Geleceğin Ana Tahrik ve Sevk Sistemleri

Geçmişten günümüze deniz askeri platformlarının en önemli sistemlerinden biri gemilerin ana tahrik sistemleri olmuştur. Diğer sensör ve silah sistemlerinin zaman içerisinde baş döndürücü bir hızla gelişimine karşın tahrik ve sevk sistemlerinde genellikle daha konvansiyonel sistemlerin rağbet gördüğünü söylemek yanlış olmayacaktır.

Ancak özellikle küresel enerji talebinin giderek artması ve fosil yakıtlar için yeryüzü kaynaklarının giderek azalması gibi etkenler nedeni ile öncelikli olarak yakıt tüketiminin azaltılması ve gemilerde kurulu gücün etkin kullanılabilmesi için uzun yıllardır çalışmalar yapılmaktadır.

Zaman içerisinde gelişen teknoloji ile birlikte özellikle deniz harp platformlarında yüksek güç, etkin yakıt tüketimi, düşük emisyon değeri, düşük işletme ve bakım/tutum giderleri gibi bir çok parametre ana tahrik sistemi tercihlerinin değişmesine ve bu konuda sürekli geliştirmelerin çalışılmasına neden olmuştur.

Deniz harp platformlarında ana tahrik sistemlerinin incelenmesi, konfigürasyonların ve kombinasyonların karşılaştırılması, maliyet etkinlik çalışmaları ve platformun görev fonksiyonlarına yönelik olarak doğru tahrik sistemi ve bileşenlerinin seçilmesi özellikle son 30 yılda yapılan birçok araştırmanın konusu olmuştur. Yapılan tüm çalışmalar klasik gaz türbini – dizel kombinasyonlarına göre elekrik ve hibrid tahrik sistemlerinin birçok avantajını ortaya koymuş durumdadır. Özellikle etkin güç yönetimi ve buna bağlı olarak yakıt tüketimi konusunda sağlamış olduğu iyileştirmeler tüm donanmaların bu sistemlere yönelmesine neden olmaktadır. Yeni gemi inşa projelerine ilave olarak konuyla ilgili en çarpıcı örnek ABD Donanması tarafından 34 adet Arleigh Burke Sınıfı Destroyerlerin hibrid tahrik sistemine sahip olacak şekilde modernize edilmesi projesidir. Amerikan Deniz Kuvvetleri düşük süratlerde gaz türbinlerinin yakıt tüketimlerinin çok yüksek olması nedeni ile gemileri hibrid sisteme geçirmeye karar vermiştir.

Elektrik tahrik sistemleri;çok temel olarak gemiye kurulmuş olan dizel ya da gaz türbinleri tarafından üretilen elektriğin gemi sevk sistemine yönlendirilmesi şeklinde kurgulanmış sistemlerdir. Burada üretilen elektrik hem sevk sistemi hem de geminin diğer sistemlerine yönlendirilebilmektedir. Ana jeneratörler, frekans konverterleri, itici motorlar ve sevk sistemi ünitelerinden oluşmaktadır.

Hibrid tahrik sistemleri;klasik mekanik sistem ile elektrik tahrik sisteminin kombine edilmesinden meydana gelen sistemlerdir. Burada özellikle yüksek sürat gereken durumlarda ana tahrik üniteleri, yani dizeller ya da gaz türbinleri, sevk sistemi şaftlarını doğrudan tahrik etmektedir. Ancak iktisadi sürat ya da daha düşük güç gerektiren operasyonlar esnasında gemideki jeneratörler tarafından üretilen elektrik ana itici motorlar vasıtası ile şaftları tahrik edebilmektedir.

Özellikle yüksek güç ihtiyacı olan yeni nesil silah sistemlerinin geliştirilmesi gemilerde kurulu toplam gücün etkin bir şekilde değerlendirilmesi ihtiyacını beraberinde getirmiştir. Elektrik ve hibrid tahrik sistemleri istenildiğinde yüksek sürat, istenildiğinde ise silah elektronik sistemlerin beslenilmesi gibi çok geniş bir alanda esnek güç kullanımı sağlayabilmektedir.

Şimdi bu sistemlerin deniz harp platformları için getirdiği avantajlara göz atalım:

Gemi içi yerleşim kolaylığı:

Geleneksel tahrik-sevk sistemi konfigürasyonlarında dizel makinelerin ya da gaz türbinlerinin doğrudan şaftları tahrik etmesi gerektiği için genelde hem geminin kıçına yakın hem şaft hattı üzerinde bir konuma hem de sadece en alt güverteye monte edilme zorunlulukları bulunmaktadır. Bu durum geminin dizayn aşamasında önemli bir kısıt oluşturmaktadır. Ancak elektrik tahrikli bir sistemde dizel makineler sadece elektrik üretecek olan jeneratörleri tahrik edeceğinden bu şekilde kısıtlar söz konusu olmayacaktır. Dizel-jeneratör grupları geminin görev fonksiyonlarına göre belirlenecek alternatif mahallere yerleştirilebilmektedir.

Etkin güç yönetimi:

Klasik ana tahrik sistemi konfigürasyonlarında geminin sevk edilmesi için ayrı, geminin tüm sistemlerinin (seyir sistemleri, savaş sistemleri, yaşam destek sistemleri, yardımcı sistemler vb) elektrik beslemesi için ayrı güç grupları kurulmak zorunda kalınmaktadır. Örneğin; gaz türbinleri sadece yüksek süratte devreye girmekte, düşük süratlerde bu büyük güç atıl olarak durmaktadır.

Elektrik ve hibrid tahrik sistemlerinde ise gemide kurulu olan güç, ihtiyaç durumuna göre etkin bir şekilde sevk sistemine (yüksek süratler dahil), gemi hotel yüküne ve silah sistemlerine yönlendirilebilmektedir.

Etkin yakıt tüketimi:

Askeri deniz platformlarının en önemli görev parametrelerinden biri de yakıt tüketim değerleridir. Çünkü yakıt tüketim değerleri, geminin herhangi bir şekilde lojistik destek almadan kat edebileceği en uzun mesafenin (seyir sıası) belirlenmesine de kumanda etmektedir.

Yapılan çalışmalar özellikle etkin bir güç yönetimi sağlandığından elektrik ve hibrid tahrik sistemlerinde yakıt tüketimlerinde çok önemli iyileştirmeler sağlandığını göstermektedir.

Düşük egzoz emisyon değerleri:

Son yıllarda artık çevre regülasyonları askeri gemiler için de çok katı bir şekilde uygulanır hale gelmiştir. Bunlar arasında en önemlilerinden bir tanesi gemide bulunan makine ve kazan sistemlerinden çıkan egzoz gazlarına ait emisyon değerleridir.

Uzun yıllardır yapılan araştırmalar göstermiştir ki, elektrikli ve hibrid tahrik sistemleri dizellerin egzoz emisyonlarının çok düşmesini sağlamaktadır. Yukarıda belirtildiği gibi etkin bir güç yönetimi kullanıldığından hem yakıt tüketimi hem de emisyon değerleri oldukça düşmektedir.

Düşük akustik iz:

Özellikle muharip gemiler için gemide mevcut sistemlerin su altında yaymış olduğu gürültü yani akustik izin mümkün olduğu kadar düşük seviyelerde olması çok önemlidir.  Bu doğrultuda yapılan incelemelerde elektrik ve hibrid tahrik sistemlerinin özellikle düşük süratlerde önemli seviyelerde iyileştirmeler ortaya çıkardığı tespit edilmiştir.

Düşük idame maaliyetleri:

Elektrik ve hibrid tahrik sistemlerinde gemide kurulan gücün çok etkin bir şekilde kullanılmasından dolayı ana tahrik ünitelerinin (dizeller ve gaz türbinleri) çalışma saatlerinde iyileşme görülmektedir. Bu durum sistemler üzerinde icra edilen bakım/tutum faaliyetlerinin de azalmasını sağlamaktadır. Ayrıca bu sistemlerde kullanılan dizeller genelde jeneratör dizeli olarak kullanıldığı için işletme ve bakım/tutum maliyetleri çok daha az olmaktadır.

Aşağıda elektrik tahrik ve hibrid tahrik sistemli bazı platformlar için dünyadan örnekler verilmiştir:

Elektrikli Tahrik Sistemine Sahip Platformlar

• İngiltere – Albion Sınıfı Çok Maksatlı Amfibi Hücum Gemisi – LPD
• ABD – Zumwalt Sınıfı Destroyer
• İngiltere – Queen Elizabeth Sınıfı Uçak Gemisi
• İngiltere – Type 45 Sınıfı Fırkateyn
• İspanya – Juan Carlos-1 Sınıfı Çok Maksatlı Amfibi Hücum Gemisi – LHD
• Türkiye – TCG ALEMDAR (Denizaltı Kurtarma Ana Gemisi)
• Türkiye – TCG ANADOLU (Çok Maksatlı Amfibi Hücum Gemisi – LHD)

Hibrid Tahrik Sistemine Sahip Platformlar

• İngiltere – Type 23 Sınıfı Fırkateyn
• İtalya – FREMM – AquitaineSınıfı Fırkateyn
• Fransa – FREMM – Carlo Bergamini Sınıfı Fırkateyn
• İrlanda – Samuel Becket Sınıfı Açık Deniz Karakol Gemisi (OPV)
• Hollanda – Holland Sınıfı Açık Deniz Karakol Gemisi (OPV)
• Almanya – F125 Baden-Württemberg Sınıfı Fırkateyn

Özellikle bu platformların son 10 yılda inşa edilmiş en yeni platformlar oldukları, hatta bazılarının deniz kabul testlerinin yeni tamamlanarak hizmete yeni girdikleri, bazılarının ise henüz inşa aşamasında olduğu göz önüne alınırsa yeni nesil tahrik sistemlerinin aslında yukarıda belirtilen tüm avantajlarının artık sadece kağıt üzerinde değil çok geniş bir uygulama alanında da kendini gösterdiği anlaşılmaktadır.