Mühendishane

Tip214 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 devirde at besleyen bir sütçü görebilmek zor çünkü artık dağıtım için dört tekerlekli ve içten yanmalı motora sahip vasıtalar kullanıyorlar. Yine de bu beygirlerin Milgem ile ne gibi bir alâkası söz konusu olabilir? Aslına bakılırsa sadece Milgem ile değil bütün gemilerle doğrudan ilgisi var fakat donanmanın geleceği açısından çok önemli bir çalışma olması sebebiyle konunun Milgem temel alınarak incelenmesi mantıklı göründü, bir taşla iki kuş...

Radar teknolojisinin ortaya çıkmasıyla birlikte kaçınılmaz olarak deniz savaşlarında çok köklü değişiklikler meydana gelmeye başlamıştı. Radar kesit alanının azaltılabilmesi bir geminin daha geç tespit edilebilmesine olanak sağlayabilirdi. Basitçe ifade etmek gerekirse radar kesit alanı herhangi bir hedefin elektromanyetik dalgaları yansıtma seviyesinin ölçüsü olarak tanımlanabilir.

Mayın uzun süredir deniz savaşlarında kullanılan göreceli olarak basit ve ucuz buna karşılık son derece etkili ve tehlikeli bir silahtır. Algılama ve tetikleme mekanizmaları açısından çeşitli türleri mevcuttur. Denizlerde kullanılan basınç mayınları, gemilerin ve denizaltıların hareketleri sebebiyle geçtikleri bölgede oluşacak olan basınç değişikliklerini tespit edecek şekilde tasarlanırlar.

Söz konusu gemi kaynaklı basınç sapmalarının deniz içindeki doğal artalan basınç dalgalanmalarından ayırt edilebilmesi son derece önemlidir. Bu sebeple basınç mayınlarını doğru ve hassas olarak tasarlayabilmek, üretebilmek ve kullanabilmek için ciddi seviyede nazarî ve uygulamalı çalışmalar yapmak gereklidir. Bu çalışmaların bir bölümü de gemilerin basınç izlerinin hesaplanmaya çalışılmasını kapsar. Basınç izi hesaplamalarının yapılabilmesi için çeşitli yöntemler mevcuttur.

Torpil (torpido) kendi güç kaynağıyla su içinde hareket edebilen ve su yüzeyindeki veya su altındaki hedefleri batırmak için kullanılan bir silahtır ve denizaltılardan, gemilerden, kıyılardan, helikopterlerden, uçaklardan veya mayınlardan atılabilir.

Bilinen ilk torpil, Memlûk döneminde Suriye'de çalışan bir Arap mühendis ve mucit; Hasan El Rammah tarafından 1270-1280 civarında icad edildi. Bu silah gemilere karşı kullanılmak üzere, su yüzeyinde bir çift roket ile hareket edecek şekilde tasarlanmıştı.

Yakın zamanda ise kendinden tahrikli ilk başarılı torpil denemeleri, eldeki mevcut bilgilere göre, Avusturya-Macaristan donanmasından emekli bir deniz subayı olan Hırvat asıllı İvan Lupis Vukiç tarafından yapılmıştır. Bu tasarım 1860 senesinde Rijeka'da imparator Franz Joseph'e gösterilmiştir. Bu sıralarda Trieste'de (İtalya) bazı donanma projeleri üzerinde çalışan İngiliz mühendis Robert Whitehead 1864 yılında buluşunu geliştirmek için Hırvat Lupis ile anlaşmıştır. Sonuç olarak 21 aralık 1866 da imalatı tamamlanan ilk kendinden tahrikli torpil olan "minenschiff" Avusturya- Macaristan donanmasına resmen teklif edilmiştir.

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiğini (yazının devamında kısaca HAD olarak anılacaktır) doğadaki akışkan davranışlarının matematiksel fizik temelinde ve sayısal yöntemlerle benzetiminin yapılması işine verilen addır. HAD'ın gemi tasarımının çeşitli alanlarında kullanılması için oldukça fazla sebep olmasına rağmen bu alanda henüz yeteri kadar ilerleme sağlandığı pek söylenemez.

Genel olarak HAD yöntemleri yaklaşık bir hesap yapar dolayısı ile analitik sonuç gibi yüksek hassasiyette çözümler oluşturamayabilirler. Yapılan analizin hassasiyeti ise öncelikle hesaplama örgüsü içindeki elemaların büyüklüklerine, konumlarına, türlerine (üçgen, dörtgen temelli) ve eleman formülasyonuna (doğrusal, 2.derece vs) bağlıdır.

HAD yazılımlarının çok yüksek hesaplama zamanı gerektirebilmeleri, problemlerin modellenmesi, çözümlenmesi ve sonuçların doğru olarak değerlendirilebilmesinin zor olması ve hataya açık olması ve özellikle ilk kullanılan örneklerin yeterli sonuç hassasiyetine sahip olmaması gibi sebepler de bu teknolojinin henüz yaygın olarak kabul görememesini açıklayabilir.

Yakıt hücresini (fuel cell) kısaca tanımlamak gerekirse, bir elektrokimyasal dönüşüm aygıtıdır denilebilir. Bu elektrokimyasal dönüşüm esnasında elektrik ve ısı ortaya çıkar. Bir yakıt hücresinin temel yapısı bir elektrolit katmanı ve bunun her iki yanında bulunan gözenekli ve geçirgen yapıdaki anod ve katoddan ibarettir.

Tipik bir yakıt hücresinde gaz halindeki yakıtlar devamlı olarak anoda (negatif elektrod) gönderilir ve bir oksitleyici de (havadaki oksijen gibi) katod bölmesine (pozitif elektrot) beslenir; elektrotlarda meydana gelen elektrokimyasal etkileşim sonucunda da elektrik akımı elde edilir. Yakıt ve oksitleyici ile beslendiği sürece bir yakıt hücresi elektrik üremeyi sürdürebilir. Bununla birlikte korozyon ve bileşenlerin arıza yapması yakıt hücrelerinin çalışma ömrünü sınırlandıran unsurlardır.

Çeşitli yakıt hücresi tipleri geliştirilmiştir ve geliştirilmektedir. Bu yakıt hücreleri kullanılan yakıt-oksitleyici türlerine göre, yakıtın sistemin içinde veya dışında işlenmesine göre, elektrolitin tipine göre, işletme sıcaklığına göre vesaire sınıflandırılabilirler. Yakıt hücreleri genellikle kullanılan elektrolitlerin türüne göre sınıflandırılır ve yaklaşık çalışma sıcaklıklarına göre dizilmiş olarak başlıcaları;

MESMA (Module d'Energie Sous-Marin Autonome) temelde Fransız nükleer denizaltı tasarımlarında kullanılan sistemin türevi olan bir kapalı devre buhar türbini sistemidir. Nükleer sistemden tek önemli farkı su buharını elde etmek amacıyla atom enerjisi yerine daha farklı bir çevrim kullanmasıdır.

Esasen bu sistem etanol ile denizaltıda depolanan oksijenin 60 atmosfer basınç altında yakılmasıyla elde edilen buharın işlettiği bir türbin-alternator sistemidir. Yüksek basınç altında gerçekleşen bu yanma sayesinde yanma sonucu ortaya çıkan gazlar her derinlikte pompaya ihtiyaç olmadan dışarı atılabilir.

Stirling motoru'nun mucidi Robert Stirling (1790-1878) aslında İskoç Kilisesinin baş rahibiydi ve kendi icadı olan bu motora hava motoru adını vermişti. O günlerin buhar motorları sıklıkla patlayıp yakınlarındaki insanları öldürdüğü halde Stirling'in motoru hiç patlamadı.

1816'da Stirling yeni "hava motoru" için ilk patentini aldı ki sağ tarafta görülen çizim bu patente aittir. Bu ilk motor ve onu takip edenler 1940'lara, helyum ve hidrojen gibi diğer gazların da işletme akışkanı olarak kullanılmaya başlanmasına kadar "sıcak hava motoru" olarak adlandırıldılar.

Stirling motorları başlı başına bir motor sınıfını tanımlar. Bunlar sıcak havayı veya helyum gibi diğer gazları kendi çalışma çevriminde tekrar tekrar kullanan kapalı devre motorlardır.

Denizin altında çok uzun sürelerle ve çok yüksek sürâtlerle kalabilme hedefinde elde edilen ilk ciddi başarı Abd tarafından inşa edilen Nautilus nükleer denizaltısı ile elde edildi. Nautilus temelde ikinci dünya savaşı sonrasında Almanya'dan elde edilen teknoloji ile tasarımı yapılan boyutları büyütülmüş bir Tip-21 türevi ile Japon I-400 karışımı bir gövdeye nükleer bir enerji santralinin yerleştirilmesiyle inşa edilmiştir.

Doğada mevcut bir madde olan uranyum topraktan çıkartıldığında çeşitli izotoplarının bir arada bulunduğu bir haldedir. Çekirdeğinde 92 proton bulunan uranyumun bu ham halinde, en ağırlarının çekirdeğinde 146 nötron (yaklaşık toplam kütlenin %99.3'ü), orta ağırlıktakilerin (%0.7) 143 nötron ve hafif olanların (<%0.01) 142 nötron mevcuttur. Bu üç izotopun tanımlanması için çekirdeklerindeki proton ve nötron adetlerinin toplanmasıyla adlandırılırlar; uranyum-238, uranyum-235 ve uranyum-234.

İkinci dünya savaşı esnasında denizaltılar için su üstünde seyretmenin yıllar içinde giderek daha tehlikeli bir hâl alması sonucunda su altında daha fazla kalma ihtiyacı iyice artı. Özellikle bütün deniz stratejisini denizaltılar üzerine kuran Almanya için durum daha da elzemdi. Ümit vadeden walter türbini sisteminde gecikmeler ve nihayet başarısızlık yaşanınca Almanya başka sistemler geliştirmek için de çalıştı.

Bunun sonucunda geliştirilmeye çalışılan sistemlerden biri de kapalı devre dizel (KDD) oldu. KDD basitçe sıradan bir dizel motorunu atmosferden emilen hava yerine denizaltıda sıvı veya gaz halde depolanan oksijen ile işletme yöntemine dayanmaktadır. Aslında dizel motoru doğrudan saf oksijenle çalıştırılamaz bunu yerine depolanan oksijen yine denizaltıda depolanan bir asal gazla karıştırılarak meydana getirilen bir tür sunî hava ile işletilir.

Denizaltıcılık tarihinin başından beri en büyük hedef deniz yüzeyine bağımlılığı azaltıp olabildiği kadar uzun sürelerle su altında kalabilmek oldu. Bu hedef üzerindeki ilk önemli isabet ise Alman bilim adamı Helmuth Walter tarafından kaydedilmiş gibi görünüyor. 1930'larda profesör Helmuth Walter hidrojen peroksitin muhtemel bir güç kaynağı olarak kullanılabilmesine yönelik çalışmalara başladı.

Fakat benzer teknolojiye dayalı bir motor aynı dönemde Japonya tarafından bazı torpilleri sevk etmek için de kullanılıyordu ve bağımsız bir çalışma ile geliştirilmişlerdi. Bu Japon torpillerinden en bilinenleri ise ikinci dünya savaşının en mükemmel torpilleri olan Tip93 ve Tip95'lerdir. 1940'ların ilk yıllarına gelindiğinde Walter'in yaptığı çalışmalar netice vermeye başladı ve Alman donanması bazı araştırma denizaltıları inşa ederek bu sistemi denemek istedi.

Bir denizaltının gerçekten denizaltı olarak nitelendirilebilmesi için görev seyrinin tamamına yakınını su altında geçirebilmesi gereklidir. Bunu sağlamakta yaşanan teknolojik zorluklar sebebiyle savaş görevlerinde ilk kullanılmaya başlandıkları yıllardan itibaren ikinci dünya savaşına kadar geçen süre zarfında bu hedefe ulaşılamamıştır. 1. nesil diyebileceğimiz bu döneme ait denizaltılar seyirlerinin büyük bölümünü bir gemi gibi su üstünde yapan ancak hedefe yaklaşmak ve saldırmak ya da kaçmak için kısa sürelerle dalabilen araçlardı.

Ancak 2.dünya savaşı bu alanda büyük gelişmeleri de beraberinde getirdi. Bu gelişmelerin önemli bir bölümü de geleneksel olarak denizaltı teknolojisine her zaman büyük önem veren Almanlar tarafından gerçekleştirilmiştir. Radarların uçaklara bile yerleştirilebilir hale geldiği bu savaşta artık denizaltılar için su üstünde seyretmek çatışmayı kaybetmek anlamına geliyordu.