SeyrüseferMühendishaneMakaleler → İki Kule

İki Kule

Mühendishane - Makaleler
Perşembe, 25 Temmuz 2002

Akula KuleSovyet mühendisleri 60'lı yıllardan itibaren geliştirdikleri denizaltıların kule tasarımlarında oldukça farklı yaklaşımlar üzerinde çalıştılar. Bu yazıda dünyanın mevcut en gelişmiş iki avcı-katili denizaltı sınıfı olan SSCB tasarımı Proje 971 veya daha yaygın kullanılan Nato tanımlaması ile Akula sınıfı ve ABD tasarımı Seawolf (SSN 21) temelinde konuyla ilgili bazı değerlendirmeleri bulabilirsiniz.

Son kırk yılda üretilen pek çok Sovyet/Rus denizaltılarının kulelerini ABD/Avrupa tasarımlarından kolayca ayırt etmek mümkündür. Nispeten daha uzun, daha geniş ve daha alçak olan bu kulelerin gövdeyle olan birleşimleri de özellikle bazı modellerde (Alfa, Akula, Beluga gibi) oldukça yumuşatılmıştır. Böyle kule tasarımlarının özellikle deniz memelileri üzerinde yapılan yoğun araştırmalar sonucunda geliştirildiğine inanılmaktadır. Diğer taraftan yine alçak ve geniş (Sierra gibi) veya dar ve uzun (Oscar gibi) olmakla birlikte gövdeye sert olarak bağlanan Sovyet kule tasarımları da mevcuttur.

ABD/Avrupa tasarımlarında ise kuleler nispeten ince, kısa ve yüksek olarak tasarlanırlar. Uzun zamandır bu alanda yaşanan tek önemli gelişme ABD yapımı Seawolf denizaltısında ilk kez uygulanan ve kule hücum kenarının gövdeyle birleşimini sadece boy doğrultusunda yumuşatan yapıdır. Bu tasarımın temel olarak özellikle dönüşler sırasında kule kökünde oluşan girdapların önlenmesi için geliştirilmiştir ve artık gelecek nesil Alman denizaltılarının taslak çizimlerinde de bu yapı görülmeye başlandığından önümüzdeki yıllarda bu yaklaşımın yaygınlaşabileceği düşünülebilir.

Akula ve Seawolf hem boyutlar, hem performans ve hem de görev amaçları açısından birbirlerine eşdeğer ve donanmalarının en gelişmiş hücum denizaltılarıdır. Bu nedenle kule tasarımları alanındaki bu iki farklı mühendislik yaklaşımını daha ayrıntılı karşılaştırabilmek için Akula ve Seawolf sınıfı denizaltılar son derece uygundur.


akula ve seawolf sınıfı denzialtıların kuleleri

Resim.1) Akula ve Seawolf sınıfı denizaltıların kulelerinin karşılaştırılması


İlk aşamada bulunabilen bütün veriler kullanılarak her iki kulenin geometrik modellemesi yapılmıştır. Her iki denizaltı için de imalat kalitesinde teknik resimler bulmak imkânsız olmakla birlikte, fotoğraflar, modelci çizimleri vesaire gibi bazı verilerin değerlendirmeleri sonucunda gerçeğe oldukça yakın olarak her iki denizaltı kulesinin geometrik modellemesi yapılabilmiştir diyebilmek mümkün olabilir.

Geometrik modellerin elde edilmesinden sonra hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanarak bu kulelerin akışkan dinamiği benzetimlerinin yapılmasına başlandı. Şimdilik sadece kuleler üzerinde yapılan bu çalışmada gövde-kule etkileşimi (aslında konunun en ilginç olabilecek yönü bu olmakla birlikte) eldeki bilgisayar imkânlarının yetersizliğini sebebiyle (şimdilik) kapsam dışında bırakılmıştır.

Yazının bundan sonraki bölümünde Akula'nın kulesi kısaca akula ve Seawolf'un kulesi de kısaca seawolf olarak ifade edilecektir. Resim.1'de görülebileceği gibi akula, seawolf'a göre oldukça uzun ve geniş bununla birlikte daha alçaktır.


Seawolf için hesaplama örgüsü Akula için hesaplama örgüsü

Resim.2 ve 3) Solda seawolf sağda akula için oluşturulmuş serbest hesaplama örgüsü.


akula için 217.373, seawolf için 294.011 hesaplama hücresi oluşturuldu.
Benzetimler için viskoz çözüm ve bir RANS türbülans modeli kullanıldı.


Bu birinci bölümde amaç her iki kulenin temel fiziksel özelliklerini karşılaştırmak ve 0 derece hücum açısı için (doğrusal rota) kulelerin üzerinde oluşan direnç değerlerini elde etmek olarak belirlendi. 2.bölümde ise çeşitli hücum açılarında (dönüşler ve keskin dönüşler) kulelerin üzerinde ve etrafında oluşan akış durumları incelenecektir. 3.bölümde ise kule-gövde etkileşimi, kule-sevk sistemi etkileşimi ve kule etrafında oluşan akışın sebep olduğu akustik gürültü seviyeleri gibi konuların değerlendirilmesi muhtemeldir.


Sürat (denizmili/saat) Direnç Oranı (seawolf/akula)
1
1,215
3
1,232
7
1,248
11 1,258
15 1,265
19 1,269
31 1,279

Çizelge.1) Çeşitli süratle için kuleler üzerinde oluşan direnç oranları


Aslına bakılırsa bu çalışmaya başlamadan önce batı tipi kulelerin, en azından doğrusal rotada ("0 derece" hücum açısı) yüzerken, daha az dirence maruz kalacağını tahmin ediyordum. Fakat tablo.1'de görülen ilk hesaplama sonuçlarına göre bunun tam tersi bir durum ortaya çıktı. Yine de farklı türbülans modelleri ve daha yüksek sayıda hesaplama elemanları ile yapılacak ilave çözümler neticesinde bu sonuçlar üzerinde değişmeler olabileceğini belirtmek gerekir.


7 dm/saat için kule etrafındaki basınç

Resim.2) 7 denizmili/saat için akula kulesi etrafında oluşan basınç


Şimdilik burada dikkât çeken husus akula'nın, seawolf'a göre yaklaşık %33 daha fazla ıslak alana ve %95 daha fazla hacme sahip olmasına rağmen seawolf'un ortalama %25 daha fazla hidrodinamik direnç taşımasıdır. Sonuç olarak, direnç açısından bakıldığında, akula'nın tasarım yönünden açık bir üstünlüğüne sahip olduğu söylenebilir. Fakat burada sunulan hesaplamanın doğruluğu ve hassasiyeti üzerinde daha fazla çalışmaya ihtiyaç olduğunu da göz önüne almak uygun olur.


Denizaltı Verileri Akula - Proje971 Seawolf SN21
Tasarım Malakhit Tasarım Bürosu General Electric
Mayimahreç (Dalışta) 12.270 9.137
Azami Sürat (denizmili/saat) 33 35
Güç (hp) 50.000 52.000
Azami Dalış Derinliği (metre) 600+ 600+
Tam Boy (metre) 110,3 107,6
Genişlik (metre) 13,6 12,9
Yükseklik (metre) 9,7 10,9
Kule Verileri
Kule Hacmi (m3) 232,90 119,50
Kule Islak Alanı (m2) 203,60 152,60
Islak Alan / Hacim (1/m) 0,874 1,277
Kule Uzunluğu (metre) 24,80
14,50
Kule Genişliği (metre) 5,00
2,40
Kule Yüksekliği (metre) 4,40 5,95
Hesaplama Sonuçları Kule Direnci (N)
Kule Direnci (N)
1 denizmili/saat
265 322
3 denizmili/saat 2.116 2.606
7 denizmili/saat 10.722 13.387
11 denizmili/saat 25.624 32.233
15 denizmili/saat 46.668 59.014
19 denizmili/saat 73.816 93.641
31 denizmili/saat 190.735 243.975

Çizelge.2) Her iki denizaltı, kuleler ve hesaplama sonuçları hakkında bazı veriler.


Akula ile seawolf arasındaki bir diğer temel fiziksel fark olarak yükseklik gösterilebilir. Eğer her iki denizaltının eşit yükseklikte periskop ve antenler kullandığını varsayarsak akula'nın bu sistemleri kullanabilmek için seawolf'a göre su yüzeyine 1,5m kadar daha fazla yaklaşması gerekeceği sonucuna varabiliriz. Taktik olarak düşünüldüğünde denizaltının bu faaliyet esnasında yüzeyden daha derinde olması bir üstünlüktür. Denizaltı yüzeye ne kadar yakın seyrederse, sürâtine de bağlı olarak, serbest su yüzeyi üzerinde o kadar fazla şekil değişimine sebep olur.

Bazı ülkelerin su yüzeyindeki bu santimetre mertebesinde olan değişimleri, çok geniş okyanus alanları üzerinde uydudan tespit edebilme konusunda son yıllarda oldukça mesafe aldıkları da göz önüne alınırsa bu durumun seawolf lehine bir üstünlük sağladığı söylenebilir. Tabii ki periskop-anten sistemlerinin boylarını uzatarak onları daha derinden kullanmak mümkündür fakat bu durumda yapılar üzerinde mukavemet ve özellikle titreşim sorunları ortaya çıkar.

Yeri gelmişken değinilebilecek bir diğer husus da seawolf ve pek çok batı denizaltısının periskop-anten'lerinde kullanılan radar emici malzemelerin ve akış izi/direnç azaltmaya yarayan yapıların nedense akula ve diğer Sovyet/Rus denizaltılarında kullanılmamasıdır.

>> İki Kule - 2.Bölüm

 







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.