Üye girişi

Menü

İçerik

Geleceğin gemi ana makine ve tahrik sistemleri
Sevgili meslekdaşlarım, çağımız bildiğiniz gibi hız çağı. Aynı zamanda ekonomik olmak şartıyla elbette. Günümüzdeki shipping ve naval sektöründeki gemilerin hemen hemen %98 i propeller (propolsion) sistemdir İsveçli bir gemi inşa mühendisinin 1830 lu yıllarda önce İngiltere sonra ABD ve daha sonra tekrar İngilterede geliştirdiği ve günümüze kadar ana prensibi değişmeyen bir tahrik(srast) sistemidir. Basit olarak vidanın diş hatvesi(pitch) şeklinde hareket eder ve pervane hesaplarının başlangıç noktası pitch hesabıyla başlar. Pervane hatve, çap devir ve kanat sayısını limite eden en büyük faktör kavitasyon etkisidir.

Basit olarak kavitasyon nedir?

Akışkanlar mekaniğinde bernouilli denklemlerini hatırlayınız. Kabaca bir akışkanın hızı arttığı zaman basıncı düşer ve düşük basınçta akışkanın buharlaşma sıcaklığı azalır. Ortam sıcaklığının yüksek oluşu kavitasyon etkisini arttırır. Akışkanın hızının en yüksek olduğu yer pervane kanatlarının uç noktalarıdır. Kavitasyon durumunda, akışkan (su) içinde kısa süreli oluşan buhar zerrecikleri öyle bir hal alır ki kanat yüzeylerine bir impuls uygular. 3 mlsn. Süren bu çarpmaların etkisi tıpkı mermi etkisi gibi yüzeylerde pitting (aşınma) etkileri oluşturur. İlk dizayn edilen gemilerde, yalnızca bir sefer sonra çalışan pervanenin boyutlarının %50 azaldığı hayretle görülmüş ve bunun sebebinin kavitasyon olduğu daha sonra anlaşılmıştır. Aslında kavitasyon olayı pompalarda da görülebilir. Akışkan türü ne olursa olsun uygun şartlarda çalışmayan propeller ve impeller'lerde kavitasyon olayı yaşanır. Akışın laminer (düzgün ve sürekli) olması en ideal olanıdır. Bu nedenlerle gerek pervane, gerekse impeller verimleri, en iyi dizaynlarda bile %32 yi geçmez. Bu güne kadar akışın laminerliğini düzgünleştirmek için neler yapıldı?

Mademki pervane konstruksiyonu üzerinde kavitasyon nedeniyle fazla oynayamıyoruz. O halde akışın laminerliğini sağlamak için başka çözümler düşüneceğiz.

nedir bunlar?

1) Hareketli bir pervanenin bosa tarafına sabit kanatlı yönelticiler koymak,
2) Pervanenin önüne aynı şaft üzerinde donatılmış fakat zıt yönünde dönen başka bir pervane koymak,
3) Kıç (stern) formu üzerine iz düzeltici finler koymak (Not: fin yarımay kamaya benzer kanatçıklardır. Örneğin M/V Ankara yolcu gemisi)
4) Çarpık ''S'' biçimli stern bosası dizayn etmek
5) Pervaneyi özel formlu bir nozzle içine almak (Cord nozzle)
Not: cord nozzle özellikle son 15 senedir ticari gemilerde uygulanan bir teknoloji şaheseridir. Daha önce çalıştığım iki gemiyi kıyaslamak istiyorum:

Gemi ismi: M/V Şerife
Firma: Geden Line
M/E: Mitsui 8400 hp.
Pervane: cord nozzle
Tonaj: 45.000 dw.
Serviıs hızı: 13,5 kn.
Günlük consp. 12 m/t ıfo 380 cst.

Gemi ismi: M/T alfa tanker
Firma: Alfa Tankercilik
M/E: M.A.K. 4800 hp
Pervane: klasik cpp system-cord nozzle yok.
Tonaj: 10.000 dw.
Servis sürati: 14 kn.
Günlük consp: 15 m/t 180 cst.

Görüldüğü gibi cord nozzle sistem hemen hemen sırast kuvvetini 2 kat arttırıyor. Dolayısıyla verim artıyor. M/E için daha az güç gereksinimi gerekiyor.

Görüldüğü gibi propeller sistem oldukça detaylı. Peki diğer alternatifler ne olabilir?

Jet sistem, uçaklardan esinlenerek su jetli sistemler:

Gemilerdeki balast pompalarını düşünün. Discharge kısmındaki yükselen su basıncını özel bir nozzle içinden geçirip hızlandırırsanız çıkışında bir sırast kuvveti oluşturuyorsunuz. Bu sırast tekneye bir hareket sağlıyor. Basitçe çalışması böyle. Ancak unutmayın işin içinde yine bir pompa olduğu için kavitasyon probleminden pervane sistemindeki kadar olmasa bile yinede kurtulamıyorsunuz. Bu sistem konstrüksiyon kolaylıkları da sağlıyor. Ancak yinede sırast verimini %50 lerin üzerine çıkaramıyorsunuz.

Hepsi bu kadar mı? Propolsion konusunda insanoğlunun yapabileceği bitti mi?
Hiçte değil daha yeni başlıyoruz.

Şimdi geminizle seyir halindeyken gözlerinizi kapatın. Noon hesabınızda gemi süratiniz 14 kn çıkmış. Ehh.allah arttırsın.
Böyle gidersek mersinden new orleansa 14 günde rahat varırız. Daha ne olsun?
3 günde varmaya ne dersiniz? 120 kn servis süratiyle. Böyle bir şey söyleseniz herhalde gemide herkes size deli gözüyle bakar. Böyle gemi olur mu diye?
Böyle bir gemi (daha doğrusu bir denizaltı) var arkadaşlar. Hem de 1992 yapımı bir japan ticari denizaltısı.

Adı:	MHD SIYO MARU
Tonajı:	8000 dwt.
Servis sürati:	120 kn
Tahrik sistemi:	"M.H.D" yani "Magneto Hydro Dynamic" systems.

M.H.D Sistemi nedir?

Aslında yüz yıldır bilinen basit bir elektro fizik kuralı. Selonoid bir bobin düşünün. Bu bobinden bir akım geçirdiğiniz zaman sağ el kuralıyla vektörel yönünü belirlediğimiz bir magnetıc sıa oluşur. Eğer bu bobin bir akışkan ortamı içinde bulunuyorsa bu akışkan bu vektör yönüne ters yönde bir tepki hareketi gösterir. Unutmadan söz konusu akım doğru akım elbette. Akımın, dolayısıyla vektörün yönünü dönüştürdüğünüzde dolayısıyla akışkanın tepki yönü de değişecektir.

Gerekli olan dizayn nedir?

Yeterli sığayı oluşturacak bir selonoid bobin ve doğru akım kaynağı.
Peki insanoğlu bu kadar aptal mı ki 170 senedir propeller sistemlerle güreşip duruyor. Elbette değil.
Çünkü MHD sistem verimi çok düşük de ondan. Bobin içindeki iletkenlerde öylesine büyük direnç kayıpları oluşuyor ki en kaliteli dizaynlarda dahi verim %8 i geçmiyor.

Peki bu japonlar mhd siyo maru 'yu nasıl inşa ettiler. Herhalde gemiden büyük bir selonoid bobin yapmadılar. Elbette yapmadılar. Süper iletken teknolojisini kullandılar.

Peki nedir süper iletken?
Keşke bilebilsem hemen küçük çaplı bir prototip tekne imalatına başlardım.

Hatırlar mısınız ''Kızıl ekim'' isimli sean connery'nin oynadığı güzel bir film vardı. Hani Kızıl ekim isimli bir Russia denizaltısı ABD ye iltica ediyordu. İşte oradaki Kızıl ekim MHD sistemdir.

Unutmadan süperiletken malzemesi günümüz şartlarında oldukça pahalı bir şey. Hani geçenlerde auto fuarında sergilenen 1 milyon dolarlık hidrogen yakıtlı honda gibi.

Ancak siyo maru gemisini inşa eden japon firması en geç 2030 lu yıllarda bu sistemi yaygınlaştıracaklarını ve pervaneli gemilerin yelkenliler gibi tarihe karışacağını deklere ediyorlar. Yani sizin anlayacağınız 2030 lu yıllarda çarkçıbaşılara ekmek yok artık. Onların yerini elektrik mühendisleri alacak. Oysa bu günkü İMO kuralları bence korkunç bir hata yapıyor. Elk.zabitlerini safety manningden çıkarıyorlar. Peki 15 sene sonra ne olacak?

Dönen bir makine elemanının olmadığı, yani hareketli makine parçalarının olmadığı bir sistemde çarkcıya ne gerek var.

Sevgili meslekdaşlarım. Yukarıda bahsettiğim konuların bir çoğunu zaten tecrübeli arkadaşlarım biliyorlar. Benim hedef kitlem genç meslekdaşlar. Lütfen yazdıklarımı ukalalık olarak algılamayın. Amacım kendi aramızda küçük çaplı da olsa bir beyin fırtınası yapabilmek. Her allahın günü denizcilik sorunlarından dem vuracak halimiz yok. İçimizi karartmayalım hep. Sitede ayrı bir teknoloji köşesi açılmasını öneriyorum.

Propolsion konusunda türkçe kaynaklar çok az. Bizim eski Prf. Kemal Kafalı ‘nın bu konuda az sayıda türkçe eseri var. Ancak ingilizce eser çok. İtü gemi inşa, denizcilik fak. Bilim teknik ve popular mechanic dergisi arşivlerini önerebilirim.
Fırsat buldukça yazılarımı ve alıntılarımı sizlerle paylaşacağım.

Siz de tembellik etmeyin ha. Yazın ki paylaşalım.
Sağlıcakla kalın.