Yüksek tabanlı bir otobüste arka orta tampon tasarımı

Otomotiv endüstrisindeki teknolojinin ilerlemesine paralel olarak, geçmişten günümüze motorlu taşıtların kullanımı hızlıca artmaktadır. Karayollarındaki motorlu taşıtların sayısının artmasıyla birlikte, karayollarında meydana gelen yüksek kaza sayıları ülkeler için kritik bir problem olmaya başlamıştır. Dünya Sağlık Örgütü'nün istatistiklerine göre, dünya genelinde yılda ortalama olarak 1,25 milyonun üzerindeki insan trafik kazalarında yaşamını yitirmekte ve 20-50 milyon arasındaki insan ise bu kazalardan ölüm vakası olmadan kurtulmaktadır. Bu istastistikler dikkate alındığında, bir taşıtın herhangi bir nesne veya yayaya çarpması durumunda araç içindeki yolcuların ve yayaların yaralanmalarını azaltıcı sistem ve yapıların taşıtlara entegre edilmesi, otomobil üreticileri açısından oldukça önem kazanmaya başlamıştır. Motorlu bir taşıtın ön ve arka uçlarına entegre edilmiş olan tampon yapıları, kaza durumundaki çarpışma etkisini azaltan bu entegre sistemlerden biridir. Bu tez çalışmasında, mevcut otomobil tampon sistemleri ve uygulamaları hakkında literatür araştırması yapılması ve mevcut uygulamalar ile ilgili bu bilgiler kullanılarak, yüksek tabanlı bir otobüsün arka orta tamponu için uygun malzeme, üretim yöntemi ve tasarımların önerilmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada öncelikle, otomotiv tampon sistemlerinin tanımı verilerek günümüzde kullanılan otomotiv tampon sistemlerinin işlevleri ve bu sistemlerin geçmişten günümüze olan tarihsel gelişimi hakkında okuyucuya bilgi verilmektedir. Yüksek tabanlı bir otobüste şoför ve yolcu mahallerinin yükseklikleri otobüsün çarpma seviyesinden daha yukarıda olduğundan, bir otobüs tamponunun öncelikli işlevleri bir binek aracınınkine göre farklılık göstermektedir. Bu sebeple söz konusu çalışmada, otobüs tampon sistemlerine ayrıca odaklanılmakta ve bu konuda okuyucuya detaylı bilgiler sunulmaktadır. Ardından bu çalışma kapsamında, günümüzde kullanılmakta olan otomobillerdeki mevcut tampon sistemlerinin çeşitleri hakkında bilgi verilmekte ve bu bilgilerin okuyucu tarafından kolay anlaşılabilmesi amacıyla, bu bilgiler destekleyici şekiller ile görselleştirilmektedir. Buna ilave olarak, bir tampon sisteminin alt komponentleri hakkında da detaylı açıklama yapılmaktadır. Çalışmada ayrıca, binek araçlarında kullanılan tampon sistemleri ile ilgili farklı ülke ve bölgelerde geçerli olan karayolu standartları ve yönetmelikleri hakkında kısaca bilgi verilerek, otomotiv tamponlarının sadece görsel bir parça olmadığının önemi okuyucuya aktarılmaya çalışılmaktadır. Otomobil tampon sistemleri hakkında detaylı verildikten ve tampon sistemlerinde aranan özellikler ile ilgili geçerli olan standart ve yönetmelikler hakkında kısaca bilgilendirme yapıldıktan sonra, çalışmanın ilerleyen bölümlerinde otomobil tamponlarının üretimi sırasında kullanılan malzemeler, bu malzemelerin önemli özellikleri ve en sık uygulanan üretim yöntemleri hakkında okuyucuya detaylı bilgiler aktarılmaktadır. Çalışmada yer verilen tampon üretim yöntemlerinin çalışma şekilleri görseller ile okuyucuya aktarılmakta ve her biri için avantaj ve dezavantajlar açıklanmaktadır. Bu çalışmanın uygulama aşamasında arka orta tampon için malzeme ve üretim yöntemi önerilirken referans olarak kullanmak üzere, üretim yöntemleri ile ilgili bilgiler derlenerek bir tablo halinde karşılaştırılmaktadır. Mevcut uygulamalara ilave olarak, otomotiv üreticilerinin alternatif tampon malzemeleri ile ilgili gelecekte karşılabilecekleri zorluklar hakkında da okuyucuya kısaca fikir verilmektedir. Tez çalışması kapsamında, arka orta tampon tasarımı sırasında Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanıldığından, tasarım aşamasından önce Sonlu Elemanlar Yöntemi'nin tanımı ve kullandığı yaklaşımlar hakkında da bilgi verilmektedir. Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak yapılan bir çalışmada izlenen adımlar ve bu yöntemin kullanılmasının tasarımcıya sağladığı faydalar aktarılmaktadır. Buna ilave olarak, tasarım, modelleme ve yapısal analiz sırasında Sonlu Elemanlar Yöntemi'ni kullanmakta olan mevcut bilgisayar destekli tasarım yazılımları hakkında da kısaca bilgi verildikten sonra, bu tür yazılımlardan biri olup bu tez çalışmasında kullanılan Siemens NX programı hakkında detaylı bir bilgilendirme yapılmaktadır. Yukarıda değinilen bilgiler dikkate alınarak, yüksek tabanlı bir otobüsün arka orta tampon tasarımı için uygun çözümler sunulması amacıyla, bu tez çalışmasının uygulama kısmında sistematik tasarım yaklaşımı kullanılmaktadır. Bu aşamada öncelikle, aranan tasarım için görev tariflenmekte ve ihtiyaçlar listesi oluşturulmaktadır. Bir sonraki adım olarak, ihtiyaçlar listesinde yer alan talepler dikkate alınarak önceki bölümlerde detaylı olarak ele alınan tampon malzeme ve üretim yöntemleri değerlendirilmekte ve arka orta tampon için talepleri karşılayacak iki uygun alternatif önerilmektedir. Arka orta tampon için malzeme ve üretim yöntemi alternatifleri belirlendikten sonra, bilgisayar destekli tasarım yazılımı olan Siemens NX programı kullanılarak parçanın ana yapısının oluşturulması amacıyla parçaya ait yüzey modeli elde edilmektedir. Ardından bu yüzey modeline hacim eklenerek, her iki alternatif için üç boyutlu modelleme yapılmaktadır. İlk aşamada, parça karmaşıklığı ve buna bağlı olarak birim maliyeti minimize etmek amacıyla, her iki alternatif için üç boyutlu modeller öncelikle herhangi bir güçlendirici kaburga eklenmeden oluşturulmaktadır. Kaburga eklenmemiş olan modellere, belli kuvvet altında yükleme durumları için Siemens NX yazılımı kullanılarak yer değiştirme ve gerilme analizleri uygulanmaktadır. İhtiyaçlar listesinde yer değiştirme ve gerilme için belirlenmiş olan izin verilen maksimum değerler dikkate alınarak, analiz sonuçları değerlendirilmektedir. Bu kapsamda, kaburgasız modeller üzerinde yapılan analiz sonuçları yetersiz çıktığından, model üzerinde zayıf bölgelere güçlendirici kaburgalar eklenerek model üzerinde iyileştirme yapılmakta ve analizler tekrarlanmaktadır. Okuyucuya kolaylık sağlamak amacıyla, modeller üzerinde uygulanan adım adım iyileştirmeler sonrasında üç boyutlu modeller üzerinde yapılan analiz sonuçları görselleştirilmekte ve tablolar halinde özetlenmektedir. Tasarlanan modeller üzerinde uygulanan adım adım iyileştirmelerin ardından yapılan yer değiştirme ve gerilim analizleri sonrasında nihai olarak, ihtiyaçlar listesinde belirtilen tüm istekleri karşılayan uygun arka orta tampon tasarımı, malzeme ve üretim yöntemi seçilmektedir. Bugün otomotiv endüstrisinde hakim olan rekabetçi ortam yakın gelecekte hızlıca artacağından, özellikle azalan maliyetler ve çevreye karşı duyarlılığın artması otomotiv üreticileri için tasarım ve üretim süreçlerinde önemli kriterler haline gelmeye başlayacaktır. Gelecekte yüzleşilebilecek bu zorlayıcı görevlere karşı ayakta durulabilmesi amacıyla, tez çalışması kapsamında seçilen arka orta tampon malzemesi ve tasarımı için gelecekte maliyet ve çevre kirliliğini azaltabilecek öneriler de sunulmaktadır.