Landing dampers for aircraft carrier decks
Uçak gemisi güverteleri için iniş sönümleyicileri
- Tez No: 886507
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAR AYTEKİN KÖROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gemi Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Marine Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Açık Deniz Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Bu çalışmada, uçak gemisi güvertelerine iniş yapan uçakların karşılaştığı zorluklar ve bu zorlukların üstesinden gelmek için geliştirilen sönümleyici sistemler kapsamlı bir şekilde ele alınmıştır. Uçak gemileri, ülkelerin hava ve deniz üstünlüğünü sağlamak için geliştirdikleri kritik askeri platformlar olup, bu platformlar sayesinde savaş uçakları, operasyonel bölgelerine daha yakın bir konumda konuşlandırılabilir. Bu stratejik avantaj, bir ülkenin savunma kapasitesini ve küresel etkisini önemli ölçüde artırır. Ancak, bu avantajın tam anlamıyla kullanılabilmesi için, uçakların güvenli ve etkin bir şekilde bu gemilere iniş yapabilmesi gerekmektedir. Bu durum, hem pilotlar hem de uçak gemisi personeli için ciddi bir mühendislik sorunu olarak öne çıkar. Uçakların yüksek hızla hareket eden ve sürekli değişen bir güverteye iniş yapma zorunluluğu, bu sorunun temelini oluşturur ve mühendislik açısından çözülmesi gereken birçok zorluğu beraberinde getirir. Bu çalışmanın ana amacı, uçak gemisi güvertelerine iniş sırasında kullanılan sönümleyici sistemlerin performansını detaylı bir şekilde incelemek ve bu sistemlerin uçak ve gemi güvertesi üzerindeki etkilerini kapsamlı bir şekilde değerlendirmektir. Sönümleyici sistemler, uçakların inişi sırasında oluşan dinamik yükleri emerek, bu yüklerin gemi güvertesi üzerinde yaratacağı olumsuz etkileri minimize etmek için tasarlanmıştır. Çalışmada kullanılan metodolojiler arasında kapsamlı veri analizi, sayısal modelleme, yüksek doğrulukta simülasyonlar ve gerçek dünya testleri yer almaktadır. Bu çok yönlü yaklaşım, iniş sönümleyicilerin işlevselliğini ve etkinliğini bütünsel bir perspektifle anlamayı ve değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Ayrıca, bu çalışmada elde edilen veriler doğrultusunda gemi güvertelerine özel amortisör tasarımları geliştirilmiş ve bu tasarımlar dinamik analizlerle test edilmiştir. Bu testler, amortisörlerin yapısal bütünlüklerini ve operasyonel verimliliklerini gerçekçi koşullar altında değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Çalışma, bu sistemlerin optimizasyonu üzerine odaklanarak, iniş operasyonları sırasında performanslarını ve güvenilirliklerini artırmayı hedeflemektedir. Uçak gemilerine iniş yapmak, havacılığın en zor ve karmaşık görevlerinden biri olarak kabul edilir. Bu durum, uçak gemilerinin altı serbestlik derecesine sahip hareketli platformlar olmalarından kaynaklanmaktadır. İniş sırasında geminin hareket etmesi, güverte üzerindeki engeller, deniz ve hava koşullarındaki sürekli değişiklikler gibi faktörler, iniş sürecini son derece karmaşık hale getirir. Özellikle kötü hava koşulları, yoğun sis, yağmur ve fırtınalar, inişi daha da zorlaştırarak pilotların güvenli bir şekilde gemiye inmelerini engelleyebilir. Bu koşullar altında, pilotların doğru navigasyon tekniklerini kullanmaları ve ani değişikliklere hızla adapte olmaları gerekmektedir. Güverteye doğru yaklaşma sırasında meydana gelebilecek en ufak bir hata, inişin başarısız olmasına veya ciddi kazaların meydana gelmesine neden olabilir. Uçak gemisi inişlerinde yaşanan diğer bir zorluk ise, uçakların güverteye inerken karşılaştığı yüksek dikey hızdır. Uçakların yüksek hızla güverteye inmesi, iniş takımları üzerinde büyük yükler oluşturur ve bu durum iniş takımlarının ve uçağın genel tasarımında önemli etkilere yol açar. Uçak gemisi tabanlı uçakların iniş sırasında sahip oldukları yüksek hız, kara tabanlı uçaklara göre çok daha yüksek dinamik yüklere maruz kalmalarına neden olur. Bu yüksek yükler, iniş takımlarının ve uçağın genel tasarımında ciddi etkilere yol açar ve iniş sırasında meydana gelen dinamik yüklerin etkili bir şekilde sönümlenmesini gerektirir. Ayrıca, geminin hareketi, güvertede bulunan diğer uçaklar ve ekipmanlar üzerinde de tehlikeli bir baskı oluşturabilir. Bu nedenle, sönümleyici sistemlerin tasarımı, hem iniş sırasında oluşan yükleri absorbe etmek hem de bu yüklerin güverte üzerindeki diğer elemanlara zarar vermesini engellemek için kritik bir öneme sahiptir. Bu çalışmada, uçak gemisi inişleri sırasında karşılaşılan dinamik yüklerin etkilerini azaltmak için geliştirilen sönümleme sistemleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Sönümleme sistemleri, titreşimleri azaltmak ve istenmeyen dinamik etkileri hafifletmek için kullanılan mekanik cihazlardır. Yaylar, şok emiciler ve diğer bileşenlerden oluşan bu sistemler, uçak gemisi güverteleri gibi dinamik ortamlarda meydana gelen büyük enerjileri etkili bir şekilde absorbe eder ve dağıtır. Bu sistemler, uçakların güvenli bir şekilde gemiye inmelerini sağlamak için kritik bir rol oynar. Sönümleyici sistemlerin tasarımı, uçağın iniş sırasında karşılaşacağı maksimum yükleri göz önünde bulundurarak yapılır ve bu yüklerin gemi güvertesi üzerinde en az etkiyi yaratacak şekilde dağıtılmasını sağlar. Wei tarafından geliştirilen iniş takımı yay ve sönümleme sistemi, bu çalışmada detaylı bir şekilde ele alınmıştır. Bu sistem, iniş takımlarının rijit bir kütleye bağlı olduğu ve yalnızca dikey doğrultuda hareket ettiği bir sistem olarak tanımlanmıştır. İniş takımları, iki serbestlik derecesine sahip olarak tasarlanmış ve üst kütlenin dikey yer değiştirmesi ile alt kütlenin dikey yer değiştirmesi bu sistemin temel dinamik parametreleri olarak ele alınmıştır. Ayrıca, tipik bir oleopnömatik şok emici de bu sistem içinde incelenmiştir. Bu tür sistemler, uçakların güverteye inişi sırasında oluşan enerjiyi absorbe ederek, inişin daha yumuşak ve güvenli olmasını sağlar. Bunun yanı sıra, bu tür sönümleme sistemleri, gemi güvertesinde bulunan diğer ekipman ve personelin de güvenliğini sağlamaya yardımcı olur. Çünkü iniş sırasında oluşan aşırı yüklerin etkin bir şekilde absorbe edilmesi, güverte üzerindeki diğer elemanların zarar görmesini engeller. Explicit analiz, özellikle hızlı dinamik olayların simülasyonu için kullanılan bir yöntemdir. Bu analiz yöntemi, uçakların iniş sırasında karşılaştıkları karmaşık dinamik süreçleri detaylı bir şekilde modellemek için kullanılır. Çarpışmalar, patlamalar ve yüksek hızlı seyahatler gibi dinamik olayların simülasyonu sırasında explicit analiz, sistemin her bir zaman adımındaki davranışını hesaplayarak yüksek hassasiyet ve detay sağlar. Bu çalışmada, LS-DYNA yazılımı kullanılarak explicit analizler gerçekleştirilmiş ve bu analizler sonucunda elde edilen veriler, iniş sönümleyicilerin performansını değerlendirmek için kullanılmıştır. Explicit analiz yöntemi, mühendislik simülasyonlarında sıklıkla tercih edilen bir yöntem olup, özellikle hızlı ve karmaşık dinamik olayların incelenmesinde büyük avantajlar sunar. Bu yöntemin temel avantajı, sistemin davranışını her zaman adımında hesaplayarak yüksek doğrulukta sonuçlar elde etmesidir. Bu çalışmada, explicit analiz yöntemi kullanılarak uçak gemisi inişlerinde kullanılan sönümleyici sistemlerin performansı detaylı bir şekilde incelenmiş ve bu sistemlerin iniş sırasında oluşan dinamik yükleri nasıl etkili bir şekilde absorbe ettiği değerlendirilmiştir. Çalışmada, analitik çözümler ile LS-DYNA modeli arasında yapılan karşılaştırmalar, elde edilen sonuçların doğruluğunu ve güvenilirliğini değerlendirmek için gerçekleştirilmiştir. Bu karşılaştırmalar, LS-DYNA modelinin analitik sonuçlarla ne derece uyumlu olduğunu göstermek ve modelin geçerliliğini sağlamak amacıyla yapılmıştır. LS-DYNA modelinin analitik çözümlerle tutarlı sonuçlar vermesi, bu modelin iniş sönümleyicilerin performansını doğru bir şekilde simüle edebildiğini ortaya koymaktadır. Analitik ve simülasyon sonuçları arasındaki uyum, çalışmanın genel doğruluğunu ve güvenilirliğini artırmaktadır. Bu çalışma, uçak gemisi güvertelerine iniş sırasında kullanılan sönümleyici sistemlerin etkinliğini ve bu sistemlerin yapısal dayanıklılığı nasıl artırabileceğini kapsamlı bir şekilde ele almıştır. İniş bölgesi uygulamasının iniş sırasında oluşan gerilme ve deformasyon değerlerinde önemli düşüşlere yol açtığı, bu çalışmanın en dikkat çekici bulguları arasında yer almaktadır. Ayrıca, iniş bölgesi uygulamasının iniş sırasında oluşan şok yüklerinin daha iyi dağıtılmasını sağladığı ve bu sayede yapısal hasarın en aza indirildiği gözlemlenmiştir. Bu çalışmanın sonuçları, uçak gemisi güvertelerine iniş yapan uçaklar için geliştirilen sönümleyici sistemlerin etkinliğini net bir şekilde ortaya koymaktadır. İniş bölgesi uygulamasının gerilme ve deformasyon değerlerini düşürmesi, bu sistemlerin gemi güvertesi üzerindeki olumsuz etkileri nasıl azalttığını göstermektedir. Bu bulgular, gelecekteki çalışmalar için önemli bir temel oluşturmaktadır. Gelecekteki çalışmalar için, aktif sönümleme sistemlerinin geliştirilmesi ve bu sistemlerin iniş sırasında dinamik yükleri anında tespit ederek nasıl tepki verdiği üzerine araştırmalar yapılabilir. Aktif sönümleme sistemleri, iniş sırasında oluşan yüklerin anında tespit edilip etkili bir şekilde dağıtılması konusunda büyük bir potansiyele sahiptir. Bu tür sistemlerin geliştirilmesi ve optimize edilmesi, gelecekteki mühendislik uygulamaları için önemli bir avantaj sağlayabilir. Örneğin, aktif sönümleme sistemleri, gerçek zamanlı sensörler ve kontrol mekanizmaları ile donatılarak, iniş sırasında oluşan yükleri anında tespit edebilir ve bu yükleri etkili bir şekilde dağıtabilir. Bu tür bir sistem, uçak gemisi güvertelerinin güvenliğini ve dayanıklılığını önemli ölçüde artırabilir. Sonuç olarak, bu çalışma, denizcilik mühendisliği alanına önemli katkılar sağlamaktadır ve iniş güvenliğini artırmak için yeni tasarımlar geliştirilmesine olanak tanımaktadır. Uçak gemisi güvertelerine iniş sırasında kullanılan sönümleyici sistemlerin etkili bir şekilde tasarlanması ve uygulanması, bu yapısal sistemlerin hizmet ömrünü uzatmak ve operasyonel güvenliği artırmak için kritik bir öneme sahiptir. Bu çalışmada elde edilen bulgular, gelecekteki mühendislik uygulamaları için önemli bir temel oluşturmakta ve iniş güvenliğini artırmak için yeni teknolojilerin geliştirilmesine olanak tanımaktadır.
Özet (Çeviri)
Shock absorbers are integral components in mitigating landing events, especially within the context of aircraft carrier landing gear design, where the formidable impact forces of horizontal or vertical landings are prevalent. Typically crafted from elastomeric materials such as pads or cables, these shock absorbers are meticulously engineered to absorb and dissipate energy upon the abrupt contact of an aircraft with the carrier deck, thus effectively reducing the force of impact. The primary objective of this study is to undertake a comprehensive analysis and evaluation of the performance exhibited by landing dampers employed during landing operations on aircraft carrier decks. This endeavour involves a multifaceted approach that encompasses various methodologies including data analysis, numerical modelling, simulations, and real-world testing. Through this concerted effort, the efficacy of these dampers is being rigorously assessed to provide a holistic understanding of their functionality. Moreover, this study endeavours to embark on the development of shock absorber designs tailored specifically for ship decks, based on the insights garnered from the aforementioned analyses. These designs are then subjected to dynamic analysis to ascertain their structural integrity and operational efficiency under realistic conditions. By leveraging advanced analytical techniques, this phase aims to optimize shock absorber designs, thereby enhancing their performance and reliability during landing operations on aircraft carrier decks. Furthermore, a comparative analysis is being conducted to juxtapose the functionality of shock-absorbing deck designs against their non-shock-absorbing counterparts. This comparative study seeks to elucidate the distinct advantages and efficacy offered by the integration of landing dampers into aircraft carrier deck configurations. By highlighting the inherent benefits of shock-absorbing deck designs, this analysis underscores their pivotal role in bolstering the safety and operational efficiency of aircraft carrier landings. In conclusion, the findings of this study are poised to make significant contributions to the field of maritime engineering by enhancing our understanding of landing dampers and their impact mitigation capabilities. By optimizing shock absorber designs and elucidating their advantages, this research endeavour not only augments the safety and operational efficiency of aircraft carrier landings but also furnishes invaluable insights for the optimization of shock absorber designs in diverse maritime environments.
Benzer Tezler
- Eğitim uçağının iniş takımlarının esnek çoklu cisim dinamiği ile dayanımının incelenmesi
Evaluation of critical parameters in the design of a trainer aircraft landing gear
EVREN KÜPELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Burun iniş takımı sisteminde shimmy davranışının modellenmesi, analizi, testi ve kontrolü
Modelling, analysis, test, and control of the shimmy behavior in nose landing gear system
SENA KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Uçak iniş takımının MR damperle yarı aktif bulanık mantıklı kontrolü
Semi active fuzzy logical control of aircraft landing gear with MR damper
HÜSEYİN BALTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ GÜÇLÜ
- İniş takımlarında kullanılan amortisörlerin matematiksel modellemesi ve analizi
Mathematical modeling and analysis of shock absorbers used in landing gear
SÜLEYMAN MURAT KÖROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM OZKOL
- Pasternak zemini üzerinde ani ve hareketli yüke maruz dikdörtgen kalın kompozit bir plakanın dinamik analizi
Dynamic analaysis of a rectangular thick composite plate resting on a pasternak foundation subjected to sudden and moving load
REHA GÜRSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN