Yüksek hızlı teknelerde interseptör sisteminin nümerik analizi ve optimal kontrol yöntemleri ile denetimi
Numerical analysis of the interseptor system in high speed crafts and its control with optimal control methods
- Tez No: 1004128
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE PEŞMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gemi Mühendisliği, Marine Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnterseptörler, kayıcı teknelerin hidrodinamik verimliliklerini, operasyonel kabiliyetlerini ve konforlarını azaltan trim ve direnç etkileri azaltmak için etkili bir çözüm olarak kullanılır. Bu çalışma, sonlu hacim yöntemi ile RANS denklemlerinin CFD simülasyonlarına dayanan ve geniş bir Froude sayısı aralığını kapsayan sayısal bir yaklaşım yoluyla, interseptör kanat yüksekliğinin bir kayıcı teknenin hidrodinamik performansı üzerindeki etkisini araştırır. Sayısal analizin ötesinde, otomatik kontrol yeteneğine sahip yeni bir interseptör sistemi tasarlanmış, geliştirilmiş ve gerçek deniz koşullarında denemeler ile doğrulanmıştır. Sistem, interseptör kanat yüksekliğini düzenlemek için dinamikleri gerçek zamanlı olarak tahmin eden modelsiz bir kontrol algoritması ile bütünleştirilmiştir. Beaufort 0 ve 1 koşulları altında geleneksel PI kontrolüne karşı karşılaştırmalı deniz testleri, modelsiz yaklaşımın üstün izleme doğruluğunu, uyarlanabilirliğini ve sağlamlığını göstermiştir. Savitsky yöntemi kullanılarak prizmatik bir kayıcı teknenin iki serbestlik dereceli dikey hareketleri için kontrol odaklı bir matematiksel model türetilmiş ve tam durum geri besleme kontrolü için doğrusal bir ikinci dereceden LQR kullanılmıştır. Bu model, değişen hızlarda toplam direnci en aza indiren optimum trim açılarını korumak için anlık kanat yüksekliklerini hesaplar. Bulgular, özellikle adaptif kontrol stratejileriyle birleştirildiğinde, interseptör tabanlı trim kontrolünün yüksek hızlı deniz araçlarının performansını, emniyetini ve konforunu artırmak için verimli bir çözüm sunduğunu göstermede sayısal modelleme ve deneysel doğrulamanın katkısını vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Interceptors are widely employed as an effective solution to mitigate trim and resistance effects that reduce the hydrodynamic efficiency, operational capability, and onboard comfort of planing vessels. This study investigates the influence of interceptor blade height on the hydrodynamic performance of a planing craft through a numerical approach based on CFD simulations of RANS equations using the finite volume method, covering a wide range of Froude numbers. Beyond the numerical analysis, a novel interceptor system with automatic control capability was designed, developed, and validated through sea trials under real marine conditions. The system is integrated with a model-free control algorithm that predicts system dynamics in real time to regulate the interceptor blade height. Comparative sea trials conducted under Beaufort 0 and 1 conditions against a conventional PI controller demonstrate the superior tracking accuracy, adaptability, and robustness of the model-free approach. Using the Savitsky method, a control-oriented mathematical model for the 2DOF vertical motions of a prismatic planing craft was derived, and a linear second-order LQR was implemented for full-state feedback control. This model computes instantaneous blade heights to maintain optimal trim angles that minimize total resistance at varying speeds. The findings demonstrate that interceptor-based trim control, particularly when combined with adaptive control strategies, provides an efficient solution for enhancing the performance, safety, and comfort of high-speed marine vehicles.
Benzer Tezler
- Yüksek süratli bir tekne formunda interseptörlü ve stepli hallerde hidrodinamik performansın parametrik incelenmesi
A parametric investigation of hydrodynamic performance for a high speed hull in cases with interceptor and step
AHMET GÜLTEKİN AVCI
Doktora
Türkçe
2022
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARIŞ BARLAS
- Hydrodynamic investigation of wet platform issue for semi-planing motoryacht
Yarı kayıcı teknelerde güverte ıslanması probleminin hidrodinamik analizi
OĞUZHAN TAŞDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEKİR ŞENER
- Yüksek hızlı teknelerde denizcilik performans analizi
Seakeeping performance analysis for high speed craft
OSMAN ENDER KALENDER
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Teknolojisi Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR SARIÖZ
- Yüksek hızlı teknelerde gövde kıç kanatlarının hidrodinamik analizi
Hydrodynamic analysis of hull vane in high speed boats
UĞURSAL DEMİR
Doktora
Türkçe
2021
Gemi MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN KÖSE
- Yüksek hızlı teknelerde zihinsel iş yükü, durumsal farkındalık ve emniyet kültürü ilişkilerinin köprüüstü seyir operasyonu açısından incelenmesi
Analysis of relationships among mental workload, situational awareness, and safety culture in terms of bridge navigation operations on high speed crafts
CEM KARTOĞLU
Doktora
Türkçe
2022
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR KUM