Gemi pervanelerinde kavitasyon kaynaklı gürültünün incelenmesi
Investigation of cavitation-induced noise on ship propeller.
Yazar: ÖZER ATA
Danışman: DOÇ. DR. SERKAN EKİNCİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering

Özet:
Gemi pervanelerinde oluşan gürültünün azaltılması ve kontrolü, su altındaki akustik sistemlerin performansında, yolcu gemilerindeki mürettebatın ve yolcuların konforlu bir ortamda seyahat etmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Bir pervane tarafından meydana gelen gürültü, su altında akustiğin kullanılarak gemilerin tespit edilmesi açısından, özellikle askeri amaçlar için geminin hayatta kalabilirliğine kritik olarak etki etmektedir.
Gemi akustiği konusunda yapılan çalışmalar, en önemli gürültü kaynağının pervanelerde meydana gelen gürültü olduğunu göstermektedir. Pervane gürültüsünün en büyük kaynaklarından biri, pervanenin çalışması esnasında meydana gelebilen ve bir akışkanlar mekaniği olgusu olan kavitasyon olayıdır. Gemi pervaneleri üzerinde görülen ve en çok karşılaşılan kavitasyon çeşidinin, tabaka kavitasyonu olduğu bilinmektedir. Gemi pervanelerinin çalıştığı ortamdaki akışın düzgün olmaması, oluşması muhtemel tabaka kavitasyonunun zamana göre düzensiz bir davranış göstermesi, özellikle su altında gürültü ve şaft yolu ile gemi bünyesinde titreşim oluşumuna öncülük etmektedir. Bundan dolayı pervane dizaynı ve analizi yapılırken bu tip istenmeyen olayların imalat öncesi kontrol altına alınması son derece önemlidir.
Gemi pervanelerinde meydana gelen kavitasyona dayalı gürültünün ortadan kaldırılabilmesi için, kavitasyon olayını da kapsayacak şekilde gemi pervanelerine ait birçok dizayn ve analiz çalışmaları yapılmaktadır. Geçmişte olduğu gibi günümüzde de hem deneysel hem de sayısal olarak gerçekleştirilen bu çalışmalar, bilgisayar teknolojisinin gelişimine ve yüksek hızlı deniz araçlarına olan ihtiyacın artmasına paralel olarak büyük ilerleme göstermiştir. Mevcut çalışmada, gemi pervaneleri için sayısal analiz yöntemlerinden biri olan kaldırıcı yüzey metoduna dayalı bir kavitasyon -gürültü öngörü yöntemi kullanılmıştır.  Uygulama için geometrisi ve çalışma koşulları belli olan bir pervane seçilmiştir. Söz konusu pervaneye ait birtakım geometrik karakteristikler (çalıklık ve hatve dağılımı) değiştirilerek, pervanenin performansına, kavitasyon karakteristiğine ve gürültü düzeyine olan etkileri sayısal olarak incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Pervane gürültüsü etkisi, kavitasyon, tabaka kavitasyonu.

Abstract:
Controlling and downscaling noise caused by ship's propellers plays significant role on the performance of underwater acoustic systems, and the comfort of the crew and passengers of cruise ships while onboard. The noise produced by propellers exploited by underwater acoustics for detection which critically affects ship's survivability for military purposes.
Studies about ships' acoustics present that the most significant source of noise is the noise caused by ships' propellers. One of the most significant sources for propeller noise is cavitation which is a fluid mechanics phenomenon and can be occurred while cruising. It's well known that the sheet type cavitation is the most frequent one that encountered on ship's propellers. The non-uniform fluid flow around propellers and the unsteady behavior of a potential sheet cavitation according to time, lead especially underwater noise and vibration at shaft line and at the ship's hull. For this reason, preventing undesired aforementioned situations at pre-construction phase is very important while analyzing and designing a propeller.
In order to eliminate the noise arisen from ships' propellers due to cavitation, several propeller design and analysis studies have been done including the cavitation phenomenon. Currently and also as previously, aforementioned studies which have been done both quantitatively and experimentally, presented significant progress while the necessity of high speed vessels and the development of the computerized technology exist. In this study, a cavitation-noise prediction method which is one of the quantitative analysis methods for ship's propellers based on the "Lifting Surface" method has been used. A propeller was selected with the specific geometry and the running conditions for the application. By switching some geometrical characteristics (skew and pitch distribution) of propellers, effects on performance, characteristics of the cavitation, and the level of the noise investigated quantitatively.

Key words: The effect of propeller noise, cavitation, sheet cavitation.