Bir savaş gemisinin yalpa hareketinin kontrolü

Abstract

Gemi hareketleri günümüzde araştırmacılar tarafında ilgi odağı olan bir konu olmayı sürdürmektedir. Gemi hareketleri içerisindeki yalpa hareketi ise geminin selameti açısından en önemli harekettir. Özellikle yüksek genlikli yalpa hareketlerinin genliklerinin, kontrol edilmesi ve güvenli sınırlar içerisinde tutulması gerekmektedir. Bir gemi için, farklı deniz durumlarında farklı genliklerde yalpa hareketi ile karşılaşmak olağan bir durumdur. Bu farklılıkların sebebi, dalgaların gemiye geliş açısı, dalga modeli ve frekansı, gemi boyu ve gemi doğal frekansı, gemi ileri hızı gibi değişkenlerdir. Yalpa hareketi içerisinde çok fazla değişkeni bulunduran, matematiksel olarak modellenmesi zor bir harekettir. Yalpa matematiksel modelini oluşturan sönüm momenti ve doğrultucu moment ifadelerine ait değişkenlerin doğru tespit edilmesi, yalpa hareketinin dinamiği açısından önemli bir durumdur. Bunun yanında, bu hareketin kontrol edilmesi, yalpa genliklerinin azaltılması amacıyla çeşitli araçlar kullanılmaktadır. Bunlar içerisinde, literatürdeki çalışmalarda yaygın kullanılan aktif yalpa sönümleyici kanat yapıları, bu çalışmada da yalpa genliklerini azaltmak amacıyla kullanılmıştır. Aktif kanat yapıları kontrol için gerekli momenti oluşturan yapılar olup bu çalışma kapsamında NACA0015 kanat yapısı kullanılmıştır. Farklı deniz durumlarında geminin baş bodoslamasından alınan dalgalar karşısında, DTMB 5415 Muhrip Gemisinin yalpa hareketinin kontrolü amacıyla, doğrusal matris eşitsizliği tabanlı, durum geri beslemeli H2, H∞ ve H2/H∞ hibirit denetleyiciler kullanılmıştır. Yalpa hareketinin denetimi için H∞ denetleyici yapısının yeterli ve başarılı bir denetleyici olduğu sonucuna varılmıştır. Tüm deniz durumları için ortak bir denetleyici kazancı önerilmiş olup, bu denetleyici kazancı için iki kademeli kontrol kanadı yapısı önerilmektedir. Çalışma kapsamında, iki kademeli (4m ve 8,5m) kontrol kanadı ve doğrusal matris eşitsizliği tabanlı, durum geri beslemeli H∞ denetleyici yapısı kullanılarak tüm deniz durumlarında %90 üzerinde bir başarımla yalpa genlikleri sönümlenmiştir.