Teknik makale

Tüm içerik

Gemi Çelik Tekne Ağırlık Dağılımının Modellenmesinde Bir Yaklaşım: Hacimsel Oranlar Yaklaşımı

11 Ağustos 2009 9. Sayı (Temmuz-Ağustos 2009)

Ertekin Bayraktarkatal, Alican Kılınç İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi

1. Giriş

Bu çalışmada çelik tekne ağırlık dağılımının belirlenmesi için bir yöntem önerilecektir. Bu yöntem hacim-ağırlık ilişkisine dayanmaktadır. Hacimsel oranlar yaklaşımı sunulurken yöntem uygulamalı olarak ele alınmıştır. Yöntemin amacı ön dizayn aşamasında çelik tekne ağırlık dağılımının gerçeğe daha yakın tahmin edilip, daha sağlıklı Boyuna Mukavemet hesabı yapabilmektir.

2. Hacimsel Oranlar Yaklaşımı ile Çelik Tekne Ağırlık Dağılımının Belirlenmesi

Hacimsel oranlar yaklaşımı, geminin ana güverteye kadar olan toplam hacminin toplam çelik ağırlığına oranlanmasına dayanır. Bu orandan faydalanılarak herhangi bir kesitteki dilim hacminin ağırlığı yaklaşık olarak elde edilebilir. Burada dikkat edilmesi gereken konu, ağırlığa dahil edilecek elemanların gemi boyunca sürekli karakterde olmasıdır. Bu nedenle hacimle çelik tekne ağırlığı arasında orana gidilmeden önce lokal karakterli elemanların ağırlığının, örneğin enine perde, üst yapı vs. gibi toplam hesaplanan ağırlıktan çıkartılmasıdır. Bu yaklaşım, ön dizayn aşamasında önerildiği için bahsedilen bu ağırlık gruplarının ön dizayn aşamasında hesaplanması için deneyime ihtiyaç vardır.

İlk olarak toplam çelik tekne ağırlık dağılımı ampirik yöntemlerle veya benzer gemi mantığı ile belirlenir. Daha sonra en kesitleri alan eğrisi çizilir. En kesit alan eğrisinin herhangi bir diliminin hacmi Vi, toplam hacim ise Vt , i diliminin ağırlığı Wi, toplam ağırlık ise Wt olarak alınırsa aşağıdaki eşitlik yazılabilir.

Vi/Vt = Wi/Wt

olup, bu eşitlikten faydalanılarak i diliminin ağırlığı aşağıdaki gibi elde edilir.

Wi = (Vi Wt) / Vt

Ön dizayn aşamasında n aralıklı boyuna mukavemet hesabı yapılmak istenirse n adet dilim için yukarıda verilen bağıntı kullanılarak n adet Wi değeri bulunur. Dilim ağırlığının dilim kalınlığına bölünmesiyle de yayılı yük olarak yük dağılımı elde edilir.

Unutulmaması gereken konu, yöntem uygulanırken yukarıda açıklandığı üzere üst yapı, kasaralar ve enine perdeler gibi lokal karakterli ağırlıkların ağırlık dağılımında yer almamasıdır. Bu bahsedilen ağırlıklar, ağırlık dağılımı elde edildikten sonra ilave edilebilir. Elde edilen ağırlık dağılımı geminin güverte yüksekliğine kadar olan kısmının ve buna gemi enine perdelerinin dahil olmadığı ağırlık dağılımıdır. Ön dizayn aşamasında ağırlık dağılımı hesabı yapılırken Bölüm 2'deki yöntemlerle hesaplanan toplam çelik tekne ağırlığından, üst yapı ve perdelerin ağırlıkları yaklaşık bir öngörü ile çıkartılmalıdır.

3. Sayısal Uygulamalar

Bu bölümde Bölüm 2'de anlatılan "hacimsel oranlar ile çelik tekne ağırlık dağılımının belirlenmesi" yönteminin uygulamalarına yer verilmiştir. Gemilerin gerçek ağırlık dağılımları ve toplam çelik tekne ağırlığı bilgilerinden yola çıkarak karşılaştırmalar yapılacaktır. Bu amaçla Gemi 3 için ayrıntılı bilgi verilecek diğer gemiler için ise sadece sonuçlar sunulacaktır.

Gemilerin hepsi üretim aşamasında Tribon M3, 3 boyutlu modelleme programı kullanılarak üretimi yapılmıştır. Gemiler hakkında işlenmiş toplam çelik ağırlığı ayrıca gemi 4 için elde edilen ekstra bilgiler programın birer çıktılarıdır ve oldukça

güvenilirdir.

İlk adım enkesit alanları eğrisinin çizimidir. Daha sonra enkesit alanlar eğrisi gemi boyunca integre edilerek toplam hacim bulunur.

Gemi 3'ün ağırlık dağılımı belirlenirken, geminin gerçek çelik tekne ağırlığı kullanılarak ağırlık dağılımı karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Ön dizayn aşamasında ise çelik tekne ağırlığı ampirik formüller veya diğer hesap yöntemleri ile yaklaşık olarak hesaplanabilir [1]. Bu aşamada ayrıca enine perde ve üstyapı gibi lokal karakterli ağırlık grupları da yaklaşık olarak hesaplanarak toplam ağırlıktan çıkartılır ve daha sonra dilim ağırlıkları (Wi ) hesap edilir. Dilim ağırlıkları elde edildikten sonra hesaptan çıkartılan ağırlık grupları bulundukları bölgeye ilave edilirler.

Gemi 3 için toplam çelik ağırlığı 985 ton (üst yapı ve kasara blokları ile enine perdelerin ağırlıklarının dahil edilmediği) olarak alınmıştır .Ana güverteye kadar toplam hacim ise 18288.14 m³ olarak hesaplanmıştır.

Wt toplam çelik tekne ağırlığı (ön dizayn aşamasında ön görülen ağırlık), Vi enkesit alanlar eğrisindeki dilimlerin her birinin hacmi, Vt ise enkesit alanlar eğrisinin gemi boyunca integrasyonu ile elde edilen toplam hacimdir.

4. Sonuçlar ve Değerlendirme

Sonuç olarak karşılaştırmalı grafiklerden de görüldüğü gibi, hacimsel oranlar ile yaklaşımda bulunarak hesap edilen ağırlık dağılımları, gemilerin gerçek ağırlık dağılımlarına çok yakındır. Geminin değişen kesitleri ve hacimleri ile çelik tekne ağırlık değişimi arasındaki ilişki görülmektedir.

Gerçek ve hacimsel oran yaklaşımı ile çizilen grafiklerden görülen, kıç ve baş bölgelerinde ağırlık tahmininin gerçek ağırlık dağılımının küçük bir farkla altında çıktığıdır.

Bu farkın sebebi olarak gemilerde kıç ve baş bölgelerde sık derin elemanların kullanılması ve klas kuruluşlarının kuralları dahilinde sac kalınlıklarındaki artış gösterilebilir. [2]

Ağırlık dağılımında baş ve kıç bölgeleri için bir düzeltme faktörü kullanılarak daha hassas yaklaşımlar elde edilebilir.

Kaynaklar

[1] Kadir Sarıöz, 1995, Gemi Ön Dizaynı, İstanbul Teknik Üniversitesi

[2] Türk Loydu, 2006, Tekne Yapım Kuralları

Paylaş