Konteynır gemisi ambar kapağının topoloji optimizasyonu yöntemiyle tasarım iyileştirmesi
Design improvement of container ship hatch cover bytopology optimization method
Yazar: MEHMET KONAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET FATİH YILMAZ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bilgisayarlı tasarım ve analiz yöntemleri tüm üretim sektörlerinde olduğu gibi gemi ve gemi yan sanayi sektörlerinde de yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Son yıllarda teknolojinin ilerlemesi ve beraberinde oluşan ekonomik şartlar, yapısal tasarımlarda maliyetlerin düşürülmesi ve verimliliğin artırılması için topoloji optimizasyonu gibi ileri analiz yöntemlerinin gemi inşa sanayinde de kullanılması ihtiyacını doğurmuştur. Gemi yapılarının tasarımında topoloji optimizasyonu ile mukavemet korunarak kütle azaltılıp, tasarımın eniyilenmesi hedeflenir. Bu yöntem, gemi inşa sanayinde çalışan mühendislerin daha iyi tasarım yapabilmelerine, gelecek tasarım ve analiz ihtiyaçlarına cevap vermelerine yardımcı olur. Bu tez çalışması kapsamında, örnek bir feeder tipi konteynır gemisi, katlanır tip ambar kapağına topoloji optimizasyonu ile tasarım iyileştirilmesi yapılmıştır. Topoloji optimizasyonu ile elde edilen sonuçlara göre model tasarımı güncellenmiş, analizlerin tekrarlanması ile yeteri kadar mukavemet ve en az kütle ideal tasarımına yaklaşılmıştır. Yapılan topoloji optimizasyon çalışması ile bir adet ambar kapağı için 2,49 ton ağırlık azaltımı ile 3414 $ maliyet tasarrufu sağlanmıştır. Örnek gemideki 14 adet kapak için ham madde, işçilik ve sarf malzemesi ile toplamda 47796 $ tasarruf sağlanacaktır. Su çekiminin azalmasıyla da daha az sürtünme sayesinde sağlanan 6 kw'lık ana makina güç tasarrufu ile yıllık yaklaşık 6,6 ton daha az yakıt tüketilmesi sağlanacaktır. Bu bağlamda Nox emisyon miktarında da yıllık 103 kg azalma görülecektir. Gemi ağırlık merkezi konumunun düşeyde 8 mm. aşağı inmesi ile IMO stabilite kriterlerine göre stabilitede de ortalama %0,6 iyileşme sağlanmıştır.

Abstract:
Computerized design and analysis methods are used extensively in the ship and ship supply industry and all production sectors. In recent years, the advancement of technology and the accompanying economic conditions have led to the need to use advanced analysis methods such as topology optimization in the shipbuilding industry to reduce costs and increase efficiency in structural designs. In the design of ship structures, the aim is to optimize the design by reducing mass while preserving strength through topology optimization. This method helps engineers working in the shipbuilding industry to make better designs and respond to future design and analysis needs. Within the scope of this thesis study, the design improvement of a sample feeder-type container ship, folding type hatch cover was made through topology optimization. According to the results obtained through topology optimization, the model design was updated, and by repeating the analysis, the ideal design with sufficient strength and minimum mass was approached. This topology optimization study achieved a cost saving of $3414 with a weight reduction of 2,49 tons for one hatch cover. A total of $47796 will be saved in raw materials, labor and consumables for the 14 hatch covers on the sample ship. With the 6 kW main engine power savings provided by less friction and reduced water draft, approximately 6,6 tons less fuel will be consumed annually. In this context, there will be a 103 kg annual decrease in Nox emissions. By decreasing the ship's center of gravity position vertically by 8 mm, an average of 0,6% improvement in stability was achieved according to IMO stability criteria.