Dümen sistemi, gemilerin seyir sırasında sola (iskele tarafına) veya sağa (sancak tarafına) dönmesini sağlayan ekipman veya ekipmanlara verilen isimdir. Bu hareket hidrolik, elektro-hidrolik veya tamamen elektrikli sistemlerle üretilen gücün dümen yelpazesini döndürmesiyle oluşur. Gemilerde dümen yelpazesini döndürecek gücün üretilebilmesi gerekir. Bu işin yapılabilmesi için döner kanatlı dümen sistemleri ve pistonlu (ram) dümen sistemleri kullanılır.
Dümen Sistemi Tipleri
Piston (ram) tipi dümen sistemlerinde genellikle iki veya dört piston vardır. Geçmişte bu sistemler mekanik veya tamamen hidrolik sistmeler kullanılarak çalışıyordu. Günümüzde pek çok gemide elektro-hidrolik sistemler kullanılmaktadır. Bu sistemlerin elektro-hidrolik olarak nitelenmesinin nedeni sistemlerde hidrolik sıvının pompalanması için kullanılan elektrik motorlarıdır. Bu sistemlerde hidrolik sıvı olarak çoğunlukla kullanılan sıvı yağdır. Çok sık olmamakla beraber büyük hidrolik sistemler için su glikol da kullanılabilmektedir. Ayrıca Hidrolik ve elektro-hidrolik sistemlere ek olarak elektrikli dümen sistemleri de kullanılabilmektedir. Ancak, bu tip sistemler çoğunlukla daha küçük boyutlardaki gemilerde bazen de yatlarda kullanılmaktadır.
Hidrolik Yağ Sistemlerinin Temel Parçaları
Hidrolik yağ sistemleri karmaşık olabilmekle beraber genellikle aşağıdaki temel parçalardan oluşmaktadır:
- Depolama Tankı: Hidrolik sıvının depolandığı bir bölme.
- Pompa: Dümen sistemi içerisinde sıvıların pompalanmasını sağlar. Pek çok sistemde pistonlu pompalar bu işi yapar.
- Valfler: Hidrolik sıvı akışını düzenlemek, başlatmak ve durdurmayı sağlar. Kullanılan valf tasarımları arasında geri dönüşsüz (kontrol) valfleri, yön kontrol valfleri ve tahliye valfleri vardır.
- Yön Kontrol Valfleri: Hidrolik sıvının sistem içinde akışını yönlendirmek için kullanılır.
- Tahliye Valfleri: Aşırı basınç halinde sistem üzerinde oluşan basıncını tahliye etmek için kullanılır. Aşırı basınç, birden fazla sebeple oluşabilir. Bunlar arasında dümen yelpazesine etki eden sert hava koşulları örnek gösterilebilir.
- Aktüatör: Hidrolik yağ basıncı ile harekete geçirilen bir piston, silindir veya kanat. Hangi tip aktüatör kullanıldığı dümen sisteminin tipine göre değişebilmektedir.
Dümen Sistemlerinin Temel Parçaları
Dümen sistemleri ise genellikle aşağıdaki parçalardan oluşmaktadır:
- Dümen Yekesi: Silindirin doğrusal hareketini dümen kundağında dönme hareketine dönüştürür.
- Cod Piece (Yeke parçası): Silindirlere bağlı silindirik şekilli bir parçadır. Yeke parçası çatallı yeke arasında yer alır.
- Dümen Rodu: Dümen yekesindeki hareketi dümene aktarır. En basit haliyle dümen rodu, yukarıdan yekenin aşağıdan dümenin bağlandığı uzun bir silindir gibi düşünülebilir.
- Dümen Yelpazesi: Geminin yönünü kontrol eden parça.
- Pistonlar (Ramlar): Hidrolik silindirlerin içerisine yerleştirilen pistonlara denir. Her piston birbiriyle karşıt olacak şekilde doğrusal bir eksende yerleştirilir.
- Yerel Dümen Açı Göstergesi: Dümen yekesine yerleştirilen metal bir parçadır. Metal parçanın üzerine işaretlenen sayılar aracılığıyla dümenin açısını göstermeyi sağlar.
- Ana Elektrik Motoru: Hidrolik sıvı üç fazlı bir elektrik motoru kullanılarak sistem içerisinde dolaşıma sokulur. Üç fazlı elektrik motoru genellikle bir pistonla bağlıdır.
- Pompa: Pozitif deplasmanlı bir pompa kullanılarak sıvının sistem içerisindeki dolaşımı sağlanır.
- Servo Motor: Yön kontrol valflerinin pozisyonunu kontrol etmek için ilgili pompa ve servo motor kullanılabilir.
- Kontrol Kutusu ve Tekrarlayıcı: Dümenin pozisyonunu ve konumunu kaptan köşküne bildirmek ve dümenin pozisyonunun her zaman bilinir ve doğru olduğunu temin etmekle görevli ekipmandır.
Piston Tipi Dümen Sistemlerinin Çalışma Sistemi
Piston tipi (ram type) dümen sistemlerinin çalışma süreci hidrolik sıvının ana dümen pompası kullanılarak emme girişi üzerinden tanktan çekilip dümen sistemine verilmesiyle başlar. Ardından tahliye portundan yön kontrol valfi kullanılarak ulaşması hedeflenen silindire gidecek şekilde yağ dışarı pompalanır. Ana dümen pompaları genellikle hidrolik sıvı depo tanklarının üzerine yerleştirilir. Ancak, bağımsız bir konumdan hidrolik hortumlar kullanılarak yerleştirdiği sistemler de bulunmaktadır.
Yön kontrol valfleri dümenin döndürüleceği yöne göre farklı silindirlere hidrolik sıvı sağlayabilmek için pozisyon değiştirirler. Bu tip valfler genelde solenoid valfler (elektromanyetik valfler) kullanılarak elektrikle harekete geçirilir veya servo pompası yayları kullanılarak yön kontrol valfi emniyetli konuma hidrolikli bir şekilde harekete geçirilebilir. Yön kontrol valfini veya valflerini harekete geçirmek hidrolik yağın sistem içerisinde takip edeceği yolu değiştirir ve böylelikle iki pistonlu sistemlerde pistonların bir çift olarak veya dört pistonlu sistemlerin birden fazla pistonu aynı anda çalıştırılabilmesini sağlar. Dümen hareketine ihtiyaç olmadığı vakitlerde yön kontrol valfleri hidrolik sıvının sistem içerisinde pompadan doğrudan tanklara yeniden dolaşımını sağlayabilir. Hidrolik sıvının yeniden dolaşımı sağlandığı zaman pistonları kontrol eden hidrolik devre kilitlenir yani hiçbir hidrolik sıvının sisteme girişine veya çıkışına izin verilmez.
Dört Pistonlu Sistem
Hidrolik yağ silindire gönderildiği zaman, silindirin içerisindeki pistonu karşıt olan pistona doğru doğrusal bir eksende hareket etmeye zorluyor. Piston hareket ettikçe, karşıt pozisyondaki hidrolik pistonun ana dümen pompasına veya ana dümen hidrolik yağ tankına doğru tahliye edilmesine sebep oluyor. Bu sistemde yön kontrol valflerinin pozisyonu değiştirilerek silindirlerin içindeki pistonların hareket yönü de değiştirilebilir ve böylelikle sistem içerisindeki hidrolik sıvının akış yolu değiştirilmiş olur.
Dümen sistemlerinde en sık kullanılan pompa sistemi ise piston tipi pompalardır. Piston pompalar ise aksiyel akışlı pompalar ve değiştirilebilir akışlı pompalar şeklinde iki kategoride incelenebilir. Tüm pistonlu pompalar pozitif deplasmanlı pompalardır.
Dümen sistemi bir geminin seyri için en önemli sistemlerinden bir tanesidir. Bu yüzden diğer tüm önemli mühendislik tasarımlarında olduğu gibi sistem içerisinde arıza verebilecek unsurlar için yedek unsurlar da yerleştirilmektedir. Örnek olarak dört pistonlu bir elektro-hidrolik dümenin çalıştırılabilmesi için bir pompa, bir yön kontrol valfi veya tank yeterli olabilir ancak sistemler tasarlanırken bir unsur arıza verdiğinde diğer unsurlar kullanılarak geminin çok önemli olan hareketine devam edebilmesi için çift veya bazen üç adet aynı ekipmandan kullanılabilir. Bu biçimde tasarlanan sistemler “tam yedekli sistem” veya “n+1 sistem” olarak adlandırılır.
Kaynakça:
https://savree.com/en/encyclopedia/ship-four-ram-steering-gear
www.marineinsight.com
https://www.beyonddiscovery.org/steering-gear/steering-gears.html
www.diesel.com
Deniz Harp Okulu Komutanlığı Gemi Makineleri İşletme Ana Bilim Dalı Başkanlığı, Gemi Dümen Sistemleri.
