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

YÖK Tez No: 624696 Yüksek Lisans Günümüzde ekonomik sebepler başta olmak üzere ülkelerin konumları, ihtiyaçları gibi sebeplerden ötürü deniz yolu taşımacılığının, dünya ticaretinde önemli bir yeri vardır. Bununla birlikte denizlerdeki tehditleri önleyebilmek amacıyla deniz güvenliği kavramı oluşmuştur. Deniz güvenliği kavramın bir alt konusu olan liman güvenliği kavramının kapsamında Uluslararası Gemi ve Liman Tesisi Güvenlik Kodu (ISPS Kod) mevcuttur. Gemi ve limanlardaki güvenlik önlemlerini içeren ISPS Kod, standart bir çerçevede sürdürülebilirliğini sağlamayı amaçlamaktadır. ISPS Kod, Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) tarafından, 2002 yılında kabul edilmiştir ve 2004 yılında yürürlüğe girmiştir. ISPS Kod kapsamında limanlarda bir takım güvenlik uygulamaları mevcuttur. Bu uygulamalar IMO bünyesinde devlet otoritelerinin sorumluluğunda olmakla beraber, minimum standartlara sahiptir. Varsayımımız, ISPS Kod' da mevcut güvenlik uygulamalarına rağmen, limanlarla ilgili gözetleme kısmındaki eksikliğin mevcudiyetidir. Bu tezin amacı; insansız hava araçlarının kullanımıyla limanlardaki güvenliğin arttırılması ve insansız hava araçlarının platformlarının konumlarının belirlenmesi ile her bir insansız hava aracının liman devriyesi için bir matematiksel model uygulaması tanımlamaktır. Bu metodoloji liman güvenliğini arttırmak için Ambarlı Limanı'na uygulanmaktadır. Model için veri toplamak amacıyla liman yetkilileri ile yüz yüze görüşmeler yapılmıştır. Model, AIMMS ile ilgili verileri kullanarak çözülmüştür. Ardından farklı senaryonalar geliştirilmiştir ve insansız hava araçlarının platformları ve rotaları belirlenmiştir. Maritime transportation is vital for world trade due to primarily economic reasons, the location of states and states' necessity. However, the concept of maritime security shaped in order to prevent threats in maritime transportation. The International Ship and Port Facility Security Code (ISPS Code) is available within the scope of the port security concept, which is a sub-subject of the maritime security concept The ISPS Code, which includes the safety measures to be taken at ships and ports, aims to ensure their sustainability in a standard framework, was adopted on 2002 and entered into force on 2004 by International Maritime Organization (IMO). Security implementations are available for ports under the ISPS Code. Although these implementations are under the state authorities within the IMO, mandatory minimum standards are set out in its content. Our assumption is that there is a lack of surveillance on ports in the ISPS Code, despite the security implementations that exist in the ISPS Code. The aim of the thesis is to improve the security in ports by using Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and apply a mathematical model for determining the location of the UAVs' platforms and patrols for each UAV. This methodology is applied to Port of Ambarlı for improving port security. Face to face meetings carried out with port authorities to collect data on the model. The model is solved with using relevant data by Advanced Interactive Multidimensional Modeling System (AIMMS). Different scenarios have been developed and the platforms and the routes of the UAVs are determined.

Bu çalışmada helikopter güvertesine sahip fırkateynlerdeki hava akımı bölgesinin dengesizliklerini azaltmak için gemi üstbinası etrafındaki hava akımı bölgesinin modifiye edilmesi amaçlanmıştır. `Hangar yüksekliğinin gemi hava izine etkisi nedir?` ve `Hangar güvertelerine pah geometrisi ekleyerek hangar güvertesi üzerinde daha iyi aerodinamik uçuş bölgesi elde etmek mümkün müdür?` sorularıcevaplanmaya çalışıldı. Denizcilik alanında bilimsel araştırmalara katkıda bulunmak için iki farklı hangar seviyesi ve iki pah şekli araştırılmıştır.Ana adım, öncelikle gemi hava izi karakterini belirlemektir. Bunu gerçekleştirmek için hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi kullanılmıştır. Parametrik çalışmayı gerçekleştirmek için açık kaynaklı geometri basit fırkateyn şekli 2 (SFS2) seçildi. İlk olarak, hızları karşılaştırarak sonuçları doğrulamak için bir literatür çalışması seçildi. Farklı mesh konfigürasyonları ve türbülans modelleri kullanılarak daha yakın sonuçlar elde etmeye çalışıldı. Geometri ve etki alanını modellemek için Star CCM + ticari yazılımı kullanıldı. Zaman ve bilgisayar işlemcisi sınırları nedeniyle Reynolds Ortalama Navier Stokes yöntemi kullanıldı. Belirsizlik analizleri uygun ağ konfigürasyonunu belirlemek için yapılmıştır. Literatür değerlerine en yakın hız gradyanları elde edildikten sonra, dört yeni geometri; iki farklı hangar yüksekliği ve iki farklı hangar kenarı açısı olacak şekilde oluşturuldu. Hangar yüksekliğini değiştirip pah ekleyerek güverte üzerindeki hava akışının büyük ölçüde değiştiği görüldü. Hız gradyanları ve girdap alanları orijinal SFS2 geometri sonuçları ile karşılaştırıldı. Hangar tasarımını değiştirerek daha iyi aerodinamik özelliklere sahip fırkateyn tasarımı oluşturmanın mümkün olduğu sonucuna varıldı. Daha güvenli helikopter iniş ve kalkış operasyonları, yakıt tüketiminde azalma ve arama ile kurtarma ve kritik kurtarma operasyonları için zamandan tasarruf sağlamak hedeflenmiştir. In this study, it is purposed to modify ship air wake to reduce instabilities airflow region in frigates which have helidecks. `What is the effect of hangar height to ship air wake?` and `Is it possible to get better aerodynamical flight region over the hangar deck by adding chamfer geometry on the hangar decks?` questions were searched. Two different hangar level and two chamfer shape were investigated to contribute scientific researches on the naval area.The main step is to determine the air wake character firstly. To execute this, computational fluid dynamics method was used. The open-source geometry simple frigate shape 2 (SFS2) was chosen to perform the parametric study. Firstly, a previous literature study was chosen to validate results by comparing velocities. The different mesh configurations and turbulence models were tried to get closer results. Star CCM+ commercial software was used to model geometry and domain. The Reynolds Averaged Navier Stokes method was used due to time and computer processor limits. The uncertainty analyses were made to determine appropriate mesh configuration. After getting very close velocity gradients, the four new geometries were constituted as two different hangar height and two different hangar edge angles. It was seen that the airflow over the deck changed dramatically by changing the hangar height and adding chamfer. The velocity gradients and vorticity fields were compared with original SFS2 geometry results. It is concluded that to constitute better aerodynamically frigate design is possible by changing hangar design. It is purposed to ensure safer helicopter landing and take-off operations, reduction in fuel consumptions, and save time for transportation and critical operations such as search and rescue. 79

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

YÖK Tez No: 619071 Yüksek Lisans Deniz taşımacılığının olmazsa olmazı gemilerdir ve teknolojik gelişmeler gemilere hızla yansır. Bir gemi üzerinde emniyetli seyri sağlamak amacıyla GPS, ECDIS, AIS, ARPA-Radar gibi pek çok ekipman bulunur. Ancak üzücüdür ki seyir ekipmanlarındaki siber zaafiyetleri gösteren çeşitli araştırmalar da yayınlanmıştır. Ayrıca denizcilik sektöründe yaşanan siber saldırılar da denizde siber güvenlik konusunun ön plana çıkmasına sebep olmuştur. Kuruyük, RO-RO gibi diğer gemi tipleri ile karşılaştırıldıklarında tankerlerin, taşıdıkları yükler sebebi ile meydana gelecek bir kaza sonrasında çevreyi daha fazla kirletmesi, daha fazla sayıda insanın yaralanmasına ya da ölmesine sebebiyet vermesi ve daha çok ekonomik kayba uğratması olasıdır. Bu bilinen gerçek sebebi ile siber güvenlik ile ilgili denetlemeler öncelikle tankerlerde TMSA, SIRE ve CDI gibi denet programları aracılığıyla başlatılmıştır. IMO ise 2021 senesi itibari ile tüm denizcilik şirketlerinden bir siber risk değerlendirmesi yapılmasını beklemektedir. Bu çalışmada seyir halinde bulunan bir tankerin köprüüstü, makine dairesi ve kargo kontrol dairesine ait ekipmanların sahip olabileceği olası siber riskler değerlendirilmiştir. Değerlendirme sonucunda dokuz kategoride, toplam 31 adet risk belirlenmiş olup belirlenen bu risklerine karşı alınabilecek toplam 37 adet prosedürel ve teknik önlem incelenmiştir. Riskler Bulanık Fine-Kinney metodu kullanılarak gerek önlemler alınmadan önce gerek ise önlemler alındıktan sonra değerlendirilmiştir. Böylelikle önerilen tedbirlerin etkinliği gözlemlenmiştir. Ships take significant place in the maritime transport, and technological developments are rapidly reflected on ships. A wide range of equipments, such as GPS ECDIS, AIS and ARPA-Radar is utilized in this field in order to ensure safe navigation on a ship. However, several studies have also been published that show cyber vulnerabilities in navigational equipments. Moreover, cyber attacks in the maritime industry also have led to gain importance of cybersecurity at sea. When compared to other vessel types, such as dry cargo vessels and RO-ROs, tankers are more likely to pollute the environment, to cause more people to be injured or died and more economic loss after an arising accident due to the cargo they carry. Due to this known fact, inspections on cybersecurity have been started firstly on tankers through vetting programmes of TMSA, SIRE and CDI. IMO requires all maritime companies to carry out a cyber risk assessment by 2021. In this study, the potential cyber risks of equipments in the bridge, engine room and cargo control room on a tanker underway were assessed. As a result of the assessment, a total of 31 risks are identified in nine categories, and 37 procedural and technical measures that could be taken against these risks are examined. The risks either before taking measure or after taking measures are evaluated by using the Fuzzy Fine-Kinney method. Thus, effectiveness of the suggested measures is approached.

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

Son günlerde siber saldırılar güncel bir konu haline gelmektedir. Kamu ve askeri sanayide çok yaygın görülen siber tehdit, denizcilik sektöründe gelecekte ön plana çıkan konular arasında görünmektedir. Literatür analiz edilirken siber güvenlik ile ilgili çalışmalarda kara, hava ve deniz alanı görülmüştür. Bu çalışmalar genel olarak kara ve hava sistemleri ile ilgili olduğu saptanmıştır. Deniz taşımacılığı sistemleri dünya ekonomisini işlemek için kritik altyapıya sahiptir. Deniz taşımacılığındaki muhtemel aksaklık tüm tedarik zincirini etkileyebilir ve yüksek maliyetli hasara yol açabilir. Bu bağlamda, denizcilik endüstrisi yüksek siber riskleri içermekle beraber düşük siber güvenliğine sahiptir.Bir işyerinde siber güvenlik farkındalığı perspektifinden bakıldığında, son kullanıcılar çalışanların kendisi olduklarından, siber fiziksel sistemin güvenliğini sağlamak ve işledikleri bilgileri korumak için önemli yapı taşlarıdır. Zayıf şifreler kullanmak, bilinmeyen e-posta eklerini açmak, işteki kablosuz sistemler ve mobil cihazların neden olduğu riskleri göz ardı etmek gibi insan kaynaklı güvenlik açıkları siber saldırı ile sonuçlanabilir. Buna göre, siber güvenlik olayları, dikkatsizlikten kaynaklanan ve siber güvenlik politikaları ve prosedürlerinden haberdar olmayan çalışanların davranışlarından kaynaklanmaktadır. Hansche, siber güvenlik olayları sırasında fiziksel varlıklara, depolanan bilgilere, açık ağ ortamlarına yönelik tehditlerin çalışanlar tarafından anlaşılması gerektiğini belirtmiştir. Rezgui ve Marks, vicdanlılığın, kültürel inançların ve sosyal koşulların personel davranışları ve bilgi güvenliği farkındalığına yönelik tutumu etkilediğini keşfetmiştir. Sonuç olarak, kurumsal dinamikler ve çalışanların yaklaşımları her çalışma ortamı için farklı olabileceğinden, siber güvenlik farkındalığı programları özel olarak hazırlanmalıdır. Buna göre siber güvenlik bilincinin önceliklerini anlamak ve siber güvenlik bilincinin sonuçlarını araştırmak, işyerinde siber güvenliğin sağlanması için yönetimsel açıdan ampirik olarak önem kazanmaktadır.Yukarıda belirtilen durumlarda, siber güvenlik bilincinin belirleyicileri ve bunun son kullanıcıların davranışı üzerindeki aracılık etkisi denizcilik sektörü için araştırılmalıdır. Literatür bize siber güvenlik bilinci ile ilgili araştırmaların çoğunlukla finans, eğitim ve havacılık için çalışıldığını gösterirken denizcilik sektörü için oldukça az çalışma olduğunu göstermiştir.Birkaç denizcilik çalışmasına dayanarak, denizcilik alanında siber güvenlik çalışmalarının yapılması ve ulusal ve uluslararası denizcilik alanlarında siber güvenlik bilincinin eğitimlerle artırılması gerektiği önerilmiştir. Uluslararası alanı incelediğimizde, denizcilik alanındaki bazı adımların Avrupa Birliği, DNV GL ve BIMCO gibi önemli kuruluşlar ve şirketler tarafından toplantılar, atölye çalışmaları veya çalışma kitapları ile atıldığı görülmektedir. Ayrıca, denizcilikte siber güvenlik alanında yapılan ilk ulusal çalışma, 2016 yılında Dr. Öğr. Üyesi Pelin Bolat ile birlikte yaptığımız `Denizcilik Alanında Siber Güvenlik Tehdit Analizi (Limanlar ve Gemiler)` adlı lisans bitirme projemizdir. Bu çalışmada, `Siber güvenlik nedir, parametreleri nelerdir, siber güvenlik düzenlemeleri ve kuralları nedir, ulusal ve uluslararası bağlamda siber güvenlik bilincinin durumu nedir` konuları ele alınmıştır. Ayrıca, durum analizi siber güvenlik bilincinin ve denizcilik sektöründe çalışan personelin ilgili parametrelerinin istenen düzeyde olmadığını ortaya koyulmuştur. Ancak, gemi ve liman personelinin bu konuda bilinçlenmeye istekli oldukları belirlenmiştir.Siber güvenlik bilinci, deniz taşımacılığında ve diğer sektörlerde önemli bir sorun olarak ortaya çıkmıştır. Denizcilik alanında siber güvenlik bilincini artıran çalışma, Avrupa Birliği Ağı ve Bilgi Güvenliği Ajansı'nın 2011'de Denizcilik Sektörünün Siber Güvenlik Açısından Değerlendirilmesine ilişkin raporudur. Bu rapor, denizcilik alanındaki siber güvenlik ve ilgili politikaların temel bir analizini sunar. Bu analize göre, deniz bölgesinde siber güvenlik açısından yedi önemli açık bulunmuştur. Bu güvenlik açıkları, denizcilik alanındaki bilgi işlem sistemlerinin karmaşık yapısına, uluslararası ve ulusal bağlamda entegre bir yönetim yaklaşımının bulunmamasına, denizcilik düzenlemelerinde siber güvenlik yetersizliklerine, siber güvenliğe bütüncül bir yaklaşım olmamasına, ekonomik teşviklerin bulunmamasına dikkat çekmektedir. Ek olarak, Kramek, ABD limanları için siber güvenlik farkındalığı analizi yapmıştır ve siber güvenlik farkındalığının çok düşük olduğunu ve hiçbir limanın siber olaylar ile ilgili olarak bir planının olmadığını tespit etmiştir. Bununla birlikte, ABD Maliyet Koruma Siber Güvenliği değerlendirerek deniz dünyası için siber güvenlik rehberi geliştirmiştir. Bu çalışma şu maddeleri içermektedir: risk değerlendirmesi, risk yönetimi, deniz kritik kritik altyapısını korumak için öncelikli stratejiler.Limanlara ve gemilere yönelik tehditler ulusal devletler (Rusya ve Çin), diğer siyasi aktörler, rakip şirketler (gizli charter partiler, gemi tasarımı, müşteri listesi / müşteri bilgileri), suç örgütleri, bağımsız / serbest hackerlar ve kullanıcılar olabilir. Bu nedenle, gemi ve liman sistemleri için riskler çeşitlidir ve şöyle sıralanabilir: gemideki sistemler (haberleşme, navigasyon, operasyon), Bulut sistemleri, ana limanlardaki sistemler, gemicilik işletmelerinde şirket host sistemleri, personel dizüstü bilgisayarı (görevliler ve personel), akıllı telefonlar vb. Bu tez çalışmasında, deniz siber güvenlik literatürünü analiz ettikten sonra, Türk Denizcilik Sektörünü bir örnek olay incelemesi olarak alarak denizcilik alanındaki siber güvenlik bilincinin öncül faktörlerini ve sonuçlarını anlamak amaçlanmıştır. Türkiye'deki denizcilik çalışanları arasında siber güvenlik bilincinin öncüllerini ve sonuçlarını anlamak için örgütsel yönetim perspektifinden `Beş Noktalı Likert Tipi Anket` yöntemi kullanılmıştır. Denizcilik sektöründe siber güvenliğin öncülleri ve sonuçları, Ek I'de gösterilen bir anketle değerlendirilmiştir. Önerilen araştırma modeli, anket metodolojisi kullanılarak ampirik olarak test edilmiştir. Anket cevaplarının analizi, model yapısının etkinliğini belirlemeyi, anketin hangi maddelerinin dahil edilip edilmeyeceğini belirlemeyi ve verilerin güvenilirliğini ve geçerliliğini değerlendirmeyi içerir. Yapısal Eşitlik Modellemesi, 186 denizcilik çalışanından anket verilerini analiz ederek faktörleri doğrulamak için kullanılmıştır. Buna göre ortaya çıkan sonuçlar: (a) eğitimin, çalışanın siber güvenliğe yönelik davranışı için deniz siber güvenlik bilincini arttırmada önemli bir faktördür; (b) siber güvenlik olayları veya deneyimleri, çalışanın siber güvenlik bilincini ve davranışlarını önemli ölçüde etkiler; (c) deniz siber güvenlik bilinci, güvenli kullanıcı davranışını önemli ölçüde etkiler. Ek olarak, sonuçlar bilgi paylaşımı ile kural ve politika faktörlerinin siber güvenlik bilinci ve gelişiminde ve buna bağlı olarak çalışanın güvenli davranışı geliştirmesinde önemli bir etkisi olmadığını göstermektedir. In recent days, cyber attacks are a topical issue. Cyber threat which is seen as very widespread in the public and military industry seems to be among the issue to the forefront in the future in the maritime sector. When analyzing the literatüre, land, air and marine area have been seen in studies related to cyber security. These studies are the related to land and air systems generally. Marine transportation systems have critical infrastructure to process world economy. Liable glitch in maritime transportation can effect all supply chain and result in costly damage. In this regard, maritime industry has low cyber security but included that high cyber risks.Based on few maritime studies, it has been suggested that cyber-security studies should be carried out in the maritime area and the cyber security awareness in national and international maritime areas should be increased through trainings. When we examine the international area, it is seen that some steps in the field of maritime were taken by meetings, workshops or workbooks by important organizations and companies such as the European Union, DNV GL and BIMCO. In addition, the first study of cyber security as a national study is our undergraduate graduation project titled `Denizcilik Alanında Siber Güvenlik Tehdit Analizi (Limanlar ve Gemiler)` with Asst. Prof. Pelin Bolat in 2016. In this study, `What is cyber security, what are the parameters, what are the cyber security regulations and rules, what is the state of cyber security awareness in the national and international context` topics are covered. In addition, the situation analysis revealed that cyber security awareness and related parameters of the personnel working in the maritime sector were not at the desired level. However, it has been determined that ship and port personnel are willing to become conscious about this issue.Cyber security awareness has arisen as an important issue in maritime transportation as well as in other sectors. The study, which raises awareness of cyber security in the field of maritime affairs, is the report of the European Union Network and Information Security Agency in 2011 on the Evaluation of the Maritime Sector in terms of Cyber Security. This report provides a basic analysis of cyber security and related policies in the marine area. According to this analysis, seven important openings were found in terms of cyber security in the marine area. These vulnerabilities are low awareness and focus, having complex structure of computing systems in the maritime area, lack of an integrated management approach in the international and national context, cyber security insufficiencies in maritime regulations, no holistic approach to cyber security, lack of economic incentives and initiatives for efforts to increase cyber security in the maritime secyor, lack of incentives to motivate work as specified. In addition, U.S Cost Guard has developed cyber security guidelines for the maritime world by evaluating Cyber Security. This study is covered following items: risk assessment, risk management, priority strategies for protecting maritime critical infrartructure. In order to operate the cyber area, the infrastructure should be given importance. In this thesis, after analyzing maritime cyber security literature, it is aimed to understand the factors of antecedents and consequences of cyber security awareness in maritime domain by taking Turkish Maritime Sector as a case study. We used the `Five Point Likert Type Survey` method to understand antecedents and consequences of cyber security awareness amongst maritime employees in Turkey from the perspective organizational management. Antecedents and consequences of cyber security in maritime sector were assessed by a questionnaire, shown in Appendix-I, with 37 statements on a 5-point Likert scale anchored from strongly disagree (1) to strongly agree (5). The proposed research model was empirically tested using the survey methodology. Analysis of questionnaire responses involve identifying the effectiveness of model structure, determining which items of the questionnaire should be involved or not, and evaluating the reliability and validity of the data. Structural Equation Modeling is used for understanding the factors by validating a questionnaire data from 186 maritime employees. It is found that (a) education is a significant factor in enhancing the maritime cyber security awareness for employee's behavior towards cyber security; (b) cyber security incidents or experiences significantly influences employee's cyber security awareness and their behavior; (c) maritime cyber security awareness significantly affect secure user behavior. In addition, results show that rules and policies with information sharing do not have significant effect on cyber security awareness and development secure employee behavior. 78

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

Deniz ulaşımı en eski çağlarından beri gelişmekte olan önemli bir ulaşım türüdür. Çeşitli amaçlar doğrultusunda üretilen yüzer araçlarda optimum dengeyi yakalamak adına ve daha verimli, daha konforlu ve daha emniyetli tasarımlar ortaya koyabilmek için matematikçiler ve mühendisler tarafından yapılmış bir çok çalışma bulunmaktadır.Gemi tasarımı hidrodinamik, yapısal analiz ve stabilite gibi birçok alt başlığa sahip olduğundan ötürü bu karmaşık yapının tasarımının tamamlanmasında birden fazla takım veya departmanın disiplinlerarası bir takım çalışması ortaya koyması gerekmektedir. Bu yüzden yüzer taşıtların çeşitli kısımlarının tasarımında karşılaşılan en karmaşık sorunların analizi ve bu sorunlara makul kabuller içeren çözümler üretebilmek adına günümüze kadar sayısız çalışmalar yapılmıştır.Bir geminin su altı formunun tasarımı ve optimizasyonu söz konusu olduğunda hidrodinamik özellikler ön plana çıkmaktadır. Bir geminin hidrodinamik özellikleri tekne formunun suya adaptasyonunu etkiler ve böylece operasyonel durumda karşılaştığı direnç miktarı, efektif makina gücü ve istenilen seyir hızını sağlamak için gerekli olan pervane tasarımı, yakıt tüketimi ve manevra karakteristiği gibi konularla ilişkilenir. Bu özellikler geminin inşaa sürecinden ziyade servis ömrü boyunca sahip olacağı ekonomik özelliklerini temsil ettiğinden ötürü, hiçbir armatörün ekonomik olmayan bir gemiyi tercih etmeyeceği de göz önünde bulundurulduğunda hidrodinamik dizaynın gemi tasarımındaki en önemli başlıklardan biri olduğu anlaşılabilmektedir.Günümüze dek farklı gemi türlerinin tekne formlarının tasarımında karşılaşılan problemlere bir çok çığır açan çözüm üretilmiştir. Bu çözümlere verilebilecek örneklerden biri balblı baştır. Balblar gemi baş formunun akımla karşılaştığı esnada ortaya çıkan baş dalgalarına zıt dalgalar üreterek bu dalgaların sönümlenmesini sağlarlar. Böylece geminin karşılaştığı toplam dalga direnci düşer ve buna bağlı olarak daha yüksek seyir hızlarına ulaşılır ve daha düşük yakıt tüketimi sağlanır.Farklı türlerdeki gemilerin su altı şekillerinde de çeşitlilik görülmektedir. Örneğin bir ham petrol tankerinin yüksek kargo kapasitesi ve optimum hızı sağlamak için dolgun bir orta kesiti bulunurken yüksek seyir hızı ve yüksek manevra kabiliyetine ihtiyaç duyan savaş gemilerinin orta kesitleri ham petrol tankerlerine kıyasla daha narin olmaktadır. Her tür gemi için kendilerine has tekne geometrilerinden bağımsız olacak şekilde gereksinim ve performans dengesi sağlanmalıdır. Bu durum da hidrodinamik tasarımın önemini vurgular niteliktedir.Hidrodinamik tasarım ve tekne formu optimizasyonunda şirketlerin kendi ihtiyaçları doğrultusunda kullandıkları çeşitli yazılımlar mevcuttur. Başlangıç tasarım süreci yüzey modelleme işlemleri için Rhinoceros ve Napa başlıca örneklerdendir. Direnç analizi aşaması için ise Maxsurf resistance, Ansys fluent ve OpenFOAM yazılımları örnek verilebilir. Ayrıca çoğunlukla sakin su direncini düşürme ve dalga düzenlerinin analizinde kullanılan hidrodinamik optimizasyon odaklı bir çok CFD aracı bulunmaktadır. Bu araçların geliştirilmesi ve kullanılması üzerine yapılmış bir çok çalışma literatürde yer almaktadır. Belirli kısıtlar çerçevesinde bir tekne yüzeyi oluşturmak ve düzenlemek karmaşık bir işlem olduğundan ötürü tasarımcılar bu süreci otomatik hale getirebilen yazılımları kullanmaya eğilim göstermektedirler.Bu çalışmada Rhinoceros programının Grasshopper eklentisi kullanılarak tekne yüzeyi düzenleme işleminin belirli bir kısmını otomatik hale getiren bir kod geliştirilmiştir. Kod aynı zamanda Michell.exe adında bir direnç tahmini programıyla bağlantılı hale getirilmiştir ve birlikte başlangıç tasarım aşamasında faydalı olabilecek bir otomatik yüzey düzenleme ve direnç hesaplama programı oluşturulmuştur.Yaygın şekilde kullanılan bir program olması, eğimli objelerle çalışma konusunda tutarlı bir performans sunabilmesi ve kullanılabilirliği sebebiyetiyle bu çalışmada Rhinoceros yazılımı tercih edilmiştir. Grasshopper, Rhinoceros programına parametrik tasarım özelliği katan bir eklentidir. Rhinoceros ortamında yapılabilen işlemlerin büyük bir kısmı Grasshopper ortamında da yapılabilmektedir. Aynı zamanda iki yazılımın birçok komutu aynı veya benzerdir.Programlar Grasshopper komutlarının sunulan alana sürüklenmesi ve birbirleri arasında bağlantı kurulması şeklinde oluşturulur. Komutların girdi kısımlarına istenen bir geometri, sayı veya bir sayı kaydıracı bağlanabilmektedir. Sayı kaydırıcıları değişken bir girdiyi temsil eder ve limitleri ile hassasiyeti ayarlanabilmektedir. Bu sayede tamamlanmış bir tasarım üzerinde sonradan yapılmak istenen değişiklikler kolaylıkla yapılabilir. Ayrıca Grasshopper ortamında oluşturulmuş bir tasarım Rhinoceros ortamına kolaylıkla aktarılabilir.Grasshopper komutları matematik, diziler, vektör, eğri, yüzey, kesişim, dönüşüm gibi ana başlıklar altında toplanmıştır. İsteğe bağlı olarak programa dahil edilebilen farklı komut grupları da bulunmaktadır. Üç boyutlu modelleme dışında çeşitli disiplinlere yönelik fonksiyonları da bünyesinde barındırdığı için yapısal mühendislik, mimarlık ve sanat gibi alanlarda da kullanılabilmektedir.Oluşturulmuş olan program ile üzerinde çalışılmak istenen tekne formu Grasshopper'a tanımlanır. Form üzerinde düzensiz ölçeklendirmek işlemi yapılır ve ana boyutlar analiz edilir. Sonraki aşamada ise kullanıcıya kesit değişimi ile yüzey manipülasyonu imkanı sunan kod bileşeni bulunmaktadır. Bu bileşenin ardından sırasıyla lineer boy verme ve direnç tahmini bileşenleri yer almaktadır. Direnç tahmini aşamasında nihai tekne formunun kullanıcının belirlediği sayıda su hattı ve posta sayısına göre yarı genişlik değerleri analiz edilir ve bu değerler kendi içlerinde belirli gruplar haline getirilip düzenlenir. Bu düzenleme işlemi sonrasında Michell.exe programının girdi dosyalarının formatına uygun hale getirilmiş değerler ilgili dosyalara aktarılır. Programın sunduğu tüm özellikler tek bir tasarım üzerinde aynı anda kullanılabileceği gibi istenen bir form üzerinde sadece tek bir fonksiyonu da uygulanabilir.Bu program ile bir tekne formu üzerinde üç farklı yüzey düzenleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmada düzensiz ölçeklendirme, kesit değişimi ile yüzey işleme ve lineer boy verme işlemleri tek bir tekne formu üzerinde ayrı ayrı uygulanmıştır. Orijinal formun ve düzenleme işlemleri sonrasında elde edilen formların direnç değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen direnç değerleri orijinal formun direnç değerleriyle kıyaslanmış ve çalışmanın sonuçları doğrultusunda yorumlar yapılmıştır. As many differing transportation options, marine transportation has been a vital and growing way of transportation since the earliest ages of humanity. Mathematicians and engineers have been studying to enhance and develop better, more efficient, more comfortable and more trustworthy designs to obtain the optimum balance for varying purpose floating veichles.Since ship design has many subbranches such as hydrodynamic design, structural design, stability design and etc, more than one team or department have to exhibit an interdiciplinary teamwork to overcome this complex task. Thus, numerous studies have been made until today to analyze the most complicated problems faced during the designation of varying parts of floating veichles and to provide solutions based on reasonably acceptable ways by mathematicians and engineers who have specialized on differing branches.Speaking of underwater form design and optimization of a vessel, hydrodynamic properties are the foregrounding features. Hydrodynamic performance of a vessel affects the adaptation of its hull form with water and thereby it directly influences the resistance amount faced during the operation, efficient machinery power and suitable propeller design to maintain the desired cruise speed, fuel consumption and maneouvrability characteristics. Since these features mostly represent the economical properties of a ship not during its building process but especially its service life, hydrodynamic design is one of the most important parts of ship design when it is also considered that any ship owner would not prefer a vessel which is not cost-effective. There have been many groundbreaking solutions provided to the problems faced during many hull form designs for various ship types until today. Bulbous bows are one of the examples to these solutions, which create an opposing wave pattern to the bow waves that occur at the fore part of the ship while operational and absorbs them. Thus it lowers the total amount of wave resistance that the ship faces and correspondingly provides higher cruise speeds and lower fuel consumptions at the design speed. There are also many different underwater shapes for varying purpose of vessels. For instance a VLCC has a fuller mid-section and hull form to provide a large cargo space and cruise speed optimization where a naval ship has a thinner hull form compared to a VLCC to maintain higher cruise speeds and maneouvrability. For all types of ships, notwithstanding to their specific hull shapes, the balance between requirements and performance has to be met, which puts the importance of hydrodynamic design on the table.There are many softwares used by companies according to their specific needs for hydrodynamic design and hull form optimization. Rhinoceros and Napa are the examples for surface modelling at initial design, where Maxsurf resistance, Ansys fluent and OpenFOAM are some of the examples for resistance calculation step. Also there are many CFD tools used for hydrodynamic optimization, mostly for reducing calm-water drag and wave patterns, by which many studies have been made until today and can be found in literature. Since building and editing a hull surface within some certain constraints, especially manual editing, is a complex work all by itself, the use of automated software is a growing tendency by designers. In this study a script has been developed by using Grasshopper plug-in for Rhinoceros, which automates some part of the hull surface editing process. The script is also linked with a resistance prediction program called Michell.exe and together they provide automated surface editing and resistance prediction as an initial design utility program. Three different surface manipulation procedure has been applied to a single hull form with this program and resistance prediction values have been compared with the original form. Comments have been made on the obtained results. 104

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

YÖK Tez No: 614494 Yüksek Lisans Yakıt Verimliliği, denizcilik endüstrisindeki Enerji Verimliliği Yönetiminin temel sorunudur. Gemi işletme maliyetinin en önemli kısmı, Sera Gazı (GHG) emisyonları üzerinde de büyük etkisi olan yakıt tüketimidir. Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO), faaliyette olan gemilerin etkinliği hakkında bilgi sağlayan Enerji Verimliliği Operasyonel Göstergesini (EEOI) geliştirmiştir. Yakıt tüketimi, EEOI hesaplamasında ana kriterdir ve, hız ayarlaması, sefer planının iyileştirilmesi, hava durumu rotaları ve sefer sürelerinde düzenleme gibi birçok operasyonel standard, yakıt tüketimini azaltmaya odaklanmaktadır. Trim optimizasyonu, IMO tarafından belirtilen en çok kullanılan yakıt tasarrufu sağlayan yöntemlerinden biridir. Literatürdeki Trim optimizasyon çalışmaların bir kısmı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) hesaplamaları ve diğer teorik yöntemler ile ilgilidir. Bununla birlikte, Literatürde, CFD yöntemi ile hesaplanan sonuçların, gerçek alan verileriyle karşılaştırmasını sağlamak ve değerlendirmek için CFD sonuçlarının gerçek hayata uygulanması hakkında daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, yüksek hızlı RO-RO gemilerinin gerçek saha verileri ile farklı deplasman ve hızlara karşılık gelen optimum trim koşullarını tanımlamak için CFD yöntemiyle üretilen Trim optimizasyon yazılımının sonuçları karşılaştırılmıştır. DNV GL tarafından geliştirilen CFD hesaplamaları temeline dayanan ve özel olarak dizayn edilmiş Trim Optimizasyon yazılımı (Eco Assistant) bu çalışmada seçilen sister gemiler tarafından kullanılmıştır. Verilerin elde edildiği gemiler, 2005 yılında aynı tersanede inşa edilmişler ve aynı teknik detaylara sahiplerdir. Aynı coğrafi bölgedeki belirli limanlar arasında aynı karina performansı ve deplasman ile seferlerini tamamlamışlardır. Test gemilerinin gerçek alan verileri, ISO 19030 Standartları metodolojisi ile değerlendirilmiş olup karina performansı, makine ve pervane sistemi ve deplasman gibi enerji verimliliğini etkileyen operasyonel faktörler elemine edilmiş ve tailed sample t-test ile istatistiksel olarak analiz edilmiştir ve Trim optimizasyonu yazılımının vermiş olduğu yakıt tasarrufu sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak CFD hesaplamalarına dayanan trim optimizasyon yazılımının test edilen gemiler arasında sadece bir tanesinde yakıt tasarrufu sağladığı gözlemlenmiştir Fuel-Efficiency are the primary concern on management of Energy Efficiency in the maritime industry. The most substantial element of the running cost of vessels is fuel consumption, which also has a huge effect on Global Greenhouse Gases (GHG) emissions. International Maritime Organization (IMO) has formed the Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI), which gives data concerning the energy of the ships in operation. The fuel consumption is the principal figures for the prognostication of EEOI and many operational standards are focusing on reducing fuel consumption such as speed adjustment, improvement of voyage plan, routing according to the weather forecast and arranging on time schedules. Trim optimization is one of the most used fuel-saving methods specified by IMO. Several of the studies in the literature are about Computational Fluid Dynamics (CFD) calculations and other theoretical methods. However, Literature needs more studies about the implementation of CFD results to real-life to evaluate if calculated results confirmed with the real-field data. During this research, real course data of high-speed RO-RO vessels evaluated and compared the outcomes of the Trim optimization software which is generated with the CFD method to define optimum trim conditions of these vessels corresponding with different displacements. Specially designed Trim Optimization software (Eco Assistant) based on CFD calculations developed by DNV GL was used by sister ships selected in this study. The vessels in which the dataset was obtained were built-in the identical shipyard in 2005 and had the equivalent technical details. They have completed the same Hull performance and displacement between certain ports in the same geographical area. The actual field data of the test vessels were evaluated with the methodology of ISO 19030 Standards to eliminate of operational factors affecting the energy efficiency such as hull performance, engine, propeller system ,displacement and speed, statistically analysed by means of tailed sample t-test and the fuel-saving results of Trim optimization software compared with the actual fuel consumptions outcomes. As a result, it has been observed that trim optimization software based on CFD calculations provides fuel saving among only one of the vessels tested.

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

YÖK Tez No: 597348 Yüksek Lisans Gemi inşa ve lojistik alanları gemi inşa endüstrisinin son kullanıcısı olduğu için birbirine bağımlıdır. Bu ikisi bir bütün olarak denizcilik sektörü olarak adlandırılabilir. Emisyon ile ilgili düzenlemeler dünyanın dört bir yanına yayılmaya başlayarak, denizcilikle ilgili en büyük zorluklardan biri haline gelmiştir. Dünya ticaretinde taşınan yükün yaklaşık 90% oranı suyolları üzerinden taşınmakta ve dünyada su üstü taşımacılığında gerçekleştirilen uluslararası ticaret oranı giderek yükselmektedir. Kargo ve mesafe başına gemiler tarafından taşınan kirletici (emisyon) değerleri dikkate alındığında, kara ve hava taşımacılığına göre deniz yoluyla taşınma en temiz yoludur. Bununla birlikte, gemi başına emisyon değerleri oldukça yüksektir. Genel olarak dizel motorlarla çalışan gemilerden egzoz gazlarında NOx, SOx, CO2 vb. kirleticiler asit yağmuruna, ozon tabakasının incelmesine ve sağlık sorunlarına bağlı olarak çevre üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Örneğin, dünyanın en büyük 15 konteyner gemisinin yıllık emisyon değeri, dünyadaki tüm otomobillerin, (yaklaşık 760 milyon araç) yaydığı emisyon değerine eşittir. Denizcilik endüstrisi, özellikle mevcut gemilerle ilgili olarak enerji kullanımı azaltma ve emisyon kontrolü açısından büyük potansiyele sahiptir. Gemilerde enerji verimliliği ve emisyon azaltımlarının farkındalığı; gemilerde alternatif enerji kaynaklarının araştırılması; seyir mesafeleri ve altyapıları müsaade ettiği ölçüde gemi elektrifikasyonu yapmak; ve gemilerin temel performansını optimize etmek bu endüstrideki özellikli zorluklardır. Bu zorluklardan ikisi, bu çalışmada bir tasarım ve bir operasyonel iyileştirme yöntemi ile ele alınacaktır. Bunlar gemi elektriği tahrik sistemi tasarımıdır, diğeri ise, tortu birikiminin veya zıttı tekne temizliğinin enerji verimine ve geminin tortu birikimi ile düşen performansına olan etkisidir. Bu çalışmada tortu birikiminin gemi enerji verimliliği üzerindeki etkisini sürekli izleme ile değerlendirebilmek için Eğri Uydurma ve Eğimden Arındırılmış Dalgalanma Analizi yöntemleri ile bataryalı hibrit bir geminin otomasyon verileri analiz edilmiştir. Shipbuilding and shipping areas are highly technically dependent to each other since shipping is the end user of shipbuilding industry that are suppliers of them. We can call these two as maritime business as a whole. One of the biggest specific challenge of maritime arrived as regulations about emission has begun to spread all over the world. Approximately 90% of the cargo carried in world trade is based on waterborne transport, and the volume of international waterborne trade is rapidly increasing day by day. Taking into account the pollutant (emission) values carried by the vessels, cargo and the distance, it is the cleanest way to transport by sea, compared to land and air transport. However, the emission values per vessel are quite high. Generally, NOx, SOx, CO2 and other pollutants are emitted in the exhaust gases from vessels driven by diesel engines. These pollutants have an adverse impact on the environment due to acid rain, thinning of the ozone layer and health problems. For example, the annual emission value of the world's 15 largest container ships is equal to the emission value of all cars on the world, approximately 760 million cars. Maritime industry has enormous potential in terms of decline in energy usage and emission supervision with respect to existing ships especially. The specific challenges are to introduce energy efficiency and minimize emissions; to make research on alternative energy sources; to conduct vessel electrification, where sailing displacements and infrastructures permit it; and to optimize the basic performance of vessels. Two of these challenges will be addressed in this work via one design and one operational improvement methods. These are vessel electrification in other words ship electric propulsion design and the other one is impact of fouling or opposite hull cleaning which enables efficiency and increase the performance of vessel. In this study, a battery hybrid electric ship automation data are analyzed using Curve Fitting and Detrended Fluctuation Analysis in order to interpret the impact of fouling on ship energy performance degradation and efficiency by continuous monitoring.

Gemi gövdesi üzerinde direnci azaltmak için birçok farklı enerji tasarrufu sağlayan takıntılar kullanılmaktadır. Bu sistemlerden bir tanesi de gemi ayna kıçına enine sabitlenen hidrofoil kanat şeklindeki patentli tekne kıç kanadıdır (Hull Vane). Gemi kıç geometrisinden dolayı ivmelenerek gelen akış kanat üzerinde kaldırma ve direnç kuvvetlerini oluşturur. Kaldırma kuvvetinin yatay bileşeni direnç kuvvetinin yatay bileşeninden daha fazla olması sebebiyle geminin ilerleme doğrultusuna doğru ilave bir kuvvet oluşturur. Ayrıca kanat üzerindeki kaldırma kuvveti, geminin kıça trimini engelleyerek geminin dizayn su hattında yüzmesini dolayısı ile performansının artmasını sağlar. Bir diğer değişim ise gemi kıç dalga sisteminde meydana gelir. Kanadının emme yüzeyinde ki düşük basınç alanı ile gemi kıç bölgesinde ki yüksek basınç alanı çakışır. Böylece kıç dalga sisteminde ki dalga tepeleri ve dalga çukurları sönümlenir. Yukarıda belirtilen etkiler sonucunda tekne kıç kanadı kullanılması durumunda gemi direnci önemli ölçüde düşürülür. Daha önce ki çalışmalarda, gemi direncini daha da düşürebilmek için kanadın pozisyonu ve uzunluğuna dair patent sahibi şirket içerisinde optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Kanadın kesit şeklinin gemi direncine olan etkisinin önemli olmayacağı düşünülerek detaylı bir optimizasyon çalışması yapılmamıştır. Bu çalışma kapsamında viskoz akış çözücü kullanılarak, boyut indirgeme analizi ve makine öğrenmesi olmak üzere veri odaklı teknikler yardımıyla gemi direncini daha da düşürebilmek için tekne kıç kanadının kesit şeklinin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Tekne kıç kanadının kesit şeklini oluşturmak için daha önce 2 boyutta bir hidrofoilin şekil optimizasyonu için temel dizayn parametrelerine bağlı olarak hazırlanmış VBScript programlama dilinde ki parametrik model kod kullanılmıştır. Parametrik kodu oluşturan temel dizayn parametreleri hidrofoilin maksimum kalınlığı, kamburluğun maksimum kalınlığı, maksimum kalınlığın boyuna konumu, kamburluğun maksimum kalınlığının boyuna konumu, ayrılma kenarının yatay düzlem ile arasında ki açı, kamburluğun ayrılma kenarının yatay düzlem ile arasında ki açı ve baş taraf form faktörü olmak üzere yedi adettir. Ardından NACA 4412 profilinin parametrik model kodundaki dizayn parametrelerinin değerleri belirlenmiştir. NACA 4412 profilinin dizayn değerlerinin %20, %30 ve %40'ı olacak şekilde dizayn parametrelerinin alt ve üst sınır değerleri belirlenmiştir. Daha sonra düzgün rastgele dağılım ile 1000 adet verinin yarısı %20'lik sınır değerleri içerisinde, %30'u %20-%30 sınır değerleri arasında ve geriye kalan %20'si ise %30-%40 sınır değerleri arasında oluşturulmuştur. Veri setinin bu şekilde sıralı sınırlar içerisinde oluşturulmasının sebebi tek bir nokta etrafında yoğunlaşmasını engelleyerek düzgün rastgele dağılmasını sağlamak olmuştur. Oluşturulmuş çok değişkenli veri setinin içerisindeki bilgiyi daha az değişkenle ve minimum geometrik bilgi kaybıyla açıklamak için Temel Bileşen Analizi (PCA) tekniği uygulanmıştır. Analiz sonucunda kesit şeklini oluşturan 7 temel dizayn parametresinin yerine ilk iki temel bileşen (değişken) tarafından kesit şekli %85.5 geometrik varyasyon ile temsil edilebilmektedir. Ardından yukarıda açıklanan aynı teknik kullanılarak 100 adet veri düzgün rastgele dağılım ile temel bileşen uzayında oluşturulmuştur. Parametrik model kod yardımıyla veriler kullanılarak kıç kanadı örnekleri oluşturulmuş aynı parametrik model kod içerisinde gemi arkasına entegre edilmiştir. Gemi ile birleştirilmiş her bir kıç kanadı örneğinin viskoz analizi hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yardımıyla gemi toplam direncini hesaplamak için gerçekleştirilmiştir. HAD analizleri için açık kod kaynaklı OpenFOAM yazılımı kullanılmıştır. Hesaplamalı çalışma 3 boyutta, sıkıştırılamaz, zamana bağlı Reynolds Ortalaması Alınmış Navier-Stokes (URANS) denklemlerinin çözümü için sonlu hacim yöntemi ayrıklaştırması ile yürütülmüştür. Türbülans modeli olarak SST k-ω, zaman ayrıklaştırması için birinci derece kapalı şema, basınç-hız eşleştirmesi için daha fazla hesaplama zamanı gerektiren ancak daha stabil sonuçlar veren PIMPLE algoritması tercih edilmiştir. Analizler gerçek deney koşullarını modellemek amacıyla hava-su olmak üzere çift fazda, geminin baş kıç vurma ve dalıp çıkma hareketleri serbest bırakılarak gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda çift fazlı, sıkıştırılamaz ve birbirine karışmayan gemi etrafında ki akış, VOF tekniği yaklaşımı ile aynı zamanda çözüm ağı topolojisini değiştirerek gemi hareketlerini modelleyebilen, OpenFOAM kütüphanesinde ki `interDyMFoam` çözücüsü ile modellenmiştir. Temel bileşenler cinsinden oluşturulan tekne kıç kanadı örnekleri ve karşılık gelen HAD analiz sonuçlarından elde edilen gemi toplam direnç değerleri ile makine öğrenme modelinde kullanılacak veri seti oluşturulmuştur. Bu çalışmada makine öğrenmesi modeli olarak MATLAB yazılımının yapay sinir ağları (ANN) araç kutusu kullanılmıştır. Veri setinin %75'i eğitim sürecine ayrılmıştır. Algoritmanın içerisinde ki ağırlık katsayılarının ayarlanması ile ANN modeli eğitilmiştir. Eğitim sonucu elde edilen modelin tahmin değerleri ile sonuçlar aşırı uyum içerisinde ise başka bir veri seti için doğru olmayan tahminler oluşturacaktır. İkinci aşama olan doğrulamada, ağırlıkların ilk tahmin değerleri ya da aktivasyon fonksiyonunun türü deriştirilerek aşırı uyum problemi engellenir. Bu aşamada veri setinin %15'i kullanılmıştır. Son aşamada, eğitilen yapay sinir ağları modeli diğer aşamalardan bağımsız olarak veri setinin %10'u ile test edilmiştir. Eğitimi ve testi tamamlanmış yapay sinir ağları modelinin tahmin sonuçları ile HAD analizlerinin sonuçları arasında ki lineer regresyon eğrisi incelenmiştir. Regresyon eğrisinin eğiminin 1'e oldukça yakın olduğu dolayısı ile başarılı bir ANN modelinin kurulduğu gösterilmiştir. Optimizasyon sürecinde de MATLAB'ın yardımcı yazılımı kullanılmıştır. Gemi direncini minimize etmek amacıyla kıç kanadının kesit şekli optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. ANN modelinden elde edilen fonksiyon optimizasyon aşamasında amaç fonksiyonu olarak kullanılmıştır. Ardından geometriyi temsil eden temel bileşenlerin sınırları probleme tanıtılmıştır. Optimizasyon sonucunda gemi toplam direncinin yerel minimum değeri ve karşılık gelen temel bileşen değerleri elde edilmiştir. Optimum temel bileşenlerden elde edilen tekne kıç kanadının tekrar HAD analizi geçekleştirilmiştir. ANN amaç fonksiyonun optimizasyon sonucu ile HAD analizinin sonucu arasında ki bağıl fark %0.24 tür. Başlangıçta kullanılan kıç kanadı ile gemi toplam direnci %17.81 azaltılırken optimizasyon sonucunda elde edilen kıç kanadı ile direnç %1.2 daha da azaltılmıştır. Ayrıca gemi kıç bölgesinde ki dalga yüksekliğinin önemli derecede azaldığı gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, zaman açısından pahalıya mal olan, değerlendirme aracı olarak viskoz akış çözücüsü kullanıldığı takdirde optimizasyon süresini düşürmeye yönelik bir metodoloji sunulmuştur. Boyut indirgeme analizi yardımıyla çok boyutlu bir veri seti, minimum bilgi kaybı ile daha az değişkenle temsil edilebilir. Bu sayede, girdi boyutu düşürülen yapay sinir ağları algoritması daha az sayıda veri ve yüksek başarı ile eğitilebilir. The patented Hull Vane, the energy saving appendage, is used to reduce the ship resistance. It is a hydrofoil wing transversely fixed at the transom bottom of the ships. A negative pressure zone, which helps to reduce the stern wave, appears on the suction side of the Hull Vane due to the accelerated flow from the aft of the hull. In the current study, shape optimization of the Hull Vane section is performed by implementing data-driven techniques in order to further reduce the total resistance of the ship. The section shape is modified with reference to the NACA4412 hydrofoil by parametric model code operating with 7 design parameters. Principal component analysis (PCA), which decreases the design space dimensionality, is implemented on the sample set created within the bounds of design parameters. The section shape of the Hull vane can be represented with 85.5% geometric variance by the first two principal components (PCs) instead of 7 design parameters. A series of hydrofoil instances are created to be evaluated by means of the viscous flow solver. The total resistance values of the ship corresponding to the design variables (PCs) are computed in order to create a dataset to the machine learning model. Artificial neural network (ANN) that is utilized as the machine learning model is trained in order to imitate the numerical flow solver. The function obtained from the trained model is operated as the objective function in the optimization process.Since the viscous flow solver is expensive in terms of evaluation time, this study provides an effective methodology to shorten the optimization process using the viscous flow solver as the evaluation tool. The number of function evaluations required for optimization is reduced with the help of PCA. In other words, the ANN is able to be trained with less dataset as the input dimensionality of the data is reduced. 72

Güvenilirlik, Kullanılabilirlik ve Bakım Kolaylığı (RAM) analizinin amacı, sistemin gelecekteki kullanılabilirliğini önceden tahmin etmek, gerekirse sistemde yararlı olabilecek değişiklikleri tanımlamak ve bu değişikliklerin uygulanıp uygulanmayacağına ilişkin kararları desteklemektir. RAM analizi şirketler tarafından uzun yıllardır kullanılmaktadır. Şirketler tasarım ve üretim süreçlerinde RAM analizi yapmaktadır. Bu sayede şirketler, bir ürünü tarasladıktan sonraki kullanım süreçlerinde olası arızaları ve etkilerini gözleyebilmekte ve ürünle alakalı geliştirmeleri yapabilmektedirler.Güvenlik ve emniyet konularındaki çalışmalar, özellikle II. Dünya Savaşı'ndan sonra artmıştır. 20. yüzyılın ortalarından sonra, savaş teknolojilerinden kişisel kullanım teknolojilerine kadar birçok sektörde uygulamalar artış göstermiştir. Bu uygulamalar genellikle elektronik cihazlarda ve roket teknolojilerinde yapılmıştır. Güvenilirlik seviyesinin tam olarak belirlendiği ve sistem bileşenlerinde tespit edilen değerlerin deneylerle kanıtlandığı ilk çalışma, Almanya'daki füzelerin üretiminde uygulanan RAM analizi olarak sayılabilir.Özellikle savunma sanayisi, RAM analizinin uygulanmasında ve yaygınlaştırılmasında öncü bir rol oynamıştır. Füze ve uzay teknolojileri ile üretilen ürünler tamir edilebilirlik açısından zayıf olduğu için, üretim ve tasarım aşamasında yapılan RAM analizi ile ürünü kullandıktan sonra oluşabilecek tüm arızaların önlenmesi amaçlanmaktadır.Artan teknoloji sayesinde ürünler kullanıma sunulmadan önce birçok testten geçirilebilmekte ve ürünün tasarım hataları ve aktif yaşam süresi boyunca meyadana gelmesi muhtemel arızalar tespit edilip müdahale edilebilmektedir. Böylelikle, ürün piyasaya sunulduğunda olası arızalar, sadece kullanımdan dolayı meydana gelebilecek kullanıcı hataları ve malzeme yorgunluğuna bağlı arızalara indirgenmiş olmaktadır.Gemiler, icra ettikleri ticaretin bir parçası olarak liman ve demir bölgelerini sıklıkla kullanır. Gemilerin yakıt, yağ, yedek parça gibi ihtiyaçlarının yanı sıra tahliye veya yükleme yapmak için geldikleri limanlarda ve demir bölgelerinde çeşitli masrafları mevcuttur. Manevralar sırasında çıkabilecek arızalar, eğer geminin hareket kaabiliyetini etkileyecek arızalarsa, sabit masrafları arttığı gibi geminin ceza ödemesi, arıza yapan makinede veya sistemde onarılması güç deformasyonlar ve geminin ticareti aksadığı için karşılacağı ayrıca külfetlere neden olacaktır.Günümüz teknolojisinin geldiği noktada, ticari faaliyetlerde de bir hız yarışı içerisine girilmiştir. Teslim alına yükün/ürünün zamanında ve hatasız bir şekilde teslim edilmesi hem üreticinin çalıştığı alandaki itibarı hem de faaliyetlerine artış sağlayarak devam edebilmesi açısından önemini kat ve kat artırmıştır. Ticari faaliyetlerin bir parçası olarak gemiler, varış noktası olan limanlara zamanınva varamadığı her saat için ceza ödemektedir. Yaşanan zaman kayıpları sadece tek seferlik bir ceza olarak kalmayıp geminin veya işletmeci firmanın ilerleyen süreçlerinde de ticari faaliyetlerinde azalma ve hatta tamamen durma noktasına gelmesine neden olabilmektedir.Araştırmasını yaptığımız RAM analizi, geminin önemli operasyonları sırasında makine sistemlerinde arıza meydana gelme olasılığını hesaplamaktadır. RAM analizi, geçmiş yıllara ait verileri kullanarak gelecekteki arızaların hangi periyotlarda meydana geleceğini öngörmektedir. Riskli bir operasyondan önce analizin sunduğu tavsiyeler uygulanırsa arıza olasılığı en aza indirilmiş ve operasyonlar daha sağlıklı yapılmış olacaktır.Riski yüksek bir gemi operasyonu öncesinde gemi makine sistemlerinin arıza vermeden çalışmaya devam etmesi için bir takım önlemler alınmalıdır. Ancak alınacak her önlem gemi işletim masraflarını artırmaktadır. Dolayısıyla riskli bir operasyon öncesinde gemi makine sistemlerinin ve ilgili bileşenlerinin güvenilirliklerini bilmek ve yapılacak bakımlar için harcanması gereken en uygun süreleri tespit edebilmek için standart uygulamaların yeniden gözden geçirilmesi ve ilave tedbirlerin alınması şarttır.Muhtemel arızalar, geçmiş veriler değerlendirilerek ve geleceğe dair yorumlamalar yapılarak tespit edilebilir. Bu arızaların şiddeti, muhtemel zamanı, onarım için gerekli insan ve kaynak gücü, arıza meydana geldiğinde sisteme verebileceği zaafiyet ve arızalar meydana gelmeden önce bakımının ne zaman yapılacağı gibi gemi operasyonları için kritik öneme sahip veriler, RAM analizi ile tespit edilebilir. Güvenilirlik ölçütü, bir geminin çalışan sistemlerinin mevcudiyetini ne kadar süre koruyacağını tespit etmeye yarayan, hangi zaman aralığında ve hangi gemi şartlarında bu mevcudiyetin bozulacağının tespitinde önemli bir ölçüttür. İşletmeci tarafından yine işletmeci insiyatifinde kararlaştırılan güvenilirlik alt sınırına ulaşan bir sistem veya sistem bileşeni için riskli operasyon öncesinde önleyici bakım planlaması yapılması, geminin sistemlerinin sağlıklı çalışması için faydalı olacaktır. Kullanılabilirlik ölçütü, geminin bir veya birkaç sistem ve sistem bileşeninin istenilen zamanda istenilen görevi eksiksiz yerine getirebilme olasılığının ölçütüdür. Arıza periyodu kısa, arızasız çalışma periyodu uzun olan bir sistem bileşeni için güvenilirlik hesaplamları her zaman yüksek değerlerde çıkmaktadır. Yaptığımız çalışmada da sonuçlar, sistem bileşenlerinin kullanılabilirlik seviyelerini yüksek değerlerde çıkmıştır. Kullanılabilirlik için en anlamlı sonuçlar kısa arızasız çalışma periyodu olup onarımın uzun zaman aldığı sistemler ve sistem bileşenleridir.Bakım kolaylığı ölçütü, bir sistem veya sistem bileşeninin arıza meydana gelmeden önce koruyucu bakımların yapılabilmesi veya arıza meydana geldikten sonra onarımın yapılabilmesi için kabul edilebilir tamir süresinin ölçütüdür. Bir arızaya yapılacak müdahalenin gerektireceği en az süreninin tayin edilmesi, bakım operasyonunun yapılması gereken zamanın tayininde direkt etkilidir. Gemilerinin sık liman uğraklı çalışması ve çalışma temposunun yüksek olması sebebiyle RAM analiz uygulaması için bir konteyner firmasının filosundan bir gemi seçilmiştir. Geminin planlı bakım sisteminde yer alan bütün veriler şirket gözetiminde incelenmiştir. Veri aralığının geniş olması, RAM analizinden elde edilecek çıktıların anlamlı veriler olmasını sağlayacağından filonun en eski gemisi seçilmiştir. Planlı bakım yazılımından çekilen veriler titizlikle incelenmiş ve seçilecek sistem bileşeni gemi için kritik öneme sahip olacak şekilde belirlenmiştir. Makineler için en kritik sistem olması ve bu sistem üzerinde meydana gelebilecek bir arızanın doğuracağı sonuçların, özellikle manevralarda, ciddiyetinin yüksek olacağı düşünülerek yakıt sistemi seçilmiştir. Yakıt sistemi içerisinde de en anlamlı veri dağılımı olduğu saptanan ve ana makine için kritik öneme sahip olan yakıt enjektörleri belirlenmiştir. İncelenen verilerde geminin ana makinesinin yakıt enjektörleri ele alınmıştır. Geçmiş yıllara ait verileri toplanmış ve veriler arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Elde edilen veriler neticesinde 1,2,3,4,5,6 ve 7 numaralı enjektörlerin güvenilirliği, kullanılabilirliği ve bakım kolaylığı oranları hesaplanmıştır.Sonuç olarak, yakıt enjektörlerinin güvenilirliğinin çalışma saatlerinin artmasıyla azaldığı görülmüştür. Yeni tamir edilmiş bir yakıt enjektörünün güvenilirliği %100 iken, planlanan bakım sisteminde 4000 çalışma saati uygulandığında güvenilirlik oranının %31-34 aralığına kadar düştüğü görülmektedir.Analizde, tüm yakıt enjektörleri için bulunabilirlik oranlarının %99'un üzerinde olduğu tespit edilmiştir. Bu, yakıt enjektörlerinin arızasız çalışma süresinin arızayı gidermek için gereken süreden daha uzun olmasından kaynaklanmaktadır.Bakım işlemi, bakım süresi 3.5 saat veya daha fazla olduğu sürece sağlıklı olacaktır. Bu sürenin belirlenmesi, gemi için zaman kısıtlamaları yaratabilecek durumlarda önemlidir.Güvenilirlik analizi, seçilen sistem bileşenleri için güvenilirliğin zamanla azaldığını göstermiştir. İki bakım planı arasındaki süreyi kısaltarak bu sorunun çözülebileceği vurgulanmakla birlikte, gemilerin yüksek kullanılabilirliği nedeniyle sadece önemli cihazların önleyici ve geçici bakımlarının yapılabileceği değerlendirilmiştir. Uygulanacak bakımlar için gerekecek süreler bakım kolaylığı oranına göre değişkenlik göstermekle birlikte bakım için harcanacak zamanın tespitinde önemli referans değerler sağlamıştır. The purpose of the Reliability Availability and Maintainability (RAM) analysis is to predict the future availability of a system, identify any changes that would be beneficial to the system if needed. It also supports decisions on whether to implement these changes. RAM analysis has been used by companies for many years. Companies conduct RAM analysis in their design and production processes.Studies on safety and security have increased, especially after World War II. After the mid-20th century, applications in many sectors ranging from war technologies to personal use technologies have increased.These applications were usually done at electronic devices and rocket technologies. In this regard, the first study in which the reliability level is determined exactly and the determined values are proved in the system components with the experiments can be counted as the RAM analysis applied in the production of missiles in Germany.The defense industry in particular has played a leading role in the implementation and dissemination of RAM analysis.Since the products produced with missile and space technologies are weak in terms of repairability, it is aimed to prevent all possible malfunctions that may occur after using the product with RAM analysis made during the production and design stage.Ships often use ports and anchorage zones as part of their trade. In addition to the needs of ships such as fuel, oil, spare parts, there are various expenses in ports and iron regions where they come to make evacuation or loading. Malfunctions that may occur during maneuvers, if they affect the ship's ability to move, will increase the fixed costs as well as the payment of the penalty of the ship, the machine or system failing to repair the deformations and the ship will cause additional burdens due to disruption of trade.The RAM analysis, which we investigate, calculates the probability of failure of the machinery systems during the important operations of the ship. The RAM analysis predicts the period in which future failures will occur using data from previous years. If the recommendations provided by the analysis are applied before a risky operation, the probability of failure will be minimized and the operations will be made healthier.Before a high-risk ship operation, various measures must be taken to ensure that the ship's machinery systems continue to operate without fail. However, each measure increases the operating costs of the ship. Therefore, before a risky operation, it is necessary to review the standard practices and take additional measures to know the reliability of ship machinery systems and related components and to determine the most appropriate times to be spent for maintenance.The fuel injectors of a ship's main engine are discussed in the data analyzed. The data of previous years were collected and the relationships between the data were examined. As a result of the data obtained, the reliability, availability, and maintainability rates of the injectors number 1,2,3,4,5,6 and 7 were calculated.As a result, the reliability of fuel injection valves decreased with increasing working hours. While the reliability of a newly repaired fuel injector is 100%, it is seen that the reliability rate is reduced to 31-34% when 4000 operating hours are applied in the planned maintenance system.In the analysis, the availability rates for all fuel injectors were found to be above 99%. This is due to the length of the failure-free operation of the fuel injectors and a short time is needed to fix the failure.The maintenance operation will be healthy as long as the period of care is 3.5 hours or more. The determination of this time is important in situations that may create time constraints for the ship.Reliability analysis showed that reliability decreases over time. While it is emphasized that this problem can be solved by reducing the time between the two maintenance plans, it has been evaluated that only the preventive and interim maintenance of the important devices can be satisfied because of the high availability of ships. 99

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

Sürekli bir enerji ihtiyacı olan dünyamızda bu ihtiyaç, gelişmiş makina ve robotların tasarlanmasıyla daha da artacaktır. Termodinamiğin ilk yasasına uygun olarak enerjinin tipinin değişebileceği fakat yok olmayacağını ifade eden termodinamiğin ilk yasasına uygun olarak mühendisler değişik kaynaklardan mümkün olduğunca çok elektrik enerjisi elde etmeye çalışmaktadırlar. Pek çok enerji çeşidini temelde iki başlık altında toplayabiliriz: yenilenebilir ve yenilenemez enerjiler. Rüzgâr enerjisi yenilenebilir enerji olarak sınıflandırılır ve temelde rüzgârın kinetik enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesidir. Rüzgâr enerjisinin kullanımı zaman içinde sürekli artış göstermekte olup, bazı ülkeler bu enerjiden mümkün olduğunca çok yararlanmayı için planlamaktadırlar. Rüzgâr türbinleri, rüzgârın kinetik enerjisinin bir şaftı döndürmek için kullanılarak bu dönme hareketinden elektrik enerjisi elde edilmesi yoluyla çalışırlar. Kanatların ve merkezdeki hub'a rotor ve rotora da şaft bağlıdır. Hava zerrelerinin kanatlara belli açılarla çarpması sonucunda rotor dönme hareketi kazanır ve rotora bağlı şaftın bir jeneratörü döndürmesiyle de elektrik üretilir. Tasarımcılar, rüzgâr türbininin bütünü ve parçaları için mümkün olan en iyi tasarımı gerçekleştirebilmek amacıyla tasarım aşamasında rüzgâr türbinini etkileyebilecek her türlü yükü göz önüne almak zorundadırlar. Açık deniz rüzgâr türbinlerinde dalgalara ilişkin kuvvetlerin de göz önüne alınması gerekir. İtme kuvveti, türbin kanatlarının eğilmesine neden olan kuvvettir o nedenle tasarım aşamasında göz önüne alınması gereken kritik bir kuvvettir. Yüksek itme kuvveti nedeni ile kanat uçlarında oluşacak büyük eğilmeler, kanat uçlarını kuleye doğru itecek ve kanat uçlarının kuleye çarpması sonucunda da türbin tamamen parçalanacaktır.İtme kuvvetinin kanatlar üzerindeki etkisini incelemek üzere bu tezin ilk bölümünde yatay eksenli bir rüzgâr türbini olan NREL-5MW rüzgâr türbini göz önüne alınacaktır. Rüzgâr türbinini oluşturan elemanların incelenmesinden sonra kanatların kule yönünde eğilmesini sağlamak amacıyla bu rüzgâr türbini için en büyük itme kuvveti olarak belirlenen 800 kN kullanılmaktadır. Ayrıca, titreşim analizi, doğal salınım frekansları, merkezkaç kuvvetler ve Coriolis etkileri gibi dikkate alınması gereken noktalar da vardır. Bu çalışma, tüm bu sıralanan etkiler göz önüne alınmaksızın yalnızca basit ankastre kiriş için gerçekleştirilmiştir.Bu tür problemlerin modellenmesi ve benzeşiminde kullanılan farklı paket programlar mevcuttur. Güvenilir bir analiz yapılabilmesi için elde edilen sonuçların doğruluğunun öncelikle test edilmesi gerekir. Genel olarak rüzgâr türbin kanatlarının eğilme problemini kullanarak doğrulama yapmak mümkün olmadığı gibi neredeyse imkânsızdır. Kanatların bir ucu hub'a sabitlenmiş ve diğer ucu serbest olduğundan, bunları konsol veya ankastre kiriş olarak modellemek kabul edilebilir bir yaklaşımdır. Bu nedenle, gerçek kanat profilleri için yapılan hesaplamaların güvenilirliğini tesis etmek amacıyla öncelikle basitleştirilmiş bir durum olarak ankastre kiriş hesaplamaları göz önüne alınmaktadır. Gerçek kanat profillerine ait uygulamalar bu testlerden sonra verilmektedir.Rüzgâr türbini tasarımcıları, tasarımlarında mümkün olan en iyi verimliliği elde etmeye çabalar. Bu doğrultuda, kanat elemanı-momentum yöntemi ardışık iterasyonlarla belirli parametrelerin ayarlanması yoluyla en iyi performansı sağlayacak rüzgâr türbin kanadının belirlenmesinde kullanılabilir. Kanat elemanı yöntemi aerodinamiğin pek çok alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Rüzgâr türbini tasarımında, türbin kanadını kanat boyunca elemanlara ayırarak uygulanmaktadır. Bu tezin ikinci kısmında kanat elemanı yöntemi, değişik parametrelerin etkisini incelemek için her defasında bir parametreyi değiştirmek suretiyle kullanılmıştır. Kord uzunluğu, kaldırma kuvveti katsayısı, kanat ucu hız oranı, kanat uzunluğu ve kanat sayısı. BEM yönteminin bu uygulaması, daha önceki kısımda olduğu gibi NREL-5 MW rüzgâr türbini için yapılmıştır.Burada uygulanan BEM yöntemi kanat elemanı yöntemi ile momentum yöntemini birleştirerek bu yöntemlere ait birer denklemi kullanmaktadır. Bu iki denklem, iki bilinmeyenin çözümü için kullanılmaktadır. Bilinmeyenlerden ilki yarıçap başına gelen itme kuvveti diğeri ise eksenel indüksiyon değeridir ki mümkün olan en büyük verimi elde etmek için değerinin 0.333 olması gerekir. Beş parametrenin değiştirilerek incelendiği bölümde ilk olarak kord uzunluğu 1.5 m, 1 m ve 0.5 m olarak değiştirilmekte diğer parametreler sabit tutulmaktadır. Kaldırma kuvveti katsayısı ilk parametre olarak değerlendirilmiş ve sabit 0.8 olarak alınmıştır. Bu katsayının değeri normalde tablolardan, formüllerden veya deneylerden belirlenir. Göz önüne alınan ikinci parametre, kanat elemanının bulunduğu yarıçapın değişmesiyle değişen yerel kanat ucu hız oranıdır. Kord uzunluğu değiştirilirken, kanat ucu hız oranı sabit ve 5 olarak alınmıştır. Kanat uzunluğu 15 m ve son parametre kanat sayısı 3 olarak alınmıştır. Böylece bu sıralanan değerler sabit tutulurken kaldırma kuvveti katsayısı 0.8, 0.6 ve 0.4 olarak değiştirilmiştir. İncelenecek üçüncü parametre olan yerel kanat ucu hız oranı, 6, 5 ve 4 olarak üç farklı değerde alınmıştır. Öte yandan, kord uzunluğu 1 m, kanat uzunluğu 15 m ve kanat sayısı 3 alınmaktadır. Bir öncekine benzer olarak yerel kanat ucu hız oranları değiştirilirken diğer parametreler sabit tutularak hesaplamalar yapılmıştır. Göz önüne alınan dördüncü parametre, bütün rüzgâr türbini verimini etkileyen ana parametrelerden biri olan kanat uzunluğudur. Kanat uzunluğu, 58 m, 29 m ve 15 m olacak şekilde üç farklı değerde alınmıştır. Kord uzunluğu 1 m, kaldırma kuvveti katsayısı 0.8, yerel kanat ucu hız oranı 5 ve kanat sayısı 3 alınarak hesaplamalar yapılmıştır. Göz önüne alınacak son parametre olan kanat sayısı için hesaplamalar 3 kanat, 2 kanat ve 1 kanat durumlarında yapılmaktadır. Çalışma, her bir parametre ayrı ayrı alınarak yapılmasına karşın her bir parametrenin etkisi diğer parametrelere de bağlıdır. Temelde, rüzgâr türbininin verimliliği beş parametrenin tümüne bağlıdır.Kanat elemanı-Momentum yöntemi, çalışmanın ilk kısmında mukavemet açısından incelenen rüzgâr türbininden en iyi verimi elde etmek için de kullanılmıştır. Bu uygulamada kanat uzunluğu 61.5 m, kanat sayısı 3, kaldırma kuvveti katsayısının varsayılan değeri 0.9 alınmakta ve yerel kanat ucu hızı değeri, yerel yarıçapın değişimi, rüzgâr hızı ile devir sayısındaki değişimler nedeniyle değişmektedir. Çalışmada, istenen eksenel indüksiyon faktörünü elde etmek için her bir kesitte kord uzunluğunu belirleyecek şekilde çalışma yapılmıştır. Toplamda 10 kesit için yapılan çalışmada, rüzgâr türbinleri için kabul edilebilir belirli bir aralıkta değişen kord uzunlukları için eksenel indüksiyon faktörü değerleri hesaplanmıştır.Excel kullanmak yerine ardışık yaklaşımlar şeklinde bir programlama yoluna gidilebilir. Böyle bir programlama için MATLAB iyi bir seçimdir. Program, kullanıcıdan ana özellikleri içeren beş temel parametreyi (kord uzunluğunu, kaldırma kuvveti katsayısını, yerel kanat ucu hız oranını, kanat uzunluğunu ve kanat sayısını) girdi olarak alacak ve eksenel indüksiyon faktörü değerlerini hesaplayacaktır. Temelde, tasarımcılar kord uzunluğunu değiştirerek bu değişikliğin eksenel indüksiyon faktörü üzerindeki etkisini görebilir ve böylece her bir kesit için en uygun eksenel indüksiyon faktörünü elde edene kadar denemeye devam edebilirler. This World needs energy daily, the demand of the electrical energy increases since the world is developing and going to be cleverer with the machines and robots. Engineers are working to get as much as possible of electricity from several types because as the knowledge from the first law of Thermodynamics that energy can be transformed from one form to another form but cannot be destroyed. There are several types of energy, and these types will be under two categories; non-renewable and renewable energy. Wind energy classified as renewable energy, and the use of the wind is from the motion of it with a certain speed that will be used as kinetic energy. The use of wind energy is growing with the time, there are some countries planned to get the maximum possible of the electric power from the wind energy that they need. Wind turbines are used to get the energy from the wind to be converted into electrical energy by the rotation of the shaft. This shaft is connected into the rotor that consists of number of blades and hub. Air particles will hit the blades with an angle, and that rotates the rotor and the shaft connected to it, thus generating electricity using generators. Designers try to have the best design of the whole wind turbine with the components, so during design stage they must include all types of loads that will affect the wind turbine. In offshore wind turbines they care about the wave loads too. Thrust force is the force that is responsible of the bending of the blades; therefore, it is a critical force to be considered in design stage. In case of large blade deflections due to high thrust force, tips of the blades bend towards the tower and if these blades hit the tower, the wind turbine is catastrophically lost.The first part of this thesis considers an NREL-5MW Wind Turbine which is a Horizontal Axis Wind Turbine Type (HAWT) for the analysis of the effect of thrust force on the blades. The parts of the wind turbine are examined and the maximum thrust which is 800 kN for this wind turbine is used for forcing the blades to deflect in the direction of the tower. There are some several points to care about too, such as vibration analysis, natural frequencies, centrifugal forces and Coriolis effects. This study has been done just for a simple cantilever beam without including the points just indicated.There are several programs that can be used to simulate and model such problems. In order to make a reliable analysis the accuracy of the results must first be tested. Deflections of wind turbine blades in general seem hard to verify, if not impossible. Since the blades are fixed to the hub with free tips, their modeling as a cantilever beam is quite acceptable. Therefore, first a simplified case of a cantilever beam with concentrated load is considered to establish the reliability of results obtained for actual blade profiles. Applications to actual blade profiles then follow. Wind force will be applied on two-third length of the blade, and that is due to the wind is increasing with increasing elevation.Designers must consider the best efficiency for the wind turbines. Blade Element-Momentum method (BEM) is an iterative method that can be used to get the best performance from the wind turbines by adjusting definite parameters. BEM method is widely used in many branches of aerodynamics. For wind turbine design it is applied by dividing the blade into several elements along the span. In the second part of this thesis, BEM method is used to study the separate effects of each parameter in three cases by changing only one parameter at a time. Five parameters are studied; namely, chord length, lift coefficient, tip-speed ratio, blade length, and number of blades. The study is done for the same NREL-5 MW wind turbine using the BEM method.BEM method combining between element blade method with momentum method and has an equation from each method with the same two unknowns in the two equations. The first unknown is the thrust per annulus and the second one is the axial induction factor, which has to be 0.333 to get the maximum possible efficiency. Starting with the five parameters section, chord length is the first parameter that will be changing as 1.5 m, 1 m, 0.5 m while the other four parameters are constant. Lift coefficient is the first parameter and assumed to be 0.8, but the value of it can be determined from tables, formulas or experiments. The second parameter is local tip-speed ratio which is changing with the change of the local radius (blade element), but in this study of the parameters is taken constant as 5 while changing the chord length. Third parameter which is the blade length, is taken 15 m, and the last one is the number of blades which is taken as 3. Then the lift coefficient is varied as 0.8, 0.6, 0.4 with constant value for the other parameters. The chord length will be 1 m, local tip-speed ratio is 5, blade length is 15 m and number of blades is 3. Local tip-speed ratio will be the third parameter to study but will include for each case a constant local tip-speed ratio for all elements in the same case and the three cases are 6, 5, 4. Chord length is the same as the study for the previous parameters which is 1 m and for lift coefficient will have it as 0.8, the blade length will be 15 m as before and the number of blades too (3 m). The fourth parameter is blade length that is one of the main parameters that affect the efficiency of the whole wind turbine, the values of this parameter will be 58 m, 29 m, 15 m. Chord length is 1 m, lift coefficient is 0.8, local tip speed ratio is 5 and number of blades is 3. For the last parameter, which is number of blades, the cases will be as 3 blades, 2 blades and 1 blade. The study is done for each parameter separately, but the effect of each parameter depends on the other parameters too. Mainly, efficiency of wind turbine sections depends on the five parameters together. Blade Element-Momentum method also used to get the best performance from the same wind turbine that used for the thrust study case. The blade length is 61.5 m, number of blades is 3, lift coefficient assumed to be 0.9, local tip-speed ratio will be changing for each section and that due to the change of the local radius and it depends on the wind speed and rotational speed. The study has been done to get the value of chord length for each element that gives the required value of axial induction factor. The study has been done for 10 elements and showed the changing of axial induction factor for each section with changing chord length in a certain range between the maximum possible chord length and the minimum chord length can be used for any type or modal of wind turbines.Instead of using Excel, coding can be used to make this iterative process easily. MATLAB is a good choice to get this part done, can use a general code that asks the user about the main specifications, and they are the five parameters (chord length, lift coefficient, local tip-speed ratio, blade length and number of blades). This code will give the axial induction factor for the given specifications. Mainly, designers can change the chord length, so coding can be done to get for each element the value of chord length that gives the best axial induction factor. 134

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

İnsanoğlu varolduğu yıllardan beri doğaya karşı bir mücadele içerisinde olmuş ve onun getirdiği zorlukları yenmek için sürekli olarak kendini geliştirmek yeni çözüm yolları bulmak zorunda kalmıştır. Bu mücadele ilk başlarda karada başlamışsa da daha sonra denize açılma zorunluluğu kaçınılmaz bir hal almış ve insanlığın deniz ile olan macerası başlamıştır. İnsan denizi anlayıp ona karşı çözümler ürettikçe üzerinde yolcukluklar yaparken aynı zamanda denizin gücüne karşı koyup sabit durmaya, sualtında avcılık haricinde araştırmalar, keşifler yapmış kaynak aramaya başlamıştır.Denizden beklentiler arttıkça getirdiği yeni zorluklar ile karşılaşılmış ve bunlara da çözüm yolları üretilmek zorunda kalınmıştır. Bu çözüm yolları ilk zamanlarda basitçe ve ağırlıklı olarak tecrübe kökenli olsa da insanlık kendini diğer canlılardan ayıran en büyük özellik olan aklı ve onun belki de en büyük hediyesi bilimi kullanmaya başlamış ve günden güne, sürekli üzerine ekleyerek bugünlere gelebilmeyi başarmıştır.Bu karşılaşılan problemlerden birisi akışkan-yapı etkileşimi (fluid-structure interaction) dir. Bu aslında çok uzun zamandır görülmesine rağmen anlaşılması ve tariflenmesi zaman almış hala üzerinde yeterli çalışma olmayan bir fenomendir ve pek çok araştırmacının üzerinde çalışmasını sürdürdüğü geniş bir alandır. Konunun üzerinde çokça araştırma yapılıyor olmasının esas nedeni bu etkileşimin mühendislikte zarar verici etkilerinin olmasıdır. Bu etkilerden en bilineni 1940 yılında açıldıktan dört ay gibi kısa bir süre sonra çöken Tacoma Köprüsü'dür. Köprüyü yıkan rüzgarların etkisi olsa da aynı problemlerin suda da oluştuğu gözlenmiş ve ve aslında bu sorunun akışa bağlı geliştiği tespit edilmiş ve literatüre flow-induced motions (FIMs) olarak geçmiştir. Deniz yapıları dizaynında üzerinde çalışmalar yapılıp literatür geliştirildikçe FIMs daha fazla hesaba katılmaya başlanmış ve temel dizayn kriterlerinden biri haline gelmiştir. Özellikle daimi olarak akıntı/akışa maruz kalan denizaltı boru/kablo hatları, petrol platformları, açık deniz rüzgar türbini kaideleri gibi dairesel kesite sahip yapılarda FIMs ve onun üzerinde en çok çalışılan kısmı olan Girdap Kaynaklı Titreşimlerin (Vortex Induced Vibrations – VIVs) yapı üzerinde ki etkileri günümüz bilim insanları ve mühendislerince anlaşılmaya ve etkileri azaltılmaya çalışılmaktadır. Zaman ile yapılan çalışmalar sonucunda anlaşılmıştır ki akış kaynaklı hareketler her zaman için olumsuz sonuçlar doğurmamaktadır. Konu anlaşılıp bu fenomenin karakteristiği çözüme kavuşturuldukça aslında bu hareketlerin olumlu yönde de kullanılabileceği, doğanın insanlığa vermiş olduğu bir enerji kaynağı olarak değerlendirilebileceği ve bunu yaparken çevreye en az zarar ile sürdürülebilir bir şekilde enerji üretilebileceği görülmeye başlanmıştır. Bu çalışmada girdap kaynaklı titreşimler üzerine literatür araştırması yapılmış, konunun anlaşılabilir olması için terimler ve olgular açıklanmaya çalışılmıştır. Şu açıktır ki konu üzerinde hala pek çok araştırmacı çalışmasını sürdürdüğünden ileri ki yıllarda bu ve buna kaynak olan çalışmalarda yer alan bilgiler doğruluğunu ya da güncelliğini yitirebilcektir.Deneylerin gerçekleştirilmesi için bir adet test ekipmanı tasarlanarak üretilmiş ve genel hatları ile dizayn kriterlerinden bahsedilmiştir. Deneylerin yapılması esnasında mümkün olduğunca hassas bir şekilde çalışılmış, ülkemizde pek araştırılma şansı bulamamış bu konu için ileride yapılacak çalışmalara ufakta olsa bir katkıda bulunulması düşünülmüştür. Kütle oranının etkisinin anlaşılabilmesi için dört farklı test kombinasyonu oluşturulmuş ve aynı akıntı hızlarında verdikleri tepkiler kaydedilmiştir. Deneylerde elde edilen veriler işlenerek çeşitli grafikler oluşturulmuş, bu grafikler ve sonuçlar incelenmiştir. Deney sonuçlarının haricinde çalışmanın temeli olan matematiksel model de eklenerek konunun bütünlük sağlaması amaçlanmıştır. Mankind has been in a struggle against nature since its existence and has had to find new solutions to constantly improve itself in order to overcome its difficulties. Although this struggle started on land at first, the obligation to sail later became inevitable and humanity's adventure with the sea began. While human beings understand the sea and create solutions against it, while at the same time they are resisting the power of the sea and standing still, underwater hunting, research and discovery has started to find resources.As the expectations from the sea increased, new challenges were encountered and solutions were created. Although these solutions were first and foremost based on experience, humanity began to use science, which is the greatest feature that distinguishes itself from other living things, and perhaps its greatest gift, and has managed to come to these days by constantly adding on it.One of these problems is fluid-structure interaction. This is a phenomenon that has been seen for a long time, but it has taken time to be understood and described. The main reason why a lot of research is being done on this subject is that this interaction has damaging effects in engineering. The most well-known of these effects is the Tacoma Bridge, which collapsed in just four months after it was opened in 1940. Although the impacts of the bridge-breaking winds have been observed, the same problems have also been observed in water, and in fact, this problem has been determined to be flow-dependent and has been reported in the literature as flow-induced motions (FIMs).As studies on marine structures design and literature were developed, FIMs began to be taken into account more and became one of the basic design criteria. Today's scientists and engineers are trying to understand and reduce the effects of FIMs and Vortex Induced Vibrations (Vortex Induced Vibrations - VIVs) on the structure in circular cross-section structures such as submarine pipes / cable lines, oil platforms, offshore wind turbine bases.As a result of studies conducted with time, it is understood that flow-induced movements do not always have negative consequences. As the subject is understood and the characteristic of this phenomenon is solved, it is seen that these movements can be used in a positive way, can be evaluated as an energy source given to humanity by nature and in this way, energy can be produced in a sustainable way with minimum harm to the environment.In this study, literature research on vortex induced vibrations has been done and terms and phenomena have been tried to be explained in order to make the subject understandable. Obviously, since many researchers are still working on the subject, the information contained in this and the studies that are the source of this will lose its accuracy or outdated.Test setup was designed and manufactured to carry out the experiments and the general criteria for design were mentioned. During the experiments, it has been studied as precisely as possible and it has been thought to make a small contribution to the studies to be done in the future will. In order to understand the effect of the mass ratio, four different test combinations were formed and their responses at the same flow rates were recorded. The data obtained from the experiments were processed and various graphics were created and the results were examined.Apart from the experimental results, the mathematical model which is the basis of the study was added and the integrity of the subject was ensured. 78

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

YÖK Tez No: 600628 Yüksek Lisans Donanma gemilerinin inşasının çok fazla zaman ve kaynak gerektiren doğasından dolayı, 1970 ve 1980?lerden itibaren hayatta kalınabilirlik (beka) birincil dizayn hususlarından biri haline gelmiştir. Bu tezin hedefi, savaş gemilerinin beka kabiliyetinin etraflıca anlaşılmasını sağlamak ve onun dizaynın tümüne olan etkisini göstermektir. Hayatta kalınabilirliğin, olasılıksal yaklaşım ile daha çok hassasiyet yönüne odaklanan geçmiş çalışmaların aksine, bu çalışmada hayatta kalınabilirlik bütün yönleri ile üç etapta sistem analizi kullanılarak incelenmiştir. Geminin birden çok tehdite maruz kalacağı bölgelerde görev alacağı göz önüne alınarak bütünsel hayatta kalınabilirlik yaklaşımı kullanılmıştır. "Etkinlik Ölçüsü" teorisine değinilmiş ve teoriyi savaş gemisi dizayn sürecine beka bakış açısıyla yerleştirmek için teorik bir yaklaşım uygulanmıştır. Sistem analizi, yapılacak olan dizaynı daha iyi değerlendirmek ve bilgi isteme dökümanı ile hayatta kalınabilirlik kriterlerine uygunluğunu ölçmeye yardımcı olacaktır. Since 1970s and 1980s survivability has become one of the prime aspects of warship design due to the expensive and time-consuming nature of naval ships. Objective of the thesis is to provide an overall understanding of survivability of combatants and its effect on the design process as a whole. Previous studies mostly focused on the vulnerability aspect of survivability using probabilistic approaches whereas, in this paper all components of survivability in warships has been examined in three phases using system analysis. Total survivability approach has been utilized assuming the ship is operating in areas with multiple threats. „Measures of Effectiveness? theory have been addressed and a theoretical approach has been made, to implement the theory in warship design process from survivability point of view. System breakdown analysis will help to better judge the design to be made and whether it meets the given RFI and survivability design criteria efficiently.

Dünya ticaret mallarının yaklaşık % 90' ı deniz ulaştırma sistemi ile taşındığı için, deniz taşımacılığı, mevcut dünya ekonomisinin önemli bir parçasıdır. Bu günlük yaşamımızda eşsiz bir öneme sahiptir. Deniz taşımacılığı sistemi en ucuz ve güvenilir olduğu taşıma sistemidir. Fakat, sürekli artan petrol fiyatları ve IMO tarafından gemi egzoz emisyonlarına getirilen kısıtlamalar, ana makinenin termal verimliliğini ve doğaya zararlı egzoz gazlarının sınırlandırılması konusunda gemi endüstrisi üzerinde baskı oluşturmaktadır.Bu tezde, bu nedenle deniz uygulamalarına odaklanmış kombine Dual- Miller Çevrimi ve Organik Rankine çevrimi ile atık ısı geri kazanılarak hem egzoz emisyonları hem verimlilik için uygun koşulların incelenmesi için bir adım atılacaktır. Bu tez, Dual Mıller- Organik Rankine Çevrimi kombinasyonlarının termo- ekolojık etkinliğini optimize etmenin bir yolunu incelemiştir. Dual Miller çevrimi - Organik Rankin Çevrimi kombinasyonları için etkili ekolojik güç yoğunluğu (EFECPOD) adı verilen yeni geliştirilen bir performans analizi kriteri uygulanmiştir.Organik Rankine Çevrimi'nde uygun karakterlere sahip üç farklı tipte iş akışkanı kullanılmıştır. Dual Miller Çevrimi ve Dual Miller Çevrimi - Organik Rankine Çevrimi konfigürasyonları için etkin verim, etkin güç, , exerji yıkımı, etkin güç yoğunluğu, ekolojik performans katsayısı ve ekserjetik verim incelenmiştir. Emisyon konfigürasyonları ve Motorun fiziksel yönü, sırasıyla çevrim sıcaklığı ve yanma odası hacmi (süpürme hacmi) ile ilişkilidir. Ek olarak, süpürme hacmi motorun parasal değeri ile de ilişkilidir, bu nedenle bu araştırma altındaki sistem çok amaçlı optimizasyonlar için önem taşımaktadır. Dual Miller çevrimi - Organik Rankine çevrimi kombine tesisinin performans incelemesi Engineering Equations Solver (EES) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. çevrim sıcak oranı, çevrim basınç oranı, motor hızı, silindir boyutları, eşdeğerlik oranı gibi motor işletme ve tasarım parametrelerinin etkili ekolojik güç yoğunluğu (EFECPOD), etkin güç, etkin güç yoğunluğu, ekolojik performans katsayısı, exerji yıkımı ve ekserjetik verim üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu incelemenin sonuçları, termo-ekolojik fizibilite bakımından motor tasarım ve işletme parametrelerinin optimum değerlerini göstermiştir, bu da azot oksitler gibi zararlı gemi emisyonlarını azaltır. Shipping is an essential part of current world economy as almost 90% of world trade commodities are transported by sea transport system. It has unparalleled significance on our daily life. Shipping provides the cheapest and reliable mode of transport. However, the unstable and ever-increasing fuel prices and the restrictions put on hazardous ship emissions by IMO are creating pressure on the shipping industry, so as to increase the main engine's thermal efficiency and to limit the ecologically hazardous ship's exhaust emissions. Therefore, in this thesis, a step is taken to examine a way of optimum conditions for both efficiency and exhaust emissions by introducing a combined plant of Dual Miller Cycle engine and Organic Rankine Cycle type waste heat recovery focused on marine applications. This thesis has examined a way of optimizing the thermo-ecologic effectiveness of Dual Miller – Organic Rankine Cycle combinations. A recently developed performance analysis criterion called effective ecological power density (EFECPOD) is applied for the Dual Miller Cycle – Organic Rankine Cycle combinations. Three different types of working fluids with appropriate characters are used in the Organic Rankine Cycle. Effective efficiency, effective power, exergy destruction, effective power density, ecological coefficient of performance and exergetic efficiency are investigated for both Dual Miller Cycle and Dual Miller Cycle – Organic Rankine Cycle configuration. Emission's configurations and engine's physical orientation are associated with cycle temperature and combustion chamber volume (swept volume) respectively. In addition, the swept volume is associated to the monetary value of the engine, for this reason the system under this investigation has importance for multipurpose optimizations. Performance investigation of Dual Miller Cycle Engine – Organic Rankine Cycle combined plant is carried out using the Engineering Equations Solver (EES). The impacts of engine design and working parameters such as cycle temperature ratio, cycle pressure ratio, engine speed, cylinder dimensions and equivalence ratio on the effective ecological power density (EFECPOD), effective efficiency, effective power density, ecological coefficient of performance, exergy destruction and exergetic efficiency are investigated. The results of this examination have shown optimum values of the engine design and operating parameters in terms of thermo-ecological feasibility which also reduces harmful ship emissions like nitrous oxides. 109

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.

Uluslararası Denizcilik Örgütü'nün (IMO) e-Seyir konsepti gelişmiş iletişim ve karar destek teknolojilerinden yararlanarak küresel çapta seyir güvenliğini arttırmayı ve deniz kazalarını önlemeyi hedeflemektedir. Böylece aynı zamanda gemilerden kaynaklı kirlilik, işletme maliyetleri ve denizcilik sektörü üzerindeki iş yükü de azaltılabilecektir. Avrupa Birliği'nin (AB) bir e-Seyir vizyonu olan e-Denizcilik konsepti, IMO'nun e-Seyir konsepti kapsamındaki hedefleriyle aynı hedefleri taşımaktadır. Bununla birlikte, AB'nin e-Denizcilik konsepti, AB çapında karlılığı ve rekabetçiliği artıracak ve Avrupa denizcilik endüstrisi üzerindeki idari yükü azaltacak, etkili ve verimli bir denizcilik `Tek Pencere` sistemi kurabilmek için gereken Avrupa politikaları, stratejileri ve yeteneklerini geliştirmeyi de amaçlamaktadır.Bu tezin temel amacı, e-Seyir ve e-Denizcilik konseptlerinin hayata geçirilmesine giden yolda teknolojilerin, standartların, stratejilerin ve yasal çerçevelerin geliştirilmesi konusundaki uyumlaştırılmış uluslararası işbirliğini incelemektir. Bu tezin ikinci amacı, Türkiye'de e-Seyir ve e-Denizcilik konseptleri ile ilişkili ilan edilmiş stratejiler, teknolojik gelişmeler, altyapı yatırımları ve yasal gelişmeleri araştırmaktır. Bu amaçlar, e-Seyir ve e-Denizcilik konseptlerinin küresel denizcilik endüstrisi üzerindeki beklenen faydalarını ve etkilerini vurgulamak, gelecekteki araştırmalara katkıda bulunabilecek geniş kapsamlı bilgi sağlamak, bu konseptlerin gelişiminin güncel durumunu ve bu konseptlerin gelecekte niyet edilen kullanım amaçlarını ortaya koymak için benimsenmiştir. Bu tezin metodolojisi temel olarak IMO'nun e-Seyir ve AB'nin e-Denizcilik konseptleri, ve Denizcilikte Akıllı Ulaşım Sistemleri kapsamında Türkiye'de meydana gelen gelişmeler ile ilgili birincil ve ikincil kaynaklardan edinilen bilgilerin multidisipliner bir yaklaşımla değerlendirilmesidir. International Maritime Organization's (IMO) e-Navigation concept aims to utilize advanced communication and decision support technologies to increase the overall safety of navigation and prevent maritime accidents while reducing ship emissions, operational costs and workload on the maritime sector; globally. The e-Maritime concept is an e-Navigation vision that is adopted by the European Union (EU) which shares the same aims with the IMO's e-Navigation concept. However, the EU e-Maritime concept also aims to develop European policies, strategies and capabilities needed to adopt a union-wide, effective and efficient maritime Single Window system that shall increase the profitability and competitiveness by reducing the administrative burden on the European maritime industry.The primary aim of this thesis is to explore the harmonized international co-operation on the development of technologies, standards, strategies and legal frameworks on the road to the actualization of the e-Navigation and e-Maritime concepts. The secondary aim of this thesis is to explore the strategy, technological advancements, infrastructure investments and legal developments regarding e-Navigation and e-Maritime concepts in Turkey. These aims are adopted to provide comprehensive information which can contribute to future research, and up-to-date status of the development and intended future uses of these concepts in order to emphasize their expected benefits and effects on the maritime industry. The methodology of this thesis mainly consists of a multi-disciplinary evaluation of information and knowledge gained from the primary and secondary sources on IMO's e-Navigation and EU's e-Maritime concepts, and related developments in Maritime Intelligent Transportation Systems in Turkey. 182

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