesinin, insan sağlığı ve ekonominin üzerindeki etkisi yüksektir. Boya sektöründe gümüş, bakır ve çinko oksit, fotokatalitik etkisi de olduğu bilinen, boyalara yüksek kapatıcılık sağlayan nano titanyumdioksit ve mekanik dayanımı arttıran nano silisyumdioksit gibi nano metal oksitlerin mikrobiyal, fiziksel ve kimyasal bozunmalara karşı kullanımları oldukça yaygındır. Nano metal oksit parçacıklar antibakteriyel özellikleri ve memeli canlılara minimum negatif etkileri ile gıda ambalajından, biyosensörlere, medikal biyodokulardan, farklı tipte boya ve kaplama malzemelerine varana dek birçok alanda kullanıma sahiptirler. Seryum oksit, Ce+3 ve Ce+4 oksidasyon basamakları arasında hızlı ve kolay geçiş özelliğiyle birlikte, fizikten kimyaya, biyolojiden malzeme bilimine pek çok alanda araştırmalara katalist, parlatıcı ajan, atioksidan ve UV absorber olarak konu olan bir metal oksittir. Nano seryum oksidin antibakteriyel ve fotokatalitik özellikleri üzerindeki son çalışmaların sonuçları, boyaların özelliklerini iyileştirici potansiyel ilave maddesi olacağı fikrini vermektedir. Çalışmada nano ve mikro partiküllü seryum oksitin boya formüllerine ilavesiyle, boyalarda yarattıkları çeşitli fiziksel, kimyasal ve antibakteriyel etkiler incelenmiştir. Bunun yanı sıra hazırlanan boyaların ticarileştirilebilmesinde önemli olabilecek viskozite, parlaklık, kapatıcılık, kuruma, öğütme gibi kalite kontrol parametreleri de gerçekleştirilmiştir. İlk önce, 5 mikron ve 25 nm olarak farklı iki tipte seryum oksitin, alkid reçineli boyalara dispersiyonu ile seryum oksitin solvent bazlı metal boyalara etkisi incelenmiştir. Bunun için blank boya (antikorozif ajan içermeyen), ticari antikorozif pigment içeren referans boya (RP), %3 mikro seryum oksit içeren boya (CER1), %3 nano seryum oksit içeren boya (CER2) ve %1 nano seryum oksit içeren boya (CER3) önce yüksek devirli dispersiyon sonrasında basketmil tekniğiyle hazırlanmıştır. Seryum oksit içeren boyaların öğütme, viskozite, yoğunluk, kuruma gibi kalite parametrelerinin referans boyaya yakın olduğu, kapatıcılık ve parlaklık değerlerinin ise CER1, CER2 ve CER3 için daha yüksek bulunmuştur. Nano ve mikro seryum oksit içeren boyaların referans boyaya göre sarılık değerleri daha yüksek, beyazlık değerleri ise daha düşük çıkmıştır. Hazırlanan boyaların metal yüzeye tutunma kuvvetleri incelenmiş, nano seryumoksitin boyaların adezyon kuvvetini arttırdığı buna karşın mikro seryum oksitin adezyon kuvvetini düşürdüğü görülüştür. Nano ve mikro seryum içeren boyaların sertlikleri ve darbe dirençleri referans boyaya göre yüksek bulunmuştur. Alkid reçineli boyaların termogravimetrik analiz yöntemiyle sıcaklık dayanımları incelenmiş tüm boya tipleri için termal dayanımların 245oC üzerinde olduğu görülmüştür. Boyaların fotokatalitik ve antikorozif özelliklerini incelemeden önce temas açısı ölçümleri gerçekleştirilmiştir ve 78,7 ile 83,1 arasında değişen temas açısı değerleriyle tüm hazırlanan boyaların hidrofilik özellikte olduğu görülmüştür. Seryum oksitin fotokatalitik etkisi ile kendi kendini temizleyebilme özelliği testlerinde metilen mavisi kirlilik etmeni olarak kullanılmış, uygulama sonrası metilen mavisi ile rengi maviye dönen boyaların, UV ışık altında maviliklerinin kaybolması izlenmiştir. UV ışık altında geçen süre sonundaki renk değerleri, metilen mavisi ile kirletilmeden önceki başlandıç renk değerleri ile L,a,b cinsinden karşılaştırılmış, renk farklılıkları (∆E) RP, CER1, CER2 VE CER3 için sırasıyla 5,47, 3,88, 0,80 ve 2,51 olarak tespit edilmiştir. Bu sonuca göre nano ve mikro seryum oksit içeren boyaların kirlilikleri UV ışık ile degredasyona uğrattığı ispatlanmıştır. UV yaşlanmaya karşı dirençse, boyaların UV kabin içerisinde 280-315 nm dalgaboyundaki UV-B ışına maruziyetleri sonrasında, sararmaya gösterdikleri direnç olarak, başlangıç renklerine oranla renk farkları cinsinden DE olarak bulunmuştur. Sonuçlara göre referans boya 9,25 gibi çok yüksek bir renk farkı verirken, CER1 3,40, CER2 2,66, CER3 ise 2,93 şeklinde daha düşük renk farkı göstermişlerdir. Bu sonuçlara göre mikro ve nano seryum oksitin alkid reçineli boyaların düşük sararma dirençlerini önemli ölçüde iyileştirdiğini söylemek mümkündür. Antikorozyon testleri hem tuz kabini yöntemi ile hem de boya ve kaplamaların elektrokimyasal özelliklerinin tespitinde sıklıkla başvurulan bir yöntem olan elektrokimyasal empedans spektroskopi (EIS) metodu ile gerçekleştirilmiştir. Tuz kabini testinde, tuzlu su buharına maruz kalan boyalı metal plakaların, 672 saat sonunda kabinden çıkartılarak korozyon dereceleri gözlenmiştir. Blank boya ve referans boyada şiddetli korozyon gözlenirken, mikro seryum oksit içeren CER1'de orta seviye korozyon gözlenmiştir. Nano seryum oksit içeren CER2 ve CER3'te ise korozyon belirtisi olarak herhangi bir adezyon kaybı, kabarcıklanma, soyulma veya çatlamak görülmemiştir. Bu sonuçlara göre %1 oranında nano seryum oksitin bile etkili antikorozif davranış sergilediği görülmüştür. Bu nedenle EIS testleri yalnızca referans boya (RP), %3 mikro seryum içeren boya (CER1) ve %1 nano seryum içeren boya (CER3) ile gerçekleştirilmiştir. EIS yönteminde Bode diyagramları ve Nyquist eğrileri, RP ve CER1 için çift zaman sabitli diyagramlar vererek metal yüzeyi ve boya katmanı arasında korozyonun başladığını gösterirken, CER3 için tek zaman sabitli diyagramlar korozif yüklerin boyayı aşarak metal yüzeyine ulaşamadığını ispatlamaktadır. Bode diyagramları ve Nyquist eğrilerinden elde edilen eş değer devreler ve sayısal veriler de sonuçları destekler nitelikte olmuştur. Çalışmanın ikinci basamağında seryum oksitin su bazlı dekoratif inşaat boyası olarak kullanımında antibakteriyel etkisini incelemek için seryum oksit içermeyen (SB0), %5 mikro seryum oksit içeren (SB1) ve %1 nano seryum oksit içeren (SB2) 3 tip boya hazırlanmıştır. İç ve dış cephe duvar boyalarına uygulanan sınıflandırma testlerinden olan yaş ovma direnci, su buharı aktarım hızı, su aktarım hızı testleri gerçekleştirilmiştir. Silinebilirlik özelliğini gösteren yaş ovma direnci testi sonuçlarına göre her üç boya da silinebilir özellikte çıkmıştır ancak silinme sonucu kuru film kalınlığındaki kayıp SB0, SB1 VE SB2 için sırasıyla 4,29, 3,19, 2,91 şeklinde çıkmıştır. Bu sonuçlar nano ve mikro seryum oksit disperse edilmiş boyaların silinebilirliğinin arttığının göstergesidir. Su bazlı dekoratif boyalarda su aktarımının düşük, su buharı aktarımının ise yüksek olması olumlu performans göstergeliridir. Gerçekleştirilen testlerde su buharı aktarım hızı SB2>SB1>SB0 iken su aktarım hızı SB0>SB2>SB1 şeklinde sonuç vererek nano seryum oksit ilavesinin performans testlerini olumlu etkilediği görülmüştür. Boyaların camsı geçiş sıcaklıklarının uygulama sıcaklığına yakın olması istenen bir durumdur. Hazırlanmış olan boyaların camsı geçiş sıcaklıkları dinamik mekanik analiz (DMA) cihazıyla SB0, SB1 ve SB2 için sırasıyla 13,10, 11,96 ve 14,8 oC olarak bulunmuştur. Dekoratif amaçlı boyaların genellikle oda koşullarında uygulandıkları düşünüldüğünde bu sonuçlar uygun gözükmektedir. Boyaların antibakteriyel davranışları Escherichia coli (E.coli) ve Staphylococcus aureus (S. aureus) bakterilerine karşı incelenmiş, 12 saat süresince boya yüzeyinde inkübe edilen bakteri kolonilerinin sayılarındaki zamanla azalış antibakteriyel aktivite olarak log CFU/g numune cinsinden hesaplanmıştır. E. coli bakterisine karşılık antibakteriyel aktivite %5 mikro seryum ilavesiyle yaklaşık 4,5 kat artarken, %1 nano seryum ilavesiyle yaklaşık 7 kat artmıştır. Benzer şekilde S. aureus bakterisine karşılık antibakteriyel aktivite %5 mikro seryum ilavesiyle yaklaşık 5 kat artarken, %1 nano seryum ilavesiyle yaklaşık 7 kat artmıştır. Nişasta, selüloz ve kitosan gibi bitkisel ve hayvansal kökenli polisakkarit, protein ve yağ türevleri, polimer kaplamaların eldesinde, petrol bazlı polimerlere karşılık çevre dostu, biyobozunur alternatifler olmuşlardır. Kitosan güçlü film oluşturma özelliği, metalik yüzeylere yüksek adezyon kuvveti, kendini onarabilme kabiliyeti ve antibakteriyelliği ile özellikle ambalaj malzemeleri, filtrasyon, doku kaplamaları gibi farklı pek çok uygulamaya sahiptir. Boyalarda ise özellike antikorozyon, antifouling ve kendi kendini onarma etkisi için kullanılma fırsatı sunmaktadır. Bununla birlikte nanometal oksitlerin, kitosan gibi polimer filmlerin fiziksel özelliklerini iyileştirdikleri birçok çalışma mevcuttur. Bu doktora çalışmasının üçüncü basamağında kitosan ile nano seryum oksit içeren ve içermeyen iki farklı kaplama malzemesi hazırlanmıştır. Kaplamaların daha elastik olması için asetik asit içerisinde hazırlanmış kitosan çözeltilere hidroksil etil selüloz (HEC) ve polietilen glikol (PEG) ilave edilmiştir. Çözeltilerden biri dökme yöntemiyle doğrudan film haline getirilmiş (Chi/PEG/HEC) diğerine ise %0,4 oranında nano seryum oksit ilave edildikten sonra filme dönüştürülmüştür (Chi/PEG/HEC/CeO2). Nano seryum oksit ilave edilmiş filmlerin daha kalın ve yeşil-sarı renkte olduğu, nano seryum oksit ilave edilmemiş filmlerin ise kalınlıklarının daha düşük, renklerinin ise mavi-kırmızı yönde olduğu görülmüştür. Filmlerin hidral dayanımlarını test etmek için gerçekleştirilen testlerde nano seryum oksit katkısının şişme ve büzüşme oranlarını düşürdüğü gözlenmiştir. Kaplama malzemelerinin su buharı aktarım seviyelerinin uygulamalara bağlı olarak optimum seviyede olması beklenmektedir. Chi/PEG/HEC ve Chi/PEG/HEC/CeO2 için su buharı aktarım test sonuçları sırasıyla 2823,4±388,0 g/d.m2 ve 1685,4±259,5 g/d.m2 olarak bulunmuştur. Su buharı aktarım hızına benzer şekilde nano seryum oksit ilavesinin filmin UV ışınların geçişini de düşürdüğü görülmüştür. Filmlerin transparanlıkları 600 nm dalga boyundaki % transmitanslarından sonuçlar, Chi/PEG/HEC için 53,069, Chi/PEG/HEC/CeO2 içinse 1,877 olarak bulunmuştur. TGA (termal gravimetrik analiz) yöntemiyle elde edilen termal dayanım test sonuçlarına göre nano seryum oksitin kaplamanın degredasyon sıcaklığını 180,24oC'den 199,84oC'ye arttırdığı görülmüştür. Hazırlanan film numunelerinin depolama modülü (E'), kayıp modül (E") ve tanδ(E"/ E') eğrileri çıkartılarak mekanik davranışları incelenmiş, düşük ve yüksek sıcaklıklarda düşük depolama ve kayıp modülü ile nano seryum oksit içeren kaplamanın elastikiyet kazandığı, nano seryum oksitin sıcaklık değişimlerine karşılık mekanik direnci arttırdığı görülmüştür. Strain-stres testinde Chi/PEG/HEC/CeO2 daha esnek davranış ile % 5.34 gerilmede koparken, Chi/PEG/HEC daha kırılgan davranış ile % 2.63 gerilmede kopmuştur. Antibakteriyel aktivite test sonuçlarına göre 12 saat süresince kaplama yüzeyinde inkübe edilen E.coli bakteri kolonilerinin sayılarında Chi/PEG/HEC için %13,55 azalma görülürken, Chi/PEG/HEC/CeO2 için %25,67 azalma görülmüştür. S. aureus bakteri kolonilerinin sayılarında ise Chi/PEG/HEC için %16,44 azalma görülürken, Chi/PEG/HEC/CeO2 için %25,67 azalma görülmüştür. Tüm sonuçlar değerlendirildiğinde marko ve nano seryum oksit kullanımının boyalara korozyon, UV yaşlanma ve bakteriyel üremeye karşılık direnç kazandırdığı, organik kirleticilere karşılık fotokatilik degredasyonla kendi kendini temizleyebilme özelliği gösterdikleri ispatlanmıştır. Özellikle nano seryum oksitin düşük oranlarda bile etkili olmasıyla, boya ve kaplamalar için maliyet düşürücü, elde edilebilirliği kolay, çevreci ve sürdürülebilir bir hammadde alternatifi olduğu ortaya konulmuştur. Gerçekleştirilen fiziksel, mekanik ve yüzey testleri bu savı destekler niteliktedir. Ayrıca su bazlı boyalara seryum oksit ilavesiyle antibakteriyel direnç kazandırılması literatüre ilk kez girmiştir. Antibakteriyel özellik gösterdikleri bilinen kitosan filmlerin nano seryum oksit ilavesiyle antibakteriyel etkilerini arttığı ispatlanmıştır. Yapılan testler sonucunda nano seryum oksit içeren kitosan bazlı filmlerin boyadan, gıda ambalajına, doku kaplamasından membran filtrelere pek çok alanda kullanımına imkan olduğu görülmüştür. Bu kaplama malzemesi özellikle deniz ve metal kaplamaları için alternatif bir malzeme olarak önerilmektedir.
  • Öge
    A rule-based human reliability assessment to enhance shipauxiliary machinery maintenance operations
    ( 2020) Kandemir, Çağatay ; Çelik, Metin ; 643189 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
    The maintenance operations that carrying out in the engine room are essential for the availability, reliability and smooth running of machinery systems. Thus, maintenance activities should be executed in accordance with a predetermined schedule. In order to standardize this, a planned maintenance schedule (PMS) is widely utilized in the merchant ships. Therefore, the machinery systems should be maintained in accordance with the PMS guidelines. However, these labor intensive actions may end with undesired results due to human errors. Since the human error is responsible for the majority of operational accidents in many industrial domains; estimating the human reliability in accordance with the engine room conditions becomes an important issue. For this reason, human factor studies focus on the more specific, domain based analysis lately. In industrial working environments, there can be Error Producing Conditions (EPC) which may increase the error likelihood of human actors. The EPC often arise from safety issues which can be detected by a proper analysis during or prior to an operation. In the literature, there are 38 different EPC have been identified within the conventional human error assessment and reduction technique (HEART) method. The method calculates human error probability (HEP) not only with the EPC, but also the generic task types (GTT). For this reason, there are also 9 different GTT have been identified with the comprehensive task descriptions. These comprehensive descriptions make GTT a very convenient parameter for different industrial fields. As a result, industry specific human reliability studies modify the EPC parameters rather than GTT. In the literature, the EPC values have been redetermined for particular domains such as nuclear plants, railways, aviation and maritime. In the maritime, the EPC values have been adopted in shipboard operations via shipboard operations human reliability analysis (SOHRA). The SOHRA is a special method that could be implemented in all operations on-board a ship. However, maintenance and operational tasks in the engine room involve a vast number of peculiar actions in comparison with the other shipboard operations. The significant discrepancy between the job definitions of the deck and engine room crew is evidence to this question. Seafarers in the deck perform a multitude of tasks on a vessel, but essentially navigate the vessel from the bridge, whilst; engine room officers are responsible for the maintenance and operation of propulsion systems and auxiliary machinery, in addition to other engine room duties. For this reason, an extension of SOHRA which particularly focuses on engine room crew is fundamental to carry out more accurate human reliability analysis. Therefore, operational safety in marine engineering maintenance and operations can be enhanced with more sensitive HEP calculations along with the pinpointly taken countermeasures. For the reasons mentioned above, this study proposes marine maintenance and operations human reliability analysis (MMOHRA) approach by determining marine engineering specific EPC, as an extension of SOHRA. The EPC in MMOHRA is calculated through meticulously analysed historical data of ship accidents that occurred between 2008-2018. During this phase, there are 1380 ship accident investigation reports are examined and only 70 of them are selected to establish the accident database. The reason of this, there are three important criteria are considered when filtering the investigation reports; i) The accident must be sourced by human error of the engine reeom crew, ii) Accidents should be recent, iii) Accident investigation reports must contain clear evidences. In conclusion, an amount of 435 accident causes is derived from the 70 reports. In the classification phase of accident causes, the human factor analysis and classification system (HFACS) is adopted into marine engineering by suggesting HFACS for marine maintenance and operations (HFACS-MMO) method due to requirement of marine specific new classification layers. In addition to these, a rule based good practice tool of MMOHRA is introduced in order to response EPC and GTT assignment challenge of marine experts. The tool is developed upon a software code which is written through "Python 3" language. Besides, SQLite database is also used in order to embed EPC and GEP values of MMOHRA. Therefore, this tool can be applied to a digital engine room environment to support safety level of a ship. The MMOHRA is demonstrated with the case studies of ship auxillary machinery maintenance operations, namely; screw pump overhaul, HFO separator overhaul and diesel generator overhaul. Firstly, the MMOHRA is implemented in a three-rotor screw pump overhaul of a general cargo ship. Therefore, the difference between the MMOHRA and SOHRA results are highlighted. Second, the HFO separator overhaul is investigated in five different ships' conditions via MMOHRA practical calculation tool. Comparison between the results of classical MMOHRA application and good practice tool based application is provided. Finally, a detailed diesel generator overhaul is inspected under PMS conditions via MMOHRA tool. This time, recovery actions for the ship are identified and MMOHRA framework is completely implemented. Since therefore, this study contributes to the maritime safety literature via proposing meticulously studied significant approaches: MMOHRA and HFACS-MMO. Herein, not only the marine engineering specific EPC values are re-determined but also all descriptions are re-written for marine maintenance and operations. Additionally, the safety deficiencies of accidents that have major impact towards the establishment of HFACS-MMO are highlighted. Besides, safety issues of certain ships are detected and valuable recovery actions are provided via case studies. Moreover, rule based structures for GTT and EPC are discovered and utilized in a software code to create good practice tool of MMOHRA, which can be used by marine experts in marine maintenance and operations.
  • Öge
    Denizcilik işletmelerinde insan kaynakları yönetim uygulamalarının işletme performansına etkileri
    ( 2020) Aydoğan, Engin ; Arslan, Özcan ; 635788 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
    Yirminci yüzyılın son çeyreğinde, serbest pazar ekonomisinin bir gerekliliği olarak, klasik işletme modellerinin yerini, pazarın hızla değişen isteklerine ayak uydurabilecek esnek yapılı işletmeler almaya başlamıştır. Söz konusu işletmeler, pazar şartlarının gerektirdiği sürat ve esnekliğe ayak uydurabilmek, kalite ve maliyet dengesini en üst düzeyde sağlayabilmek maksadıyla yeterli teknik ve yönetsel yeterliliğe sahip, yüksek motivasyonlu iş gücüne ihtiyaç duymuşlardır. İhtiyaç duyulan bu yeni tip iş gücünün, iş ortamında, meydana çıkabilecek her türlü problemi anlayabilmesi ve uygun çözüm yollarını ortaya koyabilmesi, problemin kök sebeplerini analiz edebilmesi, özellikle kalite ve bakım süreçlerini içerecek şekilde tüm üretim sisteminde merkezi bir rol üstlenebilmesi istenmiştir. İş gücünün; üretimin kalitesi, verimliliği ile işletme performansı üzerindeki rolünün gerek akademisyenler ve gerekse sahadaki uygulayıcılar tarafından anlaşılmaya başlanmasıyla birlikte, bu gücün uygun ve verimli bir şekilde yönetilmesi ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Bu ihtiyaç, aynı zamanda yenilikçi, yüksek performanslı, stratejik veya ilerici insan kaynakları yönetim uygulamaları olarak da adlandırılan ve çalışanların eğitim, motivasyon ve çalışma şartlarını geliştirerek performansı artırmayı hedefleyen insan kaynakları yönetim uygulamalarının ortaya çıkmasına sebep olmuştur. Bu tez ile; uluslararası boyutta faaliyet gösteren denizcilik işletmelerinde kullanılan insan kaynakları yönetim uygulamalarının neler olduğunun tespit edilmesi, söz konusu uygulamaların çalışanların performanslarına ve örgütsel bağlılıklarına olan etkilerine yönelik algıların ölçülmesi ve bu uygulamaların işletmelerin finansal performanslarına sağladığı katkının araştırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda öncelikle ilgili literatür taranmış, müteakiben denizcilik sektöründe uluslararası boyutta faaliyet gösteren işletmelerin yıllık değerlendirme raporları ve/veya sosyal sorumluluk raporları incelenmiş ve son olarak denizcilik işletmelerinin insan kaynakları departmanlarında çalışan yöneticiler ile yüz yüze görüşülerek, denizcilik sektöründe kullanılan insan kaynakları yönetim uygulamalarının neler olabileceği tespit edilmiştir. Müteakiben tespit edilen söz konusu uygulamaların performansa sağladığı katkılara yönelik insan kaynakları yöneticilerinin ve çalışanların algıları ölçülmeye çalışılmıştır. Bu kapsamda insan kaynakları yöneticilerinin bahse konu uygulamalara yönelik değerlendirmeleri yapılandırılmış mülakatlar ile tespit edilmiş ve AHP ile ağırlıklandırılmıştır. Daha sonra 75 denizcilik çalışanına çalışma kapsamında oluşturulan "Denizcilik Sektöründe Performans Algısı Anketi" uygulanarak insan kaynakları uygulamaları ile performans arasındaki ilişkiye yönelik algıları tespit edilmiştir. Son olarak her iki grubun görüşleri karşılaştırılarak algılarındaki farklılıklar ortaya konulmuştur. Bu aşamadan sonra söz konusu uygulamaların, çalışanların örgütsel bağlılıklarına olan etkilerine yönelik algıları tespit edilmiştir. Bu maksatla, 104 denizcilik işletmesi çalışanına, tez kapsamında üretilen "İnsan Kaynakları Yönetim Uygulamaları Algı Ölçeği" ve Allen ve Meyer'in revize edilmiş "Örgütsel Bağlılık Ölçeği" uygulanmıştır. Bahse konu ölçekler ile elde edilen veriler istatistiki yöntemler ile analiz edilerek; çalışanların örgütsel bağlılıkları, insan kaynakları yönetim uygulamalarına yönelik algıları ve demografik özellikleri arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Son olarak insan kaynakları yönetim uygulamalarının finansal performansa olan etkileri tespit edilmeye çalışılmıştır. Bu maksatla insan kaynakları yönetim uygulamalarının ölçülebilir bir formatta ifade edildiği "İKY İndeksi" oluşturulmuştur. Daha sonra, literatürde geçen ve işletmelerin entelektüel sermayelerini ölçmek için kullanılmış "İnsan Kaynağı Etkinlik Katsayısı (VAHU-Human Capital Efficiency)" açıklanmış ve son olarak işletmelerin finansal performansını ifade eden değişkenler tanımlanmıştır. Müteakiben söz konusu indeks ve katsayılar ile işletmelerin yıllık değerlendirme raporları ve/veya firma yıllık sosyal sorumluluk raporlarında geçen finansal veriler kullanılarak, finansal performans ile insan kaynakları yönetim uygulamaları arasındaki ilişki ortaya konulmaya çalışılmıştır. Yapılan tüm bu çalışmalar ile dört farklı alanda literatüre katkı sağlandığı değerlendirilmektedir. Bunlardan ilki denizcilik sektöründe kullanılan insan kaynakları yönetim uygulamalarının neler olduğunun belirlenmesidir. Bu kapsamda yapılan çalışmalar neticesinde; eğitimin, performans tabanlı ücretlendirme ve terfi uygulamalarının, çalışanlara yönetimde söz hakkı tanınmasının, memnuniyet anketi uygulamalarının, emeklilik sonrasında sağlanan özlük haklarının, açık alan aktivitelerinin, sağlık ve hayat sigortası uygulamalarının, iş rotasyonu ve mentörlük uygulamalarının, işe uygun personel temininin, çalışanlar ile iş ve işletmeye ilişkin bilgi paylaşımının, şikâyet yönetim uygulamalarının, çalışanlara 12 ay kesintisiz maaş ödenmesinin ve seyirlere aile bireylerinin de götürülebilmesinin, çalışanların yetenek ve motivasyonlarını artırırken iş ortamını daha verimli hale getiren, denizcilik sektöründe yaygın bir şekilde kullanılan İKY uygulamaları olduğu tespit edilmiştir. Çalışma ile sağlanan ikinci katkı, tespit edilen İKY uygulamalarının önem derecelerinin gerek çalışanlar gerekse yöneticiler tarafından nasıl algılandığının ortaya konulmasıdır. Bu kapsamda uygulanan anketler ve yapılan mülakatlar ile eğitim, performans tabanlı ücretlendirme ve terfi, seçerek personel temini, mentörlük ile sağlık ve hayat sigortası uygulamalarının hem yöneticiler hem de çalışanlar için performansı yüksek düzeyde etkileyen uygulamalar olarak değerlendirildiği tespit edilmiştir. Bununla birlikte; çalışanlar tarafından yöneticilerden farklı olarak, memnuniyet anketi ve açık alan aktivitelerinin performansa hemen hemen hiç katkı sağlamayan uygulamalar olarak değerlendirilirken, 12 ay kesintisiz maaş, emeklilik sonrası özlük hakları ve çalışan katılımı gibi uygulamaların ise performanslarına yüksek seviyede katkı sağlayan uygulamalar olarak değerlendirildiği tespit edilmiştir. Üçüncü katkı, İKY uygulamaları ile örgütsel bağlılık arasındaki ilişkinin ortaya konulması ve bu ilişkinin çalışanların demografik yapılarındaki farklılıklara göre analiz edilmesidir. Bu kapsamda yapılan anketler ve istatistiki analizler sonucunda; denizcilik çalışanlarının işletmelerine karşı öncelikle devam bağlılığı hissettikleri, bunu normatif ve duygusal bağlılığın takip ettiği tespit edilmiştir. Bunun yanı sıra çalışanların, kendi performanslarına en fazla özlük haklarını geliştirmeye yönelik İKY uygulamalarının katkı sağladığını düşündükleri bunu kendilerine verilen eğitim ve çalışma ortamının iyileştirilmesine yönelik uygulamaların izlediği görülmüştür. İKY uygulamalarının çalışanların performanslarına olan etkisine yönelik algılar ile çalışanların bağlılık düzeyleri arasındaki ilişki incelendiğinde iki olgu arasında orta seviye pozitif ve negatif doğrusal ilişkiler bulunduğu tespit edilmiştir. Çalışma ile literatüre sağlanan son katkı ise İKY uygulamaları ile işletmelerin finansal performansları arasındaki ilişkinin tespit edilmesidir. Bu kapsamda yapılan araştırmalar neticesinde İKY uygulamaları ile şirketlerin finansal performansı arasında pozitif bir ilişki olduğu bulunmuştur. Bu ilişki ayrıntılı olarak incelendiğinde; İKY uygulamaları ile şirketlerin karlılığı ve çalışanların üretkenliği arasında orta düzeyde, işletmelerin yönetim verimliliği ile arasında güçlü düzeyde pozitif ilişkiler olduğu tespit edilmiştir. Tez çalışmasında, işletmelerin sadece açık kaynaklarda yayımlanan sonuç raporları ile sosyal sorumluluk raporlarının kullanılması ve alan uzmanı görüşleri olarak sadece Türkiye'de görev yapan İK yöneticilerinin değerlendirmelerine yer verilmesi çalışmanın sınırlılığını oluşturmaktadır. Gelecekte yapılacak çalışmalarda, verilerin sadece açık kaynaklarda yayımlanmış kaynaklardan değil bunun yanı sıra doğrudan işletme yetkililerinden elde edilmesinin ve farklı milliyetlere mensup alan uzmanlarının görüşlerine yer verilmesinin akademik bulguları bir adım ileriye taşıyacağı değerlendirilmektedir.
  • Öge
    Liman planlamalarında gemi kaynaklı risk değerlendirme kriterlerinin belirlenmesi
    ( 2020) Yücel, Mehmet Ersin ; Yurtören, Cemil ; 635482 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
    Dünya Ekonomisi, teknolojik evrimin sonucu olarak her zamankinden daha hızlı küreselleşmektedir. Küresel ticaretin artması, daha büyük gemiler ve liman tesisleri olarak daha yüksek taşıma kapasitesine ihtiyaç duymaktadır. Liman inşaatı ve genişletme yatırımlarının talebi karşılamada ihtiyaç duyulan arz olduğu söylenebilir. Deniz emniyeti, liman inşaatı ve genişleme yatırımlarında imar planı onay sürecini etkileyen faktörlerden biridir. Bu faktörler çoğunlukla gemi manevrasından kaynaklanır. En yaygın kullanılan modellerden biri, navigasyon ve gemi manevrası risk değerlendirmesinde Çevresel Gerilim (ES) Modelidir. ES Model, liman ortamında benzer şekilde modellenen limanlar ve gemiler ile simülasyon ortamında gerçekleştirilen yanaşma / ayrılma manevraları sırasında gemi çevresinde meydana gelen riski ölçer. Ancak, gemi tonajı ve gemi uzunluğu, liman formu ve ölçüleri gibi liman projesinin hangi parametresinin revize edileceği değildir. Bu çalışmanın temel faydası, hem ES Modeli hem de bulanık mantık yöntemini kullanarak risk faktörlerini ve ağırlıklarını belirleyerek riski ölçerek önlem almaktır. Böylece, bu çalışmada önerilen yöntemle, Ulaştırma Bakanlığı'nın görev ve sorumluluğu olan liman planlama ve proje değerlendirme süreci emniyetli yürütülecektir. Bu çalışmanın bir diğer önemli katkısı, bilimsel literatürde bulanık mantık yöntemi kullanılarak ES model raporlarının ham çıktılarının açıklığa kavuşturulması açısından orijinalliğidir. Böylece revize liman projesi deniz emniyeti sağlanarak gerçekleştirilecektir. Liman projeleri, söz konusu liman planlama sürecini belirleyen mevzuat kapsamında Ulaştırma Bakanlığı tarafından onaylanırken, Modelleme Raporlarının bulanık mantık yöntemiyle değerlendirilmesi hem hızlı hem de güvenli proje tasarım sürecine katkıda bulunacaktır.