Eskort Römorkörleri ve Fonksiyonları

Eskort römorkörleri, gemilere seyirleri boyunca eşlik eden ve bir sorun yaşanması durumunda hızla müdahale ederek geminin rotadan çıkmasını veya tehlikeli bir duruma düşmesini engelleyen, özel olarak tasarlanmış ve donatılmış teknelerdir. Bu römorkörler, genellikle çok yönlü tahrik sistemlerine sahiptir.

Başlıca üç tipi bulunur:

• Traktör Voith Römorkörü: Voith tahrik sistemi pruvada, çekme noktası ise kıçtadır. Kıç veya skeg (omurga uzantısı) önde çalışır.

  
  

• Traktör Z Römorkörü: İki adet Z-drive azimut pervane pruvada bulunur ve çekme noktası kıçtadır. Kıç veya skeg önde çalışır.

  

  
  
  
  

• Azimut Kıçtan Tahrikli (ASD) Römorkör: İki adet Z-drive azimut pervane kıçta yer alır ve çekme noktası pruvada bulunur. Pruva önde çalışır.

  

  
  

Römorkör Tasarımında Küresel Başın Etkisi

Genel olarak gemi direncini anlamak için akışkanlar mekaniği bilimine bakmak gerekir. Bir gemi düz suda ilerlerken, hareketine ters yönde etki eden kuvvetlerle karşılaşır. Bu kuvvetlerin toplamına toplam direnç denir ve gövde formu, gemi hızı ve su özelliklerinin bir fonksiyonudur. Direnç hızla artar, ancak doğrusal değildir; düşük hızlarda viskoz direnç baskınken, yüksek hızlarda dalga yapma direnci baskın hale gelir.

Direnç - Hız Diagramı

Bir gemi gövdesi genellikle pruva ve kıç divergent (ıraksak) dalgalar ile transvers (enine) dalgalardan oluşan bir dalga paterni oluşturur. Bir küresel baş (bulbous bow), geminin pruvasında yer alan bir çıkıntı veya uzantıdır. Başlangıçta hızlı gemiler için faydalı olduğu düşünülse de, daha sonra yüksek blok katsayılı ve nispeten yavaş gemilerde de faydalı olduğu deneysel olarak doğrulanmıştır.

Küresel başın temel amacı, ana pruva dalgasıyla yapıcı olmayan (yok edici) bir girişim oluşturarak dalga yapma direncini azaltmaktır. Bu, genellikle belirli bir hız için "ayarlanır". Küresel baş, ana pruva ıraksak dalgasıyla yok edici girişim için, ana pruva dalgasının merkezinin yarım dalga boyu kadar ilerisinde projelendirilmelidir, ancak çoğu durumda bu mümkün değildir ve yalnızca kısmi bir yok etme sağlanır. Ayrıca, küresel başın dalga yapma direncini azaltması hedeflenirken, su altı yanal alanını artırdığı için viskoz direnci artırabileceği de düşünülmektedir.

Tekne Dalga Oluşumu

Traktör Voith Eskort Römorköründe Küresel Başın Analizi

Bir traktör Voith römorköründe küresel başın performansını, özellikle dolaylı eskort çekme yönteminde incelemek önemlidir. Bu römorkör tipi için dolaylı yöntem en kritik olanıdır çünkü yüksek hızlarda gemiye yüksek kuvvetler uygulayabilen tek yöntemdir.

Dolaylı yöntemde, bir römorkör üzerindeki kuvvet dengesi, üç ana sonucun merkezinin göreceli konumları tarafından belirlenir: İtiş Kuvveti (Pervanelerden), Enine Basınç Merkezi (CLP - Center of Lateral Pressure) ve Çekme Noktası. CLP, su akışının römorkörün su altı gövdesi üzerindeki kuvvetinin uygulama noktasıdır ve konumu gelen su akışının açısına ve gövde formuna bağlıdır. Traktör Voith römorköründe çekme noktası kıçtadır.

Center of Lateral Pressure

Dolaylı yöntemde yanal kuvvet dengesine bakıldığında, çekme noktasından CLP'ye olan kaldıraç kolunun (y) çekme noktasından pervanelerin itişine olan kaldıraç koluna (x) oranının (y/x) azalmasıyla elde edilen çekme kuvvetinin arttığı görülür. Başka bir deyişle, CLP çekme noktasına ne kadar yakınsa (yani kıçta ne kadar olursa), o kadar fazla çekme kuvveti elde edilir ve kuvvet dengesi için daha az itiş gücü gerekir.

Traktör Voith römorkörünün skegi, hidrodinamik kuvvetlerin (CLP) uygulama noktasını pervanelerin zıt ucuna, yani çekme noktası yönüne kaydırarak aralarındaki kaldıraç kolunu (y) en aza indirir. Bu, kuvvet dengesi için gerekli olan pervane itişini önemli ölçüde azaltır ve maksimum dümenleme/frenleme kuvvetlerini üretmek için daha fazla güç marjı bırakır.

Peki bir traktör Voith römorkörü küresel başa sahip olursa ne olur?

Kaynaklardaki analiz, küresel başın CLP'yi ileri hareket ettirdiğini göstermektedir. Sonuç olarak, kuvvet dengesini sağlamak için daha fazla pervane itişi gerekir ve daha az çekme kuvveti üretilir. Bu açıdan bakıldığında, küresel baş, bir traktör Voith römorkörünün dolaylı yöntemi kullanırkenki performansı için zararlıdır.

Ancak, küresel başın dikey yöndeki kuvvetler üzerindeki etkisi de dikkate alınmalıdır. Çekme noktasından CLP'ye olan dikey mesafe arttıkça yalpa (heeling) artar. Pervane itiş kuvveti ile CLP arasındaki dikey mesafe arttıkça, yan pervane itişinin yalpayı azaltma etkisi artar. Küresel baş, CLP'yi ileri hareket ettirdiği için (yani çekme noktasına olan y mesafesini küçülttüğü için), kuvvet dengesi için daha fazla itiş gerekir, dolayısıyla bunun yarattığı sağa döndürme momenti (righting moment) de artar. Bu açıdan bakıldığında, küresel baş yalpaya karşı koymak için bir avantaj olabilir. Ancak kaynak, römorkörün geniş stabilite marjları göz önüne alındığında stabilitenin çoğu durumda sorun olmaması gerektiğini belirtmektedir.

Farklı Eskort Çekme Yöntemler

Eskort römorkörleri, acil durumlarda gemiyi kontrol etmek için çeşitli yöntemler kullanır. Bu yöntemler, römorkörün tahrik tipine ve geminin hızına göre değişiklik gösterir:

Doğrudan ve Dolaylı Asistan Diagramı

• Doğrudan Eskort Çekme Yöntemi: Römorkör, halatın yönüne eşit veya neredeyse eşit bir açıyla sadece kendi pervanelerinin itiş gücünü kullanarak çekme kuvveti üretir. Düşük hızlarda etkili olup gemiye manevra desteği sağlamak veya hızını kontrol etmek için kullanılır. Gemi hızı arttıkça pervanelerin itiş gücü azalır. Bu yöntem ayrıca geminin manevra kabiliyetini artırmak için hızını sınırlarken makine devrini yüksek tutmasına da yardımcı olabilir.

  
  

  

  
  

• Dolaylı Eskort Çekme Yöntemi: Gemi hızı beş ila altı knot'ın üzerine çıktığında kullanılan en önemli yöntemlerden biridir. Bu yöntemde römorkör, teknesinin skegi ve su altı gövdesi üzerindeki gelen su akışından oluşan hidrodinamik kuvvetlerden yararlanır. Römorkör, teknesini çekme halatına göre eğik bir açıyla (genellikle geminin merkez hattına göre 45° açı) konumlandırarak itiş gücü ve hidrodinamik kuvvetlerin bir kombinasyonunu kullanarak frenleme ve dümenleme kuvvetleri üretir. Su akışının römorkörün skegine ve gövdesine karşı oluşturduğu kuvvet, pervanelerin tek başına üretebileceğinden daha büyük çekme kuvveti yaratır. Dolaylı yöntemde üretilen kuvvetler hızla artar ve on knot civarındaki yüksek hızlarda, römorkörün statik bollard çekme kuvvetinin iki katına kadar çıkabilir. Bu yöntem, gemi dururken neredeyse etkisizdir ancak eskort edilen geminin hızı arttıkça etkisi önemli ölçüde artar.

  
  

  

  Güçlendirilmiş Dolaylı Yöntem

  
  

• Güçlendirilmiş Dolaylı Yöntem (Powered Indirect): Dolaylı çekme yönteminin daha yeni bir iyileştirmesidir ve 3-7 knot gibi daha düşük hız aralığında kullanılır. Römorkörün hidrodinamik kuvvet oluşturma yeteneğini makine gücüyle birleştirir. Römorkör, halatını geminin merkez hattına neredeyse 90° açıya (bu durumda tüm kuvvetler dümenleme kuvveti olur) getirmek için tam güçle halatına doğru itiş yapar. Bu yöntemde oluşturulan kuvvetlerin, "saf dolaylı" yöntemde elde edilenden daha yüksek olduğu testlerle gösterilmiştir. Ayrıca bu manevra daha hızlı gerçekleştirilebildiğinden, oluşturulan dümenleme kuvvetleri doğrudan yönteme göre daha hızlı uygulanır. Standart Voith römorkörleri ve belirli ASD tasarımları (Robert Allan Z-Tech ve AZT ailesi gibi) bu prosedürde on knot'a kadar hızlarda test edilmiş ve çok iyi performans göstermiştir. Ancak tüm ASD tasarımları 90° çalışma konumuna ulaşamayabilir veya bu hıza çıkamayabilir, bu nedenle yeni ASD tasarımları için test yapılması önerilir.

  
  

• Dümenli Römorkör Yöntemi (Rudder Tug): Bu yöntemde römorkör, çekme halatı pruvasındaki (staple/bullnose) ve ardından geminin üzerindeki bir koç boynuzundan geçirilerek tankerin kıçına sıkıca bağlanır. Römorkör, dümenleme kuvvetleri sağlamak için tankerin kıçına ve halatına karşı itiş yapar. Çok yönlü tahrikli römorkörler için standart bir yöntem değildir çünkü doğrudan veya dolaylı yöntemler daha etkilidir.

  
  

  

  
  

Tandem Çekme (T2) ve T2D Prosedürleri

Aşırı durumlarda gemiye büyük çekme kuvvetleri uygulamak için 1990'lı yılların sonlarında geliştirilen başarılı yeniliklerden biri, iki küçük ASD veya traktör römorkörünün (yaklaşık 5.000 hp) eskort edilen geminin kıçına bağlanmasıydı. Çekme kuvvetleri toplandığından, bu römorkörler (doğru tasarlandığında ve işletildiğinde) birlikte çalışarak 10.000 hp'lik bir traktör römorkörün eskort performansına eşit olabilir. Ayrıca, her iki römorkör de kıçtan çalıştığı için geminin pivot noktasına göre mümkün olan en uzun kaldıraç kolundan yararlanabilirler. Bu yöntem başlangıçta "tandem traktörler" olarak adlandırılıyordu, şimdi ise T2 (T squared) olarak kısaltılmıştır.

Orijinal T2 prosedüründe, iki römorkör, kılavuz tarafından çalışma emri verilene kadar geminin arkasında izlerdi. "Güçlendirilmiş dolaylı" manevrada, her iki römorkör de çekme halatlarını geminin merkez hattına neredeyse 90° açıya kadar itip kılavuzun istediği gücü uygular. Bu manevranın avantajı, 90° açıda çalışırken oluşturulan tüm çekme kuvvetlerinin dümenleme kuvvetleri olmasıdır, bu da gemiyi mümkün olduğunca çabuk orijinal rotasına döndürerek rotadan sapma hatasını azaltır.

Ancak, bu prosedürün iyi olmasına rağmen, römorkörlerin geminin arkasında izleyen pozisyondan "güçlendirilmiş dolaylı" (yaklaşık 90°) pozisyona geçmesi gerektiği için yaklaşık 20 ila 30 saniyelik doğal bir tepki gecikmesi içerir.

Bu zaman gecikmesini gidermek için Towing Solutions Inc. (TSI), T2'nin devamı niteliğinde T Squared Deployed veya T2D adında bir prosedür geliştirmiştir. T2D manevrası, iki römorkörü önceden konuşlandırarak (biri geminin kıçının her iki yanında) tepki gecikmesini en aza indirmeyi amaçlar. Bu T2D pozisyonunda, iki römorkör gemiye paralel olarak, çekme halatları hafifçe yüklenmiş bir şekilde, geminin merkez hattına 70° açı ile seyreder ve müdahaleye hazır durumdadır.

Bu ön konuşlandırma, bir römorkörün bir olay meydana gelmesi durumunda hemen çekme halatına yuvarlanıp güçlendirilmiş dolaylı modda tam güçle çalışmaya başlamasına olanak tanır. Bu arada, kılavuz arızalı dümen üzerindeki su akışını durdurmak için geminin makinesini durduracak ve ikinci römorköre geçerek ilk römorköre yardım etmesini emrederek gemiye uygulanan dümenleme kuvvetlerini iki katına çıkaracaktır. T2D prosedürünün kullanılması, ilk römorkörün tepkisinde potansiyel olarak 20 saniyeye kadar tasarruf sağlar. Bu yaklaşımın kritik farkı, geminin dönme oranını artırmaya zar zor başladığı anda ilk römorkörün tam güçle çalışmaya başlamasıdır. Pratikle ve kendi "ev" radyo kanallarından konuşarak, römorkör kaptanları birbirine yakın çalışırken teknelerin güvenliğini sağlarlar.

British Columbia Sahil (BCC) Kılavuzları ve Lake Charles Kılavuzları, T2D prosedürünün etkinliğini değerlendirmek için denemeler yapmışlardır. BCC denemelerinde, 96.935 metrik ton deplasmanlı bir tankerin 6 knot hızla seyrederken dümen arızası yaşaması durumunda, iki nispeten küçük ASD römorkörüyle (60 ve 40 ton bollard çekme) kolayca kontrol edildiği görülmüştür. 10 saniyelik bir tanıma/tepki gecikmesi kullanıldığında ortalama rotadan sapma 47 feet iken, 20 saniyelik bir gecikmede bu mesafe 109 feet'e çıkmıştır, bu da kılavuzun tanıma/tepki süresini en aza indirmenin önemini açıkça göstermektedir. Lake Charles Kılavuzları da bu prosedürü 8 knot hızla 216.000 metreküp Q-Flex boyutundaki LNG gemilerinde başarıyla uygulamışlardır.

T2D prosedürü aynı zamanda, dümen arızası durumunda arızalı dümenin geminin salınımını durdurmak için kullanılmasına izin vererek gemiyi güvenli bir demirleme alanına yönlendirmek için ek bir fayda sağlar:

Sonuç

Küresel baş prensibi, toplam direnç eğrisindeki "höyük" ve "çukur"ları manipüle ederek dalga yapma direncini azaltmaktır. Belirli bir hız aralığında faydalıdır, ancak bu aralığın altında genellikle zararlıdır çünkü viskoz direnç baskın hale gelir.

Bir traktör Voith eskort römorköründe küresel başın, römorkör transit halindeyken veya acil durum olmaksızın eskort yaparken (genellikle 10 knot civarında) faydalı olduğu sonucuna varılabilir. Bu, dalga yapma direncindeki azalma, daha iyi deniz tutma özellikleri ve dalgalı havalarda performans nedeniyledir. Ancak, römorkörün dolaylı eskort çekme yöntemindeki performansı açısından zararlıdır, çünkü CLP'yi ileri hareket ettirir ve bu da çekme kuvveti üretimini olumsuz etkiler.

Bu, römorkör sahibi için bir uzlaşma durumudur. Belki de römorkörün kötü hava koşullarında çok fazla eskort görevi yapması bekleniyorsa, küresel baş seçeneği iyi bir çözüm olabilir.

Unutulmaması gereken bir diğer kritik unsur, kılavuz ve römorkör mürettebatının yeterliliği ve eğitim düzeyidir. Anlamlı eskort tatbikatları düzenleyerek mürettebatın görevlerini yerine getirebildiğinden emin olmak önemlidir. Denizcilik topluluğu, son yirmi yılda donanım (yedekli ekipman, römorkör performansı, halat mukavemeti, vinçler) ve prosedürler alanlarında eskort operasyonlarını iyileştirmek için yoğun çaba sarf etmiştir. T2D gibi yeni prosedürlerin geliştirilmesi, kılavuz ve mürettebata acil durumlarda gemiyi kontrol etmek için yeni araçlar sunmaktadır. Bu durum, eskort römorkörcülüğü ve operasyonları hakkında hala öğrenilecek çok şey olduğunu da göstermektedir.