124
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Gemi ana makinesi yardımcı sistemlerine yönelik simülatör algoritmasının geliştirilmesi ve uygulanması
Gemi makine dairesi işletme koşulları gereği birçok gereksinimi aynı anda karşılaması gereken bir yapıdadır. Denizcilik istatistik analizlerine göre gemi kazalarına neden olan faktörlerin başında insan hatası gelmektedir. Bu sebepten, gerek makine dairesi karmaşık yapısı gerekse insan hataları göz önüne alınırsa karşılaşılan basit bir makine arızası dahi kısa sürede önlem alınmazsa büyür ve tamiri mümkün olmayan kayıplara neden olabilir. Yaşanabilecek her türlü makine arızasını olabildiğince erken fark etmek ve müdahale etmek için iyi eğitilmiş gemi makineleri işletmecilerine ve etkili bir uzman arıza teşhis sistemine ihtiyaç vardır.Bu çalışmada gemi ana makine yardımcı sistemlerinden soğutma, yağlama ve yakıt sistemleri için geliştirilen bilgi tabanlı uzman sistemin, ana makine operasyonları sırasında arıza tespiti yapması, ayrıca koruyucu bakım işlemlerinde gemi personeline yardımcı olması amaçlanmıştır.Meydana gelen arızalarda makine donanımından kaynaklanan arızalar incelenmiş ve bu tür arızalara etki eden sebeplerin ve çözüm yöntemlerinin belirlenmesi için C# programlama dili kullanarak bir uzman arıza tespit programı geliştirilmiştir. Bu program, modern ticari uzakyol gemilerinde çoğunlukla tercih edilen MAN B&W 7S50MC-C ana makine yardımcı sistemlerinin basınç, sıcaklık ve viskozite alarm sınır değerleri ve ideal çalışma aralıkları dikkate alınarak bahsi geçen ana makine yardımcı sistemlerine uygulanmıştır. Geliştirilen program gemi makineleri işletmecilerinin eğitimlerinde, makine dairesi simülatör sistemine entegre edilerek kullanılması hedeflenmektedir.Geliştirilen uzman sistem, gemi makine işletmecilerine gerekli desteği sağlamanın yanında özelikle kritik operasyonlarda ve manevralarda oluşabilecek arızalarla ilgili çabuk karar vermeyi kolaylaştırmakta ve önemli avantajlar sağlamaktadır.
Uniform olmayan akımda çalışan gemi pervanelerinde tabaka kavitasyonunun incelenmesi
Gemi pervanelerinde görülen kavitasyon, pervanelerin hidrodinamik performansına ve çalışma ömrüne etki eden, gemi bünyesinde titreşimlere ve su altında gürültüye neden olan bir akışkanlar mekaniği olayıdır.Gemi pervanelerinde görülen kavitasyon, pervanelerin hidrodinamik performansına ve çalışma ömrüne etki eden, gemi bünyesinde titreşimlere ve su altında gürültüye neden olan bir akışkanlar mekaniği olayıdır. Bu nedenle pervane dizaynı sırasında kavitasyonun pervaneye ve çevreye olan olumsuz etkilerini azaltmak büyük önem taşımaktadır. Bu ise, kavitasyonun ne zaman ortaya çıkabileceğini önceden tahmin etmek için hassas bir yöntemin gerekli olduğunu göstermektedir. Kavitasyon analizlerinin deneysel ortamlarda yapılması zaman ve maliyet gerektirmektedir. Bu nedenle özellikle son zamanlarda bilgisayar teknolojisinin gelişimine bağlı olarak deneysel yöntemlere alternatif olan değişik sayısal modelleme teknikleri geliştirilmiştir.Gemilerde görülen kavitasyon türleri arasında özellikle tabaka kavitasyonu, kavitasyon hacimlerinin zamana bağlı olarak değişmesi nedeni ile çoğunlukla şaft aracılığı ile gemi bünyesinde titreşimlere ve pervane kanatları üzerinde erozyona neden olmaktadır. Bu nedenle mevcut çalışmada bu kavitasyon türü, söz konusu modelleme tekniklerinden biri olan ?Kaldırıcı Yüzey Metodu?'na dayalı olarak incelenecektir.Bu çalışma ile gemi pervanelerinin imalat öncesi kavitasyon ve performansının kontrolünün kolay ve hızlı bir şekilde yapılması amaçlanmaktadır.
Buhar türbinlerinin kısmi yüklerdeki performans davranışlarının incelenmesi
Günümüzde hem dünyanın her yanına yayılmış irili ufaklı sanayi tesislerinin hem de gündelik hayatta insanların elektriğe bağımlılığının artmasıyla birlikte enerjiye olan ihtiyaç da hızla artmaktadır. Artan ihtiyaçların karşılanabilmesi ise ya daha büyük kapasiteli güç tesisleri yapılarak ya da mevcut tesislerin daha verimli hale getirilmesiyle mümkün olmaktadır. Güç üretim tesislerinin daha verimli çalıştırılabilmesi ise çalışma koşullarının tam olarak bilinebilmesine ve bu koşullar göz önünde bulundurularak yapılacak optimizasyonlara bağlıdır.Güç üreten tesislerin en önemli elemanlarından birisi olan buhar türbinlerinin dizayn koşulları belirli parametreler (giriş basınç ve sıcaklığı, güç ve debi miktarı, çıkış basıncı vb.) esas alınarak oluşturulur ve türbinin geometrisi, ölçüleri ve performansı bu değerlere göre hesaplanır. Dizayn koşullarında türbindeki kayıplar ve tersinmezlikler minimum, hız değerleri ve üretilen güç maksimumdur. Ancak, bir buhar türbini gerek talep edilen güç miktarının değişkenliği gerek türbin kayıpları gerekse sistemin diğer elemanlarından kaynaklanan kayıplardan dolayı dizayn şartlarında çoğu zaman çalışamaz yani daha düşük verimlerde çalışmak zorunda kalır.Bu çalışmada farklı yük koşullarında işletilen ve dizayn değerlerine sahip olduğumuz Çan Termik Santraline ait verilerden yola çıkılarak EES programında modellediğimiz sistemimizin hem termik verimi hem de türbin verimleri incelenmiştir. Yapılan analizler neticesinde tesisin yükü azaldıkça hem türbini hem de tesisin performans değerlerinin olumsuz etkilendiği görülmüştür.
Gemi çarpışmasının nümerik yöntemlerle analizi ve simülasyonu
Gemi çarpışmalarıyla ilgili çalışmalar ilk defa 1959 yılından itibaren literatüre kazandırılmaya başlanmıştır. Önceleri çarpışma analizleri, deneysel ve analitik yaklaşımlar yardımıyla oluşturulan amprik yöntemlerle irdelenirken, günümüze kadar geçen sürede meydana gelen gerçek kaza verileri ve yapılan deneysel çalışmalar yeni yöntemler oluşturulmasını ve mevcut yöntemlerin geliştirilmesini sağlamıştır. Bunun yanı sıra; gelişen bilgisayar teknolojisi ve programlama teknikleri sayesinde analitik yöntemler yerini, ayrıntılı ve probleme özel güvenilir sonuçlar üreten sayısal çözümlere bırakmıştır.Çevresel ve hayati riskler dikkate alındığında gemi çarpışma analizlerine olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Bu paralelde yeni yöntemlerin geliştirilmesi için yapılan çalışmalar kamu ve özel sektör tarafından teşvik edilmektedir. Özellikle denize kıyısı olan ülkelerinde desteğiyle iki önemli Avrupa Birliği Projesi başlatılmış ve neticelendirilmiştir. Diğer taraftan 50 yıldır düzenlenmekte olan ISSC kongresinde gemi çarpışmaları ve dip vurmayla ile ilgili ayrı bir bölüm yapılmaktadır.Yüksek lisans tez çalışmasında, standartlara göre hazırlanan iki gemi modelinin değişik senaryolara karşı çarpışma analizleri gerçekleştirilmiştir. 3D CAD modelleme işlemi SolidWorks 2009 yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Pre-post ve sonlu elemanlar ağının oluşturulması için ise HyperMesh yazılımından faydalanılmıştır. Malzeme modeli tarifi, sınır şartlarının verilmesi ve analizin çözdürülmesi işlemleri için ise Ls-Dyna ticari yazılımı kullanılmıştır.Sonuçların doğrulanması ve güvenirliliğinin araştırılması için analitik yöntemlerden yararlanılmıştır. Nümerik yöntemler ile elde edilen analiz sonuçları ile analitik yaklaşım sonucu elde edilen sonuçlar örtüşmektedir.
Gemi ana makine ve sevk sistemlerinin titreşim analizi
Gemi; makine gücüyle hareket eden, çeşit ebatlarda amaçlarına göre tasarımı yapılan birçok mekanik, elektrik aksamında oluşan karmaşık bir yapıdır. Normal bir makinede oluşabilecek her türlü dinamik kuvvet bu sistemde de oluşur. Her çalışan makinede meydana geldiği gibi dinamik bozucu etkiler ve hidrodinamik kuvvetler sonucu gemideki mekanik sistemlerde de titreşim görülmektedir. Böyle bir durum söz konusu olduğundan inceleme yapılan sistemde hem makineden oluşan dinamik kuvvetler hem de sudan gelen hidrodinamik kuvvetler göz önüne alınmalıdır. Arzu edilen gemilerdeki titreşim cevaplarının etkisini azaltarak; mekanik aksamlarının oluşabilecek hasarlardan korumak ve yolcu konforunu arttırmaktır. Gemilerdeki titreşimin ana kaynakları olan ana makine, şaft ve pervane üçlüsü bu çalışmada incelenen sistem olmuştur. Sistem analiz edilirken; eksenel, burulma ve eksenel-burulma durumları göz önüne alınarak sistemin dinamik cevapları, Lagrange metoduyla matris yaklaşım uygulanarak analiz edilmiştir. Eksenel-burulma titreşim durumu için çeşitli bölgelerde meydana gelen genlikler Matlab-Simulink'te kurulan model sayesinde grafik olarak elde edilmiştir. Sonrasında bu grafikler analiz edilerek zorlama durumlarına göre uygun sönüm değerlerinin ne kadar etki ettikleri tespit edilmiştir.
Gemi ıslak alanının ısı değiştirici olarak kullanılmasına yönelik sayısal ve analitik inceleme
Son zamanlarda enerji verimliliğine verilen önem gemi inşaat sektöründe de derinden görülmektedir. Gemi ana makinelerinde enerji ve maliyet düşürücü birçok önlem uygulanmaktadır. Bu uygulamaların en temel olanları emisyon düşürücü ve ısıl önlemlerdir. Bilindiği gibi enerjinin en kalitesiz formu ısı enerjisidir. Mekanik veya kimyasal enerjinin ısı enerjisine dönüşmesi tüm proseslerde kaçınılmazdır. Bu nedenle enerji verimliliğinin artırılması için etkin ısıl yönetime ihtiyaç duyulmaktadır.Bu çalışmada gemi ana makine ceket suyu soğutması için mevcut deniz suyu soğutma devresi haricinde bir konsept tasarlanmakta ve böylelikle bu ısıl yönetim daha etkin bir şekilde sağlanmaktadır. Deniz suyu devresinin bertaraf edilmesi hem kurulum ve bakım-tutum maliyeti hem de devrenin canlı kalması için harcanacak enerjiden tasarruf edilmesini sağlamaktadır. Çalışmada modelin CFD ve analitik yönlemlerle simulasyonu yapılmakta, 5.14 m/s, 2.57 m/s , 0.1028 m/s gemi hızlarında ve deniz suyu 0 ile 40 C arasında 9 sıcaklık değerinde değiştirilerek sonuçlar elde edilmiş bu sonuçlar analitik sonuçlarla kıyaslanmıştır. Sonuç olarak bu konseptin istenilen soğutma yükünü karşılayabildiği görülmüştür.
Imo ikinci nesil hasarsız stabilite kriterlerinin incelenerek mevcut gemiler açısından değerlendirilmesi
Gemilerin denizlerde güvenli bir şekilde seyredebilmesi için yeterli sephiyeye ve stabiliteye sahip olması gereklidir. Gemilerin sefer boyunca denizde emniyetli bir şekilde seyredebilmesi için, gerekli stabilite kriterlerini sağlamalıdır. Gemilere uygulanan ilk uluslararası stabilite kuralları 1968 yılında zorunlu hale getirilmiştir. Uluslararası Denizcilik Örgütü IMO (International Maritime Organization) tarafından uygulamaya konan bu kriterler 100 m'den büyük yük ve yolcu gemilerini kapsamaktadır. Bu önergedeki kriterler gemilere etki eden dış etkilerle ilgili herhangi bir unsuru nazari dikkate almamaktadır. Bu yüzden, IMO 1985 yılında hava kriterlerini yürürlüğe koymuştur. IMO 1993 yılında gemilere uygulanan stabilite kriterlerini toplayarak yürürlüğe koymuş ve daha sonra 2008 yılında ise 2008 IS CODE başlıklı kurallarda mevcut stabilite kurallarını biraraya toplamıştır. Uygulanan bu stabilite kriterlerini karşılamasına rağmen bazı mevcut gemilerin devrilmesi IMO'nun uygulanan kurallar hakkında yeni çalışmalar yapmasına zemin hazırlamıştır. Bu çalışmalar genellikle gemilerin maruz kaldığı dinamik kuvvetler üzerinde yoğunlaşmıştır. 2005 yılından itibaren IMO alt komitesi Stabilite, Yükleme Hatları ve Balıkçı Gemilerinin Emniyeti SLF (Stability and Load Lines and on Fishing Vessels Safety), İkinci Nesil Hasarsız Stabilite Kriterlerini oluşturmak amaçlı çalışmaya başlamıştır.Bu tez çalışmasında, Uluslararası Denizcilik Örgütünün 2010 ve 2011 yılında yaptığı Stabilite, Yükleme Hatları ve Balıkçı Gemilerinin Emniyeti alt komitesi delegasyonunda sunulan İkinci Nesil Hasarsız Stabilite Kriterlerinden parametrik yalpa için Seviye 1 Zafiyet Kriteri üzerine yapılan ön çalışmalar örneklerle incelenmiştir. Bu kriterlerin temelinde neler istendiği ve mevcut gemileri nasıl etkilediği üzerinde durulmuştur.
Gemi dizel motorlarındaki hareketli elemanlarda oluşan hasarlar ve nedenleri
Gemilerin sevki için gereken gücü üreten makinelerin yüksek bir oranını dizel motorları sağlamaktadır. Gemilerde kullanılan diesel motorları diğer alanlarda kullanılan diesel motorlarına göre yağlama, yakıt, egzoz sistemleri açısında belirgin farklılıklar göstermektedir. Çalıştıkları deniz koşulları dikkate alındığında bu sistemlerdeki farklılıkların ne kadar önemli olduğu kolayca görülebilmektedir. Gemi dizel motorlarında uygulanan periyodik bakımlar gerek çalışma saatlerine gerekse çalıştırdığı ortama göre gerçekleştirilmektedir. Bu bakımlar dikkate alınmadığında karşılaşılabilecek sorunlar ciddi boyutlara ulaşabilmektedir. İhmal edilen, önemsenmeyen, dikkatten kaçabilen küçük arızalar ?su ve stim kaçakları, yağ sızıntıları, eksiklikleri- daha sonra tamiratı uzun süreler alıp geminin işletilmesini engelleyen önemli büyük arızalara neden olabilmektedir.Günümüzde işletilen gemilerin karşılaştığı kazalar ?çatışma, karaya oturma- teknik arızalar her geçen gün görülebilmektedir. Kısa süreler içinde aynı mevkilerde karşılaşılan karaya oturma, yatak sardırma olayları en basit örneklerdendir.Gemilerin işletilmesinde ve gerekli elektrik enerjisinin üretilmesinde kullanılan diesel motorlarında karşılaşılabilecek sorunlar maddi ve manevi olarak büyük kayıplara neden olabilmektedir. Arıza süresince işletmeden alıkonulan gemi bir kazanç kapısı olmaktan çıkıp tamamen masraflara açık bir nesne olmaktan öte gidememektedir. Bu bakım-tutum, tamirat süresinde karşılaşılan kayıpları telafi etmek için harcanacak ekstra imkânlar da gemi sahibi ve personel için de manevi olarak yaptırımlar yaratmaktadır. Bu çalışmada gemi dizel motorlarında ki hareketli elemanlarda karşılaşılabilecek arızalardan, onları yaratan nedenlerden ve arızaların giderilmesi için gerçekleştirilen operasyonlardan bahsedilmeye çalışılmıştır. Bir cıvatanın bile uygun torkta sıkılmamasından kaynaklanabilecek hasarlar büyük olabilmektedir ki hareketli elemanların birinde karşılaşılabilecek bir problem sistemi bir bütün olarak düşündüğümüzde önemli arızalara neden olabilmektedir.Çalışmanın birinci bölümünde gemi dizel motorları devir sayılarına göre sınıflandırılmıştır. Düşük, orta ve yüksek devirli dizel motorlar hakkında kısaca bilgiler ve örnekler verilmiştir.İkinci bölümde de motorlardaki hareketli elemanlar resimler ve tanımlamalar ile anlatılmaya çalışılmıştır.Üçüncü bölümde de gemi dizel makinelerde ki hareketli elemanlarda karşılaşılan arızaların nedenleri ve arızaların oluşum aşamaları ve karşılaşılan arıza sırasında nasıl bir yol izleneceği resimler ve örnekler ile anlatılmıştır. Resimler ve örneklerle desteklenen çalışmada teorik bilginin yanında Arkas Denizcilik ve Nakliyat A.Ş. firmasına bağlı olan M/V Tomriz A gemisinde edinilen tecrübelerden de fotoğraflar yardımı ile tamamlanmıştır.Gemi üzerinde çalışan gerek zabitlerin gerekse personellerin bu çalışmamda konu olan arızalarla karşılaşmamaları dileğiyle?
Kimyasal tankerlerin maliyet analizi ve optimum boyutlarının belirlenmesi
Sürekli artan dünya ticaret hacmine bağlı olarak, deniz taşımacılığı sektörü de hızla gelişmektedir. Deniz taşımacılığı sektörünün en önemli kollarından biri olan kimyasal tanker taşımacılığı da bu gelişmeye paralel olarak, günden güne artmaktadır. Ticarette asıl olan karlılıksa, küresel rekabet koşulları içinde karlılığı maksimize edebilmenin birinci koşulu, minimum maliyete inşa edilen gemi filosuna sahip olmaktan geçmektedir.Bilindiği gibi gemi inşa projesi, mühendislik açısından ele alınan onlarca birbirine bağımlı parametrenin optimize edilmesiyle oluşur. Bir projenin hayata geçirilmesi; ancak onun maliyet açısından ekonomik olmasıyla mümkündür. Gemi inşa projeleri de yüksek finansman gerektiren projeler olduklarından; bu projelerin maliyet analizinin ayrıntılı bir şekilde yapılarak, hem inşa sürecinde hem de işletme sürecinde minimum maliyete sahip gemilerin inşa edilmesi, temel mühendislik problemidir. Diğer taraftan küresel ekonomik sistem içinde günden güne yaşanan fiyat dalgalanmaları, ortaya konulan gemi inşa projelerinin maliyetlerinin ön dizayn aşamasında olabildiğince hassas bir şekilde belirlenmesini zorunlu kılmaktadır.Bu tez çalışmasında, 30000 DWT'dan küçük kimyasal tankerlerinin ana boyutlarının, güçlerinin, ağırlık bileşenlerinin ve maliyetlerinin öngörülmesi amacıyla yaklaşık formüller türetilmiştir. Yakın zamanda inşa edilen gemi bilgileri kullanılarak elde edilen bu formüllerden yararlanılarak, sistematik analiz yöntemiyle farklı hız ve DWT'a sahip kimyasal tankerlerin minimum inşa maliyetine göre optimum boyutlarının belirlenmesi için bir yaklaşım sunulmuştur.
Gemi üretiminde iş akışlarında dar boğazların analizi ve çözüm önerileri
..
Güverte genişliğinin burulma zorlamasına etkisinin incelenmesi
Gemilerde burulma momentleri, özellikle, gemi omuzluklarından gelen dalgalardan ve gemi boy eksenine göre simetrik olmayan yüklemelerden oluşurlar. Konteyner gemileri gibi büyük güverte açıklıklı gemilerde, bu burulma momentlerinden kaynaklanan kayma gerilmeleri, dikkate değer büyüklüklere ulaşmaktadır. Gemi omuzluklarından gelen dalgaların oluşturduğu burulma momenti, gemi boyunca değişmektedir. Ayrıca, gemi ambarlarının başladığı enine kesit oldukça rijit olduğu için, gemi boy eksenindeki şişmeler engellenmektedir. Bu nedenlerle, üniform burulma teorisinin sabit burulma momenti ve enine kesitlerin boy ekseninde serbest şişebilmesi ön şartları gerçekleşmemekte, gemi enine kesitinde kayma gerilmelerinin yanında, gemi boyu ekseninde şişme normal gerilmeleri oluşmaktadır. Bu çalışmada, gemi boy eksenine eğik gelen dalgaların ve simetrik olmayan yüklerin oluşturduğu burulma momenti etkisindeki gemi enine kesitine sahip bir dubada oluşan kayma gerilmelerine ve boyuna şişme normal gerilmelerine, güverte genişliğinin (a) etkisi incelenmiştir.Bu amaç için, duba, statik burulma momenti, dalgalardan kaynaklanan burulma momenti ve simetrik olmayan yüklerin oluşturduğu burulma momenti etkisinde bırakılmıştır. Ardından da, üniform burulma teorisi ve üniform olmayan burulma teorisi baz alınarak, güverte genişliğinin gemi genişliğine oranının (a/B) 0 (tam açık kesit); 0,219; 0,250; 0,281; 0,313; 0,344; 0,999 (yaklaşık kapalı enine kesit) veya 1(tam kapalıenine kesit) olması durumları için kayma gerilmelerinin ve normal gerilmelerin enine kesitteki değerleri hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeler: Gemi mukavemeti, gemi elemanları, geniş güverte açıklıklı gemiler
Gemi inşaa sanayisinde proje yönetimi ve proje yönetim planına ilişkin bir örnek
Ülkemizde ve dünyada son yıllarda yaşanan ekonomik krizlerden en çok etkilenen sektörlerden biri de gemi inşa sanayi olmuştur. Gerek yurtiçinde gerekse yurtdışındaki daralan pazarlardan pay alma yarışındaki firmaların içinde bulunduğu rekabet ortamı, onları rakiplerinden daha kaliteli ve daha az maliyetli ürün/hizmet üretmek zorunda bırakmıştır. Bu durum firmaların klasik yüklenici anlayışından uzaklaşıp, elindeki kaynakları verimli bir şekilde yönetmesini ve kullanmasını gerektirmektedir. Günümüzde her sektörde olduğu gibi gemi inşaat sektöründe de çağdaş yönetim anlayışıyla birlikte kurulan proje yönetim sistemleri, tersanelerin karmaşık faaliyetlerini planlı, düzenli ve kontrollü bir şekilde yerine getirmelerini; üstlenilen projeleri öngörülen süre, kalite ve maliyette tamamlamalarını mümkün kılmaktadır. Bu tez kapsamında yukarıda bahsedilen proje yönetimi sistemi kavramları üzerinde durularak proje (yönetim) planı ve hazırlanışı hakkında bilgi verilecektir. Örnek bir proje, proje yönetimi perspektifinde incelenerek proje yönetim planı oluşturulacaktır. Sorunların ana kaynağı olarak; proje yönetim sistematiğinin yeterince kavranılmamış olmasından ve planlama kültürünün eksikliğinden dolayı, proje (yönetim) planı hazırlanmadan uygulama aşamasına geçildiği tespit edilmiştir.Sorunların proje (yönetim) planı ile çözüleceği savı ortaya atılarak proje(yönetim) planının, sorunların çözümündeki önemi açıklananacaktır. Çalışma ile ülkemizdeki tersanelerimizde yeteri kadar yaygınlaşmamış proje yönetim sisteminin tanıtılması, planlama bilincinin oluşturularak şirketlerin kurumsal kimliğe ve etkin yönetim anlayışına kavuşmalarına çalışılacak olup ayrıca,tersanelerin taahhüdü altında bulunan projeleri daha verimli yürütmesi ve proje yönetim işlevini standardize ederek etkinliği sağlamak amacıyla kendi bünyesinde kuracağı planlama departmanı ve geliştireceği bilgisayar destekli proje yönetim sistemi için bir ön çalışma olması hedeflenmiştir.
Gemi eğilme momenti ve kesme kuvveti kesit zorlarının bureau veritas kuralları ve nümerik yöntem ile analizi
Gemilerin ön dizayn aşaması genel olarak, deneyimlerden toplanan ve çok sayıda klas kuruluşu tarafından da kural olarak yayınlanmış olan ampirik formüllere dayanmaktadır. Bu formüller, dizayn ofisleri için zaman kaybını engellemekte ve aynı zamanda klas onayını temin etmede de yararlı olmaktadır. Bu formüllerin, basitleştirilmiş çok sayıda kabülü içermesi nedeniyle, klas kuruluşları, kendilerini güvence altına almak için, güvenlik payı bırakmaktadırlar. Bu güvenlik payı, geminin gereğinden daha ağır olmasına ve bu nedenle de, olabileceğinden daha az yük taşıyabilmesine yol açmaktadır. Güvenlik payının büyüklüğünün irdelenmesi, bu çalışmanın amacını oluşturmaktadır. Bu irdelemede, dalga kaynaklı eğilme momenti ve kesme kuvvetleri, örnek olarak seçilmiştir. Bilindiği gibi, bir doğa olayı, üç ana yöntem ile incelenebilmektedir: 1. Deney Yöntemi, 2. Analitik Yöntem, 3. Nümerik Yöntem. Bu çalışmada, klas kuruluşlarından olan Bureau Veritas tarafından ampirik formüllerle verilen dalga kaynaklı eğilme momenti ve kesme kuvvetleri, nümerik yöntem kullanılarak bulunan değerler ile karşılaştırılmıştır. Nümerik yöntem, doğa olayının matematiksel ifadesi olan diferansiyel denklemin yaklaşık yöntemle çözülmesinden oluşmaktadır. Bu çalışmada ise, güvenlik payının büyüklüğü, problemin nümerik olarak çözüldüğü üç boyutlu panel yöntemini kullanan bir ticari paket program yardımıyla, beş farklı L/B= 5.56, 5.40, 6.10, 6.12, 5.25 oranında olan ve aynı CB= 0,66 katsayısına sahip gemi yüzeyleri kullanılarak irdelenmiştir.
Bir balıkçı teknesinin yalpa hareketinin dinamik analizi ve kontrolü
Gemiler mevcut kuralların getirdiği gereklilikleri sağlamalarına rağmen stabilite konusundaki eksiklikler nedeniyle araştırmacılar için geçerliliğini koruyan bir alan olmuştur. Seyir halindeki bir geminin, zorlayıcı hidrodinamik kuvvetlerden dolayı yalpa hareketinin kararlı bölgenin dışına çıkabileceği bilinmektedir. Çalışmamızda yalpa hareketi için doğrusal olmayan bir yalpa denklemi kullanılmıştır. Yalpa hareketini optimum seviyelere getirmek için yalpa dengeleyici kanat tercih edilmiştir. Model gemi olarak alınan bir balıkçı gemisi yalpa denkleminin,Lyapunov metoduyla stabilite analizi yapılmış ve sistemin kararlı bölgede olduğu ifade edilmiştir. Doğrusal olmayan yalpa denklemindeki doğrultucu moment ve sönüm katsayıları ampirik formüllerle hesaplanmıştır. Yalpa dengeleyici kanata ait kaldırma katsayıları ise StarCCM+ paket programı ile hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) analizi yapılarak bulunmuştur. Balıkçı gemilerinde avlanma ve seyir durumları göz önüne alındığında stabilite konusunun daha önemli olduğu görülmektedir. Bu yüzden iki farklı kontrol yöntemi kullanılarak yalpa dengeleyici kanat sayesinde doğrusal olmayan yalpa hareketinin ve kararlılığının optimum değerlere gelmesi sağlanmıştır. PID ve MPID kontrol yöntemleriyle yalpa hareketi minimize edilmiştir. Kontrollü ve kontrolsüz durumlardaki yalpa açısı ve hız diyagramları çizilmiş ve sonuçlar mukayese edilmiştir. Simülasyon sonuçlarından, balıkçı gemisi yalpa dengeleyici kanat sisteminde MPID kontrol yönteminin PID?ye göre daha verimli bir kontrol yöntemi olduğu görülmüştür.
Su altı patlaması altında gemi panelinin davranışının sayısal yöntemler ile incelenmesi ve optimizasyonu
Askeri amaçlı gemi inşaa sanayindeki hızlı gelişmelere paralel olarak, su altı patlama kaynaklı şok analizlerine olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Özellikle askeri amaçlı geliştirilen projeler gizlilik esasına dayandıkları için, yapı ile ilgili olan analiz ihtiyaçlarının milli imkanlar ile karşılanması son derece önem arz etmektedir. Bu doktora tezinde en temel gemi yapısal elemanları olan plak yapılarının su altı patlama kaynaklı şok yüklerine karşılık mukavemet analizleri gerçekleştirilmiştir. Patlama kaynaklı şok profili için yeni bir basınç fonksiyonu önerilerek, literatürde mevcut olan Cole basınç fonksiyonu ile kıyaslanmıştır. Anlık basınç yükü etkisi altındaki katmanlı kompozit bir plağın lineer olmayan dinamik denklemleri virtüel iş ilkesi kullanılarak elde edilmiştir. Geometrik nonlineerlik etkileri ince plaklar için von Kármán büyük yer değiştirmeler teorisi kullanılarak hesaba katılmıştır. Yer uzayı için yaklaşık bir çözüm kabul edilmiştir. Zaman uzayında lineer olmayan diferansiyel denklemleri elde etmek için Galerkin yöntemi kullanılmıştır. Bağlı ve lineer olmayan diferansiyel denklemlerin çözümü için MATHEMATICA yazılımı kullanılmıştır. Katman sayısı 3 olan kompozit plağın düzgün yayılı statik basınç yükü altındaki mukavemet ve hasar analizleri Tsai-Wu ve Tsai-Hill yaklaşımları ile Galerkin yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca; bir sonlu elemanlar çözücüsü olan NASTRAN yazılımı ile kompozit plağın sonlu eleman modeli oluşturularak statik analizler gerçekleştirilmiştir. Galerkin ve sonlu elemanlar yöntemiyle elde edilen plak orta noktası deformasyonları ve Tsai-Wu ile Tsai-Hill hasar indeksleri mukayese edilerek doğrulama gerçekleştirilmiştir. Sönümlü ve sönümsüz halde dikdörtgen kesitli kenarlarından ankastre mesnetli anlık basınç yüküne maruz 3 katmanlı kompozit plağın geometrik doğrusal olmayan dinamik analizleri benzer şekilde Galerkin ve Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Su altı patlaması sonucu oluşan anlık basınç yükü için Cole yaklaşımına göre şok basıncının plak üzerine ilk geldiği pik değeri ve basıncın eksponansiyel azaldığı ikinci kısmı daha iyi bir şekilde ifade eden basınç fonksiyonu önerilmiştir. Önerilen basınç fonksiyonu MATHEMATICA ve ANSYS yazılımları kullanılarak kompozit plağa dinamik bir şekilde tatbik edilmiştir. Suyun sönüm etkisinin incelenebilmesi ve önerilen basınç fonksiyonun doğruluğunun test edilebilmesi için MATHEMATICA yazılımı kullanılarak geliştirilen algoritma ile bir dinamik sonlu elemanlar çözücüsü olan LS-DYNA yazılımı sonuçları karşılaştırılmıştır. Sönümlü durumda basınç fonksiyonu plak boyutları olan x ve y ile plağın hızı olan w' bağlıdır. Bu durumda toplamda 3 değişken mevcuttur ve ANSYS yazılımı aynı anda 3 değişkenin tarif edilmesine izin vermemektedir. Bu nedenle sönümlü analizler için ankastre mesnetli çelik plak LS-Dyna yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. 40 gr TNT tipi patlayıcının suyun 0,15 m altında patlaması senaryosu analiz edilerek çelik plak üzerine etkiyen basıncın zamana bağlı değişimleri mukayese edilmişlerdir. Çelik plak tercih edilmesinin bir diğer sebebi ise literatürde çelik plağa ait deney sonuçlarının mevcut olmasıdır. Ramajeyathilagam K. vd çelik malzemeye sahip plaklar için patlama testlerini gerçekleştirmişlerdir, çelik plakların patlama analizleri LS-Dyna yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiş ve deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Son bölümde su altı patlama yüklerine maruz katmanlı kompozit plakların çok amaçlı optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda; çok amaçlı genetik algoritma yaklaşımlarından olan Bastırılamayan Sıralamalı Genetik Algoritma yöntemi kullanılmıştır. Katmanlı kompozitlerin su altı patlama yüklerine karşılık dinamik çözümlerini yapan Galerkin programına optimizasyon algoritması eklenerek optimum kütle ve hasar indeksine (Tsai-Wu teorisine göre) sahip plak yapıları ve bunların dizilim açıları belirlenmiştir. 0,15 metre suyun altında 20 gr TNT patlamasına maruz 3, 5, 7 ve 9 katmanlı kompozit plakların su altı patlama kaynaklı şok yüklerine karşılık çok amaçlı (NSGA-II) optimizasyonları gerçekleştirilmiş ve elde edilen optimum çözümler için kütle değerleri ile hasar indeksleri hesaplanmıştır.
Miller çevrimine göre çalışan aşırı doldurmalı bir dizel motoruna buhar enjeksiyonunun performans ve emisyonlar üzerindeki etkisinin incelenmesi
Gemi kaynaklı emisyonların, özellikle NOx emisyonlarının, çevre üzerinde birçok zararlı etkilerinin olduğu bilinmektedir. Gemilerden salınan kirleticilerin sınır değerlerini belirleyen MARPOL (Gemi Kaynaklı Kirliliğin Önlenmesi Uluslararası Konvansiyonu) kuralları, yakın gelecekte gemi dizel motorlarından kaynaklanan NOx emisyonlarına önemli sınırlandırmalar getirecektir. Bu nedenle, gemi kaynaklı NOx emisyonlarını azaltmak için yeni ve hızlı uygulanabilir yöntemlerin geliştirilmesi gereklidir. Yeni yöntemlerin geliştirilmesi ve motorlara uygulanması esnasında, ekolojik performansı belirleyen emisyon seviyeleri kadar, ekonomik performansı belirleyen efektif güç ve özgül yakıt sarfiyatı da hesaba katılarak, optimum tasarım ve işletme koşulları belirlenmelidir. Bu çalışmada, emme valfinin geç kapatılması tekniğine dayanan Miller çevrimi, elektronik kontrollü buhar enjeksiyonu ve aşırı doldurma uygulamalarının, tam yük şartlarında çalışan tek silindirli bir dizel motorunun performansına ve NOx emisyonlarına etkileri teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Teorik çalışmalar kısmında, termodinamik analizlere dayalı parametrik çalışmalar, tek bölgeli ve iki bölgeli yanma simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Parametrik çalışmalarda, Dual-Miller çevriminin termodinamik analizi ve performans optimizasyonu yapılmış ve diğer gaz çevrimleriyle karşılaştırılmıştır. Ayrıca, yanma ve ısı transferinin çevrim performansı üzerine etkileri de parametrik olarak incelenmiştir. Aşırı doldurma basınçlarına bağlı optimum buhar sıcaklıkları ve debileri belirlenmiştir. Sonlu zaman termodinamiğine dayalı ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılabilir yeni bir model geliştirilmiştir. Ayrıca, tek ve iki bölgeli yanma simülasyonu modelleri geliştirilmiştir. Bu modellerle, Miller çevrimi, buhar enjeksiyonu ve aşırı doldurmanın motor performansı ve NO emisyonları üzerine etkileri incelenebilmektedir. Deneysel çalışmalarda, standart ve üç farklı kam mili (5, 10 ve 15 derece krank açısı geç kapanma için) üç farklı buhar oranı (%10, %20 ve %30) ve üç farklı aşırı doldurma basıncı (1.1, 1.2 ve 1.3 bar) için emisyon ve performans sonuçları elde edilmiş ve standart değerlerle karşılaştırılmıştır. Sonlu zaman termodinamiği modeli (SZTM) ve yanma simülasyonu modelinden (YSM) elde edilen teorik sonuçlar deney verileriyle karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, aynı çevrim basınç ve sıcaklık oranlarında Dual-Miller çevrimine göre çalışan bir dizel motorun, Dual-Dizel çevrimine göre çalışan dizel motordan daha yüksek performansa sahip olduğunu göstermiştir. Dolayısıyla, aynı performansta Dual-Miller çevrimi daha düşük yanma sıcaklıkları ve NOx oluşumuna neden olmaktadır. Ayrıca, püskürtülen buhar sıcaklığının silindir içinde yoğuşmaya neden olmadığı teorik olarak gösterilmiştir. Çalışmada, iki bölgeli model tek bölgeli modele göre deney verilerine daha yakın sonuçlar vermiştir. Bu nedenle, yanma simülasyonu modeli olarak iki bölgeli model seçilmiştir. Deneysel sonuçlarla YSM ve SZTM'nin sonuçları karşılaştırılmıştır. Maksimum hata SZTM ve YSM için sırasıyla, %10 ve %6'dır. NOx emisyonları açısından, en iyi koşul kam 57 ve %30 buhar oranı ile elde edilmiştir. Fakat motor performansı belirgin olarak düşmektedir. Performans ve tüm emisyonlar birlikte düşünüldüğünde, kam 57, %20 buhar oranı ve 1.1 bar aşırı doldurma basıncının olduğu koşullar optimum olarak bulunmuştur. Bu koşullarda, NOx, HC, CO, CO2 ve özgül yakıt sarfiyatı (ÖYS)'nın maksimum düşüş oranları sırasıyla, %46, %46, %74, %8 ve %15.3'tir. Bununla birlikte, maksimum moment artış oranı ise %22.5'tir. Sonuçlar, bu yöntemlerin birlikte, sabit devirlerde çalışan gemi dizel motorlarında ve güç tesislerinde uygulanmasının ekolojik ve ekonomik olarak çok faydalı olacağını göstermiştir.
Tersanelerde imalatı yapılacak gemi tipinin bulanık topsıs ve bulanık vıkor yöntemleri ile belirlenmesi
Gemi inşa sektöründe, tersanelerdeki yeni inşa talepleri birçok ulusal ve uluslararası faktörlere göre değişim göstermektedir. Bu faktörler başta ekonomik ve siyasal nedenler olmak üzere, stratejik ve sosyal birçok farklı nedene dayanmaktadır. Dünya genelinde yaşanan ekonomik krizler özellikle son yıllarda Türkiye'deki tersaneleri de etkilemiş, sipariş miktarlarının ve dolayısıyla üretim miktarlarının düşmesi tersanecilikte büyük tehlike yaratmaktadır. Bu kapsamda, tersanede üretilebilecek olan projenin seçilmesine karar vermek, doğru ve karlı bir yatırım yapmak adına oldukça önemlidir. Bu çalışmada, gemi inşa sektöründe görev alan üst düzey yöneticilerden oluşan karar vericilerle yapılan görüşmeler sonucu, seçim kriterlerinin belirlenmesi ve seçim kararının oluşturulması için bulanık mantık dahilinde TOPSIS ve VIKOR yöntemleri aracılığıyla Türkiye'deki bir tersanede üretimi gerçekleşecek olan gemi tipinin seçilmesi incelenmiştir. Bu amaçla, belirlenen karar vericilerle yapılan görüşmeler sonucu üretimi gerçekleşecek olan gemiler, teknik özelliklerine ve görev alma koşullarına göre gemi tipi olarak gruplandırılmıştır. Oluşturulan kriterler ve alternatif olarak ifade edilen gemi tipleri, belirlenen karar vericiler tarafından dilsel ifadeler yardımıyla ayrı ayrı değerlendirilmiş ve daha sonra bu değerlendirmeler üçgen bulanık sayılar kullanılarak TOPSIS ve VIKOR yöntemleri yardımıyla sayısal olarak analizi yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Bulanık mantık, çok amaçlı karar verme yöntemi, TOPSIS, VIKOR, gemi seçimi
Gemi inşaatında kullanılan 316L paslanmaz çeliklerin metal ark kaynağındaki duman emisyonlarının hesaplanması
Gemi imalatı geçmişten günümüze kadar gelen en eski üretim ve yöntemlerinden birisidir ve günümüz teknolojisi ile gelişimine devam etmektedir. Gemi inşaatı sektörü yolcu taşımacılığından, yük taşımacılığına, savunma sanayii gibi pek çok farklı alanda hizmet vermektedir. Gelişen ekonomiler ve buna bağlı mal ve hizmet talebindeki artış, gemicilik sektörünün de aynı oranda büyümesine neden olmaktadır. Bu sayede her geçen gün daha fazla ve daha büyük gemi ihtiyaçları doğmaktadır. Bu talep daha fazla üretim sağlarken, aynı zamanda da insan sağlığına ve çevreye daha büyük zararlar vermektedir. Tersanelerde imalat yöntemleri gereğince parçaların birleştirilmesi işleminde kaynak yöntemleri kullanılmaktadır. Bunun yanı sıra raspa ile yüzey hazırlama ve boyama süreçleri ana işlemler olarak tanımlanmaktadır. Kaynak, raspa ve boya süreçleri insan ve çevreye zararı olabilecek en önemli imalat süreçleri arasında yer almaktadır. Kaynak dumanının insan sağlığına olan olumsuz etkileri yapılan bilimsel çalışmalarla kanıtlanmıştır. Ancak kaynak dumanının oluşumu ve işçi maruziyetleri konusundaki çalışmalar çok kısıtlıdır. Bu nedenle kaynak dumanının oluşum hızının hesaplanması, hem dumana maruz kalan işçinin sağlığı hem de çevresel etkiler açısından önem arz etmektedir. Bu çalışmada gemi inşaatında genellikle ambarlarda kullanılan AISI 316L paslanmaz çeliklerde elektrot ark kaynağı esnasında oluşan duman oluşum hızı ölçülmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla özel olarak tasarlanmış ve imal edilmiş duman kabini içerisinde örtülü elektrot ark kaynağı yöntemiyle 70, 100 ve 125 amper'de 25, 35 ve 45cm/dk hızlarında 45 saniye süre ile kaynak dikişleri çekilerek filtre üzerinde tutulan partikül miktarları ölçülmüştür. Bu partikül miktarlarından da duman oluşum hızları hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar özellikle ülkemizdeki kaynak dumanı işçi maruziyetleri üzerine yapılacak çalışmalar için bir başlangıç teşkil edecektir.
Askeri gemilerde yaşam döngüsünün operasyonel ve mali analizi
Gemiler asırlardır ulaşım, ticaret ve savunma için kullanılan araçlardandır. Bu nedenle de gemi inşa sektörü oldukça köklü birikim ve tecrübeye sahip bir sanayi koludur. Askeri gemiler de ülke savunmalarının vazgeçilmez ve en önemli silahlı unsurları arasındadır. Gemilerin ömürleri ortalama 30-40 yıl arasındadır. Oldukça fazla sayıda alt sistem ve ekipmana sahip olmalarından ve dünya taşımacılık ticaretinde ilk sıralarda yer almalarından ve çok fazla sayıda olmalarından ötürü ömürleri boyunca sayısız ve yüksek maliyetli bakım onarıma tabi tutulmaktadırlar. İlk yatırım maliyeti sonrasında 30-40 yıllık ömürleri boyunca kullanım ve idameleri için harcanacak meblağın ilk yatırım maliyetinin dahi üzerinde olması bu sürecin optimize edilmesi ve en maliyet etkin şekilde sürdürülmesi ihtiyacını da beraberinde getirmektedir. Gemilerin yaşam döngüsünün mali boyutunun yanında çevreye olan etkileri de oldukça önemli bir husustur. 30-40 yıllık ömürleri boyunca sayıca ve boyut olarak birçok endüstri kolundan daha fazla atık/hurda parça kaynağı olan gemilerin söz konusu parçalar nedeniyle çevreye ne denli zarar verebileceği de aşikârdır. Bu durumun bir nebze dahi önüne geçebilmek maksadıyla gemi kaynaklı atık/hurda malzemelerin geri dönüşümünün/yeniden kullanımının sağlanması çevre temizliğine dolayısıyla dünyaya kayda değer bir fayda sağlayacaktır. Bu çalışma kapsamında askeri gemilerin ömürleri boyunca ihtiyaç bakım, onarım ve idame ihtiyaçları operasyonel ve mali açıdan analiz edilmiş, kullanım ve idame sürecinde bakım onarım faaliyetleri sonucunda ortaya çıkacak hurda/atık malzemelerin mümkün olması durumunda geri dönüşümünün sağlanması suretiyle ilave gelir elde edilmesi ve gemilerin çevreye olan olumsuz etkilerinin azaltılması hususlarında tavsiyelerde bulunulmuştur.
Gemilerin Ana Tahrik Sistemi Seçiminde Maliyet Etkisinin İncelenmesi
Gemiler, temel fonksiyonlarını ve kabiliyetlerini ana tahrik ve sevk sistemi ile yaparlar. Tahrik ve sevk sistemlerinin belirlenmesi, tasarlanması bu sebeple büyük önem arz etmektedir. Tahrik unsurunun en önemli parçası ana makinedir. Ana makine, jeneratör, dişli grupları ve diğer yardımcı ekipmanlarla üretilen mekanik veya elektriksel güç, şafta bağlı ya da şafta bağlı olmaksızın pervanelere ve iticilere iletilerek kontrol mekanizması oluşturulur. Bu şekilde sevk sistemimizi oluşturmuş oluruz. Günümüzde yaygın olarak kullanılan birkaç tahrik ve sevk sistemi mevcuttur. Bir gemide bu sistemlerden hangisinin kullanılmasının uygun olacağının belirlenmesi için ciddi bir mühendislik çalışmasının yapılması gerekmektedir. Tahrik sistemleri, gemilerin ömür boyu maliyetleri içerisinde en büyük maliyet bölümünü oluşturduklarından dolayı, hangi tahrik sisteminin ne kadarlık bir maliyete sahip olacağının analiz edilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, genel olarak tahrik ve sistemlerinin özelliklerini ve maliyetleri araştırılmıştır. Ana tahrik sistemlerinin maliyet kıyaslaması yapılmıştır. Sonuç olarak gemilerin tahrik sisteminin seçiminde maliyet etkisinin göz ardı edilemez bir etkiye sahip olduğu, bunu yanısıra ise seçim kriterinde başka parametrelerin de olduğu görülmüştür
Gaz türbinlerinde yanma odalarının teorik incelenmesi ve nümerik olarak modellenmesi
Günümüzde gaz türbinlerinin, alternatiflerine nazaran yapısının daha basit olması, hafifliği, güvenilirliği, maliyetinin düşüklüğü, çok çeşitli yakıt kullanabilmesi ve temiz enerji kaynaklarıyla uyumlu çalışabilmesi gibi özelliklerinden dolayı gaz türbinleri, enerji üretiminde çok önemli bir konuma gelmiştir. Bununla birlikte gaz türbinleri yanma odası üzerine büyük bir ilgi oluşmuştur. Bunlar arasında yanma odasının yanma performansının arttırılması ve yanma ile oluşacak NOX, SOX, CO ve CO2 emisyonlarının azaltılma ihtiyacı büyük bir önem taşımaktadır. Bu nedenle bu tezde, boru tipli bir gaz türbini yanma odası için Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği esaslı modelleme tekniği kullanılarak 2 boyutlu yanma modeli oluşturulmuştur. Yanma modeli metan, etan ve propan yakıtlarının iki basamaklı yanma reaksiyonu ve girdap ayrışma modeli kullanılarak oluşturulmuştur. Türbülans modeli olarak standart k-ԑ modeli, radyasyon modeli olarak da P-1 Model'i kullanılmıştır. Bu çalışmada öncelikle 30 kW'lık ısıl güce sahip bir yakıcıda metan gazının farklı ekivalans oranlarındaki yanma işlemleri modellenmiştir. Bu modellerde sırasıyla 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 ve 1 ekivalans oranlarındaki yanma sonuçlarındaki sıcaklık dağılımları ve NOX oluşumları incelenmiştir. Sonra gaz türbinlerinin yanma odasında soğutma havası ve radyasyonla ısı transferi etkisinin sonuçları incelenmiştir. Ayrıca ısıl gücün yanma üzerindeki etkilerini incelemek için 50 kW'lık ısıl güce sahip bir yakıcı ile sonuçlar kıyaslanmıştır. Çok çeşitli yakıt yelpazesine sahip olan gaz türbinleri için metan, etan ve propan yakıtlarının yanmasıyla oluşan sıcaklık değerleri ve NOX emisyonları incelenmiştir. Gaz türbinlerinde NOX ve CO emisyonları için oluşturulmuş analitik yaklaşımlar üzerinde durularak birkaç yaklaşım ile sayısal simülasyonun sonuçları karşılaştırılmıştır.
Yolcu gemisi kaynaklı kanalizasyon atıklarının gemi formu ve sistemlerine bağlı olarak tahmini
Yolcu gemisi sektörü turizm açısından oldukça önemli olması sebebiyle bütün dünyada sürekli gelişen ve genişleyen bir ağa sahiptir. Bu gelişmeye paralel olarak sürekli artan yolcu gemisi kaynaklı atıklar denizlere ve dolayısıyla ekosisteme oldukça zarar vermeye başlamıştır. Yolcu gemisi kaynaklı olan atıklar; yolcu gemisi yaşam mahalli, mutfak, çamaşırhane vb. yerlerden atılan pis su, sintine suyu, katı atıklar ve zararlı atıklar olarak sınıflandırılabilir. Bu sorun neticesinde gemi kaynaklı atıkların, denize mümkün olduğunca az zarar vermesi ve verimli bir şekilde bertarafı için ulusal ve uluslararası düzenlemeler ve sözleşmeler oluşturulmuştur. Bu düzenlemeler ve sözleşmeler kapsamında atık yönetim sistemleri geliştirilmiştir. Oluşturulan sözleşmelerden en önemlisi Gemilerden Oluşan Deniz Kirliliğinin Önlenmesi için Uluslararası Konvansiyon (MARPOL 73/78)'dur. Bu yüksek lisans tez çalışmasında Birleşik Devletler Çevre Koruma Kuruluşu (EPA)'nun yolcu gemisi atıklarına ciddi sınırlandırmalar getiren ve gelişmiş atık sistemlerinin geliştirilmesine sebep olan çalışmaları ve yolcu gemisi kaynaklı pis su (kanalizasyon) atıklarının yapısı, arıtılma sistemi, arıtıldıktan sonraki atık konsantrasyonu ve denize dağılımı, denize dağılımında gemi formunun etkisi, EPA Yolcu Gemisi Boşaltımı Değerlendirme Raporu'nda belirtildiği gibi incelenmiştir. Ayrıca yolcu gemilerinde kullanılan atık arıtma sistemleri araştırılarak, arıtma sisteminden çıkan pis suların yapıları birbiriyle karşılaştırılmıştır. EPA tarafından atık su konsantrasyonları ölçülen bir geminin atık su konsantrasyonları baz alınarak, Akdeniz sularında çalışan 4 adet yolcu gemisinin atık su boşaltımlarının denizdeki seyrelme oranı EPA'nın seyreltme faktörü formülüyle hesaplanmıştır. Hesaplanan konsantrasyonların MARPOL Annex IV standartlarına uygunluğu irdelenmiştir. Yapılan boşaltımların karadan 12 mil açıkta yapıldığı kabul edilse de, atık suyun boşaltımdan önce mutlaka arıtma sistemlerinde arıtılması gerektiği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Seyreltme Faktörü, Yolcu Gemisi Pis Su Arıtma Sistemleri, EPA
Gemilerde kullanılan soğutma sistemlerinin değişken çevre şartlarına göre performans analizi
Kyoto Protokolü, hidrokarbon yakıt ile çalışan enerji sistemlerinde karbon salımını azaltmayı öngörmektedir. Mevcut teknolojiler incelendiğinde, içten yanmalı motorlar, kazanlar gibi hidrokarbon esaslı yakıt tüketen sistemlerde karbon salımını doğrudan azaltacak bir yöntem hali hazırda bulunmamaktadır. Günümüzde, karbon salımını azaltmanın en etkin yolu, yakıt tüketen sistemlerde verimliliği artırıcı yöntemler geliştirmektir. Enerji tüketen kara tesisleri ve ulaştırma vasıtalarında olduğu gibi son yıllarda gemilerden kaynaklanan karbon salımının da azaltılması hedeflenmektedir. 1 Ocak 2013 tarihi itibariyle IMO'nun (International Maritime Organization – Uluslararası Denizcilik Örgütü) MARPOL (International Convention For The Prevention Of Marine Pollution From Ships - Gemilerden Kaynaklanan Kirliliğin Önlenmesi Uluslararası Sözleşmesi) EK VI MEPC-63 (Marine Environment Protection Committee – Deniz Çevresini Koruma Komitesi) düzenlemesine göre 400 GRT ve üstü tüm gemilerde düşük karbon salımı ve gemilerin verimli işletilmesi amacıyla Gemi Enerji Verimliliği Yönetim Planı'nın (SEEMP - Ship Energy Efficiency Management Plan) hazırlanması zorunludur. MARPOL EK VI MEPC.1/Circ.684 yönergesine göre de gemilerin verimli işletilmesinin izlenmesi amacıyla Gemi Enerji Verimliliği Operasyon Indeksi' nin (EEOI – Energy Efficiency Operation Index) hesaplanması zorunlu hale gelmiştir. Gemilerde enerji tüketen bileşenlerden bir tanesi de soğutma ve iklimlendirme sistemleridir. Mevcut gemilerde soğutma sistemleri ekstrem şartlara göre ve sabit devirde çalışacak şekilde tasarlanmaktadır. Bu sistemlerde kondanserde yoğuşma için soğutucu akışkan olarak deniz suyu kullanılmaktadır. Deniz suyu sıcaklığı arttıkça soğutucu akışkanın kondanser çıkışında yoğuşmayı temin edebilmek için kompresör çıkış basıncını arttırmak gerekmektedir. Bu durumda, kompresörün çektiği güç de artmaktadır. Deniz suyu sıcaklığı düştüğünde ise soğutucu akışkanın yoğuşmasını temin edecek kompresör çıkış basıncı da düşmektedir. Böylelikle kompresörün güç ihtiyacı azalmaktadır. Mevcut sistemlerde düşük deniz suyu sıcaklıklarında kompresör sabit devir ve sabit çıkış basıncında çalıştığından sistemdeki enerji tasarruf potansiyelinden faydalanılamamaktadır. Bu tez çalışmasında, gerçek bir gemiye ait soğutma sistemi verileri ele alınarak sabit soğutma yükünde, değişken buharlaşma ve değişken yoğunlaşma sıcaklıkları için 5 farklı soğutucu akışkan ile soğutma çevrim analizleri yapılmıştır. Bu kapsamda, değişken devirli kompresör kullanılması durumunda ortaya çıkabilecek enerji tasarruf potansiyelinin parasal karşılığı, bu tasarrufun değişken yakıt fiyatları için karşılığı ve değişken devirli soğutma sistemi için yapılacak yatırım maliyetinin geri ödeme süreleri ile tasarruf edilen yakıt sebebiyle atmosfere salınan emisyon miktarlarındaki azalma da hesaplanmıştır. Ayrıca, soğutma sisteminin farklı çevre şartlarına göre çalışması durumunda sistemdeki ekserji kayıpları hesaplanarak ekserji kaybına neden olan faktörler analiz edilmiştir.
Bir otto motorunda bölünmüş yanma odasının performansa etkisinin iki bölgeli yanma modeli ve had kullanılarak incelenmesi
İçten yanmalı motorlarda soğuk akışın ve yanmanın HAD ile modellenmesi için kullanılan birçok yazılım bulunmaktadır. Bu yazılımların güvenilirliği yapılmış çalışmalarla doğrulanmıştır. Deney öncesinde ön çalışma olarak yanma odası konseptleri iki bölgeli yanma modeli ve HAD kullanılarak test edilebilir. Bu bağlamda, tez çalışmasında tek silindirli buji ateşlemeli bir motor için bölünmüş ve normal yanma odasında deneyleri gerçekleştirilecek TÜBİTAK projesinin yanma analizleri iki bölgeli yanma modeli ve HAD kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İki bölgeli yanma modeli ile gerçekleştirilen analizler normal yanma odası içindir. HAD ile yapılan analizler ise bölünmüş ve normal yanma odasında kısmi ön karışımlı yanma için alev modeli kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analizler farklı eşdeğerlik ve sıkıştırma oranlarında yapılmıştır. Yapılan analizler birbirleri ile kıyaslamalı olarak çözümlerde verilmiştir. Bu çözümler silindir içi ortalama basınç, sıcaklık ve kütle hesaplarının yanısıra; indike güç, indike özgül yakıt sarfiyatı ve indike termik verim hesaplarını kapsamaktadır. Bu hesaplar bölünmüş ve normal yanma odalarında motor performansının farklı durumlarda nasıl değiştiğini göstermektedir. Yapılan çalışma bölünmüş yanma odasında metan yakmanın yüksek sıkıştırma oranlarında avantajlı olabileceğini göstermiştir.
Gaz türbinli gemilerde ekserji ve termodinamik analiz
Bu tezde Brayton çevrimine göre çalışan LM 2500 gaz türbininin kompresör girişi, yanma odası girişi, türbin girişi ve egzoz sıcaklıkları kontrol paneli üzerinden değer gösterme sistemi DDI(Digital Display Indicator) vasıtasıyla tespit edilmiş ve bulunan değerler ile kompresör giriş ve çıkışındaki havanın ,yanma odası giriş ve çıkışında hava yakıt karışımının ve yanma odasına girişte yakıtın fiziksel ve kimyasal ekserji değerleri çeşitli kompresör değerlerine göre sayısal olarak hesaplanmıştır. Öncelikli olarak hal noktalarının ürettikleri ekserji değerleri hesaplanmış, daha sonra toplam ekserji üretimi bulunmuştur. Daha sonra hal noktalarının ekserji kayıpları sayısal olarak hesaplanmıştır. Daha sonra DDI sisteminden elde edilen değerler göre havayı mükemmel gaz olarak kabul ederek sistemin termodinamik analizi yapılmıştır. Sistemde yakıt olarak metan gazı kullanılmış ve hava yakıt oranı yüzde 2 olarak kabul edilmiştir. Yapılan analizler neticesinde birim zamanda akan akışkan miktarından bağımsız olarak kompresör işi, türbin işi, sisteme giren ısı , sistemden çıkan ısı ,çevrimin ısısal verimi ve geri iş oranları bulunmuştur. Anahtar Kelimeler :Gaz Türbini,Ekserji,Termodinamik Analiz,Entalpi,Entropi
Kısa mesafeli yoğun yolcu taşımaya yönelik deniz aracı konsept tasarımı ve işlevsellik yönünden değerlendirilmesi
İstanbul Boğazı'nda deniz taşımacılığının hem kullanılan deniz araçları yönünden hem de işletme mantığı açısından yeniden ele alınması gerekliliği bir gerçektir. Her ne kadar hem kamu hem de özel teşebbüsün arttırdığı yatırımlar kalite ve çeşitlilik çıtasını yukarı çekmiş olsa da alternatif ve etkin çözümlere ihtiyaç olduğunu söylemek yanlış olmaz. Bu bakış açısıyla hazırlanan tez çalışmamızın giriş bölümünde neden böyle bir tez çalışması yapılmasına gerek duyulduğu anlatılmış ve çalışmanın hedefi ortaya konulmuştur. İkinci bölümde mevcut deniz taşımacılığının bir değerlendirilmesi yapılmış; olumlu ve olumsuz yönleri, çalışmamıza rehber olması açısından ele alınmıştır. Daha sonraki bölümde gemi dizaynı ve aşamaları ele alınmıştır. Bu bölümde ayrıca ?konsept dizayn? kavramı da ana hatları ile ele alınmıştır. ?Alternatif Taşımacılık Sisteminin Özellikleri? başlığı altında tekne, iskele ve işletme anlamında alternatif sistemin özellikleri ana hatları ile anlatılmıştır. Uygulama bölümünde dizayn edilen ?alternatif konsept tekneler ve özellikleri?, karar vericilere değerlendirme yapabilmesini sağlayacak şekilde yer almıştır. Bu bölümde ayrıca teknelerin değerlendirme kriterleri belirlenmiş ve yapılan değerlendirme anketlerinin sonuçları verilmiştir. Çalışmamızın sonuç bölümünde teknelerle ilgili anket sonuçları ?Çok Kriterli Karar Verme Yöntemiyle? işlevsellik açısından değerlendirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Alternatif, konsept, tekne, dizayn, yolcu gemisi, mevcut sistem, çok kriterli karar verme yöntemi.
Bir tersanenin üretim planlamasının hazırlanması
Tersaneler çok sayıda insanın bir arada çalıştığı, üretim yapan işletmelerdir. Tersanelerin ürünü gemidir. Bir geminin inşaatı esnasında birbiriyle bağlantılı birçok aşama bulunmaktadır. Bu aşamalar arasında uyumluluk olması geminin tamamlanması açısından önemlidir. Üretilen gemi miktarındaki artış nedeniyle tersanelerde üretimin planlanması gerekliliği doğmaktadır. Tersanelerdeki üretim tipi proje tipi üretim olmakla birlikte, planlama için Gantt şeması, PERT ve CPM gibi proje yönetim teknikleri kullanılmaktadır. Tersane yönetimi gemilerin eksiksiz ve zamanında teslimi için, hazırlanan tüm planların uygulamasını yönlendirmek, üretimi takip etmek ve herhangi bir aksaklık durumunda gerekli tedbirleri almak durumundadır. Bu tez bağlamında bu konu üzerinde durularak örnek bir platform destek gemisinin bir tersane için seçilerek kabuk halindeki üretim planlama aşamaları incelenmiştir. Geminin blok planından hareketle her bir faaliyet tanımlanarak, faaliyetlerin gerçekleşme zamanları ve dolayısıyla geminin tamamlanma süresi kritik yol metodundan hareketle tespit edilmiştir. Ayrıca geminin tamamlanma süresi Microsoft Project programı kullanılarak da gösterilmiştir.
Yalpa sönümleyici sistemlerin analizi
Yalpa hareketi gemilerin denizlerde yaptığı hareketler arasında en fazla önlem alınması gerekenidir. Yalpa hareketi yapan bir gemide karşılaşılan başlıca sorunlar; yüklerin hasar görmesi, yolcular için rahat bir seyahat ortamı sağlanamaması, gemideki personelin işlerini gerektiği gibi ve zamanında yapamaması, gemi rotasının dalgalara göre sürekli değiştirilmesi ve gemi mukavemeti açısından ortaya çıkan problemlerdir.Geminin bir başka hareketi olan baş - kıç vurma hareketi ile bir karşılaştırma yapıldığında ortaya çıkan momentler daha küçük olduğu için yalpa hareketinin kontrol altına alınması daha kolaydır. Bu kuvvetlerden yalpa hareketinin kısıtlanması ile geminin daha kısa sürede daha fazla yol alması sağlanır.Yalpa hareketinin genel karakteristiklerine ilişkin birçok çalışma yapılmış olup genel olarak istenilen yalpa açılarının küçültülmesi ve periyot sürelerinin uzatılmasıdır. Bu sistemlerden bazıları kağıt üstünde kalırken büyük kısmı başarı ile uygulanabilmiş ve geliştirilmiştir.Dizayn edilen bazı tasarımlar gemiye verebilecekleri ciddi hasarlar ve çözülememiş güvenlik sorunları nedeniyle kullanımda pek sık görülmez.Yalpa sönümleyici bir sistemle donatılması gereken bir gemide mevcut koşullar iyice araştırılmalı, kapsamlı bir değerlendirmeden sonra en uygun sisteme karar verilmelidir. Unutulmaması gereken yalpa sönümlemek için birçok başarılı sistem tasarlanmıştır. Ancak, her geminin ihtiyacı farklıdır. Kapsamlı bir çalışma yapılmadan tercih edilen yalpa sönümleme sistemi sonucunda, işe yaramayan ve boş yere hacim kaplayan bir grup teçhizat yığını ile baş başa kalınabilir.Bu tezde kullanılmakta olan başlıca yalpa sönümleme sistemleri ele alınacak ve seçim kriterleri hakkında bir fikir verilmeye çalışılacaktır. Tezde belirtilen noktalara dikkat edildiği sürece çalışma şartları belirli bir gemi için ne tür bir yalpa sönümleme sistemi seçilmesi gerektiği hakkında bir fikir elde edilebilir.Anahtar kelimeler: Yalpa hareketi, yalpa sönümleme sistemleri, yalpa sönümleme sistemi seçilmesi.
Loyd kurallarına göre bir genel kargo gemisinin konstrüksiyon klas resimlerinin hazırlanması
Genel kargo gemileri 270 milyon DWT lik taşıma kapasitesi ile dünya deniz ticaret filosunun üçte birini oluşturur. Büyüklük ve taşıma kapasitesi olarak tankerlerden sonra en büyük gemi tipi olup, büyük tip kuru yükün taşınmasında rakipsiz gemi tipidir. Demir cevheri, kömür, hububat, fosfat gibi dökme hammadeler ve çelik, çimento, gübre, şeker gibi dökme işlenmiş ürünlerin çeşitliliği bu gemilerin yılda 2 milyar ton yük taşımaları sonucunu ortaya çıkarmıştır. Dünya genel kargo gemisi filosundaki bu gelişmelerden tersanelerimizde olanakları dahilinde hatırı sayılır bir üretim payı almıştır. Üretimdeki bu artış ön dizayn ve paket dizayn çalışmalarında yeni arayışları beraberinde getirmiştir.Günümüzde yaygın rekabetin hüküm sürdüğü bir ortamda dizayner, gemi ön tasarımı ve hesaplamaları için müşteriye optimum teklifi en kısa zamanda en düşük maliyet ile sunmalı ve müşteri isteklerine göre birçok alternatifin incelenmesini sağlamalıdır. Ayrıca dizayn süresinin müşterinin tersane ile kontratı imzalaması ile başlayacak olan imalat sürecini geciktirici etkisi olmamalıdır.Özellikle klas resimlerinin ilgili loyda gönderilip onayının alınması dizayn aşamasında önemli bir süreçtirBu çalışmada, gemi dizaynını etkileyen kısıtlar belirtilmiş, geminin klaslama süreci anlatılılmış ve bir genel kargo gemisinin temel konstrüksiyon resimlerinin hazırlanışı örnek çizimlerle anlatılmıştır.
Çapraz akıştaki türbülanslı jet akışlarının deneysel ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi
Bilindiği üzere doğadaki hemen hemen tüm akışlar türbülanslıdır. Türbülansın görüldüğü akışlardan biri de çapraz akıştaki jet akışları ya da diğer adıyla çapraz jetlerdir. Çapraz akıştaki jet akışları jet akış yönünün içerisine püskürtüldüğü serbest akış yönünden tamamen farklı olduğu bir akış türünü ifade eder. Serbest akış, sahip olduğu momentumun etkisiyle lüleden püskürtülerek sağlanan jet akışını kendi doğrultusunda akmaya zorlayarak yönünü değiştirir. Çapraz akıştaki jetler, düşük hızlı baca dumanlarından, yüksek hızlara sahip jet motorlarının yanma odalarındaki akışa ve hipersonik roket ve füze kontrol sistemlerine, düşük kütle akışlı sınır tabaka kontrol sistemlerinden, dikey olarak inip havalanabilen V/STOL uçaklara kadar pek çok mühendislik olayında kendini göstermektedir.Bu çalışmada çapraz akıştaki jet akışları problemi deneysel ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) kullanılarak ele alınmıştır. HAD ile çapraz akıştaki jet akışlarının incelenmesi amacıyla, gerek endüstriyel uygulamalarda mühendislerce, gerekse de üniversite ve araştırma enstitülerinde bilim adamları ve araştırmacılar tarafından yaygın olarak kullanılan FLUENT 6.3.26 programından yararlanılmıştır. Sayısal kısımda lüle kesit geometrisi, lüle sayısı, hız oranlarının etkisinin yanında ayrıca lüle ile çapraz akış arasındaki eğim açısı da dikkate alınarak, bu gibi değişkenlerin akış yapısı üzerindeki etkileri kapsamlı olarak ele alınmıştır. Bunun için dairesel ve kare kesitli olmak üzere iki farklı lüle kesit geometrisi, bir lüle ve üç tane lüle yan yana olmak üzere iki farklı lüle sayısı, R=0.2, 0.5, 1.0 ve 2.0 olmak üzere dört farklı hız oranı ve a=30°, 45°, 60°, 75° ve 90° olmak üzere beş farklı eğim açısı incelenmiştir. Çapraz akıştaki baskın girdap yapılarından en önemli olan zıt-dönüşlü girdap çiftinin hız oranı, eğim açısı ve lüle kesit geometrisi ile nasıl değiştiği araştırılmıştır. Eğim açısı ve hız oranının artmasıyla zıt-dönüşlü girdap çiftinin ölçek olarak büyüdüğü ve yan yana üç tane lüle kullanılması durumunda oluşan zıt-dönüşlü girdap çiftinin, tek bir lüle kullanılmasına göre daha farklı bir yapıda olduğu görülmüştür. Bunun yanında özellikle gaz türbinlerinin film soğutulmasında büyük öneme sahip film soğutma verimi de en uygun lüle kesit geometrisi, eğim açısı ve hız oranı için araştırılarak sonuçlar irdelenmiştir. Film soğutma veriminin en yüksek değeri, eğim açısı 30° için elde edilmiş ve dairesel kesitli lüle kullanılmasının daha iyi olacağı sonucuna varılmıştır.Deneysel ölçümler 304 mm´304 mm´914 mm test kesidine sahip bir rüzgâr tünelinde değişik hız oranları için farklı yatay ve düşey mesafelerde gerçekleştirilmiştir. Lüleden sağlanan jet akışı ve rüzgâr tünelinde gerçekleştirilen serbest akış hızı sabit sıcaklık hızölçeri (sıcak tel hızölçeri) kullanılarak ölçülmüştür. Jet akışının sağlandığı lüle dairesel kesitli olup, ölçümler 90° eğim açısında R=0.5, 1.0 ve 1.5 için gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deneysel veriler Fourier, dalgacık (wavelet) ve uygun ortogonal ayrıklaştırma (POD) metotları kullanılarak incelenmiş, akışa ait güç tayfları (power sprectrum), dalgacık haritaları ve frekans-zaman alanındaki değişimleri sunulmuştur. Fourier analizine göre, bir serbest jette lüle çıkışındaki güç tayfı ilerleyen diğer mesafelere göre laminar karakter göstermiş ve lüle çıkış hızı artırıldığında frekans enerjisi düşmüştür. Üç farklı hız oranı (R=0.5, 1.0 ve 1.5) için yapılan mukayesede daha yüksek hız oranında daha düşük frekans enerjisi saptanmıştır. Bu durum lülenin merkezinde jetin çapraz akış önünde bir engel gibi davranarak çapraz akış etkisini sönümlemesi ve ilerleyen mesafelerde etkisini kaybetmesine bağlanmıştır. Verilerin dalgacık (wavelet) analizinde en düşük hız oranı olan R=0.5'te baskın frekansın 45 Hz'te kendini gösterdiği, ancak R=1.0 olduğunda bu değerin 85 Hz ile 105 Hz arasında olduğu gözlenmiştir. Enerjinin modlara göre dağılımlarının gösterildiği uygun ortogonal ayrıklaştırma (POD) metodunda ise düşük hız oranındaki modların yüksek hız oranındaki modlara nazaran daha fazla enerji taşıdıkları görülmüştür. Lüle çıkışından uzaklaşıldıkça toplam enerjinin daha fazla sayıda moda dağıldığı gösterilmiştir.Akım görüntüleme tekniği kullanılarak çapraz akıştaki jet akışlarında görülen büyük ölçekli yapılar ve akış yapısı gösterilmiştir. Bunun için bir duman üreteci ve dijital video kayıt cihazı kullanılarak rüzgâr tüneli ve jet hızları değiştirilerek akış alanı incelenmiştir. Yüksek jet hızlarında lüleden püskürtülen jet, çapraz akış içerisine daha dik bir şekilde nüfuz ederek akmaya devam etmiştir. Lüle hızı kademeli olarak azaltıldığında ise rüzgâr tünelinden sağlanan çapraz akış daha baskın hale gelmiş ve jet akışını yenerek, kendi doğrultusunda akmaya zorlamıştır. Rüzgâr tüneli yüksek hızda çalıştırıldığında bu baskın özellik daha çok görülmüş ve jet akışı gittikçe düzleşerek test kesidinden akmaya başlamıştır. Rüzgâr tüneli ve lülenin düşük hızlarda aktığında saptanan kayma tabakası girdapları, özellikle çapraz akışın yüksek hızlarında tespit edilememiştir.Anahtar Kelimeler: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), türbülans modelleri, çapraz jet, sabit sıcaklık hızölçeri, dalgacık ayrıklaştırması, uygun ortogonal ayrıklaştırma, Fourier ayrıklaştırması, güç tayfı.
Konteyner gemisine ait elektrohidrolik dümen sisteminin konum kontrolü
Son yıllarda teknolojide ve kontrolcülerde ortaya çıkan yeni gelişmeler, elektrohidrolik sistemlerin kontrolünü çalışmaların odağı haline getirmiştir. Hidrolik sistemlerin yapısal özellikleri bu sistemleri, farklı tipte gelişmiş kontrol algoritmalarının uygulandığı ideal bir konu haline getirmiştir. Günümüzde otomasyon, hassas kontrol ve seri üretim ihtiyaçlarından dolayı hidrolik sistemler,elektrik ve elektronik kumanda, kontrol ve sensör uygulaması ile birlikte kullanılmaktadır. Endüstriyel uygulamalarda, hidrolik sistemler otomasyona uygundur. Özellikle elektrohidrolik sistemlerde, yüksek hız ve hassasiyetin gerektirdiği havacılıkta, deniz üstü ve deniz altı araçlarının uygulamalarında servovalflerin kullanımı oldukça yaygındır. Servo valflerin en önemli özelliği, elektriksel giriş işareti ile hidrolik akışkan debisi çıkış işareti arasında tam bir doğrusal bağıntı sağlayarak elektrohidrolik sistemin hareketinin kontrolünü sağlamalarıdır.Bu çalışmada dört yollu üç konumlu bir servo valf kullanılarak bir gemiye ait elektrohidrolik dümen sisteminin dinamik özelliklerinin simülasyonu gerçekleştirilmiştir.Öncelikle elektrohidrolik sistemlerin modellenmesi ve kontrolüne ait önceki yapılmış çalışmalar incelenmiş ve sistemi oluşturan temel elemanların yapıları ve özellikleri anlatılmıştır.Sonra hidrolik sistem elemanlarının nonlineer akış denklemleri kullanılarak modellemeleri yapılmıştır.Sonuç olarak hidrolik sistemi temsil eden dördüncü dereceden diferansiyel denklemler elde edilmiştir. Matematiksel modeli oluşturulan elektrohidrolik sistemin simülasyonunun gerçekleştirilmesinde MATLAB programının SİMULİNK modülü kullanılmıştır.Çalışmanın sonunda, elektrohidrolik sistemin simülasyonu, SİMULİNK modülü ile PID (Oransal-İntegral-Türev) kontrolcü uygulanarak sistemin kapalı çevrim konum kontrolü gerçekleştirilmiş ve sonuçlar yorumlanmıştır.
Gemilerde iklimlendirme sistemleri ve elemanlarının etüdü
ÖZET Her iklim koşulunda çalışabilecek şekilde tasarlanıp inşa edilen gemilerdeki personel için, bu iklim şartlarında rahat çalışma ve yaşam koşullarının sağlanması gerekmektedir. Bu amaçla gemilerde iklimlendirme üniteleri kurulmaktadır. Çalışmada öncelikle sistemin termodinamiğine fazla inilmeden ısı transferi tiplerinden bahsedilip, temel kavramlar, ısı yükü ve ısı kazancı hesabı anlatılmıştır. Daha sonra isimlendirmenin temel unsurları anlatılmış, gemiler için iklimlendirmeyi etkileyen faktörler ve kara tesisleriyle farklılıkları incelenmiştir. Daha sonra kanal sistemlerindeki kayıplar ve havanın dağıtımı, gemilerdeki kanal sistemi tiplerinden ve seçim kriterlerinden bahsedilmiştir. Ayrıca makine dairesinin havalandırılması ve genel olarak ses kriteri incelenmiştir. Son olarak da örnek bir gemi üzerinde yaz ve kış mevsimlerinde işletme şartlan, ısı kaybı ve kazancı hesaplanarak sistem için gerekli ısıtma ve soğutma yükünün hesabı ve seçimi yapılmıştır. VII
Deniz kazalarının İnsan Faktörleri Analiz ve Sınıflandırma Sistemi (HFACS) ile incelenmesi
Deniz kazalarında can ve mal kayıplarının yanı sıra büyük çevresel felaketler de meydana gelmektedir. Bu kayıpların ve felaketlerin en aza indirilebilmesi için kazaların tüm ayrıntılarının bilinmesi önemlidir. Ancak birçok araştırmanın sonucu dikkate alındığında, tüm nedenlere veya etken faktörlere ulaşıldığında etkin tedbirler elde edilecektir. Bu nedenle tüm kazaların detaylı raporlanması ve incelenmesi önemlidir. Bu çalışma genel olarak çatışma ve karaya oturma kazalarının İnsan Faktörleri Analiz ve Sınıflandırma Sisteminde (HFACS) incelenmesidir. Çalışmada ilk olarak çatışma ve karaya oturma kazalarının yıllık, aylık, vardiya saati, kaza bölgesi, gemi tipi, gros tonaj (GT), köprüüstü ekibi ve sadece çatışma kazaları için Denizde Çatışmayı Önleme Tüzüğü Kuralları (COLREG) başlıklarına göre değerlendirilmesi yapılmıştır. Genel değerlendirme sonrası gemi-gemi çatışma, gemi-balıkçı çatışma ve karaya oturma kazalarının HFACS kategorilerine ait frekansları ve dağılımları incelenmiş, istatiksel testler uygulanmıştır. İstatiksel yöntemler olarak Ki-Kare Bağımsızlık Testi, Basit Uygunluk ve Çoklu Uygunluk Analizleri kullanılmıştır. Araştırma sonucunda gemi-gemi ve gemi-balıkçı çatışma kazaları ile çatışma ve karaya oturma kazaları arasındaki insan faktörü farklılıkları ortaya çıkarılmıştır. En önemli HFACS kategorilerinin emniyetsiz eylemler ve emniyetsiz eylemi hazırlayan alt nedenler, en önemli alt kategorilerinde karar hataları, kaynak yönetimi eksiklikleri ve ihlaller olduğu belirlenmiştir.
Stokastik reaktör model yaklaşımı ile biyodizel pilot yakıtlı doğalgaz motoru simülasyonu
Bu çalışmanın amacı, iki alternatif yakıtın çift yakıtlı motorda birlikte yakılmasının motor performansı ve egzoz emisyonları üzerine etkilerini teorik olarak incelemektir. Teorik çalışmada kullanılan yöntem stokastik reaktör model yaklaşımıdır ve yaklaşım temel olarak olasılık yoğunluk fonksiyonuna (PDF) dayanmaktadır. Bu yaklaşımı temel alan motor simülasyon yazılımı ana yakıt doğalgaz ve pilot yakıt biyodizel içeren çift yakıtlı motorda simülasyon yapmak için kullanılmıştır. Yazılım yakıtların detaylı ve indirgenmiş kimyasal kinetik mekanizmalarıyla çalışmaktadır. Çalışmada kullanılan biyodizel kimyasal kinetik mekanizması 71 bileşen ve 217 reaksiyon içeren indirgenmiş metil dekanoat/metil-9-dekenoat/n-heptan ile temsil edilmektedir. Biyodizelin doğalgaz motorunda yanmasını temsil eden toplam 80 farklı durum için simülasyonlar parametrik olarak gerçekleştirilmiştir. Motor performansı açısından silindir basıncı ve ısı açığa çıkış oranı karakteristikleri ve egzoz emisyonları incelenmiştir. Optimum durumlarda simülasyon basınç ve ısı açığa çıkış oranı karakteristiklerinin deneysel veriyle uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Egzoz emisyonları açısından NOX emisyonu haricindeki diğer emisyonların deneysel veriye yakın sonuçlar vermediği gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar stokastik reaktör modelin çift yakıtlı motorların incelenmesinde etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir. Bununla beraber, simülasyonun hassasiyeti kullanılan yakıtların kimyasal kinetik mekanizmalarının doğruluğuna bağlı olduğu yapılan çalışma ile açıkça ortaya konmuştur.
Yumrubaşın balıkçı gemilerinin direncine olan etkisinin sistematik olarak incelenmesi
Türk balıkçı tekneleri, direnç ve sevk yönünden önemli sayılabilecek yetersizlikler içinde bulunmaktadır. Bundan dolayı normalde gerekenden daha güçlü makineler ile donatılmaktadırlar. Ancak tekne formlarının elverişsizliği nedeni ile istenilen hıza ulaşılamamaktadır. Elde bilimsel bir veri olmadığından dolayı balıkçı teknelerine gelişigüzel, deneme yanılma yoluyla yumrubaş eklemeleri yapılmakta ama yine de istenilen sürate erişilememektedir. Sunulan çalışmada, balıkçı gemileri için en uygun yumrubaşın tespit edilebilmesi amacıyla, İTÜ Balıkçı Gemileri Serisi tekne formlarından 148/3, 148/4, 148/8 ve 148/9 kodlu balıkçı gemilerine Delta ( ), Nabla ( ) ve Eliptik (O) kesitli yumrubaşlar eklenmiştir. İlk önce, belirlenen Fn değerlerinde 4 ana formun HAD analizleri Gerçeklenebilir k-e Modeli ve VOF metodu kullanılarak yapılmıştır. HAD analizlerinden elde edilen toplam direnç değerleri ile deney sonuçlarından Froude ve Hughes yöntemleriyle elde edilen toplam direnç sonuçları karşılaştırılarak birbirleriyle uyumlulukları kontrol edilmiştir. Böylece, deney verileri olmayan yumrubaşlı tekne formlarının HAD analizlerinde kullanılacak yöntem ve referans değerler belirlenmiştir. Sonra, oluşturulan yumrubaşlı formların HAD analizleri yapılarak elde edilen sürtünme direnci, basınç direnci ve toplam direnç değerleri, yumrubaşsız formlarınkilerle karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar CB, L/B oranı ve yumrubaş tiplerine göre karşılaştırıldığında, eliptik tipi yumrubaşın balıkçı gemileri için en uygun yumrubaş olduğu tespit edilmiştir.
Alternatif yakıt karışımları kullanılan bir dizel motorunda çevrimsel farkların yapay sinir ağları ile modellenmesi
Bu çalışmada saf dizel yakıtı, 5 farklı bütanol-dizel karışımı (%3, 6, 9,12 ve 15) ve 2 farklı etanol-dizel karışımı (%5 ve 10) kullanan bir dizel motorunda çevrimsel farklar yapay sinir ağları ile modellenmiştir. Ayrıca motor performansları ve egzoz emisyonları için iki farklı model daha geliştirilmiştir. Farklı motor devir sayılarında ve tam yük durumunda, çevrimsel farkları, motor performanslarını ve egzoz emisyonlarını değerlendirmek için doğal emişli, tek silindirli, dört zamanlı ve direkt püskürtmeli bir dizel motoru kullanılmıştır. Çevrimsel farkları hesaplamak için ortalama indike basıncın değişim katsayısı kullanılmıştır. Çalışma sonuçları, alkol (etanol veya bütanol) karışım oranının artmasıyla çevrimsel farkların artma eğilimine girdiğini göstermiştir. Ayrıca yakıt karışımındaki alkol miktarının artmasıyla özgül yakıt tüketimi ve efektif verim artarken, CO ve NOx emisyonları azalmıştır. Geliştirilen ağda iki farklı değişkenle beraber (Scaled Conjugate Gradient (SCG) ve Levenberg–Marquardt (LM) algoritmaları) geriye yayılım öğrenme algoritması, tek katman ve sigmoid transfer fonksiyonu kullanılmıştır. Ağın performansı için ortalama hata kareleri, ortalama mutlak yüzde hata ve determinasyon katsayısı kullanılmıştır. Geliştirilen tüm YSA modellerinin, deneysel sonuçlarla uyum içinde olduğu görülmüştür.
Çok noktalı bağlamalı sistemler ile bağlı yüzer, üretim, depolama ve nakil amaçlı açık deniz yapılarının (FPSO) dinamik analizi
Dünya üzerinde petrol ve doğal gaza olan ihtiyaç her geçen gün artmakta ve bu da yeni teknolojilerin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu sebeple açık deniz yapıları endüstrisi, bu günlerde en fazla gelişen endüstrilerden birisi haline gelmiştir. Gemilerde olduğu gibi açık deniz yapılarında da yük, mürettebat ve donanım güvenliğinin istenilen düzeye getirilebilmesi için denizcilik analizleri önem kazanmaktadır. Bu çalışmada yüzer, üretim, depolama ve nakil amaçlı açık deniz yapılarının (FPSO) işletimleri sırasında karşılaşılan, çevresel koşullara bağlı olarak gerçekleşen yükleme koşullarında birleşik dinamik analizi yapılarak gösterdiği tepkiler önceki deneysel çalışma sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bunun için çalışmada gemi hareketlerinin analizi için kullanılan difraksiyon ve radyasyon teorisi anlatılmış ve bu teoriyi temel alan, hesaplama aşamasında Green fonksiyonlarını kullanarak üç boyutlu panel metodu ile hesaplama yapan ANSYS AQWA programı yardımıyla FPSO formu üzerinde analizler gerçekleştirilmiştir. Öncelikle FPSO formu ele alınmış, çok derin sularda belirli çevresel koşullar altında bağlama sistemleri ile bağlanarak nümerik analizi yapılmış ve daha önceden yapılan deney sonuçları ile karşılaştırılmış, sonrasında bağlama sistemlerinin halatlarının malzemeleri ve çevresel şartlar değiştirilerek bu değişimlerin FPSO ve bağlama sistemleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır.
API 618 proses gaz kompresörü arızalarının Hata Ağacı Yöntemi ile incelenmesi
Proseslerde ve üretimlerde özellikle doğal gaz rafinerilerinde, en kritik ve hayati rolü oynayan, piston tipli kompresörlerin, kısa bir süre sistemde olmadığı durumda, büyük maddi kayıplara neden olmaktadır. Kompresörün arızalanmasına neden olan, temel etmenler ve kök nedenlerin tanımlanması, ortaya konması ve bu arızaların tek tek analiz edilmesi ve hasarlara karşı önleyici stratejilerin kullanılması, cihaz iyi ve düzenli çalışması, güvenirlik ve kullanılabilirlik faktörlerinin artışına yol açmaktadır. Bu tez çalışması API 618 piston tipli proses kompresörün arızalarını, Hata Ağacı Analizi (HTA) yardımıyla incelenmesi, iki kısmı içermektedir. Çalışmanın Birinci kısmının, API 618 kompresörün hasarlarına neden olan 5 temel etmen ele alınmıştır. Bu temel etmenlerin her birinin kök nedenleri tespit edilmiştir ve olasılık değerleri hesaplanmıştır. Open FTA programının yardımıyla MCS'leri elde edilmiş ve başlangıç olayların sistemde oluşan arızalar üzerindeki ağırlıkları hesaplanmıştır. Tezin ikinci kısmında, kompresörün hasarlarına neden olan temel etmenlerin (proses kaynaklı hasarlar ve kompresörün mekanik birleşenlerin hasarları, enstrümantasyon ve ölçme cihazlalar hasarları, yardımcı ekipmanların hasarları ve elektrikle ilgili hasarların) her birini bir baş olay tutarak, arızaları tek tek ve dikkatli bir şekilde hata ağacı yöntemiyle incelenmiştir. Open FTA programını yardımıyla MCS'leri elde edilmiştir ve tek tek başlangıç olaylarının sistemde oluşan arızalar üzerindeki ağırlıkları hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeler : Doğal Gaz, Rafineri , Piston Tipli Kompresörler , HTA , Güvenirlik Hata Ağacı Yöntemi , API 618 Proses Gaz kompresörü
Silindirik rotorlar ile gemi sevki ve geminin yalpa hareketi analizi
Son yıllarda, denizcilik sektöründe atık gazların atımının azaltılmasının amaçlanması ve yenilenebilir enerji yöntemlerine olan yönelimin artması silindirik rotor sistemini uygulanabilir alternatif bir yardımcı sevk sistemi olmasından dolayı cazip hale getirmiştir. Bu tezde yapılan çalışmaların temel amacı, silindirik rotorların geliştirilmesi için eksik görülen bilimsel altyapının oluşturulmasına yardımcı olmaktır. Bu tezde yapılan çalışmalar 3 temel kısımdan oluşmaktadır. Çalışmalar Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği analizleri (HAD) ile yapılmıştır. İlk olarak, belirlenen bir rota üzerinde performans analizi yapılan silindirik rotorun itiş kuvvetleri çıkarılmış ve buna bağlı olarak rotorlu gemi hızı ile rotorsuz gemi hızı bulunarak varış noktasına kadar alınan seyir süreleri karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak rotorlu geminin rotorsuz gemiye göre daha kısa sürede varış noktasına ulaştığı görülmüştür. İkinci bölümde silindirik rotorların, geminin yalpa hareketi ile ilişkisi incelenmiştir. Yalpa hareketi durumunda silindirik rotorların itiş kuvveti performanslarının azaldığı görülmüştür. Yapılan çalışmaların son bölümünde ise çoklu silindirik rotorların birbirlerine olan etkisi incelenmiştir. Burada elde edilen sonuç ise iz alanı ya da çürük alan olarak nitelendirilebilecek bölgede kalan silindirik rotorun itiş kuvveti üretme performansının çok fazla düşebileceği olmuştur.
Gemi manevra performansının sistem temelli yaklaşımla belirlenmesi
Bu çalışmada, kıç formu V ve U formunda olan iki farklı tankerin manevra performanslarının belirlenmesi için sistem temelli simülasyon metotları kullanılmıştır. Yanal kuvvetin ve savrulma momentinin ikinci ve üçüncü derece polinomlarla yazılması suretiyle, MMG (Manevra Modelleme Grubu), Abkowitz ve Blanke konseptlerine dayalı altı farklı üç serbestlik dereceli matematiksel model uygulanmıştır. Matematiksel modellerdeki KVLCC1 ve KVLCC2 teknelerinin hidrodinamik katsayıları ve ilgili parametreleri NMRI'nın (Uluslararası Denizcilik Araştırma Enstitüsü, Japonya) ve MOERI'nın (Denizcilik ve Deniz Bilimleri Araştırma Enstitüsü, Kore) doğrusal çekme, döner kol mekanizma ve yatay düzlem mekanizma deneysel verileri kullanılarak tahmin edilmiştir. Dönme (±35ᴼ), zigzag (±10ᴼ/±10ᴼ) ve zigzag (±20ᴼ/±20ᴼ) manevra hareketleri; tutsak deneylerin yapıldığı modeller, serbest deneylerin yapıldığı modeller ve tam ölçek boyutunda tekne olmak üzere hem KVLCC1 hem de KVLCC2'nin üç farklı tekne büyüklüğü için simüle edildi ve MARIN'ın (Denizcilik Araştırma Enstitüsü, Hollanda) serbest model deney verileriyle karşılaştırıldı. Ayrıca tez çalışmasında duyarlılık analizi neticesinde Mariner teknesine ait matematiksel model basitleştirilmiş ve sistem tanımlama yöntemlerinden birisi olan gri kutu yaklaşımında kullanılan iteratif çözüm algoritmasının performansı ortaya koyulmuştur. Deneysel yöntemlere dayanarak gerçekleştirilen özellikle tam ölçekli teknelerin simülasyonlarında ortaya çıkan hem dönme hem de zigzag manevralarının bir arada gerçek değerlerle uyuşmaması sorunu gri kutu yaklaşımı ile yeniden tahmin edilen hidrodinamik katsayılar ve parametrelerin mevcut matematiksel modellerde kullanılmasıyla aşılmıştır.
Gemi direncinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemiyle hesaplanması
Gemi hidrodinamiğinin temel konularından gemi direncinin belirlenmesi, makine gücünün seçimini etkileyeceği için son derece önemlidir. Diğer endüstriyel alanlarda olduğu gibi gemi inşaatı endüstrisinde hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi uygulamalarına artarak yer verilmekte dizayn sürecine dahil edilmektedir.Bu çalışmada gemi direnci hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemiyle hesaplanmıştır ve hesaplamalı akışkanlar dinamiğinin her bir adımı ele alınmıştır. Bu bağlamda öncelikle akışkan hareket denklemleri ve sonlu eleman yöntemi tabanlı sonlu hacim yöntemi hakkında bilgi verilmiştir. Hesaplamalı akışkan dinamiğinin en önemli konularından birisi olan türbülanslı akışın çözümü üzerinde durulmuş ve uygulamada kullanılan türbülans modeli tanıtılmıştır. Son olarak serbest su yüzeyini modelleyebilmek için akışkan hacmi yöntemi, cebrik denklemlerin çözümü için ILU ayrıklaştırma tekniği ve denklem takımlarının etkili bir şekilde çözümünü sağlayan çoklu ağ yöntemi hakkında bilgi verilmiştir.Ayrıca bu çalışmada Wigley teknesinin beş farklı Froude sayısında direnci hesaplanmış ve dalga sistemleri gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar deneysel sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır.
Dizel motorlarında emme havası içerisine su eklenmesinin motor karakteristikleri ve eksoz emisyonları üzerindeki etkilerinin deneysel incelenmesi
Sunulan çalışmada, Renault K9K 700 tipi turboşarjlı common-rail püskürtme sistemine sahip bir otomobil dizel motorunda emme havasına su eklenmesinin motor performansı, NOx ve K is faktörü üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler; farklı yüklemelerde, farklı motor devirlerinde ve farklı su oranlarında gerçekleştirilmiştir. Su emme havasının içerisine, ana memesi değiştirilebilen bir karbüratör aracılığıyla % 2, % 4, % 6, % 8 ve % 10 oranlarında püskürtülmüştür.Çalışma sonunda; dizel motorlarında emme havasının içerisine su püskürtülmesinin motor performansını iyileştirdiği, NOx emisyonunu ve K is faktörünü azalttığı belirlenmiştir. (2000, 2500 ve 3000) d/d gibi motor hızlarında karışımdaki su oranı arttıkça K is faktörü azalmıştır. Maksimum azalma 3000 d/d'da % 11.71 su oranında % 41.75 olarak bulunmuştur. Seçilen yük ve devir sayılarında su oranı arttıkça NOx emisyonu azalmıştır. Özellikle % 6 su oranından sonraki azalmalar daha etkin olmuştur. 2500 d/d'da tam gazda tam yükte (520 N) maksimum azalma % 9.400 su oranında % 12.489 olarak belirlenmiştir. Su oranı arttıkça, ÖYT genel olarak saf dizel yakıtına yakın değerler almış ve bazı durumlarda ise azalmıştır. 2500 d/d'da, % (4-6) su oranlarında ÖYT'inde, ortalama olarak % 0.5 azalma sağlanmıştır. Efektif güç ise saf dizel yakıtının değerlerine yakın değerler almıştır. 3000 d/d'da tam gazda tam yükte (460 N) en büyük artma % 6.543 su oranında % 1.173 olarak elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler: NOx emisyonu, K is faktörü, Motor karakteristikleri, Emme havasına su püskürtülmesi, Common-rail püskürtme sistemi
Turboşarjlı bir dizel motorunda n-bütanol-dizel yakıtı karışımlarının kullanılmasının motor karakteristikleri ve eksoz emisyonları üzerindeki etkilerinin deneysel incelenmesi
Sunulan çalışmada, Renault K9K 700 tipi turboşarjlı common-rail püskürtme sistemine sahip bir taşıt dizel motorunda n-bütanol-dizel yakıtı karışımlarının (nBDYK) kullanılmasının motor performansı, NOx ve K is faktörü üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiş ve geleneksel dizel yakıtına göre karşılaştırmalar yapılmıştır. Deneyler; farklı motor devirlerinde, farklı yüklemelerde ve % (2, 4 ve 6) gibi üç farklı n-bütanol oranında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca 2000 d/d'da farklı iki yük değerinde n-bütanolün % (2, 4 ve 6) hacimsel oranlarında emme kanalından emme havasının içerisine püskürtülmesinin (n-bütanol fumigasyonunun) motor karakteristikleri, NOx ve K is faktörü üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiş ve sonuçlar nBDYK sonuçları ile karşılaştırılmıştır.Çalışma sonunda; motor performans karakteristiklerinin ve NOx emisyonunun seçilen tüm devirlerde ve yüklerde % (2 ve 4) nBDYK'ları için azaldığı ancak % 6 nBDYK için arttığı belirlenmiştir. Motor karakteristikleri ve NOx için % 2 n-bütanol oranı en uygun karışım olarak belirlenmiştir. Bu karışımda örneğin 2500 d/d'da seçilen tüm yüklerde özgül yakıt tüketimi % 0.57, NOx % 0.31 oranlarında azalmış, efektif verim ise % 1.01 oranında artmıştır. K is faktörü; % (2, 4 ve 6) nBDYK'ları için seçilen tüm devirlerde azalmıştır. En yüksek azalmalar 2500 d/d'da , % 2 nBDYK'nda % 17.38, % 4 nBDYK'nda % 25.16 ve % 6 nBDYK'nda ise % 20.97 şeklinde olmuştur. 2000 d/d'da % (2 ve 4) n-bütanol fumigasyonunda ise; motor karakteristiklerinde önemli bir değişiklik olmadan NOx emisyonu % 7.13 ve K is faktörü % 11.33 oranlarında azalmıştır.Anahtar Kelimeler: Turboşarjlı dizel motoru, n-Bütanol-dizel yakıtı karışımları, n-Bütanol fumigasyonu, Motor karakteristikleri, NOx emisyonu, K is faktörü
Baştan gelen dalgalarda kanatçıkların dalıp çıkma ve baş kıç vurma hareketleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Gemilerde yolcu konforu, yük, mürettebat ve donanım güvenliğinin istenen düzeye ulaştırılabilmesi için denizcilik analizi oldukça önemlidir. Gemilerin tasarım ve ön tasarım aşamalarında, gemilerin dalgalar arasındaki hareketlerinin analizi için çeşitli hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemleri kullanılmaktadır. Güvenilir olmasının yanı sıra analiz sürecini kolaylaştırmakta olan üç boyutlu panel metodu, oldukça yaygın bir kullanıma sahiptir. Bu çalışmada gemi hareketlerinin analizi için kullanılan difraksiyon ve radyasyon teorisi anlatılmış ve bu teoriyi temel alan, hesaplama aşamasında Green fonksiyonları kullanarak üç boyutlu panel metodu ile hesaplama yapan ANSYS AQWA programı yardımıyla Wigley tekne formları üzerinde analizler gerçekleştirilmiştir. Öncelikle Wigley formları için daha önceden yapılmış çalışmalardan alınan deney sonuçları ile program yardımıyla hesaplanan sonuçlar karşılaştırılmış, sonrasında tekne formları üzerine farklı konumlara kanatçıklar (finler) eklenip hesaplamalar yapılarak kanatçıkların ve konumlarının farklı Froude sayılarında baştan gelen dalgalarda teknenin dalıp çıkma ve baş kıç vurma hareketleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır.
Yüksek hızlı teknelerde gövde kıç kanatlarının hidrodinamik analizi
Gövde kıç kanatlarının hidrodinamik analizinin, özellikle yat ve gezinti tekneleri için uygulamaları ile birlikte yüksek hızlı teknelerde bu sistemlerin kullanımının ilk adımı olarak bu tez çalışmasının geçekleştirilmesi özellikle Gemi Mühendisliğinin eğlenceli çalışma konularıdır. Bu bağlamda teknenin su altı gövdesine iskele-sancak yönlerden eklenen kanatların akışı düzeltici ve doğrultucu moment oluşturduğu zaten bilinmektedir. Bu noktadan çıkışla uygun tipolojideki teknelere eklenen gövde kıç kanatların özellikle iz bölgesinde dalga oluşumunu azalttığı, belirli bir hızdan sonrada ürettiği kaldırma kuvveti ile hem trimi düzelttiği hem de tekneye ek bir itme kuvveti oluşturabildiği gerek deneysel olarak gerekse analizlerle belirlenmiştir. Bu hidrodinamik analizlerin, gerçekleştirilmesi için 'Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD)' yöntemlerinden yararlanılmıştır. Analizlerde benzer akış problemlerinde olduğu gibi üç boyutlu olarak modeller tasarlanmış ve analizleri koşturulmuştur. Bu tez kapsamında, belirlenen Form-A ve Form-B tekne tipolojilerine sadece tekne formu ve kanat eklenmiş hallerdeki tekne formları için yapılan analizler karşılaştırılmalı sunulmuştur. Gerekli düzeltmeler irdeleme ve öneriler bölümde paylaşılmıştır.
Yapay zeka yaklaşımları ile gemi ana makinesinin belirlenmesi ve optimum organik rankine çevrimli atık ısı geri kazanım sisteminin kurulması
Sunulan tez çalışmasında yapay zeka yaklaşımları kullanılarak gemi ana makinesinin belirlenmesi ve optimum ORC tabanlı atık ısı geri kazanım sisteminin kurulması konusu incelenmiştir. İlk olarak yapay sinir ağları (YSA) kullanılarak konteyner, tanker ve dökme yük gemileri için ana makine gücünü tahmin eden modeller geliştirilmiştir. Daha sonra gemi ana makine seçiminde etkili kriterlerin, bulanık AHP metoduyla değerlendirilmesi gerçekleştirilmiştir. Son olarak bir konteyner gemisi için optimum ORC tabanlı atık ısı geri kazanım sistemi araştırılmıştır. Optimum atık ısı geri kazanım sistemi için çok amaçlı gri kurt algoritması kullanılarak optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler neticesinde gemilerde ana makine gücünü tahmin etmek için geliştirilen YSA modellerinin oldukça üstün performans sergilediği görülmüştür. Bulanık AHP ile yapılan ana makine seçiminde etkili kriterlerin değerlendirilmesi sonucunda en önemli üç kriter, yakıt tüketimi, ana makinenin kolay işletilebilmesi ve bakım maliyeti olarak belirlenmiştir. Son bölümde konteyner gemisi için yapılan ORC uygulamasında farklı iş akışkanları ve farklı ORC yapıları kullanılarak gerçekleştirilen optimizayon çalışmaları neticesinde pareto çözümler elde edilmiştir. Elde edilen pareto çözümler kullanılarak termodinamik, ekonomik, iş akışkanının çevresel etkisi ve tehlike seviyesi kriterleri dikkate alınarak geliştirilen özgün kapsamlı değerlendirme stratejisi ile nihai iş akışkanı tespit edilmiştir. Yapılan analiz sonuncunda hem temel ORC hem de reküperatörlü ORC (RORC) için en uygun iş akışkanının R245fa olduğu tespit edilmiştir. Daha sonra R245fa iş akışkanı kullanılarak tasarım ve tasarım dışı çalışma koşulları için analizler gerçekleştirilmiştir. Son olarak temel ORC ve RORC sistemleri karşılaştırılmış ve RORC sisteminin daha üstün olduğu belirlenmiştir.
Dizel motorlarında emme havasına su eklenmesinin motor performansı, yanma ve eksoz emisyonları üzerindeki etkilerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Bu çalışmada dizel motorlarında emme havasının içerisine su eklenmesinin (EHSE) motor performansı, yanma ve eksoz emisyonları üzerindeki etkileri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmada; bir otomotiv dizel motorunda farklı oranlarda suyun emme havasına eklenmesinin etkileri, farklı yükler ve motor devir sayıları altında incelenmiştir. Deneysel sonuçlardan, seçilen su oranlarında (SO'nda) özgül yakıt tüketiminin (ÖYT) 2000 d/d'de genel olarak azaldığı, ancak 4000 d/d'de arttığı belirlenmiştir. EHSE, azot oksit (NOx) emisyonlarını da tüm devirlerde önemli ölçüde azaltmıştır. Ayrıca, EHSE genellikle silindir basınçlarını arttırmış, ancak silindir sıcaklıklarını, açığa çıkan ısı oranlarını (HRR) ve yanma sürelerini (YS) azaltmıştır. Bu çalışmada ayrıca, deneysel HRR değerleri kullanılarak, YS'leri için ampirik bir bağıntı geliştirilmiştir. Sayısal çalışmada; dizel motorları çevriminin hesaplanmasında, Ferguson'un termodinamik modeli kullanılmış ve yeni varsayımlarla uyarlanarak geliştirilmiştir. Öncelikle, modelin SDY ve EHSE için güvenilirliği, literatürdeki deneysel ve sayısal sonuçlarla karşılaştırılarak kontrol edilmiştir. Daha sonra, model, test motoru için denenmemiş 2250 d/d'da % (5 ve 7.5) SO için uygulanmıştır. İlgili SO'nda efektif gücün (EG) azaldığı, ÖYT'nin arttığı ve NOx emisyonlarının önemli ölçüde azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca; geliştirilen model, 2021 Renault Talisman'da kullanılan dizel motoru için, 4000 d/d'de % (3, 6 ve 9) SO için uygulanmıştır. Söz konusu çalışma sonunda, % (3 ve 6) SO için, ÖYT'de önemli bir kötüleşme olmadan EG'nin arttığı ve NOx emisyonlarının önemli ölçüde azaldığı belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Dizel motoru, Termodinamik model, Emme havasına su ekleme, Açığa çıkan ısı oranı, Yanma süresi, NOx emisyonları
Gemilerin liman operasyonları için kıyıdan enerji temin sisteminin tasarımı ve uygulaması: Trabzon limanı örneği
Bu tez çalışmasında, gemilerin liman operasyonlarında gereksinim duyduğu elektrik enerjisinin kıyıdan temin edilmesi konusu incelenmiştir. Bu bağlamda, Trabzon Limanı için kıyıdan enerji temin (KET) sistemi tasarımı önerilmiştir. Önerilen tasarım; egzoz emisyonları, finansal konular ve insan sağlığı açısından değerlendirilmiştir. KET sistemi tasarımında, 2018 ve 2019 yılına ait gemi operasyon verileri dikkate alınmıştır. Egzoz emisyon salım miktarları ve etkileri ile kıyı elektrik enerjisinin ve KET sisteminin maliyetinin belirlenmesi için hesaplamalar yapılmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda; KET sisteminin maliyetinin 3.5 milyon $ ve toplam elektrik gücü kapasitesinin 3200 kW olduğu, yatırım maliyetini geri karşılama süresinin 1.29 ile 4.38 yıl olarak gerçekleştiği ve elektrik enerjisi temininde toplam 16893821 TL'lik bir tasarruf sağlanabileceği belirlenmiştir. 2018 ve 2019 yılında, Trabzon Limanı'nı kullanan gemilerin toplam yakıt tüketimleri 2172.4 ve 1256.1 ton olarak hesaplanmıştır. Bunun neticesinde, her iki yıl için toplam 227.1 ton zararlı egzoz emisyonu ile toplam 10712.7 ton sera gazının doğrudan atmosfere salındığı hesaplanmıştır. KET sisteminin aktif hale getirilmesi durumunda sağlık harcamalarında toplamda 7654921.17 $'lık bir tasarruf elde edilebileceği tahmin edilmiştir.
İki zamanlı bir gemi dizel makinesinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği temelli ekserji analizi
Sunulan tez çalışmasında; iki zamanlı bir gemi dizel makinesi için hesaplamalı akışkanlar dinamiği esaslı sayısal bir model oluşturulmuştur. Geliştirilen sayısal model ile; ilk aşamada, iki zamanlı gemi dizel makinesinin yanma karakteristikleri incelenmiştir. İkinci ve asıl aşamada ise; sayısal modelden sağlanan veriler kullanılarak iki zamanlı gemi dizel makinesi için ayrıntılı bir ekserji analizi gerçekleştirilmiştir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği esaslı geometrik model, Ansys Spaceclaim Design Modeler ile oluşturulmuştur. Modelleme işleminde, iki zamanlı gemi dizel makinesinin boyutları tam ölçekli olacak şekilde göz önüne alınmıştır. Kurulan geometrik modelin hesaplamalı akışkanlar dinamiği temelli analizi, Ansys Forte yazılımı aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Sayısal çalışmadaki yanma işleminin modellenmesinde, 36 bileşen 74 reaksiyon içeren yarı-detaylı n-tetradekan indirgenmiş kimyasal kinetik mekanizması kullanılmıştır. Sayısal modelin doğruluğu gösterildikten sonra; üç adet toplam püskürtülen yakıt miktarı ve üç adet yakıt püskürtme zamanlaması olmak üzere, toplam altı farklı durum için parametrik çalışmalar yapılmıştır. Elde edilen bulgular incelendiğinde, birinci ve ikinci yasa verimlerinin en yüksek değerlerinin; sırasıyla yaklaşık %51.1 ve %43.15 şeklinde olduğu belirlenmiştir.
Yüzer açık deniz rüzgâr türbinleri hareket analizi ve performans üzerinde etkisi
Gelişen teknolojiye paralel olarak ortaya çıkan gereksinimlerin artmasından dolayı her geçen gün artan elektrik enerjisi tüketimi, üreticileri ve kullanıcıları yeni ve çevreye uyumlu enerji kaynakları aramaya zorlamaktadır. Sonsuz enerji potansiyeli ve sürekliliği sebebiyle rüzgâr enerjisi, elektrik üretimi için yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak dünya çapında sıkça tercih edilmektedir. Denizlerdeki basınç farklarının ve dolayısıyla rüzgâr kuvvetinin karalara oranla daha fazla olması ve iklim etkileri nedeniyle açık deniz rüzgâr santralleri sayısı ve ölçeği artmaktadır. Ülkemizde henüz kurulu bir yüzer açık deniz rüzgâr enerjisi platformu ve santrali bulunmaması nedeniyle gerçekleştirilen çalışmanın literatürde bu açığı kapatacağı beklenmektedir. Bu çalışmada, yüzer açık deniz rüzgâr enerjisi türbininin belirli bir deniz derinliğinde, belirli çevresel ve dinamik yükler altında hareket analizleri gerçekleştirilmiş ve bu hareketlerin performans üzerindeki etkileri incelenmiştir. İlk olarak Coğrafi Bilgi Sistemleri ve bulanık AHP kullanılarak yüzer açık deniz rüzgâr enerjisi türbini için alternatif çalışma bölgesi olarak Çanakkale Gelibolu yarımadası ile Gökçeada arasında kalan bölge belirlenmiştir. Sonra, bölgenin rüzgâr verileri ile türbin seçimi gerçekleştirilmiştir. Platform seçimi için açık kodlu türbin-platform konseptlerinin aerodinamik ve hidrodinamik yükler altında karşılaştırması yapılmıştır ve 10MW'lık DTU rüzgâr türbini ile LIFES50+ OOStar yarı-batık platformu seçilmiştir. Seçilen platform ve türbinin alternatif uygulama bölgesinde analizleri FAST paket programı yardımıyla nümerik olarak analizleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonra farklı çalışma koşulları altında seçilen türbin platform konseptinin davranışları incelenmiş, sonuçları sunulmuştur. Son olarak ise belirlenen bölgeye kurulabilecek bir rüzgâr santralinin LCOE yöntemi ile maliyet analizi gerçekleştirilmiş ve yatırımın uygunluğu tartışılmıştır. Böylece kurulumu gündemde olan açık deniz rüzgâr enerjisi platformları için bir ön fizibilite çalışması gerçekleştirilmiştir.