SeyrüseferAskeri Teknoloji → DSH Teknolojisinin Geleceğine İlk Adım - Urashima

DSH Teknolojisinin Geleceğine İlk Adım - Urashima

Seyir Defteri - Askeri Teknoloji
Cumartesi, 01 Nisan 2017

UrashimaHer ne kadar ziyaretçilerin önemli bölümü başlıktaki kısaltmanın anlamına aşina olsalar da belki tekrar açıklamak uygun olur ki DSH "Denizaltı Savunma Harbi" tanımlamasından kısaltılmış bir askerî denizcilik terimi olup düşman denizaltılarının aranması, bulunması ve imha edilmesi sürecinde icra edilen faaliyetlerinin bütünü kapsayan bir harekât türü olarak tanımlanabilir.

Japonyanın derin deniz araştırmaları alanında dünyanın en önde gelen ülkelerinden olduğu bilinen bir husustur. Bunun yanında Lityum-İyon aküler, Yakıt Hücreleri, İnsansız Sualtı Araçları konularında da büyük yeteneklere sahip olması neticesinde ortaya dikkât çekici bazı araçlar çıkartmaları da fazla şaşırtıcı sayılmaz.

Yazıya konu olan Urashima adlı bu derin su sondası aynı zamanda dünyanın Yakıt Hücresi ile tahrik edilen ilk otonom insansız sualtı aracı olarak bilinmektedir. Diğer taraftan Urashima'nın yeni bir araç olduğu da sanılmasın çünkü 1998'de başlanan inşası 1999'da tamamlanmıştır.


Urashima İnsansız Sualtı Aracı

Resim.1) Başlangıçta Lityum-İyon akülerle tahrik edilen Urashima'nın Yakıt Hücresi kullanılan güncel sürümü denizden güverteye alınırken.


Urashima MHI1 tarafından Japonya Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Merkezi (JAMSTEC2) ile birlikte gerçekleştirilen çalışma ile geliştirilmesine başlanmış bir insansız sualtı aracıdır. Aracın mekanik tasarım ve üretiminden MHI, elektrik/elektronik ve kumanda bölümlerinden ise JAMSTEC sorumluydu.

İnsansız araç 2000-2005 döneminde Lityum-İyon aküler ile tahrik edilmiştir ve Haziran 2002'de 71denizmili (~23saat) sürekli sualtı seyri gerçekleştirilmiştir. 2003 civarında başlanan Yakıt Hücresi çalışmaları Haziran 2004'de itibarı ile gerçekleştirilen bir seyir tecrübesinde elde edilen 119denizmili ve nihayet Şubat 2005 ulaşılan 800m derinlikte 171denizmili (~57saat) kesintisiz seyir ile başarıyla noktalanmıştır.


Urashima İnsansız Sualtı Aracına Ait Tahrik Sistemi

Resim.2) Urashima üzerinde kullanılan 2x2kW gücündeki PEM Yakıt Hücresi cihazının temel çalışma şeması. Araçta, Hidrojen Metal-Hidrat olarak, Oksijen ise sıkıştırılmış gaz olarak saklanmaktadır.


Urasima üzerindeki Yakıt Hücresi PEM3 türü olup her biri 2kW gücündeki iki adet diziden müteşekkildir. Oksijen 147bar'da yüksek basınçlı gaz olarak saklanır. Hidrojen için ise Metal-Hidrat (MH) türü saklama yöntemi tercih edilmiştir. Kullanılan H2 soğurma alaşımı 20°C civarında yükleme ve 60°C civarında boşaltma sağlamaktadır ve Lantanum-Nikel (LaNi5) temellidir.


Uzunluk 10,7m
Genişlik 1,3m
Yükseklik 1,5m
Ağırlık ~10ton
Azami Dalış Derinliği ~3.500m
Tahrik Sistemi - 1 Lityum-İyon Akü
Tahrik Sistemi - 2 PEM Yakıt Hücresi: 4kW / 120V
Azami Sürât ~4dms4
Elektrik Motoru 1,8kW
Seyir Sürati ~3dms
Menzil - Lityum-İyon 54denizmili
Menzil - Yakıt Hücresi 162denizmili

Çizelge.1) Urashima derin su sondasına ait bazı temel fizikî veriler.


Kapalı devre Urashima Yakıt Hücresi tarafından güç üretme esnasında bir yan ürün olarak üretilen su, ağırlık değişimine sebep olmamak için basınç kabı içerisindeki dahili bir sarnıçta [Resim.2] saklanır. Bu tür bir sistemin başarılı olabilmesi için değişken çevre şartlarına karşı ısı ve nem dengelerinin hassas bir şekilde idare edilebilmeleri ve dengede tutulabilmeleri de son derece önemlidir. Urashima Yakıt Hücresi için beyan edilen toplam sistem verimi %54'tür.


Yayınlanmış veriler tahrik sistemi teknolojilerinin yeteneklerinin anlaşılabilmesi açısından da oldukça değerlidir. Aynı araç üzerinde kullanıldıkları göz önüne alındığında, eşdeğer ağırlık ve hacim kısıtlamalarına göre oluşturulan çözümlerden Lityum-İyon akü teknolojisinin güncel PEM Yakıt Hücresi teknolojisinin 1/3'ü oranında bir seyir sığası sağlayabildiği ortaya çıkmaktadır. Bu durumda geliştirilmekte olan Katı-Hâl akü teknolojilerinin ise yakın gelecekte rahatlıkla PEM Yakıt Hücreleriyle baş edebileceği hatta daha iyi performans gösterebileceği de anlaşılabilir.


Urashima İnsansız Sualtı Aracına ait PEM Yakıt Hücresi

Resim.3) Urashima üzerindeki Yakıt Hücresi cihazı. Burada üst kapağı açık halde görünen Yakıt Hücresi, Titanyum alaşımı ile üretilmiş bir basınç kabı içinde muhafaza edilmektedir. Hidrojen saklama için kullanılan Metal-Hidrat birimi için de başka bir harici basınç kabı kullanılmaktadır. Urashima 3.500m'ye kadar yaklaşık 365bar gibi gayet yüksek basınca kadar görev yapabilmek için tasarlandığı göz önüne alınırsa bu basınç kaplarının 400bar civarındaki basınca dayanabileceği tahmin edilebilir.


Japonyanın Urashima ile ulaşmaya çalıştığı temel hedefler içinde başlıcası insansız araçlarla Kuzey Buz Denizi altında araştırma yapabilmektir. Diğer taraftan bu hedefe ulaşabilmek için mevcut çözümden çok daha uzun menzilli bir araca ihtiyacı olacağı da aşikârdır.

Urashima yakıt hücresinin sağladığı menzil yeterli olmadığı gibi ayrıca Hidrojen sızıntıları, ilk çalıştırma süresinin uzunluğu, (izâfî) verim yetersizliği gibi sıkıntıların üstesinden gelebilmek için MHI ve JAMSTEC ikinci nesil bir Yakıt Hücresi üzerinde çalışmaktadır. Bilindiği kadarıyla bu çalımalar iki temel hat üzerinde ilerlemektedir:

  1. Daha verimli MH alaşımlarının geliştirilmesi
  2. Mevcut soğutma ve nemlendirme devirdaim sisteminin yeniden tasarlanması

Henüz devam etmekte olan söz konusu ar-ge çalışmalarında gerçekleştirilen kara denemelerinde %60 sistem verimine ve 600saat (25gün) kesintisiz güç üretimine ulaşıldığı yönünde bilgiler mevcuttur. Bu ikinci nesil Japon Yakıt Hücresi çalışmalarının, bilâhare Soryu Sınıfının son denizaltısı üzerine yerleştirilecek olan HBT sistemi değerlendirilirken ele alınması düşünülmektedir.


İnsansız Sualtı Aracı Urashima'ya ait Bir Görev Profili

Resim.4) Urashima için tipik bir görev seyri örneği. Burada deniz tabanındaki bir dağ üzerinde yapılan otonom inceleme temsil edilmiş. Böyle bir görev, yüksek çözünürlüklü sonar kullanılarak ayrıntılı bir 3B haritalama elde etmek için yapılabileceği gibi dip tanımlama sonarı kullanılarak dağın iç yapısının incelenmesi de söz konusu olabilir.


İnsansız Araçlar ve Denizaltı Savunma Harbi

Urashima tamamen sivil bilimsel amaçlarla geliştirilmiş bir araçtır. Bununla birlikte ulaşılan teknoloji çift yönlü olduğu için askerî anlamda da çok önemli olabilecek bir seviyeye erişmiş bulunmaktadır.

Özellikle Ağustos 2014 itibarı ile ABD-Japonya arasında başlatıldığı resmen duyurulan (ki muhtemelen daha önce başlamıştır) işbirliği [6] neticesinde 25milyon dolarlık bütçe ile geliştirilmesi beklenen 10m uzunluğundaki, Yakıt Hücreli yeni nesil insansız sualtı aracının Urashima temelli olacağı ve özellikle DSH alanında kullanılmak amacıyla geliştirileceği söylenebilir. Asgari bir ay boyunca sualtında otonom görev yapabilmesi hedeflenen bu ilk silahsız aracı sonraki dönemde daha uzun menzilli ve silahlı türevlerin takip edeceği de beklenebilir.

Aslına bakılırsa insansız sualtı araçlarının askerî kullanımı alanında en fazla çalışan ülke ABD'dir ve Japonya ise bu teknolojinin sivil kullanımı alanında lider ülkedir. Dolayısıyla iki ülke arasındaki bu işbirliği neticesinde bu alanda çok önemli gelişmelerin kısa zamanda yaşanmaya başlanması da beklenebilirdi ve nitekim iki sene sonra 2016 itibarı ile ABD kökenli ilk ciddi araçlar kamuoyuna tanıtılmıştı.

Takip edecek birkaç bölümde ABD ve Japonya tarafından geliştirilmekte olan askerî insansız sualtı aracı teknolojilerinden ve özellikle bu gelişmelerin Türkiye üzerinde; Adalar Denizi, Marmara ve Boğazlar ile Karadeniz'de oluşturacağı daha önce mevcut olmayan yeni nesil tehditlerden bahsedilmesi düşünülmektedir.

Bu konu son derece hassas olduğu gibi başta MİLDEN olmak üzere gelecekteki bütün Türk Deniz Kuvvetleri projelerinin şekillendirilmesinde de dikkâtle ele alınması ihtiyacı elzemdir.

♦ Açıklamalar

1. MHI: Mitsubishi Heavy Industries [geri]
2. JAMSTEC: JApanese Marine Science and TEchnology Center [geri]
3. PEM: Proton Exchange Membrane veya Polymer Electrolyte Membrane [geri]
4. dms: denizmili/saat [geri]

♦ Kaynaklar

1. http://www.mhi.co.jp/news/sec1/030821.html
2. 燃料電池搭載深海巡航探査機 “うらしま”の開発, 2004, 前田俊夫 - 石黒慎 - 横山和久 - 広川潔 - 橋本彰 - 奥田幸人 - 谷俊宏
3. 海洋調査技術開発 独立行政法人海洋研究開発機構 海洋工学センター海洋技術研究開発プログラム, 青木 太郎
4. フロンティアロボット部門 深海巡航探査機 「うらしま」 独立行政法人海洋研究開発機構
5. Development of Autonomous Underwater Vehicle (AUV) for Exploring Deep Sea Marine Mineral Resources, 2010, Norihide Wakita - Kiyoshi Hirokawa - Takuji Ichikawa - Yoshiaki Yamauchi
6. https://www.yahoo.com/news/japan-us-develop-fuel-cell-submarine-report-072719460.html
 







Telif Hakkı © 1997-2017 [uskudar.biz] - sürüm 5.5.1 - Bütün Hakları Saklıdır. Kullanım şartları için tıklayın!
Joomla! GNU/GPL lisansı altında özgür bir yazılımdır.