Kemere

Dün, hazırlanmakta olan "Refah Faciası" hakkındaki yazı için döneme ait resmî belgeleri ararken kamuoyu tarafından "Fulbright Anlaşması" olarak bilinen vahim hâdisenin resmî belgesine [1] TBMM'nin genelağ sitesinde istemeden (ve nihâyet) denk geldim. Aslında uzun zaman önce de bu belgeyi aramış ama bir türlü bulamamıştım ve şimdi Refah'dan önce rotada küçük bir değişiklik yapmak elzem oldu.

Resim.1) Uzun yıllar boyunca devletin resmî görevlileri, düzenin sahipleri hatta Milli Eğitim Bakanları vs. tarafından, dalga geçer gibi, şehir efsanesi(!) olduğu iddia edilegelen 1949 tarihli anlaşmanın giriş bölümü ve ilk satırları.[1]

L300 incelemesinin bu üçüncü bölümünde denizaltı mukavim tekneleri hakkındaki deney çalışmalarında kullanılan söz konusu cisimlerin, tamamen eşdeğer ölçülere sahip haricî ve dahilî kemere yerleşimlerindeki d(E) "doğrusal-(Euler)" burkulma davranışlarının Calculix sonlu elemanlar çözücüsü ile elde edilen sonuçlarından bahsedilecektir.

İlk bölümde haricî kemereli yapının yük altındaki titreşim davranışları ve ikinci bölümde ise kemere yerleşimlerinin doğal frekans üzerindeki etkilerinden bahsedilmiş, ilâve olarak kullanılan her iki geometrinin ölçüleri verilmişti. L300 modelleri özel olarak hidrostatik yük altındayken vasatta ve kemereler arasında burkulmak üzere ölçülendirilmiş yapılardır.

Dümenler, gemilerin güvenle ve istenilen şekilde seyir yapabilmesi için son derece önemli, hayatî unsurlardır. Bu sebeple tasarımları da çok çeşitli açılardan dikkât ister örneğin hidrodinamik açıdan bakıldığında; gövde-dümen, pervane-dümen etkileşimleri gibi ayrıntılar da dümenin yapısından bağımsız olmalarına rağmen tasarımın başarılı olabilmesi için gözardı edilemeyecek kadar önemlidir. Kullanım alanlarına ve ihtiyaçlarına bağlı olarak dümenlerin mekanik nitelikleri de gâyet hassas ve zorlu mühendislik problemleri sunabilir.

Resim.1) Burada yapılacak hesaplamalı incelemeler için seçilmiş, gemi dümenleri açısından önemli sayılabilecek bâzı kanat kesitleri.

Bir tahminde bulunmak gerekirse; bu yazıyı okumaya çalışanların yaklaşık %49'u ne denmek istendiğini hiçbir şekilde anlayamayacak, yaklaşık %37'si kısmen ucundan ama büyük ölçüde tersinden anlayacak ve inanmayacak, kabaca %13'ü anlayacak ama vaziyet icâbı inkâr etmesi gerektiği için öyle yapacak ve geriye kalan helâlinden yaklaşık %'1 ise çok iyi anlayacak ki işte sadece o birkaç kişi için yazmaya değerdi. İkinci itici etken olarak denilebilir ki; mîzan kurulup hesap görüldükten sonra defter elime iskeleden verildiğinde, hiç olmazsa üzerinde ilâve olarak bir de "dilsiz şeytan" yazmamasını sağlayabilme yönünde küçücük bir ümitten de bahsedilebilirdi.

Denizaltıların temel yapılarını meydana getiren mukavim tekneler, cidarlarını destekleyen kemerelerin yerleşim düzenlerine göre iki temel alt başlıkta ele alınabilir; iç kemereli ve dış kemereli olarak. Bütün tek cidarlı denizaltılar için kemereler (mecburen) içeridedir. Çift cidarlı denizaltılar ise tasarımcılara daha geniş yerleşim seçenekleri sunarlar ki bu tür denizaltılarda yerine ve ihtiyaca göre kemerelerin içe ve/veya dışa yerleştirilebilmeleri söz konudur. İkinci seçeneğin sağlayabildiklerinden yararlanabilmek için kimi zaman yarı-çift cidarlı tasarımlar da üretilmektedir.

Resim.1) Çalışmada kullanılan L300 deney modellerinin dış kemere (üst) ve iç kemere (alt) durumuna göre eksensimetrik kesitleri ve temel (mm) ölçüleri. İki kesit alan olarak eşdeğerdir.

Aslına bakılırsa yazının başlığına rağmen burada pek de rota verme gibi geniş bir konu ele alınacak değil, eğer bahsi geçecek kitaptan numune olarak yapılacak birkaç cümlelik alıntı hâriç tutulursa...

Yanda kapağı görülen kitabı bulabilenler o konuya da doğrudan girebilir fakat buradaki asıl mesele; basıldığı tarih itibarı ile dil, daha doğrusu Türkçe denizcilik dili ve yakın tarih dilimi içinde geldiği acı noktayı göstermeye yönelik nirengi noktalarından birini koymaktan ibâret olacak.

"M. Hayreddin Kaliçun tarafından yazılan ve 1938'de yayınlanan otuziki sayfalık bu küçük kitap bilhassa yazıldığı dönemin denizci dilini göstermesi açısından da önemli bir belge olarak değerlendirilebilir. Eğer fırsat olur da bu konu devam ettirilebilirse; ondört sene sonra Türkiye'nin Natoya girmesiyle başlayan sürecin (diğer hususlar yanında) denizci dili üzerindeki tahrip edici etkisi ve daha 1960'larda, yeni düzenin dile ve bu kök üzerinden ilgili herşeye ne seviyede bir hasar verdiği benzer örneklerle gösterilmeye çalışılacak. Neyse şimdilik lâfı daha fazla uzatmadan eserden küçük birkaç alıntıyı [sarı] sunmak gerekirse:

Bu kitaba bir sahafta denk gelmiştim, elimdeki sadece birinci bölüm ve muhtemelen devâmı da mevcut. Eğer bir arama motorundan yardım istenirse bugünlerde aynı kitabı satan bir iki sahaf daha bulabilmek de mümkün gözüküyor...

Kısa süre önce bahsi geçen, halka şeklindeki mesnetli bir levhanın doğal frekanslarının Elmer'in güncel cidar çözücüsü ile incelenmesinin devamı olarak, bu kez çift yönlü eğriliğe sâhip bir yapı olan küre üzerinde, benzer ikinci bir deneme daha yapılması uygun oldu. Böylece söz konusu çözücünün yeteneklerinin biraz daha iyi anlaşılabilmesi mümkün olacaktı.

Resim.1) SDLS07-89 çalışması için "tam küre" için Gmsh ile elde edilen beş farklı çözünürlükteki 2B cidar elemanlarından oluşan hesaplama örgülerinin ElmerGUI içinde görünümü.

Küre üzerinde düzenli örgü oluşturabilmek için gereken betik daha önce verilmişti ve oradaki yarım küre aynalanarak tam küre edildi. Eleman sayılarının çözüm hassasiyeti üzerindeki etkisini anlayabilmek için de beş farklı ölçü kullanıldı; söz konusu betik üzerinde her eğri için düğüm sayısını tanımlayan "ds" değişkeni kullanılarak (1x) için kenar başına 6 düğüm (beş eleman) 2x için 12 düğüm (onbir eleman) vs. şeklinde. Tabii oradaki yarıçap değişkeni (r0) da buradaki ihtiyaca göre değiştirildi. Söz konusu betiğin son bölümüne nasıl bir ilâve yapılaması gerektiği ve Elmer için örgü ithalinin nasıl yapılacağı ise önce bölümde açıklandığı gibidir.

Önişlem için ihtiyaç duyulan tüm veriler aşağıdaki gibidir:

• Yarıçap = 2,5m
• Et Kalınlığı = 0,1m
• Esneklik Katsayısı = 200e09Pa
• Poisson Oranı = 0,30
• Yoğunluk = 7.800kg/m³

Burada elde edilecek hesaplamalı çözümlerle karşılaştırılacak olan Afnor verisini teşkil eden nazarî çözüm yöntemi için [2] incelenebilir.

Çizelge.1) Beş farklı örgü ve birinci derece 404 cidar elemanları ile elde edilen serbest titreşim modlarının (Hz) özeti. Hata oranları beş mod için elde edilen oranların ortalamasıdır ve hata oranları alaçka frekanstan yükseğe doğru hafifçe artma eğilimdedir.

Görüldüğü gibi, önceki çalışmada düz levha üzerinde elde edilen sonuçlara nazaran burada çok daha düşük hata oranları gerçekleşmiştir. Sonraki safhalarda bu cidar çözücüsünü burkulma açısından değerlendirmek de düşünülebilir.

Adının da işâret ettiği (Gnu's Not Unix!) üzere açık-kaynak hareketinin eski (1986) ve köklü yazılımlarından olan gnuplot, temel olarak komut satırından idâre edilen fonksiyon/veri çizim programıdır. Sâhip olduğu yetenekler sebebiyle dünya çapında bilim/mühendislik camiası tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır, fakat Türkiye açısından aynısını ifâde etmek biraz zordur, zirâ pencereci ve de tencereciyiz biz...

Bu yazılımı, ilgilenebilecek olan gençlere ve geleceğin mühendis adaylarına biraz tanıtabilmek için birşeyler söylemek icâb ediyordu. Uygulamalı bir örnek verebilmek için de ilgi çekici olabilecek bir konu gerekliydi. Bu doğrultuda sitenin gidişâtı ile de bağlantılı "takviyesiz silindirik kabukların burkulması" hakkında yayınlamış bir veri dizisi gâyet uygun gözüküverdi.

 ♦ uçbirim:
wget http://alarga.uskudar.biz/dosyalar/noktalar.dat.tar.gz

İçeriğine bakıldığında görülebileceği gibi elimizde çeşitli yarıçap/kalınlık oranları için elde edilmiş denel burkulma yükü değerlerinin analitik çözüme oranlarını gösteren (x;y) düzeninde verilmiş ve boşluk/sekme ile ayrılmış 314 satır veri mevcut.

Geçtiğimiz Nisan ayında Elmer'in 8.4 sürümünün yayınlanmasıyla birlikte, diğer bâzı yenilikler ve iyileştirmeler yanında bu zamana kadar eksikliği hissedilen iyi bir cidar çözücüsü yönünde önemli bir adım da atılmış oldu. Söz konusu çözücünün yeteneklerini kavrayabilmek için ilk olarak halka şeklinde ince bir levhadan müteşekkil olan bir yapının doğal frekanslarının incelenmesi ve yöntem doğrulanması çalışmaları için hazırlanmış olan Afnor SDLS04/89 [1] tercih edildi.

Titreşim kapsamındaki konular mühendislik için son derece önemli ve temel bir inceleme sahasını oluşturmaktadır. Uygulama alanına bağlı olarak bu konu çok çeşitli yönlerden incelenebilir. Doğrudan Deniz Mühendisliğine atlanırsa, titreşim kökenli durumların denizcilik açısından çok geniş bir değerlendirme ve inceleme zarfına sahip olduğu da söylenebilir.

Burada çok kısaca bahsi geçecek konu ise yapıların doğal frekans davranışlarının yük altındaki değişimleri hakkında olacaktır. Mevzu doğrudan (bilgisayar destekli) hesaplamalı olarak ele alınabileceği için denizaltı mukavim teknelerinin tasarımı hakkındaki en zengin açık-kaynak içeriği meydana getiren, Kanada-Hollanda ortaklığı ile gerçekleştirilmiş birtakım denel araştırma çalışmalarına ait veriler temel alınacaktır.

1997 Nobel fizik ödülü [1] ortak çalışma yapan üç kişi tarafından paylaşılmıştı: Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji ve William D. Phillips. "Lazer ışığı ile atomları soğutmak için yöntem geliştirilmesi"ni temel alan söz konusu çalışmanın açtığı yol, geleceğe yönelik son derece ilgi çekici teknolojik gelişmelerin de bir işâreti gibiydi. Mevzunun fizik temeline ve tarihçesine hızlı bir giriş yapmak isteyenler [2] ile işe başlayabilir çünkü meselenin bu tarafları pek de mevcut yazının kapsamında olmayacak.

Bilhassa ikinci Dünya Savaşı döneminden sonra, çeşitli etkenlere bağlı olarak hızla yükselen hücumbot, korvet türü görece küçük donanma vasıtalarına yönelme eğilimlerinin, artan yüksek sürât talepleri ile de birleşmesi neticesinde, gemi mühendisliği camiasında yüksek sürâtli ve yuvarlak kesitli deplasman teknelerinin hidrodinamiği sahasında son derece kapsamlı çalışmalar yapılmaya başlanmıştı.

Bir Bilgisayar Destekli Mühendislik (BDM) çalışmasında en önemli safhanın kesinlikle "doğrulama" aşaması olduğu söylenebilir. Doğrulama faaliyetleri ise yapılacak uygulamaya olabildiği kadar yakın şartlarda gerçekleştirilmeye çalışılarak hem kullanılacak yazılımların yeteneklerinin ve sağlayabileceklerinin daha iyi anlaşılmasını hem de benzer modelleme çalışmalarında mühendislerin, nasıl bir yaklaşım uygulanabileceğini ve ne seviyede bir sonuç hassasiyeti beklenebileceğini kavranmasını sağlayabilir.

Bu yönde bir dizi örnek vermek amacıyla, bâzı temel çalışmalar ilgili ziyaretçilere sunulmaya başlanacaktır. İlk numune sonlu elemanlar yöntemi kullanan Calculix [5] adlı açık kaynak BDM yazılımı ile serbest bir metal halkanın doğal frekans davranışının incelenmesi hakkında olacak.

Biraz da "Milli Gemi"nin oldukça uzun hikâyesinden kısaca bahsedelim. Yine de gördüğünüz ve bildiğiniz kısmından değil de azıcık farklısından. Yoksa bilinenleri tekrar etmenin kime ne faydası olur? Kamuoyunun bildiği ve tanıdığı MİLGEM, meselenin meyvesiydi ama buraya nasıl bâdirelerden sonra gelinebildiği ve yol boyunca yaşananlar, çeşitli açılardan önemini dâima muhafaza edecektir ve unutulmaması gereklidir.

Resim.1) HRS 1.300 türevi, muhtemel ilk Milgem kavramsal tasarıma eşdeğer bir çizim. Silah yükü, düşük RKA önceliği ve gelişmiş hidrodinamik nitelikler dikkât çekici.

TCG Heybeliada aslında dördüncü(!) MİLGEM çalışmasıydı çünkü ilk üçü türlü dümenlerle yok edilmişti. Gerçek başlangıç noktasını bulabilmek için ise 32 veya 33 yıl kadar geriye dönmemiz gerekirdi.

RBS15Mk3 [1] ve NSM [2] gibi bâzı yeni nesil gemisavar güdümlü mermilerinin sahip olduğu bilinen ilgi çekici nitelikler içinde en önemlilerinden biri hassas "Hedef Zamanı" yeteneğidir. Düşman geminin hava savunmasını zaafiyete uğratma açısıdan son derece önemli bir katkı sağlayan bu taktik uygulama kısaca açıklamak gerekirse; belli bir konumdan hatta farklı noktalardan ve araçlar üzerinden aynı hedefe yönelik fırlatılan birden fazla gemisavar füzenin uçuşlarını; hedefe farklı yönlerden ve tam aynı anda ulaşmalarını sağlayacak şekilde programlamayı ve uygulamayı kapsar.

Özellike Malvinas Savaşı'nda yaşananlardan sonra gemiler üzerinde kullanılan füzesavar karşı-önlem teknolojilerine verilen önemin iyice artması neticesinde bu alanda sağlanan gelişmelere sebebiyle, gemisavar füzeleri tasarlayanlar da doğal olarak yeni karşı-karşı-önlemler geliştirmeye başlamıştır.

Bu yöndeki ilk uygulamalar füzeleri alçak irtifadan deniz yüzeyine çok yakın uçurmak sûretiyle, radar ufkuna bağlı olarak gemi tarafından olabildiği kadar geç fark edilebilmelerini sağlayarak, geminin tepki süresini kısaltmak şeklinde gerçekleştirilmiştir. Füzelerin imâlinde daha uygun malzemeler kullanmak vs. yoluyla Radar Kesit Alanını küçültmek, sert kaçınma manevraları yaparak [3] gemi tarafından vurulmalarına engel olmaya çalışmak, ses-üstü seyir yapabilen daha hızlı tasarımlara yönelmek, uygulanan diğer belli başlı çözüm yaklaşımları olmuştur. Daha gelişmiş katmanlı hava savunma sistemlerini aşabilmek için ise daha da fazlası gerekliydi ki bu durumda ilk "Kurt Sürüsü" [3] yaklaşımları da geliştirilmeye başlanmıştır...

Resim.1) Bir çift Saab RBS-15 Mk4 Gungir gemisavar füzesinin temsili resmi. [1]

Bugün için gelinen noktada artık tek gemisavar füzeyle hatta geniş aralıkla hedefe doğrudan fırlatılmış birden fazla düz uçuşlu füze ile bile ortalama bir savaş gemisine isâbet sağlayabilmek oldukça güçtür. Mevcut gemi hava savunmalarını aşabilmek için artık daha iyisine ihtiyaç vardır. Bu sebeple diğer bütün teknolojik gelişmeler yanında, füzelerin eşgüdümlü salvo hücumu vazgeçilmez bir önem arz etmektedir.

İskandinavyalıların bilhassa donanma teknolojisi sahasında özgün çözümler üretebilme yeteneği ve sıklıkla dünya genelindeki eğilimleri belirleyen yönü, gerçekten de dikkât çekicidir; dünya üzerinde donanma kullanımına giren ilk denizaltı havadan bağımsız tahrik sistemi, ilk gerçek düşük izli gemi tasarımı vs. gibi... İşte bu yazının konusunu meydana getiren yetenek için de aynı durum geçerlidir ki burada bahsi geçen füzeler üzerinde (şimdi ele alınnmayacak olan) daha başka öncü teknolojiler de mevcuttur.

"Hedef Zamanı" yeteneğinin bizim açımızdan da doğal olarak çift yönlü bir etkisi söz konusudur. Öncelikle gemilerimizi bu tür silahlara karşı ne seviyede ve nasıl koruyabiliriz? İkinci olarak bu yeteneği kendi silah sistemlerimiz üzerine nasıl uygulayabiliriz? Ayrıca önceki maddeye bağlı olarak, düşman füze-savunmasını aşabilmek için artık vazgeçilmez bir ihtiyaç hâline gelen, gelişmiş güdümlü mermi salvo yeteneği sebebiyle gemi güvertelerinde sadece sekiz adet satıhtan-satıha füze taşımanın kaçınılmaz yetersizliği kendini göstermektedir denilebilir, bilhassa Akdeniz gibi alengirli bir ortam için.

İkinci madde son derece gerekli olması bir yana pek zor gözükmüyor ama ilk madde kesinlikle öyle değil! Mevcut bütün suüstü kuvvetlerimizin füze-savunma yetenekleri açısından son derece yetersiz, hatta İstanbul Sınıfı gibi henüz denize dahi inmemiş gelecek nesil gemilerimizin bile, daha kavramsal tasarım aşamasında yapılan (ABD tarafından dikkâtlice yönlendirilmiş) hatalı tercihler sebebiyle, bu tür yeteneğe sahip yeni nesil silahlar karşısında aciz kalabilme ihtimâlinin oldukça yüksek olması endişe verici olarak değerlendirilebilir fakat bu ihtimâlin sayısal incelemeye dayalı teknik değerlendirmesi ayrı bir yazının konusu olacak gibi görünüyor. Gerçi böyle mevzulara artık pek giresim yoktu ama Barış için gelsin!

Tam 60 sene önce Morin, Vanadyumdioksit'in safha geçiş davranışını [11] keşfetmiş olmasına rağmen ancak 9 sene kadar önce Vanadyum temelli bir bileşik olan VO₂'nin bu ilginç niteliğine ait bâzı yeni makalelerin yayınlanmasıyla, konu ilk kez daha geniş kitleler tarafından da ilgi çekmeye başlamıştı. Sonrasında geçen kısa zaman içinde mevzuyla ilgili, giderek artan ar-ge faaliyetleri neticesinde daha dikkât çekici yeni bulgulara [1] da ulaşılmaya başlandı.

Resim.1) Vanadyumdioksit'in ilgi çekici ısıl davranışını gösteren bir ölçüm sonucu.

Günümüz itibârı ile ise muhtelif ülkeler tarafından VO₂'nin yeteneklerinden yararlanmaya yönelik kapsamlı çalışmalar sürdürülmektedir. Fizik ve kimya gibi temel bilimler ile mühendisliğin ortak çalışmasının söz konusu olduğu bir saha olan "Malzeme Bilimi", günümüzde teknolojik ilerlemenin arkasındaki en önemli etkenlerden biri, muhtemelen de birincisidir.

Atalet seyrüseferini mümkün kılan ilk olgunlaşmış donanım 1940'ların başında Almanya'da geliştirilen ve tarihin ilk balistik füzesi olan, daha sonra V2 olarak adlandırılacak A4 roketi [Resim.1] üzerinde kullanılmıştır denilebilir. Böylece, mesela yan rüzgârların sebep olacağı uçuş rotasından sapmalar veya motorların düzensiz çalışmasından kaynaklanabilecek seyir hızı değişikliklerinin sebep olacağı etkilerin donanım tarafından otomatik olarak düzeltilebilmesi ve silahın herhangi bir dış müdahale olmadan hedefe ulaştırılabilmesi amaçlanıyordu.

Tabii füzeler için böyle bir atâlet güdümü geliştirebilmek bir günde mümkün olmadı. Yine Almanya'da, 1934'de bu amaçla gerçekleştirilen ilk teşebbüsler söz konusu teknolojinin geliştirilebilmesi yönünde atılmış bilinen ilk adımlardı. Bu doğrultuda güdüm için basit sayılabilecek bir jiroskop donanımının üzerine yerleştirildiği ilk roket de alman A2 oldu. Bunu 1937'de daha geliştirilmiş bir donanım ile dikey fırlatılan A3 ve sonra 1939'da üç jiroskop kullanan A5 izledi.

Resim.1) Daha sonra V2 olarak adlandırılacak alman A4 roketinin boyuna kesiti ve atâlet seyrüsefer donanımının [kırmızı] yerleşimi, 1943 civarı.

Ve bütün bu ar-ge çalışmaları daha sonra V2 adıyla meşhur olacak A4 adlı silaha [Resim.1] ulaşılmasını sağladı. A4 için iki farklı güdüm sistemi geliştirilmişti. Bunlar ilki LEV-3 olarak adlandırılan donanımdır. LEV-3 iki serbest jiroskop, kumanda gerilimölçerleri, sarkaçlar, servo motorlar ve bağlantı bileşenlerinden meydana gelen bir düzen ihtiva ediyordu.

Geçen hafta içinde yakın bir arkadaşım, birbuçuk sene kadar önce hasarlı olarak aldığı ondört metrelik yeni yelkenli kayığının tamir işlerinin bitmekte olduğunu ve sıranın boyaya geldiğini söyleyerek, henüz boyamadan önce nasıl bir renk tercihi yapacağına daha iyi karar verebilmek için söz konusu teknenin dijital olarak renklendirilmiş görüntülerini oluşturmamı istemişti.

Bu doğrultuda hazırlanan ilk düz renk numuneleri kendisini kesmeyince bir de "göz kamaştırıcı" "curcuna boyası" uygulaması daha yapıp gönderdim. Aslında bu tür gemi boyama çalışmalarının hikâyesi geçtiğimiz yüzyılın başlarına uzanmakta olduğu için, bilâhare bu ilgi çekici hususu burada da kısaca ele almak iyi bir fikir gibi de görünüverdi...