Gemi manevra performansının sistem temelli yaklaşımla belirlenmesi
Determination of ship maneuvering performance with system based approach
Yazar: ERHAN AKSU
Danışman: PROF. DR. ERCAN KÖSE
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kıç formu V ve U formunda olan iki farklı tankerin manevra performanslarının belirlenmesi için sistem temelli simülasyon metotları kullanılmıştır. Yanal kuvvetin ve savrulma momentinin ikinci ve üçüncü derece polinomlarla yazılması suretiyle,  MMG (Manevra Modelleme Grubu), Abkowitz ve Blanke konseptlerine dayalı altı farklı üç serbestlik dereceli matematiksel model uygulanmıştır. Matematiksel modellerdeki KVLCC1 ve KVLCC2 teknelerinin hidrodinamik katsayıları ve ilgili parametreleri NMRI'nın (Uluslararası Denizcilik Araştırma Enstitüsü, Japonya) ve MOERI'nın (Denizcilik ve Deniz Bilimleri Araştırma Enstitüsü, Kore) doğrusal çekme, döner kol mekanizma ve yatay düzlem mekanizma deneysel verileri kullanılarak tahmin edilmiştir. Dönme (±35ᴼ), zigzag (±10ᴼ/±10ᴼ) ve zigzag (±20ᴼ/±20ᴼ) manevra hareketleri; tutsak deneylerin yapıldığı modeller, serbest deneylerin yapıldığı modeller ve tam ölçek boyutunda tekne olmak üzere hem KVLCC1 hem de KVLCC2'nin üç farklı tekne büyüklüğü için simüle edildi ve MARIN'ın (Denizcilik Araştırma Enstitüsü, Hollanda) serbest model deney verileriyle karşılaştırıldı. Ayrıca tez çalışmasında duyarlılık analizi neticesinde Mariner teknesine ait matematiksel model basitleştirilmiş ve  sistem tanımlama yöntemlerinden birisi olan gri kutu yaklaşımında kullanılan iteratif çözüm algoritmasının performansı ortaya koyulmuştur. Deneysel yöntemlere dayanarak gerçekleştirilen özellikle tam ölçekli teknelerin simülasyonlarında ortaya çıkan hem dönme hem de zigzag manevralarının bir arada gerçek değerlerle uyuşmaması sorunu gri kutu yaklaşımı ile yeniden tahmin edilen hidrodinamik katsayılar ve parametrelerin mevcut matematiksel modellerde kullanılmasıyla aşılmıştır.

Abstract:
In this study, system based simulation methods were utilized to determine maneuvering performances of two tankers which have U and V stern forms. By the representation of lateral force and yaw moment with second and third order polynomials; six different mathematical models with three degrees of freedom based on MMG (Maneuvering Modeling Group), Abkowitz and Blanke concepts were utilized. Hydrodynamic coefficients and related parameters of the two hulls KVLCC1 and KVLCC2 in mathematical models were estimated by using the straight line test, circular motion mechanism test and planar motion mechanism test experimental data of NMRI (National Maritime Research Institute, Japan) and MOERI (Maritime and Ocean Engineering Research Institute, Korea). Turning circle (±35ᴼ), zigzag (±10ᴼ/±10ᴼ) and zigzag (±20ᴼ/±20ᴼ) maneuvering motions were simulated for models with captive model tests and free model tests, and full scale hulls of both KVLCC1 and KVLCC2 with three different hull dimensions and compared with the free test experimental data of MARIN (Maritime Research Institute Netherlands). Additionally, as a result of sensitivity analysis, mathematical model of Mariner hull was simplified and performance of iterative solution algorithm used in grey box method, which is one of the system identification methods, was presented. The problem, which occurs particularly in full scale hull simulations, with the disagreement of both turning and zigzag maneuvering together in simulations based on experimental methods has been overcome by  utilization of hydrodynamic coefficients and parameters re-estimated with grey box method.