GEMi SEYiR TECRijBEIERiNDE $AFT GijCij

DoqDr. Mustafa iNSEL, Doq.Dr. ismail Hakkl HELVACIOGLU, Y.Doq.Dr. Yalp UNSAN I.T.U. Gemi Ingaati ve Deniz Bilimleri Fakiiltesi

Shaft Power and Vibration Measurements in Ship Trials vibration measurements are important part of ship trials to demonstrate the

of requrements. I.T.U. Naval Architecture and Ocean Engineering Group has conducted shaft power and vibration measurements towing tank tests for the lengthening of a containership Kirklareli. The

and typical results have been presented. Guidelines on the addition to the interpretation of the results.

vza 1. GiR@

.

Seyir tecriibeleri; yeni gemi ingaa veya gemi modernizasyon calrgmalarmda, gemi perfor- mansmm iilctildii& ve kontrat sartlarmm sagla- mp saglanmadigmm belirlendigi son agamadir. Standart seyir tecrtibeleri srrasmda; gemi htzt, ana makina performansi, gaftta iletilen giic, saft ve tekne titregimlerinin iil@imii ve degerlendir- mesi yapilmahdir. I.T.U. Gemi ingaatr ve Deniz Bilimleri Fakiiltesi Aragtirma ve Uygulama Gru- bu, DB Denit Nakliyati A.S.‘ye ait Kn-klareli ge- misinin Gemak Ingaat Sanayi ve Ticaret A.$. ta- rafmdan 15.4 m. uzatilmasi, ana tahrik sistemi- nin yenilenmesi ve geminin modernizasyonu caligmalari sirasmda: A) Uzatrlmig geminin model direnq deneyleri-

nin, sevk hesaplarmm yapilmasi Ill B) Uzatrlmig geminin seyir tecrtibelerinde saft

giiciintin ve ?aft yataklarmdaki titresiminin olciilmesi [21

gorevlerini ustlenerek, yerine getirmigtir. Bu makale havuz tecrtibeleri rgigmda gemi gtic tahminlerini, seyir tecrtibelerini ve bu tip iil@m ve analizlerde kullantlan metodu iqermektedir. Krrklareli gemisinin model deney ve seyir tec- riibesi sonuclari ijrnek olarak sunulmustur.

2. MODEL DENEYLERi VE GfJc TAHMW

Model deneyleri, gemi insaati veya tadilat oncesi gemi performansmm tahminlerinin ya- pilmasi amaci ile iilcekli model iizerinde cekme testlerini icermektedir. Gemi giic tahminleri @in, direnc ve sevk deneyleri ve/veya hesaplari yapilmiqtir.

a) Direnq Deneyleri: Model direncinin ol- ~iildiigii deneyler olup, standart metotlarla (I’ITC 1957, I’ITC 1978 gibi) 131 gemi direncinin hesaplanmasr yapilmaktadir. Gemi efektif giicii:

pE=RTvS (1)

burada: PE : Gemi efektif gi.icii (kW)

RT : Gemi toplam direnci (kN) VS : Gemi hizr (m/s)

formulti ile elde edilir. Efektif giic gemi formu- nun direnc nitelikleri hakkmda ana kriteri tepkil eder. b) Sevk Deneyleri veya Hesaplan: Direnci bulunmug geminin gaft giiciiniin ve ana makine giiciiniin bulunmasi icin sevk veriminin bilin- mesi gereklidir. Gemi saft giicii:

(2)

burada: PD : Gemi ydft g&ii (kW) qH : Gemi tekne verimi

(t-,H=(l-t)/l-w)) VR : Gemi relatif donme verimi TO : Gemi pervane acik su verimi

seklinde elde edilir. Sevk katsayilari olarak ad- landmlan relatif donme verimi (qR), iz katsayisi (w), emme katsayrsi (t) ve pervane verimi (T@ pervane ile donatrlmrg model sevk deneyinden ve acik su pervane deneyinden elde edilir. iste- nildigi takdirde bu katsayilar ve verimler yart- ampirik metotlarla tahmin edilebilirler. Ana ma- kine g&ii ise digli kutusu, Taft yataklarmm me- kanik verimi dikkate almarak;

PB PD =-

77 TR

(3)

bagmtisr ile elde edilir. Modernizasyon Gncesi uzatilmrg Kirklareli

gemisinin l/30 ollekli model direnc deneyleri, tam yiiklii draft ve balast draft1 kosullari icin diizenlenmis ve gemi toplam direnci I’ITC 1978 prosediiriine gore belirlenmigtir. Gemi sevk he- saplari yarr-ampirik metotlarla yapilmig, d&t kanath bir niimerik pervane seqimi (FPP) yapi- larak, gemi giic degerleri elde edilmigtir (Sekil

GEMi VE DENiZ i?fXNOLOJis HAZiRAN 1999 29

1). Ytiklenici firma bu giic degerlerini esas ala- rak ana makina, gaft ve pervane secimini yap- mqtir. Pervanenin pit kontrollu (CPP) olmasi nedeniyle, sevk hesaplarr pervane verimi (% 3) azaltilarak tekrar yapilmqtir (Sekil 1).

3. !@FT GijCij iiL@MtJ

Saft uzerinden pervaneye aktarilan giic; ol@- mu &in saft uzerindeki burulmanm ol@ilmesi prensibine dayali sistemler kullamlmaktadir. Bu sistemde amac, gaft iizerindeki burulma mo- mentinin ol@ilerek gaft gticiiniin agagidaki for- mu1 yardimiyla bulunmasidir.

P = 2xQn (4)

burada:

& : Saft tarafmdan iletilen giic (kW) : Saft burulma momenti (kNm)

n : Saft donme devri (dev/s)

Burulma momenti iil~iimii iqin strain-gauge yontemi kullandmaktadir.

Kirklareli gemisinde saft devrinin ve burul- ma momentinin ol@imii Sekil 2’de verilen sis- tern ile gerceklegtirilmigtir. Saft devri dlqiimle- rinde, iizerinde siyah-beyaz qizgiler bulunan seritin donmesi, saft digmdaki optik algilayici (OAl) ile algilamp, on kuvvetlendirici (DV 2556) ile diizenlenmig ve frekans-voltaj qevirici (MD18) ile analog sinyale donii$iirt.ilmiigtir (Sekil 2). Bu sinyal Analog/Dijital qevirici ile donatilmq kigisel bilgisayara almmqtir. Saft bu- rulmasi saft iizerine monte edilen dart adet 120 R’luk strain-gauge’den olugan rozetle (tam Wheatstone kdpriisii) ile algilanmigtir. Burulma momentinden olusan saft iizerindeki gekil de- gistirme:

E=lE k 4R

(5)

burada: k : Strain-gauge sabiti R : Strain-gauge direnci (120 fi) AR : Strain-gauge rozetindeki

toplam direr-q degigimi

formulti ile ifade edilebilir. Strain-gauge koprti rozeti gaft iizerine monte edilen 9 voltluk pi1 (BK 2801A) ile beslenmig, gaft iizerinde bulu- nan voltaj frekans qevirici (MT 2555A) ile k6pri.i voltaji 105 kHz lik sinyale dijniigtiiriilmiigtir. Bu sinyal bir baker geritten olugan anten aracili- gi ile gafttan bagimsiz ahciya (EV 2510A) iletil- mig, bir frekans-voltaj cevirici (MD181 ile ana- log sinyale d6nii@iriilmii.$ir. Gtiq kuwetlendi- ricisi (L 3553) ile bilgisayara beslenecek sinyal 10 volt smmna indirgenmigtir. Bilgisayar sistemi

ile gaft iizerindeki gekil degigtirmeyi gosteren bu sinyallerin zaman kayitlari almmqtir. Burul- ma momenti ise:

&=2GJ&

burada

J” : Malzeme sabiti (kN/m2) : Mukavemet momenti (m3)

formiiliinden bulunmugtur. Bu burulma mo- menti kaydmm ortalama degeri (Q> hesaplana- rak, ortalama saft giicii elde edilmigtir.

Modemizasyonu takiben geminin seyir tcc- rtibelerinde i.T.ti. iilciim ekibi yukanda verilen iilqiim sistemini kullanarak, sabit ana makine giiq kademelerinde (o/25, %50, o/75, %85, %lOO, %llO> saft giicii ol@imiinii gerceklegtir- migtir.

Giic kademelerindeki ana makine giicii; ana makina yiikleme indikatoru ve silindir basmc; olciimlerinin ana makina test-bed sonuclanyla kargilagtirilarak bulunmugtur. ijlciilen saft g&ii ile ana makina giicii arasmdaki oran; ana maki- na ile ol@im kesiti arasmdaki digli kutusu, 2aft yataklari, de&ken pis kontrol mekanizmasin- daki mekanik verimi (q 3’te bu mekanik verim T

R) vermektedir. Sekil egerleri gosterilmi$ir.

Giiriildiigii gibi verim, giiq oram arttikqa artan sabit devirli gaft sistemine uygun bir egilim gos- termektedir.

ijl@len 2aft gucu ile model deneylerinden yapnan. giic tahminleri Sekil l’de kargilastiril- mister. Iki sonq % 2-3 mertebesinde uyumlu- dur. Bu sonuq model deneylerinin yaranm gos- termektedir.

4. BUBULMA MOMENTi DE@iMi

Saft uzerindeki torsiyonel titresimleri sapta- mak iGin burulma momentinin de&imini in- celeyebiliriz. Pervane kanatlarmm iz icindeki yiiklenmesi ve kavitdsyon gibi etkenler, iletilen giicteki degigimi yaratmaktadir. Bu nedenle gaft frekansmda ve katlarmda saft problemlerinden kaynaklanan; kanat frekansi ve kanat frekansla- rmm katlarmda gemi izinden kaynaklanan bu- rulma mometinin degigimlerinin gozlenmesi beklenmektedir. Bu frekanslarm dqmdaki fre- kanslarda goriilen titresimler kavitasyon veya yapisal kaynakli olabilir.

Kirklareli gemisinde strain-gauge sistemin- den alman burulma momentlerinin zaman ka- yitlari bilgisayar sisteminde frekans domenine cevrilerek incelenmig, titreg;im frekanslari bu- lunmustur. Saft, kanat frekanslari ve bunlarm katlarmda olqan titresimler tespit edilmig ve bunlarm genliklerinin kiiciik olduklan gozlem- lenmigtir (ornegin Sekil 4).

30 GEMi VE DEN& TEkWOLOJiSi HAZihMN 1999

5. $AFT.YAT AKLARWDATkIWi$i[M OLqJMIJa

Geminin cegitli bolumlerinde titregim deger- lerinin ol@ilmesi ve standartlara gore analiz edilmesi gemi yapim ve tadilat kontratlarmda gittikce daha fazla oranda istenmektedir. Bu konuda klas kuruluslarmm kabul ettigi stan- dartlara bir ornek Sekil 5’de verilmigtir [41. Bu- rada gortildii@ gibi titregim, frekans domenin- de incelenmekte olup, titregim genligi, hizi ve ivmesi arasmda her harmonik icin :

x&)=X cos(it) (7)

v(t)=ayt)=mx Cos(im- ; > (8)

a(t)=jE(t)=&X Cos(mt+7r) (9)

burada X : Titregim genligi w : Titregim frekansi

bagmtilan bulunmaktadir. Titregimin standartlarla belirlenen seviyelerin

ustune cikmasi gemi personelinin uzun sure ca- hgmasmi olanaksiz kilmaktadir. Ust yapilarda ve makine dairesinde personel c;alqmasi icin titregim hizlarmm I. bolgede kalmasi gereklidir. II. Bolge ise titresimin hissedilebilir ve bazi yan tesirlerinin gori.ilebildigi bolgedir. Bu bolge, personelin devamh c;ahgmad@ gemi makinele- rinin bulundugu bolgelerde kabul edilebilir SE mn icermektedir. III. Bolge ise titregim acism- dan kabul edilemez bolgedir,

Ktrklareli gemisi seyir tecriibelerinde gaft ya- taklari tizerine yerlegtirilen ivme algilayicilart vasitasi ile diisey ve yatay ivmeler olctilerek za- man kayitlan ahnmqtir. Bu kayitlar frekans do- meninde standartlara gore incelenmigtir. Her giic kademesinde yatay ve dtigey titregimler bu standartlar ile karsila~tmlmqtir. Titregimlerin I. bolgede, yani tam giivenli bolgede kaldigt goz- lemlenmigtir (ornegin Sekil 6).

6. SONUS VE TAVSfYELER

Seyir tecriibeleri sirasmda saft giic &$mleri, model deneyleri ve bu deneyler igtgmda ger- ceklegtirilen gemi giic tahminlerinin guvenilirli- ligini arttirmqtir.

Gerek torsiyonel gerekse diisey ve yatay tit- resimlerin incelenmesi, gemi qaligma gartlannm belirlenmesi icin onemli detaylardir. Bu tip 81- ciimler; pervane cahpma karakteristikleri, per- vaneden dogabilecek problemler ve ana maki- ne saft sisteminden dogabilecek problemler iizerinde dnemli uyartlar vermektedir. Bu ol- ciimlerin gemi periyodik sorveylerinde yapil- masi, gemi sevk sisteminin uygun kullamm sii- resinin uzatilmasi iqin son derece yararhdir.

Bu cercevede I.T.U. Aragtirma ve Uygulama Grubu gemi gaft ve titresim ijlciimlerini standart deneyleri arasmda uygulamaktadir. Bu callsma imkamm veren Gemak Ingaat Sanayi ve Ticaret A.S.‘ye, Gercel Marine’e ve deney ile ilgili enst- rumantasyonlarda yardimlarun esirgemeyen Golciik Tersanesi Komutanhgi’na tegekktir ede- riz.

KAYNAKLAR

1) Odabasi A.Y., jnsel M., Soylemez M., Helvacioglu i.H., Kampek Z., Uzattlmrg Ktrklareli Gemisi Direq Deneyleri, 1.r.U. Gemi insaatt ve Deniz Bilimleri Fa- kiiltesi Uygulama ve Arastuma Grubu, Proje No 94- 02, Mayts 1994.

2) Odabagi A.Y., insel M., Soylemez M., Helvactoglu i.H., ijnsan Y., Kirklareli Gemisinin Saft Giic ve Tit- regiminin &ciilmesi, i.T.i.j. Gemi hqaatt ve Deniz Bilimleri Fakiiltesi Uygulama ve Ara.@rma Grubu, Proje No 94-04, Kastm 1994.

3) Harvald Sv.Aa., Resistance and Propulsion of Ships, Wiley-Interscience Publications, 1983.

4) Vorus W.S., Principles of Naval Architecture Vol II : Vibration, SNAME, 1988.

GEMi VE DENi i7XNOLOJisj HAZiRAN 1999 31

Sekil 1: !$ift giif tahminleri ve seyir tecriibcsi iil+imleri

!jekil 2: $dt giicii ve titre@m 6l@im sistemi

32 mvfi v?? DENiZ mwOLOJiS1 hxzim 1999

Sekil 3: Saft sistemi mekanik verimi

_i‘ ‘_ .,

0 :’ . . ‘.

.i

.’ $ekil 4: Tipik bir gati moment de&im diyagraml

GEMi VE DENiZ rmivoLoJfsf HAziRAN 1999 33

III. Bdge

Kabul Edilemez Titresim

Sartll Kabul Edilebilir Titresim

Kabul Edilebilir Titrqim

0.25

Frekans (Hz) Sekil 5: Kabul edilebilir titregim b6lgeleri

34 GEMi VE DEh!iZ TEkWOLOJiS~ hxzimN 1999

_\, z : 3.

‘4 2. Kabul edliebllir titre

$ekil 6: Tipik bir gaft yatak titre@m ijl@im sonucu

&GECMiS Mustafa inse!, 1963 yhnda Mani-

tCjjCG~(;Mis &GE MIS

sa’da dogdu. Ilk ve ortaokul Ggreni- ismail Hakkl Helvacloglu, 1962’de Yalqn tinsan,. 19 2 yhnda istan-

mini Manisa’da lise ogrenimini Izmir Afyon’da dogdu. 1979 yhda Afyon

2

Lisesi’nden mezun oldu. i.T.0. Gemi bul’da cjofidu. Ilk, orta ve lise ii&e-

Atatiirk .Lisesi’nde tamamladt. 1980 ytlmda I.T.U.Gemi Insaati ve Deniz

lngaatt ve Deniz Bilimleri Fakiiltesi- nimini IstanbuJ’dq, tamamladl. 1980 yrhnda gird@ I.T.U. Gemi lnsaatt ve

Bilimleri Fakiiltesi Gemi ingaatt Bo- ‘ni 1983’de bitirdi. 1985 ytlmda i.T.ii.‘de Yiiksek Lisans cahqmastm

Deniz Bilimleri Fakiiltesi’nden 1984

liimii’ne girdi. 1984’de tamamladigt tamamlayamk Milli Egitim Bakanltgt yihn&..mezun oldu. 1986 ytlmda Ytl-

lisans ogretimi boyunca Hact Omer bursu ile Ingiltere’ye gonderildi. dtz T.U. Fen Bilimleri Enstitiisii’nde

Sabanct Vakft’ndan karsthksiz burs aldt. Milli Egitim Bakanhgi Doktora

1991 yilmda Glasgow Universitesi’n- ba$ad& yiiksek lisans iijirenimini

de doktorasrnr tamamladl ve ayni ytl 1989 yllrnda bitirdi. Aym yll i.T.ii.

Bursu ile 1985-1990 ytllart arasmda Fen Bilimleri Enstittisti’nde basladtgt

Ingiltere Southhampton iiniversite- yurda diinerek I.T.U. Gemi insaatt ve Deniz Bilimleri Fakiiltesi’nde Y.

doktomsmt 1995’te tamamladr. i.T.U.

si’nde Yiiksek Htzh Katamaran Tek- Docent iinvanr ile g&eve hagladt. Gemi Inpaatl ve Deniz Bilimleri

nelerin Direnc Bilesenleri konusun- Faktiltesi’nde 1985’te Aragttrma

da tez haztrlayarak doktora ogreni- 1997 ytlmda Docent iinvanrm aldt. Halen aym

mini tamamladi. Mart 1991 tarihinde c fakiiltede ogretim iiyesi

Gorevlisi olarak bagladtgt is hayatnu 1996 yllmdan beri Y.Dor;ent olarak

I.T.U. Gemi Ingaatt ve Deniz Bilimle- lkta olan ismail

I stirdiirmektedir. Kongrelerde sunul-

ri Fakiiltesi’nde Y. Docent olarak og- b vli ve bir cocuk mus dijrt tane bildirisi vardtr. Asker-

retim iiyeligine bagladt. Ekim 1993’te lik gorevini 1993 ytlmda Burdur’da

Docent iinvanmt aldt. 1992’de RINA yapmqtlr. Ingilizce bilmektedir. Evli

bronz madalyast iidiiliine laytk go- ve bir cocuk babastdtr.

rtildu. Evli ve bir cocuk babasidtr. Dordii yabanci dilde dokuz makale- si, oni.& arastirma proje raporu var- dir.

lil2lzfRAN 1999 3.5