İnsansız Deniz Aracı Tasarımı ve Gövdesinin Akış- Yapısal Analiz Çalışması

Yıl 2026, Cilt: 42 Sayı: 1 , - , 07.04.2026

İsa Ünver , Musa Demirci

https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1881181

https://izlik.org/JA98LA76LC

Öz

İnsansız Yüzey Araçlarının (USV) işlevselliği hem hidrodinamik verimliliği hem de yapısal dayanıklılığı artıran gelişmiş mühendislik süreçlerine dayanmaktadır. Bu araştırma, SolidWorks programında oluşturulan, kendine özgü 7 metre uzunluğundaki V tipi trimaran gövdesinin tasarımını, ANSYS platformunda gerçekleştirilen çok alanlı analizler kullanarak doğrulamak için kapsamlı bir yaklaşım sunmaktadır. Bu çalışmanın temel yeniliği, tek bir disiplinin ötesine geçen ve gerçekçi denizcilik koşullarını yansıtmak için akış basıncı verilerini hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) analizinden yapısal analiz aşamasına doğrudan aktaran entegre mühendislik stratejisidir. Gövde, yüksek hızlarda sürtünmeyi en aza indirmek ve sert denizlerde stabiliteyi artırmak için keskin tabanlı V tipi trimaran konfigürasyonunda tasarlanmış ve hidrodinamik performansı CFD analizleri ile doğrulanmıştır. Bu doğrulanmış veriler kullanılarak, gövdenin dış kuvvetlere karşı direncini değerlendirmek için statik yapısal analizler yapılmış ve kritik alanlar için ayrıntılı bir optimizasyon kılavuzu oluşturmak üzere Von Mises gerilimi ve toplam deformasyon verileri kullanılmıştır. Ek olarak, çevresel titreşimlerin yapısal davranış üzerindeki etkilerini araştırmak için modal analiz gerçekleştirilmiştir. Ulusal savunma sanayi hedefleri doğrultusunda, bu çalışma tasarım, akışkanlar dinamiği ve yapısal mekaniği birleşik bir süreçte birleştirerek gelecekteki insansız deniz aracı geliştirme projeleri için yenilikçi bir çerçeve sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

Akışkanlar Dinamiği , Dalga Etkisi , İnsansız Deniz Aracı , Yapısal Analiz , Titreşim Analizi

Design Of an Unmanned Surface Vehicle and Flow and Structural Analysis of Its Hull

https://izlik.org/JA98LA76LC

Öz

The functionality of Unmanned Surface Vehicles (USVs) relies on sophisticated engineering processes that enhance both hydrodynamic efficiency and structural strength. This research introduces a comprehensive approach to validate the design of a distinctive 7-m-long V-type trimaran hull created in SolidWorks, using multifield analyses conducted on the ANSYS platform. The main innovation of this study is its integrated engineering strategy, which extends beyond a single discipline and directly transfers flow pressure data from a computational fluid dynamics (CFD) analysis to the structural analysis phase to replicate realistic maritime conditions. The hull was designed with a sharp-bottomed V-type trimaran configuration to minimize drag at high speeds and improve stability in rough seas, and its hydrodynamic performance was confirmed through CFD analyses. Using these validated data, static structural analyses were performed to assess the hull's resistance to external forces, employing Von Mises stress and total deformation data to create a detailed optimization guide for critical areas. Additionally, modal analysis was carried out to investigate the effects of environmental vibrations on structural behavior. In line with national defense industry objectives, this study provides an innovative framework for future USV development projects by integrating design, fluid dynamics, and structural mechanics into a unified process.

Anahtar Kelimeler

Computational Fluid Dynamics , Unmanned Surface Vehicle , Structural Analysis , Vibration Analysis , Wave Effect

Kaynakça

• [Bolbot, V., Sandru, A., Saarniniemi, T., Puolakka, O., Kujala, P. ve Valdez Banda, O. A., 2023, Small unmanned surface vessels—a review and critical analysis of relations to safety and safety assurance of larger autonomous ships, Journal of Marine Science and Engineering, 11 (12), 2387.
• Yang, P., Xue, J. ve Hu, H., 2024, A bibliometric analysis and overall review of the new technology and development of unmanned surface vessels, Journal of Marine Science and Engineering, 12 (1), 146.
• Wu, J., Li, R., Li, J., Zou, M. ve Huang, Z., 2023, Cooperative unmanned surface vehicles and unmanned aerial vehicles platform as a tool for coastal monitoring activities, Ocean & Coastal Management, 232, 106421.
• Boretti, A., 2025, Navigating the future: the expanding role of unmanned surface vehicles in maritime security, Journal of Transportation Security, 18 (1), 1-23.
• Erdil, B., 2021, İnsansız hava araçlarının kullanım alanları ile bu araçların Türkiye’nin yurtdışı operasyonlarındaki yeri ve önemi, Bölgesel Araştırmalar Dergisi, 5 (2), 581-607.
• ASELSAN, 2023, İNSANSIZ DENİZ ARAÇLARI, https://www.aselsan.com/tr/blog/detay/387/insansiz-deniz-araclari: [09.09.2025].
• Şahin, A., 2023, Savunma Sanayiinin Yeni İhtisası: İnsansız Deniz Araçları, https://www.savunmasanayist.com/savunma-sanayiinin-yeni-ihtisasi-insansiz-deniz-araclari/: [07.05.2025].
• Hou, G., Johnson, B., Degroff, J., Trenor, S. ve Michaeli, J., 2019, Dynamic response modeling of high-speed planing craft with enforced acceleration, Ocean Engineering, 192, 106493.
• Wang, J., Zhuang, J., Su, Y. ve Bi, X., 2021, Inhibition and hydrodynamic analysis of twin side-hulls on the porpoising instability of planing boats, Journal of Marine Science and Engineering, 9 (1), 50.
• Ghadimi, P., Nazemian, A. ve Ghadimi, A., 2019, Numerical scrutiny of the influence of side hulls arrangement on the motion of a Trimaran vessel in regular waves through CFD analysis, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 41 (1), 1.
• Refsnes, J. E. G., 2007, Nonlinear model-based control of slender body AUVs, Norwegian University of Science and Technology, 30 (226), 229-231.
• Budiyanto, M. A. ve Fikri, A. H., 2022, Performance Test of the Unmanned Surface Vehicle Model for Observation Marine Object, Journal of Applied Science and Engineering, 25 (5), 1007-1014.
• Zhuang, J., Li, X., Wang, J., Zhang, L., Zhang, L., Yang, J. ve Huang, C., 2025, Experimental investigation on seakeeping performance of variable-structure SWATH in heading regular waves, Ocean Engineering, 315, 119783.
• Wirtensohn, S., Wenzl, H., Tietz, T. ve Reuter, J., 2015, Parameter identification and validation analysis for a small USV, 2015 20th International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR), 701-706.
• Shao, G., Ma, Y., Malekian, R., Yan, X. ve Li, Z., 2019, A novel cooperative platform design for coupled USV–UAV systems, IEEE Transactions on Industrial Informatics, 15 (9), 4913-4922.
• Bai, X., Li, B., Xu, X. ve Xiao, Y., 2022, A Review of Current Research and Advances in Unmanned Surface Vehicles, Journal of Marine Science and Application, 21 (2), 47-58.
• Su, Y., Wang, J., Zhuang, J., Shen, H. ve Bi, X., 2021, Experiments and CFD of a variable-structure boat with retractable twin side-hulls: Seakeeping in waves, Ocean Engineering, 235, 109358.
• Nazemian, A. ve Ghadimi, P., 2021, Global optimization of trimaran hull form to get minimum resistance by slender body method, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 43 (2), 67.
• Poundra, G., Utama, I., Hardianto, D. ve Suwasono, B., 2017, Optimizing trimaran yacht hull configuration based on resistance and seakeeping criteria, Procedia engineering, 194, 112-119.
• Şengül, B., Yılmaz, F. ve Sönmez, U., 2025, AUTONOMOUS/UNMANNED MARITIME VEHICLES: AN EVALUATION OF REGULATORY COMPLIANCE IN TERMS OF INTERNATIONAL MARITIME CONVENTIONS AND MARINE ACCIDENTS, Güvenlik Bilimleri Dergisi, 14 (1), 27-58.
• Dabit, A. S., Lianto, A. E., Branta, S. A., Laksono, F. B., Prabowo, A. R. ve Muhayat, N., 2020, Finite Element Analysis (FEA) on autonomous unmanned surface vehicle feeder boat subjected to static loads, Procedia Structural Integrity, 27, 163-170.
• Wirtensohn, S., et al., 2015, Parameter identification and validation analysis for a small USV. in 2015 20th International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR). IEEE.