Yükleme Programları ile Gemi Streslerinin Takibi

Günlük hayatımızda ruhsal durumumuzu tanımlamak için kullandığımız bir kelime olan stres, gemilerde de karşımıza çıkmaktadır. Nasıl yoğun stres bizlere zarar veriyorsa aynı şekilde gemiler de strese girip bundan zarar görebilirler. Stresler, gemi limitlerini aştığında veya limitlere çok yaklaştığında gemi teknesinde metal yorgunluğuna ve bunun neticesinde de yapı deformasyonlarına neden olurlar.

Gemilerin, strese ve metal yorgunluğuna en az şekilde maruz kalması için yük operasyonlarından sorumlu olan I. Zabit’e ve diğer zabitlere büyük görev düşmektedir. Okullarda her ne kadar gemi streslerine değinilse de bu konu yüzeysel kalmakta ve birçok zabit yeterli bilgiye sahip olmadan kargo operasyonu icra etmektedir. Bu çalışmada, hem can güvenliği hem de mal güvenliği için kargo hesaplamalarında ve kargo operasyonlarında göz önünde bulundurulması gereken hususlardan biri olan gemi streslerine değineceğiz.

Gemiler, hizmette oldukları zaman zarfında yüzlerce kez yükleme ve boşaltma operasyonlarıyla karşılaşırlar. Yük planı hazırlamakla sorumlu olan I. Zabit, trim, draft, balast durumu ve gemi stresleri gibi bazı mühim unsurları dikkate alarak yük planını hazırlar. Bu karmaşık unsurların kolay bir şekilde hesaplanabilmesi için gemilerin artık birçoğu yükleme programları ile donatılmışlardır. Bu programlara çeşitli veriler el ile veya sensörler aracılığıyla girilerek anlık olarak draft, trim, meyil, deplasman, deadweight, GM, kesme kuvveti (SF-Shear Force), eğme momenti (BM-Bending Moment) vb. değerler görülebilmektedir.

Miktarlarından dolayı gemiyi en çok strese sokacak olan ağırlıklar bizzat geminin taşımakta olduğu yüktür. Sağlıklı sonuçlar elde edebilmek adına yükün ağırlık, yoğunluk, sıcaklık gibi bilgilerinin programa girilmesi büyük önem arz eder. Gemi üzerinde meydana gelen gerçek stresleri görebilmek için yükleme bilgisayarına doğru bilgilerin girilmesi gerekir. Kimi zaman göz ardı edilen stresler, uzun vadede gemi teknesinin mukavemetinin zayıflamasına ve umulmadık anlarda aşağıdaki karelerde olduğu gibi gemi kırılmalara sebep olabilir.

Peki, gemimizin kırılmaması için neler yapabiliriz? Aslında yazının en temel amacı bu soruya yanıt vermektir. Gemi inşa mühendisleri işin zor kısmını halledip geminin kapasitelerini, yükleme limitlerini, taşıyabileceği, dayanabileceği maksimum ağırlıkları hesaplar ve bu bilgileri tablolar ve planlar ile zabitlerin kullanımına sunarlar. Zabitlere kalan ise yük planlarını bu bilgileri göz önünde bulundurarak hazırlamaktır. Yükleme programlarının bu konuda zabitlere çok büyük yardımları dokunur. Bir ambara fazla yük yüklendiğinde, geminin sınırları aşıldığında program zabiti hemen uyarır ve geminin bu şekilde yüklenmemesi gerektiğini gösterir.

Şimdi yükleme programlarından yola çıkarak stresleri anlamaya çalışalım.

Yukarıdaki görsel 1600 TEU’luk bir konteyner gemisine ait yükleme programından alınmıştır. Shear force (SF-kesme kuvveti) ve bending moment (BM-eğme momenti) diyagramlarını içeren görselin yorumlanabilmesi için değinmemiz gereken bazı noktalar vardır. Örneğin her iki diyagramda gemi siluetinin üzerinde koyu mavi ve turkuaz rengiyle ifade edilen eğriler vardır. Burada koyu mavi renkli kesik eğri, geminin açık denizde dayanabileceği maksimum stres değerlerini göstermekteyken turkuaz renkli kesik eğri geminin liman koşullarında dayanabileceği maksimum stres değerlerini göstermektedir. Açık denizde dalgaların boyu, yüksekliği dolayısıyla gemiye uygulanan kuvvetler değişiklik göstereceği için emniyet ön planda tutularak stres limitleri açık deniz modunda daha düşüktür. Bu yüzden yükleme programlarında hesaplama yaparken programı liman modundan (Harbor Mode) ziyade deniz modunda (Sea Mode) tutarak hesap yapmakta yarar vardır.

Görseldeki koyu pembe renkli sürekli olan eğriler ise kesme kuvveti (shear force) ve eğme momenti (bending moment) değerlerini göstermektedir. Shear force’un birimi ton (t) ve bending momentin birimi ton-metredir ™. Yukarıdaki grafikte düşey eksende shear force ve bending momentler ifade ediliyorken yatay eksende ise 20, 42, 60 şeklinde giden sayılar ile geminin postaları (frame) ifade edilmektedir. Eğer grafiği okumak gerekirse görseldeki durum için maksimum shear force yaklaşık olarak 30. postada 1600t kadar ve maksimum bending moment ise 90. postada 60.000tm kadardır.

Şimdi bir başka programdan alınan görseli inceleyelim.

Bu görsel AFRAMAX boyuttaki bir ham petrol tankerinin yükleme programından alınmıştır. Hangi eğrinin ne anlama geldiği sağ tarafta ifade edilmiştir. Bu programda shear force ve bending moment eğrilerinin yanı sıra kaldırma kuvveti eğrisi ve gemi üzerindeki ağırlıkların eğrisi de verilmiştir. Bu ek eğriler yükleme durumunun daha kolay yorumlanmasına yardımcı olacaktırlar.

Buraya kadar grafiklerin nasıl okunduğuna değindik. Şimdi ise grafiklerin bize neler anlatmaya çalıştıklarına bakacağız.

Gemi üzerindeki ağırlıklar ile bu ağırlıkları karşılayan kaldırma kuvveti gemi boyunca her yerde birbirine eşit olmaz. Ağırlıklar sabitken, kaldırma kuvveti denizin hareketine göre sürekli değişiklik göstermekte ve ağırlıklar ile kaldırma kuvveti arasında farklılıklar oluşmaktadır.

Bu sebepten ötürü geminin bazı kısımlarında, fazla kaldırma kuvvetine karşın az ağırlık veya az kaldırma kuvvetine karşılık da fazla ağırlık olabilir. Meydana gelen bu farklılık gemi boyunca shear force olarak karşımıza çıkar.

Yukarıdaki görseldeki gemi yüksüz durumdadır. Bending moment eğrisinin şekli itibariyle geminin hogging stresine maruz kaldığı açıkça gözükmektedir. Shear force eğrisine baktığımızda shear force’un gemi boyunca nizami olduğunu ama kargo tankları ile yaşam mahali arasındaki kısımda yükseldiğini görüyoruz. Bunun temel sebebi gemi üzerindeki ağırlıklar ile kaldırma kuvveti arasındaki farktır.

Geminin kıç formuna dikkat ettiğinizde büyük bir kısmın su içine girmediğini görürsünüz. Geminin kıç tarafı adeta gemi teknesine asılı gibi durmaktadır. Su içerisine girmeyen yapı, kaldırma kuvveti sağlayamadığından bu büyük ağırlık geminin shear force’ unun kıç tarafa doğru yükselmesine neden olmuştur.

Görselde ağırlık eğrisi incelendiğinde slop tanklarından hemen sonra eğrinin dik bir şekilde yükseldiğini yani ağırlığın arttığını görebilirsiniz. Yaşam mahallinin, ana makinenin ve diğer yardımcı makinelerin neden olduğu ağırlığa karşın kaldırma kuvvetinin az oluşu shear force’u meydana getirmiştir.

Hogging stresinin tam tersi olarak bir de sagging stresi vardır. Sagging, vasatta yoğunlaşan yüklemeler sonucunda ortaya çıkar. Aşağıdaki görselde, bending moment eğrisine bakıldığında geminin sagging stresine girdiği gözükmektedir.

Hog-sag streslerini kolayca aklınızda tutabilmek için bu kelimelerin baş harflerinden yararlanabilirsiniz. Hogging stresinde gövdesi vasattan yükselen geminin aldığı şekil “h” harfini andırır. Benzer şekilde sagging stresinde vasattan çöken geminin aldığı şekil de “s” harfini andırır.

Yük operasyonlarından sorumlu olan zabitler, mümkün olduğunca geminin ne hogging ne de sagging stresine girmesine müsaade etmelidirler. Bunun için yükün, gemi üzerinde düzgün bir şekilde dağılımı yapılmalıdır. Lokal olarak bir yere yüklenen yük o kısımdaki bending momenti de yükseltecektir. Eğer ambarlar/tanklar arasında çok fazla yük farklılığı oluşursa bu da direkt olarak iki ambar/tank arasındaki shear force’u arttıracaktır.

Gemiler limana girdiklerinde ya yüklü ya da balastlı olurlar. Yüklü bir gemide kargo operasyonu boyunca gemiye balast alınarak geminin stabilitesi korunur. Benzer şekilde balastlı olan bir gemide de yük aldıkça balast tahliye edilir. Buradaki önemli nokta bu ağırlıkların kontrollü bir şekilde yer değiştirmesidir. Eğer No.1 ambardan veya tanktan yük tahliye ediliyorsa No.1 balast tankına su alınmalıdır. Bu operasyon görevli zabitlerce senkronize bir şekilde yapılmalıdır. Aksi takdirde geminin strese girmesi kaçınılmazdır.

Daha önce de belirtildiği gibi gemilerin deniz koşullarının neden olduğu dinamik kuvvetlerden dolayı strese girmeleri kaçınılmazdır. Gemiler yükleme programlarında belirtilen stres limitleri dâhilinde yüklediklerinde, stresler can ve mal emniyetini tehdit etmeyeceklerdir. Yük operasyonlarında görev alan zabitler, gemi üzerindeki streslerin daima farkında olmalılar ve kargo operasyonunu buna göre icra etmelidirler. Shear force ve bending moment kavramlarını daha iyi kavrayabilmek adına yükleme programlarında deneme amaçlı yük hesapları yapmanın büyük yararı dokunacaktır.

Bu yazıya ilave etmek istediğiniz bilgiler varsa lütfen bunları yorum kısmına yazarak bizimle paylaşınız.

Değinmemizi istediğiniz diğer konular için info@e-MarineEducation.com adresine mail atabilirsiniz.

Düzenleme: Orkut Akar
Ekleyen: Ayşe Kırıcı