Gemi yapılarının vibro-akustik yaklaşımı ile titreşim ve akustik açısından optimum hale getirilmesi

Deniz taşımacılığında artan talebi karşılamak için ihtiyaç duyulan ticari gemi boyut ve hızlarındaki artış gemide yapısal titreşim problemlerine neden olmaktadır. Bunun yanında, ticari gemilerle yapılan deniz taşımacılığı deniz gürültüsünün büyük oranda artmasına sebep olmaktadır. Gemilerdeki gürültü ve titreşimlerin doğurduğu sonuçlar çeşitlidir. Gemide görev yapan ve/veya seyahat eden personel/yolcular üzerinde olduğu gibi limanda bulunduğu ortama da konforu azaltıcı etki yapmaktadır. Ayrıca, artan gemi trafiği nedeniyle artan sualtı akustik gürültüsü deniz canlı yaşamının ekolojik dengesini bozabilmektedir. Benzer konfor azaltıcı etkiler savaş gemileri için de önemini korumaktadır. Bugün savaş gemisi ve denizaltıların başka gemilerin konumlarını saptaması ve onlara hücum edebilmeleri için güçlü sonar sistemlerine sahip olmaları gerekirken diğer gemiler tarafından fark edilmemek ve kendi sonar sistemlerinin performansını etkilememeleri için de mümkün olduğunca düşük akustik ize sahip olmaları gerekmektedir. Bu sebeple bir savaş gemisinin inşa edilmeden daha tasarım aşamasında sualtı akustik izinin hesaplanabilmesi ve tasarımın bu veriler ışığında düzenlenmesi son derece önem arz etmektedir. Gemilerde titreşim ve gürültü problemlerinin çözüm kaynağının erken safhadaki tasarım aşamasında belirlenmesinin önemi ve sonradan yapılacak olan düzeltmelerin çok ağır maliyetler gerektirdiği bilinmektedir. Hem ticari gemilerin hem de savaş gemilerinin tasarım aşamasında gürültü ve titreşim açısından uyması zorunlu ulusal veya uluslararası standartlar ile ilgili ülkenin Loyd kuralları, bir sistem/ekipmanın minimum gürültü/titreşim sağlayacak şekilde gemi bünyesine entegrasyonuna yönelik detaylı uygulama yöntemleri belirtmesine rağmen, geminin vibro-akustik yapısal konstrüksiyonunun nasıl olması gerektiğine ilişkin çok fazla bilgi vermemektedir. Bu tezde yapılan kapsamlı çalışma ile, bir geminin yapısal konstrüksiyonunun yapısal titreşim ve sualtı akustiğinin azaltımını sağlayacak şekilde iyileştirilmesi/optimum hale getirilmesine yönelik olarak, gemilerin tasarımı aşamasında kullanılabilecek alternatif bir vibro-akustik hesaplama yöntem ve metodoloji yaklaşımı sunulmuştur. Aynı yaklaşımın gemilere benzer şekilde tasarlanan diğer platformlar ile yapısal konstrüksiyonu önem arz eden mekanik sistemlerin titreşim ve gürültü açısından iyileştirilmesi amacıyla kullanılabilmesi de mümkündür. Tez çalışmasına vibro-akustik hesaplama yöntem ve teorilerinin irdelenmesi ile başlanacaktır. Takip eden bölümde, gemi konstrüksiyonunu temsilen seçilen bir araştırma gemi yapısı, gürültü/titreşim kaynak yükleri ile modellenerek tüm frekans bandında gemiye ait yapısal titreşim ve sualtı akustik gürültü değerlerinin İstatiksel Enerji Analizi (SEA) ve Sonlu Elemanlar Metodu (SEM) yöntemi ile (test/ölçüm değerleri ile doğrulanmış olarak) tespit edilmesi sağlanacaktır. Ardından, sualtı akustik izin azaltılması maksadıyla literatürde yapısal titreşim iletim yollarının belirlenmesi için yeni kullanım alanı bulan graf teorisi gemi yapılarına bu anlamda ilk defa uygulanacaktır. Bu amaçla, sualtı akustik gürültünün azaltılmasına yönelik olarak optimum gemi yapısının tespit edilmesi için, dominant transfer iletim yolları (SEA graf yaklaşımı ile) graf teorisi metodu (MPS algoritması) referans çalışmalar baz alınarak yeniden geliştirilecektir. Son olarak, sualtı akustik izin azaltılmasını sağlayacak ve mukavim tekne özelliklerini de kaybetmeyecek optimum (pasif kontrol) yapısal konstrüksiyon belirlenecektir. Bu maksatla, graf teorisi MPS algoritması ile tespit edilen dominant enerji transfer iletim hatları üzerinde belirlenen yapısal konstrüksiyon elemanlarını kullanacak şekilde bir parametrik yaklaşım geliştirilerek, optimum akustik gemi yapısı tasarım çözümleri belirlenecektir. Bu yapı çözümleri, tez kapsamında daha önceden oluşturulmuş olan global gemi SEM ve SEA modellerine uygulanarak optimum akustik yapısal konstrüksiyonun sualtı akustik gürültüde azalım sağladığı gösterilecektir.