Topoloji optimizasyonu yöntemi ile ağırlığı azaltılmış, yeni bir araç taşıyıcı yüksek konteyner kavramsal tasarımı

İnsanların yerleşik hayata geçmesi ile birlikte, ham madde ve gıda, yakacak ve çağına göre teknolojik aletlerin farklı topluluklara transferi başlamıştır. Teknolojinin gelişmesiyle karayolunda hayvanla ile taşınan mallar, deniz ve nehirlerde gemiler ile akabinde demiryolu ile ve ilerleyen zamanda havayolu ile taşınmaya başlanmıştır. Bu sayede tarih boyunca yük taşımacılığı medeniyetleri birbirlerine yaklaştırmıştır. Sanayi devrimi ile birlikte gelişen sanayi bölgelerine yakın bölgelerde gelişmiş limanlar oluşmuştur. Gelişen gemiler ve limanlar yüklerin daha hızlı, güvenli ve daha ucuz taşınmasını sağlamıştır. Günümüzde ithalat ve ihracat hacminin bu seviyeye gelmesi ile birlikte, taşımacılığın önemi artmıştır. İlk üreticiden son tüketiciye kadar bütün süreçleri kapsayan bütünleşik bir yapıya dönüşmüştür. Taşımacılık, hava yolu karayolu, demiryolu ve denizyolu olarak dört ana başlık altında toplanırsa, en büyük tonajdaki yüklerin bir seferde taşınması kolaylığı sebebiyle denizyolu taşımacılığı, uluslararası ticarette hala en büyük paya sahiptir. Yakın geçmişte yaşanan ekonomik dar boğazlar, gelişen teknolojiye rağmen, taşımacılığın diğer sektörlerde olduğu gibi ekonomi odaklı olmasını zorunlu kılmıştır. Maliyetlerin azaltılması ve karlılığın arttırılması hedeflenmiştir. Sefer sürelerinin azaltılması ve yük hacminin arttırılması için yeni tip gemiler, limanlama ve elleçleme sürelerinin kısaltılması için teçhizatların kapasitelerinin arttırılması gibi gelişmeler yaşanmıştır. Endüstriyel toplum kavramının gelişmesi ile birlikte, ülkeler kendi gelişmişliklerini ve refah seviyelerini sahip oldukları endüstrileşme oranı ile ifade etmişlerdir. Otomotiv endüstrisi de gelimiş bir toplumun yapı taşıdır. Bir toplumun endüsrtileşmiş olabilmesi için kendine ait bir otomotiv endüstrisinin olması gerekmektedir. Gelişmiş bir otomotiv endütrisi de beraberinde gelişmiş bir otomotiv taşımacılığını getirmiştir. Otomotiv endüstrisi, ülkemiz ölçeğinde değerlendirildiğinde, dünya otomotiv üretiminde önemli bir paya sahiptir. Türkiye' de farklı yabancı kaynaklı farklı marka lisansları altında üretim yapılmaktatır. Otomobil, kamyon, kamyonet, otobüs, minibüs, midibüs ve traktör üretimi yapılmaktadır. Üretim yapan tesislerin topma kapasitesi senede iki milyon araça yakındır. Üretilen araçların büyük bir kısmı ihracat odaklıdır. Sadece 2016 yılında 1.5 milyon araç üretilmiştir ve 1 milyon adedi ihraç edilmiştir. Dış Pazar odaklı çalışan sektör bu sebeple Türk ekonomisi isin lokomotif sektör tanımına uygun hale gelmiştir. Ancak son yıllarda artan rekabet ve yaşanan ekonomik krizler otomotiv endüstrisi ve paralelindeki bütün sektörleri maliyet azaltma yönünde davranmaya itmiştir. Maliyet azaltmanın en kolay yolu, harcanan zamanı azaltmak ya da kullanılan malzemeyi minimum seviyeye indirmektir. Başkla bir deyişle, verimliliği maksimum noktaya getirmektir. Bu noktada geliştirilen optimizasyon yötemleri devreye girmektedir. Bu tez kapsamında, minimum malzeme kullanılması amaç fonksiyonuna sahip topoloji optimizasyonu yöntemi kullanılmıştır. Topoloji optimizasyonu, tasarım sürecinin başında, optimum malzeme dağılımını sağlamak ve yük yollarının belirlenmesi amacıyla kullanılmaktadır. Optimizasyonda amaç, yer değiştirme, direngenlik, doğal frekans gibi kısıtları sağlayarak optimum tasarımın elde edilmesidir. Optimizasyon problemlerinin amacı amaç fonksiyonunu maksimize ya da minimize etmektir. Ürün fiyatını minimize etmek ya da direngenlik sonuçlarını maksimize etmek örnek olarak verilebilir. Türkiye' de Mayıs 2018 itibariyle Türk otomotiv üretim tesislerinde üretilen binek snıfı otomobiller incelenmiştir. İnceleme sonucunda görüldüğü üzere, üretilen araçlar B ve C segmenti sınıfında ve boyut ve ağırlıkları segment ölçüleri dâhilindedir. Hem Türkiye hem de küresel otomotiv lojistiği düşünüldüğünde, üretilen ve ihraç edilen binek otomobillerin PCC gemileri dışında, bir intermodal taşımacık yöntemi olan konteyner ile taşınması amaçlanmıştır. Konteyner ile denizyolu otomobil lojistiğine dair çalışmalar incelendiğinde, otomobil taşımacılığı amacıyla kullanılan konteynerlerin büyük bir bölümünün intermodal taşımacılığa uygun olmadığı görülmüştür. Kullanılan konteynerler boyut ve ağırlıkları gereği sadece demiryolu ya da karayolu taşımacılığna uygundur. Denizyolunda otomobil taşımak amacıyla geliştirilen konteynerler ise, genellikle 40 feet ve 20 feet genel yük konteynerlerine otomobil taşıyıcı askı aparatları yerleştirilmesi ile elde edilmişlerdir. Sonradan gelen taşıma ve askı aparatlarıyla boş bir kontynerin ağırlığı daha da artmaktadır. Bu sebeple, denizyolu otomotiv lojistiğinde hâlihazırda kullanılan araç taşıyıcı konteynerlerin kullanımı maliyetleri arttırmaktadır. Bütün bu sebeplerden ötürü, tez kapsamında Türkiye' de üretilen otomobil boyut ve ağırlıklarına uygun, ISO yük konteynerleri ölçülerinde ve bu sebeple intermodal taşımacılık için uygun 40 feet uzunluğunda, 4 adet otomobile kadar taşıma kapasiteli, yapısal açıdan Türk Loydu kurallarına göre tasarlanmış bir yüksek (high-cube) konteyneri kavramsal tasarımı yapılmıştır. Kavramsal tasarm öncesi, Türk Loydu Cilt D, Kısım 55, Yük Konteynerlerinin Yapımı, Onarımı ve Testlerine ait Esaslar başlıklı kural kitapçığında belirtilen esaslara göre yapısal açıdan belirtilen hedef değerler kısıt olarak kullanılarak topoloji optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Amaç olarak minimum kütle ise kısıtların sağlanması tanımlanmıştır. Tamamlannan kavramsal tasarım için sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. İlgili Türk Loydu kural kitapçığında belirtilen gerekli yapıal analizler yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre, bulunan yer değiştirme ve gerilme değerleri hedefler dâhilindedir. Kavramsal tasarım araç taşıyıcı yüksek konteynerin, denizyolu taşımacılığı ile dört adet otomobili emniyetli bir şekildetaşıması için uygun olduğu görülmektedir. Ayrıca tez sonunda yapılan kavramsal tasarım, sıradan bir genel yük konteynerine göre % 30 daha hafiftir.