SeyrüseferMühendishaneMakaleler → Tip214 Denizaltılarının Hidrodinamiği - 1.Bölüm | Direnç

Tip214 Denizaltılarının Hidrodinamiği - 1.Bölüm | Direnç

Mühendishane - Makaleler
Cumartesi, 08 Ağustos 2015

Tip214 Yüzey SeyrindeTip214 denizaltıları iki temel ve üstelik birbirine zıt açıdan bizi doğrudan ilgilendirmektedir: Öncelikle önümüzdeki zaman diliminde Türk Deniz Kuvvetlerinin hizmetine gireceği için. Ve ikinci olarak, aynı zamanda Türk Donanmasına birinci dereceden bir tehdit oluşturduğu için. Tabii bize tehdit oluşturmakta olan bir denizaltının tedarik edilmesinin muhtelif sakıncaları tartışılabilir fakat şimdilik konumuz bu değil.

Bize yönelik tehdit ve bizim sağlayacağımız caydırıcılık açılarında yani her iki yönde de Tip214'leri etkili bir şekilde değerlendirebilmek için ulaşılabilir durumda olanlardan çok daha fazla veriye ihtiyaç olduğu aşikârdır, hatta Almanyanın Türkiye'ye sağlayacağı verilerden de fazlasına.

Bu veriler ise bir ölçüde ancak tersine mühendislik ile elde edilebilir. İlk safhada denizaltının 3B hendesesine ihtiyaç vardı. Açık kaynaklarda ulaşılabilen veriler dikkâtlice değerlendirilerek böyle bir hedefe ulaşabilmek teknik açıdan çok da zor olmadı ama yine de yeterli seviyede bir hassasiyet elde edebilmenin beklediğimden daha uzun ve zahmetli olduğu ifade edilebilir. Kolayca ulaşılabilen genelağ kaynaklarının yetersiz, tutarsız ve genellikle hatalı olması neticesinde biraz daha derine inmek gerekti.

Endazenin elde edilmesinden sonra öncelikle teknenin hidrodinamik açıdan incelenmesine karar verildi. Denizaltı hidrodinamiği çok çeşitli altalanlardan müteşekkil olduğundan çalışmaya izafi olarak en kolay görünen direnç niteliklerinin incelenmesiyle başlamak makûl görünmüştü.

 

Tip214 Yüzey Seyrinde

Resim.1) Direnç çalışmaları esnasında satıhta seyreden bir Tip214 için gerçekleştirilen hesaplama sonuçlarından birine ait sonişlem görüntüsü. Bu makalede sadece sualtı direnci inceleneceği için satıh seyri hakkında bir değerlendirme yapılmayacaktır!

 

Velhasıl bu ilk bölümde denizaltının direnç nitelikleri hakkında elde edilen bazı veriler özet olarak sunulmaya çalışılacaktır. Denizaltı direncinin bileşenlerini incelerken muhtelif şartların ayrı ayrı değerlendirilmesi gerekmektedir ki özellikle dalga direnci bileşenlerinin incelenebilmesi ancak bu şekilde tatmin edeci bazı sonuçlar verebilecektir.

Böyle bir değerlendirmeyi yapabilmek için çok çeşitli senaryolar üzerinde çalışmak icab edecektir. Karadeniz, Adalardenizi, Doğu Akdeniz, Adriyatik veya Batı Akdeniz senaryoları için hem harekât temelinde hem de deniz şartları temelinde çok büyük farklılıklar da mevcuttur.

Bu makaledeki değerlendirme için de en azından bir senaryo ve buna bağlı olarak bir harekat bölgesi seçmek gerekliydi. Nihayetinde bu ve takip edecek bazı ilave değerlendirmeler için [Resim.2]'de görülen Adalardenizinin güney merkez bölgesinde, çeşitli nitelikleri sebebiyle son derece önemli olan bir saha tercih edildi.

 

Oluşturulan senaryo için tercih edilen harekât bölgesi

Resim.2) Hidrodinamik çalışmaları amacıyla oluşturulan senaryo için tercih edilen harekât bölgesi Adalardenizinin güney merkezinde yer alan ve günümüzde Yunan işgali altına bulunan, kuzeyde Mukene, İstendin ve Sira güneyde ise Nakşa ve Bara adaları ile çevrili sığ geçittir.

 

Bir denizaltının direncini hesaplayabilmek için çeşitli yöntemler mevcuttur; İGN1, NGN2, çeşitli Panel yaklaşımları veya RANS/URANS3 teknikleri vesaire gibi...

Tip214'lerin direnç hesaplarına geçmeden önce kullanılacak yöntemlerin bize verebileceklerinin tespit edilebilmesi için öncelikle bazı doğrulama çalışmaları gerçekleştirilmiş olsa da şimdilik söz konusu doğrulama çalışmalarına değinilmeyecek. Bilâhare bu hususun ayrı bir başlık altında ele alınması düşünülmektedir.

Sadede gelirsek doğrulama çalışmaları sonucunda İGN ve Panel yöntemlerinin kullanılmasına karar verildi. Her iki yöntem ile de aslında daha gelişmiş kabul edilen RANS temelli yöntemlere göre, böyle bir çözüm ihtiyacı için, çok daha kısa sürede en azıdan eşdeğer çoğu zaman daha iyi sonuçların elde edilebilmesi mümkün olabilmektedir.

Hidrodinamik değerlendirmelerin, akışın nitelikleri açısından daha karmaşık olan ve dolayısı ile kıvamlılığın ihmâl edilemeyeceği dümensuyu hesaplamaları gibi alanlarında ise RANS/URANS çözümlerine başvurulması düşünülmekle beraber bu defa da söz konusu teknolojinin yetersiz kalması muhtemeldir.

Direnç açısından öncelikli  ilgi alanı dalga direnci ve bileşenleri olacaktır. Bir denizaltı için dalga direnci üç farklı şekilde önem kazanır.

  1. Satıh seyrinde
  2. Satha yakın sualtı seyrinde
  3. Derin su seyrinde

Satıh seyri [Resim.1] günümüzün denizaltıları için öncelikli bir husus olmadığı için kapsam dışı bırakılmıştır. Derin su seyrinde dalga direnci ancak özel durumlarda karşılaşılabilen bir durum olduğundan ve dirençten ziyade denizaltının hidrodinamik izi üzerindeki etkisi sebebiyle önemli olduğundan şimdilik kapsam dışı bırakılmıştır. Belki ilerleyen bölümlerde Tip214'lerin izleri ele alınırken değerlendirilmesi söz konusu olabilir.

Şimdilik sadece satha yakın sualtı seyri durumu çeşitli değişkenlere bağlı olarak incelenecektir. Denizaltılar için su sathının tamamen altında ama yüzeye yakın olarak seyir faaliyetleri özellikle şınorkel, periskop ve VLF gibi haberleşme ihtiyaçları açılarından önemlidir. Aşağıda sunulan eğriler vasıtasıyla Tip214'lerin yukarıda da tarif edildiği gibi merkez Adalardenizindeki harekât bölgesi için ortalam derinlik 90m kabûl edilmek kaydıyla, önceden belirlenen dalış derinliği ve gövde uzunluğu değişkenlerine göre hesaplanan bazı direnç verileri görülebilir.

Grafiklerdeki değerlendirmeler için kullanılan değişkenler ve isimlendirme şu şekilde tarif edilebilir:

  • Cerbe+(X)m olarak ifade edilen denizaltılarda X=0 olarak adlandırılan denizaltı bilindik Tip214 (Cerbe) tasarımını ifade eder ve buna bağlı olarak Yunan (ayrıca Güney Kore ve Portekiz) denizaltılarının direnç davranışlarını yansıtmaktadır. X>0 değerleri için ise X metre kadar uzatılmış muhtemel Reis sınıfı Tip214 denizaltı çözümleri yansıtır ve böylece uzatma miktarının direnç üzerindeki etkisi izlenebilir hale gelmektedir. Uzatmanın kulenin hemen kıçından itibaren ve kuyruk yönünde gerçekleştirileceği varsayılmıştır.
  • P+(Z)m şeklinde kullanılan derinlik değişkeni de şu şekilde açıklanabilir. P+(Z)m ifadesinde Z=0 ön tanımlı periskop derinliğini ifade eder. Z>0 değerleri metre cinsinde periskop derinliğine ilave edilen mesafeyi ifade etmektedir mesela "P+4m" periskop derinliğinden 4m daha derin dalış gibi...

 

Tip214 (Cerbe) denizaltısı için hesaplanan toplam direnç

Resim.3) Tip214 / Cerbe sınıfı denizaltılar için periskop derinliği için tercih edilen harekât bölgesinde hesaplanan toplam direnç eğrisi.

 

Tip214 (Cerbe) denizaltısı için hesaplanan dalga direncinin çapraz bileşeni

Resim.4) Tip214 / Cerbe sınıfı denizaltılar için muhtelif dalış derinliklerinde hesaplanan dalga direncinin çapraz bileşenleri.

 

Tip214 (Cerbe) denizaltısı için hesaplanan dalga direncinin enine bileşeni

Resim.5) Tip214 / Cerbe sınıfı denizaltılar için muhtelif dalış derinliklerinde hesaplanan dalga direncinin enine bileşenleri.

 

 

Tip214 (Cerbe) ve Uzatılmış Tip214 (Reis) sınıfı denizaltılar için hesaplanan toplam direnç katsayıları

Resim.6) Tip214 (Cerbe) ve Uzatılmış Tip214 (Reis) sınıfı denizaltılar için periskop derinliği için hesaplanan toplam direnç katsayısı eğrileri.

 

Tip214 (Cerbe) ve Uzatılmış Tip214 (Reis) sınıfı denizaltılar için hesaplanan toplam direnç katsayıları

Resim.7) Yukarıda daha geniş bir sürât aralığı için sunulan Tip214 (Cerbe) ve Uzatılmış Tip214 (Reis) sınıfı denizaltılar için periskop derinliği için hesaplanan toplam direnç katsayısı eğrilerinin 5-7m/sn aralığında yakın görünüşü.

 

Tip214 (Cerbe) ve Uzatılmış Tip214 (Reis) sınıfı denizaltılar için hesaplanan toplam direnç değerleri

Resim.8) Tip214 (Cerbe) ve Uzatılmış Tip214 (Reis) sınıfı denizaltılar için hesaplanan toplam direnç değerlerinin taktik açıdan önemli olarak nitelendirilebilecek olan 4-6m/sn aralığındaki görüntüsü ve muhtemel uzatmanın etkisi.

 

Her ne kadar direnç değerleri artık hesaplanmış olsa da söz konusu değişimlerin güç ve buna bağlı olarak da sürat ve menzil değerleri üzerindeki etkisini daha hassas olarak belirleyebilmek için pervane gibi bazı ilave bileşenlerin tersine mühendisliğinin de tamamlanabilmesi gerekiyor. Diğer taraftan henüz bu çalışma hazır olmadığından muhtemel uzatmanın sürât ve menzil üzerindeki etkisinin incelenebilmesi için biraz daha zaman lâzım...

 

Tip214 / Cerbe Periskop Derinliğinde Seyir Halinde

Resim.9) Tip214, Cerbe+0[P+0] durumu için satha yakın sualtı seyrinde iken hesaplanan yüzey dalgalarından bir görüntü.


♦ Açıklamalar

1. İGN: İnce Gemi Nazariyesi [geri]
2. NGN: Narin Gövde Nazariyesi [geri]
3. RANS: Reynolds Averaged Navier Stokes | URANS: Unsteady RANS [geri]
 







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.