TEKNİK MAKALE 1. Sayı (Mart-Nisan 2008)

Yazan : Tommy Hertzberg / SP Fire Technology, İsveç Çeviren: Okan Yunusoğlu Taşımacılık sektörü hafif ürünlerin ve tasarımların öneminin arttığı bir sektördür. Kompozit veya alüminyum malzemeler kullanılarak toplam ağırlığı veya üstyapı ağırlığı azaltılan gemilerin ve yüksek sürat gemilerinin inşaa edildiği gemi inşaa sektöründe de bu durum geçerlidir.
Taşımacılık sektörü hafif ürünlerin ve tasarımların öneminin arttığı bir sektördür. Kompozit veya alüminyum malzemeler kullanılarak toplam ağırlığı veya üstyapı ağırlığı azaltılan gemilerin ve yüksek sürat gemilerinin inşaa edildiği gemi inşaa sektöründe de bu durum geçerlidir. Yüksek sürat gemilerinde uygulamalar, maimahreç/hız ve dahi kıyı şeridine, dolayısıyla kurtarma servislerine yakın olması gereksiniminden ötürü sınırlandırılmıştır. IMO’nun (International Marine Organization / Uluslararası Denizcilik Organizasyonu) çelik veya muadili malzemelerden yapılmış konstrüksiyonlar ile ilgili yönetmeliklerinden ötürü standart gemiler veya kıtalararası çalışan gemilerde çok uzun süre yeni malzemelerin kullanımı sınırlı kalmıştır. Bununla birlikte, Temmuz 2002’de denizde yangın güvenliği ile ilgili olarak yayınlanan SOLAS (Safety of Life At Sea / Denizde Can Güvenliği) yönetmeliği, en az çelik kadar yangın dayanımı gösteren yeni malzemelerin kullanımını serbest bıraktı.

Günümüzde denizde gerçekleşen ölümlerin yüzde 10’u yangınlar ve yangınlarda meydana gelen zararlardan dolayı olurken; yangın, çarpışma ve karaya oturmadan sonra sigorta masrafları arkasından üçüncü sırada yer almaktadır. Hiç kimse, yangın riskini azaltırken potansiyel ekonomik, çevresel ve gemi güvenliği kazanımlarına yönelik olarak hafif malzemelerin kullanımından faydalanmayı düşünmemektedir. Günümüzde pek çok gemi sağlamlığın devamından ötürü tamamen yüklü olsalar dahi yüksüz ağırlık taşımaktadır. Hafif malzemelerden inşaa edilmiş bir gemi üst yapısı, sağlamlığı artırırken, ölü yükü faydalı yüke çevirerek ekonomik ve çevresel fayda imkanı sağlar. Hafif malzemelerin denizde kullanılması yönünde pek çok teknik problemin çözülmesi gerekirken temel sorun yangın güvenliğini korumak ve artırmaktır.

İsveç kökenli 3.5 milyon dolarlık proje (www.lass.nu), bu problemi 2005 yılından bu yana irdelemektedir ve bu sunum, şu ana kadar ulaşılan bazı sonuçlar ile hafif malzeme ve denizde yangın güvenliği problemini nasıl çözdüğümüzü göstermektedir.

Arka Plan

Hafif malzemelerin gemi inşaasında kullanımını düşünürken sadece teknik ve yangın güvenliği ilgili konuların çözümünü değil, uzun yıllara dayanan pratiğe dayalı gemi inşaa geleneği de göz önüne alınmalıdır. Sektör yapısı itibariyle geleneksel bir yapıdadır ve teknolojik yenilikler, testleri tamamlanmadan ve ekonomik faydaları tamamem doğrulanmamadan kabul görmemektedir. Ayrıca hem IMO yönetmelikleri hem de gemi ve kıyı klas kuruluşlarının tasarım kuralları, aşılması gereken engeller ortaya çıkartabilir.

IMO’nun denizde güvenlik kurallarını içeren kural kitabı, ilk defa 1914 yılında doğrudan Titanik faciasının sonucu olarak yayımlanan SOLAS1’dır. Kurallardaki büyük değişimlerin, genellikle eksikliklerin sonucu olan büyük faciaların ardından geliştirildiği belirtilmelidir. Bir örnek olarak Ro-pax bir gemi olan Scandinavian Star’da 1990 yılında çıkan ve 158 kişinin hayatının kaybettiği yangın, yüzey kaplamada kullanılan malzemelerinin dumanın zehirli etkisi hakkında düzenlemeleri getirmiştir.

Uzun bir zaman için, SOLAS’da yer alan Denizde Can Güvenliği kuralları “çelik veya muadili” malzeme dışındaki, yani  yanıcı parlayıcı özelliği olmayan, inorganik bileşikler içeren malzemeler dışındaki yapı malzemelerini içermiyordu. Bununla birlikte, SOLAS (10. Bölüm), yüksek sürat gemilerini (HSC-High Speed Craft)ii HSC-talimatında belirtilen güvenlik yönetmeliğiyle tanımlarken bu talimatta yanıcı ve parlayıcı yapı malzemelerinin kullanımı, bu malzemelerin yangını sınırlayıcı özellikte olması durumunda serbest bırakılmıştır. Bu malzemeler ISO 9705’e uygun olarak, oda köşesi yangın düzeneğinde yangının etkisi ve oluşan dumanın miktarı bakımından test edilmelidir. HSC yönetmeliği ilk olarak 1994 yılında yayımlanmıştır ve bu gemilerin ihtiyacına uygun olarak zaman için evrilmiştir ve büyük ihtimalle SOLAS’ın diğer kısımlarına göre, en azından yeni yapı malzemelerinin kullanımını olanaklı kılması bakımından daha moderndir.

Denizde yangın emniyeti yönetmeliklerine  benzer şekilde açık deniz işlerinde de yangın emniyeti yönetmeliklerine ihtiyaç duyulmaktadır. IMO’nun açık denizdeki kontrüksiyonlara yönelik talimatnamesi MODU (Mobile Offshore Drilling Unit / Mobile Açık Deniz Sondaj Üniteleri) kitabıdır; bu kural kitabında yangın emniyeti ile ilgili pek çok talimatın gemilere yönelik talimatlarla benzediği görülebilmektedir. Bununla birlikte, kitapta (Kısım 9.1.2.) şu ifade bulunmaktadır: “Diğer malzemeler (çelik dışında) kullanılarak inşaa edilmiş üniteler, yönetimin ‘eş standart ve güvenlik sağlanmıştır’ onayı ile kabul edilecektir”. Burada da görüldüğü gibi, bu alandaki kurallar daha moderndir ve en azından çelik dışındaki malzemeler için de açık kapı bırakmaktadır.

Temmuz 2002’de, sıkı kurallara dayalı tasarım yerine işlevsellik bazlı güvenlik tasarımını olanaklı kılan yeni bir yönetmelik 17 (Kısım F) “Alternatif Tasarım ve Düzenlemeler” SOLAS’da yayımlanmıştır. Kritik nokta, güvenlik seviyesinin, sıkı tasarım kurallarına göre istenen güvenlik seviyesinde olması zorunluluğudur. Bu ilk anda yeterli gibi görünse de SOLAS’da güvenlik seviyesinin tanımlanmamış olması bir problemdir. Örneğin kural kitap bir grup tasarım kuralları tanımlarken bu kuralların uygulamasının güvenliğe yönelik etkisini somut olarak belirtmemektedir. Bu kısımla ilgili bir ihtimal çelik veya muadillerinden başka yapı malzemeleri kelimesini kullanmaktır.

SOLAS’ın yangın emniyeti ile kısmı 7 ayrı kısımdan oluşur (Tablo-1). A yangın güvenlik kavramlarının genel tanımını ve işlevsel gerekliliklerini  tanımlarken, F yeni Yönetmelik 17’dir. F kısmında yangın güvenliğine yönelik tasarım ve düzenlemeler, aşağıda belirtilen durumlarda sıkı kurallardan sapma gösterebilmektedir:

• Tasarım, yönetmeliğe uygun olarak analiz edilmiş, değerlendirilmiş ve onaylamış ise ve,
  
• SOLAS Kısım II-2 maddesinde belirtilen güvenlik hedeflerinin ve işlevsel gerekliliklerinin yerine getirilmesi

 Artık, IMO konuyu açıklığa kavuşturarak, yangın güvenliği için denk bir tasarımın yöntemi hakkında fikir veren MSC/Circ. 10025 adlı dökümanı yayımlamıştır. Metodolojinin şematik gösterimi Şekil 1’de verilmiştir. 

Metodoloji, uygun yangın senaryolarını tanımlamak veya nasıl güvenilir bir nicel analiz yapılması konusunda tek başına yeterli olmasa da, şekil 1’de verilen akım şeması iş için bir iskelet oluşturur.

LASS Projesi

2005 yılı ocak ayında, Denizde Hafif Konstrüksiyon Uygulamaları Projesi / LASS (Lightweight Constructions at Sea) başladı. Projenin temel sponsoru İsveç resmi fon yardımı organizasyonu VINNOVE ve projeye katılan endüstriler olmuştur. Aslen proje, farklı alanlardan 20 katılımcıyı içermektedir: armatörler, limanlar, malzeme üreticileri, gemi tasarımcıları, askeri denizcilik endüstrisi, farklı gemicilik organizasyonları ve üniversiteler ile enstitülerden bir araştırma grubu. Ancak, katılımcı sayısı 29 farklı organizasyonu içerecek şekilde genişlemiştir. LASS projesinde kullanılan malzemeler, yapıya uygun biçimde şekillendirilebilir alüminyum ve iki tarafı fiberle güçlendirilmiş polimer (FRP) bulunan PVC köpüğünden oluşturulmuş sandviç yapı malzemeleridir (Şekil 2).

İnceleme için temel hedef, hafif konstrüksiyonların teknik, ekonomik ve yönetmelikler açısından yapılabilir olduğunu ispat etmek için yeterli dökümanı oluşturmak amacıyla Şekil 3’te gösterilen 4 adet geminin  kavramsal incelemesidir. 

Kullanılan gemiler (Şekil 3-sol üstten itibaren)

1.  199 metrelik Ro-Ro gemisi

         • Hedef: İki üst çelik güverteyi alüminyum konstrüksiyonla değiştirmek 

2. 88 metrelik süratli Katamaran

         • Hedef: Bütün alüminyum  konstrüksiyonu sandviç üst yapıya sahip alüminyuma  dönüştürmek

3. 188 metre, Ro-pax gemi

         • Hedef: Çelik üstyapı konstrüksiyonunu sandviç malzemeyle değiştirmek

4. 24 metrelik İsveç asker taşıma gemisi

         • Hedef: Alüminyum askeri gemiyi sandviç malzemeli yolcu gemisine çevirmek

Ro-Ro gemisi Panamax tipi gemidir, yani geminin maksimum müsaade edilen genişliği Panama kanalından geçebilecek şekildedir.

Daha hafif üstyapı sayesinde güverte sayısı artırılabilir. Yani stabilite bozulmadan gemi yüksekliği yükseltilebilir. STENA Carisma adlı katamaran gelişmiş bir gemidir ve 90’lı yıllarda yapıldığında dünyanın en büyük alüminyum gemisiydi. Şimdiki hedef ise üstyapıda sandviç kompozitler kullanılarak muhtemel ağırlık azaltılmalarını araştırmaktır. Pek çok ro-pax gemi stabilite limitine yakındır ve Avrupa’da stabiliteye yönelik kısıtlamalar arttıkça daha hafif üst yapılara bir talep oluşmaktadır. Yolcu gemisi, bütün Avrupa’da yolcu taşıma için yeni, hafif ağırlıkta yüksek süratli gemiler için doğan ihtiyaç açısından ilgi çekicidir. AB içinde yolcu gemileri için konulan yeni kurallar önceye göre daha yüksek sızdırmazlık stabilitesini talep ederken bu durum armatörleri yeni gemilere yatırım yapmaya zorlar. 

LASS Konsorsiyumu’nun 9 adet firmayı alarak genişlediği daha önce de belirtilmişti. Bu genişlemenin temel sebebi özellikle izolasyon malzemesi üreten firmalar gibi bazı ilave yetkinliklere duyulan ihtiyaç ve ayrıca kavramsal araştırmanın genişlemesine imkan sağlamaktır (Şekil 4):

 5.  89 metrelik kuru yük gemisi

         • Hedef: Çelik yerinde FRP sandviç kullanmak

6. 350 ton çelik açık deniz mesken modülü konstrüksiyonu

         • Hedef: Çelik yerine alüminyum kullanılması

 İki yeni kavramla projenin genişlemesi 2006 yılında olmuştur. Genişlemenin temel sebebi endüstriden gelen talepler ve ilgili konstrüksiyonların hafif konstrüksiyonlar açısından dikkate değer hedefler olmasıdır. Kargo gemisi, iç sularda ve kanallarda nakliye amaçlı kullanılmaktadır. Genellikle böyle gemiler, kanallardaki derinlik kısıtılamalarından ötürü taam yük kapasitelerini kullanamazlar ve savaklar ile gemi geometrisi arasında boyut uyumu, rotadaki en küçük savağa uygun biçimde olmalıdır. O halde, geminin yapısındaki herhangi bir ağırlık azalması doğrudan taşınabilir yük kapasitesini etkileyebilmektedir. Örnek olarak, Şekil 5’te görünen geminin konstrüksiyon ağırlığı 1100 ton iken bu ağırlığın yaklaşık yüzde 10’u çeliktir. Çelikleri sandviç yapıyla değiştirerek kabaca yüzde 50-60 ağırlık tasarrufu sağlanabilir. Bir başka deyişle, gemiye 60 ton ilave yük kapasitesi sağlanır. Bu 4000 ton kapasiteye göre marjinal bir fayda olsa da, katma bir değer yarattığı için kıymet kazanır.

Açık deniz mesken modülü,  teknik sorunlar ve yangın şartları bakımından  diğer açık deniz uygulamalarına ve gemilere benzer. Bu yüzden diğer uygulamalardan faydalanmak mümkündür. Açık deniz endüstrisinin de platform ağırlıkları açısından endişeleri yükselmektedir6. Bu endişelerin kaynağı, platform üzerinde daha fazla aktif bileşenlerin (örneğin sonda) olması ve daha derinde sondaj yapabilmenin ekonomik açıdan daha önemli olmasıdır. Bu yüzden, yeni yapılan veya yenilenen platformlarda hafif malzemeler istenmektedir. 

Yüksek süratli gemide yanıcı malzemelerin kullanılabilirliği, alüminyumun ise “çelik veya muadili” malzeme sınıfında yer almasından ötürü sadece iki kavramın, Ro-pax ve kuru yük gemisinin SOLAS Yönetmelik 17’nin gereklerini sağlaması gerektiği göz önüne alınmalıdır. Böyleyse, proje dahilinde çözümü aranan yangın problemleri, iki gemi için SOLAS yönetmeliğine göre ele alınacaktır; yangın emniyetini artırmak üzere alınan önlemlerin hafif malzeme kullanılarak sağlanan ağırlık kazanımını aşmadığından emin olunmalıdır.

 Proje Hedefleri

Temel Hedefler:

1.  Denizde kullanılan altı hafif obje tasarımı

2.  Klasik çelik konstrüksiyonlara göre yüzde 30 daha hafif, yüzde 25 daha az maliyetli konstrüksiyonun ispatı

3. Denizde hafif konstrüksiyonların kullanımı için pratik metodolojilerin ispatı

Maliyet, objenin tüm ömrü için hesaplandığından ötürü –ki bu ömür çelik için 25-30 yıl iken sandviç kompozit malzeme için daha uzundur-, ilk etapta 2. hedefi yakalamanın göreli olarak daha kolay olduğu görülmüştür. Bununla birlikte LASS grubu içindeki armatörler arasında 5 ila 8 yıl arası geri ödeme zamanının makul bir sınırlama olduğu ve buna odaklanmanın gerekliliği ifade edilmiştir. 

Temel Engeller

Proje kapsamında göz önüne alınması gereken pek çok teknik engel vardır (Farklı malzemelerin nasıl birleştirilmesi gerektiği, hafif malzemelerde ses izolasyonu sağlanması, inşaatın en pratik şekilde yapılması, güç ve dayanım, tamir ve bakım vb.). Buna rağmen bu problemlerin her biri, güvenlikle ilgili problemlere nazaran, daha fazla uygulama ve maliyetle alakalı ve çözülebilir problemlerdir. Büyük ihtimal, yangın güvenliği, kritik bir sorun olması ve an itibariyle “keşfedilmemiş bölge” olması, yani takip edecek bir prosedürün mevcut olmaması itibariyle çözülmesi en zor problemdir. 

 Genel olarak temel engeller şu şekilde sınıflandırılabilir:

•  Teknik

– Çözülebilir. En büyük problem yangın güvenliği

• Alışkanlıklar

 – Çelik kullanımına yönelik kurallar içeren IMO yönetmelikleri ve  sınıflandırmaları ve sektörün alışkanlığı, hafif malzemeleri engellemektedir.

• Maliyet

– İlk yatırım maliyeti daha yüksektir. Yaşam döngüsü maliyet muhasebesi ve Yaşam döngüsü değerlendirmesi tartışma için gereklidir.

 Alışkanlık ve gemi inşaa sektörünün tutuculuğunun, denizde hafif malzeme kullanımının olası olduğu ispat edilerek, en iyi şekilde çözülmüş problemlerden biri olması muhtemeldir. Bununla birlikte, günümüzde gemi sektörü halihazırda satıcı piyasası konumundadır. Yeni gemilere olan talep yüksekken, bir armatörün yeni gemi almak için bir kaç yıl beklemesi olasıdır. Çelik gemi inşaa eden bir atölyenin bütün alışkanlıkları bir kenara bırakarak gizemli bir malzemeyi sadece ona talep var diye denemesi, diğer müşterilerin çoğunun klasik çelik konstrüksiyonlardan memnun olmasından ötürü kolay olmayacaktır.

Yukarıdaki listede belirtilen son nokta çok ciddidir; daha gelişmiş bir malzeme, istemeden de olsa daha pahalıdır. Böylece yeni malzeme kullanılması halinde gemi inşaatının ilk maliyeti artacaktır. Yeni malzemenin sağlayacağı maddi avantaj derinlemesine bir analizle kanıtlanmalıdır. Daha önce de ifade edildiği gibi 5 ila 8 yıl arası bir geri ödeme zamanı hafif malzemelerin rekabetçiliğini koruması açısından mantıklı olacaktır. Esasen ekonomik avantajlar, tasarruf edilen yakıt ve artan yük kapasitesi gibi verilere dayanarak farklı açılardan değerlendirilebilir.

Gemi yakıtında sağlanan tasarruf ihmal edilebilir olarak değerlendirilse de, artan yük kapasitesi kullanılarak daha kısa bir geri ödeme süresi yaratmak olasıdır. Maliyet kıyaslaması kapsamında bakım/amortisman/geri dönüşüm, daha az motor gücüne ihtiyaç vb. olasılıklar da göz önüne alınmalıdır.

Yangın Emniyeti

Konstrüksiyon emniyeti, LASS projesinde kullanılan hafif malzemelerin (alüminyum ve sandviç kompozit) sıcaklık arttığı zaman ve yeni malzemenin izolasyon kullanıldığı durumda oluşan düşük parlayacılığından ötürü yangınla ilgili en önemli  sorundur. 200 °C civarında alüminyum yapısal gücünü yitirmeye başlarken sandviç yapıda bulunan PVC özü ile FRP Laminantı  ~100 °C yumuşar. Yani sandviç yapının dayanım/ağırlık oranını etkileyen en temel özelliği kaybolur. Bu malzemelerin kullanıldığı gemilerde yangın güvenliğini sağlamak üzere düşük sıcaklıkların korunması için özgün çözümler gerekmektedir. Bu çözümlere aktif (sprinkler gibi) veya pasif (yangın izolasyonu gibi) tekniklerle ulaşılabilir. Daha önce de belirtildiği gibi IMO tarafından, gemilerde yangın emniyetinin nasıl sağlanacağı SOLAS Bölüm II ve yeni Yönetmelik 17 Kısım F’te, eskiden olduğu gibi katı kurallarla değil, işlevsellik bazında  anlatılmaktadır. Katı kurallar kitabı gemi inşaa malzemelerinin farklı klaslarını kullanımlarına göre şöyle sınıflandırmıştır:

 • A Klas Sınıfı: Genellikle güverte ve bazı bölmelerin (makine dairesi, kaçış yolları, merdivenler ve diğer yangın riski taşıyan bölgeler) konstrüksiyonunda kullanılır. Konstrüksiyonun, 60 dakika süreyle alevleri veya sıcak gazları geçirmeyecek şekilde teste dayanması gerekir. Ayrıca iç tarafda sıcaklık kısıtlamaları (T<180 °C) olabilir; A-X,  X dakika için bir sıcaklık kısıtlamasını simgeler (X=0,30, 60). Yapı malzemesi yanmaz olmalıdır.

•  B Klas Sınıfı: Genellikle kamara veya koridor duvarlarında kullanılır. 30 dakika alev testine dayanmalıdır. Sıcaklık kısıtlamaları içerebilir; B-X (X=0,15) Yanmaz malzemelerin kullanılması gerekmektedir.

• C Klas Sınıfı: Düşük riskli bölgelerde kullanılır. Tek gereklilik malzemenin yanmaz olmasıdır.

Alev testi, Alev Testi Prosedürü (FTP) talimatına göre gerçekleştirilir. A-, B- veya C- klas sınıfında sertifika alabilmek için malzeme, 750 °C’ye kadar ısıtılarak ISO 1182’e göre test edilir. Bu testi geçebilecek malzemeler inorganik malzemelerdir.

A- ve B-klas sınıfına girebilmek için, IMO Res.A(754)’e göre yapılan büyük ölçekli fırın testlerini de geçmek gerekir. Standart sıcaklık eğrisi olarak adlandırılan bir sıcaklık profili (Şekil 6) gaz yakıcıları tarafından fırınlarda yaratılır ve konstrüksiyonun atmosferine uygulanır. Fırın Şekil 7’de (sol) görüldüğü gibidir; izole FRP sandviç bölmenin bir tarafına farklı nüfuziyet konstrüksiyonuyla uygulanan alev, aynı şeklin sağındadır.

Temelde, SOLAS talimatına ait bütün katı kuralları yok sayarak aktif yangın koruma tedbirleri veya diğer güvenlik araçlarını ekleyerek bu “ihlalleri” tazmin etmek mümkündür. Bununla birlikte, böyle bir yaklaşım güvenlik standardı sağlanması bakımından ağır bir sorumluluğu beraberinde getirir. LASS kapsamında benimsenen daha basit bir yaklaşım ise yanmazlıktan ayrı olarak A-, B- ve C- klas malzemelerin gereklerini karşılamaktır. Daha önce belirtildiği üzere, HSC talimatı yangını sınırlayıcı özellikleri ispatladığı sürece ISO-1182’yi geçemeyen yapı malzemelerine izin vermektedir.  Yani konstrüksiyon MSC.40(64)’e göre yapılacak testi geçmelidir ki bu test IS0 9705 kapsamında yapılan oda köşesi testinin ısı ve dumanla ilgili zorunluluklar eklenmiş halinden başka bir şey değildir. Örneğin, uygun miktarda izolasyon ile kaplanmış bir sandviç konstrüksiyon MSC.40(64) testini geçer ve malzemenin HSC-işlevsellik denkliği bakımından A Klas  (FRD-60 (Fire resisting divison-yangın dayanım sınıfı) ve B Klas (FRD 30) olup olmadığına bakılır. A- veya B-Klas malzemeler için gerekli olan test, yani standart sıcaklık eğrisine göre büyük ölçekli fırın testinin yapılması da gereklidir. Yangın dayanıklı tasarımlar için ilave bir zorunluluk testin yük altında yapılması gerekliliğidir. 

LASS projesinin temel yaklaşımı yanmaz malzemeyle eş işlevsel özelliklerin sağlandığını güvence altına almaktır. İşlevsel denklik Tablo-2’de görüldüğü şekilde sağlanmıştır. 

Sandviç kompozit güverte veya bölmelerde yapılan testlerde etkilenmeyen bölge için sıcaklık sınırlaması (~180 °C), daha önce de belirtildiği gibi öz ve lamine kaplamanın alevleneceği sıcaklığın (100-110°C) üzerinde olduğu için önemsizdiriii. Bir sandviç kompozit çok iyi bir ısı yalıtkandır; ve kritik sıcaklık noktasına erişildiğinde iç yüzeyindeki sıcaklık aşağı yukarı oda sıcaklığındadır. 

Tablo 2’de verilen denkliğin resmi kuruluşlarca kabul edilmesi durumunda, pasif bir yangın koruması sağlayan yanıcı malzemelerin bir SOLAS gemisinde kullanılması kolaylaşacaktır. Bununla birlikte, SOLAS talimatının yangın güvenliği felsefesi A-, B-, ve C-klas malzemeler tarafından tam anlamıyla karşılanmaz. Yıllardır denizde kullanılan çelik için, SOLAS’da satır aralarında gizlenmiş, kesin ve gözleme dayalı oluşturulmuş bir emniyet seviyesi vardır ve bu güvenlik seviyesini kesin biçimde tarif etmek ve “Alternatif tasarım ve düzenlemeler” (SOLAS Kısım F) ile karşılaştırmak zordur.

ASET-RSET Yaklaşımı

Yukarıda anlatılan problemin çözümü için bir yöntem de, yangın ortamından emniyetli bir noktaya kaçmak için gerekli süreyi hesaplayarak, bu süreyi sanal kaçış süresiyle karşılaştırmaktır. Gemiler için boşaltma simülasyonun ne şekilde yapılacağı IMO MSC/Circ. 10338’de tanımlanmıştır ve bu simülasyon yolcu gemileri ve Ro-Pax gemiler için ayrı ayrı ele alınmalıdır. IMO bir yangın simülasyonunu zorunlu kılmamasına rağmen böyle bir hesaplamanın yapılması durumunda “Uygun Güvenli Kaçış Zamanı”(ASET-Available Safe Egress Time) tahmin edilebilir ve MSC/Circ. 1033’de anlatıldığı şekilde “Gerekli Güvenli Kaçış Zamanı”(RSET-Required Safe Egress Time)  ile karşılaştırılabilir. Hesaplamalar elle yapılabilse de ticari bir yazılım da kullanmak mümkündür (Şekil 8)

Yukarıda anlatılan yaklaşımın sağladığı avantajlardan biri yöntemin genel olması ve SOLAS kurallarına  denk sağlanan güvenliğe bağımlılığın olmamasıdır; ASET > RSET önermesi doğru olduğu takdirde gemide güvenliğin yeterli oranda sağlandığı düşünülebilir. Bu yöntemle en önemli sorun bir yangının ne olduğunu tanımlamaktır. Genel konuşmak gerekirse, pek çok insanın öldüğü yangın senaryoları sonsuz miktarda üretilebilir. Soru şudur: Böyle bir yangın ne kadar olasıdır?

Bu soru için bir çatı oluşturmanın bir yolu da yangın hali için ana tasavvurları düşünerek ve olasılıkları olay zincirine yerleştirerek ASET-RSET yaklaşımıyla olasılık yaklaşımını kaynaştırmak ve ASET-RSET hesabını bu olasılıklara uygun olarak yapmaktır.

Denizde güvenlik konulu  diğer bir AB projesi olan ve risk temelli gemi tasarımına önem veren SAFEDOR (www.safedor.org) ile LASS arasında aynı anda devam eden bir işbirliği vardır. LASS özellikle, Ro-Pax bir geminin sandviç kompozit tasarımı ile ilgili olarak bir klas kuruluşu olan DNV’den bir araştırma grubu ile çalışmaktadır. DNV ile birlikte olay ağacı geliştirilmiştir. Olay ağacı esasen Ro-Pax’da üstyapıya bağlı olarak çıkacak yangınları ve yangının gelişimini etkileyecek olay veya koşulları incelemektedir. Yöntemle ayrıca yangın güvenliği tasarımının zayıf halkaları da bulunabilmektedir. Örneğin, kamara yangınında cam kırılması, sadece alevin havayla beslenmesi bakımından değil, yangının dış yüzeylere de sıçrama riskinden dolayı kritik bir olay olabilir. Kasım 2002’de Norveç mayın tarama gemisi KNM Orkla’nın tamamen harap olduğu facia, kompozit gemide dış yüzey yangınının bir örneğidir. Bu riski azaltmak için kolay bir teknik, standart bir cam yerine A-klas cam kullanmaktır. Diğer bir yol dış yüzeyi korumak için etkili bir yöntem bulmak veya dış yüzeyi daha az eğimli yapmaktır. Sonraki adım LASS içinde devam eden bir projedir.

Bir yangın güvenlik analizi açısından ilgi çekici olarak tanımlandığı ana bir simülasyon aracı, uygun yangın tasarımına göre kullanılabilir. Sadece bunu seçmek tek başına yeterli değildir; bazı deneysel verilerin de girdi olarak kullanılması gerekir. Şekil 12 ve 13’te tipik Ro-pax kamaralarındaki ve yolcu salonundaki malzemelerin testlerinden bazılarına ait verileri gösterilmiştir. 

Şekil 9 ve 10’deki dataları kullanarak CFD (Computational Fluid Dynamics /  Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) esaslı ASET hesaplamalarının Şekil 10’da görülen RSET hesaplamalarıyla kıyaslanması sonucu yangına yakın kişilerin daha fazla risk altında olduğu görülmüştür. Bununla birlikte, bu durumun hafif malzeme yaklaşımıyla bağlantısı yoktur. Aynı sonuç, herhangi bir yapı malzemesi için de görülecektir.

Genel olarak konuşmak gerekirse, yukarıda anlatılan yöntem, SOLAS’a göre işlevsel gereklilikleri garanti altına almak üzere kullanılmıştır; hafif bir geminin güvertesindeki insanlar için artan bir risk yoktur. Sorun yaratabilecek şey pasif angın korumasında oluşacak bir kusur veya yangının dış kompozit cepheye sıçraması riskidir. İkinci olasılık, dış cephenin ıslatılmasıyla çözülebilmektedir.

Uzayan yangın ve kompozit malzemenin ısı girdisi teşkil etmesinden ötürü yangının “yeteri kadar uzun” sürmesi durumunda gemi iskeletinin çökmesi de yüksek risk teşkil eder. Bu olay için standart ısınma eğrisi sıcaklığına (Şekil 6) dayanan konstrüksiyonda  zamanı tespit etmek güçtür. 

Sonuç Tespitleri 

Denizde hafif bir konstrüksiyon için sadece uygun değil, aynı zamanda hafif bir yangın izolasyonunun gerekli olduğu açıktır. LASS projesi başladığında, FRP sandviç konstrüksiyonlar gibi konstrüksyionlar için sertifikalı yangın izolasyonları yaratılmamıştı. Thermal Ceramics ve Saint Gobain/Isover işbirliği ile güverteler ve bölmelerde FRD 60 malzemeler için başarılı yangın testleri yapılmış (sandviç nüfuziyet testleri dahil Şekil-7). FRD60 testini geçen izolasyon malzemelerinin ağırlığı 6.9 ila 7.5 kg/m2’dir ki bu ağırlıklar iyidir. çünkü çeliklerin izolasyonu için kullanılan A60’ın bazılarıyla karşılaştırılabilir. Sandviç konstrüksiyonda 0.95 ila 1.6 kg/m2 ağırlığındaki hafif izolasyon malzemeleri için de oda köşesi düzeneğinde başarılı testler yapılarak yangını sınırlayıcı malzeme sertifikası alınmıştır. İzolasyon şirketleri LASS konsorsiyumunun birer parçasıdırlar.  Alüminyum konstrüksiyonlardaki izolasyon malzemeleri için halihazırda sertifikalı malzemeler pazardadır. Tedarikçiler ve ağırlık arasında önemli bir varyasyon vardır ancak ağırlık, tüketici/gemi inşaatçısı için tek kriter değildir. Fiyat ve montaj kolaylığı da önemli sorunlardandır. Şekil 11, dört gemide sağlanan ağırlık kazanımlarını göstermektedir. Hesaplanan değerler yangın izolasyonu ağırlığını da içermektedir. Son iki gemi (kuru yük gemisi ve açık deniz mesken modülü) halen incelenmeye devam edilmektedir; ancak onlarda da ağırlık kazanımı sağlanacaktır.

Maliyetlerin tahmini, yani Ömür Döngüsü Maliyeti ve Ömür Döngüsü değerlendirmesi analizleri devam etmektedir. Ancak şu ana kadarki sonuçlar ro-pax gemide geri ödeme 5 ila 8 yıl arasında kolayca sağlanacaktır; Ro-Ro geminin maliyeti doğrudan alüminyum fiyatları ile ilişkilidir ancak o gemi için de 5 yıldan az bir geri ödeme zamanı beklenebilir. Şekil 11’deki A objesinin kompozit versiyonun beklenen maliyeti alüminyum haline göre daha düşüktür.

Sonuç olarak, LASS projesi ağırlık ve maliyetle ilgili hedeflerine ulaşacak ve teknik sorunlar çözülecektir. Denizde hafif konstrüksiyonlar için yangın emniyeti mümkündür. Ancak olay bazında ispatlanması gerekmektedir. 

 Kaynaklar:

1. The International Convention for the Safety of Life at Sea: SOLAS, 4th ed., International Maritime Organization, IMO Publications, London 2004

2. International Code of Safety for High-Speed Craft, 2000: HSC Code, International Maritime Organization, IMO publications, London 2001

3.  International Standard – Fire Tests -- Full-scale Room Test for Surface Products. ISO 9705:1993(E) International. Organization for Standardization, Geneva, 1993

4. Code for the Construction and Equipment of Mobile Offshore Drilling Units: MODU code, International. Maritime Organization, IMO publications, London 2001

5.  Guidelines on alternative design and arrangements for fire safety, MSC/Cirk.1002, International. Maritime Organization, IMO publications, London 2001

6.  BP Groans Under Weight of Valhall- Heavy Topsides Pose Problems for Installation on Norway Field, Upstream news:18, pp 19, August 2006

7. International Code for Application of Fire Test Proceedures: FTP Code, International Maritime Organization, IMO Publications, London 1998

8. Interim Guidelines for Evacuation Analysis for New and Existing Passenger Ships, MSC/Cirk.1033, International Maritime Organization, IMO publications, London 2002

9. http://fire.nist.gov/CDPUBS/ NISTSP_1032/Papers/ Thompson_Paper.pdf

 

---

R E K L A M