SeyrüseferSeyir DefteriMühendislik → Denizaltı Tasarımda Yeni Bir Dönem: 58 Serisi Havuz Deneyleri

Denizaltı Tasarımda Yeni Bir Dönem: 58 Serisi Havuz Deneyleri

Seyir Defteri - Mühendislik
Perşembe, 23 Nisan 2015

Seri 58 Havuz DeneyleriUzun seneler önce ABD'de daha yüksek süratli denizaltılar geliştirebilmek için gerçekleştirilen havuz deneyleri ile günümüzün denizaltı tasarımlarının temeli atılmıştı. Bu deneylerin birincil amacı, belirlenmiş beş geometrik değişkenin, akışuyumlu dönel cisimlerin sualtı dirençleri üzerindeki etkilerinin incelenmesiydi.

Son cümledeki "akışuyumlu" kelimesi doğrudan İngilizce "streamlined" teriminin karşılığı olarak kullanılmıştır ve bu kelime ile daha önce karşılaşmamış olabilirsiniz çünkü hiçbir sözlükte mevcut değil. Her ne kadar artık günümüzde Türkçe sadece benim gibi aşağılık insanların kullanmaya çabaladığı utanılacak bir dil olarak görülse de en azından elimden geldiği kadarıyla, yeni nesil piçleştirilmiş bilimsi Türkçemsi dili konuşmamak ve yazmamak konusunda kararlıyım.

Neyse, akışuyumlu kelimesi bence akış hatlarına olduğu gibi tercümeye de gayet iyi uydu ama kimin umurunda derseniz, ben de bilmiyorum...

İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra denizaltı tasarımları artık tamamen Tip21 temelli olarak devam etmiştir. Savaş sırasında Almanlar tarafından inşa edilen Tip 21 Elektrobot zamanının açık ara en gelişmiş denizaltısıydı. Savaş sonrasında ABD, İngiltere ve SSCB tarafından ganimet olarak elde edilen ve ilk karşılaştıklarında onları şaşkınlığa düşüren Tip21 teknolojisi, gövde tasarımının yanında pek çok alt sistem ve kavram açısından da sonraki senelerde uzun süre bu ülkelerin denizaltı tasarımlarının temelini oluşturmuştu. Mesela inşa edilen ilk nükleer tahrikli denizaltı olan Nautilus bile aslında bir Tip21 türevi olarak kabûl edilebilir.

Fakat soğuk savaşın da itici gücüyle büyük donanmaların talep ettiği daha yüksek sürâtli, daha uzun menzilli, daha iyi manevra yapabilen ve daha sessiz yüzen  denizaltıları tasarlayabilmek için gemi mühendisleri yeni nesil gövde tasarımları üzerinde de çalışmaya başlamıştı.

 

Seri 58 Havuz Deneylerine Ait Çekme Düzeneği

Resim.1) Bahsi geçen havuz deneylerinde kullanılan çekme düzeneğinin çizimi.

 

İşte bu yazıya konu olan çalışma da Tip21'den sonraki denizaltı teknolojisinin ilerleyeceği yönü kesin olarak belirleyebilmiş olması sebebiyle denizaltı gövde tasarımından yeni bir dönemin başlangıcı olarak kabûl edilebilir.

Bahsi geçen havuz deneylerinin ilk bölümü altıncı dereceden polinom ile ifade edilen 24 adet eksensimetrik cisimden (çizelge.1) oluşan bir seri ölçekli deney modelinin ABD'deki David Taylor gemi model deney havuzunda çekilmesi suretiyle gerçekleştirilmiştir. Deney modelleri [1] belirlenen beş tasarım değişkenine bağlı olarak oluşturulmuştur. Söz konusu tasarım değişkenleri aşağıdaki gibidir:

  1. Narinlik Oranı (L/D)
  2. Prizmatik Katsayısı (Cp)
  3. Burun Yarıçapı (r0)
  4. Kuyruk Yarıçapı (r1)
  5. Azami Enine Kesitin Konumu (m)

Modeller eşdeğer hacim temelinde karşılaştırılmıştır ve doğrusal denge nitelikleri sağlayabilmek için uygulanması gereken öntanımlı kumanda yüzeylerinin takıntı dirençleri de ayrıca ilave edilmiştir. Deney sonuçlarının incelenmesiyle, kullanılan modellerin direnç değerleri arasında büyük sapmalar olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca burun yarıçapı haricindeki her değişken için belirli asgari direnç noktaları da tespit edilebilmiştir. İlave olarak derin su yanında yüzeye yakın sualtı seyri için de direnç nitelikleri incelenmiştir.

58 Serisi havuz deneylerinin ilk bölümde akışuyumlu eksensimetrik cisimler incelendikten sonra devam eden deney çalışmalarıyla paralel gövdenin dönel cisimlerin sualtı dirençleri üzerindeki etkileri de kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Bu ikinci seviye deneylerle birlikte günümüzün hemen hemen bütün askeri denizaltılarının temel gövde tasarım kavramı da ortaya çıkmıştır.

 

Model m r0 r1 Cp L/D
4154 0,40 0,50 0,10 0,65 4.0
4155 0,40 0,50 0,10 0,65 5.0
4156 0,40 0,50 0,10 0,65 6.0
4157 0,40 0,50 0,10 0,65 7.0
4158 0,40 0,50 0,10 0,65 8.0
4159 0,40 0,50 0,10 0,65 10.0
4160 0,36 0,50 0,10 0,65 7.0
4161 0,44 0,50 0,10 0,65 7.0
4162 0,48 0,50 0,10 0,65 7.0
4163 0,52 0,50 0,10 0,65 7.0
4164 0,40 0,50 0,10 0,55 7.0
4165 0,40 0,50 0,10 0,60 7.0
4166 0,40 0,50 0,10 0,70 7.0
4167 0,40 0,50 0,10 0,65 7.0
4168 0,40 0,30 0,10 0,65 7.0
4169 0,40 0,70 0,10 0,65 7.0
4170 0,40 1,00 0,10 0,65 7.0
4171 0,40 0,50 0,00 0,65 7.0
4172 0,40 0,50 0,05 0,65 7.0
4173 0,40 0,50 0,15 0,65 7.0
4174 0,40 0,50 0,20 0,65 7.0
4175 0,40 0,50 0,10 0,60 5,0
4176 0,40 0,50 0,10 0,55 5,0
4177 0,34 0,50 0,10 0,65 7.0

Çizelge.1) Deneylerde kullanılan Seri 58 modellerine ait geometrik değişkenler. m: azami kesitin konumu, ro: burun yarıçapı, r1: kuyruk yarıçapı, Cp: prizmatik katsayı, L:uzunluk, D:çap

 

Gerçekleştirilen bütün bu deneylerden sağlanan verilerin değerlendirilmesi neticesinde elde edilen bilgilerle inşa edilen ilk denizaltı AGSS 569 Albacore olmuştur.

Deney sonuçlarının değerlendirilmesinden sadece üç sene sonra, 1953'de denize indirilen Albacore askeri nitelikte bir denizaltı olmakla birlikte savaşmak için değil tamamen araştırma ve geliştirme amacıyla üretilmişti. Albacore üzerinde bugün halâ kullanılmakta olan pek çok denizaltı teknolojisi uygulanmış, gerçek şartlarda denenmiş ve geliştirilmiştir. Bilindiği kadarıyla saatte 33denizmili civarındaki azami sürâtiyle Albacore aradan geçen 62 seneye rağmen şimdiye kadar inşa edilmiş en hızlı konvansiyonel denizaltıdır!

Albacore ile elde edilen bilgiler doğrultusunda tasarlanan ve inşa edilen ilk askeri vasıtalar ABD donanmasının Barbel sınıfı dizel-elektrik ve Skipjack sınıfı nükleer  denizaltıları oldu. Skipjack sınıfı uzun seneler boyunda ABD donanmasının en hızlı nükleer denizaltıları olarak kaldı ama yine de Albacore kadar hızlı değildi.

1940'ların ikinci döneminde gerçekleştirilen bu havuz deneyleri ile ilgili bazı veriler C-297 sayılı rapor [2] ile Nisan 1950'de yayınlandı. Rapor ve deney sonuçları 1962'ye kadar gizli tutuldu. Gizliliğin kalkmasında sonra ise 1970'lerden itibaren bazı ABD müttefikleri tarafından kendi denizaltı tasarımlarını geliştirmek için de temel alındı ki bunlara örnek olarak; Japonyanın Uzushio ve takip eden Yushio sınıfı ayrıca Hollandanın Zwaardvis ve sonrasında Walrus sınıfı denizaltıları gösterilebilir. Aynı dönemde ABD donanması ise bahsi geçen çalışmanın ikinci bölümünü izleyerek ve diğer tasarım değişkenlerinin ve kendi ihtiyaçların da etkisiyle yeni tasarımlarında paralel gövdeye geçmeye başladı.

 

Seri 58 Havuz Deneylerinden Bir Güç Eğrisi

Resim.2) Bahsi geçen havuz deneylerinde elde edilen önemli Seri 58 verilerinden bir örnek. Sabit m, r0, r1 ve Cp değerleri için narinlik oranının güç ihtiyacı üzerindeki etkisi.

 

Tabii ki ilerleme bu noktada durmadı ve kaçınılmaz olarak daha sonraki yıllarda da denizaltıların yeteneklerini geliştirmek için gerçekleştirilen çalışmalar hem tecrübî hem de nazarî olarak devam edegeldi.

Şunu da ifade etmek gerekir ki bu tür çalışmalar sadece ABD'ye özgü değildir. Aynı dönemde özellikle SSCB'de ve ayrıca İngiltere'de ve Fransa'da ayrıca son savaşın mağlûpları olduklarından biraz daha geç başlamak kaydıyla Almanya ve Japonya'da ve ayrıca İsveç, Hollanda ve Çin'de de bu alanda çok ciddi çalışmalar yapılmıştır ve yapılmaya da devam edilmektedir. Burada ve benzer makalelerde ancak ABD çalışmalarından bahsediyor olmamızın iki bariz sebebi vardır:

  1. Diğer ülkelerde yapılan çalışmalara ulaşmak çok zordur. Bu ülkelere ait çalışmaların gizlilikleri (kendi çıkarları açısından mantıklı bir şekilde) uzun süre devam etmektedir ve ellerindeki özellikle güncelliğini yitirmemiş olan verilere ciddi istihbarat faaliyetlerine başvurmadan ulaşabilmek pek mümkün değildir.
  2. ABD'nin temel askeri stratejisi psikolojik savaşa dayalıdır. Bu sebeple sahip oldukları teknoloji seviyesini, ellerindeki dünya çapında etkin medya gücünü kullanarak olduğundan daha üstünmüş gibi göstermek de bu yöntemin bir bölümünü meydana getirir. Tabii ki aslında açıklanan veriler sadece güncelliğini yitirmiş ve teknik olarak bayatlamış çalışmalara aittir. Gerçekten değeri olan teknik bilgilere asla ulaşamazsınız. Aslında bu mesele gayet geniş kapsamlı olduğundan şimdilik daha fazla değerlendirilmeyecek.

Belki ilave bir üçüncü madde için şunu söyleyebiliriz;
ülkemizde tarih boyunca bu alanda hiçbir ciddi çalışma yapılmadığı için maalesef kendi adımıza bahsedecek en ufak bir şey de mevcut değildir.
Ne yani, Türk gemi mühendisleri üzerlerine vazife olmayan(!) bu alanda çalışsaydı da zavallı aç Alman kardeşleriniz taş mı yeseydi?

 

♦ Kaynaklar

1. Mathematical Formulation of Bodies of Revolution, 1950, L. Landweber - M. Gertler
2. Resistance Experiments on a Systematic Series of Streamlined Bodies of Revolution for Application to the Design of High-Speed Submarines, 1950, M. Gertler
 







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.