Gemi ve Açıkdeniz Yapıları Elemanları

  • Published on
    26-Jun-2015

  • View
    1.795

  • Download
    8

Embed Size (px)

Transcript

<p>stanbul Teknik niversitesi Gemi naat ve Deniz Bilimleri Fakltesi</p> <p>GEM ve AIKDEN Z YAPILARI ELEMANLARI DERS NOTLARI</p> <p>Do. Dr. Barbaros Okan</p> <p>NDEKLERSembol Dizini ................................................................................................................... iv 1: Gemi ve Akdeniz Yaplar Elemanlarna Giri 1.1. Dersin Konusu ................................................................................................ 1 1.2. Gemi ve Akdeniz Yaplarna Etki Eden Kuvvetler ...................................... 2 1.2.1. Statik Kuvvetler .............................................................................. 3 1.2.2. Dinamik Kuvvetler ......................................................................... 6 1.3. Gemiler ve Akdeniz Yaplarnn Deformasyonu ......................................... 7 1.4. Gemiler ve Akdeniz Yaplarnn Yapsal Fonksiyonlar ............................ 10 2: Gemi ve Akdeniz Yaplar Malzemeler ve malat Teknikleri 2.1.Gemi ve Akdeniz Yaplarnda Kullanlan Malzemeler ............................... 17 2.1.1. Malzeme Karakteristiklerinin Belirlenmesi ................................. 17 2.1.2. Gemi ve Akdeniz Yaplar Malzemelerinin Standartlar ........... 25 2.2.Gemi ve Akdeniz Yaplarnda Kaynakl malat .......................................... 27 3: Klas Messeleri Kurallar Yardmyla Yapsal Tasarm 3.1. Giri ............................................................................................................... 37 3.2. Klas Kurallarnda Temel Kavramlar ............................................................. 41 3.2.1. Yapsal Tasarmla lgili Kavramlar ....................... 41 3.2.2. Klas Messesesi Kurallarnda Kuvvetlerin Hesab ....................... 47 3.3. Yapsal Tasarmn Temel lkeleri ................................................................. 49 3.3.1. Yaplarda Balant Sreklilii ....................................................... 49 3.3.2. Yap Elemanlarnn Sreklilii ...................................................... 51 3.4. Gemi Yapsnn Temel Bloklar ............................................................ 56 3.4.1. D Kaplama .................................................................................. 56 3.4.2. Gverteler ...................................................................................... 59</p> <p>i</p> <p>3.4.3. Dip Yaps ..................................................................................... 60 3.4.4. Bordo Yaps .................................................................................. 66 3.4.5. Gverte Yaps ................................................................................ 68 3.4.6. Su Geirmez Perdeler .................................................................... 71 3.4.7. Deiik Gemi Tiplerinde Yapsal Tasarm Uygulamalar ............. 73 4.Gemi ve Akdeniz Yaplarnda Donatm ve Tehizat 4.1. Gemilerde Donanm ......................................................................... 81 4.1.1. Kapak Sistemleri............................................................................. 81 4.1.2 Ykleme Sistemleri .......................................................................... 86 4.1.3 Manevra Sistemleri ........................................................................ 89 4.2. Gemilerde Tehizat ....................................................................................... 91 5.Gemi ve Akdeniz Yaplarnda Boyuna Mukavemet 5.1. Problemin Modellenmesi .............................................................................. 95 5.1.1. Kesit Tesirlerinin Hesaplanmas ................................................... 95 5.1.2. Kesit Performansnn Deerlendirilmesi ....................................... 97 5.1.3. Kesit Atalet Momentinin Hesab .................................................... 99 5.1.4. Gemi veya Akdeniz Yaplarnda Sehimlerin Hesab ................... 99 5.2. Gemi veya Akdeniz Yaplar in Arlk Hesab .................................... 100 5.2.1. elik Konstrksiyon Arlk Dalm .......................................... 101 5.2.2. Makine Arl Dalm ............................................................. 102 5.2.3. Donanm Arl Dalm ......................................................... 102 5.2.4.Yardmc Makine Arl Dalm .............................................. 102 5.2.5. Yakt, Yalama Ya ve Tatlsu Arl Dalm ....................... 103 5.2.6.Mrettebat Arl Dalm ...................................................... 103 5.2.7. Yk Arl Dalm ................................................................... 103 5.2.8.Balast ............................................................................................ 103 5.3. Sephiye Hesab ........................................................................................... 104 5.3.1. Sephiye Dalm Hesab .............................................................. 104 5.3.2. Deniz Yzeyi ve Dalga Trleri ..................................................... 105 5.4. Kesme Kuvveti ve Eilme Momentinde Yaklak Dzeltme ..................... 107 5.4.1. Kesme Kuvvetinde Yaklak Dzeltme ........................................ 108</p> <p>ii</p> <p>5.4.2. Eilme Momentinde Yaklak Dzeltme ...................................... 108 5.5. Kayma Gerilmelerinin Kesit Tesirlerine ve Sehimlere Etkisi .................... 110 5.5.1. Kesitlerde Kayma Gerilmesinin Dalm ................................ 110 5.5.2. Kayma Gerilmesinin Eilmeye Etkisi .......................................... 111 5.5.3. Kayma Gerilmesinin Sehime Etkisi .............................................. 113 5.6. zel D Yk Halleri: Denize ndirme ve Karaya Oturma ......................... 114 5.6.1. Denize ndirme Srasnda Kesit Tesirleri .................................... 114 5.6.2. Karaya Oturma Srasnda Kesit Tesirleri .................................... 116 5.7. zlm rnekler ..................................................................................... 117 6. Kaynaklar ................................................................................................................. 134</p> <p>iii</p> <p>Sembol Dizini Blm 1 w(x) b(x) q(x) Q(x) M(x) Gemi veya akdeniz yaps boyunca arlk dalm Gemi veya akdeniz yaps boyunca sephiye dalm veya kesit genilii Gemi veya akdeniz yaps boyunca net kuvvet dalm Gemi veya akdeniz yaps boyunca kesme kuvveti dalm Gemi veya akdeniz yaps boyunca eilme momenti dalm</p> <p>iv</p> <p>1. GEM VE AIKDENZ YAPILARI ELEMANLARINA GR1.1 Dersin Konusu Deniz teknolojisi mhendisleri ak denizlerdeki yaplarn tasarm ve imalat ile ilgilenirler. Ak deniz yaplar sz konusu olduunda gemiler ve birok deiik tipi ortaya km olan petrol platformlar akla gelen ilk rneklerdir. Bu rneklere denizlerdeki boru hatlarn, deniz enerjisini (dalga veya akntlar) elektrie dntrmeyi amalayan cihazlar ve yzer mendirekleri de katmak olanakldr. Btn bu yaplar deiik ilevler iin ortaya kmlardr ama ilevleri ne olursa olsun, her eyden nce ticari amal olup kazan salamalar gerekmektedir. Ne var ki, bu yaplarn hepsinin ticari kazan salayabilmeleri yapnn evreden gelen zorlamalara kar dayankl olmas ve uzun sre bakm tutum gerektirmeden ayakta kalabilmesini gerektirir. Deniz teknolojistinin grevlerinden biri belli bir fonksiyonu yerine getirmek iin tasarlad ak deniz yapsnn maruz kalaca zorlamalar ve bu zorlamalara dayanabilecek yap elemanlarnn boyutlarn belirlemektir. Deniz teknolojisti bu amac gerekletirebilmek iin Akdeniz yaplarna gelen kuvvetlerin hesab Bu kuvvetlere ekonomik olarak dayanabilecek yapnn boyutlandrlmas konularnda yeterli bilgiye sahip olmaldr. Gemi veya akdeniz yaplar birtakm yap elemanlarnn bir araya getirilmesi sonucu ortaya kan ok karmak yaplardr. Bu karmak yapy oluturan elemanlarnn seimi de bal bana bir konu oluturur. Gemi ve akdeniz yaplarnda kullanlan yap elemanlarnn seimi ve bunlarn bir araya getiriliinde izlenecek yollar Gemi ve Akdeniz Yaplar Elemanlar dersinin konusunu oluturur. Gemi ve akdeniz yaplarnn boyutlandrlmas genel olarak iki yoldan yaplabilir. Bu yollardan ilki eskiden beri kullanlan klasik yntem olup klas messeselerinin kurallar yardm ile boyutlandrlmann yaplmasdr. Klas messeselerinin kurallar yar ampirik formller olup ksmen basitletirilmi teorik modeller ile eski gemilerden gelen deneyimlere dayanmaktadr. Bu formllerin uygulanmas gayet kolay olup ksa sre iersinde boyutlandrma iinin tamamlanmasn salar. Ayrca klas messesesinin kurallarn uygulam olmak proje onay srecini de kolaylatrr ve zaman tasarrufu salar. Bu adan klasik tasarm yntemi byk avantajlar salamaktadr ancak bu tr tasarmlarn getirdii ok nemli dezavantajlar da vardr. lk olarak gemilerde mukavemet kayb birok deiik modlarda ortaya kabilir ve bu modlar ounlukla birbirleriyle ilikilidirler. Oysa klas messeselerinin verdii basit kurallar bu karmakl 1</p> <p>yanstamasklar gibi boyutlandrmadaki emniyet pay hakknda bir l de vermemektedir. Sonuta bu kurallara uyarak hazrlanm olan tasarm en uygun tasarmdan olduka uzak kabilir ve geminin kar snrn daraltabilir. kinci bir sorun da bu kurallarn sadece tek bir amaca ynelik olarak gelitirilmesinden kaynaklanmaktadr. Oysa ayn tip bir geminin farkl amalara ynelik tasarlanmas srasnda farkl zorlamalar nem kazanr ve bu adan da tasarmcnn tasarma mdahale edebilmesi ok zordur. Ancak en nemli sorun klas messesesi kurallarnn belirli varsaymlar altnda gelitirilmi olmasdr. Bu varsaymlar genellikle uzun deneyimlerden kaynaklanmakta ve tutarl varsaymlardr. Ancak kurallar bu varsaymlarn snrlar dnda yetersiz olabilirler. Gnmzde gemilerin boyutlar srekli artmakta ve ilevlerinin karmaklamasyla birlikte srekli yeni trler ortaya kmaktadr. Bu durumda uzun yllardan beri geerli olan baz varsaymlarn uygunluk snrlar bu yeni gemi tiplerinde ve boyutlarnda alabilir. Yakn gemite ortaya km olan bir ok mukavemet kayb olaynda kurallarn bazlarnn temelini oluturan varsaymlarnn dna tald tespit edilmitir. Bilgisayarlarn hesap kapasitelerindeki hzl art sonucu klasik ynteme alternatif olarak kan modern yntem tamamen mukavemet teorisine dayal olup eitli bilgisayar programlarndan yararlanmaktadr. Tasarmc bu programlar gemiyi kendi tespit ettii kriterlere gre optimize edecek ekilde kullanr. Buna olanak verebilmesi iin programlarn kapal kutu sistemler olmamas gerekir. Yani bu sistemler tasarmcnn sadece balang girdilerini girip dorudan boyutlandrma sonularn ald sistemler deillerdir. Belirli aralklarla tasarmc programn ilerlemesine mdahale ederek kriterlerini gzden geirmek hatta baz girdileri deitirmek olanana sahiptir. Bu olanak tasarmcnn bu ekilde defalarca mdahale ederek balang tasarmnda nemli lde iyiletirme salayabilir. Bu iyiletirme dorudan malzeme tasarrufu eklinde ortaya kar ama dolayl olarak da tanan ykte arta neden olup kazancn artmasn salar. Tasarmc iin iki yntemden birini semek modern yntemi uygulamakla kaybedilecek zamana karlk tasarmda salanabilecek ekonomik kazan arasnda bir karlatrma yapmay gerektirir. Bu balamda konuya ncelikle gemi ve akdeniz yaplarna evreden gelen kuvvetler ve bunlarn etkilerini inceleyerek baladktan sonra gemi ve akdeniz yaplarnda kullanlan malzeme ve imalat tekniklerini ele alacaz. Daha sonra yapy tasarlarken dikkat edilmesi gerekli noktalar ve yapy oluturan elemanlarn kls messesesi kurallarna gre boyutlandrmas konusu zerinde duracaz. Tabi ki akdeniz yaplar gibi karmak yaplarn elemanlarnn boyutlarn bir kerede belirlemek olanakl deildir ve seilen boyutlarn yeterliliini kontrol etmek gerekmektedir. Boyuna mukavemet asndan kontrolun yapl ile dersi tamamlayacaz. 1.2 Gemi ve Akdeniz Yaplarna Etki Eden Kuvvetler Gemiler veya akdeniz yaplar denizlerdeyken yaplarnn deforme olmasna neden olan bir takm kuvvetlerin etkisinde kalmaktadr. Bu kuvvetleri i ve d kuvvetler olarak iki gruba ayrrz [1]. D kuvvetler incelenmekte olan yapya evresinden gelen etkiler</p> <p>2</p> <p>olarak ele alnabilirler. kuvvetlere gelince bunlar yapnn yapay olarak olutuu varsaylan paralar arasndaki etki ve tepki olarak dnlebilir. D kuvvetlerin yapnn iinde ortaya kard etkileri incelemek iin bir i kuvvet kavramna ihtiya domutur. Kuvvetleri zamana gre deiimleri asnda statik ve dinamik olarak iki snfta incelemek uygun olur. 1.2.1. Statik Kuvvetler Statik kuvvetler en iyi geminin sakin suda denge halinde yzerken maruz kald kuvvetleri gz nne almak suretiyle aklanabilir [2]. Bu durumda gemiye etki eden iki kuvvet sz konusudur. Bunlardan birincisi geminin tamakta olduu tm yk ile birlikte arl olup dey olarak aa doru etki etmektedir. kinci kuvvet ise geminin su altndaki yzeyine yzey d normalinin ters ynnde etki eden hidrostatik basntr. Bu basn kuvvetinin gemi boyunca, gemi enince ve dey olarak etki eden bileeni vardr. Gemi denge konumunda olduu iin basn kuvvetinin boyuna ve enine bileenleri sfr olmak zorundadr, zira bu dorultularda baka kuvvetler etki etmemektedir. Dey dorultudaki basn kuvveti ise hidrostatikten bilindii gibi sephiye kuvveti adn alr ve gemi arln dengeler. Geminin dengede olmas demek trim de yapmamas anlamna geldii iin arlk ve sephiyenin herhangi bir noktaya gre momentlerinin de eit olmasn gerektirir. Burada bir noktaya dikkat ekmekte yarar vardr. Her ne kadar arlk ve sephiye kuvvetleri birbirlerine eit iseler de bu kuvvetlerin gemi boyunca dalmlarnn birbirlerine eit olmas gerekmez. rnein sephiye kuvvetinin dalm gz nne alndnda herhangi bir x konumundaki birim uzunlua den sephiye kuvveti x noktasndaki su alt alanna orantldr ve deniz suyu younluu ve A(x) de su alt alan olmak zere b( x ) = A( x ) (1.1) eklinde verilir. Bu dalm geminin su alt alanlarnn deiimine bal olarak olduka homojen ve srekli bir dalmdr. Gemi arl ise ykler de dahil olmak zere eitli elemanlarn arlndan oluur. Her ne kadar tekne elik arl ve ykler homojen ve srekli dalsalar da dier birok eleman arl snrl blgelerde oluur ve arlk dalmnda sreksizliklerin ortaya kmasna neden olur. Arlk dalm byk lde genel yerletirmeye ok kk miktarda da gemi formuna bal olur. Ayrca alnan ykn konumu ve younluu da nemli rol oynar. Btn bu faktrler gz nne alndnda w(x) gemi arl dalmnn b(x) sephiye dalmndan olduka farkl olaca aka gzkmektedir (ekil 1.1). Bu fark net bir kuvvet dalm ortaya kartr ve bu q(x) net kuvvet dalm q ( x ) = b( x ) w ( x ) (1.2) olarak belirlenir. Bu net kuvveti ve geminin herhangi bir noktasna gre momentini gemi boyunca integre edersek veToplam Sephiye = b( x )dx Toplam Sephiye Momenti = xb( x )dx0 0 L L</p> <p>Toplam Arlk = w ( x )dx0</p> <p>L</p> <p>Toplam Arlk Momenti = xw ( x )dx0</p> <p>L</p> <p>tanmlarn gz nne alrsak</p> <p>3</p> <p>L 0</p> <p> q( x )dx = 0</p> <p>L 0</p> <p> xq ( x )dx</p> <p>(1.3)</p> <p>olaca aktr. Bu koullar geminin veya akdeniz yapsnn dengede olduunu ifade eder.</p> <p>ekil 1.1: Sakin suda bir gemiye ait arlk ve sephiye dalmlar Net kuvveti btn boy zerinde integre etmek yerine sadece bir x noktasna kadar integre edecek olursak bu integral sfrdan farkl olup yapnn 0 ile x arasndaki ksmna etki eden kuvveti verir. Bu kuvvet mukavemet derslerinden hatrlanaca gibi bir kesme kuvvetine kar gelir. Yukarda tanmlanan integrasyon ilemini x deikeninin yap boyunca birok deiik deeri iin tekrarlamak suretiyle yapya etki eden Q(x) kesme kuvvetini Q( x ) = q ()d = [b() w ()]dx x 0 0</p> <p>(1...</p>