Su Üstüne Yazı Yazsam Kalır mı?
Resim.1) Hollanda'da 1972'de hizmete alınan Dünyanın ikinci alçak-basınç deney havuzunun kesitini gösteren bir çizim.
Başarılı bir pervane tasarlayabilmek için pervane çevresinde oluşan basınç dağılımının, ortamdaki sıvı ile etkileşime girmesi neticesinde meydana gelen kovuklanma hâdisesinin çok dikkâtle incelenmesi gerektiği, oldukça uzun zaman önce anlaşıldıktan sonra, bu alanda etkili çözümler oluşturmaya yönelik çeşitli yaklaşımlar da geliştirilmeye başlanmıştı.
Kavitasyon tünelleri, 1895'de imâl edilen ilk örneğinden itibâren bu sahada kullanılan en yaygın donanımlar olduysa ve zaman içerek giderek geliştiyse de çeşitli ihtiyaçlar sebebiyle farklı araştırma yöntemleri de geliştirildi ki bunlardan biri olan "alçak-basınç deney havuzları" yazının konusunu teşkil edecektir. Söz konusu tesisler, köklü bir geçmişe sahip olan ve başlangıçta, gemi direncinin ölçekli modeller ile deney ve ölçümler yapmak vasıtasıyla tespit edilmesinde kullanılan, geleneksel gemi model deney havuzlarının oldukça gelişmiş, yenilikçi bir türevidir.
Bu görece yeni deney havuzu türünün bilinen ilk örneği 1960'larda SSCB'de inşa edilmiştir ve bu havuz günümüzde artık kullanılmamaktadır, hakkındaki bilgiler ise [Çizelge.1] son derece sınırlıdır. Kurulduğu zaman itibârı ile düşünüldüğünde, meşhur Krylov araştırma merkezine bağlı olarak inşa edilen bu yapının, tamamen askeri gemi mühendisliği arge'si amacıyla kullanıldığını kolayca tahmin edebilmek mümkündür, dolayısıyla tesis hakkında yeterli açık-kaynak veri bulunamaması doğal karşılanabilir. Tesisin, SSCB'nin yıkılışından sonra ise artık âtıl durumda kaldığı ve 2000'lere doğru tamamen hizmet dışına çıkartıldığı sanılmaktadır, kaldı ki yenilenecek olsaydı bile, boyutları sebebiyle güncel ihtiyaçlara cevap verebilmesi de artık mümkün değildi.
Resim.2) 1972'de Hollanda'nın Ede şehrinde kurulan, 2000 ve 2011'de yenilenen/geliştirilen ve hâlen MARIN tarafından işletilmekte olan 240m uzunluğundaki alçak-basınç deney havuzu: DWB.
Bugüne kadar dünya üzerinde kurulmuş olan üç alçak-basınç deney havuzundan en yenisi ise 1987'de Çin'in Wuxi şehrinde inşa edilmiş olup 2016'da yenilenmiştir ve CSSRC1 tarafından işletilmektedir. Bu tesisin kullanımı ile alâkalı elde yeteri kadar veri olmadığı gibi, boyut ve yetenek itibarı ile vasat bir havuzdur [Resim.3] ve bu sebeple yazının geneli, ister istemez, türünün en iyi örneği olan MARIN2 DWB havuzu [Resim.1, 2 ve 4] temelinde ilerleyecektir.
Alçak-basınç deney havuzları; fizikî, kinematik ve dinamik benzerlik kanunlarına dayanarak ölçekli deniz aracı modellerin incelenmesi sûretiyle gerçek deniz araçlarının nitelik ve davranışlarının kestirilmeye çalışılması amacıyla kullanılır. Bu tür havuzları geleneksel deney havuzlarından ayıran temel fark pervane, dümen gibi yapılar çevresinde oluşacak kovuklanma hâdisesinin ölçeklendirilebilmesi için ortam hava basıncının düşürülmesi ihtiyacıdır ki bu durumda kullanılması gereken ortam hava basıncı model ölçeğinin kareköküyle orantılı olacaktır.
Dolayısıyla kovuklanma olayını model ölçeğinde inceleyebilmek için öncelikle havuz içindeki atmosfer basıncının çok düşük seviyelere indirilebilmesi gerekir. MARIN-DWB sahip olduğu üç adet yüksek sığalı vakum tulumbası ile tesis içindeki havuz basıncını 2.500Pa gibi son derede düşük bir değere kadar indirebilmektedir ki bu tahliye işlemi yaklaşık dört saat sürer.
İç basınç bu kadar düşük bir seviye indiğinde, tesis binasının dışındaki atmosfer ile oluşan basınç farkı sebebiyle, bina cidarı üzerinde içe doğru ~100kN/m2 yük hâsıl olacağı da kolayca anlaşılabilir. İşte bu sebeple alçak-basınç deney havuzları daire kesitli çok büyük, beton basınç kapları olarak inşa edilirler. Deney ortamı tam sızdırmaz olduğu gibi araştırmacılar da çalışmayı özel bir bölme içinden, uzaktan idare etmek durumdadırlar.
Resim.3) Çin'in Wuxi şehrinde 1987'de hizmete alınan ve CSSRC tarafından işletilmekte olan dünyanın üçüncü alçak-basınç deney havuzu ve enine kesiti.
Hollandalılar denizciliğe dâima önem verdiler ki bu durum, zenginliklerinin çok büyük bölümünü asırlar boyunca çok uzak coğrafyalardaki mazlûm halkları, ağır zulümlerle sömürerek elde etmelerinin doğal bir uzantısıdır. Bu denizaşırı bölgeleri, denizcilikteki üstünlükleri sayesinde sömürebiliyorlardı ve bu esnada elde ettikleri hesapsız zenginliğin küçük bir bölümünü, denizcilik teknolojilerini geliştirme ve denizlerdeki üstünlüklerini sürdürme yolunda kolayca harcayabiliyorlardı. Dünyanın ikinci gemi model deneyi tesisinin 1876'da Hollanda'da kurulmuş olması3 bir rastlantı değildir elbet.
Son derece karanlık bir sömürgeci geçmişe sahip olan ve hâlen o zamanlar elde edilen zenginliğin üzerinde oturan bu ülkenin günümüzdeki davranışları da farklı değildir. Bugün sadece oyunun oynanış tarzı biraz değişti, sömürü hâlâ devam ediyor ama daha yumuşak bir şekilde. Bu adamların ne mal olduklarını anlayabilmek için sadece Srebrenica katliamında uygulamaya koydukları aşağılık devlet politikalarına bakmak bile yeterlidir.
Ne acıdır ki günümüzde Türkler dâhil pek çok Müslüman milletler üç kuruş para için bu ülkeye kapağı atıp onların helâlarını temizlemek, yemeklerini yapıp önlerine koymak, bulaşıklarını yıkamak, çöplerini toplamak vs. uğrunda hayatlarını heba ediyorlar, zavallılar! Neyse bunlardan da biraz bahsettim ki yazının teknik içeriğine bakıp, söz konusu ülkeye karşı en ufak bir olumlu his beslediğime yönelik bir şüphe oluşmasın...
Ülke Rusya Hollanda Çin
Şehir Leningrad Ede Wuxi
Kuruluş ~1965 1972 1987
Durum Hizmet Dışı Açık Açık
Uzunluk 50 240 150
Genişlik 5 18,0 7,0
Derinlik 5 8,0 4,5
Asgari Basınç - Pa ? 2.500 50
Azami Çekiş Hızı - m/sn 8,0 9,0 7,5
Azami Model Uzunluğu - m ? 13,0 4,5
Azami Pervane Çapı - m ? 0,40 ?
Dalga Yeteneği ? Evet Hayır
PIV Yeteneği ? Evet Evet
Hidroakustik Yeteneği ? Evet Hayır
Çizelge-1) Bugüne kadar inşa edilen üç alçak-basınç deney havuzunun bâzı temel özellikleri.
MARIN DWB, SSCB'de gerçekleştirilen ve türünün ilk örneğini olan bu yenilikçi deney tesisisin kavramsal olarak ele alınıp geliştirilmesi sûretiyle tasarlandı ve hızla inşa edilerek 1972'de NSMB4'ye bağlı olarak, DTT5 tanımlamasıyla hizmete alındı.
Tesis, 2000 ve 2011'de iki kez kapsamlı iyileştirme/geliştirme çalışmalarıyla günümüzdeki hâline ulaştı. Böylelikle model çekme hızı 4m/sn'den 9m/sn'ye yükseltildi, hava tahliye süresi 8 saatten 4 saate indirildi, hidroakusitk çalışmaların etkinliğini artırmaya yönelik olarak ikinci bir hafif ve sessiz çekme arabası [Resim.4] imâl edilerek eklendi ve havuza dalga yeteneği ilâve edildi ki bu vesileyle ismi de DWB6 oldu. Günümüz itibârı ile bu havuzda gerçekleştirilen çalışmalar:
Sakin suda direnç ve sevk deneyleri
Sakin suda kovuklanma başlangıcı ve gözlemleri
Basınç dalgalanma ölçümleri
Pervane gürültüsü ölçümleri
Akış gürültüsü ölçümleri
Dalga şartlarında denizcilik/hareket, dalga yükleri ve direnç artışı ölçümleri
Dalga şartlarında kavuklanma incelemeleri
Pervane havalanması incelemeleri
Tahlisiye düşme deneyleri
olarak sıralanabilir ve bu çalışmalar ihtiyaca göre hem olağan, hem de alçak-basınçlı atmosfer şartlarında gerçekleştirilebilmektedir. DWB'nin en önemli kullanılma sahası ise askeri deniz aracı tasarımlarının ses izlerinin incelenmesini ve iyileştirilmesini kapsamaktadır ki bu alanda yapılan çalışmaların verilerine açık kaynaklarda erişebilmek doğal olarak mümkün değildir.
Bu tesis yetenekleri bağlamında dünyada tek olduğu için gerek Avrupa, gerekse Kuzey Amerika kaynaklı donanma arge çalışmalarına da hizmet üretmektedir. Bu konuda daha fazla ayrıntıya ihtiyaç duyanlar hemen aşağıdaki kaynaklarda belirtilenlerden başlayarak ilerleyebilirler yazının fazla uzamaması için daha teknik konuların atlanması uygun olur.
Resim.4) MARIN (Hollanda) tarafından işletilmekte olan tesisin sessizlik öncelikli tasarlanmış hafif ve düşük gürültülü arabası (solda) ve 3,5m/sn çekme hızında ölçülen gürültü değerleri.
Nasıl ki kavitasyon tünellerinin bâriz bâzı kısıtlamaları ve zaafları varsa, alçak-basınç havuzları için de benzer bir durum geçerlidir. Kavitasyon tünellerinin çok daha yaygın olarak kullanılmasının arkasında yatan sebepler hem kurulum, hem de işletme açısından daha düşük maliyetli olmasında ve çalışma açısından daha kolay bir ortam sağlamasında yatmaktadır.
Bununla birlikte alçak-basınç havuzları da çok önemli üstünlüklere sahiptir ve bilhassa gelecek nesil teknolojilerin geliştirilmesinde önemini daha da artırabileceği varsayılabilir.
Bütün bunlardan sonra asıl meseleye gelirsek, Türkiye'nin denizcilik teknolojileri alanından olması gereken yere varabilmesi yolunda eksikleri çoktur. İTÜ'de KATMANSİS projesi kapsamında kurulmakta olan yeni büyük Kavitasyon Tüneli bu açıdan çok önemli bir sıçrama noktasıdır ve son derece önemli bir açığı kapatacaktır.
Diğer taraftan hala bâzı önemli eksikler mevcuttur. Bu bağlamda söz konusu eksiklerden birinin etkin olarak giderilebilmesi için mevcut alçak-basınç havuzlarından elde edilen tecrübelerden de faydalanarak, muhtemel bir gelecek nesil ve daha üstün nitelikte, askeri amaçlı "alçak/yüksek-basınç deney havuzu" tesisinin ülke denizciliğine sağlayabilecekleri konusunun, gemi mühendisliği camiası içinde tartışmaya açılması faydalı olabilir. Olumlu bir görüş oluşması hâlinde türünün ilk örneği olacak böyle bir tesis, tamamen milli imkânlarla rahatlıkla hem tasarlanıp, hem de inşa edilebilir.
Bir süre önce YTÜ kökenli meslektaşlarım kendi üniversitelerinde yeni bir deney havuzu çalışması yürütüldüğünü söylemişlerdi ama ayrıntıları bilmiyorlardı. İTÜ'deki havuz, güncel bâzı özel ihtiyaçları karşılamaktan uzak olduğu ve bu yönde bir iyileştirmeye de pek müsâit olmadığı için, ülkenin daha yetenekli bir deney havuzuna uzun zamandır ihtiyacı vardı, umulur ki yeni YTÜ tesisi bu ihtiyacı karşılayabilecek yeterlilikte gerçekleştirilebilir.
1. CSSRC: China Ship Scientific Research Centre ifâdesinden kısaltma. [geri]
2. MARIN: MAritime Research INstitute ifâdesinden kısaltma. [geri]
3. İlk tesis ise 1871'de İngiltere'de kurulmuştur. [geri]
4. NSMB: Netherlands Ship Model Basin. [geri]
5. DTT: Depressurized Towing Tank ifâdesinden kısaltma. [geri]
6. DWB: Depressurized Wave Basin ifâdesinden kısaltma. [geri]
5. A Century of Fluid Mechanics in the Netherlands, 2019, Fons Alkemade
6. Marine Propellers and Propulsion, 2007, John Carlton
7. Testing and Extrapolation Methods Propulsion, Cavitation Model – Scale Cavitation Test, 2002, ITTC - Recommended Procedures
8. Advances in Maritime Hydrodynamic Research During the Last Century, ?, M. W. C. Oosterveld
9. Noise Measurements Techniques and Hydrodynamic Aspects Related to Cavitation Noise, 2006, M. Felli
10. Propeller Cavitation Noise Investigations in a Free-Field Environment, 1982, L. J. Leggot