Bu makale deniz ana dizel motorlarının aşırı yüklenmesinin nedenlerini analiz etmekte ve gemideki özel ve karmaşık çalışma ortamını incelemektedir.
Maruz kaldığı değişken ve öngörülemeyen çalışma koşulları, sabit (karada) ünite operasyonunda oluşacak aşırı yük koşulları değil, gemide meydana gelme olasılığı çok yüksektir.
Bir anormallik ve normalliğin tersine dönmesi olgusu vardır ve bu çoğunlukla öngörülemeyen özelliklerle örtülü bir biçimde ortaya çıkar.
Felaket hava koşulları, sert deniz koşulları ve su yolu topografyası aşırı yüklenmenin ana nedenleridir.
I. Dizel Motor Aşırı Yükünün Genel Tanımı
Sabit dizel jeneratör setinin çalışması sırasında, işletim ünitesinin "güç-hız karakteristik eğrisi" sınırını ve ana teknik parametreleri (temel olarak çeşitli sıcaklık parametreleri; basınç parametreleri; dönüş hızı parametreleri) aşmadığı sürece aşırı yük olmayacaktır.
Bu düzenlemelerin aşılması durumunda ünitenin aşırı yüklendiği kabul edilir. Sabit (kara-tabanlı) birimler için durum budur. Ancak deniz dizel motorlarında çalışma sırasında aşırı yükün belirlenmesi çok daha karmaşıktır.
Bunun nedeni deniz dizel motorlarının tahrik özelliklerine göre belirlenmesidir.
Ayrıca deniz koşullarından da etkilenirler.
Deniz dizel motorları, çalışma sırasında harici doğal ve-insan-kaynaklı olmayan çevresel rahatsızlıklara ve kısıtlamalara tabidir.
Bu durum, sabit üniteler için anormal ancak deniz dizel motorları için çalışma sırasında normal olup, öngörülemeyen çeşitli (olumsuz hava koşulları, karmaşık deniz koşulları, su altı engelleri vb.) aşırı yükleme koşullarının oluşmasına neden olur.
Bu yüklerin dış faktörlerden kaynaklanan değişkenliği genellikle düzenlemelerin veya prosedürlerin kapsamı dışındadır ve büyük bir rastlantısallık ve belirsizliğe sahip, oldukça rastlantısal bir olaydır.
Bu aşırı yüklemeye, onu sabit-birim aşırı yüklemesinden ayırmak için genel hatlarıyla gizli aşırı yükleme adı verilebilir.
Daha tehlikeli ve tehlikeli bir durumdur.
Aşağıda, deniz dizel motorlarının sıklıkla karşılaştığı ve dış faktörlerin tetiklediği çeşitli ani durumların nedenleri, çevre koşulları, tehlikeleri ve önlenmesi analiz edilecektir.
II. Deniz Dizel Makinalarının Çalışma Ortamının Özelliği, Karmaşıklığı ve Aşırı Yükü Arasındaki İlişki
Deniz dizel motorları ile sabit üniteler arasındaki çalışma ortamı, alan, koşullar ve sabit üniteler (karadaki) açısından önemli farklılıklar nedeniyle, çalışma sırasında kaçınılmaz olarak bu faktörler tarafından kısıtlanırlar ve ünite yükü de buna göre değişecektir.
Ünitelerin işleyişi üzerindeki etkilerinin kapsamını göstermek amacıyla kısa bir açıklama için aşağıdaki noktalar vurgulanmıştır.
1. Şiddetli deniz koşulları
Fırtına, kar, tsunami ve tayfun gibi faktörlerin denizde neden olduğu felaket niteliğindeki hidrolojik ve meteorolojik olayları ifade eder.
Deniz koşulları, uzay, zaman, hava durumu, gemi rotaları, coğrafi ve topografik koşullar gibi çeşitli faktörlere bağlı olarak her an değişebilir ve durum son derece karmaşıktır.
Eski bir deyişin dediği gibi: "Rüzgar olmasa bile denizde-bir buçuk metrelik bir dalga var", bu, okyanusun tehlikeli havasının görsel açıklamasıdır.
Ve dalgalar, makinelerin gizli aşırı yüklenmesinin ana nedenlerinden biridir.
Şekil 1 Çeşitli seyir koşullarında dizel motorun çalışma noktasındaki değişiklikler
Şekil 1'den, dizel motorun nominal yük hızı karakteristiğinde çalışması ve I karakteristik eğrisine sahip pervane ile birlikte çalışması durumunda çalışma noktasının a olduğu görülebilir. Bu sırada dizel motor Pe nominal gücünü yayar ve pervaneyi ne nominal hızında dönecek şekilde tahrik eder.
Geminin direnci artarsa pervanenin sevk karakteristik eğrisi daha dik hale gelir, örneğin karakteristik eğri II olur. Böylece çalışma noktası a noktasından b noktasına değişir. Şu anda, dizel motorun gücü ve hızı nominal değerlerden düşük olmasına rağmen zaten aşırı-tork aralığında çalışıyorlar ve bu da dizel motorun çalışması için çok elverişsiz bir durum.
Tersine, geminin direnci azaldığında pervanenin sevk karakteristik eğrisi düzleşecek, örneğin karakteristik eğri III olacaktır. Böylece çalışma noktası a noktasından d noktasına değişir. Bu sırada, dizel motor aşırı-tork aralığında çalışmasa da, dizel motorun hızı ve gücü ne ve Pe nominal değerlerini aşıyor. Dizel motor aynı zamanda aşırı yüklü durumdadır ve bu durum dizel motorun çalışması için son derece elverişsizdir.
Gemi navigasyonunun direnci aşağıdaki kontrol edilemeyen faktörlerden etkilenecektir:
Fırtına, kar ve deniz şartlarına bağlı faktörler; okyanus akıntılarının yönü ile ilgili faktörler; su yolunun topografyasına ilişkin faktörler; teknenin su altı kısmındaki çökelti ile ilgili faktörler; karaya oturma ve karaya oturmayla ilgili faktörler; pervanenin yabancı cisimlere dolaşması ile ilgili faktörler; sürükleme (çekme) artışına ilişkin faktörler; Pervanenin yüzen cisimler vb. üzerindeki etkisiyle ilgili faktörler.
Kontrol edilebilir faktörler şunları içerir:
Navigasyon sırasında keskin dönüşler; Başlangıç; Dar su yolları; Demirleme; Hızlanma; Ters gezinme; Yön değiştirme; Yükleme vb.
Bu faktörler, tek başlarına veya birlikte etki ederek, ünitenin gerçek tahrik eğrisinin (veya tork karakteristik eğrisinin), orijinal tasarlanmış tahrik karakteristik eğrisinden (veya tork limiti karakteristik eğrisinden) sapmasına neden olabilir. Gerçek itiş gücünün sola veya sağa doğru herhangi bir hareketi, ünitenin gücünün, torkunun veya hızının aşırı yüklenmesine yol açacaktır.
Olumsuz hava ve deniz koşullarında seyir sırasında bu tür durumlar tekrar tekrar ve dönüşümlü olarak meydana gelir.
Gemi dalganın zirvesindeyken pervane su yüzeyine maruz kalır, bu da sıfır-yükte rölantiye, ünite hızında ani bir artışa ve ana motorun aşırı hızlanmasına (aşırı çalışmasına) neden olur.
Gemi dalganın çukurundayken, batık gövdenin hacmi aniden artar, sürtünme direnci aniden artar ve ana motor krank mili (şaft dahil) aşırı yüklenir. Aynı zamanda pervanenin itme kuvveti ve torku da artar.
Bu olumsuz deniz koşulu, gemi gövdesinin uzunlamasına ve yanal sallanmasına neden olur ve bu da yukarıdaki iki tür aşırı yüklemeye (aslında aşırı ısınma yükünün eşlik ettiği) neden olur.
Ve bu iki tür aşırı yük, deniz dizel motorları için en tehlikeli olanlardır.
Diğer çeşitli faktörlerin de ünite üzerinde benzer zararlı etkileri vardır, ancak ciddiyeti değişir.
2. Geminin Karaya Çekilmesi veya Karaya Oturması
Çok sayıda deniz kazası arasında karaya oturma veya karaya oturma (resiflere girme dahil) ciddi deniz felaketleridir.
Böyle bir kaza meydana geldiğinde geminin hızı bir anda normal hızdan sıfır hıza veya neredeyse sıfıra yakın hıza düşer, ancak motor pervaneyi orijinal haliyle döndürmeye devam eder.
Bu sırada pervanenin itki ve torkunun minimum değerden maksimum değere çıkacağı "Pervane Performans Karakteristikleri Eğrisi"nden bilinebilir.
Pervanenin çalışma prensibi bize şunu anlatır: "Hız arttıkça pervanenin itme kuvveti sürekli olarak azalır. Hız belirli bir değere ulaştığında (genellikle H değerinden biraz daha büyük) pervanenin itme kuvveti sıfırdır. Buna halk arasında sıfır itme kuvveti denir."
Tersine, hız maksimum değerden sıfıra düştüğünde pervanenin hücum açısı maksimum değerine ulaşır. Bu durumda pervane, şaft ve ünitenin tümü, pervanenin tasarlanan tahrik gücü ve torktan daha fazla güç ve tork üretmesi nedeniyle ciddi aşırı yüke maruz kalacaktır.
Bir gemi yukarıdaki kazaları yaşadıktan sonra, kendini kurtarmak ve kaçmak için genellikle geminin sıfır-hız durumunda yüksek bir yükle geri döner ve yapay olarak ünitenin fazla çalışmasına neden olur.
3. Pervane veya kıç miline yabancı cisimlerin sıkışması
Bu arıza oluştuğunda pervaneye binen yük aniden artar, motordan çıkan egzoz dumanı siyaha döner, dönüş hızı düşer ve uzun süre devam etmesi halinde soğutma suyu ve yağlama yağının sıcaklığının yükselmesine, yanmanın bozulmasına, mil ve krank milinin aşırı yüklenmesine neden olur.
4. Sürükleme
Bu tür aşırı yükleme durumu çoğunlukla trol balıkçı teknelerinde meydana gelir.
Bunun temel nedeni, balık ağının büyük bir balık grubuna girmesi veya bir cisme (batık gemi parçası, küçük kaya vb.) takılması durumunda orijinal çalışma koşulunun değişmesi, sürecin azalması ve pervanenin hücum açısının değişmesi, bunun sonucunda da itme ve torkun artmasıdır.
Bu durum uzun süreli aşırı yükleme çalışmasına neden olacaktır.
5. Pervanenin Yüzen Nesnelere Etkisi
Bu gibi durumlarda pervane kanatları deforme olacak, pervanenin performansı bozulacak, özellikle eğim artacak, dinamik denge bozulacak ve titreşim yoğunlaşacaktır. Bu, çeşitli yataklardaki yükün artmasına ve hasara yol açacaktır.
6. Gövdedeki kirlenme nedeniyle artan sürtünme direnci
Gemi zamanla çalıştıkça deniz organizmaları (yosun, kabuklu deniz ürünleri vb.) gövde yüzeyine daha fazla yapışarak korozyonun artmasına neden olur.
Gövdenin sürtünme direnci her geçen gün giderek artmaktadır. İlgili verilere göre gövdenin sürtünme kuvveti yılda %2 oranında artıyor ve bu da kaçınılmaz olarak ünite üzerindeki ek yükü artırıyor. "Pervane tahrik karakteristik eğrisi" sola kayar ve ünite hızı düşer.
Bu sırada orijinal ayarlanan hız korunursa, ünite aslında aşırı bir güç seviyesinde çalışıyor demektir.
Bu durum kolaylıkla ünitenin uzun süre aşırı güçte çalışmasına ve büyük zararlara neden olabilir.
7. Gemi Tornalama
Bilindiği gibi her geminin kendine özgü dönüş yarıçapı vardır.
Bu özelliğin tek motorlu gemiler üzerinde çok az etkisi vardır, ancak birden fazla motorlu gemiler için önemlidir.
Gemi ne kadar büyük ve uzunsa, dönüş yarıçapı da o kadar büyük olur (genellikle gemi uzunluğunun yaklaşık üç katıdır) ve dönüş süresi de o kadar uzun olur. Motorlar üzerindeki etkisi daha belirgindir.
Geminin dönüşü sırasında iç ve dış motorların farklı yarıçaplarda olması nedeniyle yaşadıkları mesafeler ve rotalar farklı olduğu gibi, dönüş dairesinin iç ve dış taraflarında pervanelerin yaşadığı işlemler de farklıdır. Sonuç olarak iç ve dış motorların yükleri (dönüş hızları) da farklıdır.
Bu doğrudan ünitenin egzoz dumanındaki değişikliklerden belirlenebilir. Ünitenin yükü (dönüş hızı) bu sırada önceden ayarlanmazsa, iç ünite ciddi şekilde aşırı yüklenmiş duruma girecektir.
8. Dar Kanallarda (Sığ Sularda) Seyrüsefer
Gemiler okyanustan nehirlere (veya kanallara) girdiğinde veya derin su alanlarından sığ su alanlarına doğru hareket ettiğinde-"gemi emme (kıyı emme veya dip emme) olgusu" meydana gelir. Bu olgunun en doğrudan sonucu navigasyon direncinin artması ve hızın azalmasıdır.
Hız herhangi bir değişiklik yapılmadan körü körüne korunursa motor aşırı yüklü durumda çalışacaktır.
III. Aşırı Yüklenmenin Tehlikeleri ve Önlenmesi
Aşırı yüklenme ünitenin çalışması sırasında meydana gelir ve nedenleri ancak işletme süreci boyunca belirlenip analiz edilebilir.
Ancak genel olarak nedenler ya subjektif faktörlere ya da dış objektif faktörlere bağlanabilir.
Dış olumsuz faktörler subjektif eylem ve davranışlarla azaltılabilir. Her uçuş planının formüle edilmesi, hava durumu tahminlerinin analizi, mürettebatın teknik durumunun anlaşılması, müdahale tedbirleri vb. gibi kişinin objektif dünyaya ilişkin anlayışını derinleştirme ihtiyacını vurgulamak özellikle önemlidir. Objektif operasyon koşullarıyla başa çıkmak için uygun operasyonel teknikler benimsenmelidir.
Aşırı yük, motor, pervane ve gemi arasında dengesizlik olduğunda meydana gelir.
Üçü arasındaki göreceli denge, aşırı yüklenmenin önlenmesinin garantisidir.
Bu dengenin kurulması rastlantısaldır (özellikle deniz koşullarına bağlı olarak) ve karşılıklı bağımlılığa dayanmaktadır.
Ünitenin aşırı yüklenmesini önlemek için personelin kapsamlı bilgiye sahip olması büyük önem kazanmaktadır.
Özellikle entegre makine{0}pilot sistemine sahip modern gemilerde, hem motor yönetimi disiplini hem de sürücülük mesleği, ilgili disiplinler arası alanlardaki temel bilgilere-sahip olmalıdır. Günümüzde tek konu bilgisi yetersizdir.
Modern gemi operasyonlarında, "tahrik karakteristiği eğrisine" aşina olmayan mürettebatın geminin operasyonunu bilimsel olarak kontrol etmesi düşünülemez.
Ve geminin performansını bilmeyen mürettebatın makinaları farklı seyir koşullarına uyum sağlayacak şekilde ayarlaması mümkün değildir.
Bu nedenle, mürettebatın kalitesinin nasıl artırılacağı, önleyici çalışmanın ön koşulu olmalıdır; çeşitli düzenleme, prosedür ve sistemler ise ikinci sırada gelir.
Yüksek-kaliteli personel olmadan en iyi şeyler bile düzgün bir şekilde uygulanamaz.
Deniz dizel motorlarının aşırı yüklenmesini önlemek genellikle zordur.
1) Deniz koşullarındaki değişiklikler mikro düzeyde tahmin edilemediği için yapabileceğimiz en iyimser şey makroskobik değişiklikler hakkında tahminlerde bulunmaktır; bu da-sahadaki teknik operasyonlar açısından pek önemli değildir.
Bu nedenle motor ünitelerinin aşırı yükündeki değişiklikler de tahmin edilemez. Tahmin önce gelemez ve önleme tartışılamaz.
2) Makine dairesi ile direksiyon dairesi arasında koordinasyon ve işbirliği.
Fiili operasyon sırasında aynı konuya farklı bakış açıları nedeniyle,
Her departmanın kendi öncelikleri vardır. Dümen departmanı tüm geminin güvenliğini düşünürken, makine departmanı makinelerin güvenliğini göz önünde bulundurur. Ancak çeşitli aşırı yük durumlarına yol açabilecek kritik deniz koşullarında, motor bölümünün dümen bölümünün talimatlarına uyması gerekir ve bu reddedilemez.
Bu nedenle aşırı yükleme kaçınılmazdır ve motor departmanı yalnızca hasarın boyutunun en aza indirilmesini talep edebilir.
Şu anda "düzenlemeleri" veya "prosedürleri" gereğinden fazla vurgulamak uygun değildir.
3) Geminin karaya oturması veya karaya oturması gibi son derece tehlikeli durumlarda geminin, personelin ve yükün emniyetinin sağlanması amacıyla bazı ana makinelerin emniyetinin feda edilmesi kaçınılmazdır. Bu aynı zamanda bir önleme şeklidir.
4) Sis içinde, dar su yollarında veya karmaşık kanallarda seyir gibi ani kazalar durumunda, tam-güçte geri vites kullanımı veya keskin dönüşler ve çarpışmaları önlemek için oluşabilecek kaçınma manevraları, bunların tümü aşırı yüklü koşullar altında gerçekleştirilmelidir.
5) Son çare olarak, navigasyon departmanı ana motoru korumak için bir "deniz çapası" yerleştirmeyi düşünmelidir. Ancak bu noktada geminin manevra kabiliyetinin dikkatle değerlendirilmesi gerekmektedir. Güçsüz bir geminin durumu son derece zordur.
6) Deniz ana dizel motorları için aşağıdaki seyir koşullarında aşırı önleyici tedbirler alınmamalıdır:
① Seyir sırasında kaçınılmaz olumsuz hava koşullarıyla (fırtına, kar fırtınası, tsunami vb.) karşılaşıldığında;
② Yoğun nakliye hatlarında hava aniden değiştiğinde;
③ Uygun rüzgar ve akıntı koşullarına ve yüksek akış hızlarına sahip dar su yollarında seyrederken;
④ Çarpışma riski olduğunda ve acil durum önleme tedbirlerinin alınması gerektiğinde.
Bu çeşitli durumlarda, motor için aşırı yüklenme riski olsa da, tüm geminin güvenliği için bunun yapılması yine de gereklidir.
İzin verilen minimum çalışma koşulu, geminin seyrüseferi için yeterli dümen etkinliğini (genellikle dümen kuvveti olarak bilinir) korumaktır.
Motorun tahrik fonksiyonu gerekli dümenleme etkinliğinin kaybına neden olursa, gemi alabora olma riskiyle karşı karşıya kalacaktır.
Özellikle feci hava koşullarında veya çarpışma riski olduğunda, geminin tahrip olması, can kaybı gibi motor aşırı yüklenmesinden daha ciddi sonuçlar ortaya çıkabilmektedir.
Bu, gemi yönetim departmanının önceden onsuz yapamayacağı gerekli bir acil durum planıdır.
Deniz dizel motorları için motor aşırı yükünün zararı-açıkça ortadadır.
Hafif vakalarda bileşenlerin (özellikle hareketli parçaların) aşınmasını hızlandırır, makinenin ömrünü kısaltır, ekonomik faydaları azaltır ve geminin operasyonel verimliliğine zarar verir.
Ciddi durumlarda, makinenin tahrip olduğu ve insanların öldüğü trajik bir kazaya neden olabilir ve işletme güvenliğini ciddi şekilde tehdit edebilir.
Bu nedenle aşırı çalışmanın önlenmesi, kaza önlemenin temel noktası olarak ele alınmalıdır.
Özellikle çalışma arızasının motorda aşırı yüklenmeye yol açtığı durumlarda alarm zili sık sık çalınmalı ve ortadan kaldırılmalıdır.