Search

Taylor-Couette reaktörleri akış yapılarının rejim geçişleriyle birlikte ortaya çıkan ikincil akış yapıları nedeniyle yüksek karıştırma verimi ve enerji dağılımı sağlarlar. Bundan dolayı arıtma proseslerinde sağlamış oldukları yüksek verimlilik nedeniyle alternatif olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada, dar ve geniş boşluklarda Taylor-Couette reaktöründe Newtonyen ve Newtonyen olmayan akışkanlar kullanılarak akış yapıları ve geçiş değerleri üzerindeki etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Bu tez çalışmasında, Taylor vorteks akış yapılarından önce aksisimetrik olmayan akış yapılarının ortaya çıktığı gözlemlenmiştir. Aynı zamanda shear-thinning özelliğine sahip akışkanlarda Taylor vorteks akış yapısından modüle edilmiş ddalgalı vorteks akış yapısına geçiş sürecinde farklılıkların oluştuğu gözlemlenmiştir. Newtonyen ve shear-thinning akışkanlar için, birincil ve ikincil akış yapılarının kritik değerlerini ve akış durumlarının yapısal özellikleri Reynolds sayısı kullanılarak karşılaştırılmıştır. Ortaya çıkan vorteks yapılarının shear-thinning akışkanlarda değişken eksenel dalga boyuna sahip olduğu ve eksenel doğrultuda kaydığı gözlemlenmiştir. Kritik geçiş değerlerini karşılaştırabilmek amacıyla üç farklı Reynolds sayısı kullanılmıştır. Shear-thinning akışkanlarda viskozite gap boyunca değişmektedir. Reynolds sayısı tanımında viskozite ifadesi yerine gap içerisindeki tek bir değer kullanılması durumunda kritik akış yapılarının tanımlanmasında tutarsız sonuçlar ortaya çıkmaktadır. Lokal viskoziteye göre tanımlanan yerel Reynolds sayısı kullanıldığında shear-thinning etkisinin kritik Reynolds sayısı üzerinde monotonik bir etkiye sahip olduğu görülmüştür.Bu çalışmadan elde edilen çıktıların pratik uygulamalar için değerli bilgi ve deneyim sağlayacaktır. Elde edilen sonuçların, yüksek kaliteli grafen oksit ürünleri sentezlemek için TC reaktörünün etkili bir şekilde tasarlanmasına ve geliştirilmesine yardımcı olacağına inanıyoruz. Elde edilen sonuçlar ayrıca TC reaktörlerindeki Newtonyen olmayan akışkan ve akış yapı etkileşiminin daha iyi anlaşılmasını sağlacaktır. Bu tez aynı zamanda grafit oksidasyon seviyesinin iyileştirilmesi üzerine daha yoğun araştırmalara ilham ve motivasyon da sağlayacaktır. Elde edilen sonuçlar ayrıca, balast suyunda doğal olmayan türlerin inaktivasyonunda alternatif bir yöntem olarak Taylor-Couette UV reaktörlerininde tasarlanabileceğini göstermektedir. Taylor-Couette reactors may offer an alternative treatment method in ballast water treatment or for flocculation of small size particles to be removed in water treatment processes due to created high energy dissipation and momentum transfer by Taylor vortices occurred during transitional flow regimes. In such cases, working fluids may show shear-thinning behaviour. In this study, the effect of shear-thinning behaviour on the flow structures and transition thresholds is experimentally investigated for Taylor-Couette flows having xanthan solutions in narrow and wide gap cases. The experiments presented in this paper establish the existence of non-axisymmetric flow structures before the Taylor vortex flow regime and an instability threshold to the modified wavy vortex flow from Taylor vortex flow in shear-thinning fluids i.e. altering the instability mechanisms. The critical Reynolds numbers for the first and second instabilities and the structural characteristics of the flow states are identified for Newtonian and shear thinning fluids in comparison. The vortices have varying axial wavelength and also drift along the axis in shear-thinning fluids. The variation of the critical Reynolds number with the shear-thinning index has been shown through three different Reynolds number definitions. It is shown that when the Reynolds number is defined using a single preferred value of radially varying viscosity, decreasing shear-thinning index may delay the appearance of Taylor vortices depending on the gap ratio. When the local Reynolds numbers defined based on the local viscosity have been taken into account, shear thinning index has a monotonic effect on the critical Reynolds number which decreases with decreasing shear-thinning index in both narrow and wide gaps in transition to Taylor vortex flow regime./Results of this study should provide valuable information and experience for practical applications. Presented observations will help in designing and development of new TC reactors to synthesize high-quality products e.g. graphene-oxide solutions. Obtained results also provide a deeper understanding of the flow-structure interactions when changing the inner cylinder speed in TC reactors having non-Newtonian fluids. This thesis will also contribute to inspiration and motivation in carrying more intensive researche on improvement of the graphite oxidation level. The obtained results also show the possibility of utilizing the Taylor-Couette UV reactors as an alternative method in inactivation of non-native species in ballast water treatment. 235

Sanayileşmenin artmasıyla ticareti yapılan yüklerin çeşitlenip, miktarının arttığı günümüzde, taşımacılık geçmişte hiç olmadığı kadar büyük boyutlara ulaşmıştır. Taşımacılık sektöründe, düşük maliyet, taşınan mal miktarı ve güvenlik en önemli unsurlardır. Bu sebeplerden dolayı dünyadaki yük taşımacılığının büyük bir çoğunluğu deniz yoluyla yapılmaktadır. Deniz taşımacılığı diğer taşımacılık türlerine göre daha çevrecidir. Ancak uluslararası ticaret hacminin ve dolayısıyla gemi sayılarının artışı, gemi kaynaklı emisyon miktarlarını arttırmıştır. Bu açıdan bakıldığında gemi emisyonları konusu irdelenmesi gereken önemli bir konu haline gelmiştir.Uluslararası Denizcilik Örgütü özellikle SOx, NOx, PM ve CO2 emisyonlarında gemilere sınırlandırmalar getirmektedir. Gemi kaynaklı emisyonların uluslararası kurallar ile sınırlandırılması, gemilerin emisyon takibi ve değerlendirilmesi açısından denizcilik sektörünün yeni teknolojilerle tanışmasını ve büyük bir revizyona gitmesini zorunlu hale getirmiştir. Gemi kaynaklı emisyonların özelliklexivliman bölgelerinde yüksek değerlerde olduğu, şehir merkezine yakın noktalarda bulunan limanlar için bu emisyonların liman çevresinde yaşayan insanların sağlığını olumsuz yönde etkilediği bilinmektedir.Marmara bölgesi ve çevresindeki limanlar, İstanbul ve Çanakkale Boğazları, Türkiye için gemi trafiğinin en yoğun olarak yaşandığı bölgelerdir. Bu nedenle bu çalışmada İstanbul Boğazında önemli bir noktada, kent ile iç içe geçmiş durumda bulunan Haydarpaşa Limanı seçilmiştir. 2019 yılı Mart, Nisan ve Mayıs ayları boyunca Haydarpaşa Limanına gelen gemilerin; tipi, inşa yılı, gros tonajı, ana makine güçleri ve devirleri, yardımcı makine güçleri, limana geliş sayıları ve seyir, manevra ve limanda kalış süreleri dikkate alınarak literatürde yer alan emisyon tahmin yöntemleri kullanılarak NOx, CO2, SO2, VOC, CO ve PM emisyonları hesaplanmıştır. Haydarpaşa Liman Bölgesinden gerçek zamanlı olarak alınan günlük ve saatlik SO2, NOx, PM10 ve PM2.5 emisyonlarının ölçüm sonuçları gemi hareketlerine bağlı olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca İstanbul ilinin Üsküdar ve Kadıköy ilçelerinden alınan gerçek zamanlı hava kalitesi ölçüm sonuçları ile Haydarpaşa Limanı SO2, CO, NO, NO2, NOx, PM10 ve PM2.5 emisyonları ölçüm sonuçları karşılaştırılmıştır. Son olarak, Haydarpaşa Limanından alınan hava kalitesi ölçüm sonuçlarının, Ulusal ve Uluslar arası hava kalitesi limit değerleri sınırları dahilinde olup olmadığı değerlendirilmiştir. Nowadays, transportation has reached dimensions that have never been before with the increase of industrialization, the amount of the cargoes is diversified and their quantity increases. Low cost, the number of goods transported and security are the most important factors in the transportation sector. Due to these reasons, the majority of cargo transport in the world is carried out by seaway.Sea transport is more environmentally friendly than other types of transport. However, the increase in international trade volume and therefore the number of ships has increased the amount of ship-induced emissions. In this respect, the issue of ship emissions is important to be examined.The International Maritime Organization (IMO) imposes restrictions on ships, in particular on SOx, NOx, PM and CO2 emissions. Restrictions of ship emissions with the international rules has made it necessary for the maritime industry to meet new technologies and undergo a major revision in terms of monitoring and evaluation of ship emissions. It is well known that emissions from ships are particularly high in port areas and these emissions adversely affect the health of people living around the ports near the city centre.xviPorts in and around Marmara, Bosporus and Dardanelles are the regions where ship traffic is the most intense in Turkey. For this reason, Haydarpaşa Port, which is intertwined with the city at an important point in the Bosporus, was chosen in this study. NOx, CO2, SO2, VOC, CO and PM emissions for March, April, May of 2019 was calculated by using emission estimation methods in literature considering type, year of construction, gross tonnage (GRT), main engine power and revolution, power of auxiliary engines, number of arrivals and cruising, manoeuvring and berthing time of all the ships. The daily and hourly SO2, NOx, PM10 and PM2.5 emissions obtained from Haydarpaşa Port Area in real-time were evaluated based on ship movements. In addition, real-time air quality measurement results from Üsküdar and Kadıköy districts of Istanbul were compared with SO2, CO, NO, NO2, NOx, PM10 and PM2.5 emissions of Haydarpaşa Port. Finally, it was evaluated whether the air quality measurement results obtained from Haydarpaşa Port was within the limits of National and International air quality limit values. 85

Rekabetçi pazarlar, şirketleri ürün geliştirme ve karar alma süreçlerini iyileştirmeye ve aynı zamanda Eşzamanlı Mühendislik, İşbirlikçi Tasarım, Entegre Ürün Geliştirme ve Toplam Kalite Kontrolü gibi yeni iş felsefelerini analiz etmeye ve uygulamaya zorlamaktadır. Tüm bu mühendislikle ilgili faaliyetler, insanların daha verimli bir şekilde işbirliği yapmasını sağlayarak, ürün tasarımını, geliştirme zamanını ve maliyetlerini düşürme ve kaliteyi artırma gibi ortak bir amaca sahiptir. Bu çalışma bir yandan Endüstri 4.0 ve gemi inşanın birbiri ile olan etkileşimini incelerken, bir yandan da gemi inşa projelerinde yukarda bahsedilen `daha verimli` kavramını gerçekleyebilmek için kullanılan `Ürün Yaşam Döngüsü Yönetimi` (PLM) yazılımından ve bu yazılımın kullanımının getirdiği avantaj ve dezavantajlardan bahsetmektedir. Çalışmada gemi inşa projelerinde verimliliği artırmak için kullanılacak PLM yazılımının seçilmesi için uzaman görüşleri alınarak belirlenen kriterler çerçevesinde Çok Kriterli Karar Verme yöntemlerinden biri olan AHS yöntemi ile en uygun yazılıma karar verilecektir. Bu amaçla yalın gemi inşa, Endüstri 4.0, gemi tasarımı, Ürün Yaşam Döngüsü Yönetimi, Analitik Hiyerarşi Süreci gibi anahtar kelimeler tanımlanmıştır. Competitive markets force companies to improve their product development and decision-making processes as well as analyze and implement new business philosophies such as Concurrent Engineering, Collaborative Design, Integrated Product Development and Total Quality Control. All of these engineering activities have a common goal of reducing product design and development time and costs and improving quality by enabling people to collaborate more efficiently.In this study, the most appropriate software will be decided with the AHP method which is one of the Multi Criteria Decision Making methods within the framework of the criteria determined by taking the expert opinions for the selection of PLM software to be used to increase the efficiency in shipbuilding projects. For this purpose, keywords such as lean shipbuilding, Industry 4.0, ship design, Product Lifecycle Management, Analytic Hierarchy Process were defined. 83

Bu tezde askeri gemilerde mevcut kapalı alanlarda icra edilecek onarım, bakım ve muayene işlerinde çalışan tersane ve gemi personelinin maruz kalabileceği tehlikeler tanımlanmakta ve bu tehlikelere ait riskleri en aza indirmek veya bertaraf etmek için gereken önlem ve yöntemler anlatılmaktadır. Bir işi yapabilmek için kapalı alana girişin kaçınılmaz olduğu yerlerde güvenli bir çalışma sistemi tesis edilmelidir. Güvenli bir çalışma sistemi kurgularken kapalı alana giriş için gereken hangi önlemlerin alınacağına yönelik karar vermeden önce tehlikelerin bertaraf edilmesine öncelik verilmelidir. Kapalı alanlara veya bu alanlara bitişik alanlara girmek veya bu alanların içinde çalışmak için düzenlenmesi gereken Gemi Kapalı Alan Programları personelin sağlık ve güvenliği ile birlikte gerek gemilerin gerekse de geminin bulunduğu iskele, havuz gibi sahil tesislerinin korunmasını amaçlamaktadır. Gemilerde oluşturulacak programlarının temeli niteliğindeki risk değerlendirmesinin yapılması büyük önem taşımakta olup örnek olması maksadıyla ABD savaş gemisi USS OSCAR AUSTIN (DDG-79) personelinin teknik desteği ile hazırlanan bahse konu gemiye ait FMEA yöntemi ile yapılan risk değerlendirmesi tezin EK bölümünde sunulmuştur., In this thesis, the hazards that shipyard and ship personnel working in the repair, maintenance and inspection works to be carried out in confined spaces available in military vessels are identified, the measures, and the methods necessary to minimize or eliminate the risks of these hazards are described. A safe working system should be established where access to the confined space is inevitable in order to work. When setting up a secure working system, it should be prioritised to eliminate hazards before deciding what measures are needed to enter the confined space. Ship Confined Space Programs, which must be created to enter confined spaces or adjacent spaces or work in these spaces, aim to protect coastal facilities such as piers and dry docks as well as the health and safety of the personnel. It is very important to carry out the risk assessment which is the basis of the programs to be created on the ships and to be an example, the risk assessment of U.S. warship USS OSCAR AUSTIN (DDG-79), which was made with FMEA method by having technical support from aforementioned warship personnel is presented in the ANNEX section of the thesis.

Gemi inşa sektörü karmaşık yapısı, birçok sektörü bir araya getirmesinden dolayı iş sağlığı ve güvenliği açısından önemli riskler barındırmaktadır. Kaynak çalışmaları, sıcak çalışmalar, tehlikeli kimyasalların yoğun kullanımı, kapalı alan çalışmaları, boya çalışmaları, yüksekte çalışma gibi tehlike yaratacak birçok alan bulunmaktadır. Bu tez gemi inşa sektöründe kullanılan risk analizine yeni bir bakış açısı kazandırmak ve tersaneleri risk skoru bazlı sıralamaya bir kaynak olması amacıyla hazırlanmıştır.Ülkemizdeki risk analiz yöntemlerinin genellikle uzman görüşlerine dayanması nedeniyle aynı konuda farklı sonuçlar ortaya çıkabilmektedir. Bu nedenle tersaneler için gerçekçi ve tutarlı bir risk analiz yöntemine ihtiyaç vardır. Yapılan bu çalışma ile tersanelerin iş sağlığı ve güvenliği risk analizinde kullanmak maksadıyla Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS) ağırlıklandırma katsayıları L-Tipi (5x5) Risk Değerlendirme Matrisi'ne (RADM) dahil edilmiş ve yeni bir analiz yöntemi oluşturulmuştur.Bu çalışma kapsamında öncelikle çok kriterli karar verme yöntemleri ile yapılan risk analizi çalışmaları ve tersanelerde gerçekleştirilen risk analizi çalışmalarının literatür araştırması yapılmıştır. Yapılan literatür araştırmalarında özellikle iş sağlığı ve güvenliği alanında risk değerlendirmesi için tersanelerde çok kriterli karar verme yöntemlerinden yararlanılmadığı görülmüştür. Bu amaçla tezin önemi ve amacı birbirinden kapasite ve işleyiş bakımından farklı üç adet tersane ile paylaşılmış ve tersanelerden gerçek iş kazası ve ramak kala olay verileri alınmış, ana ve alt kriterlere ayrılarak çalışmaya hazır hale getirilmiş ve AHS yöntemi ile ağırlıklandırılması sağlanmıştır. Seçilen tersanelerde ekip kurularak ve literatür taramasından yaralanılarak gemi inşa sektöründe karşılaşılabilecek tehlikeler belirlenmiş; AHS ağırlıklandırmaları ile bütünleştirilerek, geliştirilen yeni risk değerlendirme yöntemine dahil edilmesi sağlanmıştır. Çalışma sonucunda tersanelerin risk analizi için mevcut her bir tehlikenin riskini ve genel risk seviyesi ortaya koyacak gerçekçi bir yöntem geliştirilmiştir. Böylece tersaneler arasında karşılaştırma ve sıralama yapılabilmesine imkân tanınmıştır. Shipbuilding industry contains considerable risks due to its complexity and amalgamation of many sectors. Hazardous works such as welding, hot works, intense use of hazardous chemicals, works at closed spaces, painting and working at elevated heights are common in this industry. This dissertation is written with the aim of providing a new insight into risk analysing practised in the shipbuilding industry and a source for ranking shipyards on the basis of risk score.Risk analysis methods in Turkey are generally referred to expert evaluation and thus different results are received from same subject. Therefore practical and consistent risk analysis method is required for the shipyards. Analytic Hierarchy Process (AHP) weighting coefficients are applied into L-Type (5x5) Risk Assessment Matrix (RAM) with the aim of applying in the health and safety at work risk analysis of the shipyards and a new analysis method is created through this dissertation.First, existing literature of risk analysis processes conducted with multi-criteria decision making methods and risk analysis processes conducted at shipyards is researched within the scope of this dissertation. This literature review specifically indicates that multi-criteria decision making methods are not used in risk assessment proceedings at the shipyards in health and safety of the work field. Therefore, the remark and the purpose of the dissertation is shared with three shipyards having different capacities and operations, and figures related to workplace accident and near-miss incidents are gathered from the shipyards, processed through splitting into main and sub criteria for the dissertation and weighted through AHP method. The dangers could be encountered in the shipbuilding industry are defined through organizing a team at the designated shipyards and literature review, and integrated into the developed new risk assessment method through AHP weighting integration.In conclusion, a factual method that presents each current risk and general risk level for the risk analysis of shipyards is improved with this dissertation. Therefore, ranking and comparison of shipyards can be conducted. 180

Gemilerin güvenli seyirlerinin sağlanabilmesinde başlıca koşul hasarsız durumdaki stabilite yeterliliklerinin sağlanmasıdır. Yıllardır süre gelen tecrübeler ve araştırmalar sonucunda geliştirilen hasarsız stabilite kriterleri, tüm ticari gemiler için uluslararası kurallar ile belirlenmiştir. Bu kuralların işletilmesi ve denetlenmesi yine uluslararası klas kuruluşları tarafından sağlanmaktadır. Askeri gemiler ise ticari gemilerin tabi bulundukları bu uluslararası kurallara uymak zorunda değildir. Günümüz askeri donanmalarında çok farklı tiplerde gemi sınıfları bulunmaktadır. Askeri operasyonların gerektirdiği farklı durumlar ve operasyonlar sebebiyle, hem kavramsal hem de yapısal olarak farklı dizayn edilmiş gemiler mevcuttur. Bu farklılıkların getirmiş olduğu yapının daha işlevsel olarak işletilebilmesi için, amaca daha fazla hizmet edecek kurallar geliştirilmiştir. Askeri gemilerin tüm operasyon bölgelerinde işlevlerini yerine getirerek, güvenli seyirlerini sağlayacak hasarsız stabilite kuralları yine askeri otoriteler tarafından belirlenmiştir.Bu çalışmada, askeri ve ticari olarak benzer nitelikteki gemilerin, kreyn ve yedekleme operasyonları ile ilgili bilgiler sunulacak ve bu gemilerin tabi oldukları hasarsız stabilite kuralları tanıtılacaktır. Hasarsız stabilite kurallarında askeri gemi için BV 1030-1 ve NES 109, ticari gemi için ise IMO kuralları incelenecektir. Daha sonra açık deniz destek gemisi olarak tasarlanmış ve benzer operasyonlara haiz iki geminin, kreny ve yedekleme operasyonları sırasındaki hasarısız stabilite kriterleri, askeri ve ticari gemi hasarsız stabilite kurallarına göre mukayese edilecektir.Sonuçlar kısmında bu iki geminin stabilite yeterlilikleri karşılaştırmalı olarak incelenerek, kurallar çerçevesinde operasyonel marjları hakkında değerlendirmeler sunulacaktır.Anahtar Kelimeler: Hasarsız stabilite, kreyn, askeri gemi, yedekleme, BV 1030-1, NES 109 The main condition for ensuring safety voyage of ships is to ensure stability capabilities in intact condition. Intact stability criteria developed as a result of years of experience and research have been determined by international rules for all merchant ships. The operation and supervision of these rules are also provided by international class organizations.Naval ships do not have to follow these international rules to which merchant ships are subject. There are many different types of ship classes in today's military navy. Due to the different situations and operations required by military operations, there are different conceptual and structurally designed ships. In order to operate the structure brought about by these differences more functionally, rules that will serve the purpose more have been developed. The military authorities have also determined the intact stability rules to ensure the safe navigation of the military ships in all operational areas.In this study, operational information about crane and towing operations, about to ship's of military and commercial, which has a similar nature, with intact stability rules to which these ships shall be subjected to will be presented. In the intact stability rules, BV 1030-1 and NES 109 for naval ships and IMO rules for commercial ships will be examined. Then the intact stability criteria of the two ships, designed as auxiliary ships and having similar operations, will be compared according to the military and commercial ship's intact stability rules, during the crane and towing operation. In the results section, the stability adequacy of these two ships will be examined comparatively and the operational margins will be presented.Keywords: Intact stability, crane, naval ship, towing, BV 1030-1, NES 109 87

Gemi üretimi sırasında farklı disiplinden birçok faaliyet bir arada yürütülmektedir. Bu durum karmaşık bir üretim ortamı meydana getirdiğinden, gemi inşaatı planlaması ve idaresi zor bir sanayii dalıdır. Dolayısıyla ancak gerçekçi bir üretim planlaması ve üretim sürecinin etkin bir şekilde takibi yapılarak üretimin kontrol altında ilerlemesi sağlanabilir.Bloklar profil, plaka ve diğer bileşenlerin bir araya getirilmesi ile oluşturulurlar. Bunlar gemi üretiminde en fazla zaman alan ve üretimi sırasında birçok güçlükle karşılaşılan parçalardan biridir. Blok üretimindeki faaliyetler muhtelif iş merkezlerinde icra edilirler. Gemi yapım endüstrisinde otomasyona dayalı işlerin sınırlı kalması gemi imalatının diğer aşamalarında olduğu gibi blok üretiminde de karşılaşılan en büyük zorluklardandır. Bu sebeple iş gücü büyük oranda insan kaynağına bağlıdır. Dolayısıyla iş gücünün planlanması gemi yapımındaki en ehemmiyetli hususlardan birisidir. Öte yandan üretim planlaması ve kontrolünde yeterince başarılı olamayan özellikle küçük ve orta ölçekli tersaneler üretim süreci boyunca büyük sıkıntılarla karşı karşıya kalmaktadırlar. Bununla birlikte imalat faaliyetlerinin emek yoğun karakteristiği sebebiyle birim performans değerleri sürekli değişiklik göstermektedir.Tezde dört aşamalı bir hiyerarşik kapasite optimizasyonu metodolojisi önerilmiştir. İkinci ve üçüncü aşamada, stokastik araştırmaya dayanan metasezgisel algoritmalar kullanılmıştır. Bu doğrultuda öncelikle blok üretimdeki ana faaliyetler belirlenmiş ve kritik iş merkezleri tespit edilmiştir. Daha sonra bahsedilen iş merkezlerindeki faaliyetler belirli bir planlama devrinde tamamlanması gereken görevler olarak gruplandırılıp iş paketleri tesis edilmiştir. Bunlar temel alınarak metasezgisel optimizasyon algoritmaları ile kapasite ve işlem süreleri hesaplanmıştır. Bunun ardından uzman görüşleri doğrultusunda inşa edilen bir algoritma ile optimizasyondan elde edilen plan son bir işlemden geçirilmiştir. Böylece kısıtlı bilginin mevcut olduğu durumlarda olabildiğince dengelenmiş kapasite ihtiyacı miktarlarının hesaplanması ile karar vericiye yardımcı olacak bilginin üretilmesi sağlanmıştır. Bu çalışmada geçmiş bir tersane projesi analiz edilerek üretilen veriler doğrultusunda sayısal bir örnek verilmiştir. Toplamda 92 adet blok üretileceği düşünülmüştür. Teslim süresi 21 ay ve her ayda 22 iş günü olduğu kabul edilmiştir. Normal mesaide 8, fazla mesaide 3 çalışma saati olduğu varsayılmıştır. Ayrıca normal mesai ile karşılaştırıldığında, fazla mesaide % 35 oranında performans düşüşü olduğu kabul edilmiştir. Blokların çelik konstrüksiyon imalatının gerçekleştirildiği iş merkezlerinde gerekli olan kapasitelerin belirlenebilmesi için bir kapasite tahsis modeli geliştirilmiştir. Bunun yanı sıra muhtelif kapasite tahsis seçeneklerinin bir birleri ile kıyaslanabilmesi için kapasite tahsis performansı olarak isimlendirilen bir indeks tanımlanmıştır. Burada ele alınan altı durumdan dördünde optimizasyondan elde edilen kapasitelerin işlenmesi ile, ikisinde ise optimizasyon yapılmadan hesaplanan ortalama kapasitelerin işlenmesi ile kapasite tahsis performansları hesaplanmıştır. Ayrıca proje planının başında ve sonundaki basamaklı yapıdan dolayı projenin iş merkezlerine tam yüklenmesini daha iyi yansıtacağı düşüncesi ile birinci ve sonuncu iş paketleri kapasite tahsis performansı hesabı dışında tutulup yine aynı altı durum incelenmiştir. Her iki halde de optimizasyondan elde edilen kapasite değerlerinin kullanıldığı durumlar bariz bir şekilde ortalama hesaptan elde edilen durumlardan daha iyi kapasite tahsis performansı değerine sahiptir. Tüm iş paketleri hesaplamaya dâhil edildiğinde durum 3, ilk ve son iş paketleri hariçte tutulduğunda ise durum 2 en iyi kapasite tahsis performansına sahiptir. Birinci ve ikinci halde elde edilen indeks değerleri birbirleri ile kıyaslandığında ise en fazla iyileşmenin durum 2'de gerçekleştiği görülmektedir. Bu bakımdan çözüm modelinde dördüncü aşamada durum 2 esas alınmıştır. Çalışma özellikle gelişmekte olan, üretim planlama ve kontrolünde yeterli düzeye gelemeyen tersanelerdeki kısıtlı bilgi ortamına uygun bir plan hazırlanması problemi üzerine bina edilmiştir. Neticede, böylesi bir üretim ortamındaki gemi inşası için blok üretim planını, çözüm modeli içinde tanımlanan matematiksel modeller doğrultusunda ideale en yakın bir şekilde elde etmek için planlamacıya yardımcı olacak bir sistem ortaya çıkmıştır. The construction process of ships built in shipyards is known to be long and laborious. A shipbuilding project consists of a variety of activities that require multidisciplinary cooperation. Therefore, during ship production process many activities from different disciplines are carried out together. As this creates a complex production environment, shipbuilding is an industrial branch that is difficult to plan and manage. Therefore, only realistic production planning and effective monitoring of the production process can ensure that production proceeds under control. One of the main stages of production activities is the production of blocks. The blocks are time consuming and difficult components to produce in the shipbuilding process. They are the structures formed by joining the cut metal sheets, profiles and other components. Additionally, during this main stage, ship's hull blocks are built gradually by combining the small parts. Block built activities are carried out at the different stations of shipyards. These work centres can mainly be explained as follows: In the preparation section, the necessary pre-activities for production such as cutting and marking are carried out. The output of this station is called a single part. In the pre-production section, the individual parts are combined to form sub-assemblies and matrix structures. In the panel production section, panels with large dimensions are produced by combining the metal sheets and profiles. The difference between pre-production and panel production is the dimensions of the parts produced in both sections. In the block production section, the parts produced in the previous sections are combined and the blocks are constructed. In line with expert opinions and observations made in the production area preparation, pre-production and block production route is defined as critical route.The fact that automation-based works are limited in the shipbuilding industry is one of the biggest challenges encountered in block production as in other stages of shipbuilding. Since the workforce is highly dependent on human resource, the planning of the workforce is one of the most important issues in shipbuilding. On the other hand, especially small and medium-sized shipyards, which are not successful in production planning and control, face great difficulties during the production process. At the same time, due to the labour intensive characteristic of manufacturing activities, unit performance values are constantly changing. Factors such as the initiation of production with incomplete design and revisions following the amendment requests from costumers lead to the fact that the work to be performed is not fully known in advance. Because of the work amount, revisions and worker performance uncertainty factors to be experienced in the production process, resource requirement cannot be determined clearly.Although working with subcontractors provide workforce flexibility, unforeseen capacity requirement change in the production stations negatively influence the overall workforce planning and productivity. The capacity requirement, which has previously been determined incorrectly, should somehow be compensated throughout the production process so that it does not delay the delivery date of the ship. In this case, those working in other fields are supplied to the related project. Meanwhile, the equipment in the normal work areas must be moved to the new work area. Along with this move, adaptation to the new job will be required. In addition to all these, some problems will arise where they stop working and come from. Therefore, those who are supplied in this way will be more costly than the normal workers. Therefore moving the workforce allocated initially is not desirable.In the most general sense, duration (d) can be expressed by d=L/(P*R). Here L denotes amount of work, P denotes average performance and R denotes amount of resource. In the preceding equation the denominator (P*R) can be called as capacity (Q). Performance is defined as the work done by one resource in a unit time and capacity is defined as the work done per unit time in a station. As seen, capacity is a parameter which includes performance and resource amount. After determining how much capacity a job needs to be allocated to complete it in a given time, the required amount of resource can be determined according to the current performance value determined from the field. A certain amount of work can be completed in a shorter time by increasing the capacity allocated to it. In order to increase the capacity, at least either the performance should be improved or the amount of resource should be increased.It can be said that three basic knowledge is required to prepare a good plan. The first is the determination of the amount of work to fulfil. This can be achieved by completing the design and analysing the product. The second is the determination of production performance in work centres and can be achieved with effective production control. The third is the determination of the capacity to be allocated to the work centres in order to complete the product in the desired lead time. This is achieved by the calculations made by the planner. The problem addressed in this thesis is the determination of the third component. In this study, a sub-work based capacity allocation and planning research with lack of information is conducted. This dissertation is focused on providing a predetermined completion time by minimizing capacity requirement change in contrast to minimizing the makespan of the project. For this purpose, a four-stage hierarchical capacity optimization methodology is proposed. In the second and third stages, metaheuristic algorithms based on stochastic exploration are used. Initially, work packages are determined within the two stages. Depending on the available information, multiple work package configurations can be produced. Therefore, it is much more time consuming to directly search for a good work package configuration. In the first stage a preliminary procedure is applied to simplify the final work package configuration search. At the second stage, the final work package configuration is searched in accordance with the assumptions specified in the problem definition by using the simulated annealing algorithm. At the third stage, the plan is constituted by calculating capacities of critical route stations by metaheuristic optimization. In this context the capacity requirement for each sub-work, and corresponding durations are searched with the particle swarm optimization algorithm. At the last stage, the results obtained from optimization are reconsidered in line with expert preferences in an attempt to bring closer the results to reality. Through this stage, final adjustments are made on the optimization results. An evaluation algorithm was constructed in the direction of expert opinions to put the optimization results into the final form.A numerical example was provided using data generated by analysing a previous project of a shipyard. There are totally 92 blocks used in calculations. The lead time is 21 months. Each month has 22 working days. It is assumed that the normal shift has 8 and over shift has 3 working hours. Compared to the normal shift, the over shift is considered to have a performance reduction of 35%. A capacity allocation model has been developed to determine the required capacities in work centres. In addition, an index called capacity allocation performance is defined so that the various capacity allocation options can be compared with each other. In four of the six cases discussed here, capacity allocation performances are calculated by processing the capacities obtained from optimization. In the other two cases, capacity allocation performances are calculated based on the average capacities calculated without optimization. In addition, the first and the last work packages are excluded from the capacity allocation performance calculation and the same six cases are examined in order to better reflect the full load of the project to the work centres due to the stepped structure at the beginning and end of the project plan. In both states, the case where the capacity values obtained from the optimization are used, obviously have better capacity allocation performance than those obtained from the average calculation. Case 3 has the best capacity allocation performance when all work packages are included in the calculation, and case 2 when the first and last work packages are excluded. When the index values obtained in the first and second state are compared to each other, it is seen that the maximum improvement occurs in case 2. In this respect, the fourth stage of the solution model is based on case 2. The study is built on the problem of preparing a plan suitable for the limited information environment in the shipyards. As a result, a system has emerged to assist the planner achieving the block production plan in such environment to the near optimum solution in line with the mathematical models described in the model. 166

Dünya ticaretinin büyük bir bölümü deniz yoluyla yapılmaktadır. Dünya deniz ticaret filosu da her geçen yıl artmaktadır. Son yıllarda, dünya ticaretinin ve dolayısıyla gemi faaliyetlerinin artması, liman trafiğinin yoğunlaşması ve yüksek güçlü, ağır yakıt kullanan gemi ana makinelerinin tercih edilmesi nedeniyle gemilerden kaynaklanan emisyonlar artmıştır. Emisyonların küresel iklim değişikliği ve hava kirliliği üzerindeki etkileri nedeniyle, gemi kaynaklı emisyonların takibi ve azaltılması bir zorunluluk haline gelmiştir. Bu nedenle Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO), emisyon azaltma önlemleri kapsamında gemilere yaptırımlar uygulamaktadır. Özellikle liman şehirleri, gemilerden limana salınan egzoz emisyonları nedeniyle hava kirliliğine maruz kalmaktadır. Son zamanlarda, IMO ve Avrupa Birliği (AB) tarafından gemilerden kaynaklanan emisyonların azaltılmasıyla ilgili yeni düzenlemeler yapılmıştır. Bu düzenlemeler çerçevesinde, gemi kaynaklı emisyonlarının izlenmesi daha önemli hale gelmiştir.Bu tez çalışmasında, Türkiye'nin dört önemli limanı olan Ambarlı, İzmir, Mersin ve Kocaeli limanlarında salınan toplam Azot Oksit (NOx), Kükürt Dioksit (SO2), Karbondioksit (CO2), Uçucu Organik Bileşikler (VOC), Partikül Madde (PM) ve Karbon Monoksit (CO) emisyonlar aşağıdan yukarıya hesaplama yöntemi ile hesaplanmış ve sonuçlar analiz edilmiştir. 01.09.2017-01.09.2018 tarihleri arasındaki bir yıllık periyotta Ambarlı, İzmir, Mersin ve Kocaeli limanlarına gelen gemiler gerçek zamanlı olarak takip edilmiş ve gemilerin seyir, manevra ve liman işletme modlarında yaydıkları egzoz gazı emisyon miktarları hesaplanmıştır. Gemi aktivitesi temelli olarak yapılan hesaplamalarda gemilerin ana makine ve yardımcı makine güçleri, limanda kalış süreleri gibi gerçek veriler kullanılmıştır. Tüm limanlar için yapılan emisyon hesaplamalarına göre limanlara en çok gelen iki gemi tipi olan konteyner ve kuru yük gemileri seçilerek bu gemilerin tipine ve gros tonajına (GRT) bağlı olarak seyir, manevra ve liman işletme modları için emisyon tahmin denklemleri elde edilmiştir. Çalışma sonucu elde edilen emisyon tahmin denklemleri, GRT'ı bilinen konteyner ve kuru yük tipi gemiler kaynaklı egzoz gazı emisyonlarını yaklaşık olarak tahmin etmek ve gemi kaynaklı hava kirliliğini modellemek için kullanılabilir. Most of the world trade is carried out by sea. The world maritime trade fleet is also increasing every year. In recent years, emissions from ships have increased due to increased ship activities, intensification of port traffic, and preference of high-powered and heavy-fueled engines. Due to the effects of emissions on global climate change and air pollution, monitoring and reduction of shipping emissions have become a requirement. Therefore, International Maritime Organization (IMO) imposes sanctions on ships within the scope of emission reduction preventions. Especially port cities are exposed to serious air pollution due to exhaust emissions from ships berthing to the port. Recently, new regulations have been established by the IMO and the European Union (EU) regarding to the reduction of emissions from ships. Within the framework of these regulations, monitoring of shipping emissions has become more important.In this study, Nitrogen Oxide (NOx), Sulphur Dioxide (SO2), Carbon Dioxide (CO2), Volatile Organic Compounds (VOC), Particulate Matter (PM) and Carbon Monoxide (CO) emissions emitted from ships coming to Ambarlı, Izmir, Mersin and Kocaeli ports which are Turkey's four important ports are theoretically calculated with bottom-up method and the results are analyzed.Ships arriving to Ambarlı, İzmir, Mersin and Kocaeli ports in a period between 01.09.2017-01.09.2018 were monitored and the exhaust gas emissions emitted by ships in cruising, maneuvering and port operation modes were calculated. In the calculations based on ship activity, actual data such as main and auxiliary engine powers of the ships and length of stay in the port were used.According to the emission calculations for all ports, container and dry cargo vessels, which are the two most common vessels, were selected and emission estimation equations were obtained for cruising, maneuvering and port operating modes depending on the type and gross tonnage (GRT) of these vessels. The emission estimation equations obtained from the study can be used to estimate approximate exhaust gas emissions from container and dry cargo type ships with known GRT values and to model ship-induced air pollution. 138

Deniz taşıtlarının özitme parametrelerinin doğru bir şekilde öngörülmesi uygun ana makine ve sevk sistemlerinin tercih edilmesi aşamasında son derece önemlidir. Bu tez çalışması kapsamında deniz taşıtlarının özitme parametrelerinin öngörülebilmesi için yeni bir sayısal yaklaşım geliştirilmiştir. Geliştirilen yaklaşımla farklı türde deniz taşıtlarının özitme parametreleri hesaplanmış, sonuçlar deneysel ve diğer sayısal yaklaşımlarla elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Sonuçların uyumlu olduğu gözlenmiş ve yaklaşımın özitme parametreleri hesaplamalarında incelenen deniz taşıtları ile benzer geometrik özelliklere sahip diğer deniz taşıtları için de uygulanabilir olduğu sonucuna varılmıştır. Predicting self-propulsion parameters of marine vehicles correctly is essential at the stage of preferring the proper marine engine and the other propulsion systems. In the present work, a new numerical approach is developed for predicting the self-propulsion parameters of marine vehicles. By the new approach, self-propulsion parameters of different marine vehicles were estimated and the results were compared with other numerical and experimental results. The results are in good accordance with the other approaches and it is concluded that the new developed numerical approach is applicable for self-propulsion estimations of marine vehicles which are geometrically similar with the marine vehicles studied in the present work. 121

Gemiler yük durumlarına göre stabilitelerini korumak için balast suyu sistemlerini kullanırlar Gemilerin balast tanklarına alınan balast suları çeşitli organizmalar barındırır ve bu organizmalar gittikleri yeni ekosistemde çoğalma şansı bulduklarında istilacı tür haline gelebilirler. Bu zararlı organizmalar gittikleri bölgelerde ekolojiyi, ekonomiyi ve insan sağlığını etkilemektedir. Bu sebepten dolayı uluslararası kuruluşlar ballast suyu yönetimi ile alakalı standartlar ve kriterler oluşturmuştur. IMO (International Maritime Organization)'nun Gemi Balast Suları ve Sediment Kontrolü ve Yönetimi Uluslararası Sözleşmesi'nde almış olduğu balast suyu arıtımı ile alakalı D1 ve D2 standartları bu çalışmada detaylı incelenmiştir. IMO'nun almış olduğu kriterlere göre geliştirilen balast suyu arıtma yöntemleri mekanik, fiziksel ve kimyasal olmak üzere üç ana başlıkta incelenmiştir. İncelenen yöntemlere göre seçim kriterleri oluşturulmuş ve bu kriterlere göre örnek kuru yük gemisine balast suyu arıtma sistemi seçilmiştir. Seçilmiş olan UV + filtreleme sisteminin, örnek kuru yük gemisine entegrasyon çalışması yapılmıştır. Öncelikle gemideki ilgili mahalin 3D taraması yapılıp, üzerinde dizayn yapılabilir nokta bulutu formatında bir model oluşturulmuştur. Bununla birlikte kurulum kılavuzu kriterlerine göre UV + filtreleme sisteminin ekipmanları modellenmiş, boru ve faundeyşın dizaynı yapılmıştır ve teknik olarak incelenmiştir. Buna ek olarak imalat ve montaj kriterlerinin neler olduğu, nasıl yapılacağı, nelere dikkat edilmesi gerektiği detaylı şekilde anlatılmıştır.Ayrıca UV + filtreleme balast suyu arıtma sistemi için yaşam döngüsü maliyet unsurları belirlenmiş, maliyet yapısı şekillendirilmiş ve maliyet analizi yapılmıştır. Ürünün yaşam döngüsü maliyetleriyle ilgili risk ve belirsizlikler tanımlanmıştır. The ships use ballast water system in order to maintain their stability according to load conditions. Ballast water that is taken to ships' ballast tank contains various organism. These organisms may become invasive species when they have the chance to reproduce in the new ecosystem they are going to.These harmful organisms affect the ecology, economy and human health in regions where they go. For this reason, international organizations have been set standards and criteria related to ballast water management. The D1 and D2 standards associated to ballast water treatment that IMO (International Maritime Organization) received in the International Convention for the Control and Management of Ship' Ballast Water and Sediments have been investigated in detail in this study. According to the criteria taken by IMO, ballast water treatment systems have been examined under three main topics; mechanical, physical and chemical. Selection criteria have been established in agreement with the methods examined and ballast water treatment system has been selected for a sample dry cargo vessel with respect to these criteria. The integration of the selected UV + filtering system to the sample dry cargo vessel has been carried out. Firstly, a 3D scan of the relevant zone on the ship has been done to create a designable model in point cloud format. Then, as stated in the installation guide criteria, the equipment of the UV + filtration system has been modeled on the 3D scan model, the pipe and foundation design has been carried out and technically investigated. Criteria of assembly and production, the manufacturing way and critical points to pay attention while the production also explained.Besides, life cycle cost elements have been determined for the UV + filtering ballast water treatment system, cost structure has been formed and cost analysis has been carried out. The risks and uncertainties related with the life cycle costs of the product have been defined. 109

Askeri gemi sınıfları içerisinde küçük boyutları, yüksek süratlere kadar çıkabilmesi ve yüksek ateş güçleri ile bilinen hücumbotlar; hem bu özellikleri hem de maliyetlerinin de diğer askeri gemilere kıyasla daha düşük olması sebepleriyle birçok dünya donanması tarafından tercih edilmektedir. Geçmişten günümüze çeşitli değişimlere uğramış olan hücumbotların tasarımı ile ilgili birçok uluslararası standart ve kurallar bulunmasına rağmen, iç mekan tasarımına ve genel yerleşimine yön verecek ve yol gösterebilecek son zamanlarda yazılmış kaynak ve araştırma sayısı çok azdır. Bu çalışmada, hücumbotların iç mekan tasarımı ve genel yerleşimini etkileyen önemli faktörler açıklanıp, farklı hücumbot planları sunularak incelenmiştir. Bu çalışmadaki amaç; iç mekan ve genel yerleşimdeki ölçütler saptanarak, bu konudaki kaynaklara destek olabilecek nitelikte bir çalışma ortaya koymaktır.Çalışma, giriş ve sonuç bölümleri dahil olmak üzere beş bölümden meydana gelmektedir. Çalışmanın ikinci bölümünde hücumbotlarla ilgili çeşitli kavramlar irdelenmiş; özellikleri, işlevleri, dünya donanmalarından örnekler ve tarihi değişimi özetlenerek verilmiştir. Üçüncü bölümde askeri gemilerin ve özellikle hücumbotların iç mekan tasarımında faydalanılan standartlar, kurallar incelenmiştir. Dördüncü bölümde ise hücumbotların iç mekan tasarımında önemli ögeler ile ilgili standartlar ve kurallar hakkında bilgi verilmiş; genel yerleşim ile ilgili ölçütler verilip, farklı hücumbot genel yerleşim planları analiz edilmiş ve bu örneklerin üzerinden genel değerlendirmelerde bulunulmuştur.Anahtar Sözcükler: Askeri gemi, Hücumbot, İç Mekan Tasarımı, Genel Yerleşim Planları. Fast attack crafts, which are known with small sizes, high speeds and high firepower among military platforms, are preferred by many world navies due to both these characteristics and low costs than the other platforms. Although there are many international standards and rules on design of fast attack crafts' which have changed from past to the present, the number of investigations and sources which can orient and lead for interior design, are less. In this study, the important factors affecting the interior design and general arrangement plans of the fast attack crafts were explained and presented with different samples of fast attack crafts' plans. The aim of this study is to determine the criteria about interior design and general arrangement plans and to put forward a study which can support and contribute the sources on this issue.This study consists of five chapters including introduction and conclusion. In the second chapter of the study various definitions and concepts about fast attack crafts were examined. Features, functions, examples from the world navies and historical changes were summarized. In the third chapter, the resources which are used in the interior design of military ships and especially interior design of fast attack crafts, standards, rules were examined. In the fourth chapter, the important elements of the interior design of the fast attack crafts were examined one by one and examined within the scope of standards and rules; in the last topic, elements related to general arrangement were given; different fast attack crafts's plans analyzed by dealing and was made evaluations on these examples.Keywords: Military Platforms, Fast Attack Craft, Interior Design, General Arrangement Plans. 141

Finansal konular üzerinde ciddiyetle durulması gereken büyük işletmelerden biri de tersanelerdir. Finansal konular içerisinde maliyetler önemli bir yer tutmaktadır. Bu maliyetleri oluşturan en önemli etken ise ilk yatırım maliyetleridir. Bir tersanenin kuruluş yeri seçimi ve yerleşimi ile ilgili konular, ilk yatırım maliyetinin büyük bir kısmını oluşturur. Tersanenin ilk yatırım maliyeti oldukça yüksek olduğundan kuruluş yeri seçimi ve yerleşiminde yapılan en ufak yanlışlıklar bile tersane kurulduktan sonra ortaya çıkan maliyetlerin fazla olmasına sebep olmaktadır. Ayrıca, bir geminin inşa maliyetleri çok yüksek olduğundan tersane kuruluş yeri seçiminde ve yerleşiminde yapılan yanlışlıklar bu maliyetin daha da artması ve gemi teslim süresinin uzaması gibi büyük sorunlara yol açar. Bu tezin amacı, yukarıda belirtilen olumsuzlukları minimum seviyeye indirgemek veya mümkünse ortadan kaldırmak için bir tersane kurmak isteyen yatırımcıya hem kuruluş yeri seçimi hem de yerleşimi konusunda yardımcı olacak bütünleşik bir çalışma sunmaktır. Tersane kuruluş yeri seçimi için bulanık AHP ile bulanık TOPSIS yöntemi birlikte uygulanmıştır. Optimal tersane yerleşimi için ise popülasyon tabanlı optimizasyon tekniklerinden biri olan genetik algoritmalar kullanılmıştır. Shipyards are one of the big businesses that need to be seriously focused on financial issues. Costs play an important role in financial issues. The most important factor constituting these costs is the initial investment costs. Issues related to the location selection and layout of a shipyard are the major part of the initial investment cost. Since the initial investment cost of the shipyard is quite high, even the smallest mistakes made in facility location selection and facility layout cause the costs to be higher after the shipyard is built. Furthermore, because the costs of building a ship are very high, mistakes that in shipyard location selection and layout can lead to major problems such as a further increase in this cost and a longer lead time. The aim of this thesis is to present an integrated study that help both the facility location selection and facility layout to the investor who wants to establish a shipyard to minimize or if possible eliminate the problems mentioned above. Fuzzy AHP and fuzzy TOPSIS method were applied together to select shipyard location. Genetic algorithms, one of the population-based optimization techniques, were used for optimal shipyard layout. 140

Türkiye'de denizler seyir emniyeti açısından değerlendirildiğinde doğrudan herhangi bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bu çalışmada Türkiye'nin Karadeniz, Marmara, Ege ve Akdeniz'deki karasuları ve iç sularındaki seyir emniyetinin belirlenmesine yönelik olarak birçok farklı kriter ele alınmıştır. AHS ve VIKOR yöntemleri ile de sonuçlar elde edilmiştir.Öncelikle literatür araştırması yapılmış ve denizde emniyet, seyir emniyeti ve ulaştırma emniyeti ile ilgili daha önce yapılan çalışmalar incelenmiştir. Bu çalışmalarda ortaya çıkan seyir emniyeti ile ilgili kriterler derlenmiş ve bir anket haline getirilmiştir. Bu anket denizcilikte uzman kişilere yapılmış ve kriterler kendi aralarında sayısal olarak sıralanmıştır. Sonrasında kriterlerle ilgili veri toplaması yapılmış ve çalışmada kullanılabilecek olan kriterler alınmıştır. Seyir emniyeti ile ilgili bu kriterler; Deniz Kıyısı ve Alanı, Deniz Trafiği Durumu, Denizlerde Bulunan Seyir Yardımcılarının Varlığı, Denizlerde Meydana Gelen Olay ve Kaza Sayısı, Meteorolojik ve Oşinografik Şartlar, Elektronik ve Altyapı Sistemlerindeki Gelişmeler, Kullanılan Gemi ve Denize Elverişliliği olarak belirlenmiştir.Çalışmada kullanılacak olan kriterler için AHS ve VIKOR yöntemleri Türkiye denizlerine uygulanmıştır. Türkiye denizleri de çalışmada kolaylık olması ve daha ayrıntılı sonuç elde edebilmek için Türkiye il idari sınırları gözetilerek 35 bölgeye ayrılmıştır. Bu bölgeler karasuları ve iç suları içermektedir. Bu 35 deniz bölgesine ait AHS ve VIKOR yöntemleri ile ortaya çıkan sonuçlar da çeşitli program ve yazılımlar kullanılarak haritaya aktarılmıştır. Haritada Türkiye denizlerindeki seyir emniyet durumları fiziken de görülebilecek şekilde renk skalası halinde ortaya konulmuştur. When evaluated in terms of navigational safety status at Turkey seas, there has not been any directly observed research about this area in any study. In this study, many different criteria have been considered for determining the navigational safety status at Turkey's territorial and inland waters in Black Sea, Marmara Sea, Aegean Sea and Mediterrenean Sea. The results has been found by way of AHP and VIKOR integrated methods.At first, literature review has been conducted and the recent studies related with maritime safety, navigational safety and transportation safety has been examined. The criteria related to navigational safety in these studies have been compiled and formulated as a questionnaire. This questionnaire was conducted to experts in maritime area and the criteria were listed numerically among themselves. Afterwards, data were collected about the criteria that could be used in the study. These criteria with navigational safety are determined as follows; Sea Coast and Area, Maritime Traffic Status, Existence of Navigational Aids at Sea, Number of Incidents and Accidents Occurred at Sea, Meteorological ve Oceanographic Conditions, Developments in Electronic and Infrastructure Systems, Availability of Ship and Seaworthiness.AHP and VIKOR methods for the criteria that will be used in the study were applied to Turkey seas. To be easier in the study and to obtain more detailed results, Turkey seas are divided into 35 provinces of considering Turkey's national administrative borders. The results of the AHP and VIKOR methods of these 35 maritime regions were also mapped using various programs and software. On the map, navigational safety status at Turkey seas has been put forth as a color sheme so that it can be seen physically. 122

Dizel motorlarda normal çalışma şartları altında birbirinden farklı istenmeyen güç kayıpları meydana gelmektedir. Bu kayıpların azaltılması için günümüzde çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Dizel motorlarda meydana gelen bu kayıpların büyük bir kısmını sürtünme kayıpları oluşturmaktadır. Ayrıca, dizel motorlar farklı dinamik şartlar altında çalıştıklarından, temas eden hareketli yüzeylerinde mutlaka sürtünme oluşmaktadır. Dizel motorlarda meydana gelen bu sürtünmeleri azaltmak amacıyla çeşitli önlemler alınmıştır. Bu alınan önlemlerle sürtünmelerin azaltılması ile veriminin arttırılması sağlanmış olur. Ayrıca hareketli parçaların üretildiği malzemeler, geometrisi ve arayüzeylerinin yağlanması gibi farklı faktörlerle sürtünme azaltılmaya çalışılmaktadır.İçten yanmalı motorlarda yakıttan elde edilen enerjinin bir kısmı güç üretmek için kullanılırken bir kısmı da kayıp halinde sistemde farklı enerji türlerine dönüşmektedir. Bu kayıpların büyük bir bölümünü sürtünme kayıpları oluştururken bunlar içerisinde piston segmanı- silindir gömleği sürtünmesinin etkisi oldukça fazladır. Silindir içerisinde yanan yakıtın etkisiyle birlikte yüksek basınçlar ve yüksek ısılar meydana gelmektedir. Meydana gelen değişken koşullarla birlikte piston segmanı-silindir gömleği arasında farklı zamanlarda farklı büyüklüklerde sürtünme kuvvetleri oluşmaktadır.Dizel motorlarda piston segmanı-silindir gömleği arasında yağlamayı sağlamak amacıyla yağlama sistemi tasarlamaktadır. Bu yağlama sistemi ile piston segmanlarının hareketinin de yardımıyla yağ filmi oluşturarak bölgedeki sürtünmelerin azaltması amaçlabmaktadır. Bu bölgede oluşan yağ filminin performansında motor devri, silindir gömleği sıcaklığı ve yağlayıcı içeriği önemli rol oynamaktadır. Bununla birlikte, motorun çalışması sırasında yakıt, pistonun üzerine püskürtülmekte ve bu sırada yakıtın yağlama yağının içeriğine karışması kaçınılmaz olmaktadır. Yağlama yağının içerisine karışan yakıtla birlikte yağlama performansını etkileyen parametreler de değişmektedir. Bunu gidermek amacıyla uygulamada farklı katkı maddeleri kullanılmaktadır. Kullanılan bu katkı maddeleri yağlama yağının, yağlama performansını korumasını sağlayarak farklı koşullar altında yağ filminin bozulmasına engel olmayı amaçlamaktadır.Yapılan bu çalışmada, içten yanmalı bir motorun piston ve silindir gömleği tribolojik testlerin gerçekleştirilmesini sağlamak amacıyla modifiye edilmiş bir test düzeneğinde farklı koşullar altında sürtünme davranışları incelenmiştir. Serbest halde bırakılan silindir gömleğine bir kuvvet sensörü bağlanarak sürtünme kuvvetleri ölçülmüştür. Yapılan deney çalışmalarında 100 d/d, 150 d/d, 200 d/d olmak üzere üç farklı motor devirleri; 80 °C ve 120 °C olmak üzere iki farklı silindir gömleği sıcaklıkları için ölçümler alınmıştır. Yağlayıcı olarak standart yağlama yağı; içeriğinde MDO kirleticisi bulunan yağlayıcı, içeriğinde HFO kirleticisi bulunan yağlayıcı, tall yağı katkısı içeren yağlayıcı ve MDO ile kirlenmiş yağlama yağına tall yağı katkısı katılan yağlayıcı kullanılmıştır.Yapılan deneylerin sonucunda sıcaklığın ve devir sayılarının sürtünmede önemli parmetreler olduğu görülmüştür. Sıcaklık arttıkça piston segmanı- silindir gömleği arasında oluşan sürtünme kuvvetlerinin arttığı ve devir sayılarının artmasıyla sürtünme kuvvetlerinin azaldığı görülmüştür. Yağlama yağının MDO ile kirlenmesi durumunda bölgede ölçülen sürtünme kuvvetlerinin arttığı ve yağlama yağının HFO ile kirlenme durumunda bölgedeki sürtünme kuvvetlerinin bir miktar azaldığı fakat HFO miktarının artmasıyla birlikte artış gösterdiği görülmüştür. Tall yağı asidi katkısının her iki yakıt kirlenme durumunda etkili olduğu görülmüştür. Belirli miktarlarda tall yağı asidi katılmasıyla hem MDO hem de HFO kirlenme durumlarında bölgede oluşan sürtünmenin azaldığı görülmüştür. In diesel engines there are different unwanted power losses that occur under normal operating conditions. There are various studies to reduce these losses. Most of the losses in the machines are caused by friction losses. Because of the machines operating under different dynamic conditions, friction forms on their contacting moving surfaces. Different precautions have been taken to reduce these frictions that occur in the machines. The precautions that have been taken enables the machines to work more efficient and to have less frictions. Friction is tried to be reduced by different parameters such as the materials in which moving parts are manufactured, the geometry of these parts and the lubrication of the interfaces of these parts.Some of the energy obtained from the fuel in internal combustion engines is used to generate power, whereas some of them cannot be used in favor of the engine due to their malfunctional energy transformation which do not work for the system. Most of these losses are caused by friction losses, while the piston ring-cylinder liner friction is the significant one in these losses. High pressures and high heat occur with the effect of fuel burning in the cylinder. With various conditions forming, different amounts of frictions occur at different periods between piston ring and cylinder liner.There is a lubrication system to ensure lubrication between the piston ring and cylinder liner. This lubrication system aims to reduce the friction in the area by forming the oil film with the help of the movement of the piston rings. Engine speed, cylinder liner temperature and lubricant content play an important role in the performance of the oil film formed in this area. During the operation of the engine, the fuel is injected on the piston and it getting mixed with the content of the lubricating oil is unavoidable. Due to the fuel that get mixed with the lubricating oil, the parameters that affect the lubrication performance are changed. In practice, different additives are used to solve this problem. These additives are used to prevent the deterioration of the oil film under different conditions by ensuring that the lubricating oil maintains its lubricating performance.In the study, the piston and cylinder liner of an internal combustion engine were examined under different conditions in a modified test equipment to enable the tribological tests to run. The friction forces were measured by attaching a force sensor to the cylinder liner, which was loose. In the experimental study, measurements were taken for three different engine cycles, 100, 150, 200 rpm and two different cylinder liner temperatures of 80 ° C and 120 ° C. Standard lubricating oil, MDO contaminative lubricating oil, HFO contaminative lubricating oil, lubricating oil with the tall oil additive and MDO contaminative lubricating oil with the tall oil additive are used in the experiment.As a result of the experiments, it was found that temperature and speed numbers are important parameters in friction. It was determined that the friction forces between piston ring and cylinder liner increased while the temperature increased, and it is determined that friction forces decrease with increasing engine speed. It was observed that the friction forces measured in the area increased when the lubricating oil was contaminated with MDO, and In case of contamination of lubricating oil with HFO, it has been found that the friction forces in the region decrease according to standard oil measurements but friction forces increased with increasing amount of HFO. Tall oil acid additive was found to be effective in both fuel contamination conditions. It has been observed that the friction in the region is reduced in both MDO and HFO contamination conditions by adding certain amounts of tall oil acid. 117

Gemilerin denize indirilmeden önceki imalatı esnasında atmosferik koşullara maruz kalmaktadır. Maruz kalınan atmosferik koşullar gemi imalatında kullanılan çeliklerin korozyona uğramasına neden olmaktadır. Yapılan bu çalışmada, gemi imalat esnasında kullanılan ergitmeli kaynak yöntemlerinin Grade A gemi sacının korozyon öncesi ve korozyon sonrası mekanik özelliklerindeki değişimi ortaya koymak amaçlanmıştır. Bu amaçla Grade-A gemi sacları gazaltı, tozaltı ve örtülü elektrod ark kaynak yöntemleri ile birleştirilmiştir. Daha sonra bu sacların bir kısmı nötral tuz püskürtme işlemine tabi tutulmuştur. Nötral tuz püskürtme işlemine tabi tutulan ve tutulmayan sacların sertlik, çekme dayanımı ve eğme dayanımlarındaki değişimler ortaya konulmuştur. Yapılan çalışmada, gaz altı kaynak yöntemiyle birleştirilen saclarda daha düşük oranda kırmızı pas meydana geldiği ve korozyon sonrası çekme dayanımı ile eğme dayanımlarında daha düşük oranda azalma meydana geldiği görülmüştür. It is exposed to atmospheric conditions during the manufacture of ships before launching. Exposed atmospheric conditions cause corrosion of the steels used in shipbuilding. In this study, it is aimed to reveal the change in the pre-corrosion and post-corrosion mechanical properties of the Grade A ship sheet metal during the process of smelting. For this purpose, Grade-A ship plates are combined with arc, arc and submerged arc arc welding methods. Some of these sheets were then subjected to neutral salt spraying. Changes in the hardness, tensile strength and bending strengths of the sheets not subjected to neutral salt spraying process were determined. In the study, it was seen that a lower rate of red rust occurred in the sheets joined with the gas-welded welding process and a lower rate of post-corrosion tensile strength and bending strengths decreased. 111

Bu tez çalışmasında denizaltılarda kullanılmakta olan yakıt pili esaslı havadan bağımsız sevk sistemi incelenmiştir. Bu sistemin denizaltıların dalmış durumdaki seyir süresine, seyir sıasına ve periskop derinliğinde bataryaları şarj etmek için harcanan sürenin toplam seyir süresi oranı olan görünmezlik oranına (indiscretion rate) olan katkısı hesaplamalı olarak gösterilmiştir.Öncelikle denizaltılarda kullanılan konvansiyonel, havadan bağımsız ve nükleer sevk sistemleri tanıtılmıştır. Konvansiyonel sevk sistemini oluşturan dizel makina, bataryalar, fırçasız tip doğru akım motoru çalışma prensipleri hakkında bilgi verilmiştir. Bağımsız sevk sistemleri başlığı altında kapalı çevrim dizel motoru, Stirling motoru, MESMA sistemi ve yakıt pili sistemleri tanıtılmıştır. Aynı çerçevede değişik Stirling motoru konfigürasyonları ile polimer elektrolit yakıt pili, fosforik asit yakıt pili, erimiş karbonatlı yakıt pili ve katı oksit yakıt pillerinin çalışma prensipleri sunulmuştur.Konvansiyonel bir sevk sistemine göre yakıt piline dayalı sevk sisteminin performansını göstermek üzere yakıt pili sistemi ile donatılmış bir denizaltı için dalmış durumda gerekli şaft beygir gücü ve şnorkel seyrinde oluşan ek beygir gücü hesapları yapılmıştır. Batarya kapasitelerinin bulunması için TYPE 214, S1000 ve TYPE 212 denizaltılarının genel yerleşim planı ve kesit planlarından yararlanılmıştır. Batarya kuyusu hacmi olarak ölçülen ilk hacimden, batarya kuyusunun yanlarında ve altındaki tank hacimlerinin çıkarılmasının ardından kalan bölge yeni batarya kuyusu hacmi olarak ele alınmış ve bataryaların bu hacimde yaklaşık % 65'lik bir alan kapladığı bulunmuştur. Güç - akım grafiğinden akım verimine geçilerek hesaplara yakıt pillerinin değişik güç karşılama durumları için verimlerini veren bir denklem eklenmiştir. Bütün bu hesapların yapılabilmesi için MATLAB ortamında bir bilgisayar programı yazılmıştır. Problem çözümünde MATLAB'ın Optimizasyon modülündeki nonlineer programlama çözücüsü `fmincon` kullanılmıştır. Burada dikkat edilmesi gereken nokta denizaltının sınırlı yakıt pili kapasitesine sahip olmasıdır. Bu kapasite belli bir süratin üzerinde denizaltının sevki için tek başına yetersiz olacaktır. Bu yüzden optimizasyon problemi iki parçalı olmak üzere çözülmüştür. Düşük hızlarda sevk için gerekli gücü ve sistem-yaşam yükünü hem batarya hem de yakıt pili sabit bir şekilde paylaşacaktır ve hem bataryanın hem de yakıt pilinin aynı anda bitmesi beklenmektedir. Yüksek hızlarda şaft gücünün eksponansiyel olarak artması, bu artan güç karşısında yakıt pillerinin yetersiz kalması ile birlikte asıl yük bataryalara binecektir. Bu da aslında bataryaların yakıt pilinden çok önce tükenmesi anlamına gelmektedir. Bu şekilde yakıt pili kullanan denizaltılar için farklı ilerleme hızlarında sadece batarya ile sevk ve batarya ve yakıt pili ile beraber sevk durumlarında maksimum sevk süresi ve sıa hesabı yapılmıştır. Bu hesaplara ek olarak denizaltı görünmezlik oranı hesabı yapılmıştır.Tez kapsamında sunulan hesaplamalar sonucunda konvansiyonel sevk sistemi ile karşılaştırıldığında yakıt piline dayalı havadan bağımsız sevk sisteminin dalmış durumdaki seyir süresini arttırması, dalmış durumdaki sıayı arttırması ve denizaltının görünmezlik oranını düşürmesi bakımından avantajlı olduğu açık bir şekilde gösterilmiştir. From the beginnig of the first use in military, submarines became an important power source in navies. Starting with the Turtle submarine, which is used in American Independence War in late 1700's, importance of the submarines gradually increase with the increasing fire power and submerged sail time thanks to the developing technology and industry. Submarines, which sail with diesel engines on surface and sail with batteries submerged, which are first used by German Navy, play an important role in World War 1 by sinking many commercial and military vessels. With the start of World War 2 more advanced submarines took part in wars. In this period submarines still spend most of the time on surface. Because of that their hull forms are based on surface performance. Air independent walter engine, snorkel system, Rankine cycle motor which works with hydrogen peroxide are the studies performed by Germans to improve submerged sail time of submarines. The United States submarine force also become very effective against Japan forces. Unfortunately submarines were still surface vessels which only dive to attack using torpedoes. Their submerged speed while using batteries was still low.At the end of the 1950's using nuclear power on submarines cause dramatic change in usage of submarines and their designs. By using nuclear power submarines can sail independently from surface. With this improvement their underwater performance had grown. Submarine's hull form changed to improve underwater performance. Weapons and sensors to be used underwater developed. However nuclear power isn't a technology that any country can reach because of it's high cost. As a consequence countries which don't use nuclear power started researching ways to improve their diesel electric submarines and consequently air independent propulsion consept came to exist.Producing power without using oxygen in air is the basis of air indepent propulsion. For improving submerged duration of modern diesel electric submarines research like increasing of battery capacity and decreasing of submerged hotel load, is in progress. While achieving submerged duration of a couple of weeks with air independent propulsion systems, only contribution with degree of hours can be achieved using only batteries. Fuel cells directly convert the chemical energy of the reactants, afuel and an oxidant, into direct current electricity. Fuel cells will continue to operate for as long as the externally stored reactants are supplied. The fuel cell system includes the fuel cell stacks and control systems, the stored fuel and oxidant, storage vessels, associated pipework and reactant processing systems, and exhaust product handling system.Commonly used reactants include air and oxygen as the oxidant and pure hydrogen or hydrogen derived from catalytically reformed hydrocarbons or cracked ammonia as the fuel. Hydrazine has been used in military fuel cells, and methanol has been used as a liquid fuel in the direct methanol fuel cell.The fundamental components of the fuel cell are the porous gas diffusion electrodes, comprising the fuel electrode or anode and the oxidant electrode or cathode. These two reaction sites are seperated by an ion conducting electrolyte which can be either a liquid, a liquid immobilised on a porous substrate, or an ion conducting solid. The conductive electrodes are connected electrically through a load by ana external circuit. At the anode, oxidation of the incoming fuel produces electrons, which provide power in the external load, and then reduce the incoming oxidant at the cathode. A flow of ions through the electrolyte completes the circuit.The most common fuel cell is the hydrogen/oxygen fuel cell, with either an acidic or an alkaline electrolyte. In ana acid electrolyte fuel cell, the conducting ions are protons produced at the anode, and water is the reaction product at the cathode. In an alkaline electrolyte fuel cell, hydroxide ions are produced at the cathode, and the water reaction product is produced at the anode.In low temprature fuel cells, catalysts impregnated into porous gas diffusion electrodes are required to promote these reactions, whereas in high temprature fuel cells the kinetics are generally sufficiently fast that catalysts are not required.Individual fuel cells connected in series form a fuel cell stack. The individual cells are connected by a ribbed bipolar plate that provides low electrical resistance between adjacent porous cathode and anode structures and also functions as a gas barrier between the fuel and oxidant streams in the adjacent cells.By connecting a multiplicity of stacks it is possible to form a fuel cell of any desired voltage and current output. In low temprature fuel cells, the design must also facilitate removal of the water product from the stack to prevent flooding of the electrodes which may block the gas flow. In this thesis air independent propulsion systems based on fuel cell technology used in modern submarines are investigated. The performence of this system in terms of the submerged range, range and the indiscretion rate which is the ratio of the time needed to remain at periscope depth to recharge the batteries and the total operating time of submarine, is estimated by using computational procedures. First, the conventional propulsion system, air independent propulsion systems and the nuclear propulsion system used in modern submarines are described. Working principle of conventional propulsion system consisting of diesel engine, batteries and electrical motor is explained. Closed cycle diesel engines, Stirling engines, MESMA (Module d'Energie Sous-Marin Autonome) system and the fuel cell system are explained under air independent propulsion systems. Working principle of different configurations of Stirling engine and polymer electrolyte membrane fuel cells, molten carbonate fuel cells, phosphoric acid fuel cells and solid oxide fuel cells are also explained. In order to compare the performance of fuel cell based propulsion systems with that of conventional propulsion systems, submerged required power and additional power due to snorkeling are calculated for a typical submarine. Formulas for range calculations with batteries and with air independent propulsion systems are given. For calculating battery capacities of submarines general arrangement plans and section plans of TYPE 214, S1000 and TYPE 212 submarines are used. By subtracting volumes under and sides of battery room from overall volume of battery room section, the remaining volume is assumed to be used for the batteries. It is found that batteries take about % 65 of this new battery room volume. In order to estimate the efficiency of fuel cells under different power consumption rates current to efficiency graphs based on power to current data are generated. Indiscretion rate calculations are also presented.For the performance predictions a MATLAB computer program is developed. To solve the nonlinear programming problem `fmincon` subroutine in MATLAB optimization module is used. The crucial point of the optimization problem is that the fuel cell power source capacity of a submarine is limited and not sufficient for propulsion beyond a certain speed. For this reason the problem is solved in two parts separated with an identified submerged speed. At lower speeds fuel cells and the batteries share both hotel load and propulsion load together so that they run out at the same time simultaneously. Since the required propulsion power exponentially increases with speed, at higher speeds the fuel cells become insufficient and the main propulsion power is provided by the batteries. For both cases, the maximum submerged range at any given speed for the conventional and the fuel cell based propulsion systems are estimated and compared. Furthermore indiscretion rate calculations for both systems are carried out. As a result of these calculations, submarine discharge rate graphs, range graphs and indiscretion rate graphs are developed and presented. The calculations presented in the thesis have clearly shown the advantages of fuel cell based air independent propulsion systems for increasing submerged range and endurance while decreasing indiscretion rate compared to the conventional propulsion systems. 111

Taşımacılık alt sistemlerinden biri olan denizyolu taşımacılığı, diğer taşımacılık sistemlerine nazaran halen bilinen en verimli taşımacılık sistemidir. Ulaştırma zamanının yüksekliği nedeniyle yolcu taşımasından ziyade yük taşınması üzerine yoğunlaşmıştır. Ancak maliyetlerin oldukça düşük olması nedeniyle ülkemizde ve tüm dünyada özellikle büyük parsel yüklerin taşınmasında birinci tercih konumundadır.Denizyolu taşımacılığı gemiler vasıtasıyla yapılmakta olup, yeryüzünde çeşitli yükleri çeşitli şekillerde taşıyabilmek için dizayn edilmiş birçok gemi tipi vardır. Yükler genel olarak katı, sıvı ve gaz olarak gruplandırılabileceği gibi; bu yükler dökme, konteyner veya paketli biçimde taşınabilmektedir. Katı yükleri taşıyan gemilere genel olarak kuru yük gemisi, sıvı ve gaz yükleri taşıyan gemilere ise genel olarak tanker adı verilmektedir. Ayrıca bu yükler özel dizayn edilmiş konteynerler ile de taşınabilmektedir.Tankerler, kendi arasında taşıdıkları yüke göre sınıflandırılırlar. Taşınan yükler meyve suyu, şarap, bitkisel yağ gibi ekolojik ürünler olabileceği gibi alifatik – aromatik hidrokarbonlar, alkoller, ketonlar, eterler, inorganik kimyasallar ve sıvılaştırılmış gazlar gibi patlayıcı, parlayıcı, korozif ve çevreye zararlı olabilecek yüklerden de oluşabilir. Dolayısıyla tankerlerde güvenlik önlemleri en üst düzeyde tutulmaktadır. Güvenlik önlemlerini yeterince sağlayamayan tankerler öncelikle klas kuruluşları ve limanlar tarafından yetersiz bulunabilmekte, ayrıca OCIMF, CDI benzeri kuruluşlar tarafından da kabul görmeyebilmektedir. Bu kuruluşlar tarafından kabul edilmeyen tankerlerin taşıyacak yük bulması oldukça zor olabilmekte, dolayısıyla söz konusu tankerler ticari olarak kar elde edememektedir.Kimyasal tankerler de diğer tankerler gibi gerekli güvenlik şartlarını karşılamak durumundadır. Ayrıca yüklerin çeşitliliği ve her yükün kendine has gereksinimi olabileceği göz önüne alındığında, kimyasal tankerler basit bir gemi olmaktan çıkıp üzerinde çok çeşitli dizayn ve donanım unsurları bulunan gemiler haline dönüşmüşlerdir. Bu donanımlar geminin tonajına, çalışacağı bölgeye ve birçok başka parametreye göre fayda – maliyet analizine tabi tutulmakta ve buna göre gemiye donatılmaktadır. The Maritime transport is the most efficient transportation method rather than others so far. Due to high transport time, Maritime industry mainly focuses on goods transport rather than passengers. Since costs are lower than others, Maritime transportation is the first selection for big parcel shipments in our country and all over the World.Maritime transportation is being carried out by vessels, there are many kind of vessels designed to lift various cargoes. Cargoes are usually categorized as solid, liquid and gas; these cargoes can be carried as bulk, in containers or as packed cargoes. Vessels carry solid cargoes are generally called as dry bulk vessels but the vessels carry liquid org as cargoes are called as tankers. Moreover, these goods can also be carried in Special designed containers.Tankers are grouped among themselves basis on the goods they transport. The carried goods can be ecological cargoes like fruit juice, wine, Vegoil but also can be explosive, flammable, corrosive and toxic cargoes such as aliphatic – aromatic hydrocarbons, alcohols, ketones, ethers, inorganic Chemicals and liquid gases. Therefore, safety measures are on the top level in tankers. Tankers which does not meet the safety requirements can be found insufficient by classification societies, port authorities as well as can be rejected by OCIMF, CDI etc. Tankers which are rejected or found insufficient by mentioned parties can hardly found good cargoes to transport so they can be not able to make good profits in market.Chemical tankers should also meet with the above mentioned safety requirements. Also, considering the variety of cargoes and the special requirements of each Cargo grades, Chemical tankers become much more different than a regular vessel because of Special design of vessels as well as Special outfits. Mentioned outfits are fitted onto vessel basis its tonnage, Trade area and benefit – cost analysis. 119

Gemilerde ısı yükü hesapları çok fazla veri, standart, prosedür ve detay bulunmasından ötürü karmaşık bir süreçtir. Yolcuların konforu ve sağlığı, çalışanların sağlığı, taşınan yükün korunması ve ekipmanların sürdürülebilirliği açısından da hata payının az olduğu mümkün olduğunca doğru yapılması gereken bir hesaptır.Bu tezde gemilerde ısı yükü hesabı yapacak bir kişinin tek bir doküman üzerinden başka kaynaklara ihtiyaç duymadan gerekli hesabı tamamlayabilmesi amaçlanmıştır. Bunun yanında gemilerde havalandırma ve iklimlendirme tesisatı ile alakalı gerekli bilgilerin okuyucuya kazandırılması hedeflenmiştir.İlk olarak bu doğrultuda literatür araştırması yapılmıştır. Gemilerde havalandırma ve iklimlendirme tasarımı hesap aşamalarında kullanılan tasarım standartları ve prosedürleri toplanmıştır. Bu tasarım standartları Ek A olarak listelenmiş, prosedürler de konu anlatım kısımlarında açıklanmıştır. Gemilerde havalandırma ve iklimlendirme tesisatına ait tanımlar yapılmış, bu tesisatın amacı vurgulanmıştır. Ardından gemilerde ve binalardaki havalandırma ve iklimlendirme tesisatlarının farklılıklarına değinilmiştir. Bu farklılıkların yanı sıra gemilerin kendi doğalarından ötürü sahip oldukları ekstra kısıtlamalara değinilmiştir. Gemilerde havalandırma ve iklimlendirme tesisatında kullanılan veriler açıklanmıştır ve bu verilerin bir çoğunun literatür taraması sonucu oluşturulan listeler vasıtasıyla nasıl bulunacakları gösterilmiştir.Isı yükleri hesaplarının ne şekilde yapıldığı açıklanmıştır. Sırasıyla soğutma yükü, temiz hava yükü, ısıtma yükü hesapları nedir, bu hesaplar yapılırken hangi yollar izlenir, bu yük hesaplarının alt başlıkları nelerdir gibi sorular detaylıca incelenmiştir.Bir önceki aşamada ne şekilde hazırlanılacakları anlatılan verilerin, nerede hangi aşamada kullanılacaklarına değinilmiştir.Son aşamada örnek bir gemi alınmıştır. Öncelikle geminin genel özellikleri tanıtılmıştır.Geminin bölümleri gösterilmiş ısı yükü hesaplarının geminin hangi bölümlerinde yapılacağına karar verilmiştir. Bu geminin seçilen bölümleri üzerine anlatılan bütün ısı yükü hesabı işlemleri uygulanmıştır. Isı yükleri hesapları için bulunması gereken veriler gerek geminin kendisinden gerek Ek Ada oluşturulan çizelgelerden elde edilmiştir.Hesap yapılan bölümlerden iki adet seçilmiş ve bu iki bölümün ısı yükü hesapları adım adım açıklanmıştır. Böylece ısı yükleri hesabı bir de uygulamalı olarak anlatılmıştır. Ardından bütün bölümler için yapılan hesapların sonuçları çeşitli şekillerde paylaşılmış ve bu sonuçlar üzerine yorumlar ve değerlendirmeler yapılmıştır.Sonuç kısmında çalışmanın uygulama alanlarına değinilmiş, bu çalışmanın ne şekillerde ilerletilebileceği üzerine fikirler ortaya atılmıştır. Ardından yazar tarafından bazı öneriler sunulmuş ve bu tez çalışması noktalanmıştır. Heat load calculations on ships are complex processes due to the large amount of data, standards, procedures and details. It is an account that should be made as accurate as possible in terms of the comfort and health of the passengers, the health of the employees, the protection of the transported load and the sustainability of the equipments.The main aim of this thesis is to explain the method of ventilation and air conditioning installations in ships and to gather the design principles that have been established according to different ship types and different compartments. It is aimed that a person who will make the heat load calculations on the ships can complete his/her calculations with the ones explained in this thesis without the need for any other source about the subject expression and design standards. In this direction, an exemplary ship is selected in the following chapters of the thesis and the calculation steps described are shown on the ship in practice.Firstly, the design principles of the ventilation and air conditioning calculations on ships are researched. The founded design principles are collected from several sources. The collected data are listed in approximately twenty tables. Those tables are added as appendix at the end of the thesis.The definition of the ventilation and air conditioning installations on ships is made. The difference between ventilation and air conditioning systems are described. The definitions that are used in heat load calculations such as heating period, cooling period, dry and wet thermometer temperatures, sensible and latent heat, cooling and heating load, fresh air load and thermal comfort are explained.The main objectives of the ventilation and air conditioning installations on ships such as health of people, protection of transported loads and continuity of equipments are mentioned. Ship-borne restrictions on ventilation and air conditioning installations on ships are materialized for military and commercial ships.The required data of the heat load calculations are listed as outside design temperatures for heating and cooling period, inside design temperatures for heating and cooling period, dimensions of the compartments, ventilation requirements of the compartments, number of electrical equipment of the compartments, number of lightings of the compartments, occupancies of the compartments, and heat transfer coefficients of the bulkheads and decks. These data are described. Many of the necessary data are listed in the appendices of this thesis. In the next sections, it is detailedly explained that which tables are used for which data.The place of heat load calculation in ship design processes is mentioned. It is also clarified that at which stages of ship design processes, heat load calculations are done.Heat loads calculation is divided into cooling load, fresh air load and heating load. The cooling load is divided into subheadings as conduction + convection induced load, conduction + convection + radiation induced load, equipment induced load, lighting induced load, human induced load and air leakage induced cooling load. Heating load is divided into subheadings as conduction + convection induced load, ventilation induced load, and air leakage induced load. For the fresh air load, two separate procedures are mentioned, according to the amount of air exchange and the permissible temperature increase.The formulas required for all these subheadings are given and these formulas are explained in detail. While applying these formulas, it is explained how to use the appendices created in the last part of the thesis. As a result, heat load calculation is examined in detail.After the step of heat load calculations, there becomes another step which is called as system selection. Even though there is not a detailed explanation of system selection part; the reader may find some type of systems like Class A, Class D, Class E, Class G ventilation and air conditioning systems which are usually used in ships nowadays. Also the schmatic drawings of these systems may be found in the appendices of this thesis. The explanations of these systems are made through of their schematic diagrams.Finally, all of these data collection, processing the collected data, the process of obtaining cooling-heating and fresh air loads are shown on an exemplary vessel. An exemplary ship is selected and the physical properties of the ship are introduced.It has been determined to which compartments of the ship the heat loads will be calculated. The forty two sections in the superstructure area in three decks are selected for calculation. The sections to be calculated of the ship are shown from the general arrangement. Then, in order to collect the necessary inputs, the general arrangement of the ship and the charts prepared as a result of the literature review are used. These data are classified according to the compartments of the ships. Heat load calculations are made for each compartment individually. Two different sections are selected and the calculations of these two sections are processed in more detail. One of those sections is selected from the main deck while the other one is in the wheelhouse deck. The cooling load, fresh air load and heating load values of the sample ship are calculated by the help of the subject expression of the thesis. The assumptions made during this account and the data used are explained.The necessary results may be said as the final cooling loads for all compartments, the final heating loads for all compartments, and the final fresh air loads for all compartments. Those results are listed as their final values, their percentages, their load per deck area values, and their load per compartment volume values. The results and tables are compared with each other and comments were made on these tables. The rooms that have the highest cooling load, heating load values are emphasized. The reasons of the high load values are argued.When it comes to the conclusion part, the reader may see the total results of the heat load calculations that are made for the sample ship. In the lights of those results the system selection is made. In that part, there are also some suggestions for the possible systems which can be used for the ventilation and air conditioning of the sample ship.In the next of the conclusion part, the application areas of the thesis are stated. It is stated that who can benefit from the thesis and how. If the thesis is to be developed, ideas on which ways it can go are presented. The study was completed with various suggestions of the author about the subject. 127

Bu doktora tez çalışması temel olarak iki kısımdan oluşmaktadır. Tezin ilk kısmı DTMB 5512 modelinin baştan gelen düzenli dalgalarda düşey hareketlerinin (dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hareketi) üç farklı matematiksel yöntem ile hesaplanmasını ve deneysel veri ile karşılaştırılmasını içermektedir. Bu kapsamda ele alınan yöntemlerin ilki potansiyel teori tabanlı dilim teorisidir ve yönetici denklemler Laplace ve Bernoulli denklemleridir. Bu teoride her bir gemi enine kesitine etki eden radyasyon, Froude Krylov ve difraksiyon kuvvetleri akışın potansiyel olduğu kabulü ile hesaplanır. Ek kütle, sönüm ve difraksiyon terimleri serbest su yüzeyinde değişik frekanslarda zorlamalı harmonik salınım yapan bir gemi enine kesitine ait hız potansiyellerinin kullanılması ile hesaplanır. Bu çalışmada ilgili katsayılar Frank Close Fit yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. Froude Krylov terimleri ise kullanılan hız potansiyelinin analitik çözümü mevcut olduğundan doğrudan elde edilmiştir. Dilim teorisi ile DTMB 5512 geometrisi için katsayılar hesaplanmış ve iki serbestlik dereceli doğrusal birleşik düşey hareket denklemlerinin çözümü ile frekans düzleminde düşey hareket transfer fonksiyonları elde edilmiştir. Bu çalışmada ele alınan ikinci yöntem viskoz temelli çözücü olup bu yöntemde URANS yönetici denklemlerinin integral formlarının sonlu hacimler sayısal yöntemiyle ayrıklaştırılarak çözülmesi ile gemi etrafındaki hız-basınç alanları anlık olarak hesaplanır. Ele alınan gemi düşey hareketi problemine viskozite, rotasyonellik ve diğer üç boyutlu etkiler dâhil edilmektedir ve bu sebeple bu teori tamamıyla doğrusal olmayan bir temele sahiptir. Bu yöntemde belirlenen düzenli dalgalar sayısal bir dalga üreteci ile gemiye belirli bir karşılaşma açısında gönderilmiştir. Gemi yüzeyinde anlık hesaplanan kuvvet/momentler yardımı ve DFBI hareket denklemlerinin çözümü ile yer değiştirmeler hesaplanmıştır. Zamana bağlı olarak elde edilen yer değiştirmeler Fourier katsayılarını kullanarak birinci harmoniğinin hesaplanması ile frekans düzleminde ifade edilerek transfer fonksiyonları bulunmuştur. Bu tez çalışmasında ele alınan son yöntem ise, URANS-Katsayı adı verilen hibrit çözüm yöntemidir. Bu yöntemde ise, iki serbestlik dereceli doğrusal düşey hareket denklemlerindeki dalga bozucu ve radyasyon terimleri, ikinci yöntemde olduğu gibi URANS çözücüsü kullanılarak elde edilir. Bu yöntemin, ikinci yöntemden farkı, birinci yöntemde olduğu gibi gemiye etkiyen kuvvetlerin süperpoze edilerek doğrusallaştırılmasıdır. Öncelikle, düzenli dalgalarda, gemi dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hareketlerine sabitlenirken, zorlayıcı kuvvet/moment ve ilgili faz açısı hesaplanmıştır. Daha sonra gemi, belirli bir frekansta dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma yönlerinde salınım yapmaya zorlanmış ve radyasyon katsayıları elde edilmiştir. Her bir frekans için bozucu ve radyasyon terimleri hesaplandıktan sonra, düşey hareket denklemleri zaman düzleminde çözülmüş ve sürekli rejim hali kullanılarak hareket transfer fonksiyonları elde edilmiştir.Çalışmanın ikinci kısmında ise bir motoryat formunun düşey hareketlerini azaltmak amacı ile optimal kontrol tasarımına yer verilmiştir. Mevcut doktora tez çalışmasında, seçilen motoryat formunun HS=1 metre karakteristik dalga yüksekliğine sahip deniz şartlarında, geminin baş, orta ve kıç bölgelerindeki yolcular dikkate alınarak bir benzetim çalışması yapılmıştır. Fn=0.25'te baştan gelen karışık denizde gemi hareketleri incelenmiş ve hesaplanan deniz tutması indeks değerlerinin düşürülmesini sağlayacak aktif bir kontrolör tasarımı gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, dilim teorisi, doğrusal süperpoziyon tekniği ve çokça kullanılan bir gerçekleştirme tekniği ile gemiyi dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hareketlerine zorlayacak dalga kuvveti ve dalga momenti zaman düzleminde elde edilmiştir. Dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hareketlerinin birleşik olarak düşünüldüğü ve konvolusyon integrallerinin direkt çözümü ile iki serbestlik dereceli doğrusal bir matematiksel model kullanılarak, geminin kontrolsüz durumdaki hareketleri ve ivmeleri elde edilmiştir. Daha sonra, geminin tüm durum değişkenlerinin operasyon anında ölçülmesi pratikte uygun olmadığından, kolayca ölçüm alınabilen durum değişkenlerinin kullanıldığı doğrusal matris eşitsizlikleri (DME) tabanlı statik çıkış geri beslemeli kontrolör, bozucu dalga etkisinde modellenen motoryat formunun düşey ivmelerinin azaltılması için tasarlanmıştır. Çalışmanın sonunda ise, önerilen kontrol yaklaşımının etkinliğinin gösterilmesi için durum geri beslemeli kontrolör ve statik çıkış geri beslemeli kontrolör tasarımları ile elde edilen sonuçlar nümerik benzetim çalışmaları ile sunulmuştur. This thesis consists of two parts. The first part of the thesis includes calculation of the vertical ship motions by three different employed mathematical methods and comparing them with experimental data. The first method discussed in this thesis is the potential theory-based strip theory and the governing equations are Laplace and Bernoulli equations. In this theory, radiation, Froude Krylov, and diffraction forces acting on the ship wetted surface are calculated by assuming that the flow is potential. Added mass, damping and diffraction terms are calculated by using the velocity potentials of an oscillated ship transverse section on the free surface. In this study, related coefficients were calculated by using the Frank Close Fit method. For Froude Krylov terms, the analytical solution of the velocity potential is used directly. The coefficients are calculated for the 3D ship geometry by using strip theory and then vertical motion transfer functions are obtained in the frequency domain. In the second method, the velocity-pressure fields around the ship are calculated by solving the integral forms of the URANS governing equations by the finite volume method. The viscosity, rotationality, and other 3-D effects are included in the problem of vertical ship motion and hence this method has a completely nonlinear basis. In this method, so-called URANS, the regular incoming waves are generated and sent to the ship with a certain angle of encounter and then the displacements are calculated by the help of instantaneous calculated force/moments acting on the ship surface. Each time step size, the new position of the ship is determined with the solution of dynamic fluid body interaction (DFBI) equations. The displacements in the time domain are converted in the frequency domain using Fourier Coefficients. The last method discussed in this study is the hybrid method so-called URANS Coeff. (in this thesis). In this method, the excitation and radiation terms in the 2DOF linear motion equations of the vertical motions are obtained by using URANS solver. The difference from the second method is the consideration of the superposition principle of the forces acting on the ship as in the first method. Firstly, in regular waves, the ship is fixed to the pitch and heave motions, while the force/moment and the related phase angle are calculated. Then, the ship is forced to oscillate at a certain frequency, then radiation coefficients of pitch and heave motions are obtained. After calculating excitation and radiation terms, 2DOF linear motion of equations are solved in the time domain and motion transfer functions are deduced.In the second part of the thesis, the optimal control design is designed to reduce the vertical accelerations of the motor yacht form. Reducing the vertical acceleration of ships by using the control algorithm is a top topic issue in the maritime agenda. In this thesis, a simulation study is carried out by taking into consideration the passengers in several locations of the selected motor yacht in an intermediate sea state with Hs=1 meter. Irregular head wave scenario at Fn = 0.25 is investigated and controller design is implemented to ensure that the calculated RMS vertical acceleration values are decreased to tolerated levels in terms of motion sickness index. First, wave loads are obtained in the time domain by using strip theory, linear superposition technique, and the most common realization technique. Then, using a linear two-degree-of-freedom mathematical model, in which pitch and heave motions are considered together with the direct solution of convolution integrals, the uncontrolled motions and accelerations are obtained. Then, the linear matrix inequalities based on a static output feedback controller are designed to mitigate the vertical acceleration of the ship. Finally, the results obtained with the static output feedback control design are presented in numerical simulation studies to demonstrate the effectiveness of the proposed control approach. 113

Gemi direnci hesaplamalarında çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Kullanılan başlıca yöntemler; Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) uygulamaları, deneysel, sayısal ve istatistiksel yöntemlerdir. Hesaplamalar, geminin farklı hızlarında ve tasarımla ilgili iyileştirmelerin gerçekleştirilmesi ile bir optimum noktada yapılmalıdır. Dolayısıyla direnç hesaplamalarında uygulanacak yöntem sistematik olmalı ve çok tekrarlı bir uygulamaya müsait olmalıdır. Deneysel yöntemler, sistematik ve çok tekrarlı bir şekilde uygulama gerektiren çalışmalarda yüksek maliyetlere sebep olmaktadır. Özellikle toplam direnç açısından form optimizasyonu yapılan çalışmalarda deneysel yöntemlerin uygulanması durumunda elde edilen her yeni tasarım baştan sona yeni bir deney sürecini kapsayacaktır ve her bir deneyde yeni bir model gemi ihtiyacı doğacaktır. Bahsedilen sebeplerden ötürü gemi direncinde HAD yöntemi yaygın şekilde uygulanmaktadır.HAD ve deneysel yöntem ile gemi direnci hesaplamaları genellikle gemi ile geometrik benzer olan ve daha önceden belirlenmiş geometrik benzerlik oranı (λ) ölçeğinde küçültülmüş bir model için gerçekleştirilir. Deneysel çalışmalarda bu yöntemin izlenmesi bir zorunluluktur. Çünkü gemi toplam direncinin, seyir hızını sağlayacak ana makine gücü ve pervane karakteristiklerinin belirlenebilmesi için henüz tasarım aşamasında bilinmesi gerekir. HAD yönteminde ise gerçek gemiye ait toplam direncin hesaplanması bilgisayar teknolojilerinin ilerlemesi sayesinde mümkün olabilmiştir. Fakat günümüzde hala HAD ile gerçek gemi toplam direncinin hesaplanması, yüksek hesaplama gücü ve uzun zaman gerektirdiği için yaygın şekilde uygulanmaz. Sonuç olarak, gemi direnci hesaplamalarında deneysel yöntemler ve HAD yöntemleri model gemiler için gerçekleştirilmektedir.Model gemi için yapılan hesaplamalar ile elde edilen direnç değerleri ile gerçek gemiye ait direnç değerleri geometrik benzerlik oranı ile orantılıdır. Model gemi için elde edilen toplam direnç, bileşenlerine ayrılır ve model gemi ile gerçek gemi arasında direnç benzerliği sayesinde gemiye ait ilgili direnç bileşeni elde edilir. Gerçek gemiye ait diğer direnç bileşenleri de hesaplanır ve tüm direnç bileşenleri toplanarak gemi toplam direnci elde edilir. Anlatılan yöntem gemi direnç hesaplamalarında en yaygın şekilde kullanılan 3 yöntem olan ITTC 1957, Hughes-Prohaska ve ITTC 1978 yöntemlerinin tamamında aynı şekilde uygulanmaktadır.Gemi direnç hesaplamaları için çok önce geliştirilmiş bir başka yöntem ise Telfer yöntemidir. Telfer yöntemi ile geometrik ve dinamik benzerliğe sahip farklı ölçek boyutlarındaki model gemiler için toplam direnç katsayıları elde edilir. Bütün modellerin Froude (Fr) sayıları aynı iken Reynolds (Re) sayıları farklıdır ve Re sayısına karşılık olarak elde edilen toplam direnç katsayıları ile bir grafik oluşturulur. Ardından gerçek gemi direnci basit bir ekstrapolasyon yoluyla elde edilir. Telfer yöntemini diğer yöntemlerden ayıran özellik toplam direnci bileşenlerine ayırma işlemi olmaksızın toplam gemi direncinin hesaplanabiliyor olmasıdır. Gemi direnci için geliştirilen yöntemler arasında Telfer yönteminin daha hassas sonuçlar veren bir yöntem olduğu bilinmekte ve literatürde açıkça belirtilmektedir. Ancak bu yöntem, farklı ölçeklerde model imalatına ve model deneyleri yapılmasına ihtiyaç duyduğundan deneysel olarak pahalı bir yol olmuştur. Bu çalışmada toplam gemi direncinin, bileşenlerine ayrılmaksızın hassas bir şekilde hesaplanabildiği bir yöntemin elde edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, Telfer yöntemi revize edilmiş ve HAD yardımıyla uygulanmıştır. Ayrıca, revize Telfer yönteminin, toplam direnç dışındaki faktörleri hesaplama kabiliyeti incelenmiş ve yöntem ile ortalama nominal iz değerleri ekstrapole edilmiştir.Direnç hesaplamaları hesaplamalı gemi hidrodinamiği konusunda sıklıkla kullanılan referans tekne formlarından biri olan Duisburg Test Case (DTC) teknesi için yapılmıştır. HAD analizlerinden elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlar ile doğrulanmıştır. Geometrik ve kısmi dinamik benzerlik sağlanarak oluşturulmuş olan modeller için toplam direnç katsayıları elde edilmiştir. Farklı ölçeklerdeki modeller için elde edilen toplam direnç değerleri üzerinden gemi toplam direnci ekstrapolasyon ile hesaplanmıştır ve sonuçlar gemi direnci hesaplamalarında yaygın olarak kabul görmüş olan diğer yöntemler ile kıyaslanmıştır. There are several methods for ship resistance calculations. Mainly used of them are Computational Fluid Dynamics (CFD) applications, experimental, numerical and statistical methods. Calculations are made for different velocitites to obtain various sea and ship conditions and different design cases to get optimum hydrodynamic form. Therefore ship resistance calculation method should be suitable for systematic and repetitive applications. Experimental methods are not cost effective such as systematic and repetitive applications. Especially at the studies about hull form optimization and minimization of total resistance if experimental methods are used, each design iteration means a new experiment stage and at each of the experiment it is required a new model hull. Due to stated reasons, CFD method are used for ship resistance calculations commonly.Generally ship resistance calculations with CFD and experimental methods are applied to a model hull which has a geometric similarity ratio (λ) for scaling. Usage a model hull is a necessity at the experimental studies, because ship resistance should known at the design stage. Otherwise it is not possible to determine main engine power capacity and propeller characteristics. It has been possible to calculate total resistance for ships with the developing computer technologies. However nowadays calculating ship total resistance with CFD requires high calculation capacity and long time. As a result of that CFD and experimental methods are applied to a model hull in the ship resistance studies yet.Model hull resistance force is in proportion ship resistance depending geometric similarity ratio. Model hull resistance separated into resistance components and corresponding resistance component is calculated for ship through resistance similarity between ship and model. Other resistance components calculated for ship and each component summed up to get ship total resistance. Stated method is applied in the same way for three common methods: ITTC 1957, Hughes-Prohaska and ITTC 1978.Another older method is Telfer's GEOSIM method for ship resistance problems. Total resistance coefficients are obtained for different scaled models. These models have geometric and partial dynamic similarities. All the models have same Froude and different Reynolds numbers (Re). Results are plotted with Reynolds numbers and total resistance coefficients. After that ship resistance obtained by use of a simple extrapolation. Unlike the other methods in the Telfer method, total ship resistance is not separated to the resistance components. It is known the Telfer method is the most successful method to predict the ship resistance by literature. However, this method is expensive in experimental studies because it has required different scaled models and multiple model tests. In this study, it is aimed that calculating ship total resistance sensitively without separate total resistance to resistance components. In accordance with this purpose Telfer method is modified and applied with CFD. Resistance calculations are made for a benchmark hull geometry which using commonly in computational ship hydrodynamics studies by name Duisburg Test Case (DTC). The results obtained from CFD validated with the experimental results. Total resistance coefficients are obtained for models which have geometric and partial dynamic similarities. Ship total resistance is calculated by extrapolation through total resistance coefficients of different scaled models. In this way, ship total resistance is calculated by extrapolation without separate model total resistance values to resistance components and the results is compared with the other commonly accepted methods in the ship resistance topic. Compared methods are ITTC 1978, Telfer's GEOSIM and modified Telfer.CFD computations are made for six different scaled models and total resistance coefficients are obtained for these models. ITTC 1978 method requires only one total resistance coefficient of a scaled model. Method can extrapolate results from model scale to ship scale with only one model result. This method applied one by one from the three model which has maximum scale factor and minimum model length. The results are in a good agreement and closed to each other, so comparison is made for only the model has minimum model length.Telfer's GEOSIM method was applied with two model resistance coefficients and the results were placed in the generic equation of Telfer's GEOSIM method. These models were chosen for the widest Reynolds number range. Because in this case the method works properly and gives the most sensitive results. Therefore chosen models are the shortest and largest ones. Equation was solved and coefficients of the equation were obtained for this case. The results were marked in a log (Re) based graph. After that resistance curve was obtained and extrapolation was applied to ship scale.Modified Telfer method were applied with least three model total resistance coefficients. The results were placed in the generic equation and this equation was solved with curve fitting method. Modified Telfer was applied for two different cases in three models application. Firstly, models were chosen for the narrowest Reynolds number range. The chosen three models are shorter ones. Secondly, models were chosen fort he widest Reynolds number. According to these applications, it has been investigated Reynolds number range effect on modified Telfer method. Expected result is that when Reynolds number range increases, the method estimates total resistance at the ship scale successfully. Then calculations are repeated for five and six models in the same way. At the three and five models applications the largest model did not use to perform modified Telfer generic equation. Results which obtained from modified Telfer compared with CFD results for the largest model. This comparision validates modified Telfer results with CFD and gives an idea about success of method when it is closed to ship scale. For the ship scale, comparision performed with ITTC results because there is not CFD results for full scale. At the six model application each CFD results were used to solve generic equation of modified Telfer method. Thus results from modified Telfer and CFD are in a good agreement. Comparision at the ship scale results is made for modified Telfer and ITTC. The results were marked in a log (Re) based graph for each application and extrapolation to ship scale was performed Results from all applications of modified Telfer are compared with Telfer's GEOSIM and ITTC 1978 methods for each cases. In addition to resistance calculations, nominal wake extrapolation was performed in order to find out applicability of modified Telfer method. The extrapolation was applied in a similar way as in total resistance calculations. In this study, it is aimed to get a method to calculate ship total resistance without separating resistance components. Therefore models should have Froude number similarity and total resistance should be a function of Reynolds number. In line with this purpose, Telfer's GEOSIM method is obtained. Telfer's GEOSIM is a method of stated kind as calculate total resistance without separate to resistance components. Total resistance coefficients were calculated with this method and the method was modified. It it aimed to remove disadvantages of Telfer's GEOSIM and improve the method with modified Telfer. 119

Küresel ticaretin gelişimi ile birlikte denizyolu taşımacılığına olan talebe bağlı olarak ulusal ve uluslararası seyir rotaları giderek yoğunlaşmaktadır. Bu durum gemilerin çatışma riskinin artmasına neden olmaktadır. Denizde çatışma genellikle, manevra zamanlaması hataları, çatışma riski değerlendirme hataları ve çatışmadan kaçınma için gerekli olan stratejilerde eksiklikler gibi insan hatası kaynaklı nedenlerden dolayı meydana gelmektedir. İnsan kaynaklı bu hatalar seyir emniyetinin sağlanmasında otomasyon ve karar destek sistemlerinin önemini ortaya çıkarmaktadır. Buradan hareketle bu araştırma kapsamında, denizde çatışma riski içeren karşılaşma durumlarında çatışmadan kaçınma hareketinin uygulanmasında seyir zabitine referans olabilecek bir karar destek sistemi geliştirilmiştir. Bu araştırmada, denizde çatışma riski olduğu varsayılan durumlarda uluslararası denizde çatışmayı önleme kurallarına göre yol vermesi gereken geminin çatışmadan kaçınma hareketinin planlanması ve optimizasyonu hedeflenmiştir. Diğer taraftan, gemilerde genellikle tecrübe ve yetkinliğe dayalı olarak subjektif bir şekilde icra edilen çatışmadan kaçınma hareketini bir karar destek sistemi vasıtasıyla yöneterek bu hareket için kat edilen mesafenin minimize edilmesi amaçlanmıştır. Araştırma sürecinde nitel ve nicel yöntemler birlikte kullanılmıştır. Nitel araştırma sürecinde görüşme yöntemi ile uzmanlardan elde edilen bulgular neticesinde, problem çözümü için oluşturulan matematiksel modelde yer alan değişken kısıtları ve senaryo testlerinin girdileri belirlenmiştir. Nicel araştırma sürecinde ise Genetik Algoritma ve Bulanık Mantık yaklaşımları ile oluşturulmuş çözüm algoritması (ColAv_GA) ile problem çözümüne ulaşılmıştır. Geliştirilen algoritma otonom su üstü aracı (ASV) ile gerçek ortamda, köprüüstü seyir simülatörü ile sanal ortamda test edilmiş ve başarılı sonuçlar elde edilmiştir.Bu araştırma kapsamında elde edilen çıktının seyir emniyetinin artmasına ve seyir maliyetlerinin azalmasına katkı sağlanacağı düşünülmektedir. Diğer taraftan oluşturulan algoritmanın otonom gemiler ve insansız su üstü araçları için çatışmadan kaçınma alt modülü olarak kullanılabileceği öngörülmektedir. National and international sea routes are increasingly becoming busier with the development of global trade parallel to the demand for maritime transportation. These developments increase the risk of collision at sea. Collisions are frequently caused by human error such as maneuver timing mistakes, risk assessment failures and deficiencies in strategies for collision avoidance. These human related factors reveal the importance of the automation and decision support systems in providing safety of navigation. Thus, a decision support system has been developed in this study that can be reference to the ship operators in the implementation of the collision avoidance action in case of encountering a situation involving collision risk at sea.This study aims to create a system to assist a navigator for planning the collision avoidance route of a give way vessel in accordance with the international regulations for preventing collision at sea. The study also aims to minimize the distance of the altered course to avoid collision, usually subjectively conducted based on personal experience and competence, by managing the process through a decision support system.Qualitative and quantitative methods have been used in the study. In the qualitative research process, the variable constraints in the mathematical model of the solution algorithm and the inputs of the experimental tests have been determined based on the findings obtained from experts through interviews. In the quantitative research process of the study, the problem solution has been reached with the developed solution algorithm (ColAv_GA) which has been formed by the Genetic Algorithm and Fuzzy Logic. The developed algorithm has been tested in virtual environment with bridge simulator and in real environment with autonomous surface vehicle (ASV) with satisfactory results.The output of this research is expected to contribute the safety of navigation and decrease the navigation costs. The developed algorithm can be used as a collision avoidance sub-module for autonomous ships and unmanned surface vehicles. 336

Girdap kaynaklı titreşimler (Vortex-induced vibration, VIV) son zamanlarda araştırmacıların üzerinde durduğu konulardan biridir. Akışkan içerisindeki küt cismin akış kaynaklı maruz kaldığı salınım olayıdır. Akışkan içerisinde bir küt cisim akışkan zerreleri ile karşılaşır, cisim ile karşılaşan akışkan zerreleri cisim üzerine tutunurlar ve cisim yüzeyinde yapışık halde ilerlerler. Ancak cismin formundan dolayı cisim etrafında hareket eden akışkan zerreleri cismi terk ederken tamamen paralel hale gelemezler. Bu ise o noktalarda akım ayrılması olmasına sebep olur. Ayrılan bu akım kendi içinde türbülanslı bir hal almakta ve girdaplar oluşturmaktadır. İz bölgesinde oluşan bu girdaplar küt cisme karşı bir kuvvet uygulamakta ve bu kuvvet de cismi hareket etmeye zorlamaktadır. Bu zorlama hareket bazı durumlarda cismin yapısal olarak zarar görmesine sebep olabilir. Bunun örneğini 1940 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde inşa edilen ve inşasının ardından kısa bir süre sonra beklenmedik bir şekilde yıkılan Tacoma Köprüsü'nde (orijinal adı ile Tacoma Narrows Bridge) görebiliriz.Denize paralel esen rüzgâr köprünün gövdesi ile karşılaşmış ve iki ayağı ile yere sabitlenmiş olan köprü sallanmaya başlamıştır. Köprünün ayakları köprünün akış yönünde hareket etmesini engellemiş ve akışa dik yönde salınım hareketi yapmasına sebep olmuştur. Köprünün doğal frekansı ile köprünün ardından kopan girdapların kopma frekansı üst üste binmiş ve köprü lock-in durumuna girmiştir. Bu da köprünün salınım genliğinin artmasına ve bunun sonucunda da yıkılmasına sebep olmuştur. Köprü ilk yıkıldığı zamanlarda bunun nedeni anlaşılamamıştır. Ancak yapılan araştırmalar sonucu bu yıkıma sebep olan olayın girdap kaynaklı titreşimler olduğu anlaşılmıştır. Günümüzde ise girdap kaynaklı titreşimlerin ne gibi olaylara yol açabileceğini artık tahmin edebiliyoruz. Köprü yıkılması ile başlayan bu konudaki çalışmalar artan bilgisayar teknolojisi giderek artmıştır. Ancak yapılan birçok çalışmaya rağmen halen araştırılması gereken noktaları olan bir konudur.Konu ile ilgili yapılan deneysel çalışmalar maliyetli ve zaman gerektirmesi bakımından oldukça zordur. Deney sisteminin kurulmasının yanı sıra sistemin düzgün bir biçimde çalışabilmesi ve doğru ölçümler alınabilmesi de güçtür. Bilgisayar teknolojisi ise bize daha kısa sürede ve çok düşük maliyet ile gerçeğe yakın sonuçlar sunmaktadır.Küt cisimler akışkan içerisinde ilerlerken akım ayrılmasına sebep olurlar, bunun sonucunda da iz bölgesinde zamana bağlı değişkenlik gösteren girdaplar oluşur. Bu ayrılmanın ve girdapların en iyi şekilde gözlemlenebildiği örnek cisim dairesel silindirdir. Reynolds sayısı 40 ve üzeri olduğu durumlarda silindir arkasında girdaplar görünür. Bu Reynolds sayısında akış hala laminerdir. Hız arttıkça oluşan girdapların etkisi ile türbülanslı akış haline geçer. Böylece girdap kopması olayı Reynolds sayısının bir fonksiyonu olarak karşımıza çıkar. Literatürde konu hakkındaki birçok çalışma dairesel silindir geometrisi üzerinden yapılmıştır. Bu çalışmada da hesaplamalar dairesel silindir geometrisi üzerinden sayısal olarak yapılacaktır.Hareketi etkileyen başlıca parametreler sönüm oranı, kütle oranı, akışkan ve yay sabiti şeklinde sıralanabilir. Literatürde tüm bu parametrelerin hareketi hangi şekilde etkilediği ile ilgili birçok çalışma mevcuttur.Bir kütle-yay sisteminde mekanik sönüm arttığında hareket genliğinin azalacağı düşünülür. Tıpkı kütle yay sisteminde olduğu gibi akış içerisindeki küt cisme etki eden sönüm arttığında da akış içerisindeki cismin hareket genliği azalacaktır. Benzer şekilde kütle oranının artması da hareket genliğini azaltacaktır. Bilindiği üzere titreşimi önlemek için hareket eden kütlenin arttırılması sıklıkla kullanılan bir yöntemdir.Bu çalışmada dairesel silindir etrafındaki akış incelenmiştir. Silindir çapı 0.04 m olarak alınmış ve çalışmalar iki boyutlu olarak yapılmıştır. Akışkan olarak hava kullanılmıştır. Sistemin doğal frekansı 1 alınmış, havada silindir için ek kütle silindirin sakin akışkan içerisindeki kütlesine eşit alınmıştır. Çalışmalar Reynolds sayısının 350-1600 aralığında yapılmıştır.Sonuçlarda deney sonuçlarına benzer şekilde iki bölge gözlemlenmiştir. Bunlar giriş bölgesi ve alt dal bölgesidir. Literatürde üst dal bölgesi hava ile yapılan çalışmalarda gözlemlenmediği gibi bu çalışmada da üst dal bölgesi gözlemlenememiştir.Ayrıca bu çalışmada genliği etkileyen önemli parametrelerden biri olan kütle oranı incelenmiştir. Üç farklı kütle oranı kullanılmıştır. Bunlar 2.4, 10.3 ve 20.6'dır. Aynı şekilde değişen kütle oranı baz alınarak yapılan hesaplamalar deneysel veriler ile karşılaştırıldığında hareketin karakteristiği benzer olmaktadır. Artan kütle oranı ile cismin hareket genliğinin azaldığı, senkronizasyon bölgesinin küçüldüğü gözlemlenmiştir. Ayrıca yine artan kütle oranı ile kenetlenme bölgesinde ileri yönde bir kayma gözlemlenmiştir. Hesaplamalar sonlu hacimler yöntemi kullanılarak yapılmış. Zaman adımı 0.0025 alınmıştır. Zamandan bağımsız çözümlerde 1000 iterasyonda yakınsama gözlenirken zamana bağlı çözümlerde ortalama olarak 20000 iterasyonda yakınsama gözlemlenmiştir.Analizler Ansys FLUENT paket programı kullanılarak yapılmıştır. Çözüm metodu olarak SIMPLE algoritması kullanılmıştır. Vortex-Sheding contour grafikleri CFD-post programı aracılığı ile elde edilmiştir. Recently,Vortex-induced vibration is a topic which the researchers discourses. Vortex-induced vibration occurs when a bluff body is under the infuluence of external fluid flow. When a bluff body in fluid flow encounter fluid particle, these particles will stick on bluff body. However, due to the form of the bluff body, fluid particles moving around the body cannot become completely parallel when leaving the body. Due to these reason flow seperation occurs. These seperated flow becomes turbulent in itself and forms vortices. These vortices formed in wake region exert a force aganist the bluff body, which forces the body to move. This forced motion may cause structural damages. An example of this kind of damage can be observed in The Tacoma Narrow Bridge which was constructed in 1940 in the United States and unexpectedly collapsed shortly after its construction.The wind blowing parallel to the sea encountered the body of the bridge and the bridge with two pillars fixed to the ground began to shake. The pillars of bridge prevented body of bridge to move in-line direction and caused it to oscillate in cross-flow direction. The natural frequency of the bridge and the vortex sheding frequency were overlapped and the bridge was in lock-in state. This led to increase amplitute and collapsed of the bridge. The reason behind the collapse couldn't be understood in earlier. However, as a result of a researches, it was found that the cause of this destruction was the vortex-induced vibrations. In our times, we can predict what kind of situation vortex-induced vibration may lead to.Researches on vortex-induced vibration, which has started with the collapse of the bridge, increased with developed computer tecnology. However, despite many researches, it is still a subject that needs to be investigated.Experimental studies on the subject are difficult and costly. In addition to the setup of the test system, it is difficult to operate the system properly and take accurate measurements. Computer technology offers us realistic results in a shorter time and at very lower cost.A bluff body is defined as an object that causes a separation of flow from the surface, resulting in unsteady vortices in the wake region. The best case we can observe this seperation and vortices is circular cylinder. When the Reynolds number is over 40, vortices occur at the wake region. At this Reynolds Number, the flow in the wake is still both laminar and unstable. As the velocity increases, the vortex shed in the wake region transforms into laminar to turbulent. Thus, this phenomenon of vortex shedding from the surface of a circular cylinder becomes a function of the Reynolds Number. In literature most of studies on the subject used circular cylinder. In this study too, calculations were done numerically on the circular cylinder.Parameters affect motion are: damping ratio, mass ratio, fluid, stiffnes. In literature there are many studies which shows how these parameters affect motion.When mechanical damping increases in a mass-spring system, it is expected that the amplitude of motion will decrease. Along the lines of mass-spring system, when the damping effect on the bluff body in the flow increases, the motion amplitude of the bluff body in the flow will decrease. Similarly, an increase in the mass ratio will reduce the amplitude of motion. As is known, increasing the moving mass is a commenly used method to prevent vibration.In this study, the flow around the circular cylinder is examined. The diameter of the cylinder was taken as 0.04 m and the analyzes were done in two dimensions. Air is used as a fluid. The natural frequency of the system is taken as 1. Analyzes were conducted in the Reynolds number 350-1600. The additional mass for the cylinder in air is taken equal to the mass of the cylinder in the calm fluid.In the results, two regions were observed similar to the experimental results. These are the initial branch and the lower branch region. In the literature, the upper branch region was not observed in the studies with air and the upper branch region could not be observed in this study.In addition, the mass ratio, which is one of the important parameters affecting amplitude, was investigated in this study. Three different mass ratios are used in this study. These are 2.4, 10.3 and 20.6. It was analyzed with 10 different Reynolds numbers for each mass ratio. As the Reynolds number increases, the amplitude of movement of the object first increases. However, when a critical reynolds number is reached, the amplitude of motion decreases and goes to zero.Analysis of all mass ratios showed that the amplitude of motion of the object was high only in a certain range of Reynolds number. Analyzes were repeated for each mass ratio and these analyzes were compared with experimental data.The calculations based on the changing mass ratio are similar to the tendency of the movement compared to the experimental data.With increasing mass ratio, the motion amplitude of the body decreased and the synchronization zone was reduced. In addition, a shift in forward direction was observed in the lock-in region with an increased mass ratio.Calculations are made by using Finite Volume Method. Time step size is taken as 0.0025. While convergence was observed at 1000 iterations in steady solutions, convergence was observed in 20000 iterations in unsteady solutions. In both steady and unsteady solutions, the residual range is taken as 10^(-5).The analyzes were performed by using Ansys FLUENT package program. SIMPLE algorithm was used as the solution method. Vortex-Sheding contour graphs were obtained via CFD-post program. Graphs were drawn with the help of Microsoft excel program. 93

Bu çalışmanın amacı, gemilerde mevcut iklimlendirme sistemlerinin enerji verimliliğinin iyileştirilmesi için öneriler sunmaktır. Bu kapsamda Deniz Kuvvetleri Komutanlığı'na ait bir Lojistik Destek Gemisi incelenmiş olup, gemiye ait iklimlendirme sisteminin soğutma yük analizleri yapılmış ve gemide mevcut sistemde yapılabilecek iyileştirmeler incelenmiştir. Enerji verimliliğinin iyileştirilmesi üç farklı şekilde ele alınmıştır. Bunlardan ilki mevcut iklimlendirme sistemine enerji geri kazanım sistemi tasarlanması yöntemiyle %16,7 enerji tasarrufu sağlanmıştır. İkincisi yöntemde mevcut iklimlendirme sisteminde ki buhar sıkıştırmalı soğutma yerine, makine egzoz enerjisinin LiBr-H2O akışkan çiftli absorbsiyonlu soğutma sisteminde kullanılması, termodinamik ve ekonomik analizlerinin yapılması, sonuncusu da tasarlanan enerji geri kazanım sisteminin absorbsiyonlu soğutma sistemi ile birlikte kullanılmasıdır. Enerji geri kazanım cihazının detaylı ısıl hesaplamaları yapılmış olup, önerilen iyileştirme yöntemlerinin termodinamik ve ekonomik analizi yapılmıştır. Yapılan analizlerde son yöntem olan enerji geri kazanım ile beraber absorbsiyonlu soğutma sisteminin kullanılması en iyi çözüm yolu olarak elde edilmiştir. The aim of this study is to provide suggestions for improving the energy efficiency of existing air conditioning systems on ships. In this context, a Logistic Support Vessel belonging to the Navy Command has been examined and the cooling load analysis of the air conditioning system of the ship has been made and the improvements that can be made in the existing system have been examined. Improving energy efficiency has been exanimate in three different ways. The first of these, 16.7% energy saving was achieved by designing an energy recovery system for the existing air conditioning system. The second method is to use the machine exhaust energy in LiBr-H2O fluid double absorption cooling system instead of steam compression cooling in the current air conditioning system, thermodynamic and economic analysis, and the last one is to use the designed energy recovery system with the absorption cooling system. Detailed thermal calculations of energy recovery device have been made and thermodynamic and economic analysis of improvement methods has been made. The analyzes, the use of absorption cooling system with energy recovery, which is the latest method, was obtained as the best solution. 84

Bu çalışmada dikdörtgen kesitli bir düzlemde düzenli akım kullanılarak oluşturulmuş bir model içerisine, akıma dik olacak şekilde yerleştirilmiş iki farklı yüzey geometrisine sahip (yivli ve pürüzsüz) silindirler etrafındaki akışın sayısal olarak incelenmesi yapılmıştır. Bunun için sonlu hacimler metodunu kullanan ANSYS-FLUENT 19 paket programı kullanılmıştır. Çalışmada ilk olarak D=0.049m ölçülerinde pürüzsüz yüzeyli 2 silindir modellenerek düzenli akış içerisine tandem düzende yerleştirilmiştir. Re=65×103'de elde edilen değerlerin (Cd ve St) deneysel verilerle karşılaştırması yapılmıştır. Daha sonra model geliştirilerek yine aynı hesap alanında olacak şekilde yivli yüzeyli silindirler yan yana yerleştirilmiştir. Silindirler arasındaki uzaklık (L) değiştirilerek yeni analizler yapılmıştır. Yapılan yüzey geometrisi değişikliğinin ilk modelde elde edilen değerler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elde edilen yeni değerlerin deneysel verilere olan yakınlığı gösterilmiştir. In this study, the flow around the cylinders having two different surface (grooved and smooth) placed perpendicular to the flow into a model formed by using regular flow in a rectangular cross-sectional plane was investigated numerically. For this purpose, ANSYS-FLUENT 19 package program was used which uses finite volume method. In the study, firstly, two cylinders with smooth surface D = 0.049m were modeled and the values obtained in Re=65×103 in regular flow (Cd and St) were compared with experimental values. Then the model was developed and the rollers with rough surfaces were placed side by side in the same calculation area. New analyzes were performed by changing the distance (L) between the cylinders. The effects of surface geometry change on the values obtained in the first model were investigated. The proximity and usability of the obtained new values to the experimental values were determined. 66

Gemi; makine gücüyle hareket eden, çeşit ebatlarda amaçlarına göre tasarımı yapılan birçok mekanik, elektronik aksamdan oluşan çok kompleks bir yapıdır. Bu yüzden normal bir makinede oluşabilecek her türlü dinamik kuvvet bu sistemde de oluşur. Her çalışan makinede meydana geldiği gibi dinamik bozucu etkiler ve hidrodinamik kuvvetler sonucu, gemilerdeki mevcut mekanik sistemlerde de titreşimler meydana gelmektedir. Gemide ayrıca titreşimi oluşturabilecek hidrodinamik etkilerde söz konusudur. Böyle bir durum söz konusu olduğundan inceleme yapılan sistemde hem makineden oluşan dinamik kuvvetler hem de sudan gelen hidrodinamik kuvvetler göz önüne alınmalıdır. Arzu edilen gemilerdeki titreşim etkisini azaltarak; mekanik aksamlar da oluşabilecek hasarları minimize etmek, yolcu konforunu arttırmak, çalışan yorgunluğunu azaltmak ve özellikle savaş gemileri için tespit edilebilirliği önlemektir. Gemilerdeki titreşimin ana kaynakları olan ana makine, şaft ve pervane üçlüsü bu çalışmada incelenen sistem olmuştur. Bu sistem değişik zorlamalarda farklı farklı titreşim tiplerine maruz kalır. Bu titreşimler sadece özel olarak her bir birime değil tüm gemiye etkileri olur. Bu yüzden yapılan analiz sadece bu sistem için değil tüm sistem için önem arz eder. A ship is an engine-powered, very complex structure, designed in various sizes depending on the function, consisting of numerous mechanical and electronic units. Therefore, all kinds of dynamic forces that normally happen in an engine will happen in this system too. Negative dynamic effects and hydrodynamic forces that occur in every running machine will create vibrations in the mechanical systems of a ship too. Furthermore, a ship is subject to hydrodynamic effects that causes her vibrate. In this case, the system must be examined in terms of both the dynamic forces created by the engine and the hydrodynamic forces created by the water. It is desirable to decrease the vibrational effect on the ships, so that damages to mechanical units can be minimized, working conditions of the crew can be improved, and naval ships can be prevent from being detected. This study focuses on the system of main engine, shaft and propeller being the major sources of vibration on board a ship. This system is subject to different types of vibration depending on the types of forces. As a result, the vibrations affect not a specific unit of the system, but the ship as a whole. Therefore, analysis must be performed not for a unit of the system, but on the system as a whole. 46

Magnus prensibine dayanan rotor sistemler, gemi ve deniz yapılarında yalpa hareketinin sönümlenmesi için kullanılabilecek alternatif düzenekler arasında yer alırlar. Burada rotor sistemiyle kastedilen, Magnus kuvvetinin oluşması için boyuna ekseni etrafından dönen dairesel kesitli silindirik bir yapıdır. Tez çalışmasının temel hedefleri, Magnus etkisi ile çalışan bir yalpa sönümleyici rotor sistemin, ana parametreler olarak belirlenen çap ve devirdeki değişimlere bağlı olarak gemi yalpa ve dalıp-çıkma hareketlerine olan etkilerinin hesaplamalı olarak ortaya konulması ve hareket hastalığı (deniz tutması) indeksini düşürme kabiliyeti üzerinden performansının test edilmesidir.Literatürde dönen dairesel silindirin etrafındaki akış özelliklerinin, özellikle silindir dönüş hızına bağlı olarak, incelendiği çalışmalar Bölüm 1'de sunulmuştur. Ardından, Magnus etkisinin gözlemlendiği yerler ve kullanım alanları verilmiştir. Bölüm 2'de, öncelikle yalpa hareketi ve Magnus etkisi hakkında teorik bir çerçeve oluşturulmuş, ardından çalışmada yürütülen HAD analizleri için tercih edilen türbülans modeli ve çözüm yöntemleri hakkında bilgiler verilmiştir. Sıkıştırılamaz Reynolds-Ortalaması-Alınmış Navier-Stokes (RANS) denklemleri ile zamana bağlı olarak (URANS) k-ω (SST) türbülans modeli ile iki-boyutlu dönen dairesel kesitli silindir, referans dalga sistemi, çıplak gemi ve rotor-gemi sistemindeki akış alanları modellenmiştir. Ayrıklaştırma işlemi için sonlu hacim yöntemi tercih edilmiş ve SIMPLE temelli basınç düzeltme tekniği yardımıyla hız ile basınç arasındaki ilişki kurulmuştur. Tez kapsamında dolgun yapılı bir forma sahip olan dairesel kesitli bir silindirin çapı ve devrindeki değişikliklerin meydana getirdiği kaldırma kuvvetleri hesaplanmıştır. HAD analizleri, 2 metre boyundaki silindirlerin üç farklı çap için incelenmesi ve her çap için beş farklı devrin tanımlanması ile toplam on beş ayrı vakanın, silindirin enine doğrultusundaki iki-boyutlu analizlerini kapsamaktadır. Analizler silindir çapına bağlı olan Reynolds sayısının kritik olduğu rejimlerde yürütülmüştür. Elde edilen boyutsuz katsayılar aracılığıyla, her bir silindir vakası için akış doğrultusuna dik Magnus kuvvetleri elde edilmiştir. Silindir boy/çap oranı için çalışmada seçilen 6.9, 5 ve 4 değerleri, sırasıyla 29 cm, 40 cm ve 50 cm çapa sahip kesitlere karşılık gelmektedir. Silindir devirleri, saat yönünün tersine dönecek şekilde 300, 600, 900, 1200 ve 1500 RPM olarak tanımlanmış, serbest akış hızının 3 m/s alınmasıyla hız oranları (U0/U∞) minimum 1.5, maksimum 13.1 değerini almıştır. Hem silindir hem de gemi vakaları tez boyunca V3D029N300 ile V3D050N1500 arasında değişen şekilde kodlanmıştır. Çıplak gemi vakası ise, çözüm bölgesinde tanımlanan dalga parametrelerine uygun olarak, H078L50 biçiminde geçmektedir.Dönen silindirlerin HAD analizleri sonucunda hem kaldırma kuvveti verileri elde edilmiş, hem de iz bölgesindeki girdaplılık hali incelenmiştir. 40 cm çapındaki bir silindirin k-ωtürbülans modeli ile yürütülen akış analizinin, literatürde benzer hız oranına sahip bir silindir için gerçekleştirilmiş üç-boyutlu bir HAD çalışması ile kaldırma katsayısı için yapılan karşılaştırmaları, %1 civarındaki farklılıklar ile yüksek bir uyuma işaret etmiştir. Sabit devir altında silindir çapındaki artışın, Magnus teorisine uygun biçimde kaldırma kuvvetini arttırdığı gözlenmiştir. Dolaylı olarak silindir çapına bağlı olan hız oranının sabit olduğu durumlarda ise yine benzer bir sonuca varılmıştır.Rotor-gemi analizleri, beşinci dereceden Stokes dalgası kullanılarak akışkan hacim yöntemi ile yürütülmüştür. Analiz dalgasının modellenmesinden önce çözüm bölgesinde herhangi bir cisim olmaksızın referans bir dalga tayin edilerek, hem ağ örgüsü detayları, hem de çözüm bölgesi gereksinimleri hakkında bilgi edinilmiştir. Çözüm bölgesindeki probdan elde edilen dalga yüksekliği verileri, zamana bağlı olarak çizdirilmiştir. Dalga yüksekliği değerinin t=0 anından itibaren değişmediği ancak rejimin 20. saniyenin ardından sabitlendiği gözlenmiştir. Referans dalganın tayinini takiben, gemi-rotor analizlerinde kullanılacak Stokes dalgasının karakteristikleri belirlenmiştir. Tam ölçekli gemi boyuyla ilişkilendirilen dalganın boyu 50 m, yüksekliği 0.781 m olarak tespit edilmiş, karşılaşma periyodu ise 5.652 s olmuştur. Periyodun belirlenmesi sırasında, dalgalar içerisindeki geminin dinamik tepkisi dikkate alınarak, rezonans bölgesinden kaçınılarak ideal şartlarda bir inceleme gerçekleştirilmiştir. Dalganın tespiti ile serbest yüzey civarındaki ağ örgüsü uygunluk kriterleri gözetilerek oluşturulmuştur. Ayrıca, ağ örme yaklaşımlarından biri olan overset ile çözüm bölgesi ayrıklaştırılmıştır. Uygun bir ayrık çözüm bölgesi, dinamik akışkan yapı etkileşimi yöntemiyle kurulan iki-serbestlik dereceli gemi hareketlerinin gerçekleştirilebilmesi için oluşturulmuştur. İlk olarak, H078L50 çıplak gemi vakasının yalpa ve dalıp-çıkma analizi yürütülmüş, sonrasında Magnus momenti etkitilmiş vakaların zamana bağlı çözümleri gerçekleştirilmiştir. Hesaplamalı çalışmalar için Star-CCM+ yazılımı kullanılmıştır.Bir Stokes dalgasıyla zorlanan geminin iki-serbestlik dereceli hareketleri, akışkan ve yerçekimi kuvveti kaynaklı momentler ile oluşur. Rotor kaynaklı kuvvet ise, gemi dönme merkezi üzerinde bir momente yol açarak, gemiyi orta simetri eksenine dik olan bir eksen etrafında döndürmeye çalışır. Söz konusu momentin gemideki yalpa hareketini sönümleyebilmesi yalın bir kontrol sistemi ile sağlanmıştır. Buradaki temel düşünce, rotorların eksenel dönüş yönlerinin geminin yalpa yönüne göre ayarlanması ve Magnus momentinin hareketi karşılayacak yönde üretilmesidir. Magnus kuvvetinin gemi hareketleri üzerindeki etkisinin incelenebilmesi için yalpa açısı, yalpa ivmesi, yalpa açısal hızı, dalıp-çıkma miktarı ve dalıp çıkma ivmesi grafikleri sunulmuştur. Grafiklerde H078L50 vakası ile V3D029N300 ile V3D050N1500 arasında değişen vakalar bağıl olarak kıyaslanmıştır. Sonuçlar, rotor sistemindeki çap ve devir değişimine bağlı olarak Magnus kuvvetindeki artışın gemi yer değiştirme ve ivmelenmelerinin azalmasında etkili olduğunu ortaya koymaktadır. Yalpa önleyici sistemin genel performansına bakıldığında, %9 ile %86 arasında değişen ortalama yalpa sönümleme oranlarıyla sisteminkapsamlı bir kontrol birimi barındırmamasına rağmenverimli çalıştığı söylenebilir. Sistemin dalıp-çıkma hareketine olan etkilerinin sınırlı kaldığı gözlenmiştir.Düşey eksendeki hareketlerin, özellikle yolcu konforu ve mürettebatın operasyonel faaliyetleri üzerinde önemli ölçüde etkisi bulunmaktadır. Bu etkileri inceleyebilmek için Bölüm 3'te hareket hastalığı indeksi üzerinde durulmuştur. İndeksin hesaplanabilmesi için gereken veriler, karışık deniz şartları altında, birer adet çıplak gemi vakası (BIH1T8) ve rotor-gemi vakası (RIH1T8) için yürütülen HAD analizleriyle elde edilmiştir. Gemi üzerindeki beş farklı konum için hem zaman, hem de frekans bölgesinde yapılan hesaplamalarla, indeks değerinde sağlanan azalma üzerinden yalpa önleyici sistemin performansı değerlendirilmiştir. Bunun yanında, dalıp-çıkma hareketinin hareket hastalığı indeksi üzerinde yalpa hareketine kıyasla çok daha belirleyici olduğu ortaya konulmuştur.Tez kapsamında, geleneksel yalpa sönümleyici sistemlere alternatif nitelikte, Magnus prensibi ile çalışan bir rotor sistemi sayısal olarak incelenmiştir. Rotor çap ve devrindeki değişikliklerin meydana getirdiği farklı hidrodinamik karakteristikler iki-boyutlu silindir vakaları ile tespit edilerek, rotor sisteminin gemi yalpa ve dalıp-çıkma hareketleri üzerindeki etkileri üzerinde durulmuştur. Ayrıca, düşey hareket ve yolcu konforu arasındaki ilişkilere değinilmiş ve yalpa önleyici sistemin bu bakımdan getirebileceği faydalar araştırılmıştır. Ortaya çıkan sonuçların, gelecekte olası rotor kontrol sistemi araştırmalarına ve deneysel içerikli çalışmalara bir katkı oluşturması öngörülmektedir. The rotor stabilizer system based on the Magnus principle is one of the alternative devices that can be used for damping the roll motion in ships and marine structures. The term rotor system here means a cylindrical structure with a circular cross section rotating about its longitudinal axis for generating the Magnus force. The main objectives of this thesis are to study the effects of the main parametersdiameter and rotational speedof a stabilizer operating with Magnus effect on the ship roll and heave motions and to test the performance of the system on reducing the motion sickness (seasickness) index.The scientific literature on the flow about rotating circular cylinders, concerning mainly the effect of rotational speed, is reviewed in Chapter 1. Then, the Magnus effect is investigated and its application for the floating structures is explored. In Chapter 2, a theoretical framework is presented for the roll motion and Magnus effect and selected turbulence model and solution methods for the computational fluid dynamics (CFD) analyses are detailed. Furthermore, the numerical simulations for the two-dimensional rotating circular cylinders, reference wave system, and motions of the bare hull and rotor-ship systems are performed using the incompressible unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS) equations and by adopting Shear Stress Transport (SST) k-ω turbulence model. Here, the finite-volume technique is used for discretization and velocity-pressure coupling is achieved with SIMPLE based pressure correction technique.The lift forces for the circular cylinders are determined considering different diameters and rotational speeds. CFD analyses include two-dimensional computations of fifteen separate cases: cylinders with three different diameters and five different rotational speeds. The analyses are conducted in the regime where the diameter dependent Reynolds number is critical. The Magnus force perpendicular to the flow direction for the three-dimensional cases is calculated using the obtained lift coefficients for each cylinder. Selected cylinder length/diameter ratios in the study are 6.9, 5 and 4, which correspond to the diameters of 29, 40, and 50 in cm, respectively. Cylinders rotate counterclockwise with the rotational speeds 300, 600, 900, 1200, and 1500 RPM. The speed ratios (U0/U∞) are taken as minimum 1.5 and as maximum 13.1, for the free stream velocity, U∞ of 3 m/s. The rotor-ship system code used throughout the thesis is based on the free stream velocity, rotor diameter and rotational speed. For example, the analysis related to the cylinder with 29 cm diameter and 300 RPM is identified as V3D029N300. On the other hand, considering the wave parameters defined in the solution domain, the bare hull case is given as H078L50.As a result of the CFD analyses of the rotating cylinders, the rotor lift forces are determined and the resulting vortex structures are investigated. The comparison of the obtained results from the two-dimensional analysis of a cylinder of 40 cm diameter with the studies performed under similar conditions indicates high coherence and similar flow patterns. In addition, it is observed that the increase of the cylinder diameter under constant rotational speed consistently increases the lift force, in accordance with the Magnus theory. This is also valid when the speed ratio, which is indirectly dependent on the cylinder diameter, is constant.The rotor-ship analyses are performed by using the fifth order Stokes wave and volume of fluid method. Before modeling the waveform, a reference wave is determined without any object in the solution domain. Thus, information about both mesh details and solution zone requirements is obtained. The plotted wave height data shows that the wave height doesn't change as of t = 0, but the regime is fixed after 20 seconds.Following the specification of the reference wave, the characteristics of the Stokes wave for the ship-rotor analysis are identified. The wave is associated with full-scale ship length, so that its length is set as 50 mwave height and encounter period are 0.781 m and 5.652 s, respectively. The study is carried out under ideal conditions while avoiding the resonance zone. The solution domain is discretized with the overset method and a suitable discrete solution zone is set up for the two-degree-of-freedom ship motions. Initial computations are conducted for the coupled roll and heave motions of the bare hull (H078L50), followed by the analyses of the rotor-ship systems where the Magnus moments are externally applied. The CFD solver STAR-CCM+ is used for the numerical simulations.The motion of the ship, forced by a Stokes wave, is governed by the moments resulting from the fluid and gravitational effects. The rotor-induced force causes a moment on the ship's center of rotation, attempting to rotate the ship about an axis perpendicular to the symmetry axis. A plain control system can provide the dampening mechanism for the rolling motion of the ship. The basic idea here is that Magnus moment can always oppose the direction of the ship's roll by adjusting the rotation direction of the rotors. In order to examine the effect of Magnus force on the ship motions, time dependent displacement, velocity, and acceleration profiles, regarding the roll and heave movements, are investigated. The results indicate that the increase in Magnus force due to the diameter and angular rotational speed of the rotor is effective in decreasing the displacements and accelerations. With regard to the overall performance of the anti-roll system, the system operates very effectivelyroll reduction rates vary between 9% and 86% despite the system does not contain a comprehensive control unit. The system, however, is observed to be less effective on the heave motions.The motion in the vertical axis have a significant impact on the passenger comfort and operational activities of the crew. In order to examine these effects, the motion sickness incidence (MSI) is studied in Section 3. The data required for the analyses is obtained from the CFD simulations performed in irregular wave conditions for the bare hull (BIH1T8) and selected rotor-ship (RIH1T8). The performance of the stabilizer system on reducing the MSI value is investigated through time-domain and frequency-domain computations for five different positions on the motor yachtthe percent decrease in MSI values is found to be between 10-15. Additionaly, it is shown that the heave motion is much more decesive on the MSI compared to the roll.Within the scope of the thesis, the rotor anti-roll system that relies on the Magnus principle is numerically studied as an alternative to the traditional stabilizers. The variation of the hydrodynamic characteristics with respect to the rotor diameter and rotational speed is examined using two-dimensional cylinder cases and the influence of the rotor system on the ship roll and heave motions is explored. Furthermore, the relation between vertical ship motion and passenger comfort is presented and the benefits of the anti-roll system on this issue are invesigated. The results are expected to contribute to the future studies on rotor control systems and experimental studies. 134

Günümüzde, küresel taşımacılığın % 80'inden fazlası deniz yolu ile gerçekleştirilmektedir. Gemilerde; yüksek güçleri, verimlilikleri, enerji tüketimleri, güvenilirlikleri ve diğer birçok avantajları nedeniyle dizel motorlar sevk ve elektrik üretim sistemlerinde tercih edilmektedir. Fakat dizel motorlar; azot oksitler, partikül maddeler ve diğer kirleticiler gibi bir çok egzoz emisyonu üretmektedirler. Bu emisyonları sınırlandırmak için MARPOL (International Convention for the Prevention of Pollution from Ships) tarafından bir takım kısıtlamalar getirilmiştir. MARPOL Annex VI ile NOx emisyonları 2000, 2011 ve 2016 yıllarında kademeli olarak indirgenmiştir. Araştırmacılar bu kısıtlamalara uyum sağlamak için birçok farklı NOx indirgeme yöntemi kullanmışlardır. Bu yöntemlerin birçoğunun temelini dizel motorlarda yüksek olan silindir içi sıcaklıkların düşürülmesi oluşturmaktadır. Emülsife yakıt kullanımı NOx emisyonlarını düşürmede kullanılan etkili yöntemlerden biridir. Ayrıca mevcut motor üzerinde tadilata gerek duyulmadan uygulanabilmesi nedeniyle de tercih edilen bir yöntemdir.Bu tez çalışmasında, tam yük şartlarında tek silindirli, doğal emişli bir dizel motorunda emülsife yakıt kullanımının motor performans parametrelerine ve egzoz emisyonları üzerine etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Üç farklı su (% 5, 10, 15) içeriğine sahip emülsife yakıt kullanılmış elde edilen sonuçlar dizel yakıt kullanımı durumu ile karşılaştırılmıştır. Emülsife yakıt kullanımı ile birlikte motor güç ve momentinde az miktarda azalma olmasına karşın, NOx emisyonlarında kayda değer bir azalma gözlenmiştir. Today, more than 80% of global transport is carried out by ships. Diesel engines are preferred because of their high power, efficiency, energy consumption, reliability and many other advantages. However, diesel engines produce many emissions such as nitrogen oxides, particulate matter and other pollutants. Some restrictions have been introduced by MARPOL (International Convention for Pollution of Ships) to limit these emissions. MARPOL Annex VI has been gradually reduced NOx emissions in the years of 2000, 2011 and 2016.Researchers have used many different NOx reduction methods to comply with these constraints. Most of these methods are based on the lowering of the in-cylinder temperatures that are high in diesel engines. Using of emulsified fuel is one of the effective methods to reduce NOx emissions. It is also a preferred method because it can be applied on the existing engine without any modification.In this thesis, the effects of emulsified fuel usage on engine performance parameters and exhaust emissions are investigated experimentally in a single cylinder, naturally aspirated diesel engine under full load conditions. Emulsified fuel with three different water content (5, 10, 15 %) was used and compared with diesel fuel. Although there was a slight decrease in engine power and torque with the use of emulsified fuel, a significant reduction in NOx emissions was observed. 95

Bu çalışmada ABS loydunun denialtılarının yapısal dizaynı için belirlemiş olduğu kurallar çerçevesinde optimum yapısal dizayn tasarımı yapmak üzere bir yazılım geliştirilmiştir.Giriş bölümünde ilk olarak klas kuruluşları ele alınmıştır. Bu kuruluşlar, denizcilik sektöründe denetim aşamasını üstlenen kurumlardır. Klas kuruluşları, üretilecek veya tamiri yapılcak deniz araçlarının dizayn aşamasından üretim ve seyir tecrübelerine kadar uzanan geniş bir yelpazede denetim gerçekleştiren kurumlardır. Her klas kuruluşunun kendi kural ve standartlarını açıkladığı dökümanları ve yazılımları bulunmaktadır. Bu çalışmada da ABS klasının denizaltıları için belirlediği `Underwater Vehicles, Sytems and Hyperbaric Facilities (2019)` adlı kuraldan yararlanılmıştır.Çalışmanın ikinci kısmında, çalışmada baz alınan ABS kuralları ayrıntılı biçimde incelenmiştir. Denizaltının temel olarak ayrıldığı geometrik alanlar bu kısımda tanımlanmıştır. Konik ve silindirik alanlara göre incelenen bölümler için belirlenmiş olan standartlar başlıklar halinde incelenmiştir:Stifnerler arasındaki mukavemet (inter-stiffener strength)Bütünsel burkulma mukavemeti (overall buckling strength)Stifnerler için stres limitleri (stress limits)Stifner burulmalı burkulma (stiffener tripping)Stifnerlerin lokal burkulması (local buckling)Stifnerlerin atalet sağlama kriterleri (inertia requirements)Çalışmanın üçüncü kısmında, kurulacak olan optimizasyon modeli tanıtılmıştır. Optimizasyonun ne olduğu, nasıl çalıştığı, kullanılan optimizasyon algoritmaları ve optimzasyonun sağladığı faydalar bu bölümde açıklanmıştır. Çalışmada kullanılan ardışık kuadratik programlama (Sequential quadratic programming) yöntemi de bu bölüm içerisinde kısaca tanıtılmıştır. Bu yönteme başlangıç noktaları verebilmek adına LHS (Latin Hypercube Sampling) methodu kullanılmıştır. Optimizasyon sürecinde, sınırları çizilmiş uzay çerçevesinde optimum sonuca ulaşabilmek için farklı farklı başlangıç noktaları kullanmak gereklidir. LHS yöntemi, bahsedilen farklı başlangıç noktalarının uzayda homojen bir şekilde dağılmasını sağlamaktadır. Bu da belirlenen nokta sayısına göre uzayı en verimli biçimde taramayı sağlamaktadır. LHS yöntemine göre belirlenen noktalar analiz edilerek optimum sonuç program içerisinde güncellenmektedir. LHS ile üretilen bütün noktalar analizden geçtikten sonra (optimum sonuç bulunduktan sonra) sonuçlar rapor dosyasına yazdırılır.Çalışmanın dördüncü bölümünde, ortaya konulan yazılımın yapısı, işleyişi, kullanıcı arayüzü, veri girdi formatları, programın arkasında çalışan hesaplama algoritması ve ortaya çıkan rapor ayrıntılı biçimde incelenmiştir. Programın kullanıcı arayüzü C# programlama dilinde, hesaplama modülü ise Python programlama dilinde geliştirilmiştir. Aradaki veri transferini gerçekleştirmek için ise JSON veri formatı kullanılmıştır. Kullanıcı arayüzünde alınan veriler bir JSON dosyasına yazıldıktan sonra hesaplama modülünün yer aldığı Python'da geliştirilmiş yazılım tarafından okunup optimizasyon hesapları gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon sonuçları kullanıcıya rapor olarak `.txt` formatında sunulmaktadır.Çalışmanın beşinci bölümünde, farklı geometrik özellikler taşıyan denizaltı modelleri birkaç farklı malzeme tipi için optimizasyon yazılımına sokularak sonuçları değerlendirilmiştir. Sonuçlar, optimizasyon için kurulan hacimsel hedef fonksiyonları üzerinden değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre optimizasyon öncesi geliştirilen dizaynlarda optimizasyon sonrası hedef fonksiyonlarında ciddi azalmalar gözlemlenmiştir. Yani optimizasyon sürecinin başarılı olduğu gösterilmiştir. In this work, a software known as `UWVS Structural Optimizer` has been developed in order to create the optimum structural design for submarines. UWVS Structural Optimizer produces optimum design report based on the rules which have been determined by ABS.First, the organizations which deal with testing, inspection and certification in the help their clients in the improvement of shipping industry were introduced. These organizations help their clients to improve performance and reduce risks in design, producing, maintenance and operation stages. Each class organization has own documentation and sofwares with which clarifies their rules and standarts regarding amphibious vehicles. In this work, the rules of `Underwater Vehicles, Sytems and Hyperbaric Facilities (2019)` were put into operation in order to detemine the design standarts. Underwater Vehicles, Sytems and Hyperbaric Facilities (2019) has been created by ABS for regulating the standarts of submarine design. Furhermore; except for the class organization softwares, some other structural design and optimization softwares were mentioned in first part of this work.In the second main chapter, the rules of Underwater Vehicles, Sytems and Hyperbaric Facilities (2019) were examined in a detailed way. UVSHF consists of 21 different sections. Each section explains different design or production regulations. In this work, the 6th chapter which is called `Metallic Pressure Boundary Components` was examined especially because that chapter regulates the structural design standarts. Nevertheless, other chapters were taken into account since all chapters determine the whole design standarts of underwater vehicles together. For example; in the 4th chapter, materials specifications have been described. The basic geometric definitions of submarines were explained in the 6th chapter of UVSHF. The illustrative hull components can be observed in this section. In this work, the standarts for cylinderical areas and conical transitions were expressed as sorted titles:Inter-stiffener strengthOverall buckling strengthStress limitsStiffener trippingLocal bucklingInertia requirementsIn the third main chapter, the established optimization model was introduced. In this chapter, the following questions were also answered:What is optimization?How does optimization processes work?What is the benefits of optimization techniques?How could the optimization algorithms be implemented?What is the difference between unconstrained optimization and constrained optimization?On which study area are the optimization processes applied?Why are the optimization software being used?In this work, sequential quadratic programming was used as the optimization method. Besides, Python – Scipy library was used so as to implement the method. In order to determine different initial points for sequential quadratic programming, LHS (Latin Hypercube Sampling) was used. With the aid of LHS method, the initial points are distributed homogeneously on the space that had been determined before the optimization process. This method allows us to scan that space in the most efficient way. After the evaluation of each point group, the optimum value of output parameters are updated. After the all initial points evaluations, the result of optimization are presented in the report file. In this chapter, the secant method was also introduced. This method was used for determining the root of an equation which has only one unknown.In the forth main chapter, the following issues were dealt with:The structure of produced softwareThe operation procedure of the softwareSoftware's GUI (Graphics User Interface)The format of input dataThe algorithm executing the optimization processThe final report at the end of optimization processThe graphical user interface of the software was designed by using C# programming language. However, the remaining content issues were executed in the Python language.Graphical user interface is composed of eight main parts. The First section includes a combo box which specifies the geometry of the section of the submarine. The User can choose using that combo box any of the following: cylinder, conical transition, hemispherical dished heads or ellipsoidal heads. In the second section, the user must determine a file name and enter basic data of the submarine. In 3, 4 or 5th sections, geometric data must be entered related to the particular geometry. The 6th section contains functional buttons for adding, deleting and starting the optimization process. A representative figure of structural elements can be observed in the 7th section. Moreover, the user can observe what he/she added the geometric parts of submarine in the 8th section. The data transfer between GUI and calculation module was executed by using JSON data format. JSON data format has the following advantages:It can be used in several programming languages.It can be easily produced either manually or by using any programming language.It can includes different data types such as lists, logical expressions, several number formats, strings, objects and so on.It can be used as a mini database.JSON data is produced via GUI (namely in C#) by using a dynamic array which holds data. After that, this data is read from Python execution file. This means data is transferred from GUI to the main calculation engine. After the transfer process, the required optimization calculations are executed. Then, the results of the optimization are reported in `.txt` format.Finally, the submarine models having different geometric properties and different design pressures were examined with UWVS Structural Optimizer in order to demonstrate the success of the optimization. Two of those examples were analysed with three different material types. These are ASTM A516 Grades 70, ASTM A537 Class 1 and ASTM A517 Grades A respectively. Besides, the last example was executed with respect to only the material type of ASTM A537 Class 1. Due to the different yield strength property of those materials, different optimization results emerged. The results of the optimization analyses evaluated considering the established objective functions that based on volume calculations. On the basis of obtained outcomes, it is observed that the value of objective functions decreased dramatically. This situation proves that the optimizations processes were ultimately successful. 87

Deniz yolu taşımacılığında önemli bir konu olan hız, hızlı feribotların geliştirilmesinde temel sorundur ve bir takım zorlukları da beraberinde getirir. Bu zorluklardan bazıları geminin düşey ivmelenmesine neden olan baş kıç vurma, dalıp çıkma hareketleri ile mekanik yorulma, deniz tutması, yolcu ve yük güvenliğinin tehlikeye girmesi vb. etkilere neden olan sorunlardır. Günümüzde denizcilik kabiliyetinin iyileştirilmesi ve konforun artırılması ile ilgili olarak farklı türde eklentilerin tasarımı ve kullanımında artan bir eğilim söz konusudur. Gemilerde meydana gelen istenmeyen etkileri sönümlemek için gemi hareketlerinin kontrol edilmesi tercih edilen bir yöntemdir. Bu nedenle gemi inşa mühendisleri de dalıp çıkma ve baş kıç vurma hareketlerinin neden olduğu düşey ivmelenmenin sönümlenmesi için stabilite artırıcı sistemlerin tasarımı, geliştirilmesi ve kontrolü üzerinde çalışmaktadır. Bu çalışma hızlı bir feribotta meydana gelebilecek olumsuzlukları azaltmak amacıyla kontrolcü tasarlanarak düşey hareketlerin incelenmesi ile ilgilidir. Problemi çözmek için sönümleyici eklentiler olarak trim tab ve T-foil sistemleri ve bu sistemlerin kontrol yöntemleri üzerinde çalışılmıştır. Speed is an important issue in maritime transport and it is the main problem in the development of fast ferries and brings with it a number of challenges. Some of these challenges are those that lead to vertical movement of the ship, such as pitching, heave, mechanical fatigue, seasickness, danger to passengers and cargo safety. Today, there is an increasing trend in the design and use of different types of add-ons to improve maritime capability and to increase comfort. It is a preferred method to control ship movements to dampen the undesirable effects on ships. Therefore, shipbuilding engineers also work on the design, development and control of stability enhancing systems for damping the vertical acceleration caused by dipping and head stroke movements. This study deals with the examination of vertical movements in order to reduce the possible negative consequences of a fast ferry. In order to solve the problem, trim tab and T-foil systems as damping inserts and control methods of these systems were studied. 76

Piyade tipi balıkçı tekneleri, özellikle Ege ve Akdeniz'in birleşme yeri olan Köyceğiz Gölü havzasında, denizden 10 millik bir açıklığa kadar ve bölgenin iç sularında balıkçılar ve son zamanlarda özellikle bölgenin yoğun turist almasıyla gezi tekneleri olarak turizm gezi acenteleri tarafından kullanılmaktadır. Ağaç malzemeden üretilen bu teknelerin boyları 7-12 m arasında değişmektedir. Teknelerin geometrisi yaklaşık 100 senelik bir süreç sonunda günümüzdeki halini almıştır. Bu çalışma ile Piyade teknelerinin, zengin biyolojik çeşitliliğe ve hassas ekosisteme sahip çalışma sahalarına zarar vermeden turizm faaliyetleri ve balıkçılık için kullanımına devam edebilmesi adına elektrikli tahrik sistemine dönüştürülmesi gerektiğine vurgu yapılmıştır. Ayrıca piyade tipi bir teknede olması istenen hareket kabiliyetini yerine getirebilmek için tasarlanan elektrikli ve dizel tahrik sistemine ait tüm hesaplamalar ve modellemeler de paylaşılmıştır. Köyceğiz-Dalyan Özel Çevre Koruma Bölgesi sınırları içerisinde 500'ün üzerinde kayıtlı Piyade tipi tekne olmasına rağmen bu çalışma için kullanılacak amortisman hesaplamalarında, çalışma süreleri ve rotalarının belli olması sebebiyle Akyaka Bölgesi'nde Kadın Azmağı Nehri'nde kullanılan 23 adet tekneye odaklanılarak bu hesaplamalar yapılmış, böylelikle bu çalışmanın bir diğer çıktısı olarak bu bölgedeki tekne sahiplerinin (şahıs veya kooperatif) ne kadarlık bir yatırım ile bu dönüşümü yapılabileceği, yaklaşık işletme maliyetleri ve çevreye nasıl bir katkı sağlayacakları hakkında fikir sahibi olmalarının sağlanması hedeflenmiştir.İlk bölüm, tezin açıklaması niteliğindedir. Tezin amacı, bugüne kadar yapılmış elektrikli tekne uygulamaları, tez çalışmasında yaptığımız kabuller ve sınırlardan bahsedilmiştir. İkinci bölümde gemi mühendisliğinde yapılacak hesaplamaların temelini oluşturan gemi tanımları, katsayılar, direnç ve direnç bileşenleri hakkında açıklayıcı bilgiler verilmiştir. Üçüncü bölümde dizel motorlar hakkında bilgiler verilip daha sonra dizel tahrikli sevk sisteminin açıklaması ve tasarımı anlatılmıştır. Dördüncü bölümde batarya elektrikli tahrik sistemi hakkında bilgilendirme yapılmıştır. Ayrıca Piyade sınıfı tekneler için elektrikli tahrik sistemi tasarımı yapılmıştır. Beşinci bölümde ise dizel ve elektrikli tahrik sistemlerinin maliyetleri çıkartılarak ekonomik yönden karşılaştırmaları yapılmıştır. Son olarak sonuç bölümünde elektrikli sistemin maliyet açısından uzun dönemde avantajlı olduğu ortaya konulmuştur ve Piyade teknelere uygulanmasının öneminden bahsedilmiştir Infantry type of fishing boats are used especially in the Köyceğiz lake, which is in the joint of Aegean and Mediterranean Sea, by fishers as a fishing vessel and for touristic tours for millions of domestic and foreign tourists. In this way, this type of boats has become the main source of living for local community in that region. These boats are made of wooden and have length between 7-12 meter. Their construction is formed by talented boat constructors in their own shipyards over hundreds of years without using any scientific calculation method and reached finally todays form. When investigating their hydrodynamic form, it can be clearly seen that the experiences of boat constructers defined after several trial and errors enabled this type of fishing boats to have todays form which is quite efficient.Dalyan and Akyaka towns in Köyceğiz region were visited to determine the boat type which will be used in this study. There were made inquiries with the boat owners and captains about the infantry type of fishing boats working in the region and their condition of uses. Although more than 500 pieces of infantry type of fishing boats are registered in this region, 23 pieces of infantry type of fishing boats were focused for this study to narrow down the study in a particular area where all boats work in the same conditions. All of the boats working in this region have diesel engine propulsion system.The reason of this study is to provide motivation regarding the conversion of the boat propulsion system, which is used in the Akyaka area, from diesel propulsion system to battery electrical propulsion system and to show the boat owners that this conversion will be advantageous in terms of financial benefits in addition to natural contribution. The reason of this study was generated as a result of the observations made during the visit of the Köyceğiz region such as damage of the environment and endangering the living creatures on the edge of extinction due to using of diesel engine propulsion system.The model test results which has been made for the previous thesis studies were exploit for the following calculations in this study. The required values in the former thesis studies were taken and the values for 10 meters long infantry type of fishing boat were calculated by the help of geometrical similarity rules and they were used as a starting point. Afterwards, diesel engine propulsion system concept design study for 10 meters long infantry type of shipping boats were made by assuming the service speed as 6 knots. This pre-concept study includes diesel engine, reduction gear and propeller selections. The selection of propeller includes the systematic analyses which is used to specify the most optimal propeller by using several calculation steps.Electric propulsion systems have become attractive for the maritime sector after especially the developments lived in automotive industry and predictions by looking at the idea of electric engine to replace with electric engine and producing the electric with renewable energy sourcesThe selection of electric engine able to give the same brake power were made, the battery system able to supply the electric engine throughout the day were defined, the cells will be used in battery pack were selected and the type of connection between the cells and modules were determined so as to meet electric motor demand. In the last section of the study, the cost analysis was made for diesel and battery electric propulsion systems based on the pre-concept design study results. This cost analyses were divided into three categories. These are investments, operating expenditures and maintenance costs.When comparing the two systems in terms of initial investment costs, it is seen that battery electrical propulsion system is approximately 16000 $ more expensive than diesel engine propulsion system. The main reason of this huge difference is because of high cell costs in the battery. As result of that, it is obvious that the ratio of battery pack prices in the battery electric propulsion system will decrease in a huge manner.Operational expenditures were calculated by considering the fuel consumption of diesel engine for diesel engine propulsion system and battery capacity for battery electric propulsion system. When comparing the two systems in terms of operational costs, it is seen that the annual costs of battery electrical propulsion system is approximately 2000 $ cheaper than diesel engine propulsion system. On the other hand, when considering the increase of fuel costs over the past decade, it is obvious that electrical propulsion systems with renewable energy source will be much more advantageous in the near future.When comparing the two systems in terms of maintenance costs, it is seen that the annual maintenance cost of battery electrical propulsion system is approximately 1000 $ more expensive than diesel engine propulsion system. However, only oil, oil filter and fuel filter changes mentioned in diesel engine maintenance catalog were taken into account when calculating the annual costs of diesel engine propulsion system. The potential engine failures such as alternator changes or maintenance of fuel injectors were not considered. On the other hand, despite of not being a specific maintenance cost for battery electric propulsion system out of periodic controls, the cells in the battery need to be changed after 3500 cycle which was given by the cell supplier. That's why, the cells are expected to live out of live in roughly 12 years and work no longer in compliance with Beginning of Life. The cost of cell change was added to annual maintenance costs by dividing the cells' total costs to the total expected life as defined. No other proposals out of cell change costs were found in the literature for battery pack maintenance costs. Similarly, no information is found in automotive sector to determine annual maintenance costs of battery pack used in automotive sector.It is assumed that the lifetime of propulsion systems to be 25 years in amortisation analyses. According to this analyses, battery electric propulsion system is expected to be economically more profitable after 17 years. In this amortisation period, the declines in cell prices by the help of advanced technology and the increment in fuel prices because of decreasing sources in the world were ignored. In addition to that, the costs of battery electric propulsion systems are less than diesel engine propulsion system when excluding initial investments.The component costs used in the calculation were taken from internet and they are unit prices. If the electrical conversion is applied to all boats working in Kadın Azmağı River, the demand in the count of cells and other components would increase 23 times more and as a result of that, a remarkable decrease is expected in the total prices. In other words, if getting in contact with cell suppliers and having quotation for electric propulsion system required for 23 pieces of boats, it is clear that the prices will decrease remarkably.The disadvantages of high initial investments of the battery electrical propulsion system can be defeated by sponsorships and incentives given by government authorities for protecting the environment.One other advantages of electrical propulsion system is the environmental attainments. While an infantry type of fishing boat using diesel engine propulsion system causes daily 683,2 gr CO2 and 23,17 gr NOx emission, the electrical propulsion system works with zero emission. As a result of this, natural beauties and clean environment can be protected which are the main outcomes of having such a huge tourist population in that region. Additionally, the electric engine are silent and this will have made a huge contribution to increase the number of the endangered eurasian kingfisher birds which lives in the Köyceğiz region. 118

06.03.2018 tarih ve 30352 sayılı Resmi gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Metallerin deniz suyu ortamında gerçekleşen eş zamanlı aşınma ve korozyonu (tribokorozyonu) denizcilik endüstrisi için önemli bir problemdir. Bu problemin üstesinden gelebilmek için yüksek fiyatlarına rağmen üstün mekanik ve korozyon dayanımlarından dolayı paslanmaz çelikler tercih edilmektedir. Bu çalışmanın amacı denizcilik endüstrisi için aşınma ve korozyon direnci artırılmış, uygun maliyetli makine ve ekipmanların geliştirilmesine katkı sağlamaktır. Bu çalışmada denizcilik endüstrisinde çeşitli makine parçalarının yapımında kullanılan, paslanmaz çeliklerle benzer mekanik özelliklere sahip, görece olarak ucuz AISI 4140 karbon çeliği kullanılmıştır. AISI 4140 çeliğinin yüzey özelliklerini geliştirmek için plazma nitrürlü ve nitrürsüz örneklerine katodik ark Fiziksel Buhar Biriktirme (FBB) yöntemiyle nitrür esaslı seramik ince film kaplamalar (CrN, TiN ve AlTiN) yapılmıştır. Altlık malzeme ve tüm kaplamaların alümina (Al2O3) bilyaya karşı kayma temaslı tribokorozyon davranışları oda sıcaklığında %2,38 NaCl oranına sahip doğal deniz suyu ortamında incelenmiştir. Çalışmanın verimliliğinin kontrol edilebilmesi amacıyla aynı şartlar altında AISI 316 paslanmaz çelik üzerinde de tribokorozyon deneyleri gerçekleştirilerek karşılaştırmalı değerlendirmeler yapılmıştır. Kaplamaların yapısal özellikleri taramalı elektron mikroskopu (SEM), X ışınları kırınımı (XRD), enerji dağılımlı izgeölçümü (EDS) ve optik mikroskop kullanılarak belirlenmiştir. AISI 316, AISI 4140 malzemelerin ve plazma nitrürlü/nitrürsüz CrN, TiN, AlTiN kaplamaların doğal deniz suyu ortamındaki aşınma, korozyon ve tribokorozyon davranışları 2,5 N ve 5 N yükler, -1 V, 0,3 V ve açık devre potansiyelleri (OCP) altında incelenmiştir. -1 V ile 2 V gerilimler arasında 1 mV/s tarama hızında tüm malzeme ve kaplamaların potansiyodinamik polarizasyon testleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler ileri-geri hareket yapan disk üzerinde kayan bilya (ball-on-disk) tipinde aşınma cihazına entegre edilmiş potansiyostatla birlikte yapılmıştır. Açık devre potansiyeli altında gerçekleştirilen tribokorozyon deneylerinden elde edilen elektrolitlerin elementsel içeriği İndüktif Eşleşmiş Plazma-Optik Emisyon Spektroskopisi (ICP-OES) yöntemiyle analiz edilmiştir. Aşınma izinden gerçekleşen malzeme kayıpları optik mikroskop yardımıyla belirlenmiştir. Yapılan deneyler ve analizler sonucunda, kaplama öncesi yapılan plazma nitrürlemenin ve tüm kaplamaların AISI 4140 malzemenin aşınma, korozyon ve tribokorozyon davranışlarını iyileştirdiği tespit edilmiştir. Yük artışıyla birlikte tüm potansiyellerde aşınma oranının arttığı ve korozyon potansiyelinin azaldığı belirlenmiştir. Anodik potansiyel (0,3 V) altında çukurcuk korozyonu oluşumu artmıştır. Bununla birlikte kaplamalarda yorulma kaynaklı mikro çatlaklar, tabakalı kırılmalar gibi mekanik hasarların yanında, mikro çatlaklara Cl iyonu sızması sonucu ortaya çıkan korozyon hasarları da tespit edilmiştir. Malzeme kayıplarının katodik potansiyelden anodik potansiyele gittikçe arttığı belirlenmiştir. Farklı potansiyeller altında gerçekleştirilen tribokorozyon deneyleri sonucunda ortaya çıkan malzeme kayıpları değerlendirildiğinde plazma nitrürlenmiş CrN kaplamalar her koşulda en başarılı sonuçlara sahip olmuştur. Plazma nitrürlenmiş TiN kaplamaların deniz suyu ortamında kullanımı ikinci derecede uygun bulunurken, AlTiN kaplamaların kullanımı uygun bulunmamıştır. Sonuç olarak deniz suyu ortamında plazma nitrürlenmiş ve doğru seramik ince filmle kaplanmış AISI 4140 çeliğin paslanmaz çeliklerin yerine kullanımının teknik ve ekonomik açıdan mümkün olduğu tespit edilmiştir. The simultaneous wear and corrosion (tribocorrosion) of the metals in the sea water environment is a major problem for the marine industry. In order to overcome this problem, stainless steels are preferred because of their superior mechanical and corrosion resistance despite their high prices. The aim of this study is to contribute the development of cost-effective and wear and corrosion resistance increased machinery and equipment for the marine industry. In this study, relatively inexpensive AISI 4140 carbon steel used for the construction of various machine parts in the marine industry with similar mechanical properties to stainless steels was employed. Nitride-based ceramic thin film coatings (CrN, TiN and AlTiN) were made by cathodic arc Physical Vapor Deposition (PVD) method to improve the surface properties of plasma nitrided and non-nitrided samples of AISI 4140 steel. Tribocorrosion behaviors of substrate material and the coatings in sliding contact against with the alumina (Al2O3) ball were investigated in a natural seawater environment with a ratio of 2,38% NaCl at room temperature. In order to be able to control the efficiency of the study, tribocorrosion tests were performed on AISI 316 stainless steel under identic conditions and comparative evaluations were made. The structural properties of the coatings were determined using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), energy-distributed spectroscopy (EDS) and optical microscope. Wear, corrosion and tribocorrosion behavior of AISI 316, AISI 4140 materials and CrN, TiN, AlTiN coatings of plasma nitrided/non-nitrided were investigated under 2,5 N and 5 N loads, -1 V, 0,3 V and Open Circuit Potentials (OCP) in natural seawater environment. Potentiodynamic polarization tests of all materials and coatings were carried out between 1 V and 2 V voltages and 1 mV/s scanning rate. The experiments were carried out with the reciprocating ball-on-disc type tribometer integrated with potentiostat. The elemental content of the electrolytes obtained from tribocorrosion experiments under open circuit potential (OCP) was analyzed by Inductive Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES) method. Material losses from wear track were determined by optical microscope.As a result of the experiments and analyzes, it was determined that plasma nitriding before the coating and all coatings implimentation improved the wear, corrosion and tribocorrosion behaviors of AISI 4140 material. It was determined that the wear rate increased and corrosion potential decreased in all potentials with load increase. The formation of pitting corrosion under anodic potential (0,3 V) increased. In addition to mechanical damages such as fatigue-induced micro cracks and delamination fractures, corrosion damage caused by the leakage of Cl ion into micro cracks was also determined. It was determined that material losses were increased from cathodic potential to anodic potential. Plasma nitrided CrN coatings were observed to have the most successful results under all conditions when the material losses resulting from the tribocorrosion tests under different potentials were evaluated. The use of plasma nitrided TiN coatings in the seawater environment was found to be suitable in the second degree, while AlTiN coatings was not found to be suitable. As a result, it was determined that the use of AISI 4140 steel with plasma nitrided and coated with correct film instead of the stainless steels is technically and economically feasible in sea water environment.

Tedarik zincirinde %84'lük pay ile deniz yolu taşımacılığı en önemli taşıma modu konumundadır. Deniz yolu taşımacılığının taşıyıcı rolündeki temel aracı gemilerdir. Tankerler, kuruyük gemileri, konteyner gemileri gibi çeşitli tiplerde ele alınabilen bu araçlar ile 2016 yılında 4885 milyon ton dökme yük, 3631 milyon ton petrol ve kimyasal madde türevleri, 1726 milyon ton konteyner yükü taşınmıştır.Farklı ülkeler ve limanlar arasında kitlesel taşımalarda rol oynayan gemiler, denizyolu taşımacılığını en uygun maliyetli taşıma modu konumuna getirmektedir. Denizyolu taşımacılığı, dünya ekonomisinin etkilerinin ilk hissedildiği alanlardandır. Dünya ekonomisinin seyrine paralel hareket eden artan gıda ve emtia talepleri, artan taşıma gereksinimi doğurur. Artan taşıma gereksinimi, gemi taşımacılığı karşılığında alınan navlunlarda yukarı yönlü bir yönelmeye neden olur. Benzer şekilde azalan ticaret hacmi azalan yük trafiğini doğurur. Böylece belirli sayıdaki gemi filosu arasında yük bulma yüzünden daha sıkı rekabet ortamı yaratılır. Rekabet ortamı denizcilik işletmelerinin daha güçlü olmasını ve sürdürülebilir kılınmasını gerektirir. Sürdürülebilirlik, bir denizcilik işletmesinin işletme maliyetine bağlı olarak, hangi navlun değerlerine kadar çalışabileceğinin göstergesidir. İyi bir yönetim ile, sürdürülebilirlik çıtası yukarıya çıkartılabilir. Sürdürülebilirliğin önemli olduğu günümüz ticari yaklaşımında, gemi işletme firmalarında en önemli maliyet kalemini satınalma oluşturmaktadır. Bir denizcilik işletmesinde satınalma kaynaklı gemi işletme maliyetleri, %90 düzeylerine kadar çıkabilmektedir. Bu sebeple, bir denizcilik işletmesinin stratejik ve yönetsel adımlarla satınalma kaynaklı azaltacağı her maliyet unsuru sürdürülebilirlik seviyesini yukarı çekecektir. Gemiler, düzenli hat taşımacılığı ve trump taşımacılık olmak üzere iki prensibe göre işletilmektedir. Düzenli hat taşımacılığında genelde gemilerin bir sonraki limanının neresi olacağı, ekstrem durumlar olmadıkça yaklaşık olarak ne zaman bir sonraki limanında olacağı bellidir. Trump taşımacılıkta ise gemiler, nerede yük bulursa orada çalışır. Dünyada denizyolu taşıma gereksinimlerinin büyük bir kısmında trump taşımacılık yapan gemiler rol oynar. Trump çalışma, gemilerde belirsizlik doğurur. Belirsizlik yönetimsel anlamda karar vericilerin önünü görmesine, veriye dayalı yönetim anlayışı kazanmasına engel olur. Bu ise, denizcilik işletmelerinde tecrübeye dayalı yaklaşımların ağırlıklı olmasını sağlar. Bir geminin operasyonel hizmet akdi sırasında 42000 IMPA katalog, 35000 ISSA katalog ile tanımlanan ve bu kataloglarda yer almayan sayısını bilmediğimiz ürün yelpazesine ihtiyaç duyulmaktadır. Denizcilik işletmelerinde satınalmanın belkemiğini oluşturan bu ürün yelpazesi, artan liman sayısı ve bu limanların herbirinde farklı tedarikçi profili ile oldukça komplike bir sürece dönüşmektedir. Hangi limana gidileceği ve ne zaman varılacağı belirsizliği ile de bu karmaşıklık daha da içinden çıkılmaz hale bürünmektedir. Bu sebeple denizcilik işletmelerinde satınalma süreç yönetiminde, deneyime esas yaklaşımlara başvurulur. Satınalma birimine gemiden gönderilen talep listeleri, satınalma birimi tarafından şirket içi diğer birimlere iletilir. Gemiden gelen talepler; kumanya, slop chest, güverte malzemeleri, makine malzemeleri, kırtasiye malzemeleri, yayınlar, kimyasallar, emniyet malzemeleri, tıbbi malzemeler, temizlik malzemeleri, haritalar, yağ ve boya malzemeleri şeklinde 13 ana başlıkta incelenebilmektedir. Ürünler bu ayrıma göre şirket içerisinde birimlere iletilmektedir. Satınalma departmanınca diğer birimlere iletilen bu ürünlerin teknik yeterlilikleri ve talep miktarına ilişkin uzman tecrübelerine dayanarak, satınalma birimine bilgi aktarımı yapılır. Satınalma birimine alım yapılacak ürün miktarını veya alıma gerek var-yok şeklinde nihai kararını iletir. Satınalma birimi, bu birimlerden onay gelmesine istinaden onaylanan miktar ve ürün nezdinde tedarikçi arayışına girer. Denizcilik işletmeleri çok fazla ürün ve çok fazla liman seçeneğinde genelde birkaç tedarikçi-liman nezdinde bu satınalmayı yürütür. Satınalma birimi de ağırlıklı olarak bu tedarikçilerden fiyat talebinde bulunarak, en uygun tedarikçi seçimini gerçekleştirir. Tedarikçi seçimiyle gemi satınalma süreci tamamlanmaz. Gemi tedarik zincirinde ele alınan ve satınalma sonrası işlemleri gerçekleştiren çeşitli hizmet sağlayıcılar mevcuttur. Bu hizmet sağlayıcıları ile gemiye teslimata kadar ki süreç yönetilir. Bu hizmet sağlayıcılar; tedarikçiden ürünün teslim alınarak geminin geleceği limana veya geminin gelmesi beklenecekse gösterilen bir depo ya da antrepoya kadar ulaştıran lojistik firmaları, gerekli ise depo veya antrepo hizmeti veren firmalar, limana kadar getirilen ürünün teslim edilecek gemiye ulaşımını ve gümrük vb. işlerini takip eden gemi acenteleri, liman ya da terminalde değilde açıkta seyreden bir gemiye tedarik yapılacaksa gemi acente botlarıdır. Bu süreç başından sonuna kadar ayrıca satınalma ve gemi-acente koordinasyonunda takip edilir. Gemiden talebin alınıp, gemiye ürün teslimatına kadar ki geçen gemi satınalma döngüsü, denizcilik işletmelerinde mevcut işlerin yanısıra ek iş yükü meydana getirmektedir. Geliştirilecek bir strateji ile iş yükleri azaltılarak, karar desteği sağlanabilecektir. Bu amaçla tez kapsamında simülasyon-delphi tekniği-bulanık mantık hibrit yaklaşımı ile süreç ve maliyet iyileştirmesi sağlayacak Promag ismiyle anılan model önerisi geliştirilmiştir. Denizcilik sektörüne özgü geliştirilen ve satınalma sürecini ele alan ilk model olan Promag ile stok ve politika yönetimi kapsamlı bir şekilde ele alınmıştır. Sayısal verilere odaklanan stok yönetimi ile dilsel verilere odaklanan politika yönetimi bir araya getirilerek, satınalma sürecinde entegrasyon sağlanmıştır. Dinamik bir çevrede ve belirsizlik altında ticari faaliyetlerini sürdüren gemilerde, gemiye özgü stok kavramı ortaya atılmıştır. Gemiye özgü stok kavramında, gemilerin seyir süresi dikkate alınarak stok yönetimi için üç aşamalı geçiş formu dizayn edilmiştir. Bu geçiş formunda sırasıyla emniyetli stok, minimum stok ve kritik ürün değerleri tanımlanmıştır. Uygulamada farklı seyir geçmişine sahip tüm gemiler için bazı ürünlerde kritik ürün değeri tanımlanmışken, bu geçiş formu ile tüm ürünler için ve her bir gemi için ayrı birer aşamalı stok değeri elde edilmiştir. Bu stok değerlerinin elde edilmesinde Arena simülasyon programı ile kurulan stok yönetim modeline başvurulmuştur. Simülasyon programının çalıştırılması için bir tanker gemisi örneği seçilerek son 1 yıllık stok-satınalma verileri modelde koşturulmuştur. Hibrid model önerisinin politika yönetimi safhasında, satınalmayı etkileyen kriterler, alt kriterler ve alternatifler Delphi tekniğine başvurularak uzmanların katılımı ile tespit edilmiştir. Delphi tekniğinin son aşamasında sezgisel bulanık kümeye başvurularak her bir kriter, alt kriter ve alternatif için sayısal karşılıklar elde edilmiştir. Kriter, alt kriter ve alternatifler için bulanık birleştirme süreci takip edilerek, politika yönetimi için entegre model ortaya çıkartılmıştır. Politika yönetiminde entegrasyon sağlandıktan sonra, stok yönetimi için stok risk katsayıları tanımlanmış ve takiben politika yönetimi ile entegre edilmiştir. Böylece nihai Promag modeli elde edilmiştir.Promag modelinin validasyonu için gerçek verilere başvurulmuştur. Yine anılan geminin tedarik limanı, geminin geçirdiği denetler, lokasyon bazlı tedarik maliyetleri elde edilmiştir. Elde edilen veriler kumanya başlığını kapsayacak şekilde özelleştirilmiş ve yaklaşık 600.000 hesap ile Promag modelinde koşturulmuştur. Test bulguları, gerçekleşen değerlerle karşılaştırıldığında Promag modelinin stok yönetim kısmı ile maliyetlerde %7,43, stok miktarı gerçekleşen alım miktarı ile aynı kalmak üzere politika yönetimi stratejisi ile %62,98, hem stok hem de politika yönetimini kapsayan Promag modeli ile %70,41 azaltma söz konusu olmuştur. Kumanya için Promag modeli ile küçük tonajlı, 15 personele sahip bir gemide yılda 83869,7 TL iyileştirme sağlanmıştır. Maliyet yaklaşımının yanısıra satınalma ve diğer destekleyici birimlerin iş yüklerinde sistematik yaklaşımla ciddi düşüşler sağlanmıştır. The maritime transportation is the most important transportation mode with the 84% market share. The main transportation vehicles of this mode are ships which specialize with tanker, breakbulk, container ships etc. In 2016, 4885 million tonnes breakbulk, 3631 million tonnes petrol and chemical products and 1726 million tonnes containerized goods have been carried with these type ships.The maritime transportation is the most cost effective-transportation mode with the ships which play role in mass transportation between different countries and ports and, is one of the first affected components from world economic fluctuation. Increasing demands on commodity market lead to increase in transportation requirements as the parelel with course of world economy. The freight market links to supply-demand balance between ships and goods and, increasing level in transportation requirements cause to rise in freight rates or vice versa. In the shipping market, low volume of goods creates a fierce competition environment. Therefore, this environment requires a powerful and sustainable shipping companies. The sustainablity is the indicator of what is the lowest workable freight level for a shipping company depends on their operational costs. The shipping companies could crank their sustainability level up several notch with various management strategies. For this purpose, the shipping companies tend to decrease their operational costs and apply to several management strategies mainly focus on cost-reductive solutions. During the management of a ship, the most important cost element is procurement and it reachs up to %90 of overall ship operational costs. Hence, it could be say that the sustainability level will be rise when the each cost element which is interested in procurement of a shipping company decreases with the strategic and managerial steps. The ships have been managed in two main categories i.e. trump and liner shipping based on their working principle. In the liner shipping, the ships navigate within certain routes and fixed schedules and, their next destination and estimated time of arrival is clear without an unexpected event. In the trump shipping, the ships work where she find goods. The trump ships meet much of the world transportation requirements. The trump working is the main source of uncertainity in this type of ships. The uncertainity prevents the decision makers from data-driven management approach and creats an administrative impediments. Therefore, we face frequently with experience base approaches more than data-driven approaches in the shipping companies.The ships apply to 42000 products defined by IMPA catalogue, 35000 products defined by ISSA catalogue and other products undefined by any catalogue during their operational period. The management of these defined and undefined products which form backbone of ship procurement in shipping companies, could be complex process with increasing number of ports and suppliers from different countries. Especially, in the trump ship, unceartainty in the ship route and schedule make this complexity worse. The complexity in ship procurement forces shipping company to apply experience base-decision makers' subjective decisions. During the procurement cycle, the ships send the their purhase requisition list to purchasing department and then, the purchasing department distributes purchasing items to different departments. These requisition lists consist of 13 main classifications such as provision, slop chest, deck demands, engine demands, stationary demands, publications, charts, chemicals, safety materials, medicial demands, cleaning materials, oils and paints. The requisitions for each classification have been analysed different departments in shipping companies and purchasing department considers task sharing through sending purchasing items to departments. After the receiving requisitions lists include each product items and quantity by the relevant department, these departments approve, correct or reject each product items and quantity according to their technical competence and demand quantity based on decision makers previous experiences and then clue purchasing department in their final decisions and confirmations. The purchasing department search potential suppliers by considering approved quantity and items. However, the number of suppliers worked together is limited with several suppliers and delivery ports in shipping companies even if they have pretty much suppliers and port options. The purchasing department frequently make a request price list of each items from these limited suppliers and select best supplier. The selection of best supplier does not mean the purchasing proces complete and after selection of supplier, the various service providers perform the aftersales facilities. These facilities include to receive the goods from supplier and delivery to the ship in certain port or if the goods wait for ships, in certain warehouse until the ship arrives. In this period, the potential service providers are logistic companies, the firms give service in warehouse management, ship agent follows custom procedure in ports, and agent boats if the ship receives the goods during her navigation period. This supply chain process is also monitored by purchasing department of shipping company, both ship and agent coordination. The ship supply chain cycle from taking requisition list to delivery the ship generates additional workload in shipping companies as well as present workload. This workload could be decreased by developing a strategic approach and the it could be provided decision support to decision makers. For this purpose, author recommends a hybrid model called as Promag in this thesis. The Promag model integrates simulation, Delphi technique and fuzzy hesitant set in order to process and cost improvement of purchasing function. It provides comprehensive analysis of stock and policy management in shipping companies and, it is first model suggestion which address procurement process and speficially developed for shipping industry. In the Promag model, numerical analysis results of stock management and linguistic analysis results of policy management have been thrown together and, integration between different components have been provided in procurement process. In the ships, which engage commercial activities under uncertainity and dynamic environment, the term of stock which is intrinsic to a certain ship, firstly introduced with shipping literacy. In this term, dynamic three-way stock levels i.e. safety stock, minimum stock and critical product have been designed for effective stock management by considering ship port to port time periods. Although several shipping stakeholders define only a static critical value in the practice for overall ships even if they have different port to port time periods, this approach recommends different stock values for each item and ship which are continously reproduced under changing dynamics in ship environment. These stock values have been calculated with developing stock management model in Arena simulation package programme. 1-year stock-procurement data of a selected tanker ship have been run in this developed model. The results of simulation have been transformed into risk values between 0 and 1 interval by normalization procedure. The criteria, attributes and alternatives effect the purchasing decisions have been determined with partipication of the experts by applying Delphi technique in the phase of policy management of hybrid model suggestion. The same process have been followed to obtain numerical value of each criteria, attributes and alternatives by using fuzzy hesitant set in the last phase of Delphi technique. Finally, the fuzzy aggregation for criteria, attributes and alternatives has been completed in order to integrated model for policy management. Both stock management and policy management results have been integrated each other. Therefore, final procurement process management model (Promag) has been obtained.Real ship stock and purchasing data have been used in validation of Promag model. Supply ports, ship inspection dates and product prices based on each countries have been obtained from shipping company. The provision related data have been selected from these data lists and Promag model has been run with these data. The approximately 600000 different calculations were completed in Promag model. When the test results were compared with present values, we saw that it possible to reduce the cost 7.43% with only stock management process, the cost 62.98% with only policy management process on the condition same stock value with present values, and the cost 70.41% with both stock and policy management of Promag model. This means to possible save 83869.7 TL/year in the small tonnage ship which have 15 seafarers only for provision procurement. Besides cost-driven opportunies, this model has reduced workload of decision makers with systematic approach. 134

Yapısal gelişim teorisi yardımıyla sistem boyutlarının performans üzerine etkilerinin araştırıldığı bu tezde boyutun etkileri sosyal organizasyonlarda, yüzen ve uçan canlılarda, gemi ve uçaklarda incelenmiştir. Çalışma boyunca, bu incelemelerde ulaşılan teorik sonuçlar ile ampirik veriler arasındaki ilişki gösterilmeye çalışılmıştır. Sonuçlara bakıldığında ise teorik yaklaşım ile ampirik değerler arasında yüksek derecede bir uyum olduğu görülmüştür.Tezin birinci bölümünde yapısal gelişim teorisinin tarihçesi, prensipleri ve analizlerde kullanılan matematik açıklanmıştır. İkinci bölümde ise sosyal organizasyonu oluşturan fiziksel temeller açıklanmıştır. Organizasyonun oluşumunu açıklamak için nehir akışı ve insanlar için çok büyük öneme sahip ihtiyaçlardan birisi olan sıcak suyun taşınması modellenmiştir. Sosyal organizasyon olgusunun bir araya gelerek yakıt israfının azalmasına büyük bir etki yaptığı görülmüştür. Ayrıca sosyal organizasyondaki bireylerin artmasıyla sistem boyutları büyüdüğünden kademeli yapının tabii olarak gerçekleştiği görülmüştür. Homojen olmayan bu dağılımları iyileştirmenin yollarından birinin ise tasarımlarda yapılacak lokal iyileştirmeler olduğu gösterilmiştir.Tezin üçüncü bölümünde canlıların ve araçların boyutuna bağlı olarak yapısal gelişim teorisi tarafından sunulan boyut-hız ilişkisinde açıklanmamış kısımlara cevap bulunmuştur. Ayrıca boyut-hız teorisine göre neden en hızlı canlıların en büyük kütleye sahip olmadığı konusu hareketin iki bileşeni (ivmelenme ve seyir) yardımıyla analiz edilmiştir. Kütleye bağlı olarak daha önce bulunan teorik yaklaşıma uçakların uymadığı görülmüş olup bu sapmanın düzeltilmesi sağlanmıştır. Ayrıca en hızlı uçanların en hızlı yüzenlerden bin kat daha küçük olduğu gerçeği teorik olarak açıklanmıştır. Dördüncü bölümde uçak ve gemilerin boyut performans ilişkisi gösterilmiştir. Yapısal gelişim teorisinden yola çıkarak geliştirilen yaklaşım Marine Traffic sitesinden elde edilen 100.000 adet gemi verisiyle mukayese edilmiştir. Teorik yaklaşımla ampirik veriler arasında güçlü bir ilişki olduğu görülmüştür. Ayrıca 6 farklı gemi türü için (Dökme Yük Gemisi, Kargo, Konteyner, Yolcu Gemisi, Balıkçı Gemisi ve Tanker) taşıma kapasitesiyle harcanan güç arasındaki ilişkiler gösterilmiştir. Böylelikle bu kadar büyük bir veri bulutuyla yapısal gelişim teorisinden bulunan sonuçların uyumu kanıtlanmıştır. Tezin son kısmında ise elde edilen sonuçlar özetlenmiştir. The effects of system size on performance was analyzed via Constructal Law in this thesis. The effects of size have been examined in social organizations, swimmers and fliers, and ships and airplanes. Relationships that have been found between the empirical data and the theoretical results are shown. When looking at the results, a high correlation is observed between the theoretical approach and the empirical data. The first chapter explains the theory of Constructal Law through its history, principles, and the mathematical models that have been used in the analyses. The second chapter explains the physical bases of social organization. River flows and hot water transportation, which is one of humans' most important needs, have been modeled in order to explain the formation of organization. By gathering around the phenomenon of social organization, its seen that it has a great importance on diminishing fuel waste. In addition, due to the growth of system size and the increase of individuals in social organization, hierarchy is seen to occur. One of the ways to improve these non-uniform distributions has been shown to be the local innovations performed on designs.The third chapter introduces an answer to the unexplained part in the size-speed relationship that Constructal Theory presents and that depend on the size of animals and vehicles. In addition, the reason why the fastest living animals and vehicles are not biggest has also been shown in the detailed analyses. This case includes the effects of acceleration and cruise parts, the two components of movement. The fact that aircraft were seen to not conform to the earlier theoretical approach, which is based on mass - speed, has allowed for this deviation to be amended. Additionally, why the fastest animal fliers are 103 times smaller than the fastest animal swimmers has been explained theoretically. The fourth chapter shows the relationship of airplanes' and ships' size with their performance. The approach that exists according to the Constructal Law has been compared with the data of 100,000 ships as obtained from the Marine Traffic website. A high correlation has been seen between the empirical data and the theoretical approach. Also, the relationship between power spent and carrying capacity of ship (deadweight tonnage) has been shown for six different ship types (bulk carrier, cargo, container, passenger ship, fishing ship, and tanker). Thus, correlation is shown for the results present in the Constructal Theory with as large a data cloud. The final chapter of the thesis summarizes the results. 131

Bir römorkörün işletileceği limana ve kendinden beklenen operasyona göre seçilmesi bir çok kriterin aynı anda değerlendirilmesini gerektiren oldukça zor bir problemdir. Bu seçim gerek römorkörler gerekse operasyonlar hakkında teknik bilgi kadar tecrübe de gerektirir. Bu tezde uygun römorkör seçimine yönelik bir yöntem geliştirmek üzere tasarım, işletme ve finansal kriterler çerçevesinde sayısal bir analiz yapılmıştır. Römorkörlerde kullanılan sevk/manevra sistemleri araştırılmış ve farklı sevk sistemli römorkörlerle ilgili farklı kriterler, teknik ve finansal veriler içeren bir anketle konu uzmanları tarafından değerlendirilmiştir. Uzmanlardan alınan değerlendirmeler, sevk sistemi tipine bağlı olarak uygun bir römorkör alternatifini seçmek için bulanık analitik hiyerarşi yöntemi ile değerlendirilmiştir. Selection of a tugboat to be used in a port according to the operations to be carried out is a difficult problem that requires many criteria to be evaluated at the same time. This selection requires high experience as well as technical knowledge about tugboats and operations. In this thesis, a numerical analysis was carried out within the framework of design, operational and financial criteria to develop a method to select a tugboat. The propulsion/manoeuvring systems used in the tugboats were investigated and different criteria related to the tugboats with different propulsion systems were evaluated by subject matter experts through a survey including technical and financial data. The responses were interpreted with the fuzzy analytic hierarchy process to select a suitable tugboat alternative based on the type of propulsion system. 66

Gemilerin, ömürleri boyunca farklı iklim koşullarında seyir etmeleri, ısıl iletkenliği yüksek bir malzeme olan çelikten inşa edilmeleri ve bünyesinde bulunan mukavemet elemanlarının ısı geçişinde kanat etkisi göstermeleri sebebiyle, çalıştıkları bölgelerde karşılaşabilecekleri en yüksek ve en düşük dış ortam sıcaklarında bile yeterli olacak ısı yalıtım tasarımının yapılması büyük önem arz etmektedir. Gemilerde, yolcu ve mürettebat sağlığı ve konforu için uygun yaşama ve çalışma ortamı sağlamak, mahallerin ısıtılması ve soğutulması için gerekli olan enerji kullanımı azaltmak, yüklerin güvenli bir şekilde taşınmasını sağlamak, terleme ve yoğuşmayı önleyerek yapı elemanlarının ömürlerini uzatmak, yangına karşı koruma sağlamak ve gürültü kontrolü yapmak gibi amaçlar için yalıtım uygulaması yapılır.Bu çalışmada, gemilerdeki ısı yalıtımı uygulamaları üzerine daha önce yapılmış araştırmalar ve çalışmalar incelenmiş, hesaplarda kullanılacak yöntemler derlenerek bir kaynak oluşturmak amaçlanmıştır.Gemilerde ısı kaybı ve ısı kazancı hesaplarında kullanılacak yöntem anlatılmış, teknik şartnamede tasarım şartları ile ilgili özel bir ister bulunmaması durumda, hesaplarda kullanılacak değerler Ek A'da tablolar halinde sunulmuştur. Tezin son kısmındaki örnek hesaplar bölümü altında, bir geminin belirli bir kısmı için ısı kaybı ve ısı kazancı hesabı yapılmıştır. Isı yalıtımı hesaplamaları kısmında, yalıtım uygulaması yapılacak yüzeyin toplam ısı geçiş katsayısını hesaplamak için kullanılacak yöntem anlatılmış, düz yüzeyde ve mukavemet elemanlarında gerçekleşen ısı geçişi hesabı iki ayrı başlık altında incelenmiştir. Ek A'da örnek yalıtım uygulamaları için daha önce yapılmış çalışmalarda deneylerle elde edilmiş toplam ısı geçiş katsayısı değerleri derlenip sunulmuş ve farklı yalıtım uygulamalarının hesabını yapmak için kullanılacak katsayılar tablolar halinde verilmiştir. Aynı yalıtım uygulaması için kompartımanın iç ortam ile, hava ile ve deniz suyu ile temas halinde bulunması durumunda toplam ısı geçiş katsayısı hesabının nasıl yapılacağı, tezin son bölümünde örnekler üzerinden anlatılmıştır. Ayrıca terlemenin ve yoğuşmanın gemi bünyesindeki olumsuz etkileri ve yeterli ısı yalıtım tasarımını yapabilmek için teleme ve yoğuşma kontrolünün önemi üzerinde durulmuş, terleme ve yoğuşma kontrolü için kullanılacak yöntemler anlatılmıştır. Örnek hesaplar bölümü altında, bir yapı elemanı için terleme kontrolü yapılmış ve terlemeyi önleyecek yeterli yalıtım kalınlığının nasıl hesaplanacağı anlatılmıştır. Yine bu bölüm altında, örnek bir yapı elemanın iç katmanlarında yoğuşma meydana gelip gelmeyeceği, her ay için kontrol edilmiş ve yoğuşma kontrolü yapılan yapı bileşenin, kabul edilebilir yoğuşma kriterlerini sağlayıp sağlamadığı incelenmiştir. Vessels sail under varies climate conditions. Their building material steel has very high heat conductivity and the stiffeners in their body lead to fin effect during heat transfer. Because of all these matters, it is very important to make heat insulation design by considering the minimum and maximum working temperatures for vessels. Insulation applications are done to be able to provide suitable accommodation and working environment for crew's and passengers' health and comfort, reduce the energy which is needed for decreasing / increasing the temperature in accommodation places, carry the loads safely, increase the lifetime of stiffeners by preventing sweating and condensation, take precautions against fire and control the noise.In this study, the previously completed studies about heat insulation applications on vessels have been examined and the methods to be used for calculations have been gathered to be able to create a proper source.In the first part of this study, general information about ship types and insulation types used in ships are given.The methods to be used for heat loss and heat gain on ships are explained. The values to be used for calculations – against there are no specific design conditions on technical specification – are given by tables in appendix A. The effects of heat gains and heat looses from heat transfer on the boundary surfaces, solar heat gain, heat gain from people in the space, heat gain from lighting and heat gain from equipment on heating and cooling needs were examined under separate headings. Heat loss and heat gain calculations are done for specific spaces of a vessel at the last part of the thesis as example calculations. Heat gains and heat looses were calculated for the shower-toilet, two-person cabin and saloon on a sample vessel. In the sample calculation, the heating requirement for the shower-toilet was found as 562 W, the heating requirement for the two-person cabin was found as 210 W and the cooling requirement was found as 850 W, the heating requirement for the saloon was found as 750 W and the cooling requirement was found as 2138 W.Under the heat insulation part, the method to be used for calculation of total heat transfer coefficient of the surface to be insulated have been explained. In the calculations, a characteristic part consisting of flat surface and finned surface is considered. The heat transfer calculation on straight surface and stiffeners are examined under two separate subjects. It is explained how to calculate the total heat transfer resistance which is used to determine the specific heat loss occurring on the flat surface. In order to determine the equivalent convective heat transfer coefficient of the flat surface on which the strength elements are located, the correction procedure using the convective heat transfer coefficient and the radiative heat transfer coefficient is explained. In order to calculate the convective heat transfer coefficient used in the correction process, three different empirical formulas are given depending on the direction of the heat flow. The calculation of the total heat transfer resistance used to determine the specific heat loss in the finned surface is described. The correction procedure for determining the convective heat transfer coefficient of the strength elements is detailed on the example. The total heat transfer coefficient of the structural element was calculated by dividing the total specific heat loss of the flat surface and the finned surface by the total surface area.In appendix A, total heat transfer coefficients specified with experiments in previously completed studies are provided for sample insulation applications and the coefficients to be used for calculations of different insulation applications are given via tables. In the last part of the thesis, the matter of how to calculate the total heat transfer coefficients if the compartment have boundary with inside air, outside air and seawater for same insulation application, has been clarified via examples. In the examples, a structural element supported by L profiles with dimensions of 15,24 x 10,16 x 0,64 cm is discussed. The distance between the strength elements is 91,44 cm. For an insulation application of 5 cm, total heat transfer coefficient through the ship's structure between inside compartment air and inside compartment air, between inside compartment air and outside air and between inside compartment air and sea water were calculated. The results were compared with the results obtained by SNAME experiments for the same insulation application. In the first example, the calculation is made for the boundary between inside air and inside air, and the total heat transfer coefficient is found to be 1,685 W/m2K. When compared to the test results published by SNAME, there was a difference of 1,26%. In the second example, the total heat transfer coefficient is calculated for the same insulation application on the boundary between inside air and outside air. The total heat transfer coefficient was calculated as 1,822 W/m2K and it was found that there was a difference of 1,25% between the results of the test published by SNAME. In the third example, the total heat transfer coefficient is calculated for the same insulation application on the boundary between inside air and sea water. In this case, total heat transfer coefficient calculated as 1,797 W/m2K and it was found that there was a difference of 2,92% between the results of the test published by SNAMEAlso, the negative effects of condensation and sweating on vessel's body have been explained and the methods to be used for sweating and condensation control have been clarified by pointing the importance of sweating and condensation control to be able to make proper heat insulation design.Under the section of example calculations, sweating control for a ship's structure has been done and explained how to calculate suitable insulation thickness to be prevented the sweating. The ceiling of a compartment in contact with outside air at -7°C in winter conditions is considered. As a result of the calculations, it was seen that sweating would occur on the surface of the 5 mm ceiling panel. The additional resistance required to avoid condensation was calculated and the appropriate panel thickness to prevent condensation was calculated as at least 11 mm.At the same part, it is explained step by step how to control the condensation that may occur in the inner layers of the structural component due to water vapor diffusion in the case of condensation control. Condensation control in a multi-layered structural component is detailed on an example and evaluated according to the condensation criteria in TS-825. The sample condensation control was carried out for 12 months on a ship which sails in Istanbul and the suitability of condensation criteria have been checked accordingly. It was observed that the condensation on the inner layers of the structural component started in November. According to calculations in November, December, January, February and March, a total of 2,356 kg/m2 of condensation occurred and In April, May and June, all of the condensation accumulated in the structural component was evaporated. In the conclusion part, the results and evaluations of all sample calculations are given. The application areas of this study and the importance of thermal insulation calculations on ships are mentioned. Suggestions have been made to improve the studies in this subject. 155

Bir suüstü savaş gemisinin beka kabiliyeti (survivability), tanımlanmış bir silah tehdidine karşı dayanımı ve asgari olarak geminin temel emniyetini ve işlerliğini sürdürme yeteneğinin derecesi olarak tanımlanmaktadır. Son yıllara kadar savaş gemilerinin beka kabiliyeti hesabı temel olarak yolcu/Ro-Ro gemilerine benzer şekilde gemi yaralı stabilite ve yaralı mukavemeti üzerine dayandırılarak deterministik metotlar ile belirlenmeye çalışılmış, ancak hızla gelişen risk metodolojisi ve bilgisayar simülasyonları nedeniyle hava savunma endüstrisindeki gelişmeler de dikkate alınarak daha bütüncül bir şekilde ele alınmaya başlanmıştır. Bu yaklaşımda; savaş gemisinin beka kabiliyeti, geminin vurulabilirlik (susceptibility), yaralanabilirlik (vulnerability) ve geri kazanabilirlik (recoverability) özelliklerinin bileşiminden oluşmakta ve klasik risk metodolojisine paralel olarak ifade edilmektedir. Buna göre; beka kabiliyeti, tehlikelerin oluşma olasılığı (vurulma olasılığı) ile etkinin (yaralanma olasılığı) çarpımı olarak ifade edilmekte ve risk azaltım metodunun (geri kazanabilirlik) bütüncül bir şekilde değerlendirmesini içermektedir. Bu çalışmada beka kabiliyetinin bu üç fonksiyonu ile risk metodolojisinden detaylı olarak bahsedildikten sonra bilgisayar simülasyonları ile beka kabiliyeti değerlendirilmesinin nasıl yapıldığı üzerinde durulmuştur. Çalışmanın ilerleyen bölümlerinde ise savaş gemilerinin beka kabiliyetinin iyileştirilmesine yönelik tasarım aşamasında göz önünde bulundurulması gereken yöntemler belirtildikten sonra savaş gemisi tasarımında beka kabiliyetinin değerlendirilmesine ilişkin geliştirilen bir metodoloji üzerinde durulmuştur. The survivability of a surface warship is defined as its resistance to a defined weapon threat and, as a minimum, the degree of its ability to maintain the basic safety and operability of the ship. Until recently, the survivability of the warship was basically determined by deterministic methods based on the damaged stability and damaged strength of the ship, similar to the passenger / Ro-Ro ships. However, due to the rapid development of risk methodology and computer simulations, it has begun to be considered in a more holistic manner considering the developments in the air defense industry. In this approach; the survivability of the warship consists of a combination of the susceptibility, vulnerability and recoverability of the ship and is expressed in parallel with the classical risk methodology. According to this; survivability is expressed as the probability of occurrence of hazards (the probability of being hit) and the effect (the probability of damage), and includes a holistic assessment of the risk reduction method (recoverability). In this study, after talking about these three functions of survivability and risk methodology in detail, how to assess the survivability with a computer aided simulations is given. In the following sections of the study, after specifying the methods that should be considered in the design stage for improving the survivability of the warships, a methodology developed for the assessment of survivability in warship design is emphasized. 125

Bu tezde doğada görülen makro yapıların teknolojik cihazların yüzeylerine işlenmesi durumunda hidrodinamik açıdan nasıl davranacağı araştırılmıştır. Doğadaki makro yapıları modelleyen en basit geometri kübik hücredir. Öncelikle kapak etkili kübik hücre içerisindeki akım incelenmiştir. Sonrasında kapak etkili hücre duvarlarına çıkıntılar eklenmiş, daha sonra kanal modellemesi gerçekleştirilmiştir. Modelleme 3 boyutlu, türbülanslı, zamandan bağımsız, sıkıştırılamaz akım yaklaşımı ile StarCCM+ ticari kodu kullanılarak sonlu hacimler yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Altı farklı Reynolds sayısı için hız, basınç, kuvvet değerleri bulunmuştur. Çalışmanın sonunda yüzey üzerindeki makro yapıların düzlem yüzeylere göre hidrodinamik yapıyı oldukça değiştirdiği ve bu değişikliklerin makro yapıların biçim ve büyüklüklerine de doğrudan bağlı olduğu ortaya çıkarılmıştır. In this thesis, it was investigated how the macro structures seen in nature behave hydrodynically in the case of processing the surfaces of technological devices. The simplest geometry that modeled macro structures in nature is the cubic cell. Firstly, the flow within the cap-acting cubic cell was examined. Then, riblets were added to the lid-driven cavity walls, and channel modeling was then performed. Modeling was performed by finite volume method using StarCCM + commercial code with 3-dimensional, turbulent, time-independent, incompressible current approach. Velocity, pressure and force values were found for six different Reynolds numbers. At the end of the study, it was found that the macro structures on the surface changed the hydrodynamic structure in comparison with the plane surfaces and these changes were directly related to the shapes and sizes of the macro structures. 97

Yapılan bu çalışmada in-sitü üretim tekniği kullanılarak Al ve AL-Cu sıvı matrisler içerisinde TiB2 partiküllerinin sentezlenmesi hedeflenmiştir. Daha sonra savurma tekniği ile fonksiyonel derecelendirilmiş kompozitlerin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. İlk olarak TiB2 partikülerinin sentezlenmesi için Al-Ti-B ve Al-Ti-B-Cu çözeltileri ayrı ayrı hazırlanmış 1200 ºC'a kadar çıkılmış ve bu sıcaklıkta 1 saat kadar beklendikten sonra havada soğumaya bırakılmıştır. Yapılan bu işlem sayesinde TiB2 partikülleri Al ve Al-Cu matris içerisinde kendiliğinden oluşmuştur. Bu şekildeağırlıkça yaklaşık olarak %3 TiB2 takviye oranına sahip külçeler üretilmiştir. Fonksiyonel derecelendirilmiş kompozitlerin üretimi amacıyla bu külçeler başlangıç malzemesi olarak kullanılmıştır. Fonksiyonel derecelendirilmiş kompozitlerin üretimi, kalıp içerisine yerleştirilen 150gr'lık külçelerin 800°C'de 15 dakika beklenerek `Al(sıvı)+TiB2(katı)` çözeltisi oluşturulmuştur. Bu sıcaklıkta 3000 rpm hızında 2 dakika savurma işlemine tabi tutularak havada soğumaya bırakılmıştır. Savurma döküm, graviti döküm, optik mikroskop, SEM, EDAX ve XRD tekniklerinin kullanıldığı çalışmada, üretilen kompozitlere sertlik ve abrasif aşınma testine tabi tutulmuştur. Derecelendirilmiş kompozitlerden kalıp dış cidarından içeriye doğru TiB2 /Al-Cu ve TiB2/Al kompozitlerin sertlik değerlerinde azalış, abresiv aşınma neticesindeki ağırlık kayıplarında ise artış olduğu görülmüştür. En yüksek sertlik değeri kalıp dış cidarlarında %21 takviye içeriğine sahip bölgelerde 115 HB iken %0 takviye oranına sahip kalıp iç bölgelerinde ise 19 HB olarak ölçülmüştür. 1000 grid zımpara kademesinde yapılan aşınma deneyleri sonrasında alüminyum matris içerisine ilave edilen %10 TiB2 ve %5 bakır ilavesi ile 0,005 gr'dan 0,002 gr' düştüğü görülmüştür. In this study, it was aimed to synthesize TiB2 particles in Al and AL-Cu liquid matrices by using in-site production technique. Then, the other aim was to examine the production and properties of functional graded composites by tossing technique. Firstly, Al-Ti-B and Al-Ti-B-Cu solutions were separately prepared to synthesize TiB2 particles, were increased to 1200 ° C and were allowed to become cold in the air after waiting for 1 hour in this temperature. Thanks to this process, TiB2 particles were formed automatically in Al and Al-Cu matrix. In this way, ingots with a reinforcement ratio of about 3% TiB2 were produced. With the aim of producing functional graded composites, these ingots were used as preliminary material. Al (liquid) + TiB2 (solid) solution was formed by that 150 gram ingots that are placed in the mold is waited for 15 minutes at 800 °C. It was subjected to tossing process at speed of 3000 rpm for 2 minutes and allowed to become cold in the air. In the study that is used centrifugal casting, gravity casting, optical microscope, SEM, EDAX and XRD techniques, the composites were subjected to hardness and abrasive wear test. It has been observed that the hardness values of TiB2 / Al-Cu and TiB2 / Al composites have decreased from the outer walls of the graded composites, and the weight losses due to abrasive wear have increased. The highest hardness value was measured as 115HB in areas with a reinforcement content of 21% in the outer walls of the molds and 19HB in the inner region of the mold with a 0% reinforcement ratio. After the wear tests carried out in the 1000 grid sanding stage, it was observed that with the addition of 10% TiB2 and 5% copper added into the aluminum matrix, it decreased from 0.005 gr to 0.002 gr. 133

Taylor-Couette-Poiseuille (TCP) akımı, pek çok mühendislik uygulamasında karşılaşılan akış yapısının temelini oluşturan akım sistemidir. Bu sebeple, niteliğinin anlaşılması ve doğru hesaplanması, söz konusu mühendislik uygulamalarının dizayn ve işletme güvenliği acısından önem arz etmektedir. Ayrıca, eksenel akım ve teğetsel hız gibi farklı dinamik parametrelerce şekillendirilen karmaşık bir akım yapısına sahip olması nedeniyle TCP sistemi türbülans teorisi alanındaki ilgi çeken bir konudur.Bu tez çalışmasında, akım ayrılması sebebiyle TCP akımındaki hidrodinamik alan ve türbülans yapısında oluşan etkiler araştırılmıştır. Bu amaçla, bilinen TCP geometrisi ile ayrılma akımlarını modellemek amacıyla başvurulan bir temel problem olan step akımı geometrileri birleştirilerek yeni bir akım sistemi oluşturulmuştur. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği yardımıyla, geniş bir eksenel akım ve Taylor sayısı aralığı için yeni oluşturulan akım geometrisinin sayısal çözümü gerçekleştirilmiş ve sonuçlar iki dinamik bileşenin de etkilerini ayrı ayrı içerecek biçimde iki farklı bakış açısıyla yorumlanmıştır. Söz konusu sonuçlar, ana akım hız bileşenleri, türbülasn yoğunlukları, sınır tabaka yapısı ve Reynolds gerilme tensörü bileşenlerinin dengesi gibi incelemeler üzerinden raporlanmıştır. Daha sonra, akım ayrılmasını incelemek üzere oluşturulmuş yeni akım alanı geometrisi sayısal olarak çözülmüş ve çözümler aynı geniş eksenel akım ve Taylor sayısı aralığı için tekrarlanmıştır.Çalışma sonucunda, uygulanan eksenel akımın TCP akımındaki iç silindir dönüşünün stabiliteyi bozucu yöndeki etkisini baskıladığını ve dönüş etkisinin akım alanının iç bölgelerine doğru penetrasyonunu azalttığı gözlenmiştir. İç silindir dönüşü kaynaklı teğetsel hızın akım alanını şekillendiren baskın parametre haline geldiğinde ise eksenel akım etkilerinin neredeyse hiç görülmemesine yol açtığı gözlenmiştir. Sınır tabaka yapısının evrensel profile uyum davranışının tersine döndüğü ve akım alanındaki türbülans gerilmeleri dengesinin değiştiği bölgeler olduğu tespit edilmiştir. Böylelikle, akım üzerindeki eksenel-teğetsel hız dengesi, sınırlı da olsa bir şablona oturtulmaya çalışılmıştır.Ayrılma etkisi de çalışmaya dahil edildiğinde, akım ayrılmasının siteme yeni bir stabilite bozucu etki getirdiği saptanmıştır. Ayrılma bölgesi büyüklüğünün ve dinamiklerinin eksenel ve teğet hızların dengesine göre değiştiği, oldukça karmaşık bir türbülans yapısı ortaya çıktığı ve akım ayrılmasının TCP sistemi içerisindeki akışın mekanik kaybını arttırarak hidrodinamik alanda önemli değişimlere neden olduğu gözlenmiştir. Ayrıca, iç silindir dönüşünün ayrılma akımlarında karşılaşılan vorteks oluşum mekanizmasını tamamen değiştirdiği saptanmıştır. Böylelikle, TCP akımındaki yeni bir kayıp mekanizması tanımlanarak nitelikleri araştırılmıştır. The Taylor-Couette-Poiseuille (TCP) flow is a fundamental configuration that forms the basis of the flow structure encountered in many engineering applications. For this reason, accurate calculations and understanding of the flow physics is important for the design and operation reliability of these applications. Besides, due to having a complex flow field that created by two different dynamical parameter like axial flow and tangential velocity, there is a growing interest to TCP flow, in the field of turbulance theory. In this thesis, the effects of flow seperation on the hydrodynamics and turbulent field of TCP flow. For this purpose, a new flow configuration was created by combining known TCP geometry and the backward facing step flow geometries, which is a benchmark case to model the separating/reattaching flows. Numerical solution of the new geometry was carried out via computational fluid dynamics, for a large range of Reynolds and Taylor Numbers. Results were analysed from two different point of view in regard to these dynamical parameters. The investigations are reported in terms of main flow velocity components, turbulence intencities, boundary layer structure and the balance of Reynolds stress tensor components. Later on, the fluid flow in the new geometry, which is combined to investigate the effects of flow seperation, was solved numerically and solutions are expanded for the same large range of axial and tangential flow conditions of TCP study.As a result of the study, it is seen that, imposed axial flow surpress the destabilizing effect of inner cylinder rotation and decrease the penetration of it into the inner regions of flow field. When the inner cylinder rotation based tangential velocity becomes the dominant parameter to shape the flow field, the effects of the axial flow diminish to a nearly negligible level. It has also been determined that there are some ranges where the boundary layer structure reverses its behavior of agreement to the universal law of the wall and balance of turbulence stresses are changed. When the flow seperation effects included into study, it is observed that, seperation act as a new destabilizing parameter in the flow field. Besides, the size and the Dynamics of the seperation region influenced by the balance of the axial/tangential velocities. A complicated turbulent field was arised from this interaction and flow seperation causes important variations in the hydrodinamic field and giving a rise to the mechanical loss of the fluid flow in the TCP system. Besides, it has been found that the inner cylinder rotation completely changes the vortex formation mechanism encountered in the separating-reattaching flows. Thus, a new loss mechanism was identified in TCP flow and its characteristics are investigated. 153

Yüzey pürüzlülüğü ve gemi direnci ilişkisi, uzun zamandır araştırmacıların ilgisini çeken bir konudur. Gemiler, denize indirildikleri andan itibaren biyolojik ve kimyasal kirlenmeye maruz kalırlar ve bu kirlenme neticesinde dış kaplamanın yüzey pürüzlülüğü artış gösterir. Bu artışa bağlı olarak gemi direnci ve dolayısı ile yakıt tüketimi de ciddi ölçüde artış gösterir. Bu durumun önüne geçmek amacı ile gemilerin dış kaplamaları sözkonusu kirlenmeyi en aza indiren antifouling boyalar ile boyanır ve gemilerin dış kaplaması periyodik olarak temizlenir veya yeniden boyanır.Gemilerde kullanılan fosil yakıtların bir sonucu olarak, gemi kaynklı hava kirliliği artış göstermekte, Uluslararası Denizcilik Örgütü hava kirliliğinin önüne geçmek adına yeni kısıtlamalar getirmektedir. Örgüt, sera gazı emisyonlarını düşürmek için yeni inşa edilecek gemilerin maksimum enerji verimliliği ile inşa edilmesini şart koşmaktadır. Bu nedenle, gemi performansının tasarım aşamasında hassas biçimde tahmin edilmesi önem arz etmektedir.Günümüzde, gemilerde çok çeşitli antifouling deniz boyaları kullanılmaktadır. Her boyanın çeşitli avantaj ve dezavantajları vardır. Herbir boya dış kaplama yüzeyinde farklı pürüz dokusu oluşturur. Bu nedenle herbir boyanın gemi direnci üzerindeki etkisi de farklıdır. Farklı boyaların direnç üzerindeki etkilerinin belilenmesi, tasarım aşamasında geminin hidrodinamik performansının belirlenmesi bakımından kritik öneme sahiptir. Bu nedenle bu çalışmada farklı deniz boyalarının sürtünme direnci üzerindeki etkileri incelenmiştir.Türbülanslı sınır tabakalar geleneksel olarak kendi içinde farklı fiziksel özellikler gösteren alt bölgelerden oluşur. Bu bölgeler, iç bölge ve dış bölge olarak iki ana gurupta incelenir. İç bölge kendi içinde viskoz alt tabaka ve logaritmik alt tabaka olarak ikiye ayrılır. Yüzey pürüzlülüğünün akış üzerindeki etkileri, sınır tabakanın iç bölgesinde gösterir ve duvar sınırından uzaklaştıkça pürüz etkileri azalır. Tüm pürüz elemanlarının yüksekliği viskoz alt tabakanın içinde yer aldığında ortalama akış özellikleri üzerinde bir değişiklik yaşanmaz. Bu tür yüzeylere hidrolik açıdan pürüzsüz yüzeyler denir. Bazı pürüz elemanları viskoz alt tabaka sınırının üzerine çıktığında, bu elemanların arkasında küçük girdaplar ve akım ayrılmaları meydana gelir. Yüzey pürüzlülüğü arttıkça, pürüz elemanlarının arkasında büyük akım ayrılmaları oluşmaya başlar ve bu akış rejimi tam pürüzlü akış rejimi olarak adlandırılır. Pürüzlü yüzeyde gelişen türbülanslı akışta logaritmik bölgedeki ortalama hız profili, pürüzsüz yüzeye kıyasla paralel olarak bir miktar aşağı kayma gösterir. Aşağı kaymanın büyüklüğü pürüzlülük fonksiyonu ile temsil edilir. Bu çalışma kapsamında yürütülen HAD analizlerinde yüzeylere ait pürüzlülk etkileri, daha önceden belirlenen pürüz fonksiyonları ile hesaplamalara dâhil edilmiştir. 5. Bölüm'de gemi direnci, direnç bileşenleri ve ölçekleme yöntemleri anlatılmaktadır. Gemiler, seyir süresince hareketlerine zıt yönde bir idrenç kuvvetine maruz kalırlar. Direnç kendi içinde farklı bileşenlere ayrılır. Farklı bileşenler farklı fiziksel özellikler sergilediklerinden bileşenlerin doğru tanımlanması anlaşılması model deneyi verilerinin gemi ölçeğine dönüştürülmesi bakımından önemlidir. Gemi dış kaplaması üzerinde oluşan teğetsel gerilmelerin yüzey boyunca toplamı sürtünme direncini verir. Yüzey üzerindeki normal gerilmelerin toplamı ise basınç direnci veya artık direnç olarak adlandırılır. Artık direnç kendi içinde dalga direnci ve viskoz basınç direnci olarak iki alt bileşene ayrılır. Sürtünme direnci ve viskoz basınç direnci viskozite etkisi ile ortaya çıktığından bu dirençlerin toplamına viskoz direnç adı verilir.Gemi dış kaplamasındaki yüzey pürüzlülüğünün sürtünme direncini artırdığı ilk gemicilik uygulamalarından beri bilinmektedir. Ancak pürüzlülük sınır tabaka içindeki akış özelliklerini etkilediğinden, iz bölgesindeki akışı da dolaylı olarak değiştirir. Bu nedenle viskoz basınç direncinin de yüzey kalitesine bağlı olarak değişmesi beklenebilir. Bu çalışmanın önemli bir bulgusu, Reynolds sayısı 106 – 107 aralığında iken pürüz nedeni ile sürtünme direncinde ortaya çıkan artış oranı ile viskoz basınç direncinde ortaya çıkan artış oranının neredeyse eşit olduğudur.Akış, matematiksel olarak, zamandan bağımsız Reynolds Ortalamalı Navier Stokes (RANS) denklemleri ile modellenmiştir. Reynolds gerilmeleri çift tabaka yaklaşımlı gerçeklenebilir k-ε türbülans modeli ile hesaplanmıştır. Denklemler Star CCM+ yazılımı kullanılarak sonlu hacimler tekniği ile ayrıklaştırılmış ve segregated çözüm algoritması ile çözülmüştür. Çözüm yöntemine ait detaylar Bölüm 5'te açıklanmaktadır.Analizlerde beş farklı antifouling deniz boyası ve iki farklı zımpara kâğıdı göz önüne alınmıştır. Duvar fonksiyonlarında kullanılan pürüzlülük fonksiyonları için önceki çalışmalardan elde edilen deneysel verilerden yararlanılmıştır. Sayısal analizler, üç farklı geometri ile yürütülmüştür. İlk aşamada düz levha etrafındaki akış incelenmiş ve sonuçlar deneysel verilerle kıyaslanarak çalışmanın doğruluğu gösterilmiştir. Daha sonra Wigley tekne formu ve Kriso Konteyner Gemisi (KCS) etrafındaki akış modellenmiş, viskoz basınç direncinin ve sınır tabakadaki akış özelliklerinin değişimi araştırılmıştır. Pürüzlülüğün sınır tabaka içindeki türbülans şiddetini arttırdığı, hız değerlerini düşürdüğü, buna bağlı olarak yerel kayma direncini ve toplam sürtünme direncini arttırdığı gözlenmiştir. İz bölgesindeki akış karakterinde de dolaylı bir değişim meydana geldiği saptanmış ve viskoz basınç direncinin de sürtünme direncine benzer bir oranda arttığı gözlenmiştir.Çalışmanın son kısmında ise KCS için iki farklı seyir hızında gemi ölçeğinde sürtünme direnci değerleri hesaplanmıştır. Yeni uygulandıklarında, deniz boyalarının, gemi direncini pürüzsüz bir dış kaplama yüzeyine kıyasla %3 - %8 arasında arttırdığı saptanmıştır. Bir başka önemli bulgu ise, Silikon bazlı foul release boyaların kendinden parlatmalı Tri-Bütil Kalay boyalara kıyasla %3 civarında daha düşük dirence yol açtığıdır. The relationship between surface roughness and ship resistance has long been of interest to researchers. Ships are exposed to biological and chemical contamination from the moment they are launched, and the surface roughness of the outer surface increases as a result of this contamination. Due to this increase, ship resistance and consequently fuel consumption increase considerably. In order to avoid this situation, the outer surface of the vessels are painted with antifouling paints which minimize such contamination and the surfaces of the vessels are periodically cleaned or repaired.As a result of the fossil fuels used in ships, ship-based air pollution increases, and the International Maritime Organization imposes new restrictions about air pollution. The restrictions require new ships to be constructed with maximum energy efficiency to reduce greenhouse gas emissions. Thus, it is important to accurately estimate the ship performance at the design stage.Today, ships use a wide range of antifouling marine paints. Each paint has several advantages and disadvantages. Each paint creates a different roughness texture on the outer surface. Thus, the effect of each paint on ship resistance is also different. Determining the effects of different paints on resistance is critical in determining the hydrodynamic performance of the vessel during the design stage. Hence, the effects of different marine paints on ship resistance were investigated in this study.There are two main objective of this thesis. First, it is aimed to develop a simple and convenient solution methodology for modeling the surface conditions based on the statistical and previous experimental data. Second objective is to calculate the surface effects for various vessel geometries to investigate the relationship between viscous pressure resistance and roughness conditiouns. It is expected that the methodology provides useful information about resistance which enables engineers to design more efficient and envirenmontally friendly ships.Second section of the thesis is dedicated to the antifouling marine paints. Traditional paints are still being used in small vessels, which are highly sensitive to the alkaline. Additionally, traditional paints have only 6 months to one year of service lives. Controlled Depletion Polimers are generated from the traditional antifoulings with more service lives. Both of these paints have limited applications on commercial vessels. The big commercial ships were using the Tributil Tin paints before 2000. The main advantage of the this technology is the amazing service life of 5 years. However, using these paints were banned with an international regulation by International Maritime Organization (IMO). Foul release antifoulings are becoming popular nowadays with their good hydrodynamic and long-life features. The turbulent boundary layers are conventionally composed of sub-regions which exhibit different physical properties. These regions are examined in two main groups as inner region and outer region. The inner region is further divided into viscous sublayer and a log-law layer. The surface roughness affects the inner part of the boundary layer and the effect of the roughness decreases as the distance from the wall increases.Surface conditions becomes more effective on the average flow properties as boundary layer thickness decreases. Thus, roughness condition on the fore part of a ship has the major effect on the resistance increase. When the height of all roughness elements is within the viscous sublayer, there is no change on the average flow properties. Such surfaces are called hydraulically smooth surfaces. When some roughness elements rise above the viscous sublayer partially, small eddies and separations occur behind these elements. This flow regime is called the transition regime. As the surface roughness increases, large flow separations begin to form behind the roughness elements and this flow regime is called the fully rough flow regime.The roughness conditions of real engineering surfaces are more complex considering with the regular roughness of sand grains. Some researches reveals that, such surfaces can be modeled successfully with a single roughness function in the log-law region. The function should be chosen meticoulesly based on the flat plate experiments though. In the turbulent flows over the rough surfaces, the mean velocity profiles in the log-law region show parallel decreases according to the mean velocity profiles of smooth surfaces. The magnitude of the decreases are represented by the roughness functions. In the CFD analysis carried out within the scope of this study, the roughness effects of the surfaces were included in the calculations with predetermined roughness functions.Chapter 5 describes ship resistance, resistance components and scaling methods. Ships are subjected to a resistance force in the opposite direction to their movements during the operation. Resistance itself is divided into different components. Since different components exhibit different physical properties, correct identification and understanding the components is important in converting the model test data to the ship scale. The sum of the tangential stresses on the ship's Shell plating along the surface gives frictional resistance. The sum of the normal stresses on the surface is called pressure resistance or residuary resistance. The residuary resistance is itself divided into two sub-components as wave resistance and viscous pressure resistance. Since the frictional resistance and viscous pressure resistance are largely due to the viscos effects, the sum of these resistances is called viscous resistance.Starting from the 19th century, ship hydrodynamists developed various approaches to calculate the total resistance of a hull from scaled model experiments. All of such methodologies can be examined in two main section, one being conventional approach based on Froude Hypothesis and other is called form factor approach. However, mutual interactions of the resistance component are not complately understood. It has been known since the first marine applications that the surface roughness of the ship's outer surface increases the frictional resistance. However, as the roughness affects the flow characteristics in the boundary layer, it also indirectly changes the flow in the wake zone. Thus, the viscous pressure resistance can be expected to change depending on the surface quality. The flow is mathematically modeled by steady Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) equations. Reynolds stresses were calculated by using two layer realizable k-ε turbulence model. Equations are solved by Finite Volume Method (FVM) with a segregated algorithm using Star CCM+ software. The details of the solution method are described in Chapter 5.Five different antifouling marine paints and two different sandpapers, in addition to a smooth referance surface, were considered in the analysis. For the roughness functions used in wall functions, experimental data obtained from previous studies were used.Numerical analyzes were conducted with three different geometries. In the first stage, the flow around the flat plate was examined and the results were validated by comparing with the experimental data. The validation study were conducted with two Reynolds numbers. Except for one surface, which contains the most extreme roughness characteristics, results were in extremely good agreement with the experiments with 3% relative error at most.Then the flow around the Wigley form and the Kriso Container Ship (KCS) was modeled, and the change of the viscous pressure resistance and the flow properties in the boundary layer were investigated. In order to determineJust from the common sense, one can claim that the frictional resistance shoul increase when the surface becomes more rough. It is not that obvious, however, when it comes to the viscous pressure resistance. In this part of the study reveals that the viscous pressure resistance shows similar tendency with the frictional resistance in the Reynolds number range of 106 – 107. This means that the form factor stays the same in that range of Reynolds number.It has been observed that as the roughness increases, the turbulence intensity in the boundary layer increases, the velocity values decrease, and the local slip resistance and total frictional resistance increase. It has been observed that an indirect change in the flow character in the wake region has also occurred and the viscous pressure resistance has increased at a rate similar to the frictional resistance.In the last part of the study, frictional resistance values were calculated for ship scale at two different service speeds. Newly applied, marine paints were found to increase ship resistance by 3% - 8% compared to a smooth exterior surface. It is seen that, the increase of resistance is smaller in ship scale due to the fact that the boundary layer thickness around the ship is bigger then the model. Another important finding is that silicone-based foul release paints give about 3% lower resistance than self-polishing copolymer Tri-Butyl Tin (SPC TBT) paints. 135

İnsanlık tarihinde denizciliğin başladığı yıllardan günümüze kadar geçen sürede rüzgâr gücünden gemilerde istifade edilmesi her dönemde gerçekleşmiştir. Antik çağlarda ağırlıklı olarak deniz ticareti ve deniz savaşları büyük oranda rüzgâr gücünün kullanıldığı gemiler ile sağlanmaktaydı. 18. yy da sanayi devrimiyle birlikte buhar gücünün birçok alanda kullanılmaya başlanmasıyla ve daha sonraları içten yanmalı motorların da gelişimiyle birlikte, rüzgâr gücünün bu alanlarda kullanımı etkinliğini yitirmiştir. Günümüzde ise daha çok spor amaçlı üretilen teknelerde ve yatlarda kullanılmakta olan rüzgâr enerjisinin, çevre dostu olmasının yanında sessiz ve temiz bir enerji kaynağı oluşu onun bahsi geçen bu tip teknelerde tercih edilmesine neden olmaktadır. Teknelerin performansını iyileştirmeye yönelik çalışmalar eski çağlarda genellikle deneme yanılma ve gözlem yoluyla yapılmış, günümüzde ise hem analitik hem de deneysel/sayısal olarak yapılmaktadır. Önceki yapılan çalışmalar incelendiğinde yapılan çalışmaların tek bir tekne ve yelken donanımı için ve/veya sabit bir rüzgâr hızı ve açısı altında farklı yelken donanımlarının incelenmesi şeklinde sınırlı kaldığı görülmektedir. Bu çalışmada ise 9.15, 14.25 ve 19.50 m boya sahip tekneler için her bir tekneye karşılık gelecek şekilde 81 adet farklı yelken donanımları oluşturularak bu tekne ve donanımların 6, 12 ve 20 knot rüzgâr hızında ve her bir rüzgâr hızı için rüzgâr açısının rüzgâra karşı olduğu durumda 45, 90 ve 110 derece, rüzgârın arkadan geldiği durumda ise 90, 120 ve 140 derecedeki tekne hızı, bayılma açısı, ileri kuvvetler, yan etkiyen kuvvetler, kaldırma kuvvetleri, doğrultucu momentler, hidrodinamik momentler ve aerodinamik momentler yönünden incelenmiştir. Her bir kategorideki inceleme için 4374 adet veri elde edilmiş ve bu elde edilen verilerden yola çıkarak birtakım öngörülerde bulunulmuştur.Verilerin elde edilmesi için Maxsurf - VPP (Velocity Prediction Programme) programı kullanılarak boyutları belirlenen tekneler ve teknelere ait yelken donanımları oluşturulmuş ve oluşturulan bu teknelere ait sonuçlar yukarıda bahsi geçen koşullar için ayrı ayrı elde edilmiştir. Elde edilen bu sonuçlar ile tekne hızının performansı belirleyen en önemli paremetrelerden birisi olması dolayısıyla tekne hızına göre her bir gemi boyuna karşılık gelen farklı rüzgâr hızı ve açılarına göre en yüksek sonucu veren % 25 sonuca ait yelken donanımları tespit edilmiştir. Bu aşamadan sonra her bir rüzgâr durumuna karşılık gelen bu % 25'lik dilime giren sonuçların ortalama değerlerinden yola çıkılarak farklı gemi boylarına göre inceleme yapıldığında istenilen gemi boyu için tanımlı olan rüzgâr koşulundaki tekne hızını tahmin etmek mümkün olmuştur. Bunlara ek olarak bayılma açısı ve sürüklenme kuvvetlerinin tahmini de sağlanmaktadır. Her bir tekne boyuna karşılık gelen farklı rüzgâr durumlarındaki bahsi geçen en iyi % 25 sonuçların tümünden yola çıkarak o tekne boyu için tüm rüzgâr koşullarında iyi sayılabilecek bir yelken donanımı belirlemek mümkün olmuştur. Her bir gemi boyu için elde edilen bu yelken donanımlarından yola çıkarak 9 ile 20 m arasında olan salmalı yatlar için performans yönünden iyi sayılabilecek yelken donanım boyutlarının belirlenmesi mümkün olmuştur. Bu durum yapılan çalışmaların sonucunda elde edilen denklemlerle program kullanmaya gerek kalmadan sağlanmaktadır. Elde edilen denklemlerin doğruluğu 16 m ve 18 m boyunda yeni tekneler oluşturulup o teknelere uygun yelken donanım boyutlarının da yine denklemler yardımıyla belirlenmesiyle birlikte tanımlı rüzgâr şartları için hız sonuçlarının elde edilmesi ve sonrasında bu sonuçlar ile aynı yelken donanımı için program kullanılarak elde edilen sonuçlar arasındaki fark değerinin tüm sonuçların ortalamasında % 1.75 civarında kalması elde edilen denklemlerin hızlı bir şekilde sonuç elde etmekte kullanılabileceğini göstermektedir. In the history of humanity, from the beginning of the seafaring period to the present day, the use of wind power in ships has been realized in every period. In ancient times, mainly maritime trade and naval battles were provided with ships using largely wind power. With the industrial revolution in the 18th century, the use of steam power in many areas and later the development of internal combustion engines, the use of wind power in these areas has lost its effectiveness.Nowadays, the use of wind energy, which is being used in boats and yachts, which are mostly produced for sport purposes, is a quiet and clean energy source besides being environmentally friendly and it is preferred to be preferred in these types of boats. The studies to improve the performance of the boats were made by trial and error and observation in ancient times, and nowadays both analytically and experimentally. When the previous studies are examined, it is seen that the studies are limited to the examination of different sailing equipment for a single boat and sailing equipment and under a constant wind speed and angle.In this study, 81 different sailing equipment was created for boats with 9.15, 14.25 and 19.50 m length, corresponding to each boat, where the wind angle of these boats and equipment was 6, 12 and 20 knots, and the wind angle for each wind speed was against the wind 45 90, 110 and 110 degrees, and 90, 120 and 140 degrees in the case of the boat speed, fainting angle, forward forces, side-effect forces, lifting forces, rectifier moments, hydrodynamic moments and aerodynamic moments were examined. For each category, 4374 data were obtained and some predictions were made based on the data obtained.In order to obtain the data, sailing equipment of the boats and boats whose dimensions were determined by using Maxsurf-VPP (Velocity Prediction Program) program were formed and the results of these boats were obtained separately for the conditions mentioned above. As a result of these results and boat speed is one of the most important parameters that determine the performance of the boat speed according to the different wind speed and angles corresponding to the size of each ship with the highest result of 25 % of the results of sailing equipment has been identified. After this stage, it is possible to estimate the speed of the boat in the wind condition defined for the desired ship length when the average values of the results of this 25 % slice corresponding to each wind condition are examined according to the different ship lengths. In addition, the heel angle and form drag forces are estimated.It was possible to determine a sail that could be considered good in all wind conditions for that boat length, starting from all of the top 25 % results mentioned in the different wind conditions corresponding to each boat height. Based on these sailing equipment obtained for each ship length, it was possible to determine the performance of sailing equipment that could be considered good for the sailing yachts between 9 and 20 m. This situation is achieved by using the equations obtained as a result of the studies without the need to use the program.The accuracy of the obtained equations is 16 m and 18 m in length with new boats formed and the appropriate size of the sailing equipment with the help of the equations with the determination of the speed results for the defined wind conditions, and then with the results for the same sailing equipment using the program for the difference between the results of the difference between the results 1.75 % of all results mean that the equations can be used to obtain results quickly. 284

Türk savunma sanayi son yıllarda hızlı bir gelişim göstermiş olup özellikle denizcilik ve askeri gemi ile ilgili önemli projeler gerçekleştirmiştir. Türk Deniz Kuvvetleri MİLGEM projesi ile başlayan yerlileştirme hamlelerinde şimdiye kadar korvet sınıfı gemilerin tasarım ve inşasını tamamlamış, farklı suüstü ve sualtı platformlarının inşa ve tasarım çalışmalarına devam etmektedir.Modern teknolojiye sahip enerji tüketen sistemler için enerji verimliliği, enerji optimizasyonu, enerji talep tahmini, teknoloji transferi, modernizasyon gibi kavramlar üzerinde çalışmalar uzun zamandır devam etmektedir. Ancak herhangi bir sistemde bu konu hakkındaki çalışmaların yapılabilmesi için öncelikle sistemler için veriler doğru bir şekilde toplanmalı ve analiz edilmelidir.Yapılmış olan bu çalışmada öncelikle genel amaçlı bir fırkateyn için enerji tüketen sistemler belirlenmiş ve referans enerji sistemi oluşturularak sistemdeki enerji akışı kolayca anlaşılacak biçimde hazırlanmıştır. Daha sonra bir yıllık enerji tüketimleri belirlenmiş ve veriler LEAP model programına aktarılarak sistem modellenmiştir. LEAP programı ile yapılan hesaplamalar ve görselleştirmeler sonuçlar bölümünde paylaşılmıştır. Yapılmış olan bu çalışma ile sistemdeki enerji tüketimi hesaplanabilmekte, enerji kullanan teknolojilerinin talep dağılımı oluşturulmakta ve sistemdeki enerji akışı sankey diyagramı ile gösterilmektedir. Çalışmanın sonuçlarının üst düzey karar vericilere rehberlik etmesi amaçlanmaktadır. Turkish defense industry has been developing rapidly in recent years and has realized significant projects especially in the field of maritime. Turkish Naval Forces(TNF) kicked off its national vessel develpment efforts with MİLGEM project. So far TNF completed the desing and building process of the corvette class ships and it continious with devolepment phases for different surface and underwater combatant platforms.There are ongoing global studies on concepts such as energy efficiency energy optimization, energy demand forecast, and technology modernization for modern energy-consuming systems. However, in order to perform these studies data for the systems should be collected and analyzed correctly.In this study, energy consuming systems were determined for a generic frigate and the was created accordingly with reference energy system. Then, annual energy consumption was determined and the data was transferred to the LEAP model program to model the system. The calculations made and visuals created are shared in the results chapter. Thereby, system's energy flow was designed in a way so it could be easily understood. In this study, system's energy consumption was calculated and energy-consuming technologies' demand distribution was illustrated in Sankey diagrams along with system's energy flow. The results of the study are intended to facilitate the work of decission. 94

Her sektörde izlenebildiği gibi gemi inşaat sektöründe de modern yönetim anlayışıyla birlikte kurulan proje yönetim sistemleri, tersanelerin karmaşık iş akış süreçlerini planlayarak düzenli ve kontrollü bir şekilde yerine getirmeleri ile beraber üstlenilen projeleri istenilen süre, beklenilen kalite ve hesaplanan maliyette tamamlamalarına olanak sağlamaktadır. Uzun yıllardır tersanelerimiz Türk ve yabancı armatörlere anahtar teslim veya çelik tekne halinde büyük ve teknolojik alt yapıya sahip gemiler inşa etmeye başlamış ve bu süreçte planlamadan ve proje yönetim tecrübesi eksiklerinden kaynaklanan birtakım sıkıntıların oluştuğu görülmüştür. Tersanelerin birden çok farklı tipte ve adette gemi projesini eş zamanlı olarak sürdürmesi, büyüyen gemi tonajları ve boyutları, uluslararası projelerin ülkemize kazandırılması, sektörde büyüyen ihracat hacmi ve birçok gemi inşa yan sanayi firmasının aynı merkezden yönetilmeye çalışılması gibi nedenlerden ötürü karşılaşılabilecek problemleri önlemek için proje yönetim süreçlerinin düzenlenmesi ihtiyacı doğmuştur. Proje yönetiminin en önemli noktası olan, doğru kararların doğru zamanda alınması gerekliliği nedeniyle tersaneler karar verme süreçlerini iyileştirilmesi çabası içerisine girmişlerdir.Bu çalışmada, tersanelerin dünya pazarındaki rekabet ortamında başarılı olabilmelerini sağlamada, projenin başlangıcından bitimine kadar olan bütün karar verme süreçlerinde uygulayabilecekleri çok kriterli karar verme yöntemlerinden bulanık mantık ile sentezlenmiş bulanık AHP ve bulanık TOPSIS yöntemlerini kullanarak, özel bir tersanenin inşa edebileceği ideal gemi tipini belirleme uygulaması yapılmıştır. Bu amaç doğrultusunda, uzman karar vericilerin görüşleri ile belirlenen on adet kriter ile tersanenin daha önce tecrübe ettiği ve yeni pazara girmeye çalıştığı yedi adet alternatif gemi değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar ile tersanenin inşa etmesi ideal olan gemi tipi belirlenmiştir. Project management systems established with modern management approach in shipbuilding sector as well as being able to be monitored in every sector, enable the shipyards to perform complex business processes by planning them regularly and to complete the projects in the expected time, quality and cost. For many years, our shipyards have started to construct large and technological vessels for Turkish and foreign ship owners as turnkey or hull construction and it has been observed that there are some problems arising from planning process. Due to some reasons such as the shipyards continue many types and numbers of ship projects at the same time, growing ship sizes and tonnages, bringing international projects to our country, growing expert volume in the maritime sector, trying to manage many shipbuilding suppliers from the same center that there is a need to organize project management processes in order to prevent the problems. As the most important point of the project management is the necessity of making the right decisions at the right time, the shipyards are starting to make improvements in decision-making processes.In this study, in order to ensure the success of shipyards in the competitive environment in the world market fuzzy AHP and fuzzy TOPSIS methods synthesized by fuzzy logic, which can be applied in all decision making processes from the beginning of the project to the end of the project, are applied to determine the type of ideal ship that can be construct. For this purpose, seven alternatives that the shipyard has experienced and attempted to enter the new market have been evaluated with ten criteria determined by expert decision makers' opinions. With the results obtained, the ship type that is ideal for the construction of the shipyard has been determined. 131

Bir geminin yaşam döngüsünün en yüksek çevresel etkileri, inşa ve ömür sonu / geri dönüşüm aşamasında meydana gelmektedir. Bu çalışmada, Türkiye'deki ilgili sahalardan çelik tekne yapımı için toplanan veriler ve farklı tipteki gemiler için çelik tekne geri dönüşüm aşamalarından elde edilen veriler, çevresel etkileri belirlemek için SimaPro 8.2.3 yazılımı ve CML-IA metodolojisi kullanılarak değerlendirilmiştir. Abiyotik tükenim, abiyotik tükenim (fosil yakıtlar), asitleştirme, ötrofikasyon, küresel ısınma, ozon tükenimi, insan toksisitesi, temiz sudaki ekotoksisite, deniz suyu ekolojik toksisitesi, toprak ekotoksisite ve fotokimyasal oksidasyon kategorilerine ait sonuçlar elde edilmiştir. Yaşam döngüsü envanterlerinden ve etki değerlendirmesinden elde edilen sonuçlar, gemi inşasından kaynaklanan ilgili etkilerin ve gemi tipinin karmaşıklığının bu etkiler üzerinde yüzde 85 'lik önemli bir paya sahip olduğunu göstermiştir. Çalışma Yaşam döngüsü analizi (YDA)'nin gemi sahibi, tersane yöneticileri, klas toplulukları, gemi geri dönüşüm tesisleri ve denizcilik çevre endüstrilerindeki kamu otoriteleri gibi paydaşlara yardımcı olabilecek değerli bir araç olduğunu göstermiştir. The highest environmental impacts of a ship's life cycle occurred during building and end-of-life / recycling phase. In this study, data gathered from the related sites in Turkey for steel hull building and its almost reverse process of steel hull recycling phases for different type of ships have been assessed by using SimaPro 8.2.3 software and CML-IA methodology to determine environmental impacts categories of abiotic depletion, abiotic depletion (fossil fuels), acidification, eutrophication, global warming, ozone depletion, human toxicity, freshwater aquatic ecotoxicity, marine aquatic ecotoxicity, terrestrial ecotoxicity and photochemical oxidation. Results from life cycle inventories and impact assessment shown that 85 percent of the related impacts caused by shipbuilding and the complexity of the ship type have a significant effect on these impacts. The paper showed LCA to be a valuable tool which can help stakeholders such as ship owners, shipyards managers, classification societies, ship recycling facilities and public authorities in marine end environmental industries. 65

Yatırımcıların ve kullanıcıların gereksinimlerini karşılayan bir ticari gemi tasarımı yapmak çok sayıda farklı disiplinin bir araya geldiği, ileri düzeyde bir uğraş gerektirir. Tasarım; ekonomik, teknolojik, tasarım standartları ve kural koyucularını şart koştuğu regülasyonlar, fiziksel ve fonksiyonel ihtiyaçlar gibi birbiriyle çatışan faktörlerin bulunduğu bir belirsiz ortamda başlar. Tasarım standartları ve kural koyucuların regülasyonlarının başarıyla karşılanması, yatırımcı ve son kullanıcının gereksinimlerini karşılamada yetersiz kalabilir. Bu nedenle, sadece teknik kural ve regülasyonlara uyan bir tasarım yapmaktan öte, kullanıcıların tercihlerini ve gereksinimlerini ön sıraya alan sistematik bir tasarım çerçevesine ihtiyaç duyulmaktadır.Bu çalışmada, ticari bir geminin kavramsal tasarım sürecinde müşterinin gereksinimlerini göz önüne alarak beklentilerini azami seviyede karşılamak için Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP) ve kalite fonksiyon göçerimi (KFG) tekniğini birlikte kullanılmaktadır. Yapılan örnek bir vaka çalışması sonucunda, ileri mühendislik ve simülasyon yazılımları kullanımı, sevk sistemi çözümleri, ana boyutların, hız/güç ve tekne formunun optimizasyonu birincil derecede öne çıkan müşteri gereksinimleridir. Hızlı yük elleçleme sistemleri, geniş ve konforlu yaşam mahalleri ve çok çeşitli yüklerini taşıyabilmek ise müşteri gereksinimi açısından son sırada çıkan gereksinimlerdir. Designing a commercial ship that meets the needs of investors and operators requires an advanced level of engagement, with many and different disciplines coming together. Design begins with an uncertain environment where there are conflicting factors, such as physical, functional, and regulatory requirements that require economic, technological factors, design standards and regulations. To meet design standards and regulations can be insufficient to meet the needs of the investor and operators. Therefore, there is a need for a systematic design framework that prioritizes the preferences and requirements of users, rather than simply fits the technical rules and regulations.In this study, Analytic Hierarchy Process (AHP) and quality function propagation (QFD) technique are used together to meet the expectations of the customer in the conceptual design process of a commercial ship in order to maximize their expectations. As a result of a case study, A, B, C are the primary requirements of the user. Fast cargo handling systems, large and comfortable living spaces for crew and ability to carry various type of cargoes are the last requirements in terms of customer requirements 83

2020 yılı sülfür regülasyonuyla birlikte sülfürsüz alternatif yakıtların önemi artmaktadır. Çevreci, maliyet avantajlı, emniyetli ve uygulanabilir çözümlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla bu çalışmada, atık kızartma yağından elde edilen biyodizel-dizel karışımlarının dizel motorlarda kullanımının motor performansı ve emisyona etkileri, dört stroklu, tek silindirli, doğal emişli, su soğutmalı ANTOR 3LD510 dizel motorunda deneysel olarak araştırılmıştır. Biyodizel oranı hacimsel olarak %0, %20, %50 ve %100 seçilmiş ve tam yükte, farklı devirlerde deneyler gerçekleştirilmiştir. Biyodizel kullanımıyla birlikte tork ve güçte ciddi bir değişim gözlenmezken, biyodizelin düşük alt ısıl değerinden dolayı özgül yakıt sarfiyatı %10.8' e kadar artmıştır. %20 orandaki biyodizel yakıtı bütün emisyonlarda düşüş gerçekleştirip, özgül yakıt sarfiyatında minimum artışa (ortalama %1.66) sahip olduğundan dolayı optimum yakıt karışımı seçilmiştir. B20 ile HC, CO, CO2, NOx, duman koyuluğu, O2 emisyonlarında sırasıyla %40.97, %20.89, %4.94, %4.97, %37.4, %32.92' lere ulaşan azalmalar elde edilmiştir. With the sulphur regulation in 2020, the importance of sulphur free alternative fuels is increasing. Ecofriendly, cost-effective, safe and feasible solutions are needed. For this purpose in this study, the effects of biodiesel-diesel mixtures usage obtained from waste frying oil in diesel engines on engine performance and emission were investigated experimentally in four stroke, single cylinder, naturally aspirated, water cooled ANTOR 3LD510 diesel engine. Biodiesel ratios were chosen 0%, 20%,50% and 100% percentage by volume and experiments were carried out at full load and different engine speeds. With the use of biodiesel, there was no significant change in torque and power, however specific fuel consumption increased by up to 10.8% due to the lower calorific value of biodiesel. 20% biodiesel ratio was chosen as optimum blend ratio because it achieves reduction at all emissions and have minimum rise at brake specific fuel consumption (averagely 1.66%). With B20, reductions of HC, CO, CO2, NOx, smoke opacity and O2 emissions were obtained up to 40.97%, 20.89%, 4.94%, 4.97%, 37.4%, 32.92%, respectively. 99

Gemi işletim sistemlerinin uzun ömürlü olması ve düzenli çalışması, uygulanan planlı bakım sistemleri ile mümkün olmaktadır. İşletmeler tarafından cevaplanmak istenen soruların başında, kısıtlı bütçe ortamında bakımın tatmin edici bir şekilde yapılma olasılığı ile; başlangıç ve bitiş zamanlarının doğru öngörülme isteği gelmektedir. Gemi bakımlarının planlanmasında önceliklerin kısa sürede belirlenmesi hedeflenilerek, gemilerin faal kalma sürelerinin uzatılması ve icra ettiği faaliyetlerden en fazla kazancı sağlaması amaçlanmaktadır. Ancak, gemilerin beklenmedik zamanlarda karşılaştığı arızalara bağlı bakım faaliyetlerinin tahmin edilmesi oldukça zordur. İşletmeler havuz onarımları gibi ağır bakımları yapmak zorunda kaldıklarında büyük zaman ve mali kayıplar ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle tüm işletmelerde arıza ile onarım kayıtlarının eksiksiz tutulması, personel eğitimlerinin aksatılmadan yapılması, düzenli denetim faaliyetlerinin icra edilmesi ve tüm bakım prosedürlerinin üretici talimatlarına uygun, bilinçli ve planlı yürütülmesi gerekmektedir.Gemilerde, yataklama donanımının yerleşimine göre, şaft ve pervane ağırlığından kaynaklı, yataklarda büyük aşınmalar meydana gelebilmektedir. Aşınma; yatak ve şaft aşınmasından dolayı şaftın sarkma ölçüsü olarak ifade edilmektedir. Şaftlarda yatak aşınmalarının ölçümü oldukça zordur. Genelde çift parçalı polimer yatakların uygulandığı sistemlerde, tasarım karakteristiği olarak şaft ile alt yatak arasındaki boşluk sıfır kabul edilmekte, üst yatak ile şaft arasında ise, yatak montajının yapılabilmesi için belirlenen oranlarda boşluk bulunmaktadır. Dolayısıyla, şaft yataklarında oluşacak herhangi bir aşınmada bu boşluk artma eğilimindedir. Ve bahse konu yatak boşluğunun ölçümü aşınma kriteri olarak belirlenmektedir.Bu çalışmada; örnek gemide en son yatak değişimden itibaren yapılan ölçümlere dayalı aşınma miktarının sınır değerlere gelme zamanı tahmin edilmeye çalışılarak, geminin havuz onarımının planlanması ve geminin işletim süresinin uzatılması amaçlanmıştır. Sonuç olarak, limanda ölçülen yatak boşluk değeri, YSA modelinin tahmin ettiği değer ve geminin havuzlanması neticesinde elde edilen değerler birlikte karşılaştırılmıştır. Oluşturulan model ile yapılan tahmin değerinin, havuzda ölçülen değere yakın olduğu tespit edilmiştir. The long service life and regular operation of ship operating systems are possible with planned maintenance systems. The leading questions asked by the shipowners to be answered, are the possibility of satisfactory maintenance within a limited budget, and correct prediction of start and end times. The priorities in the planning of ship maintenance is aimed to determine within a short period of time and to ensure the maximum benefit from the activities of the ships. However, it is very difficult to estimate maintenance activities due to malfunctions encountered by the ships at unexpected times. Great time and financial losses occur when shipowners have to do heavy maintenance, such as dry docking repairs. For this reason, it is necessary to keep the records of failures and repairs completely, to perform the personnel training without negligence, to perform the regular inspection activities. Additionally, it is important to perform all the maintenance procedures in accordance with the manufacturer's instructions.In ships, depending on the placement of the bearing, extensive wear may occur in the bearings causing from the shaft and the propeller weights. Wear is expressed as the dimension of sag on the shaft due to bearing and shaft wear. Measurement of bearing wear on a shaft is quite difficult. In the systems, where the two part polymer bearings are generally applied, the space between the shaft and the lower bearing is considered as the design characteristics and between the upper bearing and the shaft, a gap is present within the aspects determined for the installation of the bearing. Therefore, this gap tends to increase by any wear in the shaft bearings. And, the measurement of the bearing clearance is determined as a wear criterion.In this study, the time taken to limit the amount of wear based on the measurements since the last change and to plan the ship's repair and to extend the operation time of the ship has been aimed to be estimated using the collected data from a sample vessel. As a result, the value of the bearing gap measured in the port, the value predicted by the ANN model and the dry docking of the ship were all compared. It is concluded that the estimated value made with the model is quite close to the value measured in the dry docking. 137

Günümüzde fosil yakıtlarının rezervlerinin sınırlı olması, çevreyi kirletmesi, küresel ısınmaya yol açması ve enerjiye olan talebin sürekli olarak artması gibi nedenlerden dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarından olan güneş ve rüzgar enerjisinin gemilerde de kullanılabilir olması çok önemlidir. Güneş ve rüzgar enerjisinin gemilerde kullanılması ile ilgili bilgileri içeren bu çalışmada örnek bir gemi seçilerek bu gemiye güneş panelleri ve rüzgar türbinleri yerleştirilerek fiziksel kısıt altında bir sistem kurulumu planlanmış ve bu sistem ile geminin enerji ihtiyacı azami ölçüde karşılanmaya çalışılmıştır. Kurulacak olan sistemin geminin tüm enerji tüketimini karşılayamamasından dolayı üretilen enerjiye denk bir tüketici seçimi yapılmıştır. Kurulacak olan sistemin enerji hesabı yapılmış ve üretilen fazla enerji, enerjisiz kalınacak zamanlar için depolanmıştır. İnternet aracılığı ile uzaktan takibi yapılacak şekilde tasarımı yapılan bu sistemin, dizel yakıt ile çalışan gemideki maliyet hesabı yapılarak ve kurulan sistemin yedi yıl sonra masrafını telâfi edebileceği ön görülmüştür. En önemlisi ise kurulacak olan bu sistem sayesinde atmosfere salınan karbondioksit miktarında bir yılsonunda yaklaşık olarak 143 ton civarında azalma sağlanacağı hesaplanmıştır. Nowadays, it is very important that solar and wind energy, which is one of the renewable energy sources, can also be used in ships due to the reasons such as limited fossil fuel reserves, polluting the environment, causing global warming, and increasing demand for energy. In this study, which includes information about the use of solar and wind energy in ships, a sample ship was selected and solar panels and wind turbines were placed on this ship and a system under physical constraint was planned and the energy demand of the ship was tried to be met to the maximum extent. Due to the fact that the system to be installed does not meet the energy consumption of the ship, a consumer choice has been made which is equivalent to the energy produced. The energy of the system to be installed has been calculated and the excess energy produced is stored for the times when it will be de-energized. This system, which is designed to be monitored remotely via the Internet, cost calculation has been made on the vessel which works with diesel fuel and after seven years the established system could compansate itself cost. Most important one is, the amount of carbon dioxide released into the atmosphere will be reduced by approximately 143 tons at the end of the year.

Günümüzde yükselen enerji maliyetleri ve giderek artan çevre kirliliği nedeniyle tekneleri gereğinden yüksek güce sahip motorlarla donatmamak ve seyir yarıçapını doğru belirleyebilmek için, tekne formlarının hidrodinamik direnç kuvvetlerinin doğru tahmin edilmesi çok önemli hale gelmiştir. Bu amaçla gerçekleştirilen ve oldukça maliyetli olan çekme tankı deneylerinin kapsamını sınırlandırabilmek ve tekne formunun direncini geniş bir hız aralığında ve her yükleme durumu ile deniz koşulundaki direncini tahmin edebilmek, ancak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizleri ile mümkün olabilmektedir.Bu tezin amacı farklı tekne formlarına sahip botların veya gemilerin bilgisayar ortamında ANSYS Fluent 16.0 yazılımı aracılığıyla HAD analizini yaparak elde edilen direnç sonuçlarını, daha önce yapılmış olan çekme tankı direnç deney sonuçlarıyla karşılaştırarak güvenilir bir analiz algoritması elde etmektir. İzleyen aşamada ise, elde edilen bu sonuçlardan hareket ederek, daha önce çekme tankı deney sonuçları bulunmayan bir tekne formunun Rhinoceros yazılımında üç boyutlu modelini oluşturmak ve ortaya çıkan formun ANSYS Fluent 16.0 yazılımında HAD analizini gerçekleştirmek diğer bir hedefi oluşturmaktadır. Böylelikle daha önce çekme tankı deney sonuçları bulunmayan bir gemi formunun veya yeni tasarlanan bir tekne modelinin çok geniş bir hız aralığında, her yükleme durumu ile deniz koşulundaki HAD analizlerinin yapılarak, bu forma ait gerçeğe yakın sayısal direnç değerlerinin elde edilmesi mümkün olacaktır. Due to rising energy costs and increasing concerns about environmental pollution, it has become very important to accurately estimate the hydrodynamic resistance forces of the boat forms in order to equip the boats with engines with optimum power and to increase their cruising radius accurately. To limit the scope of the highly expensive towing tank experiments being performed for this purpose, and to estimate the resistance of the boat form in a wide speed range and under each loading and sea condition, it has become a practical necessity to achieve those calculations with computational fluid dynamics (CFD) analyses.The aim of this thesis is to investigate the resistance results of boats or vessels having different forms by performing HAD analysis on computer using ANSYS Fluent 16.0 software which is to obtain a reliable analysis algorithm comparing the pre-made tensile tank resistance test results.In the second part, considering these results obtained, a three-dimensional model of a boat form was created using the Rhinoceros software whose towing tank test results do not exist before, and resistance estimations of the created form was made using CFD analyses of this form were carried out in ANSYS Fluent 16.0 software. In this way, it will be possible to obtain realistic numerical resistance estimation values of a ship form or a newly designed boat model which has no previous towing tank test results, by performing CFD analyzes under each loading and sea condition in a very wide speed range. 82

Enerji kaynaklarının azalması, fosil kaynaklı yakıtların yanması sonucu açığa çıkan zararlı gazların sera etkisine neden olması, küresel ısınma, ulusal ve uluslararası düzenlemeler ve kullanım alanlarının genişliği dizel motorlarda zararlı gazların azaltılması ve performans arttırıcı çalışmaların yapılmasını zorunlu hale getirmiştir. Dizel motorlarda performansın arttırılması ve salım miktarlarının azaltılması en temel amaçtır. Bu konuda enerji elde etmek için ya çevresel zararı daha az olan alternatif yakıtlar kullanılmalı, ya da makine geometri ve yakıt sistemlerinde değişiklik yapılması gereklidir. Bu çalışma ile modellenen tek silindirli, dört zamanlı dizel motorunun farklı püskürtme zamanlaması ve aynı miktar yakıtın püskürtülme süresinin makine performansı ve egzoz gazı salımlarına etkisi hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) ile incelenmiştir. Sayısal veriler, üç farklı ağ yapısı ve üç farklı kimyasal kinetik mekanizması ile ayrı ayrı yapılarak kendi içinde doğrulanırken, literatürde var olan aynı motor için yapılmış deneysel çalışmalar ile de sonuçların geçerliliği doğrulanmıştır. Çalışma sonucunda modellenen dizel makinenin standart çalışma koşulları için yanma odası hız profilleri, yakıtın kütlesel değişimi, sıcaklık, basınç ve kimyasal ısı salım miktarları belirlenmiştir. Farklı püskürtme zamanlamaları ve farklı püskürtme süreleri için dokuz farklı parametrik çalışma yapılmıştır. Her bir parametrik çalışma için güç, ortalama gösterge basınç, motor torku gibi performans parametreleri ile karbondioksit, azot oksit, yanmamış hidrokarbon miktarları gibi kimyasal bileşenlerin miktarları belirlenmiştir. Çalışma, dizel makinelerin uygun çalışma koşullarının belirlenmesinde sayısal çalışmaların deneysel çalışmalara nazaran daha az zaman ve maliyetle efektif sonuçların da elde edilebileceğini göstermektedir. The reduction of energy resources, the burning of fossil fuels, the harmful effects of gases products causing greenhouse effect, global warming, the widening of national and international regulations and areas of use have made it necessary to reduce harmful gases and to improve performance of diesel engines. Increasing performance and decreasing emissions in diesel engines are the main objectives. In order to generate energy in this area, alternative fuels with less environmental impact must be used or the engine geometry and fuel systems must be modified. In this study, the different injection timing in diesel engines which has one cylinder, four strokes. and the effect of the same amount fuel of fuel injection duration on engine performance and exhaust gas emissions were investigated by Computational Fluid Dynamics (CFD) method. Numerical data were verified in three different mesh structures and three different chemical kinetic mechanisms, and the validity of the results was checked by experimental studies for the same engine technical specification in the literature. For the standard operating conditions of the diesel engine modelled in the study, the combustion chamber velocity profiles, mass change of fuel, temperature, pressure, chemical heat release rate were determined. Nine different parametric studies were performed for different injection timing and injection duration. For each parametric study, performance parameters such as power, IMEP, engine torque and quantities of chemical components such as carbon dioxide, nitrogen oxides, unburned hydrocarbons have been determined. The study shows that numerical studies can be achieved with less time and cost than with experimental studies, with appropriate working conditions of diesel engine being determined. 129