SERBEST SU YÜZEYİNE YAKIN DERİNLİKTEKİ DENİZALTININ MANEVRA SORUNLARININ İNCELENMESİ

Yıl 2023, Sayı: 23, 55 - 65, 31.07.2023

Kağan Yüce , Devrim Bülent Danışman

Öz

Gizlilik, denizaltıların en etkili özelliklerinden birisi olup; periskop derinliğinde bu özelliğini kaybetmeden görevlerini icra etmesi gerekmektedir. Ancak denizaltıların sahip olduğu form nedeniyle serbest su yüzeyine yakın derinlikte oluşan basınç dağılımı denizaltıyı başlı bir şekilde dalma yönünde harekete zorlamaktadır. Bu durumu nümerik olarak incelemek maksadıyla DARPA SUBOFF AFF-8 geometrisi ile OpenFOAM açık kaynak kodlu yazılımın çok fazlı akış çözücüsü kullanılmıştır. Ağ yapısı olarak da oluşturulan model, akış hacminden bağımsız dinamik hareket edebilen ‘overset’ hacmine yerleştirilmiştir. Oluşturulan ağın Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analiz sonuçlara etkisinin olup olmadığını incelemek maksadıyla da ‘Ağ Yakınsaklık İndeksi’ hesaplamalarıyla doğrulama çalışması yapılmıştır. Analiz sonuçlarında çapının 1,1 katı derinliğe yerleştirilen model, 0 (sıfır) derece açı değerinde bulunan dümenleri ve baştan 2,009 metre olarak belirlenen ağırlık merkezi ile başlı bir şekilde dalma hareketini yapmıştır. Bu manevra sorununu giderebilmek için ufki dümenlere aşağı yönde açı vermek ve baş taraftan balast atmak denizaltıcıların uyguladığı yöntemler olduğu öğrenilmiştir. Gelecek çalışmalarda bu çözümlerin etkisi parametrik olarak incelenecektir.

Anahtar Kelimeler

Denizaltı, manevra, serbest su yüzeyi, OpenFOAM, DARPA

Kaynakça

• [1] Takahashi, Kenshiro. Numerical simulations of comprehensive Hydrodynamic performance of DARPA SUBOFF submarine. Diss. 2019.
• [2] Kim, Howan, et al. "Six-DOF simulations of an underwater vehicle undergoing straight line and steady turning manoeuvres." Ocean Engineering, 2018. [3] Takahashi, Kenshiro, and Prasanta K. Sahoo. "Fundamental CFD study on the Hydrodynamic Performance of the DARPA SUBOFF submarine." International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. Vol. 58776. American Society of Mechanical Engineers, 2019.
• [4] Kale, Fatih Mehmet. Numerical investigation of flow around a submarine by openfoam and ansys fluent. Diss. Master’s Thesis]. Istanbul Technical University Institute of Science, Istanbul, Turkey, 2020.
• [5] Carrica, P. M., Y. Kim, and J. E. Martin. "Vertical zigzag maneuver of a generic submarine." Ocean Engineering 219, 2021.
• [6] Hussain, Arif, et al. "To study the effectiveness of stern appendages (Cruciform & X Shaped configurations) for maneuverability of autonomous underwater vessel using computational fluid dynamics." Ocean Engineering 272, 2023.
• [7] Guo, Haipeng, Guangnian Li, and Lin Du. "Investigation on the flow around a submarine under the rudder deflection condition by using URANS and DDES methods." Applied Ocean Research 131, 2023.
• [8] Özden, Yasemin Arıkan, M. Cansın Özden, and Fahri Çelik. "Numerical investigation of submarine tail form on the hull efficiency." Proceedings of the fifth international symposium on marine propulsors. 2017.
• [9] Sezen, Savas, et al. "Investigation of self-propulsion of DARPA Suboff by RANS method." Ocean Engineering 150, 2018.
• [10] Efremov, D. V., and E. M. Milanov. "Hydrodynamics of DARPA SUBOFF submarine at shallowly immersion conditions." TransNav: International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation 13.2, 2019.
• [11] Quintuña, María T., and Rubén J. Paredes. "Free Surface Effect Assessment of the Flow Around the DARPA SUBOFF-5470 Submarine Using OpenFOAM." International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. Vol. 85185. American Society of Mechanical Engineers, 2021.
• [12] Amiri, Mojtaba Maali, et al. "How does the free surface affect the hydrodynamics of a shallowly submerged submarine?." Applied ocean research 76, 2018.
• [13] Groves, Nancy C., Thomas T. Huang, and Ming S. Chang. Geometric characteristics of DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) SUBOFF models (DTRC model numbers 5470 and 5471). David Taylor Research Center Bethesda MD Ship Hydromechanics Dept, 1989.
• [14] Roddy, Robert F. Investigation of the stability and control characteristics of several configurations of the DARPA SUBOFF model (DTRC Model 5470) from captive-model experiments. David Taylor Research Center Bethesda MD Ship Hydromechanics Dept, 1990.
• [15] Celik, Ishmail B., et al. "Procedure for estimation and reporting of uncertainty due to discretization in CFD applications." Journal of fluids Engineering-Transactions of the ASME 130.7, 2008.