1 Gemi Tanımı
Gemi, bakış açısına göre iki şekilde tanımlanır.
Teknik tanım
Gemi; yükü, yolcuyu ve personeli suda mümkün olduğu kadar emniyetli, hızlı ve ekonomik olarak taşımak amacıyla yapılmış yüzen araçtır.
Yasal tanım
Gemi; adı, tonajı ve kullanım amacı ne olursa olsun, kürekten başka bir araçla yola çıkabilen her türlü deniz aracıdır.
2 Gemiler Nasıl Yüzer? Neden Batmaz?
Bir sıvıya bırakılan cisme, taşırdığı (yerini aldığı) sıvının ağırlığına eşit büyüklükte ve yukarı doğru bir kaldırma kuvveti etki eder. Buna Arşimet prensibi denir. Bir cismin yüzmesi ya da batması, ağırlığı ile bu kaldırma kuvveti arasındaki dengeye bağlıdır.
Konuyu izlemek için: Arşimet Prensibi ve Suyun Kaldırma Kuvveti (video)
Yüzen, askıda kalan ve batan cisimler
Yüzen cisim
Cismin yoğunluğu sıvınınkinden küçüktür. Cisim, bir kısmı sıvının içinde bir kısmı dışında kalacak şekilde dengede durur; kaldırma kuvveti ağırlığa eşittir.
Askıda kalan cisim
Cismin yoğunluğu sıvınınkine eşittir. Cisim tamamen sıvının içindedir ve nereye bırakılırsa orada dengede kalır; kaldırma kuvveti ağırlığa eşittir.
Batan cisim
Cismin yoğunluğu sıvınınkinden büyüktür. Kaldırma kuvveti ağırlıktan küçük olduğu için cisim dibe iner.
Örnek: Ever Ace ve çapası
Ever Ace dünyanın en büyük konteyner gemilerinden biridir: boyu 400 m, genişliği 61,5 m, su altında kalan kısmının derinliği (su çekimi) yaklaşık 17 m’dir. Yaklaşık 24 000 konteyner (200 bin ton civarında yük) taşıyabilir.
Böyle dev bir gemi, kendi ağırlığı ile yükünün toplamına eşit ağırlıkta su taşırana kadar suya gömülür; o noktada kaldırma kuvveti ağırlığı dengeler ve gemi yüzer. Gövdesi içi boş ve çok hacimli olduğu için bu dengeye tamamen batmadan ulaşır.
Aynı geminin çapası ise suya bırakıldığında doğrudan dibe iner. Çünkü çapa dolu çeliktir; taşırdığı suyun ağırlığı, yani ona etki eden kaldırma kuvveti, kendi ağırlığından çok küçüktür.
3 Kana Rakamları ve Yükleme Markası
Kana rakamları (draft markaları)
Kana rakamları, geminin o andaki su çekimini okumaya yarayan ölçü işaretleridir. Geminin baş ve kıç tarafında, her iki bordada bulunur; omurgadan su hattına kadar olan mesafeyi metre veya feet cinsinden gösterir. Mümkün olduğu kadar baş ve kıç dikmelere (kaimelere) yakın yazılır; büyük gemilerde vasatta, yani gemi ortasında da bulunur.
Kana rakamları tam dikmelerin üzerine yazılamadığında, gerçek draftı bulmak için okunan değere düzeltme uygulanır.
Nasıl okunur?
- Metrik sistem: Her rakamın yüksekliği 1 desimetredir (10 cm); rakamlar arasında da 10 cm boşluk bulunur.
- Feet sistemi: Markalar çoğunlukla Roma rakamlarıyla yazılır; her rakamın yüksekliği 6 inçtir ve rakamlar arasında 6 inç boşluk bırakılır.
- Her iki sistemde de rakamın alt kenarı, üzerinde yazan su çekimini gösterir.
Yükleme markası (Plimsoll markası)
Yükleme markası (fribord markası), geminin hangi bölgede ve hangi mevsimde en fazla ne kadar yüklenebileceğini gösteren işarettir. Geminin her iki bordasında, gemi boyunun ortasına konur ve gövde rengiyle kontrast oluşturan bir renkle boyanır. Uygulamayı başlatan İngiliz parlamenter Samuel Plimsoll’un adıyla Plimsoll markası olarak da bilinir.
| Harf | Anlamı | Açıklama |
|---|---|---|
| TF | Tropical Fresh Water | Tropikal bölgede tatlı suda yapılan yüklemede izin verilen en yüksek su hattı. |
| F | Fresh Water | Tatlı suda (örneğin bir nehirde) yapılan yüklemede izin verilen en yüksek su hattı. |
| T | Tropical | Tropikal bölgelerde yapılan yüklemenin sınırı. |
| S | Summer | Yaz mevsiminde yapılan yüklemenin sınırı. |
| W | Winter | Kış mevsiminde yapılan yüklemenin sınırı. |
| WNA | Winter North Atlantic | Kışın Kuzey Atlantik'te sefer yapan gemiler için yükleme sınırı. |
Dairenin iki yanındaki harfler, yükleme markasını veren klas kuruluşunu gösterir. Örneğin TL, Türk Loydu’nu ifade eder.
Kısa tarihçe
1836’da İngiliz gemilerinin dünyanın dört bir yanında kayıplar vermesi, gemi ve personel kayıplarının çok artması üzerine İngiltere Parlamentosu konuyu araştırmak için bir komite kurdu. 1850’de Ticaret Bakanlığı bünyesinde bir denizcilik departmanı kurulmasını öngören kanun çıkarıldı ve gemilerin alabileceği yük miktarı üzerine çalışmalar başladı.
Buna rağmen hükümet, parlamento üyesi Samuel Plimsoll ticaret gemilerinin yüklenmesine bir güvenlik sınırı getirilmesini isteyene kadar gemi işletmecilerine müdahale etmekten kaçındı. Plimsoll, haddinden fazla yüklenen gemilere “tabut gemiler” diyordu.
1875’te parlamentoya sunulan ilk tasarıdan sonuç alınamadı; halkın da desteğiyle 1876’da gemilerin yüklenmesini sınırlayan ilk kanun yürürlüğe girdi. Kanun önce İngiliz gemilerine ve İngiliz limanlarındaki gemilere uygulandı, zamanla bütün dünyada benimsendi.
4 Pervane ve Şaft Sistemi
Gemilerde ana makinenin ürettiği gücü pervaneye aktaran düzene sevk (itici) sistemi denir. Ana makinenin ürettiği dönme hareketi; krank şaftı ve varsa dişli kutusu üzerinden srast (itme) yatağına, ara şaftlara ve stern tüpten geçen pervane şaftına, oradan da pervaneye iletilir.
Pervane şaftı
Makine gücünü pervaneye ileten ve pervanenin üzerine takıldığı şafttır.
Ara şaftlar
Srast yatağı ile pervane şaftı arasındaki şaftlardır. Şaft donanımının boyu, ana makinenin gemideki yerine (ortada ya da kıçta) ve geminin boyuna göre değişir; ana makine geminin ortasındaysa birden fazla ara şaft bulunur.
Pervaneler
Pervane; dönen bir şaftın üzerine yerleştirilmiş, hidrodinamik biçim verilmiş kanatlardan (palalardan) oluşan ve itme kuvveti üreten düzenektir.
Pervane dönerken kanatların ön ve arka yüzleri arasında basınç farkı oluşur; itme kuvvetini bu fark doğurur. İtme kuvveti pervane şaftı üzerinden srast yatağına, oradan da gemi bünyesine iletilir ve gemi hareket eder.
Hatve (pitch, piç): Pervanenin, suda hiç kaymadığı varsayılırsa, bir tam turda ekseni doğrultusunda ilerleyeceği mesafedir.
Pervane çeşitleri
Sabit kanatlı pervane
Kanatları göbekle birlikte tek parça dökülen ya da göbeğe saplamalarla bağlanan pervanelerdir. Gemilerde en çok bu tip kullanılır. Kanat sayısı genellikle 2 ile 7 arasındadır.
Piç kontrollü pervane
Kanat açıları, göbekteki hidrolik pistonlarla değiştirilebilen pervanelerdir. Şaftın devri değiştirilmeden gemi hızı ayarlanabilir; şaftın dönüş yönü değiştirilmeden tornistan (geri yol) yapılabilir. Gemilerde sık kullanılır.
Halka kanatlı (toroidal) pervane
Bu pervanede kanat uçları serbest değildir: her kanat bir halka oluşturacak şekilde kıvrılıp yeniden göbeğe bağlanır. Tasarımı ABD’li Sharrow Marine firması geliştirmiştir; bu nedenle Sharrow pervanesi olarak da bilinir.
Klasik pervanede kanadın basınç yüzü ile emme yüzü arasındaki basınç farkı, kanat ucunda suyun bir yüzden diğerine dolanmasına ve uç girdabı oluşmasına yol açar. Uç girdabı enerji kaybına, gürültüye, titreşime ve kavitasyona neden olur. Halka kanatta serbest uç bulunmadığı için bu girdap büyük ölçüde zayıflar.
Avantajları
- Uç girdabı ve buna bağlı kavitasyon azalır.
- Daha sessiz çalışır; titreşim daha azdır.
- Orta devirlerde aynı devirde daha yüksek hız ve daha düşük yakıt tüketimi sağlar. Bağımsız bir tekne testinde (BoatTEST) 26–28 mil/saat hızda %18’e varan yakıt tasarrufu ölçülmüştür.
- Tekne daha düşük devirde kayışa geçer.
- Dar dönüşlerde ve geri yolda (tornistan) tutunma daha iyidir.
Sınırlamaları
- Pahalıdır: her pervane dolu metal bloktan işlenir ve fiyatı klasik bir pervanenin birkaç katıdır.
- Karmaşık biçimi nedeniyle hasar gördüğünde onarımı zordur.
- Şimdilik ağırlıklı olarak dıştan takma motorlu gezi teknelerinde kullanılmaktadır.
5 Özel Sevk Sistemleri
Pod tipi sevk sistemleri
Pod tipi sistemde pervaneyi çeviren elektrik motoru, teknenin altına asılı ve kendi ekseni etrafında dönebilen bir gövdenin (pod) içindedir. Motorun elektriğini gemideki dizel jeneratörler üretir.
Avantajları
- Ana makine daha serbest yerleştirilebildiği için daha fazla ambar alanı elde edilir.
- Uzun pervane şaftına, stern tüpe ve devir düşürücü dişli kutusuna gerek kalmadığından makine dairesi farklı tasarlanabilir (yakıt tanklarının düzeni vb.).
- Dümene, dümen makinesine ve kıç yanal iticilere gerek kalmaz.
- Manevra kabiliyeti daha iyidir.
- Mekanik tahrik elemanları azaldığı için gürültü düşer.
- Daha düzgün iz dağılımı ve tekne–pervane etkileşimi sayesinde titreşim azalır.
- Düşük hızlarda çalışma imkânı vardır.
- Makineler jeneratörü sabit devirde çevirdiği için yakıt tüketimi ve egzoz emisyonu azalır.
- Çift pervaneli uygulamalarda güç gereksinimi düşebilir.
- Montaj maliyeti düşer; pod, inşanın son aşamalarında takılabildiği için finansman giderleri azalır.
Dezavantajları
- Pahalıdır.
- Dizel-elektrik sistem nedeniyle enerji iletim kayıpları artabilir; ek elektrik panosu ve kablo sistemi gerekir.
- Tek pervaneli uygulamalarda güç gereksinimi fazladır (uygulamalar 6 m çap civarındadır).
- Güç sınırı vardır (en fazla yaklaşık 20 000 kW).
- Hız sınırı vardır (en fazla yaklaşık 26 knot); bu nedenle yüksek süratli teknelerde kullanılamaz.
- Sistemin toplam ağırlığı artabilir.
Nozullu pervaneler
Sabit kanatlı veya piç kontrollü bir pervanenin çevresine nozul yerleştirilerek sevk verimi artırılır. Sistem iki bileşenden oluşur: aerofoil kesitli dairesel bir nozul ve nozulun içindeki pervane. Nozulun varlığı, gövde üzerinde oluşan basınç kuvvetlerini azaltır. Bu tip pervaneler Kort nozulu olarak da adlandırılır; genellikle ağır yük altında çalışan veya çapı sınırlı olan pervanelerde kullanılır.
Süper tankerlerden denizaltılara, balıkçı teknelerinden römorkörlere kadar geniş bir uygulama alanı vardır. Sağladıkları:
- Daha yüksek çekiş gücü
- Daha yüksek itme kuvveti
- Daha iyi sevk verimi
- Daha iyi yönlendirme
- Daha az titreşim
- Pervanenin hasara karşı korunması
- Daha düşük işletme maliyeti ve yakıt tasarrufu
Diğer sistemler
Zıt dönüşlü pervaneler
Aynı şaft ekseni üzerinde, birbirine zıt yönde dönen iki pervane bulunur. Makine gücünün bir bölümü bir pervaneye, kalanı diğerine verilir.
Voith Schneider pervane
Düşey kanatlı bu pervane, itme kuvvetinin yönünü neredeyse anında değiştirebilir; manevra kabiliyeti çok yüksektir. Römorkörlerde ve feribotlarda yaygın olarak kullanılır.
Su jeti
Su, tekne altındaki bir girişten kanala alınır, pompa tarafından hızlandırılır ve kıçtan yüksek hızla dışarı atılır. İtme kuvveti, suya kazandırılan momentum artışından doğar.
Daha büyük gemilerde de kullanılmakla birlikte asıl uygulama alanı küçük ve yüksek hızlı teknelerdir. Geleneksel pervane yüksek hızlarda (45 knot dolayında) kavitasyona uğrarken su jetinin pompası normalde kavitasyona uğramaz. Manevra kabiliyeti de iyidir.
Manevra pervaneleri
Elektrik ya da hidrolik motorla çalışan baş ve kıç manevra pervaneleri (thruster), teknenin başını veya kıçını yana doğru itmeye yarar. Rüzgârın ve akıntının kuvvetli olduğu durumlarda gemilerin manevra yeteneği azalır; baş manevra pervanesi bu durumlarda büyük kolaylık sağlar. Kıç manevra pervanesi 50 ft (yaklaşık 15 m) ve üzerindeki tekneler için gereklidir.
Baş iter (bow thruster): Baş bodoslamanın biraz gerisinde, omurgaya yakın bir yere enine yerleştirilen bir tünel ve içindeki pervaneden oluşur; deniz suyunu bir bordadan emip diğer bordaya püskürtür.
6 Dümen Sistemi
Dümen yelpazesi, suya direnç göstererek teknenin dönmesini sağlayan ve dümen sisteminin ana parçası olan yassı kısımdır; dümenin, dümen boğazından aşağıda kalan bölümüdür.
Yandaki fotoğrafta dümen yelpazesi, üzerindeki tutyalar ve gövdedeki kana rakamları görülüyor. Tutyalar, çelik gövdeyi korozyondan korumak için bağlanan çinko anotlardır.
Dümen tipleri
İğnecikli dümen
Kıç bodoslamaya erkek ve dişi iğnecikler (menteşeler) yardımıyla bağlanan dümen tipidir.
Balanssız dümen
Yelpaze, ön kenarından dümen roduna bağlıdır; yelpaze alanının tamamı dönüş ekseninin arkasında kalır. Bu nedenle dümen roduna etki eden moment büyüktür.
Balanslı dümen
Yelpaze alanının bir bölümü dönüş ekseninin önünde kalır: dümen rodu, yelpaze genişliğinin ön kenardan 1/4’ü ile 1/3’ü arasındaki bir noktaya yerleştirilir. Böylece dümeni çevirmek için gereken moment azalır.
Yarı balanslı dümen
Yelpazenin üst bölümü balanssız, alt bölümü balanslıdır; yelpaze üstten bir boynuza (horn) bağlanır.
Kaynaklar
- Gemi ve Deniz Teknolojisi dergisi, sayı 160 (Şubat 2004): “Pod tipi sevk sistemleri” (Metin Koncavar) ve “Nozullu pervaneler” (Fahri Çelik, Serkan Ekinci).
- Konuyla İlgili Yapay Zeka Sohbeti – Gemini
- Halka kanatlı pervane: BoatTEST – The Sharrow Propeller, Motor Boat & Yachting – Sharrow MX-1, The Conversation – What is a toroidal propeller?