Kurşun-asit bataryaların aktif hücre dengelenmesiyle denizaltıların snorkel yapmadan sualtında kalış sürelerinin arttırılması
Active balancing of lead-acid cells to increase submarine's underwater endurance
Yazar: CİHAN ATBAN
Danışman: DOÇ. DR. NEVİN TAŞALTIN
Maltepe Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Çağdaş donanmaların en önemli unsurlarından olan denizaltılar nükleer veya konvansiyonel tahrik sistemleri olmak üzere iki farklı tahrik sistemine sahiptir. Nükleer denizaltılarda nükleer reaktör tarafından üretilen güç sonsuz kabul edilir ve gerekli enerji ihtiyacı sürekli karşılanır. Bu durum nükleer denizaltıların çok uzun su üstüne çıkmadan seyir yapmasına imkân sağlar. Nükleer tahrik sistemine sahip olmayan konvansiyonel denizaltıların tahrik sistemleri ise dizel makinalar ve bataryalardan oluşur. Konvansiyonel denizaltılar dizel makinaları ile bataryalarını şarj etmekte olup sualtında kalış süreleri bataryalarının kapasiteleri ile doğrudan bağlantılıdır. Konvansiyonel denizaltılar bataryaların şarj işlemi için dizel jeneratörlerini devreye almak zorunda olduğundan oksijene ihtiyaç duymakta ve bu sebepten dolayı satıha çıkmak zorunda kalmaktadır. Bu durum denizaltıların ana amacı olan gizlilik ilkesiyle çelişmektedir. Her ne kadar yeni teknoloji olan havadan bağımsız tahrik sistemleri ile su altında kalış süreleri eskiye nazaran artırılmış olsa bile bataryalar konvansiyonel denizaltılar için halen kritik öneme sahiptir.
Denizaltılarda maliyet, ömür, verimlilik ve güvenlik hususları doğrultusunda genellikle kurşun asit bataryalar kullanılır. Bu tezde söz konusu batarya hücreleri incelenmiş olup öncelik ile bu bataryaların voltaj, akım ve sıcaklarının eş zamanlı takibi amaçlı batarya yönetim sistemleri araştırılmış ve batarya yönetim sisteminin bir parçası olan dengeleme topolojileri incelenerek 10 seri bağlı adet kurşun asit bataryanın aktif dengeleme metodu yardımıyla kapasitelerinin denizaltıların oksijene ihtiyaç duymadan sualtında daha uzun seyir yapabilmesi hedeflenmiştir.

Abstract:
Submarines, one of the most important elements of modern navies, have two different propulsion systems: nuclear and conventional propulsion systems. In nuclear submarines, the power produced by the nuclear reactor is considered infinite. This allows the submarines to sail for long time without floating above the water.The propulsion system of conventional submarines, which do not have a nuclear propulsion system, consists of diesel engines and batteries. Conventional submarines charge their batteries with diesel engines and their underwater endurance is directly related to the capacity of their batteries. Conventional submarines need oxygen in order to activate their diesel generators for the charging process of the batteries, and for this reason they have to go to the surface. This situation contradicts the principle of secrecy, which is the main purpose of submarines. Although the duration of submersion has been increased with the new technology air-independent propulsion systems, batteries are still of critical importance for conventional submarines.
Lead acid batteries are generally used in submarines due to cost, life, efficiency and safety considerations. In this thesis, the mentioned battery cells were examined, first of all, battery management systems for simultaneous monitoring of the voltage, current and temperature of these batteries were investigated, and the balancing topologies, which are a part of the battery management system, were examined, and the capacity of 10 serially connected lead acid batteries with the help of active balancing method was achieved by submarines without needing oxygen. It is aimed to be able to cruise longer underwater.