Denizaltılarda dümen konfigürasyonlarının dalış performansına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
A numerical investigation of the effects of rudder configurations on submarine diving performance
- Tez No: 1022563
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET YURTSEVEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gemi Mühendisliği, Marine Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Denizaltılar, düşük gürültü seviyeleri, yüksek manevra kabiliyeti ve uzun menzilli operasyonel dayanıklılıkları nedeniyle modern deniz harp ortamında stratejik öneme sahip karmaşık mühendislik sistemleridir. Bu platformların görev etkinliği; hidrodinamik performans, sevk sistemi davranışı ve kontrol yüzeylerinin etkileşimiyle doğrudan ilişkilidir. Özellikle dalış ve derinlik kontrolü sırasında dümen sistemlerinin oluşturduğu hidrodinamik kuvvet ve momentlerin doğru biçimde tahmin edilmesi hem tasarım aşamasında hem de operasyonel performans değerlendirmelerinde kritik bir gereklilik olarak öne çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, gemi hidrodinamiği alanında literatürde yaygın olarak kullanılan DARPA referans denizaltı modeli ve BB2 denizaltı modeli esas alınarak, denizaltıların dalış davranışı sabit hız koşulu altında Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yöntemiyle incelenmiştir. İki farklı referans modelin kullanılmasıyla, elde edilen sonuçların yalnızca tek bir geometriye özgü kalmaması ve dümen karakteristiğine bağlı eğilimlerin daha genel bir çerçevede değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, her iki model için doğrulama amacıyla direnç ve sevk analizleri gerçekleştirilmiştir. Sevk analizleri sonucunda elde edilen pervane devir sayıları temel alınarak sanal disk yaklaşımı ile denizaltılara itki uygulanmıştır. Bu yöntem sayesinde dalış süreci boyunca denizaltıların ileri hızları kontrol altında tutulmuş, böylece dümen kaynaklı hidrodinamik etkilerin daha net biçimde izole edilmesi sağlanmıştır. Analizlerde, denizaltıların dalış manevrası sırasında hedef trim açısı 10° olacak şekilde 5°, 10° ve 15° dümen açıları için serbest hareketli dalma simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, zamana bağlı derinlik değişimi ve hedef trim açısına ulaşma süreleri hesaplanarak karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Çalışmanın temel amacı, denizaltılarda yaygın olarak kullanılan geleneksel T tipi dümen konfigürasyonu ile son yıllarda özellikle manevra kabiliyeti açısından öne çıkan X tipi dümen konfigürasyonunun dalış performansı üzerindeki etkilerini sayısal olarak karşılaştırmaktır. Bu doğrultuda, her iki dümen geometrisinin oluşturduğu hidrodinamik kuvvetler ve momentler DARPA modeli için incelenmiş; dümen karakteristiğinin batma hızı, trim dinamiği ve dalış süreci üzerindeki rolü ortaya konulmuştur. Elde edilen bulguların, farklı denizaltı geometrileri için dümen konfigürasyonu seçiminde dalış performansını esas alan tasarım kararlarına katkı sağlaması hedeflenmektedir.
Özet (Çeviri)
Submarines are complex engineering systems of strategic importance in modern naval operations due to their low acoustic signatures, high maneuverability, and long operational endurance. Their effectiveness largely depends on hydrodynamic performance, propulsion characteristics, and control surface interactions. Accurate prediction of the hydrodynamic forces and moments generated by rudder systems during diving maneuvers is therefore essential for submarine design and performance evaluation. In this thesis, the diving behavior of submarines under constant forward speed is investigated using Computational Fluid Dynamics (CFD) based on the DARPA Suboff and BB2 submarine models. The use of two reference geometries enables the evaluation of rudder characteristics beyond a single hull form. Resistance and self-propulsion analyses are first performed to validate the numerical methodology. The propeller rotational speeds obtained from the propulsion analyses are then used to apply thrust through the virtual disk approach, allowing the forward speed to remain constant during diving simulations. Free-motion diving simulations are conducted with a target trim angle of 10° for rudder deflection angles of 5°, 10°, and 15°. The submergence depth and the time required to reach the target trim angle are calculated and compared. The main objective of this study is to numerically compare the diving performance of the conventional T rudder and the X rudder configuration. Hydrodynamic forces and moments generated by both rudder configurations are analyzed using the DARPA Suboff model, and their effects on sinking rate, trim dynamics, and diving behavior are evaluated. The results provide guidance for rudder configuration selection and contribute to submarine design by improving the understanding of diving performance for different submarine geometries.
Benzer Tezler
- Serbest su yüzeyine yakın derinlikteki denizaltının manevra sorunlarının incelenmesi
Investigation of maneuver problems of submarines close to the free surface
KAĞAN YÜCE
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEVRİM BÜLENT DANIŞMAN
- Kendinden hareketli denizaltı modeli tasarımı ve prototip imalatı
Free-running submarine model design and manufacturing
BERKAY DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- DARPA denizaltı modelinde derinliğe bağlı olarak değişen hidrodinamik manevra türevlerinin ve yatay stabilitenin incelenmesi
Investigation of hydrodynamic coefficients and horizontal stability in DARPA submarine model depending on depth
FURKAN ÇAVDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR BAL
- Design of an adaptive controller for submarines via gain scheduling
Başlık çevirisi yok
DENİZ DUMLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1993
Mühendislik BilimleriBoğaziçi ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Bilim Dalı
PROF. DR. YORGO İSTEFANOPULOS
- Cfd-based pı/pıd controller for velocıty and headıngcontrol of the darpa suboff
Had tabanlı PI/PID kontrol yaklaşımı ile darpa suboffdenizaltısının hız ve rota kontrolü
DUYGU ÜNLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CİHAD DELEN