Kargo gemileri için kompozit ambar kapağı uygulaması
Composite hatch cover application for cargo ships
Yazar: SİNEM DEDETAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YALÇIN ÜNSAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Denizcilik = Marine
Dizin: Gemi inşaatı = Shipbuilding ; Gemi tasarımı = Ship design ; Gemiler = Ships ; Kompozit yapılar = Composite structures

Özet:
Dünya ticaretinde, malı hasarsız, mümkün olduğunca kısa sürede ve ucuz bir şekilde üretim noktasından pazarlara taşıyabilmek, taşıma türleri arasında rekabet gücünün belirleyicileri olmuştur ve bu sebeple deniz yolu taşımacılığı taşımacılık türleri arasında %90lık payla birinci sırayı almıştır.
Taşımacılık, dış ticaretin en önemli unsurlarından biridir. Şöyle ki, bir malın satış fiyatının %8-14 arasındaki maliyet oranı lojistik maliyetlerdir. Toplam lojistik maliyeti içinde ise taşımacılık %40'lık pay ile lojistiğin en önemli bileşeni olmuştur. A.B.D.'de yapılan bir çalışmada, lojistik maliyetlerindeki % 5'lik azalmanın, karlılık üzerinde, satışların % 20 arttırılması sonrası elde edilecek etkiye eşit ya da daha fazla bir etki yaptığı saptanmıştır. Taşımacılık türleri arasında karlılık oranlarına baktığımızda ise denizyoluyla taşımacılığının havayoluna göre 14 , karayoluna göre 7, demiryoluna göre ise 3,5 kat daha ucuza gerçekleştiğini görürüz. Bu yüzdendir ki dünya ticaretinin % 90'lık bölümü denizyolu ile taşınmaktadır.
Gemi taşımacılığının da en önemli maliyet kalemlerinden biri, yakıt maliyetidir. Yakıt maliyetini artıran en önemli unsur da geminin ağırlığıdır.
Gemi ne kadar hafif dizayn edilirse, direnci o kadar azalır ve bu durumda sevk maliyeti de o oranda azalır. Gemi direncinin azalmasına bağlı olarak, yakıt tüketimi azalır, doğru orantılı olarak da CO2 salınımı düşer. Sonuç olarak daha ekonomik ve çevreci gemiler imal etmiş oluruz.
Gemi ağırlığını hafifletmek amacıyla, kompozit malzeme kullanımı, gemi inşası için yeni olmamakla birlikte, kullanım alanı gezinti tekneleri, yolcu tekneleri, ve özel amaçlı tekneler ile sınırlıdır. 100 m üzerinde kompozit malzemeden inşa edilen tekneler hususunda akademik çalışmalar olsa dahi hayata geçmiş bir örnek yoktur.
Gerek malın son tüketiciye ulaştığındaki fiyatı, gerekse taşımacılık sırasında harcanan enerjiden dolayı açığa çıkan kirlilik düşünüldüğünde, taşımacılıkta kullanılan gemilerin, taşıma kapasitelerinin arttırılması ve yakıt maliyetlerinin düşürülmesi oldukça önemlidir. Konu ile ilgili "GreenShip" adı altında, dünya denizcilik sektöründe yeni dizayn ve denetleme kuralları geliştirilmekle birlikte ticari gemilere kompozit ambar kapağı uygulaması henüz yapılmış bir uygulama değildir.
Ortalama bir ticari gemide geminin toplam taşıma kapasitesinin (Deadweigth DWT) ortalama  %3 ünün ambar kapaklarından oluştuğu düşünüldüğünde, kapakların yarı yarıya hafifletilmesi durumunda, geminin taşıma kapasitesi ortalama % 1,5 artacaktır.
Ambar kapakları zorlu doğa koşullarında çalışır ve kompleks çok yönlü dinamik yüklere dayanabilecek şekilde dizayn edilirler. Şiddetli deniz koşulları, deniz suyu ve nem ile birlikte kargo basıncı ve diğer faktörler ambar kapaklarının dizaynını zorlaştıran etkenlerdir. Bu çalışmada tasarımını yaptığımız ambar kapağı bütün bu etkenler göz önüne alınarak, belirli bir klas kuruluşunun ve IACS kurallarının ışığında dizayn edilmiştir.
Ayrıca kompozit malzemede deniz ortamına, suya ve neme karşı korozyon sorunu olmadığı için bakım-tutum maliyetleri de azalacaktır. Geminin yüklü su hattının üzerinde kalan kısmının ağırlığının azaltılması gemi açısından faydalı bir durumdur.
Tamamen çelikten yapılan ambar ağzı mazernası ve ambar kapakları, ana güvertenin üzerinde olduklarından doğrultma kolu stabilitesini sağlanmasını zorlaştırmaktadır. En azından ambar kapaklarının kompozit gibi çeliğe görece daha hafif bir malzemeden yapılması stabilite konusunda gemiye ciddi büyüklükte avantaj sağlayacaktır.
Bu çalışmada öncelikle ambar kapığının tanımı, tarihçesi ve tipleri konusunda detaylı bilgi verilmiş, daha sonra ambar kapaklarının dizaynları konusunda bağlayıcı kurallar, ve regülasyonlara değinilmiştir.
Sonrasında örnek bir gemi üzerinden, komozit ve çelik ambar kapaklarının değerlendirilmesi karşılaştırmalı olarak sunulmuştur.

Abstract:
Global shipping is the main pillar of the global trade and economy therefore commercial ships become the main part of Global Shipping. Nowadays ship-owners are looking forward to decrease the operating cost of ships while increasing the cargo capacity. Every component of the vessel should be optimised in order to achieve the cost reduction. The objective of Composite-Hatch is to develop new generation hatch covers for general cargo vessels. Hatch cover would constructed with composite materials for reduce lightweight therefore increase cargo capacity and decrease fuel consumption
Logistics is vital part of the world trade. Approximately 8% to 14% of the marketing price of any product is the logistic costs and the share of transportation is almost 40% in the total logistic costs. Research conducted in the USA shows that a 5% reduction in logistic costs would have many impacts, one of which would be increasing revenues by 20% in terms of profitability. When the profitability of each transport method is compared, ship transport is 14, 7 and 3.5 times more profitable than airline, road and railway transport, respectively. As a result, maritime transportation becomes the most preferred way of transportation with more than 90% of the world's trade carried over seas and inland waters.
 
Nowadays, the main goals of ship designers are decreasing the fuel consumption and constructing more environment-friendly ships while increasing the cargo capacity in competitive market conditions. Fuel is the most important expenditure item in the running cost of a commercial ship and the lightweight of a ship is the main factor increasing the fuel consumption. The fuel consumption and harmful gas emissions could be reduced by designing the ship lighter which would decrease the resistance of the ship.
Considering all issues mentioned above, there is an opportunity for a design of a composite hatch cover, suitable for commercial ships. This project is a novel concept that would be beneficial to every aspect of the environment and maritime transportation by
Lowering the fuel consumption and greenhouse emissions, 
Increasing the cargo capacity and stability and seakeeping performances,
Reducing maintenance costs compared to the steel and aluminium applications.
Increasing the ship stability and seakeeping, by reducing the vertical centre of gravity.
In order to evaluate the comperison between the steel and composite hatch cover, 3300 DWT multi purpose general cargo ship has been chosen, and detailed avaluations have been carried out on both hatch covers, and comperison have been presented in this paper.
Based on our preliminary calculatio, it has been seen that, when the ship size reduces, the weight percentage of the hatch cover increases significantly. For this reason, composite hatch cover will be more effective for relativelly smaller cargo ships. This is the main reason that, why this ship has been chosen for case study.
During this work; firstly detailed explaination has been presented regarding the hatch cover, by means of historical development, types, the usage reason …etc.
Secondy the rules and regulation related to the hatch cover design and implementation have been presented. After these presentation, have been passed to the case study in order to make a comperison between steel and composite hatch cover ,determine the benefits of composite hatch covers and results have been presented in the paper.