Gemi yapısal elemanlarının vibro-akustik açısından incelenmesi ve optimizasyonu
Investigation and optimization of ship structural elements in terms of vibro-acoustics
Yazar: ALPARSLAN SELÇUK AŞKAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH CÜNEYD KORKMAZ
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, 2023
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering
Dizin: Optimizasyon = Optimization ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; İstatistiksel enerji analizi = Statistical energy analysis

Özet:
Gürültü, hemen hemen tüm iş kollarında ortak sorunlardan biridir. Özellikle otomotiv endüstrisinde ve denizcilik sektöründe, yolcu konforu her zaman tasarımı etkileyen en önemli önceliklerden biri olmuştur. Basit yapısal tasarım değişiklikleri, bir geminin gürültü sorununun kaynağının tasarım aşamasında ele alınmasını ve gelecekte büyük gürültü ve titreşim sorunlarının önlenmesini sağlayabilir.
Bir gemiden yayılan gürültü kaynaklarını, pervane gürültüsü ve makine gürültüsü olarak sınıflandırılabilir. Pervane gürültüsü geçmişten günümüze incelenmiş ve çok sayıda çalışmanın konusu olmuştur. Benzer şekilde makine gürültüsünün kompartmanlara etkisi bir çok çalışmada incelenmiştir. Bu çalışma kapsamında ele alınan problem, bir makinenin oluşturulduğu gürültü ve titreşimin makine dairesindeki yapısal elemanlara bağlı olarak su altına etkisi incelenmiştir.
Bu amaçla bir geminin vibro-akustik açıdan yapısal değişikliklerin etkilerinin görülebilmesi maksadıyla, gemi makine dairesi konstrüksiyonuna ait lokal bir yapı modellenerek bu yapı üzerindeki yapısal elemanların boyutları değiştirilmesiyle 480 farklı konfigürasyon oluşturularak parametrik analizlere tabi tutulmuştur. Buna ek olarak makine gücü ve boyutunun yapıya olan etkisi incelenmesi için makinenin oluşturduğu yüklerde yapılan lineer ve logaritmik değişikliklerin yapıya olan etkisi incelenmesi için parametrik analize tabi tutulmuştur. Parametrik analizlerden alınan sonuçlar doğrultusunda geminin lokal vibro-akustik açıdan iyileştiren önlemlerin alınmasına katkı sağlayarak optimum tekne konstrüksiyon yapısına ait bilgi birikimi (know-how) elde edilmesi sağlanmıştır.
ANSYS programında gemi konstrüksiyonunu temsilen seçilen gemi yapısı, gürültü/titreşim kaynak yükleri ile modellenerek 200-1000 Hz arasında gemiye ait yapısal titreşim ve sualtı akustik gürültü değerlerinin Sonlu Elemanlar Metodu (SEM) yöntemi ile tespit edilmesi sağlanacaktır. SEM yöntemi ile akustik değerleri bulunan yapısal eleman konfigürasyonların farklı bir yöntem olan İstatiksel Enerji Analizi (İEA) yöntemi ile incelenmesi için VA One programında makine dairesi modellenerek SEM analzi sonucunda bulunan 27 farklı konfigürason sonuçları VA One programında analiz edilerek iki yöntem arasındaki ilişki incelenmiş ve iki yöntemde de aynı konfigürasyonların diğer konfigürasyonlara göre vibro-akustik açısından daha iyi olduğu görülmüştür.

Abstract:
Noise is one of the common problems in almost all business lines. Especially in the automotive industry and the maritime industry, passenger comfort has always been one of the top priorities affecting design. Simple structural design changes can ensure that the source of a ship's noise problem is addressed at the design stage and can prevent major noise and vibration problems in the future.
The sources of noise emitted from a ship can be classified as propeller noise and machinery noise. Propeller noise has been studied from past to present and has been the subject of many studies. Similarly, the effect of machine noise on compartments has been investigated in many studies. The problem discussed in this study, the effect of noise and vibration, which a machine is created, under water depending on the structural elements in the engine room, has been examined.
For this purpose, in order to see the effects of structural changes in a ship in terms of vibro-acoustics, a local structure belonging to the ship engine room construction was modeled and 480 different configurations were created by changing the dimensions of the structural elements on this structure and subjected to parametric analysis. In addition, in order to examine the effect of machine power and size on the structure, it was subjected to parametric analysis to examine the effect of linear and logarithmic changes in the loads generated by the machine on the structure. In line with the results obtained from the parametric analyzes, it was ensured that the knowledge (know-how) of the optimum hull construction structure was obtained by contributing to the measures that improve the ship's local vibro-acoustics.
The ship structure selected to represent the ship construction in the ANSYS program will be modeled with noise/vibration source loads, and the structural vibration and underwater acoustic noise values of the ship between 200-1000 Hz will be determined by the Finite Element Method (SEM) method. In order to examine the structural element configurations with acoustic values with the SEM method, with the Statistical Energy Analysis (IEA) method, which is a different method, the engine room was modeled in the VA One program and the results of 27 different configurations found as a result of the SEM analysis were analyzed in the VA One program, and the relationship between the two methods was examined. It has been observed that the same configurations are better in terms of vibro-acoustics than other configurations.