Review

Assessment of the Maneuvering Characteristics of Underwater Vehicles-II: Effects of Fluid Boundaries

Number: 220 December 31, 2021
TR EN

Su Altı Araçlarının Manevra Karakteristiklerinin Değerlendirilmesi-II: Akışkan Sınırlarının Etkileri

Öz

Düşey düzlemde de hareket yeteneğine sahip olan su altı araçlarının manevra problemi aracın yörüngesini tanımlamak için tüm serbestlik derecelerinin matematiksel olarak dikkate alınmasını gerektiren zorlayıcı bir problemdir. Literatürde bu probleme çözüm getiren çalışmalar ağırlıklı olarak aracın derin dalmış durumunu dikkate alırlar. Bu çalışmalar problemin çözümünü kolaylaştıran sonsuz akışkan alanı varsayımına dayanırlar. Bunun yanında su altı araçlarının haberleşme, konum belirleme, solunum ve yanma havası ihtiyacını karşılama ve deniz tabanının sörveyi vb. gibi çeşitli operasyonel ihtiyaçlar sebebiyle akışkan sınırlarına yaklaşması kaçınılmaz bir zorunluluktur. Bu zorunluluk aracın manevra performansının sınır etkilerini de kapsayacak şekilde tahmin edilebilmesini gerektirir. Bu gereklilik ise problemin yapısının değişerek karmaşıklık seviyesinin artmasına ve dolayısıyla cevaplanması gereken yeni soruların ortaya çıkmasına sebep olur. Karşılıklı etkileşimler sebebiyle ortaya çıkan düzlem dışı kuvvetler, sevk parametreleri ile kontrol yüzeyleri üzerindeki etkiler ve tüm bu etkilerin manevra modelinde nasıl temsil edileceği gibi hususlar bu soruların en önemlilerindendir. Söz konusu soruların cevaplandırılabilmesi için öncelikle sınırların varlığı sebebiyle aracın manevra karakteristiklerinde gerçekleşen değişimlerin ayrı ayrı incelenip matematiksel olarak ifade edilmeleri gereklidir. Matematiksel olarak ifade edilen bu etkilerin manevra modelinde temsil edilmesi ise ikinci aşamayı oluşturur. Bu aşamada hidrodinamik katsayıların sınır akışlarını kontrol eden parametrelerin (Froude sayısı, derinlik, dip omurga mesafesi vb.) de bir fonksiyonu olacak şekliyle mevcut manevra modellerinde kullanımı literatürde yaygın kabul gören yaklaşımdır. Hareket denklemleri sınır etkilerini de dikkate alacak şekilde yeni bir manevra modeli türetilmesi seçeneği ise halihazırda kavramsal düzeyde kalmış bir yöntemdir. Operasyonel ihtiyaçların su altı araçlarının artan oranda akışkan sınırlarına yakın kullanımını gerektirmesi son yıllarda bu alandaki akademik çalışmalara olan ihtiyacı artırmıştır. Bu durum sınır etkilerinin farklı yönlerinin ayrıntılı olarak incelenmesi için araştırmacıları motive ederek bu alanda hatırı sayılır seviyede bir literatürün oluşmasına sebep olmuştur. “Su altı araçlarının manevra karakteristiklerinin değerlendirilmesi” ana başlığının ikinci bölümünü oluşturan bu çalışma kapsamında; mevcut literatür yatay ve düşey düzlem serbestlik derecelerinde serbest su yüzeyinin varlığı sebebiyle meydana gelen değişiklikler ile bu iki düzlemin karşılıklı etkileşimleri, serbest su yüzeyinin takıntılar ile karşılıklı etkileşimi ve sevk sistemi üzerindeki etkileri ve deniz tabanının etkileri başlıkları altında sınıflandırılmıştır. Bunun yanında bu etkilerin manevra modellerinde temsil edilebilmesi için gösterilen gayretlere ve sınırların varlığının problemin sayısal ve deneysel analizine getirdiği ilave zorluklara da yer verilmiştir. Böylece konu hakkında genel bir değerlendirme yapılması ve literatürde eksik kalan potansiyel araştırma alanlarının belirlenmesi hedeflenmiştir.

Anahtar Kelimeler

References

  1. Amiri, M. M., Esperança, P. T., Vitola, M. A., & Sphaier, S. H. (2018). How Does the Free Surface Affect the Hydrodynamics of a Shallowly Submerged Submarine. Applied Ocean Research, 76(April), 34–50. https://doi.org/10.1016/j.apor.2018.04.008
  2. Amiri, M. M., Esperança, P. T., Vitola, M. A., & Sphaier, S. H. (2019). An initial evaluation of the free surface effect on the maneuverability of underwater vehicles. Ocean Engineering, 196(December 2019), 106851. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2019.106851
  3. Amiri, M. M., Sphaier, S. H., Vitola, M. A., & Esperança, P. T. (2018). URANS Investigation of the Interaction Between the Free Surface and a Shallowly Submerged Underwater Vehicle at Steady Drift. Applied Ocean Research, 84(June 2018), 192–205. https://doi.org/10.1016/j.apor.2019.01.012
  4. Bettle, M., Toxopeus, S. L., & Gerber, A. (2010). Calculation of Bottom Clearance Effects on Walrus Submarine Hydrodynamics. International Shipbuilding Progress, 57(3–4), 101–125.
  5. Broglia, R., Di Mascio, A., & Muscari, R. (2007). Numerical study of confined water effects on a self-propelled submarine in steady manoeuvres. Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference, 17(2), 443–450.
  6. Bystron, L., & Anderson, R. (2000). The submarine underwater maneuvering. Submarine Technology research and development. In The 5th International Conference on Submarines Selection (pp. 132–143). China Ship Scientific Research Center.
  7. Carrica, P. M., Kim, Y., & Martin, J. E. (2019). Near-Surface Self Propulsion of a Generic Submarine in Calm Water and Waves. Ocean Engineering, 183(May), 87–105. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng. 2019.04.082
  8. Conway, A. S. T., Valentinis, F., & Seil, G. (2018). Characterisation of Suction Effects on a Submarine Body Operating Near the Free Surface. Proceedings of the 21st Australasian Fluid Mechanics Conference (10-13 December 2018), Adelaide, Australia. Retrieved from https://people.eng.unimelb. edu.au/imarusic/proceedings/21/Contribution_766_final.pdf

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Review

Publication Date

December 31, 2021

Submission Date

August 18, 2021

Acceptance Date

December 8, 2021

Published in Issue

Year 1970 Number: 220

APA
Kırıkbaş, O., Kınacı, Ö. K., & Bal, Ş. (2021). Su Altı Araçlarının Manevra Karakteristiklerinin Değerlendirilmesi-II: Akışkan Sınırlarının Etkileri. Gemi Ve Deniz Teknolojisi, 220, 135-174. https://doi.org/10.54926/gdt.983658

Cited By