gemi dümen sistemleri

7/30/2019 gemi dmen sistemleri

1/103

T.C.MARMARA NVERSTES

FEN BLMLER ENSTTS

GEM DMEN KONTROL

SSTEMLERNN NCELENMES

Ferhat KASAPLI

(Teknik retmeni)

YKSEK LSANS TEZ

ELEKTRK ETM ANABLM DALI

ELEKTRK ETM PROGRAMI

DANIMANYrd.Do. Dr. smail TEMZ

STANBUL 2007


2/103

T.C.MARMARA NVERSTES

FEN BLMLER ENSTTS

GEM DMEN KONTROL

SSTEMLERNN NCELENMES

Ferhat KASAPLI

(Teknik retmeni)(141101220050019)

YKSEK LSANS TEZ

ELEKTRK ETM ANABLM DALI

ELEKTRK ETM PROGRAMI

DANIMANYrd.Do. Dr. smail TEMZ

STANBUL 2007


3/103

T.C.

MARMARA NVERSTESFEN B

LMLER

ENST

TS

KABUL VE ONAY BELGES

GEM DMEN KONTROL SSTEMLERNN NCELENMES

FERHAT KASAPLI nn Gemi Dmen Kontrol Sistemlerinin ncelenmesi isimli

Lisansst tez almas, M.. Fen Bilimleri Enstits Ynetim Kurulunun 15.05.2007 tarih

ve B.30.2.MAR.0.C1.00.00.sek./1590 sayl karar ile oluturulan jri tarafndan

ELEKTRK ETM Anabilim DalElektrik Eitimi Programnda YKSEK LSANS

Tezi olarak Kabul edilmitir.

Danman : Yrd. Do. Dr. smail TEMZ Marmara niversitesi

ye : Yrd. Do. Dr. Fuat ALARN Yldz Teknik niversitesi

ye : Yrd. Do. Dr. Yaar BRBR Marmara niversitesi

Tezin Savunulduu Tarih : 06 Haziran 2007

ONAY

M.. Fen Bilimleri Enstits Ynetim Kurulunun ................ tarih ve ...................sayl karar ile ... tarihinde ......................................n ........................ Anabilim Dal.......................... Programnda Y.Lisans (MSc.) derecesi almas onanmtr.

Marmara niversitesi

Fen Bilimleri Enstits Mdr


4/103

NSZ

Teknolojinin tm hzyla ilerlemeye devam ettii amzda kontrol yntemleride

bu gelimeye parelel olarak yenilenmekte ve artk insan beyni gibi kendi kendine

dnebilen, karar verebilen algoritmalar uygulamada kendine yer bulmaktadr. Bu

algoritmalardan biri olan ve ilk olarak 1974 ylnda Mamdani tarafndan buhar makinesinin

denetimi amacyla kullanlan bulank mantk da makinelere insanlarn zel verilerini

ileyebilme ve onlarn deneyimlerinden, nsezilerinden yararlanarak alabilme yetenei

verir.

Bu yksek lisans tezinde deerli vakitlerini ayran, yardmlarn esirgemeyen

deerli hocam Yrd. Do. Dr. smail TEMZ beye en iten kranlarm sunarm.

Mays 2007 Ferhat KASAPLI

I


5/103

NDEKLER

SAYFA

NSZ ........................................................................................................... I

NDEKLER.............................................................................................. II

ZET ............................................................................................................. V

ABSTRACT ................................................................................................... VII

YENLK BEYANI ...................................................................................... VIII

SEMBOL LSTES .......................................................................................X

KISALTMALAR........................................................................................... XII

EKL LSTES ............................................................................................ XIII

TABLO LSTES .......................................................................................... XVI

BLM I. GR VE AMA...................................................................... 1

I.1. GR..................................................................................................................1I.2. AMA ................................................................................................................2

BLM II. GEM DNAM VE DMEN SSTEMLER ..................4II.1 GEM DNAM ............................................................................................4

II.1.1. Gemi Hareket Notasyonlar ..................................................................4II.1.2. Newton-Euler yntemi ile Rijid Gemi Hareket Denklemlerinin

Elde Edilmesi...6II.1.2.1. Ktle Merkezine Gre teleme Hareket Denklemlerinin

Elde Edilmesi................................................................................8II.1.2.2. Ktle Merkezine Gre Dnme Hareket Denklemlerinin

Elde Edilmesi................................................................................9II.1.2.3. Kimyasal Tanker Gemisi..14

II


6/103

II.2. DMEN......17II.2.1. Dmen Donanmlar..17II.2.2. Dmen Tipleri ...17II.2.3. Donanmlarn almasn Salayan Glerin Temini.......18II.2.4. Teledinamik Transmisyonlarn Snflandrlmas ..............18

II.2.5. Dmen Makinelerinin Konstrksiyonlar....18II.2.6. Dmen Makinesi ve Kontrol Donanm ...........19II.2.7. Dmen Makinelerinin Yerletirildikleri Yerler.......20II.2.8. Dmen Makinelerinin Yerletirme Yerleri .............20II.2.9. Stimli yada Elektrikli, Hidro-Elektrik Makinelerin

Karlatrlmas.21II.2.10. Elektrikli Dmen Makinelerinin Sakncalar ........22II.2.11. Stimli Dmen Makinelerinin Elektrikli Dmen

Makinelerine Gre Dezavantajlar....22II.3. HDROLK SSTEMLER.....23

II.3.1. Hidrolik ve Pnmatiin Tanm.23

II.3.2. Hidrolikin Avantaj ve Dezavantajlar.23II.3.2.1. Avantajlar......................................................................................24II.3.2.2. Dezavantajlar ................................................................................24

II.3.3. Hidrolikte Kullanlan Semboller..........................................................24II.3.4. Basnl Yan retimi ..........24

II.3.4.1. Dili pompalar................................................................................25II.3.4.2. Paletli pompalar .............................................................................25II.3.4.3. Pistonlu pompalar ..........................................................................26II.3.4.4. Hidrolik pompa seimi...................................................................28

II.3.5. Hidrolik Ya Tank ...............................................................................28II.3.6. Hidrolik Filtreler .......29

II.3.6.1. Emi filtresi.29II.3.6.2. Dn filtresi..................................................................................30II.3.6.3. Basn filtreleri...............................................................................30

II.3.7. Basncn Ayarlanmas............................................................................30II.3.7.1. Basn emniyet valfleri ..................................................................30II.3.7.2. Direk uyarl basn emniyet valf..................................................31II.3.7.3. Pilot uyarl basn emniyet valf ...................................................32II.3.7.4. Basn drc valfler..................................................................32II.3.7.5. Basn sralama valfleri..................................................................33

II.3.8. Elemanlar ..........................................................................................33

II.3.8.1. Tek etkili silindirler........................................................................34II.3.8.2. ift etkili silindirler........................................................................35II.3.8.3. Teleskopik silindirler .....................................................................35

II.3.9. Yn Denetim Valfleri.............................................................................36II.3.9.1. 4/2 Yn kontrol valf..................................................................36II.3.9.2. 4/3 Kapal merkez yn kontrol valf ..............................................37II.3.9.3. 4/3 Ak merkez yn kontrol valfleri .............................................38II.3.9.4. 4/3 AB T merkez kontrol valfleri...............................................39II.3.9.5. 4/3 H merkez kontrol valfleri.........................................................40

II.3.10. Hidrolik Kontrol Uygulamalar .........................................................41II.3.10.1. Tek etkili silindirlerin kontrol ...............................................41

II.3.10.2. ift etkili silindirin srekli kontrol ............................................42

III


7/103

II.3.10.3. ift etkili silindirin kapal merkez 4/3 yn kontrol valfile kontrol..................................................................................43

II.3.10.4. ift etkili silindirin ak merkez 4/3 yn kontrol valfile kontrol..................................................................................44

II.3.10.5. ift etkili silindirin AB T merkez 4/3 yn kontrol valf

ile kontrol..................................................................................45II.3.10.6. ift etkili silindirin H merkez 4/3 yn kontrol valfile kontrol .............................................................................47

II.3.11. Valf Tipleri ...........................................................................................48II.3.11.1. Popet valfler ................................................................................48II.3.11.2. Srgl Valfler.............................................................................48

II.3.12. Valflerin Kumandas ...........................................................................49II.3.12.1. Mekanik kumanda........................................................................49II.3.12.2. Pilot kumanda ..............................................................................49II.3.12.3. Elektrik kumanda.........................................................................50

II.3.13. Hidrolik Valflerin Seimi ....................................................................50

II.3.14. Lojik Valfler.........................................................................................51II.3.14.1. ek valf ...................................................................................51II.3.14.2. Pilot kumandal ek valf ..............................................................51II.3.14.3. Hz ayar valf................................................................................52II.3.14.4. n doldurma valf ........................................................................53

II.4. HDROLK DMEN MAKNALARI ........................................................54II.5. ELEKTRO-HDROLK DMEN MAKNALARI...................................57II.6.KMYASAL TANKER GEMS HDROLK DMEN KONTROL...62

BLM III. KONTROL SSTEMLERNN SMLASYONLARI......64

III.1.GEM DMEN SSTEMNN PID KONTROLU ......................................64III.1.1. Giri .......................................................................................................64III.1.2. Gemi Savrulma Hareketi.....................................................................65III.1.3. Gemi Savrulma Hareketinin Kontrolu ..........68III.1.4. Gemi Savrulma Hareketinin PID Kontrolu ......................................69

III.2. GEM DMEN SSTEMNN BULANIK MANTIK KONTROLU........74

BLM IV. SONULAR............................................................................81

KAYNAKLAR............................................................................................... 82ZGEM ................................................................................................... 84

IV


8/103

ZET

GEM DMEN KONTROL SSTEMLERNN NCELENMES

Seyir halindeki bir geminin rota dengesinin salanmas ve manevra

kabiliyetinin artrlmas iin elektro-hidrolik tahrikli dmen donanm

kullanlmaktadr. Bu uygulamalarda dmen asnn deitirilmesi, hidrolik motorun

hz ve gnderilen hidrolik akkann debisi ayarlanarak yaplmaktadr. Elektrik

tahrikli valfler ile hidrolik motorun yn, gemi pusulasnn konumuna gre

deitirilmektedir.

Dalga ve rzgar etkisi ile dengesi bozulan Kimyasal Tanker Gemisinin

istenilen srede rota dengesi elde etmek amacyla dmen as klasik ve modern

kontrolu algoritmalarla ayarlanmaktadr.

Belirli evre artlarnda (dalga, rzgar, aknt v.b.) gemi rotasnn dengede

tutulmas, klasik Oransal-ntegral-Trev (PID) kontrol etkileri ile salanmaktadr.

Bozucu etkilerin deimesi ile gemi dinamii bununla birlikte kontrolc dzeltici

etkilerin yetersiz kald grlmtr. Modern kontrol yntemlerinden Bulank

Mantk (FLC) Mamdani algoritmas ile seyir tecrbelerinden faydalanarak her birevre etkisinde gemi rota deiimi szel olarak modellenmitir.

Matlab simlink ortamnda yaplan simlasyonlarda bulank mantk

algoritmas ile Kimyasal Tanker Gemisinin rota dengesinin PID kontrole gre daha

ksa srede ve daha az genliklerde saland grlmtr.

V


9/103

Belirlenen karar tablosu aral ve ama fonksiyonu uygun seilirse bulank

mantk Mamdani algoritmas ile dmen as ile gemi rota dengesinin klasik

yntemlere gre daha baarl olduu sonucuna varlmtr.

Haziran, 2007 Ferhat KASAPLI

VI


10/103

ABSTRACT

A STUDY SHIPS STEERING CONTROL SYSTEMS

Electro-hydraulic driven rudder equipment is used to provide course keeping

stabilization and to increase maneuver capacity. In these applications, changing the

rudder angle, the speed of the hydraulic engine and the flow of the hydraulic liquid

are monitored. The direction of the hydraulic engine is changed by electrical drivenvalves according to the position of the ships compass.

In order to obtain the course keeping stabilization of Chemical Tanker Ships

unbalanced under the influence of the waves and wind, within the desired period, the

rudder angle is adjusted by classical and modern controlled algorithms.

Under specific environmental conditions (wave, wind, current etc.) course

keeping stabilization is provided by classical Proportional-Integral-Derivative (PID)

control effects. By utilizing fuzzy logic Mamdani algorithm, one of modern control

methods, and sailing experiences, the ships route change was modeled linguisticly

under each environmental effect. In case of an increase or decrease in distorting

effects, the values of the rudder angle and torque are changed and course keeping

stabilization is achieved.

In the simulations performed in Matlab simulink medium, the course keeping

stabilization of Chemical Tanker Ship is achieved faster and at a smaller amplitude

by fuzzy logic algorithm than that achieved by PID control.

If the interval for the rural table determined and aim function is selected

correctly, it is concluded that the course keeping stabilization of a ship will be

achieved better by the rudder angle with fuzzy logic Mamdani algorithm, when

compared to the classical methods.

June, 2007 Ferhat KASAPLI

VII


11/103

YENLK BEYANI

GEM DMEN KONTROL SSTEMLERNNNCELENMES

Bu alma, bir geminin deien alma ve yk durumu altnda dmen kontrol

klasik yntemlerden PID kontrol ve bulank mantk kontrol almalarna

dayanmaktadr. Denizde ilerleyen bir gemi gz nne alndnda, iletme ve evre etkileri

geminin ynn ve pozisyonunu deitirmeye zorlamakta ve bunun sonucunda zamana

bal olarak deiik kuvvetlerin etkilemesine ve haliyle deplasmannda bir deiim

olumasna neden olmaktadr.

Gemilerde seyir halinde iken manevra kabiliyeti ve uzaktan kolay kontrol ile

hidrolik dmen sistemleri 1996 ve sonraki yllar iin alternatifsiz grnmektedir.

Nihayetinde kk makine hacmi ve kullanmndaki kolaylk ve dk g ihtiyac

mhendislerin hidrolik dmen donanmlar semelerinde ve tasarlamalarnda phesiz

birinci etkendir.

Ayn hacimdeki dier dmen sistemleri ile hidrolik dmen sistemi

karlatrldnda arada yksek g farklar gze arpmaktadr. Bu ekonomik ayrnt gemi

iletmelerin de gznden kamam ve daha yksek kurulum maliyetine ramen

ilemesindeki dk yakt sarfiyat nedeniyle hidrolik sistemleri tercih etmilerdir.

Bu nedenle, gemilerin seyir kontrol gereksinimlerinin karlanmas amacyla klasikve modern kontrol yntemleri ile dmen kontrol sistem performans incelenmitir.

Geminin rota hatasnn minimuma indirerek hz dmelerinin, ek yakt ve zaman

harcamalarnn nne geilmesi hedeflenmitir.

Yaplan simlasyonlar almalar sonucunda Bulank ve PID kontrolrlerin olas

alma artlarnda gsterdikleri performans grlmtr. Bulank kontrol, PID kontrole

gre daha geni bir alma blgesinde yksek performans gsterebilmektedir. Ayrca,

gerekleme safhasnda karlalabilecek birok nemli duruma ynelik n bilgiler elde

edilmitir.

VIII


12/103

Bunlardan biri, tanmlanan bulank kmelerin saysnn arttrlmas ile daha iyi

performanslara ulamann mmkn olmasdr. Fakat, gerek zamanl uygulamalarda

veya mikroilemci ile gereklemede, ilem zaman ve bellekte fazla yer kaplamas gibi

olumsuz faktrler ile karlalmaktadr. Bu da kontrolrn yava almasna neden

olabilmektedir. Bir dier nemli nokta ise bulank kontrolde optimum kmeleri oluturmak

zere uzman deneyimlerine gerek duyulmasdr.

Gemi hareketleri incelenirken savrulma dengelemesi ayrntl olarak incelenmi ve

kararsz olan bu davranlarn klasik ve modern kontrol metotlar ile nasl kararl davran

gsterecei belirtilmitir. Bu metotlar kullanmaktaki ama, kimyasal tanker gemi

savrulma asna uygulandnda dengeleme performans arttrabileceini gstermektir.

Bulank mantk kontrol yntemi ama miktarn azaltmak ve cevap sresini

hzlandrmak zere gelitirilmitir. Bulank kontrolcnn, dier kontrol sonularna benzer

ekilde referans yakalama zamannda herhangi bir gecikme olmakszn savrulma hareketini

snmledii grlmtr. Bu yntemin PID kadar basit yapya sahip olmas nedeniyle

uygulama bakmndan dier btn yntemlerden daha uygun bir yntem olduu

grlmtr.

Yaplan almada lineer sistemlerde baarl performans sergileyen PID kontrol

sistemi nonlineer sistemlerde ayn baary sergileyememitir. Bulank mantk nonlineer

sistemlerde de olduka baarl bir performans sergilemitir. Gnmzde mikroilemci

teknolojisinin geliimi ile daha ucuza mal edilen kolay bir kontrolc imkan sunar. Bu

yntemler arasnda en ksa yakalama zamannn elde edilmesi bulank mantk zelliinin

arzulanan sonucu verdii gzlenmitir. Bu zellii ile Kimyasal Tanker gemisi savrulma

hareketinin dengelenmesindeki eksikliin giderilmesine katkda bulunmak ve eitimde

kullanlmak zere rencilere kaynak tekil etmektedir.

Haziran, 2007 Yrd. Do. Dr. smail TEMZ Ferhat KASAPLI

IX


13/103

SEMBOL LSTES

:lerleme miktar

y :Yan teleme miktar

z :Dalp kma miktar

:Yalpa as

:Ba-k vurma as

:Savrulma as

u :lerleme hz

:Yan teleme hz

w :Dalp kma hz

p :Yalpalama asal hz

q :Ba-k vurma asal hz

r :Savrulma asal hz

XYZ :Yere sabitlenmi referans eksen

X0Y0Z0 :Gemi gvdesine sabitlenmi referans eksen

:Asal hz

rG :Arlk merkezi koordinatlar

:Genel hz ifadesi

h0 :Genel asal momentum ifadesi

:Younlukm :Ktle

Ix,Iy,Iz :X0,Y0 ve Z0 eksenlerindeki atalet momentleri

Ic :Atalet tensr

C() :Coriolis vektr

MRG :Rijid gvde atalet matrisi

TGM :Geminin boyuna metasantr ykseklii

LGM :Geminin enine metasantr ykseklii

X


14/103

A :Su dzlemi yzey alan

:Yer deitiren su hacmi

:Dalga genlii

H :Dalga ykseklii

:Dalga uzunluu

kl :Dalga says

i :Dalga frekans

T :Dalga periyodu

:Snm sabiti

A() :xin A bulank kmesindeki deeri

A :Karakteristik fonksiyon

XI


15/103

KISALTMALAR

PM :Pierson Moskowitz

SNAME :The Society of Naval Architects and Marine Engineers

PI :Proportional-Integrative

PD : Proportional-Derivative

PID : Proportional-Integrative- Derivative

BMK :Bulank Mantk Kontrol

XII


16/103

EKL LSTES

SAYFA NO

ekil II.1 Gvdeye ve yere gre sabitlenmi referans eksen takm....................5

ekil II.2 Yere sabitlenmi referans dnme ekseni ( ) ve111 ZYX

gvdeye sabitlenmi referans dnme eksenine ( )000 ZYX

gre gemi modeli7

ekil II.3 Kimyasal Tanker Gemisi....14

ekil II.4 Yalpa hareketinde geometrik gsterim...16

ekil II.5 Dili pompa ...25

ekil II.6 Hidrolik ya tank .....29

ekil II.7 Basn emniyet valf ......31

ekil II.8 Direk basn emniyet valf ........32

ekil II.9 Basn drc valfler...........................................................................33

ekil II.10 Tek etkili silindir.34

ekil II.11 ift etkili silindir.....35

ekil II.12 Teleskopik silindir...36

ekil II.13 4/2 Valf........37

ekil II.14 4/3 Kapal merkez valf....38

ekil II.15 4/3 Ak merkez valf......39

ekil II.16 AB-T merkez valf........40

ekil II.17 H merkez valf.....41

ekil II.18 Uygulama tek etkili silindir.....42ekil II.19 Uygulama 4/2 valf...........................................................43

ekil II.20 Uygulama kapal merkez valf.......44

ekil II.21 Uygulama Ak merkez valf......45

ekil II.22 Uygulama AB-T valf.....46

ekil II.23 Uygulama H merkez valf..47

ekil II.24 Srgl valfler.......48

ekil II.25

Pilot kumandal

valfler.......49

ekil II.26 ek valf.....51

XIII


17/103

ekil II.27 Pilot kumandal ek valf......51

ekil II.28 Pilot kum. ek valfl devre ...52

ekil II.29a Hz ayar valfsembol.......53

ekil II.29b Hz ayar valf ........53

ekil II.30 Dmen mekanizmasnn almas ve montajna ilikin

temel gsterim(1) ............................................................................54


temel gsterim(2) .....56

ekil II.32 Elektro-Hidrolik Dmen mekanizmasnn almas ve

montajna ilikin temel gsterim(1) .........59


temel gsterim(2) ......60

ekil II.34 G nitesi alma prensibi .61

ekil II.35 Kimyasal Tanker Gemisi Dmeni Hidrolikemas ....63

ekil III.1 Savrulma ve yalpa dengeleme sistemi blok diyagram.......65

ekil III.2 Gemi hareket gsterimi...66

ekil III.3 Nomoto modeli blok diyagram......67

ekil III.4 Kapal evrimli Nomoto modeli blok diyagram....67

ekil III.5 Savrulma hareketi PID kontrol blok diyagram......70

ekil III.6 Kimyasal Tanker Gemisi Kontrolr Uygulanmam Haline Ait

Simulink Modeli ...........72

ekil III.7 Kimyasal Tanker Gemisi Savrulma Hareketinin

PD Kontrol kullanarak kontrolne ait Simulink Modeli ...... 72

ekil III.8 Kimyasal Tanker Gemisi Savrulma Hareketinin PID

Kontrol kullanarak kontrolne ait Simulink Modeli ................72

ekil III.9 Kontrol Uygulanmam, PD Ve PID Kontrol UygulanmKimyasal Tanker Gemisi Savrulma A Mukayesesi ....73

ekil III.10 Kontrol Uygulanmam, PD Ve PID Kontrol Uygulanm

Kimyasal Tanker Gemisi Savrulma Hz Mukayesesi ..........73

ekil III.11 Bulank mantk kontrolc temel elemanlar .....74

ekil III.12 gen yelik fonksiyonu .75

ekil III.13 Gemi savrulma hareketi bulank mantk blok diyagram .76ekil III.14 Kontrol giri ve k deerlerinin yelik fonksiyonlar ......77

XIV


18/103

ekil III.15 Kimyasal Tanker Gemisi Savrulma Hareketinin Bulank

Mantk Kullanarak Kontrolne Ait Simulink Modeli .................78

ekil III.16 Kontrol Uygulanmam, PD ,PID Ve Bulank Mantk

Kontrolu Uygulanm Kimyasal Tanker Gemisi

Savrulma A Mukayesesi ...79

ekil III. 17 Kontrol Uygulanmam, PD ,PID Ve Bulank Mantk

Kontrolu Uygulanm Kimyasal Tanker Gemisi

Savrulma Hz Mukayesesi........................79

XV


19/103

TABLO LSTES

SAYFA NO

Tablo II.1 Gemi hareket Notasyonlar...6

Tablo II.2 a, b ve c sabitleri.15

Tablo II.3 Kimyasal Tanker gemi boyutlar....16

Tablo II.4 Hidrolik semboller.....24

Tablo II.5 Hidrolik valf seimi .......50

Tablo III.1 PID kazanlarnn performans deiimine etkileri ......70

Tablo III.2 Bulank mantk savrulma hareket kontrol kural izelgesi....78

XVI


20/103

BLM I

GR VE AMA

I.1.GR

Dmen sistemleri geminin seyir halinde iken manevra zelliini ve geminin

denetimini salamak amac ile kullanlr. Dmen donanm maksimum ve minimum

snrlar iinde deiebilir ve hassas (duyarl) olarak kontrol edilebilen hzlarda

almas zorunlu bir sistemdir.

Gemiciliin ilk yllarnda, gemiyi kontrol etmenin tek yolu dmeni zincirlerle,

gverte bulunan dmen dolabna balamaktr. Dmen dolabnn dndrlmesiyle,

geminin istenilen yne sevk edilmesi mmkn oluyordu. Fakat kt havalarda

gemiyi kontrol etmek zorlayordu. Artan gemi tonajlar ve istenilen daha byk

hzlar nedeniyle, gemiyi kontrol etmek iin dmenin meydana getirmesi gereken

moment byyeceinden, dmeni bu yolla kontrol etmek artk mmkn olmuyordu.

Bu nedenle dmenler makinelerle tahrik edilmeye baland ve bu sayede gemilerin

hem daha byk hzlarda hareket etmeleri hem de daha byk dmen momentleri

ortaya karmalar saland ve kontrolleri kolaylat. Bundan baka ilk hareket

momentinin ok yksek olmas ve maksimum hza ok ksa bir zaman ierisinde

ykselmesi gerekir. Modern sistemlerde bu i elektro- hidrolik tipte tahrik makineleri

kullanmakla yaplr.

Gemiciliin ilk dnemlerinde eitli tiplerdeki hareketlerini belirli snrlar iinde

tutmak iin baz kontrol uygulamalar kullanlmtr. Bunlardan bazlar kalman

filtering, PID ve optimal kontrol yntemleridir. Bu yntemlerin as

l amac

seyirhalindeki gemilerin rotadan kmasn azaltmak ve ksa srede srekli rejime

1


21/103

gemesini salamaktadr. Eski tip gemilerde de halen elektro dinamik olarak ve

buhar (stim) ile tahrik edilen dmen donanmlarda kullanlmaktadr.

Geminin ynnn deitirilmesi, dmeni belli bir a kadar dndrerek

gemiye etkiyen bir kontrol kuvveti meydana getirerek salanr. Bu dmen kuvveti,

gemiyi ilerleme dorultusunda bir hcum as yapacak ekilde dndrr. Bylece

gemi oluan su kuvvetleriyle, bunlarn momentleri etkisinde rotasn deitirir.

Gemilerin dinamik davranlarn kontrol etmek iin dmen dengeleme

sistemleri gelitirilmitir. Bu sistemler geminin kullanlaca ama dorultusunda

boyutlarna ve deniz durumuna gre tasarlanmaktadr. Eer gemide beklenen sadece

rota kontrol olmas durumunda dmen sistemleri ile problemi zmek mmkndr.

Gemi hareketlerinin dinamik analizi ve kontrolnn yaplmasyla elde edilecek

yararlar aadaki gibi verilebilir.

Geminin rota tutu performansn arttrmak, Yakt tketimi ve seyir sresini azaltmak, Gemi hareket kontrol sistemlerinin geliimine yardmc olmaktr.

Bu almada bu istekler dikkate alnarak savrulma hareketi dmen sistemi ile

kontrol edilmeye allmtr. Bu erevede savrulma hareketlerinin

dengelenmesinde Oransal-ntegral-Trev kontrol (Proportional-Integrative-

Derivative, PID) ve Bulank Mantk (BM), kontrolc tasarm ve performanslarnn

karlatrlmas amalanmtr. Bu almada uygulanan kontrol yntemlerinin

hedefi, kimyasal tanker gemisinin belirgin olarak yapt savrulma genliinin

azaltlmasn salamaktr.

I.2.AMA

Denizde ilerleyen bir gemi gz nne alndnda, iletme ve evre etkileri

geminin ynn ve pozisyonunu deitirmeye zorlamakta ve bunun sonucunda

zamana bal olarak deiik kuvvetlerin etkilemesine ve haliyle deplasmannda bir

deiim olumasna neden olmaktadr. Bu nedenle, gemilerin seyir kontrol

gereksinimlerinin karlanmas amacyla klasik ve modern kontrol yntemleri ile

dmen kontrol sistem performans incelenmitir.

2


22/103

Bu almada bir geminin deien alma ve yk durumu altnda dmen

kontrol klasik yntemlerden PID kontrol ve Bulank Mantk kontrol yaplmtr.

Ama geminin rota hatasnn minimuma indirerek hz dmelerinin, ek yakt ve

zaman harcamalarnn nne geilmesi hedeflenmitir. Bu tezde, kimyasal tanker

gemi savrulma asnn kontrol hedeflenmitir. Bu amala bu geminin

matematiksel modeli ve denklemleri kartld. Daha sonra siteme PID kontrolr ve

bulank kontrolr tasarland. Son olarak Matlab simulink modl kullanlarak

kontrol ilemleri gerekletirilmi ve simlasyon sonular karlatrlmtr.

3


23/103

BLM II

GEM DNAM VE DMEN SSTEMLER

II.1. GEM DNAM

Dinamik sistemlerin analizinde sistemin hangi ksmlardan olutuu ve ne

yapmas gerektii belirlenmelidir. Ele alnan sistemin yaps belirlendikten sonra,

tasarmc sisteme en uygun matematik modeli ifade etmelidir. Bu blmde, kimyasal

tanker gemisinin gerek parametre ve fiziksel boyutlar gz nne alnarak dinamik

model elde edilmitir. ncelemelerde gemi hareketlerinin matematik modeli SNAME

(The Society of Naval Architects and Marine Engineers) notasyonu esas alnarak

Newton mekanii ile ifade edilmitir.

II.1.1. Gemi Hareket Notasyonlar

Denizde ilerleyen bir gemi gz nne alndnda, iletim ve evre etkileri

geminin ynn ve pozisyonunu deitirmeye zorlamakta ve bunun sonucunda

zamana bal olarak deiik kuvvetlerin etkilemesine ve haliyle deplasmannda bir

deiim olumasna neden olmaktadr. Bu zorlayc etkiler, gemide alt serbestlik

dereceli salnm hareketlerini oluturmaktadr. Gemilerin seyir ve deiik servis

hallerinde oluan bu salnm hareketleri teleme ve dnel hareketler olmak

zere iki gruba ayrlmaktadr. Bu hareketler aada ksa tanmlar halinde verilmitir.

1. lerleme : Boyuna eksende geminin ileri ve geri dorusal hareketi,2. Yan teleme : Enine eksende geminin her iki yndeki dorusal

hareketi,

4


24/103

3. Savrulma : Geminin dey ekseni etrafndaki dnel veya asalhareketi,

4. Dalp-kma : Dey eksende geminin her iki yndeki dorusalhareketi,

5. Yalpa : Geminin boy ekseni etrafnda yapt dnme hareketi,6. Ba-k vurma : Geminin enine ekseninde kta ve bata asal hareketi.

Alt farkl hareket bileeni Tablo II.1deki SNAME notasyonu esas alnarak

ifade edilmitir.Gerek halde yzen bir cisim ezamanl olarak yukarda tanmlanan

alt serbestlik derecesine sahip hareketler yapmaktadr. Bu hareketlerden ilerleme,

savrulma ve yan teleme hareketleri geminin konumunu ifade ederken dalp-kma,

ba-k vurma ve yalpa hareketleri de geminin denge pozisyonunu bozan d

kuvvetlere karlk verdii tepki hareketidir. Ancak dalgalarn karakterine ve gemiye

geli ynlerine gre farklekillerde zorlanan gemiler bir tr hareketi veya daha fazla

trden birleik hareketi dierlerine gre daha belirgin yapabilirler.

O1

Z1

(Yalpa)

(Savrulma)

1316

u

(lerleme)

X0

Z0

Y0v

(Yan teleme)

(Dalp-kma) X1

Yer

Y1

ekil II.1 Gvdeye ve yere gre sabitlenmi referans eksen takm (SNAME).

Bir geminin hareket analizinin yaplabilmesi iin nce geminin orijinine

referans eksen takm yerletirilir. Bu eksen takm ekil II.1de grld

gibi sa el kuralna uygun, geminin arlk merkezini orijin kabul eden, geminin

gvdesine sabitlenmi eksen takmdr. Sabit eksenin orijini 0 noktas seilerek,

(batan ka doru),

000 ZYX

0X 0Y (sancak tarafa doru) eksenleri sakin su yzeyinde ve 0Z

5


25/103

(ekseni yerekimi ynnde) aa doru pozitif olarak alnmtr. Yere bal sabit bir

eksen takmnda, yine sa el kuralna uygun fakat orijini deniz seviyesinde seilen

ve eksenleri sakin su yzeyinde, ekseni yerekimi ynnde aa

doru pozitiftir.

1X 1Y 1Z

Tablo II.1 Gemi hareket notasyonlar

No Hareketler Kuvvet&Moment Hzlar Konumlar

1

2

3

4

5

6

lerleme

Yan teleme

Dalp-kma

Yalpa

Ba-k vurma

Savrulma

X

Y

Z

K

M

N

dt

dxu =

dt

dyv =

dt

dzw =

dt

dp

=

dt

dq

=

dt

dr

=

x

y

z

Konumlar[ ve]T

zyx [ ]T

; lineer hzlar [ ]T

wvu ve asal hzlar

; sras ile kuvvet ve momentler[ Trqp ] [ ]TZYX , [ ]TNMK gvdeye sabitlenmi

eksen takmna gre ifade edilir [1].

II.1.2.Newton-Euler Yntemi ile Rijid Gemi HareketDenklemlerinin Elde Edilmesi

Bir gemi gvdesinin dinamik modeli, gemi gvdesinin dinamik davrannbelirleyen hareket eitliklerinden oluur. Gemi hareketlerinin dinamik analizi, d

etkiler ve tahrik elemanlar tarafndan uygulanan moment veya kuvvet byklkleri

ile gemi gvdesinin zamana gre yer deitirmesi arasndaki ilikilerin incelenmesi

anlamna gelir. Gemi hareket eitliklerinin basite ifade edilmesi iin aadaki baz

kabuller yaplmtr. Bunlar ksaca yle ifade edilebilir.

1. Dinamik analiz srasnda gemi ktlesinin sabit olduu,2. Geminin kat bir cisim olduu,

6


26/103

Bu kabuller altnda geminin tane dorusal tane de asal yer deitirmeden

kaynaklanan alt hareketi sz konusudur [2].

r

Z1Y1

X1

Z0

X0O

ro

rc

rG

vc

G

vo

Y0

ekil II.2 Yere sabitlenmi referans dnme ekseni ( ) ve gvdeye

sabitlenmi referans dnme eksenine ( ) gre gemi modeli111 ZYX

ZYX 000

Hareket denklemleri gemiye bal keyfi bir O balang noktasndan geen

ve eksenleri asal atalet eksenlerine paralel olarak alnan bir sistem iin elde

edilmitir.

Hareket denklemlerini elde etmek iin gvdeye sabitlenmi koordinat sistemi

orijini dikkate alndnda hz deiimi,

oo

=+=& (II.1)

ile gsterilir. Burada, & yeryzne sabitlenmi referans ekseninde111 ZYX nin

zamana gre trevidir. gemiye bal referans eksenindeo

( )000 ZYX nin zamana

gre trevidir. x vektrel arpm operatrdr. Basitletirilmi durumlarda,

yeryzne sabitlenmi referans ekseninde ve gvdeye sabitlenmi referans

eksenindeki asal ivmelenme birbirine eittir. Hareket denklemleri ilk kademe

olarak ktle merkezinden geen eksenlere gre elde edilecektir. Su yzeyinde yzen

bir geminin d kuvvetler ile dengesinin bozulduu kabul yaplarak ktle

merkezinin hareketi

amF = (II.2)

7


27/103

Newtonun hareket kanunu ile yazlr. Burada F gemiye dardan etkiyen

toplam su kuvvetlerinin bilekesi, m gemi ktlesini, ise ktle merkezi ivmesini

gstermektedir.

a

II.1.2.1. Ktle Merkezine Gre teleme Hareket Denklemlerinin Elde Edilmesi

Ktle merkezi ve O balang noktasndan geen referans eksen esas alnarak,

Gc rrr += 0 (II.3)

toplam halinde gsterilir. Her iki tarafn sabit eksen takmnn trevi hza bal

olarak,

G

c

c rrdt

dr&& +== 0 (II.4)

ifade edilir. Rijid gvde iin 00 r&= ve ifadeleri ile yer referans eksenine

gre,

00

=Gr

GGGG rrrr =+=

0

&

(II.5)

ktle merkezi hz deiimi bulunur. (II.5) eitlii (II.4)de yerletirilirse,

Gc r+= 0 (II.6)

hzn deiimi bulunur. Burada asal hz vektrdr. Ktle merkezinin ivmesi

hzn zamana gre trevi olduundan,

GGC rr &&&& ++= 0 (II.7)

veya

)(0

00

0

GGC rr +++= & (II.8)

eklinde ifade edilir. Son durumda, (II.8) eitlii (II.2) eitliinde yerletirilirse,

0

0

00

0

))(( Frrm GG =+++ (II.9)

8


28/103

Newton kanununa gre kuvvet denklemi elde edilir. gvdeye

sabitlenmi koordinat sisteminin orijini geminin ktle merkezi olarak seilirse,

alnr. Bylece (II.9) eitliinde

000 ZYX

[ ]TGr 0,0,0= CFF =0 , C =0 kabul yaplarak,

CCC Fm =+ )(0

(II.10)

en genel haldeki teleme hareket denklemi elde edilir [15].

II.1.2.2. Ktle Merkezine Gre Dnme Hareket Denklemlerinin Elde Edilmesi

ekil II.2deki gemiye bal

her hangi bir O noktas

na gre a

sal momentumu,

V AdVrh 0 (II.11)

ile gsterilebilir. Bu ifadenin zamana gre diferansiyeli alndnda,

+= V AV A dVrdVrh &&&

0 (II.12)

sa taraftaki birinci terim ile moment vektr elde edilir.

V A dVrm &0 (II.13)

ekil II.2 esas alnarak,

00 =+= rr && (II.14)

(II.13) ve (II.14) ifadeleri (II.12)de yerletirildiinde,

= V A dVmh 000& (II.15)

veya

( ) =+= V AV A dVrmdVrmh &&&

000000 (II.16)

asal momentumun trevi elde edilir. Burada,

= V AG dVrmr

1(II.17)

ktle merkezinin zamana gre trevi alndnda

9


29/103

= V AG dVrrm && (II.18)

veGG rr =& dnm yapldnda,

( GV A rmdVr = & )

)

(II.19)

ktle merkezine gre asal momentumun son durumu elde edilir.

( Grmmh = 000& (II.20)

(II.14) eitlii ile (II.11) yeniden dzenlersek,

+== V AV AV A dVrrdVrdVrh )(00 (II.21)

eklinde gsterilir. Bu ifadenin sa tarafndaki birinci terimi,

000 =

= GV AV A rmdVrdVr (II.22)

ktle merkezine bal olarak elde edilir. (II.21) eitliinin sa tarafndaki asal

momentum,

( ) dVrrI AV

=0 (II.23)

O dan geen eksenlere gre ktle momentleri kullanmak suretiyle,

000 += GmrIh (II.24)

bulunur.

Bu ifadenin her iki tarafnn sabit eksen takmna gre trevleri

00000 &&&&& +++= GG mrrmIIh (II.25)

veya (II.1), (II.5) ve (II.6) eitlikleri kullanlarak

)()()( 000

00

0

00 ++++= GG rmrmIIh& (II.26)

elde edilir. )()( 00 GG rr = ilikisi ve (II.20) eitlii (II.26)da

yerletirildiinde,

00

0

0

0

0

0

)()( mmrIIG

=+++ (II.27)

10


30/103

moment ifadesi elde edilir. Burada, [ ]TGGGG zyxr ,,= arlk merkezi ve O

noktasna gre atalet tensrdr.

0I

zzyzx

yzyyx

xzxyx

III

III

III

I0 ; (II.28)0;0 000 =>= III T &

yx II , ve terimleri , ve eksenlerindeki atalet momentleridir. Eksenler

etrafndaki atalet momentleri e

zI 0X 0Y 0Z

zyx III ,, v zyyzzxxzyxxy IIveIIII === , ve

gvdeye sabitlenmi koordinat sisteminin orijini ktle merkezi seilerek

moment denklemi aadaki gibi basitleir.

000 ZYX

CmII =+ )( 00

0 (II.29)

Sonu olarak atalet tensrnn (II.27)de yerletirilmesi ile alt serbestlik dereceli

hareket denklemleri,

[ ] Xqprzrqpyrqxqwrvum GGG =+++++ )()()( 22 &&&

[ ] Yrpqxpqrzrpyrupwvm GGG =+++++ )()()( 22 &&& (II.30a)

Zpqryqrqxqpzvpuqwm GGG =+++++ )()()(22

&&&

[ ] Kurwpvzvpuqwym

IqprIqrIpqrqrIIpI

GG

xyyzxzyzx

=+++

++++

)()(

)()()()( 22

&&

&&&

[ ] Mvpuqwxwqvruzm

IrqpIrpIqrprpIIqI

GG

yzxzyxzxy

=+++

++++

)()(

)()()()( 22

&&

&&&

(

IrI

II.30b)

GG

zxxyzyxyz

=+++ [ ] Nwqvruyurwpvxm

IprqIpqIrpqpqI +++

)()(

)()()() 22

&&

&&

biiminde ifade edilir [3]. Burada, dorusal hz ve p, q, r asal hz

,, tedirler.

teleme msil ede

+ (&

wvu ,,

bileenlerini; ZYX ,, kuvvet ve K moment bileenlerini gstermek

lk eitlik hareketini te rken, son eitlik de dnme hareketini

temsil etmektedir. Hidrodinamik etkiler altnda, zorlayc evre etkilerinin mevcut

olmad alt serbestlik dereceli nonlineer gemi hareket denklemleri vektrel olarak

aadaki gibi ifade edilir.

NM

11


31/103

RGRGRG CM =+ )(& (II.31)

MRG, rijid gvde atalet matrisi, RGC )( terimi Coriolis vektrdr. Rijid gvde atalet

matrisi,

=

zzyzxGG

yzyyxGG

xzxyxGG

GG

GG

GG

RG

IIImxmy

IIImxmz

IIImymz

mxmym

mxmzm

mymzm

M

0

0

0

000

000

000

, (II.32)

=

r

q

p

w

v

u

&

&

&

&

&

&

elde edilir [4]. (II.30) eitliinden faydalanarak ve )(G

r terimlerinin

ieren rijid gvdeye ait )(RGC , Coriolis matrisi,

12


32/103

++

++

++

)()()(

)()()(

)()()(

000

000

000

)(

qypxmurymvrxm

uqzmpxrzmwqxm

vpzmwpymrzqymC

GGGG

GGGG

GGGG

RG

++

+

+

+

++

+

0

0

)()(

)()(

)()(

pIqIrIqIpIrI

IrIpIqI

IrIpIqI

muqzmvpzm

pxrzmwpym

wqxmrzqym

xxyxzyxyyz

xzxzyz

yzzxzyz

GG

GGG

GGG

[ ] TRG NMKZYX=13

ile gsterilir [1].


33/103

II.1.2.3. Kimyasal Tanker Gemisi

Bu konuda yaplm almalarda, bir serbestlik dereceli gemi modelinden, ok

daha yksek serbestlik derecesine kadar birok gemi modeli bulunmaktadr. Bu gemi

modelleri tadklar yklere ve kullanldklar alanlara gre farkllk gstermektedir.

Sistemin ok serbestlik dereceli olarak kabul edilmesi, almay ve temel sonular

olduka karmak hale getireceinden bu ksmda yalnzca yalpa, savrulma ve yan

teleme hareketleri incelenmitir. Sakin kabul edilmi bir deniz ortamnda seyir eden

bir Kimyasal Tanker Gemisi ekil II.3te grlmektedir.

ekil 2.7Kimyasal Tanker gemisi

ekil II.3 Kimyasal Tanker Gemisi

Alt serbestlik dereceli hareket denklemleri aadaki kabuller yaplarak serbestlik

dereceli (Savrulma, yalpa ve yan teleme) harekete indirgenebilir.

1. Arlk merkezinin O noktasna tanmas, [ ] TGr 0,0,0=

2. simetri dzleminde homojen ktle dalm,00ZX 0== yzxy II .

3. Dalp kma, yalpalama, ba k vurma modlar ihmal edilirse,

( 0====== qpwqpw &&& ).

4. Birleik hareketlerin etkisi ve evre kuvvetleri ihmal edilirse,

Bylece serbestlik dereceli gemi hareketleri konum, hz ve ivme terimlerine bal,

Yan teleme : YrYrYpYpYYvYvYm rrppvv ++++++= &&& &&& )( (II.35a)

Yalpa : KrKrKvKvKpKGMWpKI rrpPx +++++=+ &&& &&& )( (II.35b)

Savrulma : NvNvNpNpNNrNrNI vvpprrz ++++++= &&& &&& )( (II.35c)

14


34/103

olarak ifade edilir. Savrulma, yalpa ve yan teleme hareketlerinin dmen asna

bal transfer fonksiyonlarn bulmak iin (II.35) eitliklerine Laplace dnm

uygulanp Tablo II.2deki sabitlere bal olarak,

4321 aaaVa ++= (II.36a)

4321 bbbVb ++= (II.36b)

4321 cccVc ++= (II.36c)

ifade edilir.

Tablo II.2 a, b ve c sabitleri

( ) vv YsYma = &1 WGMsKsKIb ppx += 21 )( & ( ) sNsNIc rrz = &1

YsYsYa pp ++=2

2 & vv KsKb += &2 vv NsNc += &2

rr YsYa += &3 rr KsKb += &3 NsNsNc pp ++=2

3 &

Ya =4 Kb =4 Nc =4

Tablo II.2 de gsterildii gibidir. (II.36a) ve (II.36c) eitliklerinden yan teleme hz

ve yalpa as v ihmal edildikten sonra, srasyla savrulma as , yalpa

as '' ve yan teleme hz ' ile dmen as arasndaki iliki aadaki gibi

elde edilir [5].

'v

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )322132312233111

3221442242344111

cbcbacbcbacbcba

cbcbacbcbacbcbaG

++

++++==

(II.37a)

( ) ( )[ ]( )2112

4114131132

caca

cacaGcacaG

+==

(II.37b)

( ) ( )[ ]( )4221

2424123323

caca

caacGcacavG

==

(II.37c)

(II.35b)deki terimi dorultucu yalpa momentidir.GMW

)( GZgGMW = (II.38)

'' , gemi deplasman, yerekimi sabiti,''g '' deniz suyu younluu ve )'(' GZ

dorultucu moment fonksiyonu ok kk alarda aadaki gibidir [6].

15


35/103

sin)( GMGZ = (II.39)

GM metasantr ykseklii, BM metasantr ile sualt hacim merkezi aras mesafedir.

(ekil II.4).

M

Z

WB

G

1B

ekil II.4 Yalpa hareketinde geometrik gsterim

Bu uygulamada, Kimyasal Tanker gemisinin gerek parametre ve fiziksel boyut ve

zellikleri gz nne alnarak dinamik model elde edilmitir.

Tablo II.3 Kimyasal Tanker gemi boyutlar

Sembol Deer Birim

Batan ka uzunluk L 108.010 m

Maksimum genilik B 16 m

Dizayn su ekimi T 6 m

Deplasman W 7945 ton

Nominal hz U 14 m / sMetasantr ykseklii GM 0.744 m

Dolgunluk oranBC 0.747

Dmen alanRA 8 m

2

Dmen asmax 35 der.

Dmen hzmax& 2.3 der/s

16


36/103

II.2. DMEN

II.2.1. Dmen Donanmlar

Geminin manevra zelliini ve gemi kontroln salamak amacyla yaplan

dmen donanmlar aada belirtilen ksmlardan meydana gelmektedir:

Gemi hareketinin ynn deitirmek iin kuvvetlerin tesir ettii dmen

yada dmen yekesi,

Dmeni dmen makinesine balayan dmen donanm,

Dmen donanmnn altrlmas iin gerekli gc salayan , dmeni

kilitleyen, devreye sokan ve onun durumunu gsteren dmen gstergesi,

Dmen makinesinin kontrol donanm (teledinamik sistem). Bu donanm

makineyi geminin kontrol odasna yada dmen kkne balar [7].

II.2.2. Dmen Tipleri

Dmenler pozitif hareketli yada almann (operasyonun) trne gre pasif

olabilirler. Pasif operasyon dmenleri dz yada damla (hydro-foil) tipinde olabilirler.

Pasif hareketli dmenlerin tm hydro-foil tipindedirler. Dmenler alabandadan dier

alabandaya aaya sralanan biimlerden biri yardmyla alnabilirler [7].

Halatl bir dmen yekesi donanm,

Kadran altrma ve dili donanm,

Dmen zerine donatlm dmen makinesi ile altrma,

Vida trnde dmen donanm,

Hidrolik donanm.

17


37/103

II.2.3.Donanmlarn almalarn Salayan Glerin Temini

Dmen makinelerinin ilk hareketi, tornistan ve aft hzlarn deitirilmesi dmen

makinesinin ilk hareket mekanizmasn dmen dolabna balayan bir teledinamik

transmisyon yardm ile kontrol istasyon tarafndan salanr. Bu biimde dmen hareketinin

yn ve hz kontrol edilir. Donanmlarn altrlmas drt farkl yntemle yaplabilmektedir.

Elle altrlan dmen donanm ile ,

Stim (buhar) ile altrlan dmen makinesi ile,

Elektrikli dmen makineleri ile,

Hidrolik donanm (pompalar) yardm ile salanr [7].

II.2.4. Teledinamik Transmisyonlarn Snflandrlmas

Tele-dinamik transmisyonlar ekilde gerekletirilir:

A) MEKANK OLANLAR

aft tipinde

Dmen halat tipinde

Dili tipinde

B) HDROLK OLANLAR

C) ELEKTRKL OLANLAR

II.2.5. Dmen Makinelerinin Konstrksiyonlar

Btn dmen makinelerinin konstrksiyonlarnda aada verilen alma

koullarnn olmas gerekir.

Herhangi bir navigasyon yada seyir koullarnda arzasz almas ve

gvenilir olmas

18


38/103

Uzun alma sresi

Tam deniz hznda dmeni gerekli ada devreye sokma yetenei

Dmen hareketinin gerekli hznda dmeni devreye sokma yetenei

Ana dmenden yard

mc

dmene abuk olarak geme kolayl

Dmeni geminin esitli yerlerden kontrol imkan

Dmene uygunluu

En kk fiziksel boyut ve zgl arlkta olmas

Basit dizayn, bakm tutum ve servis yada iletme kolayl

Ekonomik operasyon [7].

II.2.6. Dmen Makinesi ve Kontrol Donanm

Dmen makinesi ve kontrol donanmlarnn verimli almas iin aada

sralanan gerekleri de salamaldr.

Dmen makinesi, ana ve yardmc kontrol istasyonlarndan bir dmen

dolab ile ilk harekete getirilebilmelidir.

Dmen makineleri tornistanl olmaldr. Bylece her iki ynde hareket

ettirilebilme imkan salanm olur.

Dmen makinesinin dn yn, dmeni dndren dolab ile ayn

ynde olmaldr. Dmen dolab durduu zaman, dmen makinesini,

durumu gstergeyle gsterilen dmeni de stop ettirmelidir.

Dmen makinesi, serdmen, dmen dolabn evirmeye balad

zaman, kontrol donanimi ve dzeni derhal ayn ynde hareket ettirmeli vebylece geminin kontroln kaybetmemesini salamaldr.

Dmen donanmnda hasar oluturmaktan kanmak zere dmen tam

alabanda durumuna ulat zaman dmen makinesi otomatik olarak stop

etmelidir.

Dmen yekesinin hz dmen dolabnn hzna uygun olmal ve bylece

istenilen makine iin uygun srat baarlmaldr.

Dmen makinesi sessiz almal ve ok iyi ekilde dengelenmeli, almasgemi bnyesinde titreime sebep olmamal ve bylece gemi personeli ve

19


39/103

yolcular rahatsz olmamaldr [7].

II.2.7. Dmen Makinelerinin Yerletirildikleri Yerler

Ticaret gemilerinde dmen makinesi genellikle aada belirtilen yerlere

yerletirilir:

Makine dairesinin k perdesi zerine ve ana gverte seviyesine,

Dmen ineciine dorudan komu olan geminin k ksmndaki dmen

yekesi dairesine,

Dmen dairesi ve de hemen altnda olmak zere geminin ana kontrol

merkezine yakn [7].

II.2.8. Dmen Makinelerinin Yerletirme Yerleri

Makineler boyuna eksen zerine yerletirilmi gemilerde dmen makinelerinin

sz edilen ayr yere yerletirilmesinin sebepleri aadaki gibi aklanabilir:

Dmen makinesinin servise al

nmas

na uygun olmas

,Gvenilir operasyon salanmas,

Dmen donanmnn gvenilir operasyonunun salanmas,

Teledinamik transmisyonunun operasyonunun salanmas,

Buhar (stim) sarfiyat,

Denizde veya limanda abuk onarm salayacak yetenekte olmas,

Yolcu ve personelin yaamlar zerindeki tesirleri,

Dmen makinelerinin yerletirildikleri yerlerden birincisi, ikinci ve nc

yerlere gre servise yada iletme uygunluu, gvenilir operasyonu, limanlarda ve

denizde onarm kolayl ve personeli rahatsz etmeme bakmndan daha uygundur.

Dmen makinesi ve dmen aft (inecii) arasndaki balant daha ok

gvenli olur. Dmen makinelerinin atim sarfiyat uzun atim borular nedeniyle

olduka yksektir, Bu zellik kuzey enlemlerindeki seyirler bakmndan ok

nemlidir. Bundan baka dmen dolab

ile makine aras

ndaki transmisyonun uzun

20


40/103

olmas sebebi ile gvenlik ve btn dmen donanmnn hareketindeki duyarllk

azalr.

Servis bakmndan en uygun yer dmen makinesinin kpr stne komu

olarak yerletirildikleri yerlerdir. Bylece daha gvenilir bir link donanm ve ok

daha abuk ve hassas bir hareket salanabilir.

Halat transmisyonlu dmen makineleri makine dairesinin arka perdesine

yada kontrol istasyonunun yaknna yerletirilebilirler. Bunlarn kadran, vida tipli

yada hidrolik altrma biimleri ise geminin k tarafndaki yeke odasna

yerletirilmektedir. Eskiden buharl (stimli) tesislerde stimle altrlan dmen

makineleri, motorlu gemilerde ise elektrik ve hidroelektrik dmen makineleri vedonanmlar kullanlmakta idi.

Gnmzde motorlu gemilerde egzost gazlarnn artk slarndan egzost

kazanlarnda yararlanma biimi, bu kazanlarn limanlarda sv yaktlarla fayrap

edilebilmesi, yardmc kazanlar ad verilen bu cihazlardan elde edilen buhar (stim)

ile stimli gverte makineleri ve stimle altrlabilen dmen makinelerinin

kullanlmasn salamaktadr.Ayn zamanda gnmzdeki stimli ve turbo-dinamolu

g kaynaklar ile donatlm stimli gemilerde de elektrikli ve hidroelektrik trnden

dmen donanmlar da kullanlmaktadr.Stimle alan dmen makineleri de

kullanlmaktadr. Stimle alan dmen makineleri yatay yada dey atm makineleri

ile altrlr [7].

II.2.9. Stimli Yada Elektrikli, Hidro-Elektrik Makinelerin

Karlatrlmas

Stimli yada elektrikli yada hidroelektrik dmen makineleri karlatrmasnda

u faydalar grlebilir [7].

Sistemin younluu ve Telemotor yerine elektrik kablolar sebebi ile

kontrol istasyonu ile arada ok gvenilir balant (link) donanm,

Dmen kontrolnde byk hassasiyet,

Hibir n al

t

rmay

zorunlu yapmadan istenilen anda harekete haz

rlanmas

.

21


41/103

II.2.10. Elektrikli Dmen Makinelerinin Sakncalar

Bu sistemlerde yksek ilk tesis giderleri, operasyon ve ayarlama ileminin

ok daha kompleks olmasdr. Stimli dmen makinelerinin elektrikli olanlara gre u

avantajlar grlr.

Daha gvenilir olmas

Sistemin basit olmas

Dk ilk kurulu giderleri

Daha dk transmisyon [7].

II.2.11. Stimli Dmen Makinelerinin Elektrikli Dmen

Makinelerine Gre Dezavantajlar

Fazla buhar sarfiyat yznden daha az ekonomik,

Dmen kontrolnde daha az hassasiyet,

Boyutlarn daha fazla llerde olmas,

Devreye alnmadan nce stlmalar iin belirli bir zaman gerektirmeleri letmede ok kompleks bakm tutum gerektirmesi gibi sakncalar

olmas.

Hidrolik dmen makinesi dmen dolabnn yada kontrol levyesinin (kolunun)

hareketinde yksek hassasiyet, yumuak ve sessiz alma, dmen aft zerinde

sabit bir moment oluturmas dmen hareket hz iin geni bir ayar sinin

salamas, iletmenin gvenli ve daha yksek verimli olular sebebi ile btn dier

dmen makinelerinden ayrlr. Hidrolik dmen makinelerinin genel boyutlar ve

arlklar elektrikli ve stimli dmen makinelerinden daha az olup dmen aft

zerinde daha byk bir moment olutururlar. Hidrolik dmen makinelerinin

sakncas yapmlar,kurulu ve ayarlarnn daha kompleks, ilk kurulu maliyetinin

yksek olmas ve zellikle bakm tutum ve iletme srasnda arasnda byk bir

dikkati gerektirmesidir[7].

22


42/103

II.3. HDROLK SSTEMLER

II.3.1. Hidrolikin Tanm:

Akkan gc olarak basnl yan kullanld sistemler hidrolik sistemlerdir.

Ya tanktan hidrolik pompayla emilir ve sktrlarak basnc ykseltilir. Hidrolik ve

pnmatik sistemlerde basnl akkan i elemanlarna etki ederek dorusal ve

dairesel hareket elde edilir.

Hidrolik kontroln doru kullanlmas i elemanlarnn ve kontrol valflerinin

ilevlerinin ve alma prensiplerinin bilinmesiyle mmkndr. Hidrolik devrelerin

verimli ve istee uygun almas sistemin doru tasarlanmasyla mmkn

olduundan hidrolik i elemanlar ve kontrol elemanlarnn almalar rneklerle

sunulmaktadr.

Hidrolik sistemlerde g ileten akkann ya olmas ve yan hava gibi

skabilir olmamasndan dolay yksek kuvvetlere klabilmektedir. Hidrolik

sistemlerde hz ve kuvvet kontrol pnmatik sistemlere gre ok daha kolay

olmas

na ramen yksek h

zlara ula

lamamaktad

r [14].

II.3.2. Hidrolikin Avantaj ve Dezavantajlar

II.3.2.1. Avantajlar

Kuvvet : Hidrolik sistemlerde byk kuvvetlere elde edilebilir.

Hz :Hidrolik sistemlerde pnmatik sistemlerdeki gibi hzl hareket

elde edilememesine karn hz kontrol daha kolaydr. Sabit hz

elde edilebilir.

Konum kontrol : Hidrolik sistemlerde ya; hava gibi skabilir olmadndan

dolay hassas konum kontrol mmkndr.

Emniyet : Yanc ve patlayc ortamlarda rahatlkla kullanlrlar [14].

23


43/103

II.3.2.2. Dezavantajlar

Depolama : Depolama snrldr. Byk hacimleri depolamak ekonomik

deildir.

Temizlik : Hidrolik sistemlerde sznt nedeniyle evreyi kirletir.

II.3.3. Hidrolikte Kullanlan Semboller

Tablo II.4 Hidrolik semboller

II.3.4. Basnl Yan retimi

Hidrolik sistemlerde basnl akkan reten i eleman hidrolik pompalardr.

Hidrolik pompalar emi hattndan ya ekerler ve yan basncn ykselterek

sisteme basarlar. Pompalarn seilmesinde dikkat edilmesi gereken iki nemli nokta

basn ve debidir. Seilen pompann sisteme yeterli debide akkan basmad veya

basncn yeterli olmad durumlarda sistem tasarland gibi almayacaktr. [3]

Hidrolik pompalarn verimi akkann viskozitesi, younluu, scaklk ve emi

koullar gibi faktrlere baldr. Hidrolik sistemlerde yan viskozitesi pompann

alma ekline uygun seilmedii taktirde pompann verimini drecektir[14].

Pompann verimi = Mekanik Verim x Hacimsel Verim

24


44/103

II.3.4.1. Dili pompalar

Dili pompalar motorun bir devrinde sisteme hep ayn miktarda akkan

basarlar. Bu tip pompalar sabit deplasmanl olarak adlandrlrlar.

Dili pompalar tahrik eden ve tahrik edilen olmak zere iki diliden

olumaktadrlar. Tahrik eden dili elektrik motoruyla tahrik edilir. Dililer hareket

ettike pompann emi ksmnda bir vakum kuvveti oluur. Bu vakum kuvvetiyle

hidrolik ya tanktan emilir ve dililer ile pompa gvdesi arasnda sktrlarak

basnc ykseltilir. Basnl ya basn hattndan sisteme gnderilir.

Dili pompalarn imalat kolay ve ucuzdur. Fakat dili pompalarn sesli

alma, yksek basnlara kamama, ksa mrl, tamir edilememe, verimlerinin

dk olmas gibi dezavantajlar vardr [14].

ekil II.5 Dili pompa

II.3.4.2. Paletli pompalar

Paletli pompalar mil zerine bal bir rotor ve rotorun zerindeki yuvalara

dikey olarak yerletirilmi paletlerden oluan dner grubun sabit bir eliptik halkann

iinde dnmesiyle basnl ya retirler. Mil bir elektrik motoru ile tahrik edilir.

Motorun mili dndrmesiyle oluan merkez ka kuvvetinden dolay paletler halka

(ring) yzeylerine dayanr. Ring eliptik olduundan dolay alann geni olduu

blgede bir vakum kuvveti dar olduu blgede ise bir sktrma kuvveti meydana

gelir. Paletli pompa tanktan ya vakum kuvvetiyle ekip ya sktrarak basncn

ykselttikten sonra basnl akkan sisteme gnderir[14].

Paletli pompalar deiken debili ( deplasmanl ) ve sabit debili ( deplasmanl )

olmak zere ikiye ayrlrlar.

25


45/103

Deiken Debili Paletli Pompalarda rotorla ring ( halka ) arasndaki mesafe

arttka pompa debisi de artar. Rotor ve ringin merkezleri ayn olduunda pompa

dner fakat sisteme basnl akkan gndermez. Deiken debili paletli pompalarda

ringin bir tarafnda kompansatr yay dier tarafnda eksantritenin maksimumluunu

ayarlayan bir vida bulunur. stenilen basn da ring itilerek pompa debisinin

sfrlanmas fakat basncn korunmas salanr. Bu pompalarn zellii sistemin

ihtiyac olan kadar debi retir ve alma basncn sabit tutar. Bylece g kayplar

ve snmalar en alt dzeye indirgenmi olur. Bu pompalar rotorun sadece bir

tarafnda basn olmasndan dolay yksek basnlarda kullanlamamaktadr. ( Max

100 bar )

Paletli pompalar sessiz al

malar

, verimlerin yksek olmas

, tamir ve bak

m

basitlii, yenilenmeleri kolay ve ekonomik olmas avantajlardr. Bunumla beraber

dili pompalara gre pahal ve 300 barn zerindeki basnlarda alamamalar

dezavantajlardr [14].

II.3.4.3. Pistonlu pompalar

Radyal pistonlu pompalar ve Eksenel pistonlu pompalar olmak zere iki

eitleri vardr.

Radyal Pistonlu Pompalar:Radyal pistonlu pompalarda pistonlar tahrik milinin

evresine dik olarak yerletirilmitir. Elektrik motoru pompa milini dndrdnde

pistonlar ileri geri hareket ederler. Pistonlar geri gelirken emme ileri hareketlerinde

de basma yaparlar. Radyal pistonlu pompann debisini pistonlarn says, ap, strok

uzunluu belirler.

Eksenel pistonlu pompalar: Eksenel pistonlu pompalarda pistonlar pompa

miline paralel yerletirilmitir. Pompa mili eik bir plakay tahrik eder. Pistonlar ise

pabularla eik plakaya balanmlardr. Eik plaka dndnde pistonlar gmlek

iinde ileri geri hareket etmeye balayacaklar ve bylece pistonlarn bir ksm emi

yaparken bir ksm da sisteme basnl ya gnderecektir. Eik plakann dik olduu

konumda pompa sisteme basnl ya gndermemektedir. Sabit deplasmanl eksenel

pistonlu pompalarda eik plaka as sabittir. Fakat deiken debili eksenel pistonlu

26


46/103

pompalarda eik plakann as deitirilerek pompann basma debisi deitirilebilir.

Deiken debili pistonlu pompalarn iki tipi vardr. Bunlar;

Basn Duyarl

Yk Duyarl ( Load-Sensing)

Basn duyarl eksenel pistonlu pompa: Hidrolik sistemin ihtiyac olan debi

sabit deilse ve sabit basn isteniyorsa bu tip pompalar kullanlr. Sabit deplasmanl

pompalarn her zaman ayn debiyi sisteme gnderdiini daha nceden belirtmitik.

Sabit debili pompalarda sistemin debi ihtiyac pompann bast debiden dk

olduu taktirde fazla debi emniyet valf zerinden tanka geri dner. Buda enerji

kaybdr. Bu tip pompalarda ise istenen basn kompansatr yay ile ayarlanr. Pompa

her zaman ayarlanan basnta sisteme basnl ya gnderecek fakat sistemin ihtiyac

olan debi dtnde pompann basma debisi de deceinden enerji sarfiyat en aza

inecektir.

Yk uyarl eksenel pistonlu pompa ( load-sensing ): Sistemde deiken ykn

hep ayn hzda ilerlenmesi istendiinde load-sensing pompalar kullanlr. Yk uyarl

eksenel pistonlu pompalar sistemde ykn hareketi iin sistemin ihtiyac olan basnc

alglar ve bu deerin zerine hz ayar valfndaki kayplar da ekleyerek sisteme

basnc gnderir. Bylece sistemdeki yk deise de hep ayn miktarda debi

gndererek sabit hz elde edilir.

Pistonlu Pompalarn Avantajlar:

Verimleri yksektir.

Dili ve paletli pompalardan daha yksek basnlarda alabilirler.

Sessizdirler.

Tamirleri paletli pompalar kadar kolay olmamasna ramen mmkndr.

Pistonlu pompalarn dezavantajlar

Dili ve paletli pompalardan daha pahaldrlar

Bakm ve yenilenmeleri pahaldr.

Kirlilie kar hassas olduklarndan hidrolik yann iyi filtrelenmesi

gerekmektedir[14].

27


47/103

II.3.4.4. Hidrolik pompa seimi

Hidrolik pompalar sistemde gerekli olan debi ve basnca gre seilirler.

Hidrolik sistemde gereken maksimum debi hesaplandktan sonra en yakn bir st

litredeki pompa seilir. Sistemdeki gerekli debi ve basn hesaplandktan sonra

pompay tahrik edecek elektrik motorunun bulunmasna geilir. Elektrik motorunun

gc aadaki formlle hesaplanabilir[14].

(II.40)600

PQKW

=

KW : Pompay Tahrik Edecek Elektrik Motorunun Kilowatt

Q : Gereli Debi ( Litre / Dakika)

P : stenen Basn

II.3.5. Hidrolik Ya Tank

Ya tank

sistemin ihtiyac

olan hidrolik ya

n depoland

depodur. Hidrolikpompa hidrolik ya depodan emer ve sisteme basar. yapm hidrolik yasnr ve

kirlenir. Hidrolik deponun bir dier grevi de ya soutmak ve filtre elemanlar ile

yan sistem iin gerekli olan incelie kadar ya temizlemektir. Ya tanknn hacmi

pompa debisinin en az 3 kat kadar olmaldr.

Hidrolik ya tanknda emi ve dn borular arasnda bir ayrma plakas

olmaldr. Ayrma plakas dn hattndan gelen hidrolik yan bir sre dinlendikten

sonra emi tarafna gemesini saladndan dolay pompann almas iin dahaelverilidir. Ya tank zerinde scakl ve ya seviyesini gsteren seviye gstergesi

ve temizleme kapa mutlaka olmaldr[14].

28


48/103

ekil II.6 Hidrolik ya tank

II.3.6. Hidrolik Filtreler

Hidrolik sistemlerde arzalarn en byk nedeni hidrolik yan kirli olmasdr.

Bu nedenle hidrolik yan temizlenmesi gerekmektedir. Hidrolik borulardaki

anmalar ve szdrmazlk elemanlarnn paralanmas yan zelliini kaybetmesine

yol amaktadr. Hidrolik sistemlerde uygun filtrelerin seilmesi aadaki kriterler

baz alnr.

Pompann debisi

alma basnc

Sistemin scakl

Montajn nereye yaplaca ( emi, dn )

Filtremin mikron derecesindeki kapasitesi

II.3.6.1. Emi filtresi

Emi filtreleri pompann emi hattndaki boruya balanr. Emi filtreleri tel

rgldr ve 90- 120 mikron arasnda kapasiteleri vardr. Emi filtreleri tkandklar

taktirde pompann emiini zorlatrrlar ve kavitasyona sebep olurlar. Bu nedenle belli

aralklarda bakmlarnn yaplmas veya yenisiyle deitirilmelidir. Emi filtresininkapasitesi pompa debisinin en az 3 kat olmaldr[14].

29


49/103

II.3.6.2. Dn filtresi

Dn filtreleri hidrolik sistemde dn borusunun tanka en yakn noktasna

balanr. Dn filtreleri 10-30 mikron arasnda filtreleme yapabilmekte ve filtre

eleman tkandnda deitirilebilmektedir. Dn filtreleri tkanklnda veya

grevini yapamaz olduklarnda direk olarak pompaya zararlar olmadndan tercih

edilirler. Fakat emi filtresine gre daha pahaldrlar.

II.3.6.3. Basn filtreleri

Basn filtreleri hidrolik sistemde basn hattna balanrlar. Bu nedenle

gvdeleri kaln ve mukavemetlidir. Sistemde korunmas gereken hassas elemanlarn

giriine konarak o eleman korumak iin kullanlrlar[14].

II.3.7. Basncn Ayarlanmas

Hidrolik sistemlerde basncn istenen deerlerde ayarlanmas basn emniyetvalfleri ile yaplr. Bu valfler pompann k basncn ayarlamak iin ve sistemi ar

basnlardan korumak iin kullanlr. Basn emniyet valflerinin 3 tipi vardr.

Basn Emniyet Valfleri

Basn Drc Valfler

Basn Sralama Valfleri

II.3.7.1. Basn emniyet valfleri

Hidrolik sistemi ar basntan korumak iin kullanlr. Sistem basnc

ayarlanan deerden yukar ktnda basn emniyet valf devreye girer ve ya

tanka boaltr. Basn emniyet valfleri sistemde istenen maksimum basnca ayarlanr.

Sistem basnc ayar basncn geince emniyet valfnn iindeki yay kuvvetini yener.

30


50/103

Bylece fazla basn tanka gnderilir. Direk uyarl ve pilot uyarl olmak zere iki

eidi vardr.

Aadaki ekilde basn emniyet valfnn almas gsterilmitir. Hidrolik

silindir son konumunda ykle karlanca basnc ykselir. Ykselen basn ayarbasncndan yksekse emniyet valfnn alp fazla basnc tanka gndermesi gerekir.

Basn ayarlanan deeri geince yay kuvvetini yenecek ve emniyet valf fazla basnc

boaltp eski konumuna dnecektir. Basn emniyet valflerinin fazla basnc

boaltmas anlktr [14].

ekil II.7 Basn emniyet valf

II.3.7.2. Direk uyarl basn emniyet valf

Basn girii bilye veya konik bir para ile yay kuvvetiyle kapatlr. Yay

kuvveti istenen basnca gre ayar vidasyla ayarlanr. Sistem basnc yay kuvvetini

yenince emniyet valf devreye girer ve fazla basnc tanka gnderir. Direk uyarl

basn emniyet valfleri 30-40 litre/ dakika kadar olan debilerde kullanlrlar.

31


51/103

ekil II.8 Direk basn emniyet valf

II.3.7 .3. Pilot uyarl basn emniyet valf

Direk uyarl basn emniyet valflerinin debisinin yetmedii yksek debili

sistemlerde kullanlr. Byk popetleri yuvada sadece yaya kuvvetiyle tutmak zor

olduundan bu tip valflerde yay kuvvetine ek olarak hidrolik basnta kullanlr.Popetin stndeki basn ve yay kuvveti sistemin basncna eit olduunda valf

devreye girer. Pilot uyarl emniyet valfleri bir yn kontrol valf ile de kumanda

edilebilir. Bu valfler normalde kapaldr.

II.3.7.4. Basn drc valfler

Hidrolik sistemde farkl basnlar elde edilmek isteniyorsa basn drc

valfler kullanlr. Basn drc valfler devreye seri olarak balanrlar ve giri

basnc ne olursa olsun k basncn sabit tutarlar. Bu valfler tek ynde basn

ayar yaparlar dn hatt bir ek valf ile serbest gemektedir. Bu valfler normalde

aktr.

32


52/103

M

Pompa

MotorBasincEmniyet

Valfi

Mamometre

Tank

100 BAR

150 BAR

150 BAR

150 BAR 150 BAR

BASIN

DSRC

ekil II.9 Basn drc valfler

II.3.7.5. Basn sralama valfleri

Basn sralama valfleri ayarlanan deere ulatnda alr ve basnl ya

baka bir elemana ynlendirir. Sral kumandada kullanlr. ki ucunda da basn

hatt vardr ve dtan szntldr. Pompadan gelen basnl ya valfn ayarlanandeerine ulamadnda basnl ya yoluna devan eder. Eer basn ayarlanan deeri

geerse valf alacak ve basnl ya baka bir i elemanna gidecektir[14].

II.3.8. Elemanlar

Hidrolik de hareket dorusal veya dner olabilir. Dorusal hareketleri gidipgelme mantyla alan pistonlar, dner ileri ise hidrolik motorlar salar.

33


53/103

Kesit alanna etki eden basnca gre kuvveti, debiye gre de hzlarn

ayarlamak mmkndr. Hidrolik silindirlerin ekme kuvveti itme kuvvetinden

dktr ( ekme tarafndaki alan piston mili olduundan dolay daha dktr).

II.3.8.1. Tek etkili silindirler

Tek etkili silindirler; dorusal hareketin tek ynde elde edilmesi iin kullanlr.

Bu silindirlere basnl ya tek taraftan girer. Silindirin tek tarafa doru hareketi

akkan gcyle elde edilirken, pistonun geriye gelmesi yayn etkisiyle, dey

almalarda yerekiminin etkisiyle yada yk arlyla elde edilir. Tek etkili

silindirler hidrolik devrelerde genellikle ykn arlyla geri gelecek ekildekullanlr (rnek krikolar). Pistonun tek tarafna etki eden basnl ya, dier taraftaki

yayn kar direncini yener ve piston ileriye gider, bu arada yay skr. Daha sonra

silindire giren basnl yan ortadan kalkmasyla yay ilk eklini almak ister ve

pistonu balang noktasna doru iter.

Aada 1 tonluk yk hidrolik enerji ile kaldrlmaktadr. Ykn inmesinde

hidrolik enerjini kullanlmamtr. Yk yer ekimi ivmesiyle aaya iner.

ekil II.10 Tek etkili silindir

34


54/103

II.3.8.2. ift etkili silindirler

ift etkili silindirler; srekli olarak ileri geri hareket retmek iin kullanlr.

Silindirin iki tarafndan basnl ya girer ve pistonun iki yzne etki eden ya, ileri

geri hareketin retilmesini salar. Pistonun tek kolu vardr. Bu tek taraftaki faydal

alan ,dier tarafa nazaran pistonun kesit alan kadar kktr. Bu nedenle ileri-geri

harekette retilen kuvvetler farkldr. Silindire giren yan miktar da farkl olaca

iin piston hz da ileri geri harekette farkl olur.

Aadaki ekilde ykn hidrolik enerji ile yer deitirilmesinin ift etkili

silindir ile yapld grlmektedir. Ykn ileri ve geri hareketinde basnl akkan

gerekmektedir.

ekil II.11 ift etkili silindir

II.3.8.3. Teleskopik silindirler

Teleskopik silindirler i ie gemi birka silindirden oluur ve silindirler

birbiri iinde kayarak hareket ederler. Uzun stroklara kk boyutta ulalabilir.

Silindirlerin aplar kademeli bymekte ve hareket en byk apl silindirden en

kk apl silindire doru olmaktadr. Bu silindirlerin kullanld sistemlerde

kuvvet en kk apl silindire gre hesaplanmal ve burkulma ihmal edilmemelidir

[14].

35


55/103

ekil II.12 Teleskopik silindir

II.3.9. Yn Denetim Valfleri

Hidrolik de dorusal veya dner i elemanlarnn kumandas yn denetin

valfleri ile yaplr. Yn kontrol valfleri pompann bast basnl akkann ynn

deitirerek i elemanlarnn ileri-geri hareketini kumanda ederler.

Valfler konum ve yol say

lar

na ve kumandalar

na gre tan

mlan

rlar.

Yol Says / Konum Says

II.3.9.1. 4/2 Yn kontrol valf

Aada DIN standartlarna gre 4/2 yn kontrol valfnn sembol aada

gsterilmektedir. Aadaki 4/2 yn kontrol valfnn sembolne dikkat edelin. Her

kare 1 konumu belirtmektedir dolaysyla 2 konumlu, 1 giri, 2 ks ve 1 de tanka

dn olmak zere 4 yolludur.

Yol Says / Konum Says 4 / 2 yn kontrol valf

36


56/103

ekil II.13 4/2 Valf

4/2 yn kontrol valflerinin 1 girii, 2 ks ve 1 tanka geri dn vardr.

Dolaysyla basnl akkann ( yan ) iki ynde de akna izin verirler. Srgnn

konumuna gre basnl hava A veya B no lu yoldan gemektedir. Tanka dn

hatt T dr ve i yapm basnl akkann tekrar tanka dnmesi iin kullanlr. 4/2

yn kontrol valfleri tek etkili silindirlerin kontrolnde, ift etkili silindirlerin

kontrolnde, hidrolik sinyallerde kullanlrlar.

II.3.9.2. 4/3 Kapal merkez yn kontrol valf

Aada DIN standartlarna gre 4/3 kapal merkez yn kontrol valfnn

sembol aada gsterilmektedir. Aadaki 4/3 yn kontrol valfnn sembolne

dikkat edelim. Her kare 1 konumu belirtmektedir dolaysyla 3 konumlu, 1 giri, 2

ks ve 1 de tanka geri dn olmak zere 5 yolludur. 3 konumlu yn kontrol

valfleri ifade edilirken orta konumlar da belirtilir.

Yol Says / Konum Says 4/3 kapal merkez yn kontrol valf

37


57/103

ekil II. 14 4/3 Kapal merkez valf

4/3 kapal merkez yn kontrol valflerinin 1 girii, 2 ks ve 1 de tanka geri dn

vardr. Dolaysyla basnl akkann iki ynde de akna izin verirler. Srgnn

konumuna gre basnl hava A veya B no lu yoldan gemektedir. Srg orta

konumdayken basnl akkan ( ya ) valf zerinde tutulmakta ve yollarda basnl

ya olmamaktadr. 4/3 kapal merkez yn kontrol valfleri ift etkili silindirlerin

kontrolnde ve orta konumda durdurmak iin kullanlrlar. Valfn orta konumunda

silindirler durmaktadrlar. Hidrolik sistemlerde silindirlerin herhangi bir konumda

durdurmak iin ok sk kullanlrlar.

II.3.9.3. 4/3 Ak merkez yn kontrol valfleri

Aada ISO standartlarna gre 4/3 ak merkez yn kontrol valfnn sembol

aada gsterilmektedir. Aadaki 4/3 yn kontrol valfnn sembolne dikkat

edelim. Her kare 1 konumu belirtmektedir dolaysyla 3 konumlu, 1 giri, 2 ks ve

1 de tanka geri dn olmak zere 4 yolludur. 3 konumlu yn kontrol valfleri ifade

edilirken orta konumlar da belirtilir.

Yol Says / Konum Says 4/3 ak merkez yn kontrol valf

38


58/103

ekil II.15 4/3 Ak merkez valf


vardr. Dolaysyla basnl havann iki ynde de akna izin verirler. Srgnn

konumuna gre bas

nl

ak

kan ( ya ) A veya B no lu yoldan gemektedir. Srgorta konumdayken basnl akkan basnsz olarak tanka geri dnmektedir. 4/3

ak merkez yn kontrol valfleri ift etkili silindirlerin kontrolnde ve valfn orta

konumda silindiri durdurmak iin kullanlrlar. Genellikle tek kumanda valfl

sistemlerde kullanlrlar. Bu valfler sayesinde basnl akkan tanka gndermek iin

baka bir valfe gerek kalmamaktadr. Fakat sistemde baka valfler de varsa ak

merkez valfn orta konumunda dier valflere basnl akkan gitmeyecektir. (

basnl ya en kolay yolu takip eder )

II.3.9.4. 4/3 AB T merkez kontrol valfleri

Aada DIN standartlarna gre 4/3 AB T ( A ve B hatlar tanka ak )

merkez yn kontrol valfnn sembol aada gsterilmektedir. Aadaki 4/3 yn

kontrol valfnn sembolne dikkat edelim. Her kare 1 konumu belirtmektedir

dolaysyla 3 konumlu, 1 giri, 2 ks ve 1 de tanka geri dn olmak zere 4

yolludur. 3 konumlu yn kontrol valfleri ifade edilirken orta konumlar da belirtilir.

Yol Says / Konum Says 4/3 AB T merkez yn kontrol valf

39


59/103

ekil II.16 AB-T merkez valf


vard

r. Dolay

s

yla bas

nl

havan

n iki ynde de ak

na izin verirler. Srgnnkonumuna gre basnl akkan ( ya ) A veya B no lu yoldan gemektedir. Srg

orta konumdayken basnl akkan valf zerinde tutulmaktadr. 4/3 AB - T merkez

yn kontrol valfleri ift etkili silindirlerin kontrolnde ve valfn orta konumda

silindiri serbest ( silindir mili kuvvetin etkisiyle hareket edebilir) iin kullanlrlar.

Hidrolikte silindirler istenen konumda rahatlkla durdurulabilseler bile dikey

konumda uzun sreli beklemelerde pilot kumandal ek valflerin (kilitleme valf)

kullanlmas tavsiye edilir. Pilot kumandal ek valfler kullanlacaksa mutlaka AB

T hidrolik yn kontrol valfleri kullanlmaldr.

II.3.9.5. 4/3 H merkez kontrol valfleri

Aada DIN standartlarna gre 4/3 H ( btn yollar birbirine ak ) merkez

yn kontrol valfnn sembol aada gsterilmektedir. Aadaki 4/3 yn kontrol

valfnn sembolne dikkat edelim. Her kare 1 konumu belirtmektedir dolaysyla 3konumlu, 1 giri, 2 ks ve 1 de tanka geri dn olmak zere 4 yolludur. 3

konumlu yn kontrol valfleri ifade edilirken orta konumlar da belirtilir.

Yol Says / Konum Says 4/3 H merkez yn kontrol valf

40


60/103

ekil II.17 H merkez valf


vardr. Dolaysyla basnl havann iki ynde de akna izin verirler. Srgnn

konumuna gre basnl akkan ( ya ) A veya B no lu yoldan gemektedir. Srg

orta konumdayken btn yollar birbirine aktr. 4/3 H merkez yn kontrol valfleri

ift etkili silindirlerin kontrolnde ve valfn orta konumda silindiri serbest ( silindir

mili kuvvetin etkisiyle hareket edebilir) iin kullanlrlar ( genellikle zel

uygulamalarda)[14].

II.3.10. Hidrolik Kontrol Uygulamalar

II.3.10.1. Tek etkili silindirlerin kontrol

Aada tek etkili silindirin kontrol 4/2 elektrik kumandal hidrolik yn

kontrol valf ile yaplmtr. Silindirin yukar hareketi basnl akkanla yaplrken

aa hareketi yer ekimi kuvvetiyle gereklemektedir. Sistemde pompa srekli

almakta ve basnl ya hatta vermektedir. Emniyet valf istenen basncn 10 Barstne ayarlanmtr bylece sistem koruma altna alnmtr.

Bobin enerjilendiinde valfn srgsn iter ve valfn konum deitirmesini

salar . Basnl akkan A yolundan geerek silindiri yukar hareketini yaptrr.

Bobinin enerjisi kesildiinde yay srgy geri itecek ve valf eski konumuna

dnecektir. Silindirin arkasnda kalan ya basnsz olarak tanka geri dner. Burada

dikkat edilmesi gereken yn kontrol valfnn B hattnn kullanlmaddr. B hatt

blok veya hatta krlenebilir veya sinyal hatt olarak kullanlabilir.

41


61/103

M

Pompa

Tank

MotorBasincEmniyetValfi

Mamometre

4/2 ElektrikKumandali YnKontrol Valfi

Tek EtkiliSilindir

Tank

BOBIN

A B

P T

*

ekil II.18 Uygulama tek etkili silindir

II.3.10.2. ift etkili silindirin srekli kontrol

Aada ift etkili silindirin kontrol 4/2 elektrik kumandal hidrolik yn

kontrol valf ile yaplmtr. Silindirin ileri ve geri hareketini yn kontrol valf ile

yapmaktadr. Sistemde pompa srekli almakta ve basnl ya hatta vermektedir.

Emniyet valf istenen basncn 10 Bar stne ayarlanmtr bylece sistem koruma

altna alnmtr.

Bobin enerjisizken silindir geride ve sistem silindirin n ksmnda srekli

basnl akkan olacak ekilde dizayn edilmitir. Bobin enerjilendiinde valfn

srgsn iter ve valfn konum deitirmesini salar . Basnl akkan A yolundan

geerek silindiri ileri hareketini yaptrr. Silindirin nndeki akkan basnsz olarak

B hattndan tanka dnmektedir. Bobinin enerjisi kesildiinde yay srgy geri

itecek ve valf eski konumuna dnecektir. Bylece basnl akkan B hattndan

geecek ve silindiri geri getirecektir. Silindirin arkasnda kalan akkan A yolundan

geerek tanka dnmektedir. Burada dikkat edilmesi gereken silindirin son

konumlarda altdr. Silindir ortada bir konumda durdurulamaz.

42


62/103

M

Pompa


Mamometre

4/2 ElektrikKumandali YnKontrol Valfi

ift EtkiliSilindir

Tank

BOBIN

A B

P T

ekil II.19 Uygulama 4/2 valf

II.3.10.3. ift etkili silindirin kapal merkez 4/3 yn kontrol valf ile kontrol

Aadaki ekildeift etkili silindirin kontrol 4/3 elektrik kumandal kapal

merkez hidrolik yn kontrol valf ile yaplmtr. Silindirin iler ve geri hareketini yn

kontrol valf ile yapmaktadr. Sistemde pompa srekli almakta ve basnl ya

hatta vermektedir. Emniyet valf istenen basncn 10 Bar stne ayarlanmtr

bylece sistem koruma altna alnmtr.

Bobinler enerjisizken silindir herhangi bir yerde durmaktadr. Silindirin giri

ve klar valf zerinden kilitlenmekte olduundan d kuvvetlerin etkisinde dahi

silindir mili hareket etmez. Bobin 1 enerjilendiinde valfn srgsn iter ve valfn

konum deitirmesini salar . Basnl akkan A yolundan geerek silindiri ileri

hareketini yaptrr. Silindirin nndeki akkan basnsz olarak B hattndan tanka

dnmektedir. Bobinin1 enerjisi kesildiinde yay srgy geri itecek ve valf orta

konumuna dnecektir. Bobin 2 enerjilendiinde bobin srgy itecek ve valf konum

deitirecektir. Basnl akkan B hattndan geerek silindiri geri hareket ettirecektir.

Silindirin arkasnda kalan ya A hattnda tanka basnsz olarak geri dnecektir.

Burada dikkat edilmesi gereken konu 2 bobin olduu ve bobinlerden biri silindiri

43


63/103

ileri hareket ettirirken dierinin geri hareket ettirdiidir. Bobinlerin ikisi de

enerjisizken valf orta konumundadr ve silindir kilitlidir.

M

Pompa


Mamometre

ift EtkiliSilindir

Tank

4/3 Kapali MerkezElektrik Kumandali

Yn Kontrol Valfi

BOBIN1 BOBIN 2

A B

P T

ekil II.20 Uygulama kapal merkez valf

II.3.10.4. ift etkili silindirin ak merkez 4/3 yn kontrol valf ile kontrol

Aada ift etkili silindirin kontrol 4/3 elektrik kumandal ak merkez

hidrolik yn kontrol valf ile yaplmtr. Silindirin iler ve geri hareketini yn kontrol

valf ile yapmaktadr. Sistemde pompa srekli almakta ve basnl ya hatta

vermektedir. Emniyet valf istenen basncn 10 Bar stne ayarlanmtr bylece

sistem koruma altna alnmtr.

Bobinler enerjisizken silindir herhangi bir yerde durmaktadr. Silindirin giri

ve klar valf zerinden kilitlenmekte olduundan d kuvvetlerin etkisinde dahi

silindir mili hareket etmez. Bobin 1 enerjilendiinde valfn srgsn iter ve valfn

konum deitirmesini salar . Basnl akkan A yolundan geerek silindiri ileri

hareketini yaptrr. Silindirin nndeki akkan basnsz olarak B hattndan tanka

44


64/103

dnmektedir. Bobinin1 enerjisi kesildiinde yay srgy geri itecek ve valf orta

konumuna dnecektir. Bobin 2 enerjilendiinde bobin srgy itecek ve valf konum

deitirecektir. Basnl akkan B hattndan geerek silindiri geri hareket ettirecektir.

Silindirin arkasnda kalan ya A hattnda tanka basnsz olarak geri dnecektir.

Burada dikkat edilmesi gereken konu 2 bobin olduu ve bobinlerden biri silindiri

ileri hareket ettirirken dierinin geri hareket ettirdiidir. Bobinlerin ikisi de

enerjisizken valf orta konumundadr ve pompadan gelen basnl akkan tanka

gitmektedir. Basnl akkann tanka gitmesinde bir engel olmadndan basn

yoktur. Ak merkez hidrolik yn kontrol valfleri genellikle tek kullanlr valfn orta

konumundayken dier valfler basnl ya gitmeyecektir.

M

Pompa


Mamometre

ift EtkiliSilindir

Tank

4/3 Aik MerkezElektrik KumandaliYn Kontrol Valfi

BOBIN1 BOBIN 2

A B

P T

ekil II.21 Uygulama Ak merkez valf

II.3.10.5. ift etkili silindirin AB T merkez 4/3 yn kontrol valf ile kontrol

Aadaki ekilde ift etkili silindirin kontrol 4/3 elektrik kumandal AB-T

merkez hidrolik yn kontrol valf ile yaplmtr. Silindirin iler ve geri hareketini yn


45


65/103



Bobinler enerjisizken valf orta konumundadr silindir herhangi bir yerde

serbest durmaktadr. Silindirin giri ve klar valf zerinden tanka akolduundan d kuvvetlerin etkisinde silindir mili hareket eder. Bobin 1

enerjilendiinde valfn srgsn iter ve valfn konum deitirmesini salar .

Basnl akkan A yolundan geerek silindiri ileri hareketini yaptrr. Silindirin

nndeki akkan basnsz olarak B hattndan tanka dnmektedir. Bobinin1 enerjisi

kesildiinde yay srgy geri itecek ve valf orta konumuna dnecektir. Bobin 2

enerjilendiinde bobin srgy itecek ve valf konum deitirecektir. Basnl akkan

B hatt

ndan geerek silindiri geri hareket ettirecektir. Silindirin arkas

nda kalan yaA hattnda tanka basnsz olarak geri dnecektir. Burada dikkat edilmesi gereken

konu 2 bobin olduu ve bobinlerden biri silindiri ileri hareket ettirirken dierinin geri

hareket ettirdiidir. Bobinlerin ikisi de enerjisizken valf orta konumundadr ve

pompadan gelen basnl akkan valf zerinde tutulmaktadr. Bu tip valfler

genellikle dikeyde alan silindirleri kilitlemek iin pilot kumandal ek valflerin

bulunduu sistemlerde kullanlr.

M

Pompa

MotorBasinc

Emniyet

Valfi

Mamometre

ift Etkili

Silindir

Tank

4/3 AB_T Merkez

Elektrik Kumandali

Yn Kontrol Valfi

BOBIN1 BOBIN 2

A B

P T

ekil II.22 Uygulama AB-T valf

46


66/103

II.3.10.6. ift etkili silindirin H merkez 4/3 yn kontrol valf ile kontrol

Aadaki ekilde ift etkili silindirin kontrol 4/3 elektrik kumandal Hmerkez hidrolik yn kontrol valf ile yaplmtr. Silindirin iler ve geri hareketini yn




Bobinler enerjisizken valf orta konumundadr silindir herhangi bir yerde

serbest durmaktadr. Silindirin giri ve klar ve pompa hatt valf zerinden tanka

ak olduundan d kuvvetlerin etkisinde silindir mili hareket eder. Bobin 1enerjilendiinde valfn srgsn iter ve valfn konum deitirmesini salar .

Basnl akkan A yolundan geerek silindiri ileri hareketini yaptrr. Silindirin

nndeki akkan basnsz olarak B hattndan tanka dnmektedir. Bobinin1 enerjisi

kesildiinde yay srgy geri itecek ve valf orta konumuna dnecektir. Bobin 2

enerjilendiinde bobin srgy itecek ve valf konum deitirecektir. Basnl akkan

B hattndan geerek silindiri geri hareket ettirecektir. Silindirin arkasnda kalan ya

A hattnda tanka basnsz olarak geri dnecektir. Burada dikkat edilmesi gerekenkonu 2 bobin olduu ve bobinlerden biri silindiri ileri hareket ettirirken dierinin geri

hareket ettirdiidir[14].

M

Pompa

MotorBasinc

Emniyet

Valfi

Mamometre

ift Etkili

Silindir

Tank

4/3 H Merkez

Elektrik Kumandali

Yn Kontrol Valfi

BOBIN1 BOBIN 2

A B

P T

ekil II.23 Uygulama H merkez valf

47


67/103

II.3.11. Valf Tipleri

Valfler oturmal tip ( popet ) ve kaymal tip ( srgl ) olmak zere iki gruba

ayrlrlar.

II.3.11.1. Popet valfler

Basnl akkan valf gvdesindeki yuvaya bir diskin veya tapa grevini yapan

pistonun hareketiyle yn deitirir. Popet valfler yksek geirgenlie ve ok dk

sznt kayplarnn istenildii sistemlerde rahatlkla kullanlabilirler. Hidrolik

sistemlerde emniyet valfleri popet valf grubuna girmektedir.

II.3.11.2. Srgl Valfler

Valfn gvdesi iindeki yuvada hareket eden srg yardmyla basnl

akkann yn deitirilmesi salanr. Kanallarn szdrmazl srgyle gvde

arasnd

Documents

gemi dümen sistemleri