9-20 m boy aralığında salmalı yatların parametrik yelken analizleri
Parametric sail analysis of bulb keel yachts in 9-20 m length range
Yazar: SARİH SARI
Danışman: DOÇ. DR. MUHSİN AYDIN
Yıldız 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: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering

Özet:
İnsanlık tarihinde denizciliğin başladığı yıllardan günümüze kadar geçen sürede rüzgâr gücünden gemilerde istifade edilmesi her dönemde gerçekleşmiştir. Antik çağlarda ağırlıklı olarak deniz ticareti ve deniz savaşları büyük oranda rüzgâr gücünün kullanıldığı gemiler ile sağlanmaktaydı. 18. yy da sanayi devrimiyle birlikte buhar gücünün birçok alanda kullanılmaya başlanmasıyla ve daha sonraları içten yanmalı motorların da gelişimiyle birlikte, rüzgâr gücünün bu alanlarda kullanımı etkinliğini yitirmiştir. 
Günümüzde ise daha çok spor amaçlı üretilen teknelerde ve yatlarda kullanılmakta olan rüzgâr enerjisinin, çevre dostu olmasının yanında sessiz ve temiz bir enerji kaynağı oluşu onun bahsi geçen bu tip teknelerde tercih edilmesine neden olmaktadır. Teknelerin performansını iyileştirmeye yönelik çalışmalar eski çağlarda genellikle deneme yanılma ve gözlem yoluyla yapılmış, günümüzde ise hem analitik hem de deneysel/sayısal olarak yapılmaktadır. Önceki yapılan çalışmalar incelendiğinde yapılan çalışmaların tek bir tekne ve yelken donanımı için ve/veya sabit bir rüzgâr hızı ve açısı altında farklı yelken donanımlarının incelenmesi şeklinde sınırlı kaldığı görülmektedir. 
Bu çalışmada ise 9.15, 14.25 ve 19.50 m boya sahip tekneler için her bir tekneye karşılık gelecek şekilde 81 adet farklı yelken donanımları oluşturularak bu tekne ve donanımların 6, 12 ve 20 knot rüzgâr hızında ve her bir rüzgâr hızı için rüzgâr açısının rüzgâra karşı olduğu durumda 45, 90 ve 110 derece, rüzgârın arkadan geldiği durumda ise 90, 120 ve 140 derecedeki tekne hızı, bayılma açısı, ileri kuvvetler, yan etkiyen kuvvetler, kaldırma kuvvetleri, doğrultucu momentler, hidrodinamik momentler ve aerodinamik momentler yönünden incelenmiştir. Her bir kategorideki inceleme için 4374 adet veri elde edilmiş ve bu elde edilen verilerden yola çıkarak birtakım öngörülerde bulunulmuştur.
Verilerin elde edilmesi için Maxsurf - VPP (Velocity Prediction Programme) programı kullanılarak boyutları belirlenen tekneler ve teknelere ait yelken donanımları oluşturulmuş ve oluşturulan bu teknelere ait sonuçlar yukarıda bahsi geçen koşullar için ayrı ayrı elde edilmiştir. Elde edilen bu sonuçlar ile tekne hızının performansı belirleyen en önemli paremetrelerden birisi olması dolayısıyla tekne hızına göre her bir gemi boyuna karşılık gelen farklı rüzgâr hızı ve açılarına göre en yüksek sonucu veren % 25 sonuca ait yelken donanımları tespit edilmiştir. Bu aşamadan sonra her bir rüzgâr durumuna karşılık gelen bu % 25'lik dilime giren sonuçların ortalama değerlerinden yola çıkılarak farklı gemi boylarına göre inceleme yapıldığında istenilen gemi boyu için tanımlı olan rüzgâr koşulundaki tekne hızını tahmin etmek mümkün olmuştur. Bunlara ek olarak bayılma açısı ve sürüklenme kuvvetlerinin tahmini de sağlanmaktadır. 
Her bir tekne boyuna karşılık gelen farklı rüzgâr durumlarındaki bahsi geçen en iyi % 25 sonuçların tümünden yola çıkarak o tekne boyu için tüm rüzgâr koşullarında iyi sayılabilecek bir yelken donanımı belirlemek mümkün olmuştur. Her bir gemi boyu için elde edilen bu yelken donanımlarından yola çıkarak 9 ile 20 m arasında olan salmalı yatlar için performans yönünden iyi sayılabilecek yelken donanım boyutlarının belirlenmesi mümkün olmuştur. Bu durum yapılan çalışmaların sonucunda elde edilen denklemlerle program kullanmaya gerek kalmadan sağlanmaktadır. 
Elde edilen denklemlerin doğruluğu 16 m ve 18 m boyunda yeni tekneler oluşturulup o teknelere uygun yelken donanım boyutlarının da yine denklemler yardımıyla belirlenmesiyle birlikte tanımlı rüzgâr şartları için hız sonuçlarının elde edilmesi ve sonrasında bu sonuçlar ile aynı yelken donanımı için program kullanılarak elde edilen sonuçlar arasındaki fark değerinin tüm sonuçların ortalamasında % 1.75 civarında kalması elde edilen denklemlerin hızlı bir şekilde sonuç elde etmekte kullanılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
In the history of humanity, from the beginning of the seafaring period to the present day, the use of wind power in ships has been realized in every period. In ancient times, mainly maritime trade and naval battles were provided with ships using largely wind power. With the industrial revolution in the 18th century, the use of steam power in many areas and later the development of internal combustion engines, the use of wind power in these areas has lost its effectiveness.
Nowadays, the use of wind energy, which is being used in boats and yachts, which are mostly produced for sport purposes, is a quiet and clean energy source besides being environmentally friendly and it is preferred to be preferred in these types of boats. The studies to improve the performance of the boats were made by trial and error and observation in ancient times, and nowadays both analytically and experimentally. When the previous studies are examined, it is seen that the studies are limited to the examination of different sailing equipment for a single boat and sailing equipment and under a constant wind speed and angle.
In this study, 81 different sailing equipment was created for boats with 9.15, 14.25 and 19.50 m length, corresponding to each boat, where the wind angle of these boats and equipment was 6, 12 and 20 knots, and the wind angle for each wind speed was against the wind 45 90, 110 and 110 degrees, and 90, 120 and 140 degrees in the case of the boat speed, fainting angle, forward forces, side-effect forces, lifting forces, rectifier moments, hydrodynamic moments and aerodynamic moments were examined. For each category, 4374 data were obtained and some predictions were made based on the data obtained.
In order to obtain the data, sailing equipment of the boats and boats whose dimensions were determined by using Maxsurf-VPP (Velocity Prediction Program) program were formed and the results of these boats were obtained separately for the conditions mentioned above. As a result of these results and boat speed is one of the most important parameters that determine the performance of the boat speed according to the different wind speed and angles corresponding to the size of each ship with the highest result of 25 % of the results of sailing equipment has been identified. After this stage, it is possible to estimate the speed of the boat in the wind condition defined for the desired ship length when the average values of the results of this 25 % slice corresponding to each wind condition are examined according to the different ship lengths. In addition, the heel angle and form drag forces are estimated.
It was possible to determine a sail that could be considered good in all wind conditions for that boat length, starting from all of the top 25 % results mentioned in the different wind conditions corresponding to each boat height. Based on these sailing equipment obtained for each ship length, it was possible to determine the performance of sailing equipment that could be considered good for the sailing yachts between 9 and 20 m. This situation is achieved by using the equations obtained as a result of the studies without the need to use the program.
The accuracy of the obtained equations is 16 m and 18 m in length with new boats formed and the appropriate size of the sailing equipment with the help of the equations with the determination of the speed results for the defined wind conditions, and then with the results for the same sailing equipment using the program for the difference between the results of the difference between the results 1.75 % of all results mean that the equations can be used to obtain results quickly.