Gemi Dümeni Nasıl Çalışır? Çalışma Prensibi

0
Gemi Dümeni

Gemi ile ilgili merak edilen konulardan birisi de gemiye yön veren ekipman olan gemi dümeni‘dir. Genellikle gemi dümeni nasıl çalışır veya gemi dümeni çalışma prensibi nasıldır gibisinden sorularla karşılaşmaktayız. Bu soruların yanıtlarını verebilmek için bu konuyu yayınlıyoruz.

Gemi Dümeni Nedir?

Hepimiz bir dümen kullanımına aşinayız, bu da bir gemiyi gerektiğinde ve gerektiğinde çevirmede yardımcı olur. Dümenler, gemilerin tüm hareket ve kontrolü için başlıca sistemdir. Ancak, tüm dümen eyleminin steering gear adı verilen dümen dişlisi adı verilen bir diğer önemli sisteme bağlı olduğunu unutmamalıyız.
Dümen sistemi ile entegre edilen Dümen Dişlisi, boyut, tip ve işletimden bağımsız olarak her bir gemi için zorunlu olan tam dönüş mekanizmasını tanımlar. Dümen dişlileri, yelkenli gemilerden sonra makine sistemi donatılmış gemilerin ilk zamanlarından beri, geminin en hayati ekipmanı olmuştur.

Gemi Dümeni Çalışma Standartı

Her ekipmanda olduğu gibi gemi dümeni standartları da mevcuttur. Minimum bu standartlarda olması gerekirken, çok daha iyi performansa da sahip olabilirler. Dümen performansının verimi bazı temel etkenlere bağlıdır. Tüm dümen dişlileri tarafından sürekli olarak karşılanması gereken bu temel gereksinimler, sınıflandırma toplumları tarafından belirlenen kurallar tarafından yönlendirilir. Kısaca şu şekilde özetlenebilirler:
Standart gereksinimlere göre, dümen dişlisi, gemiyi 35 derecelik iskele açısından (tam tersi de olabilir)  35 derecelik sancağa ve maksimum rpm değerinde (gemi pervanesinin 1 dakikada sabit devir sayısı)  bir baş-üstü hızda ileriye doğru ilerletirken gemiyi sorunsuz şekilde yönlendirmelidir. Bu 35 derece bir yönden tam aksi yöndeki 35 derecelik açıya ulaşma süresi de 28 saniyeyi aşmamalıdır.

Güç ünitelerinin çalışmaması durumunda ise,  dümen, nominal hızının yarısı veya 7 knot (hangisi daha küçükse) ile 1 dakikalık bir zaman dilimi içerisinde 15 derecelik açıyla 15 derecelik sancak (ve tersine) dönebilmelidir. Bu süre yaz mevsiminde daha yüksektir.

Ana güç üniteleri ve kontrol sistemleri çoğaltılarak, bunlardan biri arızalanırsa, diğeri bekleme durumuna geçebilir. Yani dümen motorları yedeklenmeli ve her birisi birbirisinin yedeği olarak çalışabilmelidir.


Acil Güç Kaynağı: Direksiyon dişli sistemi, Acil Jeneratörün acil durum güç kaynağına bağlı ek güç ünitesi (hidrolik pompa vb.) İle donatılacaktır. Maksimum hizmet hızında veya 7 knot’ta hareket eden tekneyle 60 saniye, hangisi daha büyükse onun değeri kullanılacaktır.

Gemi Dümeni Tipleri

Gemi tonajlarının artması ve gemilerin hızlanması ile,  insan kullanımını kolaylaştırıcı gemi dümeni çeşitleri üretilmeye başlanmıştır. Başlıca 2 gemi dümeni tipi;

*Hidrolik Dümen Sistemleri
*Elektro-Hidrolik Dümen Sistemleri

Bu sistemler birbirinden farklı tipte olmasına rağmen, sistemin ana çalışma mantığı açısından temelleri aynıdır.

Gemi Dümeni Çalışma Prensibi

Gemi dümeni nasıl çalışır sorusunun en güzel örneği günlük hayattan verilebilir.  Yönlendirme işlemlerinin ana kontrolü, geminin yönlendirilme kontrolünün tamamının, sürücünün direksiyonuna bağlı olduğu bir otomobildeki gibi gemide de aynı işlem yapılmaktadır.  Dönüş için “kontrol kuvveti”, dümen dişlisi sistemine ulaşan dümendeki tekerleklerden tetiklenir. dümen dişli sistemi belirli bir ölçekte bir burulma kuvvetini üretir, bu da daha sonra dümeni döndüren dümen stoğuna iletilir. Modern bir geminin ara yönlendirme sistemleri, her bir küçük bileşenin kendi benzersiz işlevine sahip olmasıyla çok yönlü olabilir. Her bir bileşeni detaylı olarak tartışmayacağız.
Basit bir dümen sisteminde kesin çalışma sırası için daha iyi bir örnek aşağıdaki şekilde verilmiştir.

Dümen Nasıl Çalışır?

Dümen Sistemi Bileşenleri

Gemi dümen sistemi bileşenleri, aşağıdaki ekipmanlardan oluşmaktadır;

*Dümen aktüatörler (Rudder Actuators)
*Güç üniteleri Power Units)
*Dümenin dönmesi için gerekli yardımcı elemanlar
*Hidrolik pompalar ve valfler

Hidrolik ve elektro-hidrolik sistemlerde hidrolik basınç, esas olarak elektrik motorları (elektro-hidrolik sistemler) veya bazen tamamen mekanik yollarla (hidrolik sistemler) tahrik edilen hidrolik pompalar tarafından üretilir. Ancak, günümüzde esas olarak gelişmiş elektro-hidrolik sistemler gemilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu hidrolik pompalar, dümen sisteminde gerekli dönme momentlerini tetikleyebilecek direksiyon dişlisinde hareket yaratmak için gerekli basıncı üretmede çok önemli bir rol oynar.

Bu dümen pompaları temel olarak iki ana tiptir:

*Radyal piston tipi (Hele-Shaw)
*Eksenel Piston tipi (Swash plakası)

Aktüatörler, pompalar tarafından üretilen hidrolik basınç (elektriksel olarak tahrik edilir) ve dümen stoku arasındaki koordinasyonu, dümen için bir dönme momenti yaratan mekanik bir kuvvete dönüştürerek aracılık eder. Aktüatörler, şimdi güç üniteleri tarafından çoğunlukla elektriksel olarak tahrik edilmektedir. Bu aktüatörler sırayla iki tipte olabilir:
*Piston veya silindirik düzenleme
*Kanat tipi rotor
Aktüatör sistemlerinin tipleri, gemilerde mevcut olan direksiyon dişlilerinin tiplerini göstermektedir, bunlar da Ram tipi ve Rotary Vane tipi düzenlemeler olarak ayrılmıştır. Onları kısaca tartışalım.

Dümen Dişlisi Tipleri

Rotary Vane Tipi Dümen Dişlisi

Rotary Vane Dümen dişlisinde, iki kanatçığın döndüğü sabit bir yuva vardır. Yuvalarla birlikte mahfaza dört odacıktan oluşur. Operasyon yapısı bakımından, küçük bir farkla ram tipine benzer.

Rotary Vane Tipi Dümen Dişlisi

A ve C odacığı basınçlandırıldığında, kanatçıkların saat yönünün tersi yönünde bir dönüş meydana gelir. A ve C, pompanın tahliye tarafına bağlanırken, odacıklar B ve D, pompanın emme tarafına bağlanır.
Benzer şekilde, saat yönünde döndürme gerektiğinde, A ve C pompa emme tarafına bağlıyken, B ve D pompanın deşarj-tahliye tarafına bağlanır. Yukarıdaki gibi, bu da özel kontrol vanaları tarafından işletilmektedir.
Böylece, haznelerin diferansiyel basınçlandırılması, kanatta dönme momentlerine neden olur.
Basınç gereksinimi, gerekli torku üretmek için 60 ila 100 bar olduğunda döner kanatlı tip düzenlemesi kullanılır. Bu, daha az hidrolik basınç gerektiren ve böylece ram tipi ile aynı miktarda tork üretme gücü gerektiren döner kanat tipi direksiyon dişlisinin ana avantajıdır.
Her bir tarafta 35 derece, yani 70 dereceye kadar dümen açıları yapabilen 3 sabit ve 3 hareketli kanat vardır.
Bu tip dümen dişlisinin avantajı daha düşük kurulum maliyeti, daha az ağırlık ve daha az alan gerektirmesidir.

Ram Tipi Dümen Dişlisi

Ram tipi dümen dişlisi yaygın olarak kullanılan dümen dişlisi yapısından biridir ve yapım aşamasında oldukça pahalıdır. Temel prensip, hidrolik tahrikli bir motor motorunun veya asansörünkiyle aynıdır.
Her iki tarafta aktüatör diskinin iki koluna bağlı dört adet hidrolik silindir bulunmaktadır. Bu silindirler doğrudan borulardan hidrolik basınç üreten elektrikle çalışan hidrolik pompalara bağlanır. Pompalarda bulunan bu hidrolik basınç alanı, hidrolik silindirlere hareket sağlar ve bu da aktüatörün dümen stoğu üzerinde hareket etmesine karşılık gelir. Bildiğimiz gibi, dümen stoku gemilerin tüm dümen dişlisi düzeninin vazgeçilmez bir parçasıdır ve dümen tepkisinin kesin davranışını belirler.
Dümeni döndürme hissi, hidrolik pompanın hareketiyle yönlendirilir. Fonksiyonunun ardındaki fizik, aşağıdaki şeklin yardımıyla daha iyi açıklanabilir.

Ram Tipi Dümen Dişlisi

Burada A ve C olarak gösterilen silindirler pompanın deşarj tarafına bağlanmıştır. Bu piston silindirlerinde pozitif bir basınç oluşturur. Aksine, diğer iki silindir B ve D, pompanın emme tarafına bağlanır. Bu, silindirlerde negatif bir basınç oluşturur. Ortaya çıkan kuvvetler dümende saat yönünde bir an yaratır. Basitçe söylemek gerekirse, pompalardan gelen pozitif ve negatif basınçlar, dümen stoğunu döndürmek için bir çift oluşturarak yanal kuvvet oluşturur.
Benzer şekilde, saat yönünün tersine dönme kuvveti için, tersi yapılır. Pompaların boşaltma uçları, B ve D silindirlerine bağlanırken, pompaların emme tarafı A ve C’ye bağlıdır. Hidrolik pompalardan gelen bu ters basınç akışı, dümen dairesinden çalıştırılan kontrol valfleri yardımıyla sağlanır.

Ram tipi dümen tertibatı, verilen bir uygulamalı güç için oldukça yüksek bir tork değeri üretir. Hidrolik yağ basıncı, dümen boyutuna ve gereken tork miktarına bağlı olarak 100 bar ila 175 bar arasında değişir.

Yazımızda sizlere en basit şekilde dümen nedir ve dümen çalışma prensibi konusunda bilgi verilmiştir. Aklınıza takılan konuları yazımızın altında bulunan yorum kısmından yapabilirsiniz.

 

YORUM YAZ

Please enter your comment!
Please enter your name here