Denizcilik endüstrisinde akustik performans hem askeri hem de ticari gemi tasarımlarında kritik bir mühendislik alanıdır. Su altı akustiği, geminin ürettiği gürültünün deniz ekosistemi üzerindeki etkilerinin yanı sıra, sonar sistemleri, askeri operasyonlar ve yolcu/mürettebat konforu gibi faktörler açısından büyük önem taşır. Gemi makineleri, dişli kutuları, şaft sistemleri, pervane kavitasyonu ve elektromanyetik yükler gibi birçok farklı kaynak, yapısal titreşimler ve hava-su ortamındaki ses dalgaları yoluyla akustik yayılıma sebep olabilir.

Günümüzün ileri mühendislik simülasyon yazılımları, bu tür akustik problemleri detaylı bir şekilde analiz ederek gürültü seviyelerini azaltmak ve sistemlerin performansını optimize etmek için güçlü çözümler sunmaktadır. Siemens Simcenter 3D, akışkan-yapı etkileşiminden (FSI) elektromanyetik yük aktarımına, mekanik sistem dinamiklerinden (MBD) sonlu elemanlar analizine (FEA) kadar entegre bir süreç ile su altı akustiği analizlerini gerçekleştirir. Bu yazılım sayesinde, gemi ve denizaltı sistemlerinde gürültü kaynakları tespit edilerek, daha sessiz ve verimli tasarımlar geliştirilebilir.

Su Altı Akustiğinin Önemi

Denizcilikte su altı akustiği, bir geminin çevresel etkisini, operasyonel güvenliğini ve akustik imzasını doğrudan etkileyen bir faktördür. Özellikle aşağıdaki alanlarda kritik bir rol oynar:

✅ Askeri Uygulamalar: Denizaltılar için düşük akustik iz, düşman sonar tespitinden kaçınmak için hayati öneme sahiptir.
✅ Çevresel Sürdürülebilirlik: IMO gibi uluslararası kuruluşlar, gemilerin gürültü emisyonlarını sınırlandıran düzenlemeler getirmektedir.
✅ Mürettebat ve Yolcu Konforu: Düşük gürültü seviyeleri, gemi içindeki yaşam kalitesini artırır ve uzun yolculuklarda yorgunluğu azaltır.
✅ Gemi Bileşenlerinin Dayanımı: Titreşim kaynaklı yorgunluk hasarı, makine ve gövde elemanlarının ömrünü kısaltabilir.
✅ Endüstriyel Uygulamalar: Balıkçılık, deniz araştırmaları ve oşinografik çalışmalar için gürültüsüz gemiler gereklidir.

Su Altı Akustik Gürültü Kaynakları ve Yayılım Mekanizması

Deniz ortamındaki ses dalgaları farklı mekanizmalarla yayılır ve bu yayılım süreçleri, su altı akustiğinin mühendislik açısından analiz edilmesini zorunlu kılar.

1. Gürültü Kaynakları

🔹 Mekanik Kaynaklı Gürültüler: Motorlar, jeneratörler, dişli kutuları, şaft sistemleri ve HVAC sistemleri gibi makinelerden kaynaklanan titreşimler suya iletilerek akustik yayılım oluşturur.

🔹 Elektromanyetik Kuvvetler: Elektrik motorları ve yüksek güçlü jeneratörler, elektromanyetik yükler oluşturur. Bu kuvvetler yapısal titreşimlere sebep olabilir ve akustik yayılıma katkıda bulunabilir.

🔹 Akış Kaynaklı Gürültüler: Pervane kavitasyonu, türbülanslı akışlar ve gövde etrafındaki dalga oluşumları, su altı ortamında yüksek seviyede akustik emisyon yaratabilir.

🔹 Yapısal İletim ve Akustik Yayılım: Titreşimler, gemi gövdesinden geçerek su altına yayılabilir. Özellikle ince cidarlı yapılar, rezonans etkisiyle belirli frekanslarda daha yüksek akustik emisyonlara neden olabilir.

Simcenter 3D ile Su Altı Akustik Analiz Süreci

Siemens Simcenter 3D, su altı akustik analizlerini entegre bir mühendislik süreciyle gerçekleştirerek, gürültü kaynaklarının belirlenmesi ve optimizasyon çalışmalarının yapılmasını sağlar.

2. Mekanik Gürültü Analizi (MBD – Çok Cisimli Dinamik)

🔹 Dişli kutuları, motorlar ve şaft sistemleri gibi bileşenlerin oluşturduğu mekanik yükler analiz edilir.
🔹 Bu yükler akustik analizlere aktarılarak, gürültüye katkı oranları belirlenir.
🔹 Panel Contribution Analysis ile hangi panellerin daha fazla titreşim yaydığı belirlenir.

3. Akışkan-Yapı Etkileşimi (FSI) ile Akış Gürültüsü Hesaplamaları

🔹 CFD analizleri ile su altındaki akış yükleri belirlenir.
🔹 Bu yükler FSI yöntemi ile yapısal modele aktarılır.
🔹 Pervane kavitasyonu ve akış türbülanslarının gürültüye etkisi hesaplanır.

4. Elektromanyetik Yüklerin Akustik Performansa Etkisi

🔹 Elektromanyetik hesaplama yazılımlarından alınan yükler akustik analizlere entegre edilir.
🔹 Yüksek güçlü elektrik motorlarının yapısal titreşimlere ve akustik yayılıma etkisi incelenir.
🔹 Bu veriler kullanılarak, titreşimleri azaltan optimize edilmiş tasarımlar oluşturulur.

5. Akustik Gürültü Yayılım Analizleri (FEA/BEM Yöntemleri)

🔹 Sonlu Elemanlar (FEA) ve Sınır Elemanlar (BEM) yöntemleri ile akustik alan hesaplamaları yapılır.
🔹 Zaman ve frekans bazlı akustik simülasyonlar gerçekleştirilir.
🔹 Ses dalgalarının su altındaki yayılım haritaları çıkarılır.

6. Kavite Modellemesi ve Akustik Optimizasyon

🔹 Kavite modellemeleri yapılarak, belirli iç hacimlerin akustik davranışları analiz edilir.
🔹 Kavitasyon etkilerinin minimize edilmesi için optimizasyon çalışmaları yürütülür.
🔹 Ses emici malzemeler ve yapısal değişikliklerle akustik iyileştirmeler sağlanır.

Sonuç ve Optimizasyon Süreçleri

🔹 Mekanik ve elektromanyetik kaynaklı gürültülerin su altı akustiğine etkileri entegre bir süreçte incelenebilir.
🔹 CFD ve FSI analizleri ile pervane ve akışkan dinamikleri kaynaklı akustik etkiler optimize edilebilir.
🔹 FEA ve BEM yöntemleri ile akustik dalgaların yayılımı detaylı bir şekilde analiz edilebilir.
🔹 Optimizasyon süreçleriyle hem askeri hem de ticari gemiler için daha sessiz ve verimli tasarımlar oluşturulabilir.

Simcenter 3D, su altı akustiği konusunda bütünleşik bir çözüm sunarak, mühendislerin daha düşük akustik imzaya sahip, çevre dostu ve konforlu gemiler tasarlamasına olanak tanımaktadır.