Download - Itu Akustik Lab

SUALTI AKUSTİĞİ ÇALIŞTAYI

SAVAŞ GEMİLERİNİN, FORM SAVAŞ GEMİLERİNİN, FORM Ş ,Ş ,OPTİMİZASYONU İLE, HİDROOPTİMİZASYONU İLE, HİDRO--AKUSTİK AKUSTİK

ÖZELİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİÖZELİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİŞŞ

Ömer GÖRENÖmer GÖRENÖmer GÖRENÖmer GÖRENEmin KORKUTEmin KORKUT

İİAhmet ERGİNAhmet ERGİN

10/01/2008 SSM-ANKARA İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ GEMİ İNŞAATI VE DENİZ BİLİMLERİ FAKÜLTESİ 1/25


İçerikİçerikİçerikİçerik

Gemi İnşaatı Mühendisliği Açısından Savaş Gemilerinde Gemi İnşaatı Mühendisliği Açısından Savaş Gemilerinde Akustik ProblemleriAkustik ProblemleriA AlA AlAraştırma AltyapısıAraştırma AltyapısıUygulamalı ÇalışmalarUygulamalı ÇalışmalarGereksinimlerGereksinimler



Gemi İnşaatı Mühendisliği Açısından Savaş Gemilerinde Gemi İnşaatı Mühendisliği Açısından Savaş Gemilerinde Ak ik P bl l iAk ik P bl l iAkustik ProblemleriAkustik Problemleri

Gürültü Spektrumu

Pervane kavitasyonSpektrumu

Seviyesi (dB)

Akım(sınır tabaka)

kavitasyon gürültüsü

10dB

Makina

)gürültüsü

gürültüsü

Elektrik gürültüsü

10 20 30Gemi Hızı (knot)



Pervane/KavitasyonPervane/KavitasyonDarDar--bant (narrowband) spektrumu (Kanat frekansı vb. bant (narrowband) spektrumu (Kanat frekansı vb. ( ) p (( ) p (bağlı)bağlı)Kavitasyon ile alakalı genişKavitasyon ile alakalı geniş--bant(broadband) spektrumubant(broadband) spektrumu

Amaç :Amaç :Kavitasyon başlangıç hızının (inception speed)Kavitasyon başlangıç hızının (inception speed)Kavitasyon başlangıç hızının (inception speed) Kavitasyon başlangıç hızının (inception speed) yükseltilmesiyükseltilmesiBroad band seviyesinin hedef değerler altında tutulmasıBroad band seviyesinin hedef değerler altında tutulmasıSessiz seyir hızının manipülasyonuSessiz seyir hızının manipülasyonu



Akım GürültüsüAkım GürültüsüAkım GürültüsüAkım Gürültüsü

Sonar gürültüsünün düşürülmesi (flow noise control)Sonar gürültüsünün düşürülmesi (flow noise control)Takıntı dizaynı, özellikle denizaltılardaTakıntı dizaynı, özellikle denizaltılarda(girdaplılık (girdaplılık → girdap gürültüsü)→ girdap gürültüsü)

Pervane düzlemine giren takıntı kaynaklı girdap yapıları Pervane düzlemine giren takıntı kaynaklı girdap yapıları “doğrama gürültüsü” (chopping noise) ile sonuçlanır.“doğrama gürültüsü” (chopping noise) ile sonuçlanır.



Akustik KamuflajAkustik KamuflajViskoVisko elastik boyalar ; akustik basıncın sönümlenmesielastik boyalar ; akustik basıncın sönümlenmesiViskoVisko--elastik boyalar ; akustik basıncın sönümlenmesi elastik boyalar ; akustik basıncın sönümlenmesi ((turbulence burst suppressionturbulence burst suppression))Ses taklidi !Ses taklidi !Ses taklidi !Ses taklidi !

SesSes izi Belirlenmesi (Signature Identification)izi Belirlenmesi (Signature Identification)SesSes--izi Belirlenmesi (Signature Identification)izi Belirlenmesi (Signature Identification)Sinyal Ayrıştırma (Signal Processing)Sinyal Ayrıştırma (Signal Processing)Ak ll i t l b li l (I t lli t tAk ll i t l b li l (I t lli t tAkıllı sistemler ve belirleme zamanı (Intelligent systems Akıllı sistemler ve belirleme zamanı (Intelligent systems and latency in identification time).and latency in identification time).



Ambient Gürültü (Noise)Ambient Gürültü (Noise)Ambient Gürültü (Noise)Ambient Gürültü (Noise)

Çevre koşullarının tanımıÇevre koşullarının tanımıMevsimsel değişimler (tuzluluk, sıcaklık vb.)Mevsimsel değişimler (tuzluluk, sıcaklık vb.)Okyanus dinamiğiOkyanus dinamiğiDeniz trafiğiDeniz trafiğiDeniz trafiğiDeniz trafiğiDeniz canlıları (balina vb)Deniz canlıları (balina vb)Depremler ve doğal olaylarDepremler ve doğal olaylar

Yukarıdaki gürültü kaynaklarının ayrıştırılmasıYukarıdaki gürültü kaynaklarının ayrıştırılması



Kavitasyon Başlangıcı ve Gelişimi ÇalışmalarıKavitasyon Başlangıcı ve Gelişimi Çalışmaları

Kavitasyon ile serbest akım türbülansı ve pürüzlülük arasındaki bağıntıKavitasyon ile serbest akım türbülansı ve pürüzlülük arasındaki bağıntı

1.00 1.00

0 70

0.80

0.90

0 70

0.80

0.90

0.50

0.60

0.70

σi

0.50

0.60

0.70

σi

0 20

0.30

0.40

αD / αS= 20%

αD / αS= 44%

0 20

0.30

0.40

αD / αS= 20%

αD / αS= 44%

3.27 3.47 3.67 3.87 4.07 4.27TI (%)

0.20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100k (μm)

0.20

Korkut, E. and Atlar, M., (2002), “On the Importance of the Effect of Turbulence in Cavitation Inception Tests of Marine Propellers”, Proceedings of Royal Society of London A:


Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol.458, pp.29-48.


Kavitasyon Başlangıcı ve Gelişimi ÇalışmalarıKavitasyon Başlangıcı ve Gelişimi Çalışmaları



Kavitasyon Başlangıcı ve Gelişimi ÇalışmalarıKavitasyon Başlangıcı ve Gelişimi ÇalışmalarıTürbülans seviyesi ile gürültü arasındaki ilişki:Türbülans seviyesi ile gürültü arasındaki ilişki:y g şy g ş

170.00

180.00

TI(%)=3.273 (Base frame only)

TI(%)=3.752 (Base frame and largest-sized mesh)

140.00

150.00

160.00(r

e 1μ

Pa, 1

Hz)

TI(%)=3.958 (Base frame and medium-sized mesh)

TI(%)=4.466 (Base frame and finest-sized mesh)

110.00

120.00

130.00

ure

Lev

el in

dB

(

80.00

90.00

100.00

Net

Sou

nd P

ress

u

100 00 1000 00 10000 00 100000 00

50.00

60.00

70.00N


100.00 1000.00 10000.00 100000.00Frequency in Hz


Akustik tahmin için türbulans modelleri araştırması:Akustik tahmin için türbulans modelleri araştırması:ç şç şAkman, A.N., “Akman, A.N., “Prediction of Three Dimensional Turbulent Flow with an Prediction of Three Dimensional Turbulent Flow with an

Embedded VortexEmbedded Vortex”, Ph.D. Thesis, Inst. of Science and Tech., İTÜ, ”, Ph.D. Thesis, Inst. of Science and Tech., İTÜ, 199919991999.1999.

Diffüzyon modellerinin akustik ölçüm değerleriyle uyuşmadığı Diffüzyon modellerinin akustik ölçüm değerleriyle uyuşmadığı anlaşılmakta ve yeni modeller araştırılmaktadır.anlaşılmakta ve yeni modeller araştırılmaktadır.

Sınır tabaka pürüzlüğünde spektral modellemeSınır tabaka pürüzlüğünde spektral modellemeDevam eden bu doktora tezinde;Devam eden bu doktora tezinde;

Pürüzlülük ve Akım EtkisiPürüzlülük ve Akım EtkisiTexture ParametreleriTexture ParametreleriPürüzlülük ile Türbülans arasında Transfer Fonksiyonu incelenmekte ve viskoPürüzlülük ile Türbülans arasında Transfer Fonksiyonu incelenmekte ve visko--elastik boyalar dahil değişik boyaların etkisi değerlendirilebilecektir.elastik boyalar dahil değişik boyaların etkisi değerlendirilebilecektir.



Bünyesel Titreşimden HidroBünyesel Titreşimden Hidro--akustiğeakustiğeyy ğğ

Yapısal hareketlerin akışkan ortamında oluşturduğu Yapısal hareketlerin akışkan ortamında oluşturduğu ü b l k l k l k k k f dü b l k l k l k k k f dpertürbasyonların ve karşılık olarak akışkan tarafından pertürbasyonların ve karşılık olarak akışkan tarafından

yapıya etkitilen akustik basınç kuvvetlerinin araştırıldığı yapıya etkitilen akustik basınç kuvvetlerinin araştırıldığı radyasyon problemleri; Green’in ikinci özdeşliğineradyasyon problemleri; Green’in ikinci özdeşliğineradyasyon problemleri; Green in ikinci özdeşliğine radyasyon problemleri; Green in ikinci özdeşliğine dayanan integral denklemlerle çalışılmaktadır.dayanan integral denklemlerle çalışılmaktadır.Sayısal çalışmada kullanılan elastik model, deneyselSayısal çalışmada kullanılan elastik model, deneyselSayısal çalışmada kullanılan elastik model, deneysel Sayısal çalışmada kullanılan elastik model, deneysel çalışmalar için dizayn edilen ve geometrik oranları çalışmalar için dizayn edilen ve geometrik oranları belirli bir sınıf denizaltı teknesini temsil eden deneysel belirli bir sınıf denizaltı teknesini temsil eden deneysel model ile aynıdır:model ile aynıdır:



Denizaltı teknesinin etrafındaki hacmin akustik elemanlar ile ayrıklaştırılması



Derin daldırılmış denizaltı gövdesinin ikinci ıslak titreşim modu

Tablo: Derin daldırılmış denizaltı gövdesinin kuru ve ıslak frekans değerleri.

ModlarDeney (Hz)

ABAQUS(Hz) (Havada)

Teori (Hz)(Vakumda)

Teori (Hz)(Suda)

ABAQUS(Hz)(Suda)

Sınır Ele.(Hz)(Suda)Modlar

(m, n)(Hz)

(Havada)(Havada) (Vakumda) (Suda) (Suda) (Suda)

(1, 2) 186 197.5 187.9 100.0 99.5 99.3

(1, 3) 191 203.5 195.9 110.0 114.6 114.7



Mevcut Kabiliyetler:Mevcut Kabiliyetler:yy

Pervane Gürültü Spektrumu (1/3 Octave, yarı Pervane Gürültü Spektrumu (1/3 Octave, yarı p ( , yp ( , yampirik)ampirik)Pervane AnaliziPervane AnaliziTürbülans ModellemeTürbülans ModellemeSEA (Statistical Energy Analysis)SEA (Statistical Energy Analysis)( gy y )( gy y )Gürültü ve Titreşim Ölçümü ve AnaliziGürültü ve Titreşim Ölçümü ve Analizi



Uygulamalı ÇalışmalarUygulamalı ÇalışmalarygygKavitasyon yönünden pervane dizaynı ve deneysel Kavitasyon yönünden pervane dizaynı ve deneysel

analizlerianalizlerianalizlerianalizleri

İze uygun (wake adapted) yüksek çalıklı (highly skewed) pervane dizaynıİze uygun (wake adapted) yüksek çalıklı (highly skewed) pervane dizaynıe uygu (w e d p ed) yü se ç ( g y s ewed) pe v e d ye uygu (w e d p ed) yü se ç ( g y s ewed) pe v e d y



Uygulamalı ÇalışmalarUygulamalı ÇalışmalarUygulamalı ÇalışmalarUygulamalı ÇalışmalarKavitasyon yönünden pervane dizaynı ve deneysel Kavitasyon yönünden pervane dizaynı ve deneysel

analizlerianalizlerianalizlerianalizleriAntiAnti--fouling Boyaların (fouling Boyaların (Foul ReleaseFoul Release) Kavitasyon ve Gürültü Üzerine ) Kavitasyon ve Gürültü Üzerine

Etkileri (2006, Etkileri (2006, Emerson Cavitation Tunnel of Newcastle Emerson Cavitation Tunnel of Newcastle University)University)

BB A tiA ti f li B (f li B (F l R lF l R l ) K l) K l


Boyasız Boyasız AntiAnti--fouling Boya (fouling Boya (Foul ReleaseFoul Release) Kaplanmış) Kaplanmış


Uygulamalı ÇalışmalarUygulamalı Çalışmalar

AntiAnti--fouling Boyaların (fouling Boyaların (Foul ReleaseFoul Release) Kavitasyon ve Gürültü Üzerine ) Kavitasyon ve Gürültü Üzerine EtkileriEtkileriEtkileriEtkileri

Boyasız Boyasız AntiAnti--fouling Boya (fouling Boya (Foul ReleaseFoul Release) Kaplanmış) Kaplanmış



Uygulamalı ÇalışmalarUygulamalı ÇalışmalarAntiAnti--fouling Boyaların (fouling Boyaların (Foul ReleaseFoul Release) Kavitasyon ve Gürültü Üzerine ) Kavitasyon ve Gürültü Üzerine EtkileriEtkileri

130

140

155000

160000

100

110

120

1 μPa

, 1H

z, 1

m)

130000

135000

140000

145000

150000

Ener

gy

80

90

SPL

(dB

; re

110000

115000

120000

125000

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Uncoated

Coated

60

70

10 100 1000 10000 100000

Centre Frequency (Hz)

UncoatedCoated-Thinner

J



Uygulamalı ÇalışmalarUygulamalı ÇalışmalarSonar domu Sonar domu –– Tekne İntegrasyonu/Optimizasyonu Tekne İntegrasyonu/Optimizasyonu

(MİLGEM)(MİLGEM)

Başlangıç dizaynının girdaplılık konturları ve iplikçiklerle akım görüntüleme



Uygulamalı ÇalışmalarUygulamalı ÇalışmalarSonar domuSonar domu Tekne İntegrasyonu/OptimizasyonuTekne İntegrasyonu/OptimizasyonuSonar domu Sonar domu –– Tekne İntegrasyonu/Optimizasyonu Tekne İntegrasyonu/Optimizasyonu

(MİLGEM)(MİLGEM)

Optimal dom geometrisinin girdaplılık konturları ve iplikçiklerle akımOptimal dom geometrisinin girdaplılık konturları ve iplikçiklerle akım görüntüleme



GereksinimlerGereksinimlerGereksinimlerGereksinimler

ddEşgüdümEşgüdümDeneysel AltyapıDeneysel Altyapı



Deneysel Altyapı için:

• Büyük ölçekte, yüksek akustik özelliklere veLDA, PDA ve PIV gibi lazer temelli ölçümteçhizatına sahip bir kavitasyon tüneli



P j d B kl Y l K tk lProjeden Beklenen Yararlar ve Katkılar:

• Şavaş gemilerinin form optimizasyonu ile hidroakustik• Şavaş gemilerinin form optimizasyonu ile hidroakustiközellikleri iyileştirilecek

• Büyük ölçekli ve yüksek akustik özelliklere sahipk it tü li d D S t k l ji ikavitasyon tüneli de Donanmamız ve Savunma teknolojimiziçin bir mükemmeliyet merkezi olacaktır.

• Bu merkezde geliştirilecek yazılımlar ve deneysel tekniklerDeniz Kuvvetlerimizin torpido araştırmalarında vekavitasyonlu akışlardaki problemlerin incelenmesinde dekullanılabilecektir.

• Yurtdışı araştırma kuruluşlarının tekelinde olan bu know-how ve teknoloji yürütülecek olan bu temel ve uygulamalıaraştırmayla ulusallaşacak ve hem gizlilik açısından hem dearaştırmayla ulusallaşacak ve hem gizlilik açısından hem deaçık farkla daha düşük maliyetli çözümler açısından önemlikatkılar yaratılacaktır



Teşekkür Ederiz…Teşekkür Ederiz…


Download - Itu Akustik Lab

Top Related