Savaş gemisi elektrik dağıtım sisteminin arıza sonrası toparlanmasına yönelik yöntem geliştirilmesi

Bir savaş gemisinin savaş ortamında karşılaşacağı olası senaryolar içinde hasar veya yara alması en ciddi senaryodur. Hasar veya yara herhangi bir çatışma, isabet, arıza, yangın kaynaklı olabilir. Yaralanmış veya herhangi bir arıza nedeni ile harekâttan sarkıt kalmış bir savaş gemisinin durumu kontrol altına alması, en kısa sürede görevine geri dönebilmesi veya yardım alabileceği emniyetli bir sahaya çekilebilmesi hayati önem taşımaktadır. Gemiler, sevk/tahrik sistemi, platform sistemleri, muhabere, seyir sistemleri, savaş/silah sistemleri ve diğer birçok kritik sistemi, elektriksel yükü bünyesinde barındıran karmaşık güç sistemlerine sahiptirler. Savaş gemilerinin normal veya savaş durumunda icra ettikleri görevleri farklılık gösterirken gemi güç sisteminde devrede olması gereken yükler ve önem dereceleri de görev tiplerine bağlı olarak farklılık gösterir. Bu durum gemi güç sisteminin çok yönlü görev temelli fonksiyon icra etmesi gerekliliğini doğurur. Olası bir hasar durumunda gemi güç sistemi ilk olarak hasarı algılar, arızayı izole eder, arıza yerini belirler, hasar kontrol sistemleri yüklerin öncelikleri ve hasar durumunu dikkate alarak güç sisteminin yeniden yapılandırma sürecini işletir, güç sisteminin yeni duruma geçişi için gerekli anahtarlamaları gerçekleştirir ve sistemin son durumunu kontrol eder. Geminin harekât yeteneğini korumak, güç kesinti süresini azaltmak, efektif ve emniyeti hedefleyen bir yeniden yapılandırma sürecinin başarısında personelin yetenekleri de kullanılan metot kadar önemlidir. Bu tez çalışmasında arıza izolasyonu, arıza yeri belirleme süreçleri ile ilgilenilmemiş bu süreçler sonrasındaki yeniden yapılandırma (restorasyon) süreci çalışmanın odak noktasını oluşturmuştur. Kullanılan yeninden yapılandırma yönteminde akıllı algoritmalar kullanılarak operatör bilgisi görev temelli olarak yönteme dahil edilmiştir. Tez çalışmasında geliştirilen akıllı algoritma temelli yeniden yapılandırma yöntemi ile sistem durumu muhakeme edilerek en iyi anahtarlama sonucu oluşturulmuştur. Yöntem sonucu elde edilen dağıtım sistemindeki anahtarlara kumanda edilerek yeniden yapılandırma gerçekleştirilmektedir. Gemi güç dağıtım sisteminde yeniden yapılandırma sürecinde çift kaynaktan (normal ve alternatif) beslenen manuel veya otomatik bara transfer cihazları özellikle yaşamsal ve yarı yaşamsal yükleri için önem kazanmakta, yük atıcılar ise yaşamsal olmayan yüklerin sistemden topluca atılması amacı ile kullanılmaktadır. Klasik yaklaşımlarda bara transfer cihazlarının enerjisi kesilen normal hattı gördüğü anda hiçbir muhakeme yapmadan enerjisi olan alternatif hatta yükü transfer ettiği bilinmelidir. Bu durumda klasik yaklaşım ile arızanın yayılması hatta güç üreten jeneratör sistemlerinin yük transferi sonrası aşırı yüklenme nedeni ile devre dışı kalması ve sonuçta dağıtım sisteminin devre dışı kaldığı kötümser senaryo ile karşılaşılabilir. Önerilen akıllı yeniden yapılandırma yöntemi ile sistemin bütün olarak değerlendirmesi ve özellikle üretim-tüketim dengesi gibi amaç fonksiyonları dikkate alınarak en doğru cevabın yük önceliklerine göre güç sistemine tatbiki amaçlanmaktadır. Geliştirilen yeniden yapılandırma yöntemi; 0-1 tam sayı programlama, genetik algoritma ve patern arama olmak üzere üç farklı optimizasyon tekniği ile kullanılarak farklı durumlar altında simülasyon analiz sonuçları irdelenmiştir. Tezde önerilen yöntem, üç optimizasyon tekniği ile de tutarlı sonuçlar vermiştir. Özellikle lineer denklem kümelerinin kullanıldığı amaç fonksiyonları için yeterli görünen 0-1 tamsayı programlama yöntemi tez çalışmasında önerilen algoritma ile diğer optimizasyon yöntemlerine göre daha hızlı sonuçlar sunmuştur. Ancak genetik algoritma ve patern araması optimizasyon tekniklerinin rastsallık içeren metotlar olmaları nedeni ile karmaşık problemlere uyumları, kompleks yapıdaki denklemlerle çalışabilme yeteneği en güçlü yanları olarak ön plana çıkmıştır. Genetik algoritma ve patern araması gibi evrimsel algoritmaların kullanılmadan önce parametrelerinin hesaplanması/ ayarlanması çözümün başarısına etki ederken tam sayı programlama yöntemi ise belirgin bir şekilde diğer yöntemlere göre önerilen yeniden yapılandırma sürecinde daha kolay uygulama yapabilmektedir. Tez içeriğinde yenilenebilir enerji sistemlerinin gelecek potansiyeli de dikkate alınarak simülasyon senaryolarına güneş enerji paneline sahip bir gemi modeli de dahil geliştirilen yöntemin geminin güç sistemindeki konfigürasyon değişikliği altındaki cevabı da incelenmiştir. Simülasyon sonuçlarında akıllı algoritma içermeyen klasik hasar kontrol sistemleri ile tez kapsamında sunulan yeniden yapılandırma yöntem sonuçları da gemi güç sistemindeki etkileri ile birlikte değerlendirilmiştir.