ENTEGRE ELEKTRİKLİ TAHRİK SİSTEMLERİ hakkında giriş niteliğinde bilgileri birinci ve ikinci bölümlerde derlemiştim.
6. MEVCUT ELEKTRİK SİSTEMLERİ
6.1 Savaş gemilerinde en çok kullanılan elektrik güç kaynağı 440 / 115 VAC 50/60 HERTZ frekanslı jeneratörler ve toprak bağlantısız dağıtım sistemleridir. Daha sınırlı cihazlarla kullanmak üzere 440 / 115 VAC 400 HERTZ sistemlerde vardır.
6.2 Gemi aydınlatma sistemi, Transformerler aracılığıyla 115 VAC 60 Hertz 3 Faz ve topraksız şekilde beslenir buna uygun cihazların beslenmesi de bu devre üzerinden sağlanır.
6.3 400 AC sistemlerde ise servis gücü motor jeneratör setlerinden ya da Solid State devreler üzerinden beslenir.
6.4 YÜK gereksinimleri 1000 amperi geçtiği zaman 4.16 kilovolt sisteme geçilir. Bu durumda servis sistemine rectifier üzerinden 1000 VDC dağıtım yapılabilir
6.5 Savaş gemilerinde Elektrik enerji sistemi dört ayrı tip yük beslemektedir
Görev için gerekli yükler
Görev için önemli yükler; örneğin tahrik sistemi
Görev için Gerekliliği bulunmayan yükler; örneğin ısıtma
Yeni teknolojinin getirdiği yükler; örneğin yeni silahlar, sensörler
ÖNGÖRÜLEN GÜÇ SİSTEMLERİ MİMARİSİ
7.1 Önceki yazımda anlatıldığı gibi savaş gemilerinde Entegre Elektrik Tahrik sistemi kullanımı yeni olmayıp 1900 li yıllara kadar geri gider. Ancak yapılan prototip uygulamalar o zamanlarda mekanik ünitelerde sağlamış olan teknoloji ve verimliliği gerisinde kalmıştı. Bir süre sonra yüksek dayanımlı manyetik materyaller ve Solid State Elektronik alanındaki büyük aşamalar ile daha verimli ve küçük hacimli hafif motorların geliştirilmesi mümkün olmuştu. Böylece bunlar geniş hacimli ve ağır mekanik ünitelerin yerini alacak hale gelmiştir.
7.2Konvansiyonel güç paketlerinin yerini alacak yeni modüler enerji paket sistemleri geliştirilmektedir.
7.3 IPS ni etkileyen ve tasarımda dikkate alınması gereken noktalar şunlardır;
Tekne FORMU
Gürültü izi
Şok
Ayakta kalabilme (Survavibility)
Ağırlık ve hacim sınırlamaları
Güç Sistemi yerleşimi (ring /zone)
Ortam etkileri (örn. elektromanyetik alan)
Elektromanyetik iz
7.4 IPS sisteminin getirdiği büyük avantajlardan birisi sistemi oluşturan birimler arasında mekanik bağlantı zorunluluğunun ortadan kalkmasıdır. Birimler artık birbirlerine elektrik kablolar ve servis tabloları üzerinden bağlanmaktadır. Bu ise tasarım açısından büyük bir esneklik getirmektedir Artık birimlerin aynı bölümlerde yer alması şart değildir. IPS im getirdiği bir diğer avantaj daha birimlerin modüler bir yapıya kavuşturulabilmesidir. Bu sayede gemi bünyesinde yerleşim kolaylığı getirildiği gibi zamanla gelişecek yeni sistemlere ait modülleri mevcut olanlarla değiştirilebilir. Açıklanan bu avantajlar çerçevesinde IPS üniteleri bugün modüler olarak tasarlamakta ve üretilmektedir.
7.5 IPS i oluşturan ana alt sistemler şunlardır
Güç ürettim modülü
Gaz türbini, Dizel, Yakıt hücreleri
Tahrik Elk.motoru modülü
Senkron, Sabit manyetik alanlı, Endüksiyon,
HTS, senkron, HTS
Yakın zamanda yüksek voltaj uygulamalarında artık endüksiyon ve DC motorların yerini Sabit manyetli veya DC motorlar almakta. Bazı gemilerde tümü ile AC bazılarında ise AC/DC karma üniteler kullanılmakta
Enerji depolama modülü
Kurşun asitli batarya, LI- ON Batarya, Süper kapasitörler, Manyetik enerji depolama
Güç dönüşüm (konverterler) modülü
Güç dağıtım ve Otomasyon modülü
7.6 Integrated Reconfigurable Intelligent System (IRIS) sayesinde gemi üzerindeki Makine tahrik, seyir, silahlar, sensörler (radarlar), akışkanla çalışan (örn:hidrolik) kontrol birimleri ,yara savunma ve bazı yardımcı sistemlere monteli sensörler üzerinden gelecek tüm verilerle ortak bir kontrol ve komuta merkezi oluşturulmaktadır. Sistem gelen bu verileri değerlendirerek ya kendisi reaksiyon oluşturmakta ya da verileri bir başka karar vericiye iletmektedir. Sistem,Güç birimlerinin çalışmasını kontrol eden ve duruma göre güç dağılımını sağlayan Platform Management System (PMS) ,Sistem üzerindeki hataları saptayan ve buna göre yönlendirmesağlayan Electrical Load Management System (ELMS), monitorler gibi alt sistemlerden oluşmaktadır.
7.7 Yeni sistemler klasiklerden farklı olarak enerji depolama, termal yönetim ve güç konverterlerine gereksinim duymaktadır.
7.8 Savaş gemilerinin ağırlık ve hacim kısıtlamaları bakımından konulacak modüller yüksek güç yoğunluğuna (örn: kW/ağılık ya da kW/hacim) sahip olmalıdır. Ayrıca iletimde kayıpları önlemek bakımından yerine doğru akım iletkenleri kullanılmalıdır.
7.9 Çok kısa sürede (milisaniye) çok yüksek enerjiler (megavat) kullanılacağından sistemin kontrol elemanları bu yüksek duyarlılığa cevap verebilmelidir.
7.10 Ayrıca kontrol elemanları geminin her türlü operasyon koşulunda yükler arası güç ve enerji geçişlerini istenen zaman aralığında ve istenen büyüklükte sağlayabilmelidir
7.11 Savaş şartlarında hasarlı durumda bile geminin fonksiyonel kalabilmesi için sistemi gerekli yedekleme ve yönlendirme değişikliğine sahip olmalıdır. Bu ise modüllerin ve iletim yollarının gemi boyunca bölgesel (zone) olarak dağıtımını zorunlu kılar Görevin Sürdürülebilir şekilde sağlanabilmesi bakımında bu bölgelerin hasar kontrol bölgeleriyle uyumlu olması tasarlanır. Bu nedenlerle gemi platformu ile sistemlerin Entegrasyonu bugüne kadar olduğundan daha fazla birbiriyle bağımlı ve kritik hali gelmiştir. Bunu sağlayabilmek için Bahriye mühendisleri gerek Devlet tarafından gerekse ticari sektörden gelen birçok yazılımı kullanmak durumundadır. Fakat buradaki sıkıntı yeni teknolojilerle ilgili bu yazılımlara girdi sağlayabilecek gerçek verilerin yeterince oluşmadığıdır. Bu noktada BAHRİYE, ÖZEL SEKTÖR ve AKADEMİK KURUMLARIN ARGE bölümlerinin yakın iş birliğine ihtiyaç duyulmaktadır.
7.12 Bu durum aynı zamanda tasarımın iteratif bir şekilde geliştirilerek sistem mimarisinden Konsept tasarımını, oradan dinamik analizleri ve neticede tasarım değişiklikleri ile tekrar başa dönülmesini gerekli kılar.
7.13 Sistem tasarımının erken aşamasında sistemin Hasarlara duyarlılık ( vulnerability) ile toparlanma (recovery) nitelikleri önemli birer girdi olacaktır
7.14 Harekât koşullarında tüm Elektrik Güç sisteminde makinelerin tam Stop durumuna getirilmesiyle oluşacak anlık enerji fazlalığını sönümlendirmek için iki yöntem kullanılır
Oluşan ekstra enerji geminin AC sisteminde kullanabilmek üzere dönüştürülmesi
Enerjiyi dinamik devre kırıcılar üzerinde sönümlendirmek
DÜNYA BAHRİYELERİNDE SİSTEMİN UYGULANDIĞI ÖRNEK GEMİLER ?
GELECEK YAZIMDA..
KAYNAKÇA:
Robert E. Hebner
- DESIGNING ALL ELECTRIC NAVAL SURFACE SHIPS Howard Fireman (Author) Director, Surface Ship Design Group Naval Sea Systems Command United States Navy United States of America
- DESIGN DATA SHEET ELECTRIC POWER LOAD ANALYSIS (EPLA) FOR SURFACE SHIPS
- SHIPBOARD PROPULSION,POWER ELECTRONICS, AND OCEAN ENERGY Mukund R. Patel
