Ana makina ve jeneratör güç hesabı ile uygun tedarikçi seçiminde AHP uygulaması

Abstract

Gemiler kendilerine tahsis edilen görev ve fonksiyonları her türlü hava ve deniz şartlarında kesintisiz olarak ve güvenle yerine getirirken yakıt tüketimi yapan donatım ekipmanları ana makina, jeneratör ve kazandan oluşmaktadır. Geminin ihtiyacı olan; sevk gücü ana makinadan, elektrik enerjisi gücü jeneratörden ve ısı enerjisi gücü kazan tarafından sağlanır. Bu üç donatım ekipmanı tasarım aşamasında geminin ihtiyaçları doğrultusunda minimum özelliklerde ağırlık, hacim, güç, maliyet ve maksimum özelliklerde güvenilir, geniş servis ağına sahip ve yedek parça bulma kolaylığı sağlayan tedarikçi firmalar ve operasyonel kullanım kolaylığı (ses yalıtımı, tepkime süresi, kullanım kolaylığı, titreşim, gürültü vb.) kriterleri çerçevesinde seçilir. Ayrıca, yakıt tüketiminin geminin en önemli işletme maliyeti olması ve yakıt tüketiminden kaynaklanan ve hava kirliliğine neden olan emisyonların uluslararası kurallar gereği minimum seviyede olmasının istenmesinden dolayı bu üç donatım ekipmanının minimum yakıt tüketimi yapması istenir. Geminin sevki için gerekli gücü sağlayan ana makina seçiminin en önemli teknik kriteri ana makina gücünü belirlemek için gemi direncinin (R) hesaplanması gerekir. Model deneyleri, ticari bilgisayar programları, deneylerden elde edilen standart seriler ve istatistiksel analizler gemi direncinin belirlenmesinde kullanılan başlıca yöntemlerdir. Günümüzde, ticari bilgisayar programları ile tasarlanan nihai tekne formunun hesaplanan direnç değerleri ile bu tekne formundan yola çıkarak yapılan model deneyleri sonucunda hesaplanan direnç değerleri karşılaştırılarak sonuçların güvenilir ve tutarlı olması kontrol edilmektedir. Gemi direnci belirlendikten sonra efektif güç (PE) hesaplanır. Daha sonra, pervaneye verilmesi gereken güç (PD) ve minimum ana makina gücü (Pbmin) hesaplanır. Minimum ana makina gücüne belirli bir deniz veya servis payı eklenerek ana makinanın devamlı maksimum gücünde (MCR) gerekli olan minimum ana makina gücü hesaplanır. Geminin hareketi için itme kuvveti pervane, su jeti gibi sevk ekipmanları ile sağlanır. En yaygın sevk sistemi ekipmanı olarak kullanılan pervane; ana makina gücü, ana makina devri, gemi boyu, gemi kıç formu ve gemi hızı ile uyumlu olmalıdır. Pervane tasarımı sistematik serilere ait test sonuçları ile elde edilen diyagramlar kullanılarak veya sirkülasyon teorisine dayanan matematiksel yöntemler ile yapılır. Pervane tasarımı yapıldıktan sonra kavitasyon kontrolü yapılır. Geminin tüm operasyon durumları için gerekli olan elektrik enerjisi gemi yardımcı makinalarından bir tanesi olan jeneratörler tarafından sağlanmaktadır. Jeneratör seçiminin en önemli teknik kriteri jeneratör gücü elektrik yük analizi hesabı ile belirlenir. Tedarikçi seçimi kendi aralarında çelişen nitel, nicel değerler alan birçok kriterin dengelenmesini gerektiren çok kriterli bir karar problemidir. Karar verme problemlerinde kullanılan yöntemlerden bir tanesi çok kriterli karar verme (ÇKKV) yöntemidir. ÇKKV yöntemi birçok kriter, alt kriter ve alternatif arasından seçim yapılma aşamasını ve bu aşama sonunda en iyi alternatifi seçmeyi hedefleyen yöntemdir. Analitik hiyerarşi prosesi (AHP), bir amaca ulaşmak için belirlenen kriterleri değerlendirilmek üzere bir hiyerarşik yapıda modelleyen ve bu kriterleri birbirlerine göre göreceli önemini değerlendiren, her kriter için alternatifleri karşılaştıran ve alternatifleri önem derecelerine göre sıralayarak en uygun alternatifi belirleyen ÇKKV yöntemidir. Bu çalışmanın uygulama bölümünde, görev/devriye gemisi olarak İstanbul Boğazı ile Çanakkale Boğazı'nda denetim hizmeti yapan bir motorbot kullanılmıştır. İlk olarak, ektrapolasyon tekniklerinden biri olan Uluslararası Model Deney Tankları Konferansı (ITTC) 1978 yöntemini kullanarak model deneyleri yöntemi ile motorbotun direnci hesaplanmıştır. Daha sonra, motorbotun servis hızında; benzer gemilerden yararlanarak, Harvald isimli ampirik formül ile, model deneyleri ile ve Maxsurf isimli ticari bilgisayar programı ile efektif beygir güç hesabı yapılarak sonuçlar model deneyleri ile bulunan efektif beygir gücüne göre değerlendirilmiştir. Motorbotun hız aralığında takıntılı olarak yapılan model deneylerinde hesaplanan direnç değerleri ile sevk deneyleri yapılarak pervaneye verilmesi gereken güç ve minimum ana makina gücü hesaplanmıştır. Pervane ana karakteristikleri Wageningen B serisi pervane diyagramları kullanılarak belirlenmiş ve pervane kavitasyon kontrolü yapılmıştır. Seyir, manevra ve liman operasyon durumları için elektrik yük analizi yapılarak jeneratör gücü hesaplanmıştır. Motorbotta kullanılacak optimum ana makina ve optimum jeneratörü belirlemek için ÇKKV yöntemlerinden AHP uygulanmıştır. İlk olarak, problem, amaç, kriterler, alt kriterler ve alternatifler belirlenmiştir. Çalışmanın problemi motorbot ana makina ve jeneratör seçimi, amaç ise en uygun ana makinanın ve jeneratörün seçilmesidir. Kriterler ve alt kriterler yapılan literatür taraması, ve gemi inşa sektöründeki tecrübeli mühendisler yardımı ile, alternatifler ise kriterler ve alt kriterler doğrultusunda piyasa araştırması ile belirlenmiştir. Optimum ana makina seçimi için 4 ana kriter, 13 alt kriter ve 5 alternatif, optimum jeneratör seçimi için 4 ana kriter, 13 alt kriter ve 7 alternatif belirlenmiştir. Ana makina ve jeneratör için ana kriterler, alt kriterler ve alternatifler belirlendikten sonra hiyerarşik bir yapı oluşturulmuştur. Kriter ve alt kriter verileri markaların (alternatiflerin) internet sitelerinden ve firma yetkilileri ile görüşülerek sağlanmıştır. Kriter, alt kriterler ve alternatiflerin değerlendirilmesi gemi inşa sektöründe tecrübeli mühendisler yardımı ile yapılmıştır. AHP analizi, Microsoft Office programlarından biri olan Excel ile yapılmıştır. Ana kriterlerin ve alt kriterlerin kendi aralarında alternatiflerin ise alt kriterlere göre ikili matrisleri oluşturularak tutarlılık oranları hesaplanmış olup, tüm matrislerin tutarlılık oranlarının 0,10'dan küçük olduğu tespit edilmiştir. Ana kriterin öncelik vektörü, alt kriterin (ilgili kriterin alt kriteri) öncelik vektörü ve alternatifin öncelik vektörü (ilgili alt kritere göre olan öncelik vektörü) çarpılarak alternatifin ana kritere bağlı olan alt kritere göre ağırlıklı değeri hesaplandı. Her bir alternatifin tüm alt kriterlere ait ağırlıklı değerleri toplanarak o alternatifin ağırlıklandırılma değeri hesaplandı. Ticari etik açısından marka ve model belirtilmeden alternatiflerin ağırlıklandırılma değerleri büyükten küçüğe doğru sıralanarak en uygun ana makina alternatifi ve en uygun jeneratör alternatifi belirlenmiştir. AHP analizi ile belirlenen ana makina ile ana karakteristik özellikleri belirlenen pervanenin uyumu kontrol edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında motorbotun kesintisiz olarak 200 deniz mili seyir yapabilmesi için gerekli olan yakıt tankı kapasitesi hesaplanmıştır.