Hızlı tekne form serileri için optimizasyona dayalı bir metedoloji geliştirilmesi

Abstract

Bir deniz taşıtının kendisinden beklenen görevleri iyi bir biçimde yerine getirebilmesinin yolu, amaç fonksiyonu ile uyumlu bir su altı formuna sahip olmasından geçer. Bunu sağlayabilmek titiz ve karmaşık analizler gerektirmektedir. Bir geminin stabilite, direnç, denizcilik gibi özelliklerinin istenilen düzeyde olması ancak iyi bir gemi dizaynı sürecinden sonra mümkün hale gelir. Gemi dizaynında günümüze kadar gelen ve hala çoğunlukla kullanılmakta olan geleneksel yöntemlerin yanında, gelişen dijital sistemler ile birlikte yeni alternatifler ortaya çıkmaya başlamıştır. Günümüzün teknolojisine ayak uydurarak bu dijital sistemlerden yararlanmak, gemi tasarımını çok daha verimli hale getirebilmektedir. Geleneksel yöntemler temelde bir gemi formu oluşturarak bunu analiz ve/veya deneyler ile değerlendirip, istenilen özellikleri sağlar hale getirmeyi amaçlamaktadır. En iyiye ulaşma esas amaç değildir. Bunun sebebi deneysel yöntemlerin maliyet ve zaman açısından çok fazla iterasyona izin vermemesidir. Ampirik formülasyonlar ile yapılan analizlerin, her form için doğruluğunun kesinliği yoktur. Bu çalışmanın amacı günümüz teknolojik gelişmelerine ayak uydurarak daha verimli bir tasarım metodolojisi geliştirmeyi kapsamaktadır. Bilgisayar tabanlı simülasyonlar ile analiz metotları uygulanarak otomatikleştirilmiş bir algoritma ile en iyi çözüme ulaşmanın yolları ortaya konulmuştur. Metodolojinin uygulama kısmında yüksek süratli form karakteristikleri incelenmeye çalışılmıştır. xv

Bu kapsamda ilk olarak metodolojinin akış şeması ortaya konmuş ve sistemin otomatik bir şekilde işleyebilmesi için, ön dizayn aşaması sonucunda ortaya çıkan sınırlar içerisinde bir parametrik model oluşturulmuştur. Belirlenen dizayn değişkenleri yardımı ile sistematik varyasyon sağlanarak 120 adet tekne türetilmiş ve bunların her biri stabilite, denizcilik ve direnç açısından incelenmiştir. Denizcilik ve direnç için hesaplamalı akışkanlar dinamiği tabanlı yazılımlar kullanılmıştır. Yapılan analizler sonucunda yüksek süratli form karakteristiğine sahip geometrilerin etkin parametrelerinin performansa olan etkisi değerlendirilmiştir. Hidrodinamik analizler sonucunda ortaya çıkan 120 adet form içerisinden bir optimizasyon yöntemi kullanarak farklı deplasman gruplarında optimum bir tekne ailesi ortaya konulmuştur. Bunun haricinde farklı hızlarda yapılan analizler neticesinde direnç açısından bu tarz formları karşılaştırabilmek için regresyon analizi ile bir bağıntı elde edilmiştir. Sunulan bu tez çalışmasında otomatik olarak işleyebilen bir metodoloji ortaya konulmuştur. Bu metottan yararlanarak optimizasyon uygulaması yapılmış ve sonucunda kayıcı forma sahip yüksek hızlarda seyredebilen belli bir boyda farklı deplasman gruplarına sahip optimum bir tekne ailesi meydana getirilmiştir.