Mühendis ve Makina · diferansiyel geometri ve dişli mekaniği kullanılarak imal edilen...

Mühendis ve MakinaEngineer and Machinery

Cilt 60 Sayı 696 Temmuz-Eylül 2019

Volume 60 Number 696 July-September 2019

tmmob makina mühendisleri odası

www.mmo.org.tr/muhendismakina

uctea chamber of mechanical engineers

TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI

Yerel Süreli Yayın, Üç Ayda Bir YayımlanırLocal Periodical - Quarterly

Temmuz-Eylül/July-September 2019Cilt/Vol: 60 Sayı/No: 696

Yönetim Yeri - Head OfficeMeşrutiyet Cad. No: 19/6 Kızılay - ANKARA

Tel: (+90 312) 425 21 41 Fax: (+90 312) 417 86 21E-posta: [email protected] www.mmo.org.tr

MMO Adına SahibiPublisher

Yunus YENER

Sorumlu Yazı İşleri MüdürüExecutive EditorYunus YENER

Yayın SekreteriEditorial SecretaryAylin Sıla AĞCA

Yayın KuruluEditorial Board

Prof. Dr. Metin AKKÖK - Orta Doğu Teknik ÜniversitesiProf. Dr. Müfit GÜLGEÇ - Çankaya Üniversitesi

Prof. Dr. L. Berrin ERBAY - Osmangazi ÜniversitesiProf. Dr. Cemal MERAN - Pamukkale Üniversitesi

Prof. Dr. Harun Kemal ÖZTÜRK - Pamukkale ÜniversitesiProf. Dr. Semiha ÖZTUNA - Trakya Üniversitesi

Prof. Dr. Nilay ALUFTEKİN SAKARYA - Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiDoç. Dr. Tolga TANER - Aksaray Üniversitesi

Dr. Öğr. Üye. Gurbet ÖRÇEN - Dicle Üniversitesi

Yayın Danışma KuruluEditorial Advisory Board

Prof. Dr. C. Erdem İMRAK - İstanbul Teknik ÜniversitesiProf. Dr. Erdinç KALUÇ - Kocaeli Üniversitesi

Prof. Dr. Ali GÜNGÖR - Ege ÜniversitesiProf. Dr. Mehmet KOPAÇ - Bülent Ecevit Üniversitesi

Prof. Dr. Hikmet RENDE - Akdeniz ÜniversitesiProf. Dr. Ali PINARBAŞI - Yıldız Teknik Üniversitesi

Prof. Dr. Sedat BAYSEÇ - Gaziantep ÜniversitesiDoç. Dr. E. İlhan KONUKSEVEN - Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Doç. Dr. Erol KILIÇKAP - Dicle ÜniversitesiDr. Öğr. Üye. Nurdan BİLGİN - Ondokuz Mayıs Üniversitesi

Dr. Varlık ÖZERCİYES - TAI

Kapak ve Sayfa TasarımıCover and Page Design

Muazzez POLAT

Teknik SorumluTechnical Manager

Mehmet AYDIN

BaskıPrinted by

Ankamat Matbaacılık Sanayi Ltd. Şti.30. Cadde 538. Sokak No: 60 İvedik Organize Sanayi - Ankara

Tel: (+90 312) 394 54 94Basım Tarihi: 30 Ekim 2019

Baskı Sayısı: 1.000

Mühendis ve MakinaEngineer and Machinery

Cilt 60 Sayı 696 Temmuz-Eylül 2019 Volume 60 Number 696 July-September 2019

İÇİNDEKİLER/CONTENTS

Pinyon-Tipi Takımla İmal Edilen Evolvent Düz Dişlilerinin Matematiksel 178Modellerinin Karşılaştırılması Comparison of Mathematical Models of Involute Spur Gears Generated by Pinion-Type CuttersCüneyt FETVACI

Kuş Çarpmaları ve Uçaklara Etkileri Üzerine Bir Gözden Geçirme Çalışması 192A Review on Bird Strike and its Effect on AircraftsOrhan GÜLCAN

Resmi Bir Kurumda Risk Analizi Uygulaması 221Risk Analysis Application in a Public EnterpriseMustafa YURDAKUL, Ece GÖKPINAR, Yusuf Tansel İÇ

İş Güvenliği Donanımlarına Özel Bir Bakış: Abkant Örneği 231A Special View to Occupational Safety Equipments: Press Brake ExampleAhmet Efe ŞEKER, Şenol DURMUŞOĞLU, Egemen SULUKAN, Doğuş ÖZKAN

Emme Manifoldu Üretiminde Gelişen Teknolojik Uygulamalar 251The Innovations of Technological Applications in Intake Manifold ProductionAlper ÇETİN, Sami SAYER

Araş

tırm

a/Re

sear

chD

erle

me/

Revi

ewAr

aştır

ma/

Rese

arch

Der

lem

e/ R

evie

wD

erle

me/

Revi

ew

TMMOB Makina Mühendisleri Odası Yayın Organı olan Mühendis ve Makina dergisi TMMOB Makina Mühendisleri Odası üyelerine ücretsiz olarak gönderilir. 1957 yılından beri yayımlanan dergimiz, hakemli bir dergidir. Dergimizle ilgili detaylı bilgi almak için “www.mmo.org.tr” adresinden yararlanabilirsiniz. Telefon, faks veya e-posta aracılığıyla da bize ulaşabilirsiniz.

EBSCOP U B L I S H I N G

Dergimizin yer aldığı veritabanları

SUNUŞDeğerli Meslektaşlarımız Merhaba,

Mühendis ve Makina dergimizde yer alan ilk makalemiz, Cüneyt Fetvacı’nın “Pinyon-Tipi Takımla İmal Edilen Evolvent Düz Dişlilerinin Matematiksel Modellerinin Karşılaştırıl-ması” başlıklı çalışmasıdır. Bu çalışmanın amacı, evolvent dişlilerin imalatında kullanılan pinyon-tipi takımın literatürde mevcut matematik modellerinin karşılaştırılmasıdır. İncele-mede Litvin’in Vektör Yaklaşımını esas alan çalışmalar göz önüne alınmıştır. Kesici takımın profil denklemleri, koordinat dönüşüm, diferansiyel geometri ve dişli teorisi uygulanarak imal eden ve imal edilen yüzeyler tanımlanmıştır.

İkinci makalemiz, Orhan Gülcan’ın “Kuş Çarpmaları ve Uçaklara Etkileri Üzerine Bir Gözden Geçirme Çalışması” başlıklı çalışmasıdır. Bu çalışmada, kuş çarpması problemi ile alakalı teorik arka plan, sonlu eleman analizleri (model kuş malzemeleri, kuş modelleme metotları, kuş geometrisi) ve ilgili testlerden bahsedilecektir.

Üçüncü makalemiz, Mustafa Yurdakul, Ece Gökpınar, ve Yusuf Tansel İç’in “Resmi Bir Kurumda Risk Analizi Uygulaması” başlıklı çalışmasıdır. Bu makalede, yapılan uygulama ile kuruluşta tehlikeler ve risk seviyeleri belirlenerek ve riskleri azaltmaya yönelik iyileş-tirme planları oluşturulmuş ve planlar uygulanarak risk seviyeleri kontrol altında tutmak için kontrol faaliyetleri belirlenmiştir. Analizde, öncelikle işçi sağlığı ve güvenliği açısından yüksek riskli tehlikeler incelenmiştir.

Dördüncü makalemiz, Ahmet Efe Şeker, Şenol Durmuşoğlu, Egemen Sulukan ve Doğuş Özkan’ın “İş Güvenliği Donanımlarına Özel Bir Bakış: Abkant Örneği” başlıklı çalışma-sıdır. Bu çalışma, sac bükme işlemlerinde kullanılan abkantların güvenlik donanımlarının detaylı olarak incelenmesini ve makinelerde ilave koruyucu sistemler kullanmanın teknik ve hukuki gerekliliğini ortaya koymayı amaçlamaktadır.

Beşinci makalemiz, Alper Çetin ve Sami Sayer’in “Emme Manifoldu Üretiminde Gelişen Teknolojik Uygulamalar” başlıklı çalışmasıdır. Bu çalışmada, gelişen teknolojik süreçlerin; emme manifoldunun üretim süreçleri üzerindeki etkilerini, sağladığı yenilikleri ve bu tekno-lojik gelişmelerin emme manifoldu üretimini gelecekte nereye taşıyabileceğine dair bilgiler derlenmiştir.

Dergimize www.mmo.org.tr/muhendismakina adresinden ulaşabilir; makale ve görüşleriniz ile destek olabilirsiniz.

Bir sonraki sayımızda buluşmak üzere... TMMOB Makina Mühendisleri Odası Yönetim Kurulu

PRESENTATIONEsteemed Colleagues,

The first article published in our journal Engineer and Machinery is the article titled “Comparison of Mathematical Models of Involute Spur Gears Generated by Pinion-Type Cutters” by Cüneyt Fetvacı. The purpose of this study is to make a comparison of mathematical models of pinion-type cutters that generate involute gears in the literature. Journal papers based on Litvin’s Vector Approach are taken into consideration in this investigation. The equations of the profile of the cutter, the principle of coordinate transformation, the theory of differential geometry and the theory of gearing are applied for describing generating and generated surfaces.

The second article is titled “A Review on Bird Strike and its Effect on Aircrafts” by Orhan Gülcan. This paper reviews theoretical background, the finite element analyses (based on substitute bird materials, bird modelling methods, bird geometry) and related tests about bird strike problem.

The third article is titled “Risk Analysis Application in a Public Enterprise” by Mustafa Yurdakul, Ece Gökpınar and Yusuf Tansel İç. In this study, with this application, the hazards and risk levels in the enterprise were determined and improvement plans were prepared to reduce the risk levels and the plans were implemented and the control activities were identified to keep the risk levels under control. In the analysis, firstly the hazards with highest risks in terms of occupational health and safety were investigated.

The fourth article is titled “A Special View to Occupational Safety Equipments:Press Brake Example” by Ahmet Efe Şeker, Şenol Durmuşoğlu, Egemen Sulukan and Doğuş Özkan. This paper aims to examine the safety equipment of press brakes used in sheet metal bending operations in detail and to indicate the technical and legal necessity of using additional safety systems in machines.

The fifth article is titled “The Innovations of Technological Applications in Intake Manifold Production” by Alper Çetin and Sami Sayer. In this study, the effects of the developing technological processes on the production processes of the intake manifold, the innovations it provides and the information, about where these technological developments can carry the intake manifold production in the future, are compiled.

You can also view the journal on the web page www.mmo.org.tr/muhendismakina and support us with your articles and comments.

Best regards until our next issue...

UCTEA CHAMBER OF MECHANICAL ENGINEERS Board of Directors

Mühendis ve Makinacilt 60, sayı 696, s. 178-191, 2019Araştırma Makalesi

Engineer and Machineryvol. 60, no. 696, p. 178-191, 2019

Research Article

Pinyon-Tipi Takımla İmal Edilen Evolvent Düz Dişlilerinin Matematiksel Modellerinin Karşılaştırılması

Cüneyt Fetvacı*

ÖZBu çalışmanın amacı evolvent dişlilerin imalatında kullanılan pinyon-tipi takımın literatürde mevcut ma-tematik modellerinin karşılaştırılmasıdır. İncelemede Litvin’in Vektör Yaklaşımını esas alan çalışmalar göz önüne alınmıştır. Kesici takımın profil denklemleri, koordinat dönüşüm, diferansiyel geometri ve dişli teorisi uygulanarak imal eden ve imal edilen yüzeyler tanımlanmıştır. Verilen matematik modellerden ha-reketle evolvent düz dişli grafiklerini oluşturmak için bilgisayar programları geliştirilmiştir. Karşılaştırılan makalelerde farklı düzenlemiş denklemlerle özdeş geometrilerin elde edildiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Evolvent dişliler, pinyon-tipi takım, matematik modelleme

Comparison of Mathematical Models of Involute Spur Gears Generated by Pinion-Type Cutters

ABSTRACTThe purpose of this study is to make a comparison of mathematical models of pinion-type cutters that generate involute gears in the literature. Journal papers based on Litvin’s Vector Approach are taken into consideration in this investigation. The equations of the profile of the cutter, the principle of coordinate transformation, the theory of differential geometry and the theory of gearing are applied for describing generating and generated surfaces. Based on the given mathematical models, computer simulation programs are developed to obtain the tooth profile of involute spur gears. It has been seen that in comparative models, identical geometries are obtained with differently arranged equations.

Keywords: Involute gears, pinion-type cutter, mathematical modeling

Geliş/Received : 18.03.2018 Kabul/Accepted : 11.10.2018 * Prof. Dr., İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, İstanbul - [email protected], ORCID: 0000-0002-1622-1583


Engineer and Machinery, vol. 60, no. 696, p. 178-191, July-September 2019 179

1. GİRİŞ

Dişli çarkların seri imalatında yuvarlanma metodunu esas alan takımlar kullanılmak-tadır. Bu takımlar azdırma, kremayer takım ve pinyon-tipi takım olarak sınıflandırıl-maktadır. İç ve dış dişlilerin imalatında yaygın olarak kullanılan pinyon-tipi takım görünüş itibariyle dişli çarka benzer. Ancak diş yüksekliği arttırılmış ve yüzeylere talaş kaldırıcı özellikler verilmiştir. Takımın yüzeyleri evolvent yanak, dairesel yay formunda diş ucu ve düz formda diş başından oluşmaktadır. Bu yüzeyler sırasıyla imal edilen dişlinin evolvent profilini, diş kökünü ve diş tabanını şekillendirir [1].

Pinyon-tipi takımın matematik modellenmesi çeşitli makalelerde ele alınmıştır. Mo-dellemede yaygın olarak Litvin tarafından sunulan Vektör Metodu kullanılmaktadır [2]. Bu metotta takım yüzeyinin vektörel ifadesinden hareketle matris dönüşüm, diferansiyel geometri ve dişli mekaniği kullanılarak imal edilen dişlilerin matema-tik modelleri elde edilmektedir. Chang ve Tsay [3], tüm şekillendirici yüzeyleri göz önüne alan düz dişli pinyon-tipi takımın matematik modelini sunmuş ve uygun dö-nüşümlerle eliptik dişlilerin matematik modelini elde etmiştir. Tsay ve arkadaşları [4], imal edilen dişlide taşlama payı ve fonksiyonel modifikasyonu sağlayan takımın matematik modelini sunmuştur. Takım parametrelerinin imal edilen dişli çark geo-metrisini üzerindeki etkilerini incelemek ve optimum parametreleri belirlemek üzere programlar geliştirilmiştir [4]. Figliolini ve Angeles [5], Chang ve Tsay’in [3] mode-linden hareketle eliptik dişli çarklar ve eliptik kremayerlerin matematik modellerini sunmuştur. Çalışmada sivri uçlu takım göz önüne alınmıştır. Wu ve arkadaşları [6], düz dişli pinyon-tipi takımla imal edilen helipoid dişli çarkların matematik modelini sunmuştur. Helipoid dişliler aykırı eksenli millerde çalışan hipoid ve çapraz helisel dişli çarkların üstün özelliklerini bir arada sunan yeni bir dişli uygulamasıdır [6]. Liu ve Wang [7], pinyon-tipi takım matematik modelinden hareketle beveloid iç düz dişli çarkın matematik modelini elde etmiştir. Dış dişli çarkın azdırma ile imal edildiği çalışmada mekanizmanın montaj hatalarına karşı duyarsız olduğu sonucuna varılmış-tır [7]. Tsay and Fong [8], sivri uçlu pinyon-tipi takımla imal edilen helisel dişlilerin matematik modelini sunmuştur. Ayrıca face dişli için dönüşümler verilmiş ve dişli temasını iyileştirmek için profil modifikasyonu uygulanmıştır [8]. Liu ve arkadaşları [9], sivri uçlu pinyon-tipi takımla imal edilen düz beveloid dış dişli çarkların mate-matik modelini sunmuştur. Fetvacı [10], Chang ve Tsay’in [3] ve Tsay ve Fong’un [8] çalışmalarından hareketle tüm şekillendirici yüzeyleri göz önüne alan helisel diş-li pinyon-tipi takımın matematik modelini sunmuştur. Çalışmada ayrıca imal edilen dişli çarkın standart diş başını analitik olarak belirleyen bir yöntem geliştirilmiştir. Chen ve arkadaşları [11], düz beveloid iç dişli çark mekanizması için yeni bir imalat yöntemi geliştirmiştir. Geliştirilen yöntem ile konvansiyonel yöntem karşılaştırılmış-tır. Çalışmada imal eden ve imal edilen yüzeylerin denklemleri, dönüşümler ve profil kaydırmanın modele uygulanması verilmiştir [11]. Tablo 1’de pinyon-tipi takımla imal edilen farklı dişli çark tipleri ve imalat yöntemleri listelenmiştir.

Fetvacı, C.

Mühendis ve Makina, cilt 60, sayı 696, s. 178-191, Temmuz-Eylül 2019180

Yukarıda özetlenen çalışmalardan Chang ve Tsay’in düz dişli pinyon-tipi takım modelinin literatürde öncü çalışma olduğu ve takip eden birçok çalışmaya kaynak olduğu anlaşılmaktadır. Yuvarlatılmış uçlu takım için geliştirilen bu model takip eden çalışmalarda sivri uç, tam yuvarlak uç, asimetrik dişli, helisel dişli ve düz beveloid dişli durumlarına adapte edilmiştir. Bu çalışmalardan farklı olarak, Chen ve arkadaş-ları [11], evolvent düz dişli pinyon-tipi takımın matematik modelini değişik bir dü-zenleme ile sunmuştur. Aynı geometriyi elde etmekle birlikte modellerdeki farklılıklar yazarı bu iki çalışmayı inceleyerek kıyaslamaya teşvik etmiştir.

Çalışmanın ikinci bölümünde pinyon-tipi takımın matematik modelleri ele alınmış-tır. Farklı koordinat sistemlerinde tanımlanmış parametrik denklemler, sınır değer-ler ve dönüşümler verilmiştir. Üçüncü bölümde imal edilen dişli çarkların matematik modelleri incelenmiştir. Takım-Taslak koordinat dönüşümleri verilmiştir. Dördüncü bölümde modeller koordinat sistemleri ve denklemler bakımından karşılaştırılmıştır. Takip eden bölümde modellerden hareketle geliştirilen bilgisayar programlarının çık-tıları görselleştirilmiştir. Sonuçların vurgulandığı altıncı bölümle çalışma tamamlan-mıştır.

Tablo 1. Pinyon Takımla İmal Edilen Dişli Tipleri

Referans Takım İmal Edilen Dişli İmalat Yöntemi

Chang ve Tsay

[3]

Düz Dişli Pinyon-Tipi

(Yuvarlatılmış Uçlu)Eliptik Düz Dişli

Fellow

Figliolini ve

Angeles [5]


(Sivri Uçlu)

Eliptik Düz Dişli ve

Kremayeri Fellow

Wu ve

arkadaşları [6]


(Sivri Uçlu)Helipoid Dişli Çark

Fellow (Takım mili

taslağa göre eğimli)

Fetvacı [10]Helisel Dişli Pinyon-Tipi

(Yuvarlatılmış Uçlu)Alın Helisel Dişli Çark Fellow

Tsay ve Fong [8]Helisel Dişli Pinyon-Tipi

(Sivri Uçlu)Helisel Dişli ve Face Dişli

Plastik Enjeksiyon

Kalıplama

Liu ve Wang [7]Düz Dişli Pinyon-Tipi

(Sivri Uçlu)Beveloid Düz İç Dişli

Fellow (Takım mili


Liu ve

arkadaşları [9]


(Sivri Uçlu)Beveloid Düz Dış Dişli

Fellow (Takım mili


Chen ve

arkadaşları [11]


(Yuvarlatılmış Uçlu)Beveloid Düz Dış ve İç Dişli

Fellow (Takım ve

taslak mili paralel)



2. PİNYON-TİPİ TAKIMIN PROFİL DENKLEMİ Takım üç farklı bölgeden oluştuğu için birleşme noktalarında konum, teğet ve eğrilik sürekliliği şartları sağlanacak şekilde denklemler türetilir. Değişkenler ve bölgesel parametreler takım geometrisinden tayin edilmektedir. Denklemler bir referans ko-ordinat sisteminde türetilir, çizim ve diğer işlemler için takım kartezyen koordinat sistemine dönüştürülür. Bu çalışmada incelenen modeller aşağıda verilmektedir. Düz dişli çarklarda diş genişliği boyunca kesit geometrisi değişmediğinden modelleme iki boyutlu olarak yapılmaktadır. Takip eden kısımlarda literatürde mevcut Chang ve Tsay’in [3] ve Chen ve arkadaşları’nın [11] modelleri ayrı ayrı ele alınacaktır.

2.1 Birinci Model

Evolvent düz dişli çarkların imalatında kullanılan pinyon-tipi takımın geometrisi Şe-kil 1’de gösterilmektedir [3]. Dişler simetrik olduğu için bir yanda denklemler türe-tilmiş ve uygun işaretleme ile tam profil modellenmiştir. Takımın evolvent formda 1. ve 6. bölgeleri dişli çarkın evolvent yanaklarını, E ve F noktalı merkezli dairesel yay formunda 2. ve 5. bölgeleri dişli çarkın diş köklerini, 3. ve 4. bölgeleri ise diş tabanlarını şekillendirmektedir. Denklemlerin türetildiği Sr (Xr, Yr) referans koordinat sisteminin Yr ekseni sol evolvent profilin temel dairesi üzerinde başladığı noktadan geçer. Sol profilin Yr eksenine göre yansıması ile sağ profil referans koordinat siste-minde elde edilir. Sc (Xc, Yc) kartezyen koordinat sisteminin Xc ekseni aynı zamanda dişin simetri eksenidir. Her iki dik koordinat sistemi sağ el kuralına uyar ve orijinleri takımın ağırlık merkezindedir.

Şekil 1. Pinyon Takımın Diş Profili [3]

Fetvacı, C.


Dönüşüm açısı ψ takımın diş sayısı zc ve taksimat dairesindeki kavrama açısı α olmak üzere ψ= π/2zc+tanα-α ifadesiyle hesaplanır. Böylelikle aşağıda verilen dönüşüm mat-risi uygulanarak takım profili kartezyen koordinatlarda edilir. Bu ifadede alt işaret sol (1, 2, 3) üst işaret sağ (6, 5, 4) profil için uygulanmaktadır.

(1)

Şekil 1.’de görüldüğü üzere takımın 1. bölgesi evolvent yüzeydir ve ξ parametre-si 0≤ξ≤ξm aralığında değişerek bölgedeki keyfi bir noktanın yerini belirlemektedir. Temel dairesi yarıçapı rb sembolü ile gösterilmektedir. ξm maksimum evolvent açısı-dır. Sol ve sağ evolvent bölgenin yer vektörü Sr(Xr, Yr) referans koordinat sisteminde Eş.2’de ifade edilmiştir [2, 3].

(2)

Koordinat sistemleri arasındaki ilişkiye göre bölgelerin yer vektörleri Eş. 1’de verilen ifade uygulanarak referans koordinat sisteminden kartezyen koordinat sistemine dö-nüştürülebilir. Böylece 1. ve 6. bölgenin yer vektörü Sc(Xc, Yc) koordinat sisteminde ifadesi Eş. 3’te elde edilir [2, 3].

(3)

Takımın 2. ve 5. bölgeleri imal edilen dişlinin farklı taraflarındaki diş dibi köklerini şekillendirir. Şekil 1.’de görüldüğü üzere θ parametresi takımın yuvarlatılmış ucunda-ki keyfi bir noktanın yerini belirlemekte ve aralığın-da değişmektedir. Yuvarlatma yarıçapı ρ sembolü ile gösterilmektedir. A noktasında 1. ve 2. bölgelerin teğet sürekliliğini sağlamak üzere yuvarlatılmış ucun eğrilik merkezi E noktası doğrusu üzerinde konumludur. Takım geometrisinden hareketle 2. ve 5. bölgelerin yer vektörleri referans koordinat sisteminde Eş. 4’te elde edilir. Benzer işlemler uygulanarak takımın 2. ve 5. bölgelerinin yer vektörleri Sc(Xc, Yc) koordinat sisteminde Eş. 5’te ifade edilir [3].

(4)

(5)

Takımın 3. ve 4. bölgeleri imal edilen dişlinin farklı taraflarındaki diş taban-larını şekillendirir. η parametresi 3. bölgedeki keyfi bir noktanın yerini be-



lirlemekte ve aralığında değişmekte-dir. olarak hesaplanır. Takımın diş başı yarıçapı

dir. Takımın 3. ve 4. bölgelerin yer vektörleri referans koordinat sisteminde Eş. 6’da elde edilir. Benzer işlemler uygulanarak takımın 3. ve 4. bölgelerinin yer vektörü Eş. 7’de elde edilir [3].

(6)

(7)

Teğet vektörler eğrilerde sınır noktaların belirlenmesinde kullanılır. Eş çalışan dişli-lerde temasın herhangi bir noktasında ortak normalin ani dönme merkezinden geçme şartı gereğince normal vektörler de hesaplanmalıdır. Düzlem eğrilerde normal vektör eğrinin teğet vektörü ile z ekseninin birim vektörünün çapraz çarpımı ile bulunur. Yer vektörü R ve bölge parametresi l=ξ, θ, η olmak üzere Sc (Xc,Yc) koordinat sisteminde normal vektör Eş. 8’de ifade edilir [2]. Normal vektörün determinantına bölünmesi ile birim normal vektör bulunur.

(8)

(9)

Pinyon-tipi takım yüzeylerinin birim normal vektörleri Eş. (3, 5, 7) ve Eş. 8 kullanı-larak Eş. (10-12)’de elde edilir [3]. Alt işaret takımın sol (1-3) bölgeleri ve üst işaret sağ (4-6) bölgeleri içindir.

(10)

(11)

(12)

2.2 İkinci Model

Şekilde orijinleri temel dairesinin merkezinde konumlu referans ve kartezyen koordi-nat sistemlerinde ifade edilen evolvent düz dişli takımın normal kesiti görülmektedir. Kolaylık açısından simetrik dişin yarısı gösterilmektedir [11]. İmal edici yüzeyler ön-

Fetvacı, C.


ceki modelde olduğu gibi 1-evolvent, 2-yuvarlatılmış uç ve 3-tavan olarak numara-landırılmıştır. Referans koordinat sisteminin Yr ekseni diş boşluğu merkez doğrusuna ve kartezyen koordinat sisteminin Yc ekseni diş merkez doğrusuna üst üste çakışmak-tadır. Takımın temel dairesi yarıçapı rb ve taksimat dairesi yarıçapı rc sembolleriyle gösterilmektedir. Diş başı dairesi yarıçapı ve yuvarlatılmış ucun eğrilik yarıçapı ra0

ve ρ sembolleriyle gösterilmektedir. Şekilde görüldüğü üzere yayının koordinat sisteminin orijinine göre taradığı açı ξdır. yayını gören merkez açı γ sembolü ile gösterilmektedir. Geometriden ξ+γ=η-(tanαB-αB)dir. Takımın diş sayısı zc ve taksimat dairesindeki kavrama açısı α olmak üzere η= π/2zc+tanα-α olarak hesaplanır. Koor-dinat dönüşüm ifadesi aşağıda verilmiştir. Bu ifadede alt işaret sol profil ve üst işaret sağ profil için uygulanır.

(13)

Takımın bölgesi imal edilen dişlinin evolvent yüzeyini şekillendirir. Bölgedeki keyfi bir noktanın yerini αk parametresi belirlemekte ve 0≤αk≤αB aralığında değişmek-tedir. Maksimum evolvent açısı αB sembolü ile gösterilmektedir. Simetri göz önüne alınarak takımın evolvent bölgelerinin yer vektörleri referans koordinat sisteminde Eş. 14’te ifade edilir [11].

Şekil 2. Pinyon Takımın Diş Profili [11]



(14)

Kooordinat sistemleri arasındaki ilişkiye göre bölgelerin yer vektörleri Eş. 13’te ve-rilen ifade uygulanarak referans koordinat sisteminden kartezyen koordinat sistemine dönüştürülebilir. Böylelikle takımın sol ve sağ evolvent bölgelerinin yer vektörleri kartezyen koordinat sisteminde Eş. 15’te elde edilir [11].

(15)

Takımın bölgesi imal edilen dişlinin diş kökünü şekillendirmektedir. bölgesin-deki keyfi bir noktanın yerini θ parametresi belirlemekte ve 0≤θ≤π/2-(αB-ξ) aralığında değişmektedir. Noktanın yer vektörü referans ve kartezyen koordinat sistemlerinde sırasıyla Eş.16 ve Eş. 17’de ifade edilebilir [11].

(16)

(17)

Takımın bölgesi imal edilen dişlinin diş tabanını şekillendirmektedir. λ parametre-si bölgesindeki keyfi bir noktanın yerini belirlemekte ve -γ≤λ≤0 aralığında değiş-mektedir. bölgesi referans koordinat sisteminde Eş.18’de ve kartezyen koordinat sisteminde Eş. 19’da ifade edilebilir [11].

(18)

(19)

Yer vektörü R ve bölge parametresi l=αk,θ,λ olmak üzere Sc(Xc,Yc) koordinat sistemin-de normal vektör Eş. 20’de ifade edilir [2]. Normal vektörün determinantına bölün-mesi ile birim normal vektör bulunur.

(20)

(21)

Fetvacı, C.


Pinyon-tipi takım yüzeylerinin birim normal vektörleri Eş. (15, 17, 19) ve Eş.21 kul-lanılarak Eş. (22-24)’te elde edilir [11]. Denklemlerde alt işaret sol üst işaret sağ profil içindir.

(22)

(23)

(24)

3. İMAL EDİLEN DİŞLİ ÇARKIN MATEMATİK MODELİ İmalat esnasında takım ve taslak dişli, eş çalışan dişli çiftinde olduğu gibi senkron hızlarda hareket ederler. Açısal hızların veya dönme açılarının oranı diş sayılarının oranına bağlıdır. Takım yüzeyinin taslağın koordinat sisteminde elde edilmesi gerek-tiğinden takıma bağlı hareketli, taslağa bağlı hareketli ve taslağa bağlı sabit koordinat sistemleri oluşturulur. Şekil 3 ve Şekil 4’de gösterildiği üzere Sc(Xc,Yc) takım koordi-nat sistemi, Sg(Xg,Yg) taslak koordinat sistemi ve Sf ( Xf,Yf) sabit koordinat sistemidir. Takım φc açısıyla döndüğünde φg = φc x zc/zg taslak kadar döner. Takımın taksimat yarıçapı rc sembolüyle ve imal edilen dişlinin taksimat yarıçapı rg sembolüyle göste-rilmektedir. Takımın imal edilen dişlinin koordinat sistemindeki geometrik yeri aşa-ğıdaki ifade ile elde edilir. Üst indis i sırasıyla takımın 1, 2, 3, 4, 5 ve 6. bölgelerini gösterir. [Mgc] koordinat dönüşüm matrisidir.

(25)

Dişli Ana Kanunu gereğince hareketin herhangi bir safhasında temas noktasındaki iki eş diş profilinin ortak normali yuvarlanma noktasından geçer. Bu kanunun matematik-sel ifadesi olan eş çalışma denklemi aşağıda verilmiştir [2].

(26)

Yuvarlanma noktasının koordinatları (Xc,Yc )dir. Takım yüzeylerinin koordinatları

ve ; birim normal vektörün doğrultman kosinüsleri ve sembolleriyle göste-

rilmektedir. Yuvarlanma parametresi l=ξ, θ, η ile l=αk,θ, λ yüzey parametresi veya φc

arasındaki bağ Eş. 26 kullanılarak bulunur. Eş. 25 ve Eş. 26 eş zamanlı çözülerek imal edilen dişli çarkın matematik modeli elde edilir.

Takip eden kısımlarda incelenen iki modele ait dönüşümler verilmiştir. Takımlar kar-tezyen koordinat sistemine göre farklı konumlarda olduğundan dönüşüm matrisleri literatürde mevcut denklemlerden [2] faydalanılarak modellere adapte edilmiştir.



3.1 Birinci Model

Takım ve taslak arasındaki koordinat bağı Şekil 3’te gösterilmiştir. Sc(Xc,Yc) koordinat sisteminden Sg(Xg,Yg) koordinat sistemine dönüşüm matrisi Eş. 27’de verilmiştir [2].

(27)

Bu modelde yuvarlanma noktasının (I noktası) koordinatları Xc=rccosφc ve Yc=rcsinφcdir.

3.2 İkinci Model

Takım ve taslak arasındaki koordinat bağı Şekil 4’te gösterilmiştir. Sc(Xc,Yc) koordinat sisteminden Sg(Xg,Yg) koordinat sistemine dönüşüm matrisi Eş. 28’de verilmiştir [2].

(28)

Bu modelde yuvarlanma noktasının (I noktası) koordinatları Xc=rcsinφc ve Yc=rccosφcdir.

Şekil 3. Pinyon Takım ile İmal Edilen Dişli Arasındaki Koordinat Bağı

Fetvacı, C.


4. KARŞILAŞTIRMA

Modellerin koordinat sistemlerindeki farklılıklardan dolayı dönüşüm matrisleri farklı karakteristik arz etmektedir. Birinci modelde Sr(Xr,Yr) referans koordinat sisteminin Yr ekseni evolvent profilin başlama noktasından geçmektedir. Referans sağ ve sol profilleri Sc(Xc,Yc) takım koordinat sistemine dönüştürmek için dönme yönü aynı fa-kat dönme açıları farklıdır. İkinci modelde ise referans koordinat sistemin Yr ekseni takımın diş boşluğu merkez doğrusundan geçmektedir. Referans sağ ve sol profilleri takım koordinat sistemine dönüştürmek için dönme yönü farklı fakat dönme açıları aynıdır. Modellerde aynı diş geometrisi elde edilmektedir. Her iki modelde referans koordinat sistemleri kartezyen koordinat sistemleri ile çakıştırılmış ve referans profil-lerin kartezyen koordinatlardaki yerleri görselleştirilmiştir. Şekil 5a’da birinci model [3] ve Şekil 5b’de ikinci model [11] için profiller görülmektedir.

Birinci modelde yer vektörlerinin bileşenleri daha karmaşık bir görünüm arz etmek-tedir. İkinci modelde daha kompakt bir trigonometrik ifadeyle bölge denklemleri

Şekil 4. Pinyon Takım ile İmal Edilen Dişli Arasındaki Koordinat Bağı



elde edilmiştir ve programlama kolaylığı vardır. Örnek olarak (5) ve (17) numaralı denklemler incelendiğinde diş ucu profilinin ikinci modele ait (17) numaralı denk-lemle daha kolay hesaplandığı görülmektedir. Takım diş merkez doğrusu modellerde farklı eksenlere çakışık olduğundan takım-taslak dönüşüm matrisleri de farklıdır.

5. UYGULAMALAR Önceki bölümlerde verilen matematik modellerden hareketle bilgisayar programları hazırlanmıştır. Böylece çeşitli dizayn parametreleri için programlar çalıştırılarak takımlar ve imal edilen dişli çark profillerinin koordinatlarını listeleyen çıkış dosyaları

Şekil 5. Modellerin Kartezyen Eksenlere Göre Konumları

Şekil 6. Birinci Model Grafik Çıktılar

Fetvacı, C.


elde edilmektedir. Bu dosyalar grafik işleme programlarında değerlendirilerek görselleştirme sağlanmaktadır.

Birinci matematik modelden hareketle geliştirilen programın çalıştırılması ile elde edilen çıktılar Şekil 6’da gösterilmiştir. Şekil 6a’da pinyon-tipi takım ve imal edilen dişli çark profilleri görülmektedir. Takımın izafi konumları Şekil 6b’de görselleştiril-miştir.

İkinci model için benzer çıktılar Şekil 7’de gösterilmektedir.

6. SONUÇLARBu çalışmada pinyon-tipi takımın ve imal edilen dişli çarkların matematik model-leri ele alınmıştır. Literatürde mevcut iki ayrı model [3,11] incelenmiş, takım profil denklemleri ve dönüşümler verilmiştir. Referans koordinattan takım koordinatına dö-nüşüm matrisleri sağ ve sol profili sırasıyla gösterecek şekilde kompakt formda ve-rilmiştir. Dişli modelinin elde edilmesine kadar tüm aşamalardaki matematik ifadeler açıklanmıştır.

Bilgisayar programları hazırlanarak çeşitli dizayn parametreleri için çıkış dosyaları elde edilmiş ve veriler görselleştirilmiştir. Her iki model için karşılaştırma yapılmıştır ve sonuç olarak farklı düzenlenmiş bu modellerin özdeş dişli geometrisi elde ettik-leri görülmüştür. Profil denklemlerindeki farklılıklar seçilen referans koordinat sis-teminin global kartezyen eksenlere göre konumundan kaynaklanmaktadır. Chen ve arkadaşları’nın [11] sunduğu matematik modelde takım profilini belirleyen denklem-lerin kompakt formda olduğu ve daha kolay programlanabildiği görülmüştür.

Matematik modellerden hareketle geliştirilen programların çıkış dosyalarının görsel-

Şekil 7. İkinci Model Grafik Çıktılar



leştirmesi çeşitli dizayn parametrelerinin imal edilen dişli geometrisi üzerindeki etki-lerini tasarım aşamasında inceleme fırsatı sağlamaktadır. Ayrıca takım izafi konumla-rının görselleştirilmesi talaş miktarının belirlenmesinde kullanılabilir. Böylece kesme kuvvetleri ve takım ömrü hesabı yapılabilir.

Çalışmada verilen matematik modeller uygun düzenlemelerle evolvent profilli helisel dişli çarklara ve beveloid düz dişli çarklara genişletebilir. İç dişli çark mekanizmala-rı da modellenebilir. Ayrıca taşlama payı gibi modifikasyonlar takım modeline ilave edilebilir.

KAYNAKÇA1. Jelaska, D. T. 2012. Gears and Gear Drives, ISBN: 978-111-99-4130-9, John Wiley &

Sons, West Sussex.

2. Litvin, F. L. 1994. Gear Geometry and Applied Theory, ISBN: 978-013-21-1095-2 PTR Prentice Hall, New Jersey.

3. Chang, S. L., Tsay, C. B. 1998. “Computerized Tooth Profile Generation and Undercut Analysis of Noncircular Gears Manufactured with Shaper Cutters,” Journal of Mechani-cal Design, vol. 120, no. 1, p. 92-99.

4. Tsay, C. B., Liu, W. Y., Chen, Y. C. 2000. “Spur Gear Generation by Shaper Cutters,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 104, no. 3, p. 271-279.

5. Figliolini, G., Angeles, J. (2003). “The Synthesis of Elliptical Gears Generated by Sha-per-Cutters.” Journal of Mechanical Design, vol. 125, no. 4, p. 793-801.

6. Wu, J. L., Liu, C. C., Tsay, C. B., Nagata, S. 2003. “Mathematical Model and Surface Deviation of Helipoid Gears Cut by Shaper Cutters,” Journal of Mechanical Design, vol. 125, no. 2, p. 351-355.

7. Liu, C. C. ,Wang, S. F. 2007. “Tooth Contact Analysis and Contact Ellipse Simulation of Internal Conical Gear Pairs,” 12th IFToMM World Congress, June 17-21, Besancon, France.

8. Tsay, M. F., Fong, Z. H. 2007. “Novel Profile Modification Methodology for Moulded Face-Gear Drives,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Jo-urnal of Mechanical Engineering Science, vol. 221, no. 6, p. 715-725.

9. Liu, C. C., Chen, Y. C., Peng, Y. L. 2015. “Contact Pattern Simulation and Stress Analy-sis of Intersected Concave Conical Involute Gear Pairs Generated by Shaper Cutters,” 14th IFToMM World Congress, October 25-30, Taiwan.

10. Fetvaci, M. C. 2016. “Determination of Effective Involute Parameter Limit in Generati-on Simulation of Gears Manufactured by Pinion-Type Cutters,” Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, vol. 31, no. 2, p. 449-455.

11. Chen, Q., Song, C., Zhu, C., Du, X., Ni, G. 2017. “Manufacturing and Contact Cha-racteristics Analysis of Internal Straight Beveloid Gear Pair,” Mechanism and Machine Theory, vol. 114, p. 60-73.

Mühendis ve Makinacilt 60, sayı 696, s. 192-220, 2019Derleme Makale


Review Article

Kuş Çarpmaları ve Uçaklara Etkileri Üzerine Bir Gözden Geçirme Çalışması

Orhan Gülcan*

ÖZKuş çarpmaları havacılık emniyetine ciddi bir tehdittir. Uçaklardaki yabancı madde hasarlarının % 90’ı kuş çarpmaları kaynaklıdır. Çoğu kuş çarpması, uçak düşük irtifada iken, uçağın kalkış ve inişi sırasında mey-dana gelir. Uçuş emniyetini sağlamak için, havacılık yönetmelikleri kritik parçalar için (burun, ön cam, mo-tor alığı, kanat veya kuyruk hücum kenarları gibi rüzgaraltı parçalar) kuş çarpmasına karşı belli bir seviyede dayanım isterler. Bu kriterleri sağlayabilmek için hem kuş çarpması testleri yapılır, hem de, testlerin pahalı olmasından dolayı, bilgisayar ortamında numerik simulasyona dayalı analizler yapılır. Testlerde ve analiz-lerde kullanılacak uygun parametrelerin seçimi, gerçek bir kuş çarpması sonucu uçakta oluşacak hasarın önceden tespit edilebilmesi ve ilgili uçak parçalarının tasarımının buna göre yapılabilmesi açısından büyük önem arz eder. Bu çalışmada, kuş çarpması problemi ile alakalı teorik arka plan, sonlu eleman analizleri (model kuş malzemeleri, kuş modelleme metotları, kuş geometrisi) ve ilgili testlerden bahsedilecektir.

Anahtar Kelimeler: Kuş çarpması, uçak, temsili kuş, kuş modellenmesi

A Review on Bird Strike and its Effect on Aircrafts

ABSTRACTBird strike is a significant threat to aviation safety. Of all foreign object damages to aircraft, 90 % can be attributed to the bird strikes. Most bird strikes are occurred when an aircraft is at a low altitude during take-off and landing phases of a flight. To ensure flight safety, aviation regulations require a certain level of bird strike resistance for critical components (windward components such as nose, windshield, motor engine inlet, wing or tail leading edges). To meet these regulations, both bird strike tests are conducted experimentally and also analyses based on numerical simulation are made in computer environment due to expensiveness of these tests. Choosing the proper parameters in the tests and the analyses is very important in order to be able to pre-determine the damage following a real bird strike event and to design related components in accordance with these parameters. This paper reviews theoretical background, the finite element analyses (based on substitute bird materials, bird modelling methods, bird geometry) and related tests about bird strike problem.

Keywords: Bird strike, aircraft, substitude bird, bird modelling

Geliş/Received : 03.07.2018 Kabul/Accepted : 11.03.2019 * Dr., FAUS Machinery, Ankara - [email protected], ORCID: 0000-0002-6688-2662



1. GİRİŞUçan bir kuşun, hareket halindeki bir uçağa çarpması olayı olan kuş çarpması (bird strike) uçuş güvenliği açısından ciddi bir risktir. Uçaklardaki kuş çarpmaları vakaları çok yüksek hızda olduğundan (yaklaşık 150 m/s), ciddi kazalara ve can ve/veya mal kaybına yol açmaktadır [1]. Literatürde geçen ilk kuş çarpması olayı 7 Ekim 1905 yılında, Amerika’nın Ohiao eyaletindeki Dayton şehrinde gerçekleşmiştir. 1912-2002 yılları arasında kuş çarpmasından dolayı meydana gelen 55 ölümcül kaza, 276 can kaybına, 108 yolcu uçağının kullanılamaz hale gelmesine yol açmıştır [1]. 1990-2009 yıllarında meydana gelen kuş çarpması vakalarında yaklaşık 300 milyon dolar maddi zarar meydana gelmiştir [2]. FAA raporuna göre, 1990-2015 yılları arasında 169856 kuş çarpması vakası rapor edilmiştir [3]. İstatistikler incelendiğinde, çarpma sonu-cunda oluşan maddi hasar üzerinde en çok kuş boyutu, sayısı ve motor bölgesine gir-me durumunun etkili olduğu belirtilmiştir [4]. Yine istatistiklere göre her 2000 uçuşta bir kuş çarpma kazaları meydana gelmektedir [5].

Kuş çarpmaları vakaları son yıllarda artan oranda rapor edilmektedir. Bunun muh-temel dört sebebi olduğu düşünülmektedir; vahşi yaşamı koruma programlarının başarılı bir şekilde uygulanması ile büyük boyutlarda ve sürü halinde hareket eden kuş sayısının artması, havayolu taşımacılığının ucuzlaması ile birlikte hava trafiğinin artması, modern jet uçaklarında kullanılan motorların, oluşturduğu yüksek itki kuvve-tinden dolayı kuşları daha kolay içine çekmesi, yapılan bilimsel çalışmaların artması ile birlikte kuş çarpması vakaları ile ilgili farkındalığın artması [2].

Kuş çarpmaları daha çok uçakların burun, kanat, rüzgarlık ve motor kısımlarında gö-rülmüştür. Rapor edilen kuş çarpma vakalarının %60’ı turbofan motorlu uçaklarda görülmüştür. Elde edilen istatistiklere göre kuş çarpmaları vakaları daha çok kuşların göç ettikleri aylarda (Temmuz-Ekim) ve göç yollarında meydana gelmiştir. Yine is-tatistiklere göre kuş çarpma vakalarının %60’tan fazlası, uçak 30 m irtifanın altında iken, %70’i uçak 150 m irtifanın altında iken ve %90’ı uçak 900 m irtifanın altında iken meydana gelmiştir. Vakaların %95’i, uçaklar 70-280 knot’ta uçarken meydana gelmiştir. Kalkış ve iniş sırasında motorların ürettiği itki kuvveti fazla olduğu için, vakaların %30’u uçak kalkarken, %60’ı uçak piste inerken meydana gelmiştir. Yağ-murlu, karlı ve sisli havalarda çok az kuş çarpması vakası gözlenmiştir [3].

İstatistiklere göre, kargo uçaklarında ve özel jetlerde, kuş çarpma vakaları, kuşun motora girdiği (%76) ya da ön cama çarptığı (%7) durumlarda kazaya sebebiyet ver-miştir. Yolcu uçaklarında, kuşun ön cama (%54), motora (%13) ve kanatlara (%12) çarpması durumlarında, kuş çarpması vakası kazalara sebebiyet vermiştir. Helikopter-lerde ise kuş çarpması ön camda (%39), rotorda (%11) veya burunda (%11) olduğun-da kazalar meydana gelmiştir [1].

Gülcan, O.


Kuş çarpma vakaları çok ciddi can ve/veya mal kaybına yol açabileceği için, FAA, EASA gibi sertifikasyon otoriteleri, kuş çarpmalarında uçağın uçuş emniyetinin bo-zulmaması için çeşitli gereksinimler belirlemişlerdir [6]. Örneğin, FAA/CS 25.775’e göre ön cam veya kanopi, uçak seyir hızında giderken 1,8 kg’lık bir kuşun çarpması durumunda, içine girmeyecek şekilde tasarlanmalıdır. FAA/CS 25.571 ve FAA/CS 25.631’e göre, kanat hücum kenarına 1,8 kg’lık ve kuyruk hücum kenarına 3,6 kg’lık bir kuşun uçak operasyonel hızda ilerlerken çarpması durumunda, ilgili parçalarda uçağın uçuş emniyetini bozacak deformasyonlar olmamalıdır. FAA/CS 25.571’e göre 1,8 kg’lık bir kuş motora girdiğinde, motorun yanmadan kapatılması gerekmektedir [7].

2. TEORİ1970’li yıllarda Wilbeck ve Barber [8-10], henüz gelişmiş bilgisayarlar ve analiz programları olmadığı için, kuş çarpmaları problemini teorik ve deneysel olarak açık-lamaya çalışmışlardır. Farklı boyutlarda kuşlar, farklı hızlarla çarpma testlerine tabi tutulmuş ve buna göre basınç-zaman grafikleri elde edilmiştir.

Buna göre, bir kuş çarpması problemi Şekil 1’deki gibi düşünülebilir. Silindirin hede-fe çarpmadan önce, tanecik hızı (Vp) adı verilen bir hızda hareket ettiğini düşünürsek

Şekil 1. Şok Dalgasının İki Ucu Düz Bir Silindirin Hedefe Çarpması Sonucunda Oluşumu ve Gelişimi [11]

a)

c) d)

b)



(a), silindir hedefe çarptığı anda (b), Hugoniot basıncı adı verilen yüksek bir basınca maruz kalır. Yüksek basınca maruz kalan silindirin ön bölgesi malzeme içine doğru şok dalgası olarak yayılmaya çalışır. Bu şok dalgasının hızına şok hızı (Vs) adı verilir. Aynı zamanda silindirin uçlarından içeriye doğru, şok hızından daha yüksek hızda, Vr, hareket eden radyal dalgalar yayılır. (c)’de görüldüğü gibi radyal dalgalar silindirin eksenine ulaştığında, silindirin ön yüzeyi artık şok dalgasına maruz kalmamış olmak-tadır. (b) ve (c) arasında geçen süreye, yani şok dalgasının başlangıcından bitişine kadar geçen süreye şok süresi adı verilir. (d)’den itibaren artık şok dalgası silindirin içinde hareket eder ve bu aşamada silindirde oluşan basınç, Hugoniot basıncından çok düşüktür [11].

Tekrar etmek gerekirse, herhangi bir cisim bir hedefe çarptığında, cismin ön yüzeyin-deki parçacıklar hedef yüzeyine göre hareketsiz hale gelir ve bir şok dalgası oluşur. Sonra gelen tanecikler de sırayla hedef yüzeyine çarpar ve yüzeyde radyal olarak akar. Genel olarak cismin hedefe çarpmasından sonra hedefte oluşan basınç zamanla değişir. Bu değişim Şekil 2’de görüldüğü gibi dört kısma ayrılabilir; başlangıç şok bölgesi (A), basınç azalma bölgesi (B), sabit durum bölgesi (C) ve basınç sonlanma bölgesi (D). Buradaki en kritik basınç, A bölgesinin tepe basıncı olan Hugoniot ba-sıncıdır [12].

Bası

nç (P

a)

Şekil 2. Başlangıç Hızı 116 m/s Olan Bir Kuşun Hedefe Çarpması Sonu Oluşan Basıncın Zamana Bağlı Değişimi [12]

x107

2.5

2

1.5

1

0.5

00.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

x10-3Zaman (s)

Gülcan, O.


Hugoniot basıncı, aşağıda belirtilen deneysel denklemler kullanılarak bulunabilmek-tedir.

(1)

Bu denklemlerde; PH, Hugoniot basıncını, ρ1 çarpmadan önceki tanecik yoğunluğu-nu, Vs şok hızını, Vp taneciğin başlangıç hızını, co ses hızını, α ve k deney sabitlerini göstermektedir.

C bölgesinde ise yaklaşık olarak sabit bir basınç vardır ve bu basınç (durgunluk basın-cı) 3 nolu denklem ile bulunur;

(3)

Bir kuş çarpma olayında, kuşun hedefte radyal olarak meydana getirdiği basınç için ise 4 [13] ve 5 [14] nolu iki farklı denklem kullanılabilir.

Bu denklemlerde; r, merkezden dışa doğru radyal mesafeyi, a silindirin başlangıç ya-rıçapını, δ1 (0.5) ve δ2 (2.58) deney sabitlerini ifade etmektedir.

3. ANALİZKuş çarpmalarının etkilerini deneysel olarak incelemek çok pahalı olduğu için, ilgi-li deney/test yapılmadan önce bilgisayar ortamında analiz yazılımlarını kullanarak testi simüle etmek önem arz etmektedir. Bu sayede testten önce problemler görülüp, çözüm geliştirilip, teste daha gerçeğe yakın bir tasarımla girilip, testin tekrar edil-mesi önlenmiş olur. Kuş çarpmalarının analizi/simülasyonu için LS-DYNA, PAM-CRASH, ABAQUS, PW/WHAM, MSC/Dytran, DYNA3D ve PAM-SHOCK gibi yazılımlar kullanılmaktadır [2].

3.1 Model Kuşun Modellenmesi

Kuş çarpması probleminin sayısal modellenmesinde kullanılan çeşitli sonlu elemanlar analizi (SEA) metotları vardır; Lagrange Metodu (LM), Euler Metodu (EM), Değiş-ken Langrange-Euler Metodu (ALE) ve Hidrodinamik Parçacık Metodu (Smoothed Particle Hyrodynamics, SPH). En sık kullanılan yöntemler bunlar olmasına rağmen,



bunların haricinde Tanecik Sonlu Elemanlar Metodu (PFEM) yöntemi de kullanıl-maktadır [15]. Bu yöntemler kullanılarak kuş çarpması sonucunda hedefte oluşan ba-sınç ve yükler başarılı bir şekilde hesaplanabilmektedir.

Lagrange metodunda, her bir düğüm noktası, simülasyon sırasında malzemenin konu-munu belirleyen malzeme noktasına karşılık gelir. Dolayısıyla analiz sırasında düğüm noktaları malzeme ile birlikte hareket eder (Şekil 3). Lagrange metodu daha çok katı cisimlerin analizinde kullanılır [16]. Niering, motor fan kanatçıklarına kuş çarpmasını simüle ederken Lagrange yöntemini kullanmış ama metodun istenilen hassasiyette so-nuçlar vermediğini belirtmişlerdir [17]. Airoldi ve Cacchione, 1,6 kg ağırlığında, 930 kg/m3 yoğunluğunda iki ucu düz silindir kuş modelinin çarpma analizini Lagrange yöntemini kullanarak yapmışlar ve deney sonuçları ile uyumlu veriler elde etmişlerdir [18].

Euler metodu daha çok akışkan cisimlerin analizinde kullanılır. Euler metodunda çö-züm ağını oluşturan düğüm noktaları uzayda sabit olup, malzeme noktaları bu çözüm ağında ilerleyebilir (Şekil 4). Çözüm ağı hem malzemenin olduğu hem de ilerde ola-cağı bölgeleri içerdiği için, geniş çaplı deformasyon problemlerinde Euler metodu iyi sonuçlar vermektedir. Fakat kuş çarpma problemi, hem katı hem de akışkan problemi içerdiği için tek başına Euler metodu istenilen sonuçları verememektedir [16].

ALE metodu akışkanların yapı ile etkileşim halinde olduğu problemlerin çözümünde kullanılır. Bu metotta çözüm ağı, gerekli durumlarda hareket edebilir (Şekil 5). ALE

Şekil 3. Lagrange Metodu [16]

Şekil 4. Euler Metodu [16]

Gülcan, O.


metodu Lagrange ve Euler metotlarının birleşimi şeklinde oluşturulmuş bir metottur [16]. Hanssen ve ark. ALE yöntemini kullanarak alüminyum sandviç panellere 140-190 m/s arasında değişen hızlarda çarpan kuşların, panel üzerindeki deformasyon et-kilerini incelemişlerdir. Yazarlar, ALE yöntemi ile elde edilen sonuçların kuş çarpma testlerinden elde edilen sonuçlarla uyumlu olduğunu ve bu yöntemi kullanarak kuşun çarpmadan sonra panelin içine girmemesi için gerekli olan asgari kalınlığın (150 mm) bulunabileceğini belirtmişlerdir [19].

Üç boyutlu uzayda akışkan ağırlıklarını kontrol edebilmek için ilk kez astrofizikte kullanılan [20, 21] SPH metodu düğüm noktalarının olmadığı bir metottur. Çarpma-dan sonra çok ciddi deformasyonların oluştuğu problemlerde SPH metodu kullanıl-maktadır. Klasik sonlu elemanlardan farklı olarak SPH metodunda, ağ yapısı değil tanecik yapısı kullanılır [16]. SPH metodunun dezavantajı, tanecikler arası bağlantı-nın defalarca hesaplanmasıdır [22]. SPH modeli kullanılarak yapılan kanat hücum ke-narına kuş çarpması analizlerinin, test sonuçları ile uyumlu olduğu birçok çalışmada belirtilmiştir [23-25]. Ubels ve ark. düşük hızlarda, bir hücum kenarına kuş çarpma-sını inceledikleri çalışmalarında, SPH metodunun güvenilir sonuçlar verdiğini belirt-mişlerdir [26]. McCarthy ve ark. SPH modelini kullanarak kanat hücum kenarına 1.82 kg jelatin kuş modelinin 129 m/s hızla çarpmasını analiz etmişler ve test sonuçları ile analiz sonuçlarının uyumlu olduğunu göstermişlerdir [27, 28]. Kermanidis ve ark. SPH modelini kullanarak Fokker 100 uçağı yatay kuyruk hücum kenarına 1.8 kg je-latin kuş modelinin 80 m/s hızla çarpmasını analiz etmişler ve test sonuçları ile analiz sonuçlarının uyumlu olduğunu göstermişlerdir [29]. Lavoie ve ark. SPH metodunu kullanarak yaptıkları kuş çarpması analizlerini (1 kg jelatin kuş modeli, çarpma hızı 95 m/s) test sonuçları ile karşılaştırmış ve SPH metodunun uygun olduğunu belirtmiş-lerdir [30, 31]. Georgiadis ve ark. SPH modelini kullanarak Boeing 787’nin kompozit firar kenarını kuş çarpma durumuna göre analiz etmişler ve test sonuçları ile analiz sonuçlarının uyumlu olduğunu belirtmişlerdir [32]. Liu ve ark. 1.8 kg ağırlığındaki ölü tavukları düz bir plakaya 70, 120 ve 170 m/s hızda fırlatarak kuş çarpma testleri yapmışlardır. 13,25 mm uzunluğunda iki ucu yarı küresel silindir kuş modelini SPH

Şekil 5. ALE Metodu [16]



ve Murnaghan hal denklemini kullanarak analiz etmişler ve analiz sonuçlarının test sonuçları ile uyumlu olduğunu göstermişlerdir [33]. Jun ve ark. 106 mm çapında, 212 mm uzunluğunda silindir şeklindeki kuş modelini SPH metodu ve Murnaghan hal denklemlerini kullanarak modellemişlerdir. Kuş modelinin hedefe 152 m/s hızla çarp-tığı analizlerde SPH metodunun test sonuçları ile uyumlu olduğu belirtilmiştir (Şekil 6) [34]. Hu ve ark. SPH modelini kullanarak bir kompozit helikopter kokpit yapısına 1 kg kuş modelinin 86.1 m/s hızla çarpmasını analiz etmişler ve test sonuçları ile ana-liz sonuçlarının uyumlu olduğunu göstermişlerdir [35]. Heimbs ve ark. SPH modeli kullanarak bir helikopterin projektörüne kuş çarpma durumunu (1 kg, 85.9 m/s) analiz etmişlerdir. Yazarlar elde edilen analiz sonuçlarının sertifikasyon otoritesinin (FAA) gereksinimlerini karşıladığını ve ilave bir teste ihtiyaç duyulmadığını belirtmişlerdir [36]. Orlando ve ark. 1.81 kg kuş modelini (53.3 mm çapında, 208 mm uzunluğunda) SPH modeli kullanarak kompozit kanat flap’ine çarpmasını analiz etmişler ve analiz ve test sonuçlarının uyumlu olduğunu belirtmişlerdir [37].

Şekil 6. SPH Modeline Göre Yapılan Analiz ve Gerçek Test Sonuçlarının Gösterimi [34]

Gülcan, O.


PFEM’de ise fiziksel bir nesnenin davranışı, fiziksel nesneyi oluşturan taneciklerin davranışlarından bulunur. PFEM’de SEA’de olduğu gibi malzemeye ait fiziksel ve matematiksel özellikler (yoğunluk, viskozite, hız, sıcaklık vs.), parçanın kendisine değil, teker teker taneciklere atanır. Daha sonra bütün tanecikleri içeren yapıdaki diferansiyel denklemler çözülerek, yapının fiziksel davranışı bulunur. PFEM’in en önemli özelliği PFEM’de tanımlanmış bir çözüm alanının olmamasıdır. Çözüm alanı taneciğin konumuna göre belirlenir, dolayısıyla bir sınır yüzeyi veya çizgisi yoktur. Dolayısıyla PFEM ile modellemelerde, ilgili diferansiyel denklemler çözülürken, sı-nır şartlarının da tanımlanması gerekmektedir [38, 39].

PFEM’de öncelikle tanecikler arasındaki bağlantılar Delauney üçgenlere bölme yön-temi adı verilen bir yöntemle tanımlanır. Ardından, α-şekil tekniği adı verilen bir teknik ile sınır koşulları belirlenir. Lineer sonlu elemanlar şekil fonksiyonlarını kul-lanarak ilgili denklemler çözülür. Her bir taneciğin konumu, bu çözüm sonucu kulla-nılarak güncellenir (Şekil 7) [40].

Literatür incelendiğinde farklı modellerin avantaj ve dezavantajlarını görmek için ya-pılan çalışmaların bolluğu dikkat çekmektedir. Langrand ve ark. Lagrange ve ALE yöntemlerini kullanarak farklı hızlarda (94, 111, 131 m/s) kuş çarpması testlerini me-talik perçinli panellerde denemişlerdir. Hem Lagrange hem de ALE yöntemi ile elde edilen deformasyon değerlerinin, deneysel sonuçlarla uyumlu olduğu belirtilmiştir (Sırasıyla hız: 94, 111, 131 m/s, Lagrange: 20.5, 30, 42 mm, ALE: 19, 28, 40 mm, deney: 21, 30, 43 mm) [41]. Jenq ve ark. 1,8 kg ağırlığında, 114 mm çapında, 228 mm uzunluğunda silindir şeklindeki kuş modelini Lagrange, Euler ve ALE metodunu kul-lanarak modellemişlerdir. Kuş modelinin hedefe 116, 197 ve 253 m/s hızlarla çarptığı analizlerde ALE metodunun diğer iki metoda nazaran test sonuçları ile daha uyum-lu olduğu belirtilmiştir [42]. Guida ve ark. Lagrange ve Euler metodunu kullanarak kanat hücum kenarına kuş çarpmasını analiz etmişler ve Lagrange metodunun daha hassas sonuçlar verdiğini ve daha hızlı çalıştığını belirtmişlerdir [43]. Smojver and

Şekil 7. PFEM’de, (a): t Anında Taneciklerin Modellenmesi, (b): Taneciklerin Delauney Üçgen-lere Bölünmesi ve α-şekil Tekniği ile Hatalı Elemanların Belirlenmesi (Kırmızı İle Gösterilenler), (c): Doğru Sınır Koşullarının Belirlenmesi ve t+1 Zamanındaki Çözümü Bulmak İçin Yeni Ağın Kullanılması [40]



Ivancevic, Lagrange ve Euler metodunu kullanarak kanat flapına kuş çarpmasını ana-liz etmiş ve Euler metodunun Lagrange metodundan daha hassas sonuçlar verdiğini belirtmişlerdir [44]. Smojver ve Ivancevic, Lagrange ve ALE yöntemlerini kullanarak yaptıkları çalışmalarında, ALE yönteminin daha hassas ve doğru sonuçlar verdiğini ama uzun sürdüğünü (ALE: 24 saat, Lagrange: 8 saat) belirtmişlerdir [45, 46].

Shmotin ve ark. Lagrange ve SPH modelini kullanarak kuş çarpma analizi yapmışlar ve SPH modelinin Lagrange modeline göre daha iyi sonuçlar verdiğini belirtmişlerdir [47]. Guida ve ark. kompozit kanat hücum kenarına kuş çarpmasını inceledikleri ça-lışmalarında, deney sonucunda elde edilen deformasyonun (305 mm), Lagrange (320 mm) ve SPH metodu (297 mm) ile elde edilen sonuçlarla uyumlu olduğunu belirtmiş-lerdir. Tepki kuvvetlerini karşılaştırdıklarında ise, Lagrange metodu en yüksek sonucu (3402 N) vermiştir (deney sonucu 3233 N, SPH metodu 3326 N) [48].

McCallum ve Constantinou, Euler ve SPH modelini kullanarak yaptıkları çalışmalar-da, gerçeğe yakın sonuçlar elde edildiğini belirtmişlerdir [49]. Frischbier ve Kraus, Euler ve SPH modelini kullanarak kuş çarpma analizi gerçekleştirmişler de her ne kadar Euler metodu biraz daha az hassas sonuçlar verse de, her iki yöntemin kabul edilebilir oranda sonuçlar verdiğini belirtmişlerdir [50]. Tho ve Smith te yaptıkları kuş çarpması analizlerinde SPH ve ALE analizlerini kullanmış ve SPH tekniğinin sabit durum bölgesinde test sonuçlarından daha yüksek basınç değerleri verdiğini, her iki tekniğin şok bölgesi ve basınç azalma bölgesinde benzer davranışlar gösterdiğini ve test değerleri ile uyumlu olduğunu belirtmişlerdir [51].

Hachenberg ve ark. yaptıkları çalışmada Lagrange yönteminin çok uzun sürdüğünü, Euler ve SPH modelinin ise gerçeğe yakın sonuçlar verdiğini belirtmişlerdir [52]. Castelletti ve ark. 1,8 kg kuşun düz bir hedefe 30° açı ile çarpmasını inceledikleri çalışmalarında Lagrange, ALE ve SPH yöntemlerini kullanmışlardır. Lagrange me-todunun yüksek deformasyonlarda çalışmadığını, ALE metodunun yüksek maliyete yol açtığını, SPH metodunun ise hem ucuz olması hem de deneysel verilerle uyumlu olduğundan dolayı tercih edilmesi gerektiğini belirtmişlerdir [53, 54]. Lavoie ve ark. Lagrange, ALE ve SPH modelini kullanarak kuş çarpma analizi yapmışlar ve ALE ve SPH modelinin kuş çarpması durumunu gerçeğe en yakın simüle ettiğini belirt-mişlerdir [55, 56]. Ryabov ve ark. Lagrange, ALE ve SPH modelini kullanarak kuş çarpma analizi yapmışlar ve ALE ve SPH modelinin kuş çarpması durumunu gerçeğe en yakın simüle ettiğini belirtmişlerdir [57]. Ortecho, kuş çarpması olayını Lagrange, ALE ve SPH yöntemlerini kullanarak incelemiş ve SPH yönteminin kullanılmasını önermiştir [58]. Zammit ve ark. ALE ve SPH modelini karşılaştırmış ve benzer sonuç-lar elde etmişlerdir. Fakat SPH modelinde tanecik yapısı olduğu ve tanecikler arasında boşluklar olduğu için, ALE modeline göre hedefte daha az gerilim oluşmuştur [59]. Salehi ve ark. 1,82 kg kuşun 116 m/s hızla çarpmasını inceledikleri çalışmalarında Lagrange, ALE ve SPH modelini kullanmışlar ve ALE yönteminin çok yüksek hassa-

Gülcan, O.


Şekil 8. Farklı SEA Metotlarına Göre Yapılan Kuş Çarpma Testlerinin Sonuçları [65]

Tablo 1. Lagrange, Euler ve SPH Metodlarının Karşılaştırılması [7]

Lagrange Euler SPH

Avantaj

Model oluşturulması

basittir, CPU süresi azdır,

kuş modelinin sınırları net

belirlenmiştir

Ağ bozulmaları olmaz,

sayısal olarak istikrarlı so-

nuçlar verir, karmaşık kuş

parçalanma simülasyonları

yapılabilir.

Ağ bozulmaları olmaz,

sayısal olarak istikrarlı so-

nuçlar verir, karmaşık kuş

parçalanma simülasyonları

yapılabilir, Euler modeline

göre heplama maliyetleri

daha azdır

Dezavantaj

Karmaşık kuş parçalanma

simülasyonları yapmak

zordur, ağda ciddi bozul-

malar meydana gelebilir, bu

da sonucun hassasiyetini

düşürür.


daha zordur, net olarak

belirlenmiş dış sınır yoktur,

çarpma bölgesinde çok sık

ağ atılmalıdır, hesaplama

süresi uzundur.


daha zordur, net olarak

belirlenmiş dış sınır yoktur,

Lagrange yöntemine göre

daha fazla CPU süresi

vardır.



siyette sonuç verdiğini belirtmişlerdir [60]. Chandra ve ark. Lagrange, ALE ve SPH modelini kullanarak kanat hücum kenarına kuş çarpma analizini yapmışlar ve ALE yöntemi ile geniş alana yayılı bir deformasyon oluştuğu, Lagrange ve SPH ile daha lokal deformasyonların oluştuğunu belirtmişlerdir [61]. Goyal ve ark. Lagrange, ALE ve SPH modelini LS-DYNA’da kullanarak kuş çarpma analizi yapmışlar ve SPH mo-delinin kuş çarpması durumunu gerçeğe en yakın simüle ettiğini belirtmişlerdir [62-64]. Hedayati ve Ziaei-Rad, ucu yarı küresel silindir kuş modeli ve farklı SEA metot-ları kullanarak yaptıkları analizlerde, her üç metodun da yaklaşık sonuçlar verdiğini ve test sonuçları ile uyumlu olduğunu belirtmişlerdir (Şekil 8) [65].

Lagrange, Euler ve SPH metodlarının avantaj ve dezavantajları Tablo 1’de gösteril-miştir [7].

3.2 Kuş Geometrisinin Modellenmesi

Kuş çarpması sonucunda meydana gelecek deformasyonları önceden belirlemek için, kuş geometrisinin doğru modellenmesi çok önemlidir. Kuş çarpmaları deneylerin-de, gerçek kuşu simüle edecek bir modelin kullanılması önem arz etmektedir. Kuş çarpmaları araştırma gurubu (IBRG), gerçek kuşların biometrik özelliklerini ölçerek çarpışma testlerinde kullanılacak kuş modelleri ile alakalı standartlar belirlemişler ve üç farklı model önermişlerdir: ucu yarı küresel silindir, elipsoit veya ucu düz si-lindir (Şekil 9 ve 10) [66]. İki ucu yarı küresel modeller [67] ve iki ucu düz model-ler [68] literatürde kullanılmıştır. Johnson ve Holzapfel ucu yarı küresel silindir kuş modelinin gerçeğe en yakın model olduğunu belirtmişlerdir [69]. Benzer bir yorum Nizampatnam ve Horn tarafından da yapılmıştır [70]. Kullanılan kuş modellerindeki uzunluğun çapa oranının deformasyona etkisinin incelendiği çalışmalarda (Örneğin Mao ve ark. yaptığı çalışma), bu oran arttıkça (1.5, 2.0, 2.5) kesit alanı azalacağı için azami çarpma kuvvetinin azalacağı belirtilmiştir [71]. Guida ve ark. hücum kena-rına kuş çarpmasını, 3.62 kg ağırlığında 288 mm uzunluğunda ve 144 mm çapında iki ucuz düz silindir modelleri kullanarak analiz etmişlerdir. Analiz sonuçları ile test sonuçlarının uyumlu olduğu belirtilmiştir [72-74]. Smojver ve Ivancevic 1.8 kg ve 2.7 kg ağırlığında, uzunluğun çapa oranı 2 olan, iki ucu yarı küresel kuş modelle-rinin çarpma testlerinin analizlerinde elde edilen sonuçların teorik verilerle uyumlu olduğunu belirtmişlerdir [75]. İki ucu küresel silindir ve uzunluğun çapa oranının 2 olduğu modellerin gerçeğe en yakın sonuç verdiği yine literatürde belirtilmiştir [76]. Pahange ve Abolbashari kanat hücum kenarına kuş çarpmasını, 1.8 kg ağırlığında 226 mm uzunluğunda ve 113 mm çapında iki ucu küresel silindir modelleri ve SPH yöntemini kullanarak analiz etmişlerdir. Analiz sonuçları ile test sonuçlarının uyumlu olduğu belirtilmiştir [77].

Budgey yaptığı çalışmada, kuş çarpma analizlerinde kullanılacak kuşun yoğunluk ve

Gülcan, O.


çap bilgilerinin, kuşun ağırlığına göre aşağıdaki şekilde hesaplanabileceğini belirt-miştir [79];

(6)

(7)

Bu formüllerde; ρ yoğunluğu, m kuşun ağılığını, D kuşun çapını göstermektedir.

Sertifikasyon isterlerine göre kuşun ağırlığı ne olması gerekiyorsa, denklem 6’dan yo-ğunluk değeri bulunur. Kütle ve yoğunluk bilgisi bilindiği için buradan hacim hesabı yapılır. İki ucu yarı küresel silindir için;

(8)

Şekil 9. Gerçek Kuşu Simüle Edecek Kuş Modelleri: a) Ucu Düz Silindir, b) Ucu Yarı Küresel Silindir, c) Elipsoit [78]

Şekil 10. Gerçek Kuşu Simüle Edecek Kuş Modelinin Oluşturulması [65]



Elipsoit için;

(9)

Formülleri kullanılarak analizlerde kullanılacak kuş modeli çapı belirlenir [80].

Farklı kuş geometrilerinin analiz üzerindeki etkisi literatürde çalışılmıştır. Anghileri ve Sala yaptıkları kuş çarpma analizinde düz silindir yerine elipsoit kuş modelinin kullanılmasının kuş çarpma analizlerinde daha gerçekçi sonuçlar verdiğini belirtmiş-lerdir [81]. Kari ve arkadaşları, düz silindir yerine elipsoit kuş modelinin kullanılma-sının kuş çarpma analizlerinde daha gerçekçi sonuçlar verdiğini belirtmişlerdir [82]. Vignjevic ve ark. SPH modeli kullanarak 0.68 kg kuş modelinin motor kanatlarına çarpmasını analiz etmişlerdir. İki ucu yarı küresel (D=81 mm) ve elipsoit (D=97 mm) modellerin kullanıldığı çalışmada, iki ucu yarı küresel modelin çarpma sırasında he-defe uyguladığı kuvvetin elipsoit modelinkine göre yüksek olduğunu belirtmiştir [80]. Zhu ve ark. iki ucu düz ve iki ucu yarı küresel silindir kuş modellerini kullanarak kuş çarpma analizleri gerçekleştirmişler ve iki ucu yarı küresel silindir kuş modellerinin daha gerçekçi sonuçlar verdiğini belirtmişlerdir [83, 84]. Meguid ve ark., ucu yarı kü-resel silindir, elipsoit ve ucu düz silindir modellerini analiz ettikleri çalışmada, çarp-ma anında oluşan azami kuvvetin, ucu düz silindir modelde, ucu yarı küresel silindir modele göre % 43 daha çok, bunun da elipsoit modele göre % 30 daha çok çıktığını belirtmişlerdir [85]. Hedayati ve Ziaei-Rad, dört farklı kuş modeli yaparak (ucu yarı küresel silindir (Ø = 0,0626 m), elipsoit (Ø = 0,0647 m), ucu düz silindir (Ø = 0,0588 m), küre (Ø = 0,0848 m)) kuş çarpma testine tabi tutmuştur. Testlerde kuşun, hare-ket halindeki uçağa, uçuşun ters yönünde ve karın bölgesinden çarptığı varsyılmıştır. Küresel model hariç diğer modellerde uzunluğun çapa oranı 2 olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre çarpma anında en yüksek basınç ucu düz silindirde (190 MPa), en düşük basınç ucu yarı küresel silindirde (80 MPa) görülmüştür. Çarpmanın başlangıcında modeller arasında deformasyon farkı varken, zaman geçtikçe bu farkın azaldığı görülmüştür (Şekil 11) [65]. Kalam ve ark. ağırlığı 1,82 kg, uzunluğun çapa oranı 2 olan dört farklı kuş modelini (iki ucu yarı küresel silindir, elipsoit, iki ucu düz silindir, küre) SPH modeli kullanarak, plakaya çarpmalarını analiz etmişlerdir. Teorik sonuçların analiz sonuçları ile karşılaştırılmasının yapıldığı çalışmada, iki ucu yarı küresel silindirin en iyi sonuç verdiği belirtilmiştir [86].

3.3 Kuş Malzemesinin Modellenmesi

Yapılan analizlerin gerçeği yansıtması, kuşun hedefe çarptığı anda hedefte meydana gelen kuvvet ve basıncın doğru modellenmesine bağlıdır. Kuş çarpmaları çok yüksek hızda meydana geldiği için, hedefte meydana gelen gerilimler malzemenin gerilimin-den çok daha yüksektir. Dolayısıyla kuş çarpma olayını analiz ederken, kuşun gerilimi ihmal edilebilir ve kuş yerine aynı ağırlıkta akışkan kullanılabilir. Bundan dolayı kuş

Gülcan, O.


0,1 ms 0,25 ms 0,55 ms

Şekil 11. Farklı Kuş Modellerinin (Ucu Yarı Küresel Silindir, Elipsoit, Ucu Düz Silindir, Küre), Uçağa Karın Bölgesinden Çarpma Anındaki Deformasyonları [65]



çarpma problemi, basınçlı akışkan problemi gibi çözülebilir ve analizlerde kullanıla-cak kuş modellerinde akışkan kanunlarından faydalanılabilir. Kuşun yerine kullanılan akışkanın hidrodinamik tepkisi durum denklemleri kullanılarak modellenir. Durum denklemleri malzemenin hacimsel gerilimi ve basıncın yoğunluğa oranını tanımlar [87].

Kuş çarpma analizlerinde, kuşlar su ve hava karışımı olarak modellenir çünkü gerçek kuşlar da daha çok su ve iç organlardaki havadan oluşur. Analizlerde kullanılacak bu modeller hidrodinamik malzeme modelleri şeklinde oluşturulur. Hidrodinamik mal-zeme modelleri yapılırken malzemeye ait hacimsel mukavemet değerleri durum denk-lemleri yardımıyla bulunur [88].

Tablo 2’de kuş çarpma analizlerinde kullanılabilecek farklı durum denklemleri belir-tilmiştir [1, 2].

Bu denklemlerde; p, hidrostatik basıncı, µ yoğunluktaki görece değişimi, ρ ve ρo yo-ğunluk ve başlangıç yoğunluğunu, V sudaki ses hızını, k deneysel bir sabiti, B dalga hızına bağlı bir sabiti, c dalga hızını, t ve k bir sabiti, E elastisite modülünü, S1, S2 ve S3 sabit sayıları, γo Grüneisen değerini, a ise birinci dereceden γo doğrulatma değerini göstermektedir. Örneğin su için; C = 1480, S1= 1.92, S2= 0, S3= 0, γo= 0.1, t= 7.15, ρo= 950 kg/m3, B= 2.984 MPa, k= 2, C1=302.98 ksi, C2=908.95 ksi, C3=1514.92 ksi, V=1.483 m/s’dir.

Kuş çarpma analizlerinde, kuşun yoğunluğu ile hedef üzerinde meydana gelen basınç ilişkisi hesaplanırken bu denklemler kullanılmaktadır. Murnaghan denklemleri ile modellenen kuşların çarpma analizleri ile kompozit kuyruk hücum kenarının optimi-zasyonu (tabaka sayısı, kumaş dizilimleri vs.) yapılabilmiştir [89].

Model adı Denklem Polinom durum denklemi , ,

, ,

Tait (Murnaghan) durum denklemi

, ,

Rankine–Hugoniot durum denklemi

Mie-Grüneisen durum denklemi (basma durumu)

Mie-Grüneisen durum denklemi (çekme durumu)

Tablo 2. Durum Denklemleri [1, 2]

Gülcan, O.


3.4 Hedef Malzemesi, Çarpma Açısı ve Çarpma Bölgesinin Belirlenmesi

Kuş çarpma probleminde hedefin doğru modellenmesi ve malzemesi önem arz et-mektedir. Hedayati ve ark. helikopter ön camına kuş çarpması durumunu inceledikleri çalışmalarında, ön cam malzemesi olarak tek katman akrilik, tek katman cam, iki duvarlı akrilik, PVB ara katmanlı akrilik, PVB ara katmanlı cam kullanmışlar ve her bir durumda kuşun ön cama girmemesi için gereken asgari et kalınlığını hesaplamış-lardır. Yazarlar, asgari 1,5 mm PVB ara katmanlı camların (cam ve akrilik) kuşların çarpma sonucu girmemesi için yeterli olduğunu belirtmiş, çok tehlikeli durumlarda, akrilik yerine 3 katman camın ön cam malzemesi olarak kullanılmasını önermişlerdir. Aynı kalınlık değerleri için tek katmanın, iki duvarlı yapıya göre daha güvenli olduğu, ayrıca tek katman kullanma durumunda malzeme olarak akrilik kullanılmasının cama göre daha güvenli olduğu belirtilmiştir. Denenen malzemeler arasında kuş çarpmasına karşı en dayanıklı malzemenin PVB ara katmanlı cam olduğu sonucu çıkarılmıştır [90].

Kuş çarpmalarında kuşun hedefe çarpma açısı ve kuşun hangi bölgesinin hedefe çarp-tığı da hedefte meydana gelen deformasyon üzerinde etkilidir. Mao ve ark. kuş çarp-malarında çarpma açısının (-30°, 0°, 30°, 60°) motor fan kanatlarının deformasyonu üzerindeki etkisini inceledikleri çalışmalarında, en yüksek çarpma kuvvetinin çarpma açısı 0° olduğunda, en düşüğün ise çarpma açısı 60° olduğunda görüldüğünü belirt-mişlerdir [91]. Grimaldi ve ark. SPH modeli kullanarak 1.8 kg ağırlığındaki kuş mo-delinin 155 m/s hızla uçak ön camına çarpma durumunu analiz etmişlerdir. Üç farklı açıda (30°, 60°, 90°) çarpma durumunun incelendiği çalışmada, açı arttıkça ön cam yüzeyinde oluşan deformasyonun arttığı belirtilmiştir [92].

Hedayati ve Ziaei-Rad, kuş çarpması analizlerinde kuşun farklı bölgelerinin çarp-masının etkisini incelemişlerdir. Yazarlar, kuşun alt tarafının hedefe çarptığında en yüksek basıncı (128 MPa) oluşturduğunu, kuyruk kısmının hedefe çarptığında ise en düşük basıncı (38 MPa) oluşturduğunu belirtmişlerdir (Şekil 12) [65]. Dolayısıyla kuş modelinin alt kısmının hedefe çarptığı duruma göre yapılan analizlerin yeterli olacağı belirtilmiştir [93]. Zhang ve Fei de yaptıkları çalışmalarda, kuşun (l kg, 316 mm boy, 487 mm kanat açıklığı) farklı bölgelerinin (baş, kuyruk, alt kısım ve kanat) jet mo-torunun kanatçıklarına çarpmasını SPH metodu kullanarak incelemişlerdir. Yapılan testler sonucunda en kritik basınç değerinin kuşun alt kısmının motor kanatçıklarına çarptığı durumda oluştuğunu belirtmişlerdir [78].

Kuş çarpmalarında çarpma hızı ve çarpma açısı arttıkça deformasyon artmaktadır [94]. Leski ve ark. kanopiye kuş çarpmasını inceledikleri çalışmalarında, kanopi üze-rinde oluşan gerilim üzerinde en çok uçak hızının ve kuş boyutunun etkili olduğunu belirtmişlerdir [95].



4. TESTKuş çarpmalarında uçağın yüksek hızından dolayı, uçan kuş ile çarptığı uçak parçası arasındaki göreceli hız çok yüksektir. Laboratuvar ortamında bu yüksek hızı simüle edebilmek için, gaz silah sistemleri kullanılmaktadır. Klasik bir gaz silah sistemi Şekil 13’te gösterilmiştir. Sistem dört ana kısımdan oluşur: atış sistemi, destek sistemi, öl-çüm sistemi ve kayıt sistemi. Model kuş (çoğu zaman jelatinden yapılmış bir silindir) hedefe 100-300 m/s hızla dikey veya açılı (25-45°) olarak atılır [2].

Gaz silah sisteminden (Şekil 14) yüksek hızda fırlatılan silahın, hedef tahta üzerinde zamana bağlı oluşturduğu deformasyonları gözlemlemek için yüksek çözünürlüklü kameralar, gerilim ve gerinim ölçerler kullanılmaktadır [49].

Kuş çarpma testlerinde kuş modelinin hızı hedefte meydana gelen deformasyonlar ve modelin parçalanması açısından çok önemlidir. Barber ve ark. 1975 yılında fark-lı şekillerde ve ağırlıklarda kuşlar kullanarak çarpma testi gerçekleştirmiş ve hedef plaka üzerinde oluşan azami basıncın kuş boyutuna bağlı olmadığını ama çarpma hı-zının karesine göre değiştiğini belirtmişlerdir [97]. Wang ve Yue, 100, 150 ve 200 m/s hızlarla bir kuş modelinin uçağın ön camına çarpma durumunu analiz ettikleri çalışmalarında, çarpma hızı değiştikçe, hasar bölgesinin ve hasar şeklinin değiştiğini

Şekil 12. Kuşun Farklı Bölgelerinin Çarpması Neticesinde Oluşan Tepe Basınçları [65]

x107

14

12

10

8

6

4

2

00 0.5 1 1.5

Gülcan, O.


belirtmişlerdir [98]. Zhu ve ark. 16 mm kalınlıkta polikarbonat uçak ön camına 1,8 kg ağırlığında kuşların çarpmalarını test ettikleri çalışmada, çarpma hızı 345 km/s ve altı olduğunda ön camda herhangi bir deformasyon olmadığını ama 345 km/s’i geçti-ğinde, özellikle 365 km/s ve üzeri olduğunda ön camın kırıldığını ve parçaların etrafa saçıldığını belirtmişlerdir [99].

Kuş çarpmaları deneylerinde, ilk başlarda dondurulmuş tavuk veya kuş cesedi kul-lanılırken (Şekil 15), son yıllarda gerçek kuş yerine % 10 gözenekli jelatinler (950 kg/m3 yoğunlukta), sentetik balistik jeller, silikonlar kullanılmaktadır [100]. Yapılan deneyler sonucunda jelatinlerin en iyi sonuç verdiği görülmüştür [1]. Allaeys ve ark. yaptıkları deneylerde, düz plakaya yapılan çarpma testlerinde gerçek kuş ile jelatin kuş modelinin kullanılması durumunda, elde edilen sonuçlarda ciddi bir fark olmadı-ğını belirtmişlerdir [101].

Şekil 13. Gaz Silah Sistemi. 1) Hava Girişi, 2) Kompresör, 3) Gaz Tankı, 4) Acil Durum Valfi, 5) Hava Çıkışı, 6) Mermi (Kuş), 7) Silah Namlusu, 8) Conta Ayırıcı, 9) Yüksek Hız Kamerası, 10) Hızölçer, 11) Hedef Kutusu [2]

Şekil 14. Gaz Silah Sistemi [96]



Kuş çarpma testlerinde kullanılabilecek basit bir jelatin kuş modeli şu şekilde oluştu-rulabilir. 1 kg soğuk su ve 100 gr balistik jelatin tozu karıştırılıp 5 dk beklenir. Karışım 45 °C’ye kadar ısıtılır. Isıtılmış karışımın 1050 gr’ı miksere dökülür. Miksere 4 damla

Şekil 15. Kuş Çarpma Testlerinde Kullanılan Tavuğun Hazırlanması [102]

Şekil 16. İki Ucu Yarı Küresel Olacak Şekilde Jelatinden Üretilmiş Kuş Modeli [103]

Gülcan, O.


tarçın ilave edilir ve mikser çalıştırılır. Mikser bir süre çalıştıktan sonra, 6 gr alümin-yum asetat ve 25 gr sodyum karboksilik metil selüloz karışımı miksere ilave edilip en düşük hızda 3-5 s. çalıştırılır. Mikser durdurulur ve elde edilen karışım kalıba döküle-rek buzdolabında soğutulur (Şekil 16) [103].

Testlerden elde edilen verilere göre tasarımlarda değişikliklere gidilerek gerçek bir kuş çarpması vakasının daha az zararla atlatılması sağlanmış olur. Örneğin, Nagraj ve ark. 300 m/s başlangıç hızına sahip kuş modeli ve 250 mm çapında, 7 mm kalınlıkta Ni-Ti şekil hafızalı malzemeyi hedef olarak kullanarak analizler yapmışlardır. Elde edilen sonuçlara göre, yazarlar, kuş çarpmasının olabileceği muhtemel bölgelerde Ni-Ti şekil hafızalı malzemeler kullanılmasının çarpma sonucunda oluşan olumsuz etkiyi çok azaltacağını belirtmişlerdir [104]. Liu ve ark. alüminyum kuyruk hücum kenarının kuş çarpma test sonuçlarını, SPH modeli kullanılarak yapılan analiz sonuç-ları ile karşılaştırmış ve analiz ile test sonuçlarının uyumlu olduğunu belirtmişlerdir. Yazarlar, hücum kenarına üçgen şeklinde yapılan bir güçlendirme ile hem analizde hem de testte kuşun malzeme içerisine girmesinin önlendiğini ve bu sayede 25.631 nolu sertifikasyon gereksiniminin karşılandığını belirtmişlerdir (Şekil 17) [96, 102].

5. SONUÇİnsanoğlunun gökyüzünü kuşlarla paylaşması ile başlayan ve son yıllarda hava taşı-macılığının artması ile ciddi oranda artan kuş çarpmaları ve bunların uçak üzerindeki etkilerinin incelendiği bu çalışmada, aşağıdaki genel sonuçlara ulaşılmıştır;

Şekil 17. Kuş Çarpma Test ve Analiz Sonuçlarına Göre Hücum Kenarına Üçgen Güçlendirme Atılmış Tasarım [102].



• Lagrange, Euler, ALE, SPH ve PFEM gibi farklı modelleme teknikleri kullanı-labiliyor olmasına rağmen, birçok çalışmada da belirtildiği gibi analizlerde kuş-ların modellenmesinde SPH modelinin kullanılması gerçeğe en yakın sonuçlar vermektedir.

• Kuş modeli olarak iki ucu düz, elipsoit, küresel ve iki ucu yarı küresel silindir modeller kullanılabiliyor olmasına rağmen, iki ucu yarı küresel silindir modeller gerçeğe en yakın sonuçlar vermektedir.

• Uzunluğun çapa oranının 2 olduğu kuş modelleri gerçeğe en yakın sonuçlar ver-mektedir.

• Kuş malzemesinin modellenmesinde Mie-Grüneisen veya Murnaghan durum denklemlerinin kullanılması deneysel verilerle uyumlu sonuçların elde edilme-sini sağlamaktadır.

• Analizler yapılırken, uçak uçuş yönünde ilerlerken kuşun uçağa, uçuşun ters yö-nünde, alt yüzeyinden (karın bölgesinden) ve dik çarptığı (baş bölgesinden) duru-ma göre analiz yapılmasının, diğer alternatifleri hesaba katmadan yeterli olacağı görülmüştür.

• Kuş çarpma testlerinde gerçek kuş yerine %10 gözenekli jelatin kuş modelleri kullanılması başarılı sonuçlar vermektedir.

KAYNAKÇA1. Abrate, S. 2016. “Soft Impacts on Aerospace Structures”, Progress in Aerospace

Sciences, vol. 81, p. 1–17.

2. Hedayati, R., Sadighi, M. 2015. Bird strike, an experimental, theorethical and numerical investigation, ISBN: 9780081001134, Woodhead Publishing, UK.

3. FAA Wildlife Strike Database, http://wildlife.faa.gov, 03.07.2018

4. Anderson, A., Carpenter, D. S., Begier, M. J., Blackwell, B. F., DeVault, T. L., Shwiff, S. A. 2015. “Modeling the Cost of Bird Strikes to US Civil Aircraft”, Transportation Research Part D, vol. 38, p. 49–58.

5. Khan, A. I., Kapania, R. K., Johnson, E. R. 2010. “A Review of Soft Body Impact on Composite Structure”, 51st AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC structures, structural dynamics and materials conference, April 12–15, Orlando, FL, USA.

6. Ugrčić, M., Maksimović, S. M., Stamenković, D. P., Maksimović, K. S., Nabil, K. 2015. “Finite Element Modeling of Wing Bird Strike”, FME Transactions, vol. 43, p. 82-87.

7. Heimbs, S. 2011. “Computational Methods for Bird Strike Simulations: A Review”, Computers and Structures, vol. 89, p. 2093–2112.

8. Wilbeck, J. S. 1978. Impact Behavior of Low Strength Projectiles, Technical Report

Gülcan, O.


AFML-TR-77-134, Air Force Materials Lab., Wright-Patterson Air Force Base, OH, USA.

9. Wilbeck, J. S., Barber, J. P. 1978. “Bird Impact Loading”, The Shock and Vibration Bulletin, vol. 48, p. 115-122.

10. Barber, J. P., Taylor, H. R., Wilbeck, J. S. 1978. Bird Impact Forces and Pressures on Rigid and Compliant Targets, Technical report AFFDL-TR-77-60, Air Force Flight Dynamics Laboratory, OH, USA.

11. Allaeys, F., Luyckx, G., Paepegem, W. V., Degrieck, J. 2017. “Numerical and Experimental Investigation of the Shock and Steady State Pressures in the Bird Material During Bird Strike”, International Journal of Impact Engineering, vol. 107, p. 12-22.

12. Hedayati, R., Sadighi, M., Aghdam, M. M. 2014. “On the Difference of Pressure Readings From the Numerical, Experimental and Theoretical Results in Different Bird Strike Studies”, Aerospace Science and Technology, vol. 32, p. 260-266

13. Banks, R.B., Chandrasekhara, D.V. 1963. “Experimental Investigation of the Penetration of a High-Velocity Gas Jet Through a Liquid Surface”, Journal of Fluid Mechanics, vol. 15, p. 13-34.

14. Leach, S. J., Walker, G. L., Smith, A. V., Farmer, I. W., Taylor, G. 1966. “Some Aspects of Rock Cutting By High Speed Water Jets [and Discussion]”, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A, Mathematical and Physical Sciences, vol. 260, no. 1110, p. 295-310.

15. Cerquaglia, M. L., Deliege, G., Boman, R., Ponthot, J.P. 2017. “Preliminary Assessment of the Possibilities of the Particle Finite Element Method in the Numerical Simulation of Bird Impact on Aeronautical Structures”, Procedia Engineering, vol. 173, p. 101-108.

16. Riccio, A., Cristiano, R., Saputo, S., Sellitto, A. 2018. “Numerical Methodologies for Simulating Bird-Strike on Composite Wings”, Composite Structures, https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.03.018

17. Niering E. 1990. “Simulation of Bird Strikes on Turbine Engines”. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, vol. 112, no. 4, p. 573-578.

18. Airoldi, A., Cacchione, B. 2006. “Modelling of Impact Forces and Pressures in Lagrangian Bird Strike Analyses”, International Journal of Impact Engineering, vol. 32, p. 1651-1677.

19. Hanssen, A.G., Girard, Y., Olovsson, L., Berstad, T., Langseth, M. 2006. “A Numerical Model for Bird Strike of Aluminium Foam-Based Sandwich Panels”, International Journal of Impact Engineering, vol. 32, p. 1127-1144.

20. Lucy, L. B. 1977. “A Numerical Approach to the Testing of Fusion Process”, Astronomical Journal, vol. 82, p. 1013-1024.

21. Gingold, R. A., Monaghan, J. J. 1977. “Smoothed Particle Hydrodynamics: Theory and Application to non-spherical Stars”, MNRAS, vol. 181, no. 3, p. 375-389.

22. Audic, S., Berthillier, M., Bonini, J., Bung, H., Combescure, A. 2000. “Prediction



of Bird Impact in Hollow Fan Blade”, 36th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 16–19 July, Huntsville, Alabama, USA.

23. Kavitha, M.S., Stanley, C.S. 2012. “Target Parametric Studies on Bird Impact Behaviour of Aircraft Leading Edge”, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, vol. 2, no. 11, p. 421-428.

24. Zakir, S.M., Li, Y. 2012. “Dynamic Response of the Leading Edge Wing Under Soft Body Impact”, Internation Journal of Crashworthiness, vol. 17, no. 4, p. 357-376.

25. Liu, J., Li, Y.L., Gao, X.S., Yu, X.C. 2014. “A Numerical Model for Bird Strike on the Sidewall Structure of an Aircraft Nose”, Chinese Journal of Aeronautics, vol. 27, no. 3, p. 542-549.

26. Ubels, R., Johnson, A. F., Gallard, J. P., Sunaric, M. 2003. “Design and Testing of a Composite Birdstrike Resistant Leading Edge”, SAMPE Europe Conference & Exhibition, April, Paris, France.

27. McCarthy, M. A., Xiao, J. R., Petrinic, N., Kamoulakos, A., Melito, V. 2005. “Modelling Bird Impacts on an Aircraft Wing – Part 1: Material Modelling of the Fibre Metal Aminate Leading Edge Material With Continuum Damage Mechanics”, International Journal of Crashworthiness, vol. 10, no. 1, p. 41-49.

28. McCarthy, M. A., Xiao, J. R., McCarthy, C. T., Kamoulakos, A., Ramos, J., Gallard, J. P., Melito, V. 2005. “Modelling Bird Impacts on an Aircraft Wing – Part 2: Modelling the Impact with an SPH Bird Model”, International Journal of Crashworthiness, vol. 10, no. 1, p. 51-59.

29. Kermanidis, T., Labeas, G., Sunaric, M., Johnson, A. F., Holzapfel, M. 2006. “Bird Strike Simulation on a Novel Composite Leading Edge Design”, International Journal of Crashworthiness, vol. 11, no. 3, p. 189-202.

30. Lavoie, M. A., Gakwaya, A., Ensan, M. N. 2008. “Application of the SPH Method for Simulation of Aerospace Structures Under Impact Loading”, 10th International LS-DYNA Users Conference, p. 35-42.

31. Lavoie, M. A., Gakwaya, A., Richard, M. J., Nandlall, D., Ensan, M. N., Zimcik, D. G. 2010. “Numerical and Experimental Modeling for Bird and Hail Impacts on Aircraft Structure”, Proceedings of the IMAC-XXVIII, February 1-4, Jacksonville, Florida, USA.

32. Georgiadis, S., Gunnion, A. J., Thomson, R. S., Cartwright, B. K. 2008. “Bird-Strike Simulation for Certification of the Boeing 787 Composite Moveable Trailing Edge”, Composite Structures, vol. 86, p. 258-268.

33. Liu, J., Li, Y., Gao, X. 2014. “Bird Strike on a Flat Plate: Experiments and Numerical Simulations”, International Journal of Impact Engineering, vol. 70, p. 21-37.

34. Jun, L., Yulong, L., Xiaosheng, G., Xiancheng, Y. 2014. “A Numerical Model for Bird Strike on Sidewall Structure of an Aircraft Nose”, Chinese Journal of Aeronautics, vol. 27, no. 3, p. 542–549.

35. Hu, D., Song, B., Wang, D., Chen, Z. 2016. “Experiment and Numerical Simulation of a Full-Scale Helicopter Composite Cockpit Structure Subject to a Bird Strike”, Composite Structures, vol. 149, p. 385-397.

Gülcan, O.


36. Heimbs, S., Fischer, U., Theiler, W., Steenbergen, F. 2017. “Numerical Analysis of Bird Strike Resistance of Helicopter Searchlight”, Procedia Structural Integrity, vol. 5, p. 689-696.

37. Orlando, S., Marulo, F., Guida M., Timbrato, F. 2018. “Bird Strike Assessment for a Composite Wing Flap”, International Journal of Crashworthiness, vol. 23, no. 2, p. 219-235.

38. Oenate, E., Idelsohn, S.R., Del Pin, F. Aubry, R. 2004. “The Particle Finite Element Method. An Overview”, International Journal of Computational Methods, vol. 1, no. 2, p. 267-307.

39. Idelsohn, S.R., Oenate, E., Del Pin, F. 2004. “The Particle Finite Element Method: A Powerful Tool to Solve Incompressible Flows With Free-Surfaces and Breaking Waves”, International Journal of Numerical Methods in Engineering, vol. 61, p. 964–989.

40. Cerquaglia, M. L., Deliege, G., Roman, R., Papeleux, L., Ponthot, J. P. 2017. “The Particle Finite Element Method for the Numerical Simulation of Bird Strike”, International Journal of Impact Engineering, vol. 109, p. 1-13.

41. Langrand, B., Bayart , A. S., Chauveau, Y., Deletombe, E. 2002. “Assessment of Multi Physics FE Methods for Bird Strike Modelling-Application to a Metallic Riveted Airframe”, International Journal of Crashworthiness, vol. 7, no. 4, p. 415-428.

42. Jenq, S.T., Hsiao, F.B., Lin, I.C., Zimcik, D. G., Ensan, M. N. 2007. “Simulation of a Rigid Plate Hit by a Cylindrical Hemi-Spherical Tip-Ended Soft Impactor” Computational Materials Science, vol. 39, no. 3, p. 518-526.

43. Guida, M., Marulo, F., Meo, M., Riccio, M. 2008. “Evaluation and Validation of Multiphysics FE Methods to Simulate Bird Strike on a Wing Leading Edge”, 13th European conference on composite materials, June 2–5, Stockholm, Sweden.

44. Smojver, I., Ivancevic, D. 2010. “Coupled Euler Lagrangian Approach Using Abaqus/Explicit in the Bird Strike Aircraft Damage Analysis”, SIMULIA customer conference, May 25–27, Providence, RI.

45. Smojver, I., Ivancevic, D. 2011. “Bird Strike Damage Analysis in Aircraft Structures Using Abaqus/Explicit and Coupled Eulerian Lagrangian Approach”, Composites Science and Technology, vol. 71, p. 489-498.

46. Smojver, I., Ivancevic, D. 2012. “Advanced Modelling of Bird Strike on High Lift Devices Using Hybrid Eulerian-Lagrangian Formulation”, Aerospace Science and Technology, vol. 23, p. 224-232

47. Shmotin, Y. N., Chupin, P. V., Gabov, D. V., Ryabov, A. A., Romanov, V. I., Kukanov, S. S. 2009. “Bird Strike Analysis of Aircraft Engine Fan”, 7th European LS-DYNA users conference, May 14–15, Salzburg, Austria.

48. Guida, M., Marulo, F., Meo, M., Grimaldi, A., Olivares, G. 2011. “SPH – Lagrangian Study of Bird Impact on Leading Edge Wing”, Composite Structures, vol. 93, p. 1060-1071.

49. McCallum, S.C., Constantinou, C. 2005. “The Influence of Bird-Shape in Bird-Strike Analysis”, 5th Europian LS-DYNA Users’ Conference, 25-26 May, Bristol, UK.



50. Frischbier, J., Kraus, A. 2005. “Multiple Stage Turbofan Bird Ingestion Analysis With ALE and SPH Methods”, 17th International symposium on air breathing engines, September 4–9, Munich, Germany.

51. Tho, C. H., Smith, M. R. 2008. “Accurate Bird Strike Simulation Methodology for BA609 Tiltrotor” American Helicopter Society 64th Annual Forum, April 29-May 1, Montréal, Canada.

52. Hachenberg, D., Graf, O., Leopold, T. 2003. “Comparison of Different Approaches for Bird Strike Simulation”, 2nd EADS workshop on crash and impact simulation, December 11, Ottobrunn, Germany.

53. Anghileri, M., Castelletti, L. M. L., Mazza, V. 2005. “Birdstrike: Approaches to the Analysis of Impacts With Penetration”, Impact loading of lightweight structures, ed. Alves, M., Jones, N., ISBN: 978-1-84564-159-7, WIT Press, p. 63-74.

54. Castelletti, L. M. L., Anghileri, M. 2003. “Multiple Birdstrike Analysis – a Survey of Feasible Techniques”, 30th European rotorcraft forum, September 14–16, Marseilles, France, p. 495–505.

55. Lavoie, M. A., Gakwaya, A., Ensan, M. N., Zimcik, D. G. 2007. “Validation of Available Approaches for Numerical Bird Strike Modeling Tools”, International Review of Mechanical Engineering, vol. 1, no. 4, p. 380-389.

56. Lavoie, M. A., Gakwaya, A., Ensan, M. N., Zimcik, D. G. 2007. “Review of Existing Numerical Methods and Validation Procedure Available for Bird Strike Modeling”, International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences , vol. 2, no. 4, p. 111-118.

57. Ryabov, A. A., Romanov, V. I., Kukanov, S. S., Shmotin, Y. N., Chupin, P. V. 2007. “Fan Blade Bird Strike Analysis Using Lagrangian, SPH and ALE Approaches”, 6th European LS-DYNA users conference, May 29–30, Gothenburg, Sweden.

58. Ortecho, C. A. H. 2010. Robust birdstrike modeling using Ls-Dyna, Lagrangian, Arbitrary Lagrange Eulerian and Smooth Particle Hydrodynamics models, ISBN: 9783639313062, VDM Verlag, Germany.

59. Zammit, A., Kim, M., Bayandor, J. 2010. “Bird-Strike Damage Tolerance Analysis of Composite Turbofan Engines”, 27th congress of the international council of the aeronautical sciences, September 19–24, Nice, France.

60. Salehi, H., Ziaei-Rad, S., Vaziri-Zanjani, M. A. 2010. “Bird Impact Effects on Different Types of Aircraft Bubble Windows Using Numerical and Experimental Methods”, International Journal of Crashworthiness, vol. 15, no. 1, p. 93-106.

61. Chandra, C., Wong, T. Y., Bayandor, J. 2010. “Crashworthiness Assessment in Aircraft Ditching Incidents”, 27th congress of the international council of the aeronautical sciences, September 19–24, Nice, France.

62. Goyal, V. K., Huertas, C.A., Vasko, T. J. 2013. “Bird-Strike Modeling Based on the Lagrangian Formulation Using LS-DYNA”, American Transactions on Engineering and Applied Sciences, vol. 2, no. 2, p. 57-81.

63. Goyal, V. K., Huertas, C.A., Vasko, T. J. 2013. “Smooth Particle Hydrodynamic

Gülcan, O.


Approach for Bird-Strike Analysis Using LS-DYNA”, American Transactions on Engineering and Applied Sciences, vol. 2, no. 2, p. 83-107.

64. Goyal, V. K., Huertas, C.A., Vasko, T. J. 2013. “Arbitrary Lagrange Eulerian Approach for Bird-Strike Analysis Using LS-DYNA”, American Transactions on Engineering and Applied Sciences, vol. 2, no. 2, p. 109-132.

65. Hedayati, R., Ziaei-Rad, S. 2013. “A New Bird Model and the Effect of Bird Geometry in Impacts From Various Orientations”, Aerospace Science and Technology, vol. 28, p. 9–20.

66. Budgey, R. 2000. “The Development of a Substitute Artificial Bird by the International Birdstrike Research Group for Use in Aircraft Component Testing”, 25th Annual Meeting of the International Bird Strike Committee, Amsterdam, p. 17–21.

67. Frischbier J. 1997. “Bird Strike Capability of a Transonic Fan Blisk”, ASME Turboexpo, 2–5 June, Orlando, FL, USA.

68. Brockman, R. A., Held, T. W. 1991. Explicit finite element method for transparency impact analysis, Technical report WL-TR-91-3006, University of Dayton Research Institute, Dayton, OH, USA.

69. Johnson, A. F., Holzapfel, M. 2003. “Modelling Soft Body Impact on Composite Structures”, Composite Structures, vol. 63, p. 103-113.

70. Nizampatnam, L.S., Horn, W. J. 2008. “Investigation of Equation of State Models for Predicting Bird Impact Loads”, 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibition, June, p. 7–10.

71. Liu, J., Li, Y. L. 2013. “Numerical Simulation of a Rotary Engine Primary Compressor Impacted by Bird”, Chinese Journal of Aeronautics, vol. 26, no. 4, p. 926-934.

72. Mao, R. H., Meguid, S.A., Ng, T. Y. 2008. “Transient Three Dimensional Finite Element Analysis of a Bird Striking a Fan Blade”, International Journal of Mechanics and Materials in Design, vol. 4, no. 1, p. 79-96.

73. Smojver, I., Ivancevic, D. 2010. “Numerical Simulation of Bird Strike Damage Prediction in Airplane Flap Structure”, Composite Structures, vol. 92, p. 2016-2026.

74. Pahange, H., Abolbashari, M. H. 2016. “Mass and Performance Optimization of an Airplane Wing Leading Edge Structure Against Bird Strike Using Taguchi-Based Grey Relational Analysis”, Chinese Journal of Aeronautics, vol. 29, no. 4, p. 934-944.

75. Guida, M., Marulo, F., Meo, M., Riccio, M. 2008. “Analysis of Bird Impact on a Composite Tailplane Leading Edge”, Applied Composite Materials, vol. 15, no. 4-6, p. 242-257.

76. Guida, M., Marulo, F., Polito, T., Meo, M., Riccio, M. 2009. “Design and Testing of a Fiber Metal Laminate Bird Strike Resistant Leading Edge”, Journal of Aircraft, vol. 46, no. 6, p. 2121-2129.

77. Guida, M., Marulo, F., Meo, M., Russo, S. 2013. “Certification by Birdstrike Analysis on C27J Fullscale Ribless Composite Leading Edge”, International Journal of Impact Engineering, vol. 54, p. 105-113.



78. Zhang, D., Fei, Q. 2016. “Effect of Bird Geometry and Impact Orientation in Bird Striking on a Rotary Jet-Engine Fan Analysis Using SPH Method”, Aerospace Science and Technology, vol. 54, p. 320-329.

79. Jin, Y. 2018. “A Review of Research on Bird Impacting on Jet Engines”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, p. 326. doi:10.1088/1757-899X/326/1/012014.

80. Vignjevic, R., Orlowski, M., Vuyst, T. D., Campbell, J. C. 2013. “A Parametric Study of Bird Strike on Engine Blades”, International Journal of Impact Engineering, vol. 60, p. 44-57.

81. Anghileri, M., Sala, G. 1996. “Theoretical Assessment, Numerical Simulation and Comparison With Tests of Birdstrike on Deformable Structures”, 20th ICAS congress, September 8–13, Sorrento, Italy, p. 665-674.

82. Kari, S., Gabrys, J., Lincks, D. 1998. “Birdstrike Analysis of Radome and Wing Leading Edge Using LS-DYNA”, 5th International LS-DYNA users conference, September 21–22, Southfield, MI.

83. Zhu, S., Tong, M. 2008. “Study on Bird Shape Sensitivity to Dynamic Response of Bird Strike on Aircraft Windshield”, J Nanjing Univ Aeron Astronaut, vol. 40, no. 4, p. 551-555.

84. Zhu, S., Tong, M., Wang, Y. 2008. “Dynamic Analysis of Bird Impact on Aircraft Windshield and Bird Shape Sensitivity Study”, 1st international conference on modeling and simulation, August 5–7, Nanjing, China, p. 137–142.

85. Meguid, S. A., Mao, R. H., Ng, T. Y. 2008. “FE Analysis of Geometry Effects of an Artificial Bird Striking an Aeroengine Fan Blade”, International Journal of Impact Engineering, vol. 35, p. 487-498

86. Kalam, S. A., Kumar, R. V., Janardhana, G. R. 2017. “SPH High Velocity Impact Analysis-Influence of Bird Shape on Rigid Flat Plate”, Materials Today: Proceedings, vol. 4, p. 2564-2572.

87. Nishikawa, M., Hemmi, K., Takeda, N. 2011. “Finite-Element Simulation for Modeling Composite Plates Subjected to Soft-Body, High-Velocity Impact for Application to Bird-Strike Problem of Composite Fan Blades”, Composite Structures, vol. 93, p. 1416-1423.

88. Ivancevic, D., Smojver, I. 2011. “Hybrid Approach in Bird Strike Damage Prediction on Aeronautical Composite Structures”, Composite Structures, vol. 94, p. 15-23.

89. Guo, Y., Jia, P., Hong, G. 2012. “Research on Bird Strike Simulation of Composite Leading Edge”, AASRI Procedia, vol. 3, p. 674-679.

90. Hedayati, R., Ziaei-Rad, S., Eyvazian, A., Hamouda, A. M. 2014. “Bird Strike Analysis on a Typical Helicopter Windshield With Different Lay-Ups”, Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 28, no. 4, p. 1381-1392.

91. Mao, R. H., Meguid, S. A., Ng, T. Y. 2009. “Effects of Incidence Angle in Bird Strike on Integrity of Aero-Engine Fan Blade”, International Journal of Crashworthiness, vol. 14, no. 4, p. 295-308.

Gülcan, O.


92. Grimaldi, A., Sollo, A., Guida, M., Marulo, F. 2013. “Parametric Study of a SPH High Velocity Impact Analysis – A birdstrike windshield application”, Composite Structures, vol. 96, p. 616-630.

93. Hedayati, R., Ziaei-Rad, S. 2012. “Effect of Bird Geometry and Orientation on Bird-Target Impact Analysis Using SPH Method”, International Journal of Crashworthiness, vol. 17, no. 4, p. 445-459.

94. Liu, B., Xu, T., Xu, X., Wang, Y., Sun, Y., Li, Y. 2016. “Energy Absorption Mechanism of Polyvinyl Butyral Laminated Windshield Subjected to Head Impact: Experiment and Numerical Simulations”, International Journal of Impact Engineering, vol. 90, p. 26-36.

95. Leski, A., Baraniecki, R., Malachowski, J. 2002. “Numerical Simulation to Study the Influence of the Thickness of Canopy at a Bird Strike”, International Design Conference - Design 2002, May 14-17, Dubrovnik, p. 667-672.

96. Liu, J., Li, Y., Yu, X., Gao, X., Liu. Z. 2018. “Design of Aircraft Structures Against Threat of Bird Strikes”, Chinese Journal of Aeronautics, https://doi.org/10.1016/j.cja.2018.05.004

97. Barber, J. P., Taylor, H. R., Wilbeck, J. S. 1975. Characterization of bird impacts on a rigid plate: Part I, Technical Report AFFDLTR-75-5, University of Dayton Research Institute, Dayton, OH, USA.

98. Wang, F. S., Yue, Z. F. 2010. “Numerical Simulation of Damage and Failure in Aircraft Windshield Structure Against Bird Strike”, Materials and Design, vol. 31, p. 687-695.

99. Zhu, S., Tong, M., Wang, Y. 2009. “Experiment and Numerical Simulation of a Full-Scale Aircraft Windshield Subjected to Bird Impact”, 50th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, 4-7 May, Palm Springs, California, USA.

100. Richard, B. 2000. “The Development of a Substitute Artificial Bird by the International Bird Strike Research Group for Use in Aircraft Component Testing”, International Bird Strike Committee ISBC25/WP-IE3, Amsterdam.

101. Allaeys, F., Luyckx, G., Paepegem, W. V., Degrieck, J. 2017. “Characterization of Real and Substitute Birds Through Experimental and Numerical Analysis of Momentum, Average Impact Force and Residual Energy in Bird Strike on Three Rigid Targets: A Flat Plate, a Wedge and a Splitter”, International Journal of Impact Engineering, vol. 99, p. 1-13.

102. Liu, J., Li, Y., Yu, X., Tang, Z., Gao, X., Lv, J., Zhang, Z. 2017. “A Novel Design for Reinforcing the Aircraft Tail Leading Edge Structure Against Bird Strike”, International Journal of Impact Engineering, vol. 105, p. 89-101.

103. Lavoie, M. A., Gakwaya, A., Ensan, M. N., Zimcik, D. G., Nandlall, D. 2009. “Bird’s Substitute Tests Results and Evaluation of Available Numerical Methods”, International Journal of Impact Engineering, vol. 36, p. 1276-1287.

104. Nagraj, R. G., Venkatesha, C. S., Jain, R. 2014. “Investigation of Bird Strike Phenomena on Shape Memory Alloy”, Procedia Materials Science, vol. 5, p. 50-59.

Mühendis ve Makinacilt 60, sayı 696, s. 221-230, 2019Araştırma Makalesi


Research Article

Resmi Bir Kurumda Risk Analizi Uygulaması

Mustafa Yurdakul1, Ece Gökpınar2, Yusuf Tansel İç*3

ÖZRisk analizi iş kazalarının ve meslek hastalıklarının en aza indirilmesi ve önlenebilmesi için risk teşkil eden tehlikelerin belirlenmesi ve tehlikelerin risk seviyelerini azaltma ve kontrol altında tutmak için uy-gulama planlarının oluşturulmasını gerektirir. Bu makalede resmi bir kurumda gerçekleştirilen risk analiz uygulaması açıklanmaktadır. Yapılan uygulama ile kuruluşta tehlikeler ve risk seviyeleri belirlenerek ve riskleri azaltmaya yönelik iyileştirme planları oluşturulmuş ve planlar uygulanarak risk seviyeleri kontrol altında tutmak için kontrol faaliyetleri belirlenmiştir. Analizde, öncelikle işçi sağlığı ve güvenliği açısından yüksek riskli tehlikeler incelenmiştir. Kuruluşta yüksek riskli tehlikelerde risk seviyesini azaltmayı veya riski ortadan kaldırmayı ve düşük riskli tehlikelerde riski kontrol altında tutmayı sürekli hale getirecek bir risk yönetim sistemi oluşturulmuştur. Oluşturulan sistem ile kuruluşta iş kazaları önemli oranda azalmış ve çalışanlar için daha güvenli bir çalışma ortamı sağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Risk analizi, risk yönetimi, iş kazaları, iş sağlığı ve güvenliği, resmi kurumlar

Risk Analysis Application in a Public Enterprise

ABSTRACTRisk analysis requires determination and prevention of hazards that cause occupational accidents and illnesses as well as preparation of application plans to reduce risk levels of hazards and keeping them under control. This paper explains a risk analysis application applied in a public enterprise. With this application, the hazards and risk levels in the enterprise were determined and improvement plans were prepared to reduce the risk levels and the plans were implemented and the control activities were identified to keep the risk levels under control. In the analysis, firstly the hazards with highest risks in terms of occupational health and safety were investigated. In the enterprise, a risk management system, which can reduce or eliminate the risk levels in case of hazards with highest risks and which can keep the risk levels under control in case of hazards with low risk continuously, was established. With the system formed, the occupational accidents were reduced significantly and a safer working environment for the enterprise’s employees was ensured.

Keywords: Risk analysis, risk management, occupational accidents, occupational health and safety, public enterprises

* İletişim Yazarı Geliş/Received : 02.01.2017 Kabul/Accepted : 12.03.2019 1 Prof. Dr., Makine Mühendisliği Bölümü, Gazi Üniversitesi, Ankara - [email protected], ORCID: 0000-0001-9274-74672 Kazaların Çevresel ve Teknik Araştırması Bölümü, Gazi Üniversitesi, Ankara - [email protected], ORCID: 0000-0001-8950-3912 3 Doç. Dr., Endüstri Mühendisliği Bölümü, Başkent Üniversitesi, Ankara - [email protected], ORCID:0000-0002-1562-5738

Yurdakul, M., Gökpınar, E., İç, Y. T.


1. GİRİŞRisk, çalışma ortamlarında tehlikelerin (işyerinde var olan veya dışarıdan gelebilecek olan çalışanları veya işyerini etkileyecek zarar potansiyeli olan vakalar) olma olasılığı veya bu tehlikelerin olma olasılıkları ile yol açacakları zararların şiddetlerinin bir bir-leşimi olarak tanımlanabilir [1,2,3]. Risk yönetim yaklaşımları uygulandığı kuruluş-larda tüm iş süreçlerini kapsayacak biçimde ele alınır [4]. Risk yönetimi ile ilgili çalış-malar uluslararası ve ulusal literatürde yer almaktadır. Örnek olarak Kalkan ve Deniz [5], Müezzinoğlu [6], Özkılıç [7], Emhan [8], Hafızoğlu [9] ve Yenigün ve Erkek [10] tarafından yapılan çalışmalar gösterilebilir. Bir kuruluşta TS ISO 31000 standardına göre yapılacak risk analizlerini yapmak için oluşturulan risk yönetim yaklaşımı Şekil 1 de sunulmaktadır. Risk yönetim yaklaşımları Şekil 1 de gösterilen tehlikeleri ve risk seviyelerini belirleme, risk azaltma ve kontrol tedbirlerinin kararlaştırılması faaliyet-lerin yanısıra bu faaliyetlerin dokümantasyonu, yapılan çalışmaların güncellenmesi ve gerektiğinde tekrarlama aşamalarını da içerir [11]. Risk yönetiminde ortaya çıkan her tehlike için öncelikle izin verilebilir (ölüm, kayıp ve yaralanma oluşturmayacak) seviye belirlenir ve risk puanı izin verilebilir seviyeden yüksek olanlar için risk azalt-ma faaliyetleri gerçekleştirilir.

Şekil 1. TS ISO 31000 Standardına Göre Risk Yönetim Yaklaşımı [4]

Emniyet Kontrol Tedbirlerinin Uygulaması

Risk Transferi

Risk Sınıflandırma Risk Kabul Edilebilir

mi?

Kabul Edilebilir Risk



Tehlikelerin tanımlanmasında kuruluşta tehlike yaratan kaynaklar (yangın başlatabi-lecek ve yangını yaygınlaştırabilecek malzemeler, patlama yaratabilecek malzemeler, makineler, toz malzemeler, kimyasallar, doğalgaz sistemi, elektrik sistemi vb.) önce-likle incelenir [13-14]. Bu tehlikelerin hepsi kuruluş içerisinde risk oluşturmayabi-lir. Tehlikeler içerisinde risk oluşturabilecek olanların belirlenmesi risk tanımlamada yapılır. Ardından risk oluşturan tehlikelerin veya kaynaklarının ortadan kaldırılması veya risk oluşturmayanlar veya daha düşük risk oluşturanlarla değiştirilmesi için ge-rekli faaliyetleri içeren planlar oluşturulur. Faaliyetlere örnek olarak daha az riskli yöntem, madde, makine ve teçhizat ile ikâme, çalışma yönteminin, prosesin veya ma-kine ve teçhizatın tekrar tasarımı, tehlikenin izole edilmesi (yalıtımı) ve çalışma yön-temlerinin değiştirilmesi verilebilir. Faaliyetlerin denetiminde ise hazırlanan planların uygulama adımları izlenir, ara çıktıları kontrol edilir ve planlarda oluşan aksamalar tespit edilerek gerekli düzeltici ve önleyici işlemler tamamlanır [14].

2. RİSK ANALİZ UYGULAMASIRisk analiz uygulamasının yapıldığı kuruluş yönetim ve mühendislik hizmeti veren bir kamu kuruluşudur ve 8 katlı kiralık bir binada 100 personel ile hizmet vermekte-dir. Bu şirkette risk değerlendirmesi içinde iş güvenliği uzmanı, işyeri hekimi, çalışan temsilcisi, teknisyenlerin yer aldığı bir risk analiz ekibi tarafından gerçekleştirilmiştir. Ekip, geçmiş kaza raporları, denetim raporları, işe bağlı yaralanma ve hastalık rapor-ları, bakım onarım ve arıza raporları, sağlık gözetimi raporları, hastalık izin raporları, işyeri hijyen ölçüm raporları, malzeme güvenlik bilgi formlarını ve iş ortamını göz-lemleyerek ve çalışanlarla görüşerek tehlikeler konusunda ön bilgileri toparlamıştır. Ekip öncelikle Fiziksel Çevre Koşulları (Hangi gürültülü iş veya ekipman mevcut-tur? Çalışma alanında herhangi bir aşırı sıcaklık, nem veya soğuk yerler mevcut mu-dur?), Kimyasal Maddeleri (Hangi kimyasallar kullanılmaktadır?), Biyolojik Unsur-ları (İçme suyu nasıl sağlanıyor? Kanalizasyon sistemi mevcut mu? Mikroorganizma oluşma ihtimali var mı? Temizleme sistemi var mı? Havalandırma sistemi var mı? Çalışanlar için düzenli temizlik yapılıyor mu? Yemek salonu ve çay salonlarında bö-cek bulunmakta mıdır? Mikroorganizmaların oluşması potansiyeli nedir?), Ergono-mik Hususları (Ağır yük taşıma görevleri veriliyor mu? Çalışanlar uzun süreli aynı pozisyonda kalarak iş yapma durumunda kalıyor mu?) ve Psikososyal Unsurları (İş organizasyonunda stres yaratacak veya uyku bozukluğuna yol açacak vardiyalı sistem mevcut mu? İşyerinde taciz, ayrımcılık, zorbalık veya şiddet var mıdır? Çalışanlarda birim değişikliği yapılıyor mu? Kültür, inanç ve dil sorunları var mı? Eğlence ve mola olanaklarının eksikliği var mı? Çalışanların sorun ve şikayetleri iletebilmeleri için bir sistem bulunmakta mıdır?) inceleyerek kuruluş içerisinde olabilecek tehlikeler belir-ler.



Tehlikenin risk puanı (R), olma olasılığı (O), tehlikenin yapacağı etki (şiddet) (Ş) ve tehlikenin olma frekans (sıklık) (F) değerlerinin çarpımı ile elde edilir1: R=O×Ş×F. Tehlikenin gerçekleşme olasılığının (O), tehlikenin ortaya çıkma potansiyelidir ve olasılığa Tablo 1 de gösterilen şekliyle rakamsal değer atanabilir. Tehlikenin yapacağı etki (şiddeti) (Ş) tehlikenin olması durumunda oluşacak zararın büyüklüğüdür ve Tab-lo 2 de görüldüğü gibi değeri atanabilir. Tehlikenin olma frekans (sıklık) (F) değeri olarak bir yıl içinde kaç defa gerçekleşebileceği ile bağlantılı olarak Tablo 3 de olduğu gibi değer atanabilir. Tablo 4’de iki ayrı tehlike için risk puanının nasıl hesaplanacağı gösterilmektedir. Risk puanları hesaplanan tehlikeler için yapılması gereken faaliyet-ler ise Tablo 5 de açıklanmaktadır. Tablo 5 de risk seviyesi 5 ayrı kategoriye ayrılmış ve her kategoride yapılması gereken faaliyet özelliği açıklanmıştır.

Tablo 1. Tehlikenin Olma Olasılığına Değer Atama

Tehlikenin Gerçekleşme Olasılığı Olma Olasılığı Değeri (O)

Beklenmekte, kesin olacak 10

Yüksek, oldukça mümkün 6

Ortalama 3

Mümkün fakat düşük 1

Beklenmez fakat mümkün 0,5

Beklenmez 0,2

Tablo 2. Tehlikenin Yapacağı Etkiye Değer Atama

Tehlikenin Yapacağı Etki (Şiddeti)Yapacağı Etki Değeri

(Şiddeti) (Ş)

Birden fazla ölümlü kaza/çevresel felaket 100

Öldürücü kaza/ciddi çevresel zarar 40

Kalıcı hasar/yaralanma, iş kaybı/çevresel engel oluşturma, yakın çevreden şikayet

15

Önemli hasar/yaralanma, dış ilk yardım ihtiyacı/arazi sınır-ları dışında çevresel zarar

7

Küçük hasar/yaralanma, dahili ilk yardım/arazi içinde sınırlı çevresel zarar

3

Ucuz atlatma/çevresel zarar yok 1

1 Burada Fine- Kinney metodu uygulanmıştır. Ayrıntılı bilgi için kaynak 15’e bakınız.



Tablo 3. Tehlikenin Olma Sıklığına Değer Atama

Tehlikenin Olma Frekansı (Sıklığı) Olma Frekans (Sıklık) Değeri (F)

Hemen hemen sürekli (saatte birkaç defa) 10

Sık (günde bir veya birkaç defa) 6

Ara sıra (haftada bir veya birkaç defa) 3

Sık değil ( ayda bir veya birkaç defa) 2

Seyrek (yılda birkaç defa) 1

Çok seyrek (yılda bir veya daha seyrek) 0,5

Risk analiz çalışması sonucunda kuruluşta toplam 60 adet tehlike belirlenmiştir. Risk kategorisi V olan tehlikelerin acilen, IV olanların kısa dönemde ve III olanların orta dönemde risk seviyeleri kategori II ve I e indirilmesi gerektiğinden Tablo 6’da bir kıs-mı verilen bir Risk Azaltma Planı hazırlanmıştır. Söz konusu Risk Azaltma Planı’nda bulunan her bir tehlike için sorumlu, termin süresi, riskin azaltılması için uygula-nacak tedbirler belirlenmiştir. Uygulanan tedbirler sonrasında risk seviyesi yeniden hesaplanarak yeni risk seviyesinin kabul edilebilir seviyeye inip inmediği konusunda değerlendirme yapılarak sonuçları Tablo 6’ya eklenmiştir.

YER

Faaliyet Çalışma ortamı tanımı (Ekipman Diğer)

Tehlike Altındakiler

Tehlikenin Tanımı

Tehlikenin Olası Etkisi

Tehlikelerin Risk Analizi

Risk Puanı (R) R = O×F×Ş

Olm

a O

lası

lığı (

O)

Olm

a Fr

ekan

sı

(Sık

lığı)

(F)

Yapa

cağı

Etk

i (Ş

idde

ti) (Ş

)

Kazan Dairesi

Kazan Dairesi Doğalgaz Kazanı

İşletme ve bakım personeli

Doğalgaz Kaçağı

Yangın; Patlama; Yanma; Ölüm

3 3 100 900

Ofisler Ekranlı Araçlarla Çalışma

Ofiste masa üstü ve dizüstü bilgisayar ile çalışanlar

Ekranın (monitörün) yerinin yanlış olması, çalışan kişinin bakış açısında ya da arkasında pencere olması nedeniyle oluşan yansıma.

Ciddi zihinsel ve algısal yüklenme; Göz rahatsızlıkları ve yorgunluğu

10 10 7 700

Tablo 4. Risk Seviyesinin Hesaplanmasını Gösteren Örnek Uygulama



Tabl

o 5.

Teh

likel

erin

Risk

Pua

nlar

ına

Gör

e Ka

tego

riler

i ve

Yapı

lmas

ı Ger

eken

Faa

liyet

lerin

Öze

llikle

ri

RİSK

PUA

NI

RİSK

SEV

İYES

İ KAT

EGO

RİLE

Rİ V

E AÇ

IKLA

MAS

I

400

< R

KATE

GO

Rİ V

: KAB

UL E

DİLE

MEZ

RİS

K SE

VİYE

Sİ

Hem

en g

erek

li ön

lem

ler a

lınm

alı v

eya

tehl

iken

in b

ulun

duğu

böl

geni

n ka

patıl

mas

ı düş

ünül

mel

idir.

İş

in d

urdu

rulm

ası v

e te

krar

işe

başl

anm

adan

önc

e ris

k pu

anın

ın m

utla

ka a

zaltı

lmas

ını g

erek

tirir.

200

< R

< 40

0

KATE

GO

Rİ IV

: YÜK

SEK

RİSK

SEV

İYES

İ

Kısa

dön

emde

iyi

leşt

irilm

elid

ir. R

iski

kab

ul e

dile

bilir

sev

iyey

e in

dirm

ek i

çin

en k

ısa

süre

de

çalış

mal

ara

başl

anm

alıd

ır. F

aaliy

et ta

mam

lana

na k

adar

geç

ici t

edbi

rler u

ygul

anm

alıd

ır.

70 <

R <

200

KA

TEG

ORİ

III:

ORT

A Rİ

SK S

EVİY

ESİ

Acil

tehl

ikel

erde

n so

nra

ele

alın

mal

ı ve

orta

vad

ede

risk

sevi

yesi

düş

ürül

mel

idir.

20 <

R <

70

KATE

GO

Rİ II

: KAB

UL E

DİLE

BİLİ

R Rİ

SK S

EVİY

ESİ

Herh

angi

bir

ilave

önl

em a

lınm

ası

önce

likli

deği

ldir.

Ris

ki b

u se

viye

de t

utm

ak i

çin

kulla

nıla

n yö

ntem

ler

süre

kli

olm

alıd

ır. R

iski

düş

ürm

ek i

çin

uygu

lana

cak

faal

iyet

ler

var

ise

uzun

vad

ede

gerç

ekle

ştiri

lebi

lir.

R <

20

KATE

GO

Rİ I:

ÖNE

MSİ

Z Rİ

SK S

EVİY

ESİ

Herh

angi

bir

çalış

ma

yapm

aya

gere

k bu

lunm

amak

tadı

r. M

evcu

t sür

eç k

ontro

l altı

nda

tutu

lmal

ıdır.



RİSK AZALTMA PLANI

Risk Konusu Uygulama Öncesi Risk Kategorisi

Uygulanacak Tedbirler

Soru

mlu

Term

in Uygulama Sonrası Yeni Risk Seviye

Hesaplaması

O F Ş R Kategori

Son kullanma tarihi geçmiş ilaç ve tıbbi

malzemeler KATEGORİ V

Mevcut Kullanılan ilaçların son kullanma tarihleri kontrol edilecek, son kullanma tarihi geçmiş ilaçlar yenileri ile değiştirilecektir.

İlaç deposunun kapağına ilaç adı, son kullanma tarihi listesi asılacaktır.

Düzenli olarak ilaç, serum ve diğer tıbbı malzemelerin son kullanma tarihleri kontrol edilecektir.

İlaçların düzenli olarak kontrolünün sağlanması için ayrıca söz konusu liste elektronik ortama aktarılacak ve sistem son kullanma tarihine yaklaşan ilaçlar için uyarı verecektir.

0,5

0,5 40

10

KATE

GO

Rİ I

Doğalgaz Kaçağı KATEGORİ V

Doğalgaz kazanının bulunduğu bölgede Doğalgaz kaçak alarmı bulunmamaktadır. Acil olarak doğalgaz alarmının monte edilmesi ve periyodik olarak kontrol edilmesi gerekmektedir.

0,5

0,5

100

25

KATE

GO

Rİ II

Elektrik KATEGORİ V

Çay ocağında su ısıtma işlemi elektrikli ocak ile yapılmaktadır. Bu ocağın elektrik tesisatının topraklaması ve kaçak akım rolesi kontrol edilmelidir. Periyodik olarak ölçümlemeleri yapılarak yetkilisi tarafından rapor haline getirilmelidir.

0,5

0,5 40

10

KATE

GO

Rİ I

Bilgisayar karşısında geçirilen

sürenin uzun olması

KATEGORİ IV

Bilgisayar ile çalışanlara "ekranlı araçlarla çalışmada sağlık güvenlik eğitimi" verilmeli, yılda bir kez göz muayenesi yaptırılmalıdır.

Oturma sandalyelerinin ve çalışma masalarının yüksekliklerinin ayarlanabilir olmasının sağlanması, nötr vucut duruşu hakkında bilgilendirme, eğitim yapılmalıdır. Ayaklar düz olarak yere temas etmeli,diz 90 derece açılı olmalı, sandalyede beli destekleyen parça olmalı, sırt dik, omuzlar rahat, dirsekler 90 derece açılı ve bilekler nötral pozisyonda tutulmalıdır.

0,

5

0,5 7 1,75

KATE

GO

Rİ I

Acil durumlara hazırlıklı olmama

KATEGORİ III

Acil durum tatbikatları yılda bir düzenli olarak, belirlenecek senaryo kapsamında yaptırılmalı ve kayıt altına alınmalıdır.

0,5

0,5

100

25

KATE

GO

Rİ II

Lehim kullanımı nedeniyle kurşun

maruziyeti KATEGORİ III

Kurşundan etkilenmeyi önlemek için lokal havalandırma altında çalışmaları sağlanmalıdır, Çalışanların Kan kurşunu seviyeleri ölçtürülmelidir. İş yeri sağlık birimi tarafından takip edilmelidir. Çalışanlara solunum koruyucu maske (KKD) temin edilmelidir.

0 0 0 0

KATE

GO

Rİ I

(lehi

m iş

lem

i ta

mam

en

kald

ırılm

ıştır

)

Kazan dairesindeki kalorifer ve sıcak su kazanlarının kontrollerinin

yapılmamış olması

KATEGORİ III

Kazan dairesinde bulunan kalorifer ve sıcak su kazanlarının periyodik kontrollerinin İŞ EKİPMANLARININ KULLANIMINDA SAĞLIK VE GÜVENLİK ŞARTLARI YÖNETMELİĞİ’ne uygun olarak yaptırılması gerekmektedir.

0,5

0,5 7 1,75

KATE

GO

Rİ I

Ziyaretçiler acil durumda panik ve

nasıl davranacağını bilememe sonucu yaralanma veya

psikolojik taravma

KATEGORİ II

Ziyaretçilere acil durumlar hakkında bilgilendirme broşürleri verilmelidir.

0,5

0,5 7 1,75

KATE

GO

Rİ I

Tablo 6. Risk Azaltma Planı Örneği



Kuruluşta gerçekleşen uygulamalara örnek olarak a) Çalışanların solunum yolu vb. hastalıklardan korunmasını sağlamak, daha temiz bir ofis ortamı oluşturulmasını sağ-lamak amacıyla bina içerinde halı kaplı tüm zeminler sökülerek, parke döşenmiştir; b) Bilgisayarla çalışan personelin göz sağlığı için, tüm camlara jaluzi taktırılmıştır. Jaluzi kullanılarak ışık kesilmesi mümkün olan yerlerde monitörlere ışığın doğrudan gelmesi önlenmiştir; c) Makine dairesindeki teçhizatın alev ve patlama riski taşıma-sından dolayı, Patlamadan Korunma Dokümanı hazırlanmıştır. Söz konusu rapor ne-ticesinde makine dairesi düzeni değiştirilmiştir. Güvenlik işaretleri yerleştirilmiştir; ç) Makine dairesinde bulunan kazanlar, jeneratörler, basınçlı ekipmanların kontrolleri yaptırılıp (Makina Mühendisleri Odasına), standartlara uygun hale getirilmiştir; d) Tüm bina içerisinde kullanılan yangın söndürme cihazlarının bakımları yaptırılmıştır. Yangın söndürme tüpleri yenilenmiş yeterli hale getirilmiştir. Ayrıca ilave yangın sön-dürme cihazı gerekli alanlara yangın söndürme cihazları temin edilmiştir; e) Binanın ısınmasını sağlayan doğalgaz kazanının bulunduğu bölgede doğalgaz kaçak algılama dedektörü takılmıştır; f) Sıcak su kazanı (Boiler) yenilenmiştir; g) Bina dış cephe cam silme faaliyetleri emniyetli hale getirilmiştir. Mevcut temizlik personeli cam dışına çıkarak temizlik yapmamaları konusunda uyarılmıştır. Cam temizleme işleri için yük-lenici firma görevlendirilmiştir. Bu işi yapmak üzere yüklenici firma tarafından cam silme ekipleri oluşturulması sağlanmıştır. Cam temizliği ekibinin her türlü emniyet tedbiri ve risk sigortası yüklenici tarafından yerine getirilmektedir; h) Sağlık Merke-zindeki ilaç ve tıbbi malzemelerin kontrolü sağlanmıştır.

Şekil 2. Risk Analiz Uygulama Öncesi ve Sonrası Tehlikelerin Kategorilerin Değişimi



Aynı zamanda kontroller düzenli hale getirilmiştir; ı) Bina içerisinde tüm katlarda bulunan ilkyardım dolapları uygun hale getirilmiştir; i) Bina elektrik kontrolleri, top-raklama ve paratoner kontrolleri düzenli hale getirilmiştir; j) Bina garajı içine renkli uyarı işaretleri konulmuştur. Aracını park eden kişinin doğrudan yukarı katlara ulaşan merdivene ulaşmasını sağlayan kapı bulunduğu için, çalışan personel garaj içerisinde dolaşmaması konusunda uyarılmıştır; k) Sağlık Merkezindeki Elektro Kardiyo Grafi (EKG), tansiyon aletleri vb. tıbbi cihazın kalibrasyonları yaptırılmış ve periyodik hale getirilmiştir verilebilir. Uygulamalar öncesi ve sonrası 60 tehlikenin risk kategori-sindeki değişim Şekil 2 de görülmektedir. Kategori V, IV ve III deki toplam tehlike 41’den 4’e inmiş durumdadır. Kuruluş yeni risk değerlendirme döneminde artık sade-ce bu 4 tehlike üzerine odaklanacaktır.

3. SONUÇBu makalede bir kamu kuruluşunda Risk Analiz uygulaması adımlarıyla beraber açık-lanmıştır. Kamu kuruluşunda böyle bir çalışmada işçilerin sağlığı ve güvenliğini etki-leyen tehlikeler ve risk seviyeleri belirlenmiş ve tehlikelerin risk seviyeleri azaltılarak daha güvenli bir çalışma ortamı oluşturulmuştur. Çalışma öncesi ve sonrasında teh-likelerin risk kategorilerindeki değişimler (Kategori V, IV ve III deki toplam tehlike sayısı 41’den 4’e inmiştir) çalışmanın önemini ortaya koymaktadır. Risk analiz çalış-maları dönemsel (örneğin yıllık) olarak tekrarlanarak devam etmesi gerekir. Ancak her yeni dönemde iş yükü azalarak devam edeceği göz önüne alınmalıdır. Örneğin çalışmanın yapıldığı kuruluşta yeni risk değerlendirme döneminde artık sadece 4 teh-like üzerine odaklanacaktır.

Yapılan çalışma personel sayısı ve kuruluşun içinde bulunduğu sektör farkı gözetmek-sizin tüm kuruluşlara örnek olabilecek bir çalışmadır. Bu tarz çalışmaların bu maka-lede olduğu gibi sistematik olarak gerçekleştirilmesi ve raporlanması oldukça önem-lidir. Çalışma ile ilgili bir diğer önemli husus da tehlikelerin her zaman görülebilir olmadığıdır. Tehlikelerin belirlenmesi sırasında tüm personelin görüşlerinin alınması ve yapılmış benzer çalışmaların ve uzmanların görüşlerinin dikkatlice incelenmesi oldukça önemlidir.

KAYNAKÇA1. TS ISO/IEC Kılavuz 73, “Risk Yönetimi-Terim ve Tarifler, Standardlarda Kullanmak

İçin Rehber” 2005 (ISO GUIDE 73: 2009).

2. TS ISO 31000, “Risk Yönetimi - Prensipler ve Kılavuzlar” 2011.

3. UNECE, 2008, “General Guideline for the Calculation of Risks in the Transport of Dangerous Goods by Road,” http://www.unece.org, son erişim tarihi: 25.11.2015.



4. Düğenci, M., Konuşkan, Ö. 2016. “Risk Yönetiminin Dünü, Bugünü ve Geleceği,” http://docplayer.biz.tr/7578174, son erişim tarihi:30.12.2016.

5. Kalkan, M. E., Deniz, V. 2013. “Risk Kavramı Üzerine,” Türk Tabipleri Birliği Mesleki ve Sağlık Güvenlik Dergisi, cilt Nisan-Mayıs-Haziran, sayı 48, s. 43-48.

6. Turan, A, Müezzinoğlu, A. 2006. “Risk Değerlendirme Yöntemleri,” Mesleki Sağlık ve Güvenlik Dergisi (MSG), cilt 7, sayı 25, s. 32-36.

7. Özkılıç, Ö. 2005. İş Sağlığı ve Güvenliği Yönetim Sistemleri ve Risk Değerlendirme Metodolojileri, 4724, TİSK, Ankara.

8. Emhan, A. 2009. “Risk Yönetim Süreci ve Risk Yönetmekte Kullanılan Teknikler,” Ata-türk Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Dergisi, cilt: 23, sayı: 3, 2009

9. Hafızoglu, M., E. 2006. “Bina Yapımında Yaşanan Kazalar ve Bir Risk Değerlendirme Çalısması,” Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

10. Yenigün, K., Erkek, C. 2002. “Risk Mühendisliği Yaklaşımıyla Baraj Güvenliğinin İr-delenmesi,” GAP IV. Mühendislik Kongresi Bildiriler Kitabı, 06-08 Haziran 2002, Şan-lıurfa.

11. Akpınar, T., Çakmakkaya, B. Y. 2014. “İş Sağlığı ve Güvenliği Açısından İşverenlerin Risk Değerlendirme Yükümlülüğü.” Çalışma ve Toplum, cilt 40, sayı 1, s. 273-304.

12. Nunes, I. L. 2010. “Risk Analysis for Work Accidents based on a Fuzzy Logics Model”, 5th International Conference of Working on Safety - On the Road to Vision Zero?” Roros, Norway.

13. Laitinen, H., Vuorinen, M., Simola, A. 2012. “İmalat Sanayinde İş Sağlığı ve Güvenli-ği Yönetimi,” Finceden Çeviren: Libellus Çeviri Hizmetleri, İstanbul, MESS (Türkiye Metal sanayicileri Sendikası), s.191-197.

14. Ceylan, H., Başhelvacı,V. S. 2011.“ Risk Değerlendirme Tablosu Yöntemi İle Risk Analizi: Bir Uygulama”, “ International Journal of Engineering Research and Development,” cilt 3, sayı 2, s. 25-33.

15. Fine, W., T. 1972. Mathematical Evaluation for Controlling Hazards, Journal of Safety Research, cilt 3, sayı 4, s. 157-166.



Review Article

İş Güvenliği Donanımlarına Özel Bir Bakış: Abkant Örneği

Ahmet Efe Şeker*1, Şenol Durmuşoğlu2, Egemen Sulukan3, Doğuş Özkan4

ÖZİnsanlığın artan ihtiyaçlarını karşılamak üzere geliştirilen teknolojilerde kaydedilen ilerlemeler farklı sana-yi kollarını doğurmuştur. Her bir sanayi kolunun kendine has çalışma usulleri ve üretim yöntemleri olduğu gibi yapılacak işlere uygun iş güvenliği önlemleri de alınmalıdır. Farklı maksatlarla geliştirilen makinele-rin üretim fonksiyonlarını icra edebilecek şekilde özel olarak tasarlanmasının yanında bu makinelere ait güvenlik donanımlarının da makinenin sebep olabileceği kazalara ve operatörün maruz kalabileceği olası tehlikelere karşı ayrıca tasarlanması gerekir. Bu çalışma, sac bükme işlemlerinde kullanılan abkantların gü-venlik donanımlarının detaylı olarak incelenmesini ve makinelerde ilave koruyucu sistemler kullanmanın teknik ve hukuki gerekliliğini ortaya koymayı amaçlamaktadır.

Anahtar Kelimeler: İş sağlığı ve güvenliği, abkant, güvenlik donanımı

A Special View to Occupational Safety Equipments:Press Brake Example

ABSTRACTIncreasing needs of humankind and the progress of technology has created different industries. Since each industry has its specific working and production methods, relevant safety precautions should be taken appropriately. In addition to the design of machines to perform the production functions developed for various purposes, it is also a requirement that safety equipment of these machines should be handled separately against possible hazards and the accidents caused by the machine and the operator. This paper aims to examine the safety equipment of press brakes used in sheet metal bending operations in detail and to indicate the technical and legal necessity of using additional safety systems in machines.

Keywords: Occupational health and safety, press brake, safety system

* İletişim Yazarı Geliş/Received : 10.05.2018 Kabul/Accepted : 12.06.2019 1 Milli Savunma Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, İstanbul - [email protected], ORCID: 0000-0002-5901-31862 Dr., Öğr. Üyesi, Milli Savunma Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, İstanbul - [email protected], ORCID: 0000-0003-3232-84843 Dr., Öğr. Üyesi, Milli Savunma Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, İstanbul - [email protected], ORCID: 0000-0003-1138-24654 Dr., Öğr. Üyesi, Milli Savunma Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, İstanbul - [email protected], ORCID: 0000-0002-3044-4310

Şeker, A. E., Durmuşoğlu, Ş., Sulukan, E., Özkan, D.


1. GİRİŞÜlkemizde iş sağlığı ve güvenliği ile ilgili ilk adım 1945 yılında Çalışma Bakanlığı’nın kurulması ile atılmıştır. O tarihten bu yana iş sağlığı ve güvenliği ile ilgili yasal mev-zuatımız ve organlarımız çağın gerektirdiği şekilde birtakım değişim ve dönüşümlere uğramıştır. Bu değişimlerin sonucunda, bugün ülkemizde iş sağlığı ve güvenliğinin yasal dayanağı 30 Haziran 2012 tarihinde yayımlanarak yürürlüğe giren 6331 Sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’dur. Yürürlükteki yasal mevzuatın uygulanması ise İş Sağlığı ve Güvenliği Genel Müdürlüğü’nün sorumluluğundadır [1].

Uluslararası Çalışma Örgütü (ILO) iş kazasını “işten kaynaklanan veya iş sırasında ortaya çıkan, ölümcül veya ölümcül olmayan bir yaralanma ile sonuçlanan durum” şeklinde tanımlamıştır [2]. Bu tanım doğrultusunda, iş güvenliğinin sağlanabilmesi için planlanmamış ve beklenmeyen olayların doğurabileceği olası risklere karşı ha-zırlıklı olunması gerekmektedir. Gerçekleşebileceği değerlendirilen bir kazadan ko-runmak için kazanın gerçekleşmesini bekleyip kaza anında çözüm üretmeye çalışmak ve bu kazadan edinilen bilgi ile aynı kazayı tekrar yaşamamak için önlemler almaya çalışmak yerine, proaktif bir yaklaşımla kaza gerçekleşmeden olası tehditlerin ve risk-lerin belirlenerek önlem alınması daha uygundur.

ILO, 2008 yılında dünya genelinde 2,3 milyondan fazla kişinin iş ile ilgili kazalar veya hastalıklar sebebi ile hayatını kaybettiğini tahmin etmektedir. Bu tahmin, günde ortalama 6300’den fazla kişinin işle alakalı bir sebepten ötürü hayatını kaybetmiş ol-ması anlamına gelmektedir [3]. Kazaların önlenebilmesi için iş güvenliği kültürünün oluşması, makinelerle yapılan çalışmalar için güvenlik talimatlarının belirlenmesi ve bu talimatlara uyulması gerekmektedir. Bunun yanı sıra işçilerin disiplinsiz ve dik-katsiz çalışması durumunda maruz kalabileceği tehlikeler hakkındaki farkındalığı ve sorumluluk bilinci kazaların önlenebilmesinde önemli rol oynar. Önlenemeyecek tür-den kazaların doğurabileceği muhtemel olumsuzlukları en aza indirgeyebilmek için ise kişisel koruyucu donanım (KKD) kullanımı ve makinenin fonksiyonuna yönelik güvenlik donanımlarının kullanımı ön plana çıkmaktadır. KKD ve makinelerde kulla-nılan güvenlik donanımları işçiyi yaptığı işten kaynaklanabilecek türden kazalara kar-şı koruyacak ve işçinin iş kazasını olabilecek en az zararla atlatmasını sağlayacaktır.

Maalesef günümüzde bazı işverenler hala iş sağlığı ve güvenliği ile ilgili masraflardan kaçınmaktadır. Oysa iş sağlığı ve güvenliğine yapılan yatırımların işletmeyi zarara sokmadığı, aksine olası kazalardan doğabilecek hammadde kaybı, makine onarım ma-liyeti, işçiye ödenecek tazminat, yerine getirilmeyen yükümlülüklerden kaynaklı idari para cezaları, hatta hapis cezaları gibi olumsuzlukları önlediği ortadadır. Örneğin; 2006 yılında, tersane inşaatına beton getiren firmanın beton pompası hortumunun pat-laması nedeniyle 7 metre yüksekliğindeki inşaattan düşen bir işçinin açtığı tazminat



davası ile kazaya neden olan şirket 1 milyon 650 bin TL tazminata mahkûm edilmiştir. Kazaya uğrayan işçinin "Kaza olmaması, işçilerin ölmemesi ve özürlü olmamaları için işverenlerin daha dikkatli olmaları gerekir. İşverenlerin sırf maliyetinin fazlalı-ğı nedeniyle iş güvenliği önlemlerini almaktan kaçınmamaları gerekir. Aksi takdirde işverenler dava sonunda daha fazla tazminatla karşı karşıya kalabilirler." şeklindeki sözleri ise iş güvenliğini sağlayacak harcamalardan kaçınmamanın önemi hakkında ibret verici bir referans niteliğindedir [4]. Yine 2006 yılında çift el kumandalı eksant-rik preste meydana gelen bir iş kazası ile ilgili olarak mahkemeye sunulan bilirkişi raporunda, işçinin tecrübeli olmadığı halde gerekli eğitim verilmeden iş başı yap-tırıldığına ve işçiye koruyucu donanım verilmediğine atıfta bulunulmuş ve işveren kuruluşun %100 oranında kusurlu bulunduğu ifade edilmiştir [5].

ABD Çalışma Bakanlığı’na bağlı OHSA’nın verilerine göre 1984 yılından 2019 yılına kadar abkantlarla ilişkili 287 iş kazası gerçekleşmiştir. Bu kazaların 8 tanesi ölümlü kazalardır. Şekil 1’de abkantlarla ilişkili gerçekleşen iş kazalarının yıllara göre da-ğılımı verilmiştir. En fazla iş kazası 39 tane ile 2017 yılında gerçekleşmiştir. 2017 yılından önce ise abkantlarla ilişkili iş kazalarının gerçekleşme sıklığının en yüksek olduğu aralık 1996-1999 yılları arasıdır. 1984 yılından 2013 yılına kadar her yıl ab-kantlarla ilişkili en az 1 iş kazası gerçekleşmiş olmasının yanında 2013’ten 2017’ye kadar hiç iş kazası olmaması ve 2017’deiş kazası sayısının 1984’ten beri en yüksek değerine çıkması dikkat çekicidir. 1984-2019 yılları arasında abkantlarla ilişkili iş kazalarının yıllık ortalaması 8’in üzerindedir [6].

Bu çalışma, sac bükme işlemlerinde kullanılan abkantların güvenlik donanımlarının detaylı olarak incelenmesini ve genel olarak makinelerde, özelde ise abkantlarda ilave koruyucu sistemler kullanmanın teknik uygunluğunu ve hukuki gerekliliğini ortaya koymayı amaçlamaktadır.

05

1015202530354045

2017

2015

2013

2011

2009

2007

2005

2003

2001

1999

1997

1995

1993

1991

1989

1987

1985

Şekil 1. 1984-2019 Yılları Arası Abkantlarla İlişkili İş Kazası Sayısı [6]



2. İŞ SAĞLIĞI VE GÜVENLİĞİ ALANINDA ÖNCEKİ ÇALIŞMALARMakinelerde güvenlik donanımları kullanmanın iş sağlığı ve güvenliği açısından ge-rekliliği ve yasal zorunluluğu çeşitli çalışmalarla ele alınmıştır. Özkılıç [7] güvenli makinelerin imalatçı ve kullanıcı için hukuki güvence sağladığını ifade etmiş ve TS EN 12100 standardına dikkat çekerek risk analizi ve risk tetkikinin adımlarından bah-setmiştir. TS EN 12100’e Göre Risk Analizi ve Risk Tetkikinin Adımları Şekil 2’de verilmiştir.

Büküm makineleri imalatı yapan Amada firmasının Şubat 2016’da yayımladığı gü-venlik kılavuzu abkantlarda kullanılabilecek güvenlik donanımları ile ilgili bilgi ve tavsiyeler vermektedir. Kılavuzun sonunda yapılması planlanan işlemlere göre hangi güvenlik donanımlarının seçilmesi gerektiği hakkında tavsiye veren bir tablo ve örnek kaza raporu yer almaktadır [8].

ABD Çalışma Bakanlığı’na bağlı OHSA’nın “Machine Safeguarding at the Point of Operation” adlı teknik kaynaklar bölümü yayınında abkant ile çalışmada oluşabilecek tehlikeler tanımlanmış ve bu tehlikelerden korunmak için alınabilecek önlemler anla-tılmıştır. Ayrıca belgede abkantlarda kullanılabilecek bazı güvenlik donanımlarından bahsedilmiş ve abkant operatörünün nasıl çalışması gerektiği tarif edilmiştir [9].

Pehlivan [10] metal sanayi sektöründeki makine ve ekipmanların potansiyel riskleri-nin değerlendirilmesi konusuna değindiği çalışmasında abkant pres için risk değer-lendirmesi yapmıştır. Bu çalışmada abkantlarda yaşanan kazaların çoğunlukla büküm sırasında parmak kaptırılması şeklinde olduğunu ifade edilmiştir. Şekil 3’te abkant pres için risk değerlendirmesi tablosu yer almaktadır. Tabloda mekanik riskler ve teh-likeler ortaya konmuştur. Bu risklerin oluşturabileceği tehlikeli durumların oluşma olasılığı, oluşma sıklığı, yaralanma şiddeti ve maruz kalan kişi kısımları belirtilerek riskler anlamlandırılmış ve sonuç bölümünde risklerin şiddetleri belirtilmiştir.

Pouliquen ve arkadaşları [11] sanal gerçeklik ile modelledikleri abkant ve sanal eller-le yaptıkları çalışmada işçiyi tehlikeye atmadan abkant güvenlik donanımlarının test ve tasarımlarının yapılmasında sanal gerçekliğin katkısını vurgulamıştır. Çalışmada makine ile ilgili risklere (M), iş istasyonu çevre etkileri ile ilgili risklere (E) ve birinin bu riskleri kontrol etme kabiliyeti ile ilgili risklere (P) bağlı bir genel risk endeksi (R) kullanılmıştır. Hesaplanan değerlerle risk seviyesi tahmin edilerek önceden tanımlan-mış tehlike dereceleri ile karşılaştırılabilir.

İş sağlığı ve güvenliği donanımları ve abkantlarla ilgili yapılmış birtakım çalışmalar ve bilgi veren dokümanlar olsa da literatürde güvenlik donanımları ve abkantların birlikte incelendiği bir çalışmaya rastlanamamıştır. Bu açıdan, bu çalışmanın güvenlik donanımları ve abkantlar hakkında literatüre katkıda bulunması beklenmektedir



Şekil 2. TS EN 12100’e Göre Risk Analizi ve Risk Tetkikinin Adımları [7]

Şekil 3. Abkant Pres İçin Risk Değerlendirmesi [10]



3. MATERYAL VE METOT

3.1 Materyal

Abkant, CNC kontrollü bir sac metal büküm makinesidir. Abkantlar çeşitli tonajlarda (30-500 ton arası) ve genişliklerde (1000-8000 mm arası) olabilirler. Büküm işlemini gerçekleştiren üst ve alt kalıpları vardır. Üst kalıplar (erkek kalıp) "V" şeklinde, alt kalıplar (dişi) ise yine "V" şeklinde olup, erkek kalıbın tam olarak içine oturmasını sağlar. Arasında kalan sac levhayı büyük bir hidrolik kuvvet uygulayarak programla-nan şekilde büker [12].

CNC’de bükülecek parçaların açınımı, arka dayama pozisyonları, bükme sıraları, bükme açıları için gerekli strok ve kalıplar ile bükülecek parçanın uyumluluğu, mal-zeme bilgileri tanımlanmak şartı ile kontrol ünitesi tarafından otomatik olarak yapılır. Ayrıca büküm esnasında herhangi bir çarpma olup olmadığını ve kontrol ünitesinin tipine göre bükümleri üç boyutlu olarak izleyebilme imkânı da vardır. Eklenen bu ye-niliklerle abkant tezgahları günümüzde eksisinden çok daha güvenli ve kullanışlıdır. Abkant tezgahlarına eklenen yeniliklere son yıllarda bir yenisini de Bytronic firması eklemiştir. Firmanın geliştirdiği kalıp değiştirici sayesinde operatörün veya teknisye-nin müdahalesi olmaksızın robotik bir kol vasıtasıyla tezgahta kullanılan kalıp değiş-tirilebilmektedir [13]. Bu sistem sayesinde hızlı ve hassas bir şekilde kalıp değişimi yapılabilinmesinin yanında operatörün iş yükü de önemli ölçüde azalmış olur. Ope-ratörün kalıp değişimi işlemi için kalıplara dokunmasına gerek kalmaması sebebiyle

Şekil 4. CNC Abkant [14]



operatör takım değişimi esnasında gerçekleşebilecek iş kazalarından korunmuş olur. Ayrıca operatörün iş yükünün azalması da yorgunluk ve dikkat dağınıklığından kay-naklanabilecek iş kazalarını azaltacaktır. Şekil 4’te bir abkant resmi verilmiştir [14].

3.2 Metot

Çalışmada güvenliği sağlayabilmek için iş, işçi veya makine ile ilgili meydana gelebi-lecek olumsuzluklar öngörülerek bu olumsuzluklara karşı önlemler alınmalıdır. Mey-dana gelebilecek olumsuzluk senaryoları işi, işçiyi veya makineyi farklı yönlerden tehdit edebilir. Bu bağlamda, tek bir güvenlik önlemi alarak güvenliği sağlamak çoğu zaman mümkün olmamaktadır. Abkant ile çalışma esnasında meydana gelebilecek türden kazalara karşı tasarlanmış birçok güvenlik donanımı vardır. Bu donanımlar farklı üreticiler tarafından farklı isimlerle piyasaya sürülmüş olsalar da aynı tehlike için tasarlanan güvenlik donanımlarının çalışma prensipleri de aynıdır. Bu çalışmada abkant güvenlik donanımları güvenlik bariyeri, parmak koruma lazer sistemi, yan ko-rumalar, arka koruma, üç pozisyonlu ayak pedalı, ön sac destek sistemi, arka dayama sistemi, çift el kumanda sistemi, otomatik strok durdurma cihazı ve güvenlik PLC’si olmak üzere 10 başlıkta ele alınmıştır. Ayrıca genel olarak makinelerde, özel olarak ise abkantlarda güvenlik donanımı kullanmanın yasal gerekliliği üzerinde durulmuş-tur.

3.2.1 Güvenlik Bariyeri

Çalışma bölgesinin önünde üst kalıbın hareket eksenine dik şekilde konumlandırılan bir sistemle oluşturulan bir ışın perdesinden ibarettir. Şekil 5’te Fiessler [15] firması-nın ürettiği bir güvenlik bariyerinin resmi verilmiştir.

Şekil 5. Güvenlik Bariyeri [15]



Üst kalıbın parçayı bükmek için harekete geçmesi sırasında eğer ışınlar bir engele çar-parsa çeneler çalışmayı durdurur. Kalıpların ayrılması esnasında ışınlar engele çarpsa da kalıplar ayrılmaya devam eder. Güvenliği artırmak için operatörün ana ışın perdesi ile makine arasına geçmesi ihtimaline karşı yardımcı ışın perdesi de kullanılmalıdır. Böylelikle operatör ana ışın perdesine yakalanmasa bile yardımcı ışın perdesine ya-kalanacaktır ve kalıbın hareketi duracaktır. Ana ve yardımcı ışınların şematik resmi Şekil 6’da verilmiştir [8].

Abkant ile çalışmada güvenlik bariyeri güvenliği büyük ölçüde sağlasa da kullanışlı değildir. Operatörün büküm yaparken çoğu zaman sacı tutması gerekir ve operatör sacı tutarken ışınlar operatöre çarparak kesilmiş olur. Bu durumda güvenlik bariyeri devreye girerek bükümü durdurur ve büküm işlemi tamamlanamaz. Belirtilen kulla-nım zorluğu ve işi yavaşlatıcı etkisi sebebiyle güvenlik bariyeri endüstride fazla tercih edilmez.

3.2.2 Parmak Koruma Lazer Sistemi

Parmak koruma lazer sistemi, sac bükümünün gerçekleştirildiği bölgede alt ve üst kalıp arasında lazer ışını gönderen bir cihazdır. Güvenlik bariyerinde olduğu gibi üst kalıbın parçayı bükmek için harekete geçmesi sırasında lazer ışınları bir engelle kar-şılaşırsa üst kalıp durur ve kalıpların ayrılması esnasında ışınlar bir engele çarpsa da kalıplar ayrılmaya devam eder. Şekil 7’de RF firması tarafından üretilmiş olan bir parmak koruma lazer sistemi görülmektedir [16].

Şekil 6. Güvenlik Bariyerinde Ana ve Yardımcı Işınlar [8]



Parmak koruma lazer sistemi, abkanta lazer ışınları alt ve üst kalıp arasında olacak şekilde bağlanır. Bu sayede operatörün elini veya parmağını kalıpların arasına sıkıştır-ması tehlikesi önlenir ve operatörün parça bükmesi esnasında abkant operatörü tara-fından lazer ışınları engellenmiş olmaz. Lazer ışınları yalnızca alt ve üst kalıp arasına bir engel girerse kesintiye uğrar ki zaten sistemin amacı da böyle bir durumda üst ka-lıbı durdurup emniyeti sağlamaktır. Lazer ışınlarının alt ve üst kalıpların arasında yer alması güvenlik bariyerinde karşılaşılan ışının abkant operatörüne çarpması sebebi ile bükümün durması problemini ortadan kaldırır.

3.2.3 Yan Korumalar

Yan korumalar, abkantın yanlarına takılan koruyuculardır. Operatörün abkantın her-hangi bir yanından alt ve üst kalıp arasına elinin sıkışmasını ve sacın büküm işlemi

Şekil 7. Parmak Koruma Lazer Sistemi [16]

Şekil 8. Abkant Üzerine Uygulanmış Yan Koruma [17]



bittikten sonra dışarı çıkartılması esnasında operatöre veya diğer işçilere çarpmasını önler. Şekil 8’de kırmızı dikdörtgen içine alınan kısımlarda Makbend firmasına ait, abkant üzerine uygulanmış yan korumalar görülmektedir [17].

3.2.4 Arka Koruma

Abkantın arkasına yerleştirilen, yan korumalara benzeyen koruyucudur. Abkantın ar-kasından insan ve malzeme girişini önler. Abkantın arkasına geçişin önlenmesi ile olası bir geçişte arkaya geçen kişinin ellerini alt ve üst kalıp arasına sıkıştırması veya abkantın arkasına geçen kişiye arka dayamanın çarpması gibi tehlikeler önlenmiş olur. Özellikle abkantı kullanan ana ve yardımcı operatör dışındaki işçilerin güvenli-ğini sağlar. Şekil 9’da kırmızı dikdörtgen içine alınmış bölgede Sandıkçılar firmasına ait, abkant üzerine uygulanmış bir arka korumanın resmi görülmektedir [18].

3.2.5 Üç Pozisyonlu Ayak Pedalı

Üç pozisyonlu ayak pedalı bükümün başlatılmasını sağladığı gibi durdurulmasını da sağladığı için bir güvenlik donanımı olarak değerlendirilmektedir. Üç pozisyonlu pe-dalın birinci pozisyonu üst kalıbı durdurur. İkinci pozisyonu ise üst kalıbı harekete geçirerek bükümü başlatır. Son olarak pedala sertçe basılarak üçüncü pozisyona geti-rildiğinde üst kalıp birinci pozisyonda olduğu gibi durur. Üç pozisyonlu ayak pedalı-nın pozisyonları şematik olarak Şekil 10’da verilmiştir.

Şekil 9. Abkant Üzerine Uygulanmış Arka Koruma [18]



Operatörün büküme başladıktan sonra öne doğru dengesini kaybetmesi ve istemeden pedala sertçe basarak pedalı üçüncü pozisyona getirmesi halinde büküm duracaktır. Pedalın özelliği sayesinde böyle bir durumda operatörün eli alt ve üst kalıp arasına girmiş olsa bile büküm işlemi duracağından iş kazası önlenmiş olacaktır. Operatör, bir büküm işlemi esnasında kendini tehlikede hissettiğinde pedalı bırakmak yerine sertçe basma eğiliminde olacaktır. Böyle bir durumda yine üç pozisyonlu ayak pedalı işçiyi iş kazasından kurtaracaktır. Benzer şekilde operatör panik anında pedala sertçe basmak ve ayağını pedaldan çekme ikileminde kalsa bile pedalın birinci ve üçüncü pozisyonları bükümü durduracağı için tehlike yine önlenmiş olacaktır [8].

3.2.6 Ön Sac Destek Sistemi

Ön sac destek sistemi, abkantın önüne monte edilir ve sacı taşır. Abkant operatörünün ön sac destek sistemi sayesinde sacı taşımasına gerek kalmaz. Bu sistem, özellikle sacın ağır olduğu durumlarda operatörün fazladan yorulmasını önler. Ayrıca ön sac

Şekil 10. Üç Pozisyonlu Ayak Pedalının Pozisyonları [8]

Şekil 11. Ön Sac Destek Sistemi [19]



destek sistemi sacın alt ve üst kalıp arasına yerleştirilmesini kolaylaştırdığı için sacın alt ve üst çene arasına destek olmadan yerleştirilmeye çalışılması esnasında sacın dal-galanması ile operatöre zarar vermesini önler. Şekil 11’de Dener Makine’nin ürettiği bir ön sac destek sistemi görülmektedir [19].

3.2.7 Arka Dayama

Arka dayama, bükümün yapılacağı ölçü ayarlandıktan sonra iş parçasının kaymasını önler. Bu sistem sayesinde iş parçası alt kalıp ve arka dayama üzerindeki basamağın üstüne oturur ve iş parçasının kayarak büküm ölçüsünün bozulması önlenir. Arka da-yama bir abkant güvenlik donanımı olarak değerlendirilmektedir. Çünkü arka dayama sistemi sayesinde sacın büküleceği noktanın ölçüsü ayarlanırken operatörün elini alt ve üst kalıp arasına sokması gerekmez. Arka dayama sistemi bilgisayar kontrollü ola-rak istenen ölçüye getirilir ve iş parçası arka dayamaya dayandırıldığında büküm için doğru konumda olur. Şekil 12’de Baykal firmasının ürettiği bir arka dayama sistemi verilmiştir [20].

3.2.8 Çift El Kumanda Sistemi

Çift el kumanda sistemi, üzerinde büküm yapılmasını sağlayan iki düğme ve bir acil durum durdurma düğmesi bulunan stant tipi bir kontrol cihazıdır. Bu cihaz, üzerin-deki düğmelere aynı anda basılması ile çalışır. Eğer iki düğmeye de basılmazsa veya

Şekil 12. Arka Dayama Sistemi [20]



düğmelerin önce birine daha sonra diğerine basılırsa büküm gerçekleşmez. Çift el ku-manda sistemi ile operatörün ellerinin kumanda üzerindeki butonların üzerinde olacak şekilde çalışması sağlanır. Bu sayede operatörün elini alt ve üst kalıp arasına sıkıştır-ma riski önlenir. Şekil 13’te Şahin Makine tarafından üretilmiş bir çift el kumanda sistemi yer almaktadır [21].

3.2.9 Otomatik Strok Durdurma Cihazı

Otomatik strok durdurma cihazı bükümün güvenli bir şekilde gerçekleştirilmesinin kontrolünü sağlar. Operatör pedala ilk bastığında üst kalıp iş parçasına aralarında 6

Şekil 13. Çift El Kumanda Sistemi [21]

Şekil 14. Otomatik Strok Durdurma Cihazının Çalışma Mantığı [8]



mm kalana kadar yaklaşır ve durur. Bu esnada operatör güvenliği ve ölçünün doğ-ruluğunu kontrol edebilir. Operatör pedala ikinci kez bastığında büküm tamamlanır. Pedala ilk basıldığı anda üst kalıp parçaya aralarında 6 mm kalacak kadar yaklaştığı için kalıpların arasına veya parça ile kalıp arasına parmak sıkışma riski büyük ölçüde azalmış olur. Şekil 14’te otomatik strok durdurma cihazının çalışma mantığı şematik olarak gösterilmiştir.

3.2.10 Güvenlik PLC’si

Abkant ile çalışmada güvenliği sağlayabilmek için diğer güvenlik donanımlarına ek olarak bir güvenlik PLC’si kullanılabilir. Güvenlik PLC’si; CPU, haberleşme ve giriş-çıkış modüllerinden oluşmaktadır. Abkant üzerindeki bütün güvenlik donanımlarının güvenlik PLC’sine bağlanması ve programlanması ile güvenlik sağlanır. Sağladığı güvenliğin yanında güvenlik PLC’sinin kurulumu oldukça zahmetlidir. Bütün güven-lik donanımları tek bir merkezden yönetileceğinden, güvenlik PLC’sinin kurulumu için makine ve elektrik panosu üzerinde birçok değişiklik gerekmektedir. Şekil 15’te SICK firmasının ürettiği bir güvenlik PLC’sinin resmi verilmiştir [22].

3.2.11 Hukuki Gereklilik

İş sağlığı ve güvenliği donanımlarını temin etmek ve kullanılmasını sağlamak işve-renin, bu donanımları talimatına uygun bir şekilde kullanmak da işçinin yükümlülü-ğüdür. Bilinçli ve yaptığı işe saygı duyan her işveren de işçi de iş sağlığı ve güvenliği donanımları hakkındaki sorumluluk sahibidir. Öte yandan iş sağlığı ve güvenliği do-nanımları için yapılan yatırımları gereksiz masraf olarak niteleyen işverenler ve “bir şey olmaz” düşüncesi ile güvenlik donanımlarını kullanmak istemeyen işçiler de var-

Şekil 15. Güvenlik PLC’si [22]



dır. Bu bilgi eksikliği ve sorumsuzluktan kaynaklanan düşüncelerin işi ve işçiyi tehdit etmemesi için güvenlik donanımları 6331 sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’nun çeşitli kısımlarında ele alınmıştır.

6331 sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’nun ikinci bölümünde yer alan 4’üncü maddede “işverenin sorumlulukları” konusuna değinilmiştir. İlgili maddenin 1’inci fıkrasının a bendi “Mesleki risklerin önlenmesi, eğitim ve bilgi verilmesi dâhil her türlü tedbirin alınması, organizasyonun yapılması, gerekli araç ve gereçlerin sağlan-ması, sağlık ve güvenlik tedbirlerinin değişen şartlara uygun hale getirilmesi ve mev-cut durumun iyileştirilmesi için çalışmalar yapar” hükmünü amirdir.

6331 sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’nun ikinci bölümünde yer alan 9’uncu maddede “Risk değerlendirmesi, kontrol, ölçüm ve araştırma” konusuna değinilerek ilgili maddenin 2’nci fıkrasında “İşveren, yapılacak risk değerlendirmesi sonucu alı-nacak iş sağlığı ve güvenliği tedbirleri ile kullanılması gereken koruyucu donanım veya ekipmanı belirler” hükmünü amirdir.

6331 sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’nun ikinci bölümünde yer alan 16’ncı maddede “çalışanların bilgilendirilmesi” konusu açıklanmıştır. İlgili maddenin 2’nci fıkrasının a bendinde “İşyerinde karşılaşılabilecek sağlık ve güvenlik riskleri, koruyu-cu ve önleyici tedbirler” ifadesi kullanılarak işverenin çalışanları risklerden korunmak için kullanılması gereken koruyucular ve alınması gerekli önlemler konusunda bilgi-lendirmesi gerektiği vurgulanmıştır.

6331 sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’nun ikinci bölümünde yer alan 18’inci maddede “Çalışanların görüşlerinin alınması ve katılımlarının sağlanması” konusuna değinilmiştir. İlgili maddenin 2’nci fıkrasında “İşveren, destek elemanları ile çalışan temsilcilerinin aşağıdaki konularda önceden görüşlerinin alınmasını sağlar” denilmiş ve ilgili fıkranın b bendinde de “Risk değerlendirmesi yapılarak, alınması gereken koruyucu ve önleyici tedbirlerin ve kullanılması gereken koruyucu donanım ve ekip-manın belirlenmesi” ifadesi ile, işle doğrudan muhatap olan işçilerin yaptıkları işin neden olabileceği tehlikeye göre güvenlik donanımı talep edebilmelerine hukuki bir dayanak sağlanmıştır. Ayrıca aynı maddenin 3’üncü fıkrasında “Çalışanların veya ça-lışan temsilcilerinin, işyerinde iş sağlığı ve güvenliği için alınan önlemlerin yetersiz olduğu durumlarda veya teftiş sırasında, yetkili makama başvurmalarından dolayı hakları kısıtlanamaz” ifadesi ile işçilerin sosyal haklarını kaybetme korkusu yaşama-dan güvenlikle ilgili endişelerinin giderilmesi için gerekli adımları atabilmelerinin önü açılmıştır.

6331 sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’nun ikinci bölümünde yer alan 19’uncu maddede “çalışanların yükümlülükleri” konusuna atıfta bulunularak ilgili maddenin 2’nci fıkrasında çalışanların, işveren tarafından verilen eğitim ve talimatlar doğrultu-sunda yükümlülükleri açıklanmıştır. İlgili fıkranın a bendinde “İşyerindeki makine,



cihaz, araç, gereç, tehlikeli madde, taşıma ekipmanı ve diğer üretim araçlarını kural-lara uygun şekilde kullanmak, bunların güvenlik donanımlarını doğru olarak kullan-mak, keyfi olarak çıkarmamak ve değiştirmemek” hükmü ile c bendinde “İşyerindeki makine, cihaz, araç, gereç, tesis ve binalarda sağlık ve güvenlik yönünden ciddi ve yakın bir tehlike ile karşılaştıklarında ve koruma tedbirlerinde bir eksiklik gördükle-rinde, işverene veya çalışan temsilcisine derhal haber vermek” hükmü yer almaktadır. Buna göre işçi hem güvenlik donanımlarını kullanmak konusunda, hem de güvenlik donanımlarında bir problem olması durumunda bunu işverene bildirmek konusunda yükümlülük altına sokulmaktadır.

3.2.12 Teknik Uygunluk

Abkantlarda ve diğer makinelerde güvenlik donanımları kullanılmasının hukuki bir gereklilik olmasının yanında bu donanımların olası tehlikeleri önlemeye uygun yapı-da olması da bir gerekliliktir. Makinelerde kullanılan güvenlik donanımlarının teknik uygunluğu 17 Mayıs 1983 tarihli Resmi Gazete’de yayınlanan Makina Koruyucuları Yönetmeliği’ne ve 3 Mart 2009 tarihli Resmi Gazete’de yayınlanan Makina Emniyeti Yönetmeliği’ne göre belirlenmektedir.

Makina Koruyucuları Yönetmeliği’nde güvenlik donanımları “Koruyucu” adı ile ele alınmıştır. Yönetmeliğin 4’üncü maddesinde “Koruyucular, operatör ile makina ve tezgahta görevli diğer personeli kaza, iş kazaları ve meslek hastalıklarına karşı koru-yacak, parça sıçraması, gaz, toz intişarı gibi durumları da önleyecek nitelik ve biçimde olacaktır. Koruyucular, tezgahla doğrudan ilgisi olmamakla birlikte tezgah veya maki-na çevresinde bulunanların da hareket eden kısımlarla temasını önleyecektir” ifadeleri ile güvenlik donanımlarının sahip olması gereken nitelikler geniş bir çerçevede ortaya konmuştur. Yönetmeliğin 5’inci maddesinde “Koruyucuların tasarımı ve tezgah üze-rinde tespiti tezgahta çalışanları engellemeyecek, üretimi aksatmayacak ve kaliteyi bozmayacak biçimde olacaktır” ifadesi ile güvenlik donanımlarının ergonomisine ve verimine atıfta bulunulmuştur. 6’ncı maddede güvenlik donanımlarının bakımına de-ğinilerek “Koruyucular, amaca uygun, kullanılması kolay sağlam ve dayanıklı olacak, gerektiğinde çıkarılmadan bakımı yapılabilecek şekilde olacaktır” denilmiştir. 7’nci maddede ise pres, giyotin ve benzeri tezgahlarda, koruyucunun operasyon noktasın-dan uzaklığına göre koruyucu aralıkları verilmiştir. İlgili maddede “Bu ölçüler esas olmakla birlikte, çalışan elini düz olarak tezgah tablası üzerinde hareket ettirdiğinde, koruyucu aralığından geçen parmak uçları operasyon noktasına ulaşamayacaktır” de-nilerek verilen ölçülerin bir tavsiye niteliğinde olduğu açıklanmıştır. Pres, giyotin ve benzeri tezgahlarda, koruyucunun operasyon noktasından uzaklığına göre koruyucu aralıkları Tablo 1’de verilmiştir [23].

Makina Koruyucuları Yönetmeliği’nin 9’uncu maddesinde “Her makinanın özelliği-ne göre operasyon noktaları uygun koruyucu içine alınacak, varsa ilgili Türk Stan-



dardına uygun olacaktır. Hareketli kısımlarda aynı şekilde korunacaktır.” ifadesi yer almaktadır. Benzer bir şekilde 10’uncu maddede “Yurtiçinde yapılan makina ve tez-gahların koruyucuları yapımcı firma tarafından ilgili Türk standartlarına uygun olarak yapılacaktır. Türk Standardı olmayan koruyucular için yapımcı firma Türk Standartlar Enstitüsünden uygun koruyucu standardının yapılmasını isteyecektir. Ancak standart hazırlanıncaya kadar Türk Standartlar Enstitüsünün göstereceği esaslara uyacaktır.” ifadesi yer almaktadır. Bu son iki maddede güvenlik donanımlarının TSE’ye uygun-luğuna atıfta bulunulmuştur. Güvenlik donanımlarında TSE’ye uygunluk şartı koşul-ması şüphesiz ki daha güvenilir cihazların kullanılmasını sağlayacaktır. Makina Em-niyeti Yönetmeliği’nde güvenlik donanımları “emniyet aksamı” adı ile ele alınmıştır. Makine Koruyucuları Yönetmeliği, güvenlik donanımlarının sahip olması gereken özellikleri ve makinaların uygunluklarını düzenleyen bir yönetmeliktir. Makina Em-niyeti Yönergesi kapsamındaki makinaların “CE” işareti taşıması zorunludur. CE İşa-reti, ürünün ilgili teknik düzenlemesine uygun olduğunu ve ürünlerin amacına uygun kullanılması halinde insan can ve mal güvenliği, bitki ve hayvan varlığı ile çevreye zarar vermeyeceğini gösteren bir işarettir [24]. Üretilen makinelerin CE işareti taşıya-bilecek uygunluğa getirilmesi için Makine Emniyeti Yönetmeliği’nin 5’inci maddesi-nin 1’inci fıkrasında yer alan a, b, c, d ve e bentleri sırası ile uygulanmalıdır.

Makine Emniyeti Yönetmeliği’nin 5’inci maddesinin 1’inci fıkrasının a bendine göre imalatçı veya yetkili temsilcisi, makineyi piyasaya arz etmeden ve/veya hizmete sun-madan önce yönetmeliğin Ek I kısmında yer alan ilgili temel sağlık ve güvenlik ku-rallarını sağlamalıdır. Bu kısımda yer alan “Mahfazaların ve koruma tertibatlarının karakteristikleri” başlığı altında güvenlik donanımlarının sahip olması gereken özel-likler ifade edilmiştir.

Yönetmeliğin 5’inci maddesinin 1’inci fıkrasının b bendine göre yönetmeliğin Ek VII Bölüm A kısmında bahsedilen teknik dosya temin edilmelidir. Teknik dosya, ma-kinenin yönetmeliğin gerekleriyle uygun olduğunu gösteren bir belgedir, dolayısıyla makinenin tasarımını, imalâtını ve işlevini kapsamalıdır.

Tablo 1. Pres, Giyotin ve Benzeri Tezgahlarda, Koruyucunun Operasyon Noktasından Uzaklığına Göre Koruyucu Aralıkları [23]

Koruyucu Aralığı (en çok mm) Koruyucunun operasyon noktasından uzaklığı (mm)

6 0 - 30

10 38 - 53

13 53 - 78

16 78 - 130

20 130 - 155

22 155 - 180

32 180 - 206



Yönetmeliğin 5’inci maddesinin 1’inci fıkrasının c bendine göre talimatlar gibi gerek-li bilgiler temin edilmelidir. Buna göre piyasaya sürülen makinelerin, nasıl ve hangi kurallar çerçevesinde kullanılması gerektiğini tarif eden, kullanma kılavuzu formatın-da bir yönergesi olmalıdır.

Yönetmeliğin 5’inci maddesinin 1’inci fıkrasının ç bendine göre aynı yönetmeliğin 13’üncü maddesinde belirtilen uygunluk değerlendirmesi için gerekli işlemler yerine getirilmelidir. İlgili maddenin 1’inci fıkrasında “İmalatçı veya yetkili temsilcisi, ma-kinaların bu Yönetmeliğin hükümlerine uygunluğunu belgelemek için bu maddenin ikinci, üçüncü ve dördüncü fıkralarında belirtilen uygunluk değerlendirme işlemlerin-den birisini uygular” hükmünü amirdir. Bu değerlendirme işlemleri Makine Emniyeti Yönetmeliği’nin 13’üncü maddesinin 2’nci, 3’üncü ve 4’üncü fıkralarında yer almak-tadır. Buna göre CE işaretlemesi, işaretleme yapılacak makinenin Makina Emniyeti Yönetmeliği’nin Ek IV kısmındaki listede yer alması halinde üreticinin beyanı ile ya-pılır. Makina Emniyeti Yönetmeliği’nin Ek IV kısmındaki listede yer alan makineler için CE belgelendirmesi onaylanmış kuruluşlar tarafından yapılır [25]. Onaylanmış kuruluşlar da aynı yönetmeliğin Ek XI kısmında belirtilen asgari kriterleri sağlamak zorundadır.

Yönetmeliğin 5’inci maddesinin 1’inci fıkrasının d bendine göre yönetmeliğin Ek II Kısım 1 Bölüm A kısmında içeriği verilen AT Uygunluk Beyanının makineye uygun olarak hazırlaması gerekmektedir.

Yönetmeliğin 5’inci maddesinin 1’inci fıkrasının e bendine göre üretilen makineye aynı yönetmeliğin 16’ncı madde hükümlerine uygun olarak “CE” uygunluk işareti iliştirilmelidir.

4. SONUÇLAR VE YORUMLAMAYapılan bu çalışmada önce abkantların çalışma prensibi açıklanmış ve abkant ile ça-lışmada ortaya çıkabilecek tehlikeler ifade edilmiştir. Abkantlarda kullanılan güvenlik donanımları ve çalışma prensipleri açıklanarak ayrıntılı bir biçimde tanıtılmış, daha sonra her bir güvenlik donanımının önleyebileceği tehlikeler örneklerle tarif edilmiş-tir. Son olarak makine ile yapılan çalışmalarda güvenlik donanımı kullanmanın huku-ki gerekliliği ve kullanılması gereken güvenlik donanımlarının sahip olması gereken nitelikler yasal mevzuat çerçevesinde açıklanmıştır.

Çalışmada tanıtılan güvenlik donanımlarının makine operatörünü oldukça fazla sayı-da tehlikeye karşı koruduğu görülmektedir. Bu durum, makine ile çalışmada güvenlik donanımı kullanmanın ne kadar önemli bir husus olduğunu vurgulamaktadır. Dolayı-sıyla güvenlik donanımlarının kullanılması bir masraf olarak değil, aksine olmazsa olmaz olarak görülmeli ve buna göre hareket edilmelidir. Buna ilaveten, iş sağlığı ve güvenliğinde temel ilke; risklere az veya çok sayıda olmalarına göre önlem almak değil, önlenebilecek tüm riskleri önlemek olmalıdır.



6331 sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu, iş sağlığı ve güvenliğinin yasal dayana-ğını oluşturmaktadır. İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’nda işverenin ve işçinin sorum-luluklarına değinilmiştir. Kanunun çeşitli maddelerinde işveren ve işçinin birbirlerine bilgi vermelerinin gerektiği konular ele alınmıştır. Bu yönüyle İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’nun sorumluluğu tek bir tarafa yüklemediğini ve kolektif bir anlayışa sahip olduğunu söyleyebiliriz. İşçi ve işverenin birbirleri ile fikir alışverişinde bulunma-larına atıfta bulunan hükümler de bu düşünceyi destekler niteliktedir. Öte yandan İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’nda güvenlik donanımlarının teknik uygunluğunu dü-zenleyen Makine Koruyucuları Yönetmeliği’ne ve Makina Emniyeti Yönetmeliği’ne hiç atıfta bulunulmamıştır. Oysa İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’na göre kullanılacak güvenlik donanımının belirlenmesi işverenin sorumluluğundadır ve kanunda ilgili kaynaklara yönlendirme yapılmaması işverenin güvenlik donanımı seçiminde doğru kararı vermesini zorlaştırabilir.

Makina Koruyucuları Yönetmeliği ve Makina Emniyeti Yönetmeliği, güvenlik do-nanımlarının teknik uygunluğuna yasal dayanak oluşturmaktadır. Ancak Makina Ko-ruyucuları Yönetmeliği yalnızca kullanılacak güvenlik donanımlarının sahip olması gereken özellikleri açıklarken, Makina Emniyeti Yönetmeliği daha proaktif bir yak-laşım içermektedir. Makina Emniyeti Yönetmeliği, bir makinanın kullanılabilmesi ve serbestçe piyasaya sürülebilmesi için uygunluk şartlarını sağlaması gerektiğini ifade etmekte ve makinalarda kullanılan güvenlik donanımlarının hangi özelliklere sahip olması gerektiğini de açıklamaktadır. Makina Emniyeti Yönetmeliği makinenin pi-yasaya sürülmesinden önceki süreci içermektedir ve belirtilen gerekliliklerin yerine getirilmemesi halinde makinenin piyasaya sürülemeyeceğini ifade etmektedir. Bu yönüyle Makina Emniyeti Yönetmeliği güvenli olmayan makinelerin kullanılmasına engel olmaktadır.

KAYNAKÇA1. İş Sağlığı ve Güvenliği Değişen ve Gelişen Yüzü İSGGM’nin Son 15 Yılı 2000 - 2015,

T.C. Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı, Ankara, 2016.

2. Investigation of Occupational Accidents and Diseases: A Practical Guide For Labour Inspectors, International Labour Office, Geneva, 2014.

3. ILO Introductory Report: Global Trends and Challenges in Occupational Safety and Health, XIX World Congress on Safety and Health at Work, İstanbul, Eylül 2011.

4. İş Kazasında İşçiye 1 milyon 650 bin TL Tazminat, http://arsiv.dha.com.tr/is-kazasinda-isciye-1-milyon-650-bin-tl-tazminat_795591.html, son erişim tarihi: 20.01.2019.

5. Çift El Kumandalı Eksantrik Preste Meydana Gelen İş Kazası Bilirkişi Raporu, http://www.ismevzuati.com, son erişim tarihi: 20.01.2019.

6. Accident Search Result Page | Occupational Safety and Health Administration, https://www.osha.gov, son erişim tarihi: 20.01.2019.



7. Özkılıç, Ö. 2016. Makine Emniyeti Yönetmeliği ve İş Ekipmanları Yönetmeliği Çerçevesinde Makine Risk Değerlendirmesi, Otomasyon, 20-24.

8. Press Brake Safety Guide, Amada, 2016.

9. Oregon Occupational Safety and Health Administration U.S. Department of Labor 2006, Machine Safeguarding at the Point of Operation, Craig Hamelund

10. Pehlivan, T. 2013. İşçi Sağlığı ve İş Güvenliği Bakımından Denetim Planlamasında Şirketlerde Web Tabanlı Uygulama, Gazi Üniversitesi, Ankara.

11. Pouliquen, M., Bernard, A., Marsot, J., Chodorge, L. 2006. Virtual Hands and Virtual Reality Multimodal Platform to Design Safer Industrial Systems, Computer in Industry, c. 58, p. 46-56.

12. Fournier, R., Fournier, S. 1989. Sheet metal handbook.

13. Introducing Xpert Tool Changer. The Set-up Accelerator!, https://www.bystronicusa.com, son erişim tarihi: 19.01.2019.

14. Metal Teknolojisi CNC Abkantta Bükme, T.C. Milli Eğitim Bakanlığı, Ankara, 2011.

15. Safety Light Curtains, http://www.fiessler.de, son erişim tarihi: 20.01.2019.

16. DSP Lazer Kit (5 Nokta), http://www.rfmakine.com, son erişim tarihi: 20.01.2019.

17. Uğurlu Makine | NC Serisi Hidrolik Abkant Pres, http://www.ugurlumakina.com, son erişim tarihi: 20.01.2019.

18. AD-R Serisi Abkant Pres Durmazlar, https://www.sandikcilar.net, son erişim tarihi: 20.01.2019.

19. Abkant Güvenlik Sistemleri, http://dener.com, son erişim tarihi: 20.01.2019.

20. Arka Dayama Seçenekleri, http://www.baykal.com.tr, son erişim tarihi: 20.01.2019.

21. LFSS Makina | Bursa, http://lfss-sahin.com, son erişim tarihi: 13.11.2017.

22. Safety Systems, http://www.axiscontrols.co.uk, son erişim tarihi: 20.01.2019.

23. 17 Mayıs 1983 Tarihli Makina Koruyucuları Yönetmeliği.

24. CE İşareti, https://www.ekonomi.gov.tr, son erişim tarihi: 20.01.2019.

25. Makine Emniyeti Direktif Kılavuzu, http://www.standartkalite.com, son erişim tarihi: 20.01.2019.



Review Article

Emme Manifoldu Üretiminde Gelişen Teknolojik Uygulamalar

Alper Çetin*1, Sami Sayer2

ÖZİçten yanmalı motorlarda hava emiş sisteminin performansı motorun verimli çalışmasını sağlayan temel girdilerin başında gelmektedir. İçten yanmalı motorlarda hava emiş sisteminin en önemli elemanı emme manifoldudur. Emme manifoldu, motorun istenilen görevi yerine getirebilmesi için; motorun her devrinde yanmayı gerçekleştirecek olan yeterli havayı yanma odalarına gönderen, içten yanmalı ve hibrid motorlu araçların vazgeçilmez bir parçadır. Otomobil üretiminin her alanında olduğu gibi, tarihsel süreç boyunca değişen ve artan ihtiyaçlar karşısında, motorlu araçların genelinde değişen ve farklılaşan üretim yöntemleri ile emme manifoldunun üretimi de üretim teknolojilerindeki gelişmeye paralel olarak hızla değişmektedir. Bu çalışmada, gelişen teknolojik süreçlerin; emme manifoldunun üretim süreçleri üzerindeki etkilerini, sağladığı yenilikleri ve bu teknolojik gelişmelerin emme manifoldu üretimini gelecekte nereye taşıyabile-ceğine dair bilgiler derlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Emme manifoldu, polimer esaslı malzemeler, eriyen çekirdek yöntemi

The Innovations of Technological Applications in Intake Manifold Production

ABSTRACTIn internal combustion engines, the performance of the air intake system is the head of basic inputs that enable the engine to operate efficiently. The most important element of the air intake system in internal combustion engines is the intake manifold. The intake manifold, is an indispensable part of vehicles in internal combustion & hybrid motors that send enough air to the combustion chambers to carry out combustion at each cycle of the engine, in order to perform the desired function of the engine. As with every aspect of automotive industry, the production of intake manifolds is changing rapidly in response to the changing and increasing needs throughout the historical process, with the changing and differentiated production methods throughout motor vehicles and the development of production technologies. In this study, the effects of the developing technological processes on the production processes of the intake manifold, the innovations it provides and the information, about where these technological developments can carry the intake manifold production in the future, are compiled.

Keywords: Intake manifold, polymer based materials, fusible-core method

* İletişim Yazarı Geliş/Received : 10.05.2018 Kabul/Accepted : 12.07.2019 1 BMC, Manisa, [email protected], ORCID: 0000-0002-9405-24552 Doç., Dr., Ege Meslek Yüksek Okulu, Ege Üniversitesi, İzmir - [email protected], ORCID: 0000-0001-7204-0560

Çetin, A., Sayer, S.


1. GİRİŞ Tarihsel gelişimine baktığımız zaman otomotiv sektörünün hayatımıza girişi 18. yüz-yıla kadar dayanmaktadır. İlk olarak silahları taşımak üzere hizmete alınmış olan bu-har gücü ile çalışan ancak çok yavaş ve işlevsiz olan araçlarla birlikte ortaya çıkmıştır. Ancak, Etienne Lenoir adlı Fransız mucidin Paris’te içten yanmalı motorları keşfet-mesi, ondan birkaç yıl sonra da Almanya’da Gasmotorenfabrik Deutz AG fabrikasın-da bu motorların üretimine geçilmesi ile otomotiv bir sektör haline gelmiştir.

Bugünkü anlamda baktığımız zaman modern bir otomobilin ilk olarak üretimi ise 1886 yılında Karl Benz ve Gottlieh Daimler tarafından gerçekleştirilmiş ve daha sonra oto-mobil kullanımı Avrupa’da hızlı bir şekilde artmıştır. Bir diğer taraftan, Amerika’da 1893 yılında içten yanmalı motor üretimine başlanmış ve kullanımı gittikçe artmıştır. Sektördeki en büyük hareket ise Amerika’da seri üretim tekniği ile Henry Ford tara-fından bu otomobillerin üretilmesi olmuştur.

Bu bilgiler ışığında 20. yüzyılın başlarında otomotiv sektörünün hızlı bir şekilde bir değişim geçirdiğini söylememiz mümkündür.1900’lerin başında ülkelerin araç üretim kapasiteleri oldukça düşükken,Tablo 1’de degörüldüğü gibi 2000lerin başında bu sayı çok yüksek rakamlara ulaşmıştır[1]. Otomobiller sağladıkları birçok avantaj ile bir-likte hayatlarımıza girmiş, yaşam tarzlarımızı değiştirmiş ve hayatımızın vazgeçilmez bir parçası olmuştur. Bunların sonunca ise otomobil sektörü birçok endüstri dalları arasında lokomotif bir hale gelmiştir.

Zaman içerisinde gelişen teknoloji, müşteri isteklerinin gelişmesi ve değişmesi; oto-mobil üretimini de değişmeye itmiş; diğer sektörlerde olduğu gibi, otomobil sektörün-de de değişim hızlı bir şekilde gerçekleşmiştir.Gelişen ve değişen bu üretim yöntem-leri araçların en küçük parçasından en büyük parçalarına kadar bütününü etkilemiştir. Taşıtlarda; motor, araç performansını etkileyen en önemli elemanların başında gel-mektedir. Bu sebeple bu değişimlerden motor ve elemanları da etkilenerek, üretimle-rinde yapısal değişiklikler yaşanmıştır. Motorlara baktığımız zaman, çalışma prensip-leri kısaca: emme manifoldundan gelen havanın, yanma odalarına gönderilmesiyle, yanmanın gerçekleştirilmesi şeklindedir. Yani bu hava emiş sisteminde yapılacak her-hangi bir değişiklik motor performansını direkt etkilemektedir. Emme manifoldu da hava emiş sisteminin en başta gelen elemanı sayılabilecek bir parçadır ve bu parçanın üretiminde yapılacak herhangi bir değişiklik, direkt olarak araç performansını pozitif ya da negatif şeklide etkileyecektir.

Emme manifoldu, silindirlerde yakıt hava karışımını sağlar. Karbüratörlü bir taşıtta üzerinde karbüratör, benzin püskürtmeli araçlarda ise üzerinde enjektörler, gaz kele-beği, sensorlarve motor parçalarını bulundurur. Motordaki yanma işlemi için gerekli olan havayı, emme supaplarına, buradan da silindirin içine aktarır. Farklı performans ihtiyacına bağlı olarak emme manifoldunda değişiklikler yapılabilir. Ancak bu şekilde



tüm koşullarda ve devir hızlarında silindirlerin yeterli miktarda hava ile beslenmesine imkân sağlanabilir. Bu da çok yollu emme manifoldu sistemi ile mümkündür. [2]

Manifold kolundaki uzunluk değişimi yüksek ve düşük devir aralıklarında performan-

(1000 Adet ) Almanya Fransa İtalya İngiltere ABD Japonya Diğer Toplam

1900 2 3 0 0 4 0 0 7 1905 16 22 0 0 25 0 0 63 1910 13 38 0 14 187 0 3 255 1915 0 0 15 0 970 0 30 1.015 1920 0 40 21 0 2.227 0 94 2.383 1930 71 230 46 237 3.363 1 186 4.133 1940 72 0 0 134 45.135 1 172 4.942 1950 306 358 128 784 8.006 82 914 10.577 1960 2.055 1.370 645 1.811 7.905 814 1.889 16.488 1970 3.842 2.750 1.854 2.099 8.284 5.289 5.301 29.419 1980 3.879 3.378 1.612 1.313 8.010 11.043 9.330 38.565 1990 4.977 3.769 2.121 1.566 9.783 13.487 12.852 48.554 1991 5.035 3.611 1.878 1.454 8.811 13.245 12.895 46.928 1992 5.194 3.768 1.687 1.540 9.702 12.499 13.699 48.088 1993 4.032 3.156 1.277 1.569 10.898 11.228 14.626 46.785 1994 4.356 3.558 1.535 1.695 12.263 10.554 15.540 49.500 1995 4.667 3.475 1.667 1.765 11.986 10.196 16.227 49.983 1996 4.843 3.589 1.545 1.924 11.799 10.346 17.286 51.332 1997 5.023 2.577 1.815 1.940 12.131 10.975 20.544 55.005 1998 5.727 2.954 1.693 1.981 12.003 10.050 19.191 53.599 1999 5.688 3.180 1.701 1.976 13.019 9.985 20.986 56.535 2000 5.198 3.351 1.738 1.817 12.810 10.145 22.479 57.539 2001 5.692 3.629 1.580 1.685 11.425 9.777 22.602 56.390 2002 5.145 3.693 1.427 1.821 12.280 10.258 20.847 55.470 2003 5.507 3.620 1.322 1.846 12.087 10.286 22.394 57.063 2004 5.570 3.352 1.142 1.856 11.960 10.512 24.926 59.318 2005 5.758 3.549 1.038 1.803 11.947 10.800 27.100 61.994 2006 5.820 3.174 1.212 1.650 11.260 11.484 30.425 65.025 2007 6.213 3.016 1.284 1.750 10.752 11.596 33.413 68.025 2008 6.046 2.568 1.024 1.649 8.672 11.564 33.068 64.590 2009 5.210 2.043 843 1.090 5.709 7.935 33.745 56.576 2010 5.906 2.219 836 1.393 7.743 9.626 43.161 70.885 2011 6.311 2.278 790 1.464 8.655 8.399 44.900 72.797 2012 5.797 2.011 672 1.576 10.333 9.943 46.379 76.710 2013 5.877 1.781 658 1.597 11.066 9.630 49.377 79.986 2014 6.051 1.851 698 1.599 11.661 9.775 50.839 82.473 2015 6.186 2.015 1.014 1.682 12.105 9.278 51.517 83.799 2016 6.211 2.133 1.103 1.817 12.178 9.204 55.248 87.894

Tablo 1. Yıllara Göre Araç Üretiminde Yaşanan Adet Miktarlarındaki Değişim[1]



sı artırıp azaltma davranışı sergiler; düşük devirlerde uzun boylu ve yüksek devirlerde kısa boylu emme manifolduna ihtiyaç vardır. Bazı emme manifoldlarında elektronik sistem ile otomatik bir şekilde dağıtıcı kanal boyu ayarlaması yapılarak yüksek ve düşük devirlerde ideal performans hedeflenir. [2]

Bu makalede, mühendislik alanında yaşanan gelişmeler doğrultusunda emme mani-foldlarının üretim süreçlerinde yaşanan gelişimler,eriyen çekirdek yönteminin üretim alanına etkisi incelenmiştir. Bu alandaki teknolojik gelişmelerin kullanıcılara sağla-dıkları yenikler kronolojik olarak ele alınmıştır.

2. EMME MANİFOLDU ÜRETİMİNDE YAŞANAN DEĞİŞİMÜretim teknolojilerine baktığımız zaman, gerçekleşen değişimler müşteri istekleri ile her zaman doğru orantılı olmuştur. Kullanım sürelerinde ve konforda beklenen artış-lar, mühendisleri yeni üretim metotlarının geliştirilmesine ve farklı malzemearayış-larına zorlamıştır. Ayrıca, gelişen bilinç ile çevreye olan duyarlılığın artması; bizleri çevreye karşı sorumlu hale getirmiş, karbon yayılımı gibi çevresel konuları da mühen-dislik birimlerinin dikkate alarak, üretimlerini bu sorumlulukla gerçekleştirmelerini sağlamıştır.

Emme manifoldları, ilk olarak 1972 senesinde Porsche firması tarafından yatay si-lindirli motorlar için polimer esaslı malzemeden[%35 cam elyaflıpoliamid (66)] en-jeksiyon kalıplama yöntemi ile seri olarak üretilmiştir (Şekil 1). Ancak, iki parçalı üretimde parça birleşim yüzeylerinin birbirlerini karşılamamasından dolayı kaynakla birleştirmedeproblemler yaşanmıştır. Bu durum emme manifoldu üretim maliyetleri-ni olumsuz olarak etkilemiştir. Ayrıca enjeksiyon kalıp maliyetlerinin yüksek olması nedeniyleemme manifoldlarında kum kalıptan dökme işlemine geçilmiştir. Döküm yönteminde ilk olarak demir alaşımları kullanılmış, ancak zaman içerisinde perfor-mans / verimlilik açısından daha hafif olan bir malzeme olan alüminyum alaşımlarına

Şekil 1. İlk üretilen emme manifoldu[3]



geçilmiştir. Üretim tekniklerinin gelişmesine bağlı olarak, polimer esaslı malzemeler-den yapılan emme manifoldları, daha düşük ağırlık ve maliyeti bir araya getirdikleri için 1990’larda popülerlik kazanmaya başladı[3].

Şekli 2’de görüldüğü gibi günümüzdeki yöntemler, 70li yıllarda popüler olan döküm tekniklerine göre gelişen üretim malzemeleri ve teknolojik gelişimlere bağlı olarak hızlı bir değişim göstermiştir. Enerji verimliliği açısından artık eski yöntemler kulla-nılmamaktadır.

Teknolojik gelişmelere paralel olarak yeni bulunan malzemelerin düşük sıcaklıkta er-gime özelliğinin olması eriyen çekirdek yöntemi ile kalıplama tekniklerinin gelişme-sine katkı sağlamıştır. Bundan dolayı günümüzde eriyen çekirdek yöntemi emme ma-nifoldu üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.Bu süreçteki temel mantık, düşük sıcaklıkta ergiyen bir metalden (Bi) emme manifoldu hava kanalları geometrisinde maçalar oluşturulur. Oluşturulan bu maçalar enjeksiyon kalıp içerisine yerleştirilerek, çekirdek yüzeyleri polimer esaslı malzeme ile kaplanır. Enjeksiyon kalıbından alınan ürünün dış kısmı polimer esaslı malzeme ile iç kısımdaki hava kanalları ise metal (Bi) ile doldurulmuştur.Metalin polimerden daha düşük sıcaklıkta erimesinden dola-yı, hava kanallarındaki metal farklı tekniklerle ısıtılarak eritilir ve geri kazanılır. Bu üretim metoduyla polimer esaslı malzemeden tek parçalı emme manifoldunun elde edilmesi sağlanır.

Eriyen çekirdek yönteminin proses adımları Şekil 3’te gösterilmiştir. Beş adımdan oluşan proses sıralamasına baktığımız zaman; önce maça görevini görecek çekirdek metal oluşturulur daha sonra enjeksiyon yöntemi ile polimer esaslı malzeme kaplanır. Prosesin dördüncü adımında indüksiyon akımı kullanılarak çekirdek eritilerek, boş-luklu yapı açığa çıkar. Çekirdek eritme yöntemlerinden biri olan indüksiyon akımı yerine konvensiyonel ergitme teknikleri de kullanılmaktadır. Endüksiyon akımı ile ergitme tekniği proses verimliliği ve çevreye olan etkisi açısından daha çok tercih

Şekil 2. Emme Manifold Üretiminin Gelişim Aşamaları [4]



edilmektedir. Şekil 4’te MANN+HUMMEL firması tarafından eriyen çekirdek yön-temi ile üretilen ilk emme manifoldu gösterilmektedir. Emme manifoldunun dışında pompa ve su sayacı gövdeleri gibi endüstriyel ürünler de son 15 yıldan uzun bir süre için eriyebilen çekirdek tekniği kullanılarak üretilmektedir.

Bütün bu avantajların yanı sıra, eriyik çekirdek yöntemi ile ultra kompleks parçaların üretimlerini tek parça halinde üretmek mümkündür. Diğer yan parçaların da tek parça üretime eklenmesi ile gelecekte tasarruf oranlarında artış gerçekleşecektir.

Günümüzde üretim verimliliği açısından ergiyen çekirdek metoduna alternatif olarak yarı kabuk teknolojisi de emme manifoldu üretimlerinde kullanılmaktadır. Bu yön-temde, iki farklı enjeksiyon kalıbında üretilen manifold yüzeyleri hızlı kaynakla bir-leştirme teknikleriyle birleştirilerek tek parçalı ürün haline getirilir.

Bu tekniğin ergiyen çekirdeğe göre bazı dezavantajları vardır. İki parçalı yapı olacağı için, sadece basit geometrideki yapıların üretilmesini sağlamaktadır. Ergiyen kabuk teknolojisinde ulaşabileceğimiz değişken geometri bu teknikte uygulanması zordur. Ergiyen teknikte birleşme noktası olmadığı için mekanik mukavemet parça geomet-risine göre dengeli dağılmıştır. Ancak yarım kabuk teknolojisinde kaynakla birleşme olduğu için, kaynak birleştirme yüzeyleri mekanik mukavemetleri kısmen parçanın diğer bölgelerine göre daha düşüktür.

Şekil 3. Eriyen Çekirdek Yönteminin İşlem Adımları [9]



Günümüzde konvensiyonel üretim yöntemlerinden olan eriyik çekirdek yöntemi ile ultra kompleks parçaların üretimlerini tek parça halinde üretmek mümkündür. Kon-vensiyonel üretim tekniklerine alternatif olarak geliştirilen ve son yıllarda giderek endüstriyel alanlarda yaygınlaşan, Seçici Lazer Sinterleme (SLS), Direkt Metal La-zer Sinterleme (DMLS) veya Seçici Lazer Eritme (SLM) gibi üretim tekniklerinin yakın gelecekte konvensiyonel üretim araçlarının yerinin alması ön görülmektedir. Kullanılan yöntemler veya malzemeler üzerinde gelişen teknolojiler sayesinde emme manifoldu üretimi de yıllar içerisinde değişikler göstermiştir ve göstermeye devam edecektir. Özellikle son dönemlerde üretim tekniği olarak, üç boyutlu yazıcıların ço-ğalarak üretim alanlarında kullanımının artması ile gelecekte üç boyutlu üretimlerin diğer üretim yöntemlerinin yerini alması beklenmektedir. Ayrıca malzeme alanında baktığımız zaman zaman, hafif ve performansı yüksek olan kompozit malzemelerin bu alanda kullanımının artacağını söylemek mümkündür.

Şekil 4. Eriyen Çekirdek Yöntemi ile İlk Defa Seri Üretilen Emme Manifoldu (1989) [9]

Şekil 5. SLS Yöntemi ile Üretilen Emme Manifold [8]



Örneğin, Şekil 5’te gösterildiği gibi Ford firması son teknoloji üretim yöntemlerin-den biri olan ve üç boyutlu baskı yöntemleri arasında bulunan SLS Yöntemi (lazer sinterleme) ile emme manifold üretimi sağlamaktadır [8]. Bu teknikler, yeni bulunan malzemeler ile birleştirilerek emme manifold üretimi alanında daha hızlı ve az mali-yetli üretimlerin önünü açacak, kullanım ömrü ve karbon emisyonu gibi kullanıcıyı ve çevreyi ilgilendiren konularda iyileştirmeler sağlayacaktır.

3. EMME MANİFOLDU ÜRETİMİNDE KULLANILAN MALZEMELERDE YAŞANAN DEĞİŞİMLERTeknolojik gelişmelere paralel olarak emme manifoldu üretiminde metal alaşımların-dan polimer esaslı malzemelere kadar geniş bir yelpazede farklı malzeme grupları ile üretim gerçekleşmiştir. Birçok sektörde olduğu gibi otomotiv sektöründe de müşteri beklentilerine bağlı olarak ürün özellikleri giderek artmıştır. Artan müşteri beklentile-rini karşılamak için mühendisler teknolojik gelişmeleri de kullanarak yeni malzeme-lerin gelişmesine katkı vermişlerdir. Teknolojik gelişmelere bağlı olarak mühendislik plastiklerinde de önemli gelişmeler olmuştur. Başta otomotiv ve havacılık sektörü ol-mak üzere mühendislik plastiklerinden poliamid türevleri ve polimer esaslı kompozit malzemeler endüstrinin birçok alanında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu kapsamda emme manifoldları, 90’lı yılların başında ilk olarak %35 cam elyaflı-poliamid 66 polimer malzemeden üretilmiştir.Eriyen çekirdek yönteminin üretim tek-

Şekil 6. Emme Manifoldunda Akustik Probleminin Olduğu Bölge Kırmızı İle Gösterilmiştir. PP Bazlı Malzeme Kullanıldığı Zaman, PA Bazlı Ürüne Göre 10-15 Desibel Daha İyi Ses Yalıtımı Sağlanır [5]



nolojisine kazandırılması ile emme manifoldları hem termoset hem de termoplastik esaslı malzemelerden üretilmiştir. Termoset malzemelerin termoplastiklere göre daha yüksek sıcaklıklara dayanıklı ve mekanik mukavemetleri yüksektir. Ancak termoset-lerin geri dönüşümlerinin olmaması, proses süresinin uzun olması ve özgül ağırlığının fazla olması bu malzeme grubunun en önemli dezavantajlarıdır. Bu durum ürün mali-yetini olumsuz yönde etkilediğinden emme manifoldu üretiminde termoset malzeme-lerin kullanımından vaz geçilmiştir. Mühendislik plastiklerinden olan poliamid 6 ve 66 (PA 6, PA 66) içerisindeki katkı maddelerine bağlı olarak 100 ºC – 200 ºC kullanım sıcaklık aralığında kullanılmaktadır. PA6 ve PA 66’nın yüksek sıcaklıklara dayanımı, aşınma direncinin yüksek olması mükemmel maliyet performans dengesinden dolayı otomotiv sektörü başta olmak üzere birçok sektörde kritik parçaların üretiminde tercih edilmektedir. Emme manifolları 90’lı yılların başında %35 cam elyaf takviyeli poli-amid 66 (PA 66 GF35) malzemeden üretilmiştir.

Termoplastik malzeme grubu içerisinde PA6 ve PA 66 bulunduğu ortamdan oldukça fazla nem alan malzemelerdir. Malzemenin nem alması ile birlikte ürünün mekanik özellikleride önemli ölçüde değişmektedir. Bu nedenle PA 6 ve PA 66 malzemelerin proses öncesinde iyi bir şekilde kurutularak malzeme içerisindeki nem oranının küt-lece % 0.2 altında olması gerekir. Enjeksiyon sonrasında da ürünün özelliklerine ve kullanım ortamına göre nem aldırılarak şartlandırılması gerekmektedir. Bu durumda ürün üretim maliyetlerine olumsuz yönde etkilemektedir.

Araştırmacılar ve mühendisler poliamid malzemelerin neme karşı duyarlı olmaların-dan dolayı farklı malzeme arayışları içerisine girmişlerdir. 2009 yılında Volkswagen firması ile “Borealis” firması, 1.4 ve 1.6 benzinli motorlarda, termal avantajları daha iyi olan, nem emilimi daha düşük ve yoğunluğu daha az polipropilen (PP) kullana-rak, araç performansını olumlu yönde geliştirmeye yönelik bir çalışma yapmışlardır. Bu çalışmanın sonucunda parça başına 2 kg hafifleme sağlanmıştır. Bu da poliamid malzemelere göre %15’lik bir hafifleme sağlamıştır. Bu endüstriyel uygulamada, po-liamid esaslı malzemeden polipropilen esaslı malzemeye geçilmesi ile araç akustik performansında da iyileşme sağlanmıştır. Şekil 6’da gösterildiği gibi, emme mani-foldlarında PP bazlı malzeme geçilmesi ile PA bazlı ürünlere göre 10-15 desibel daha iyi ses yalıtımı sağlanmıştır [5].

Proses olarak ele aldığımız zaman, enjeksiyon prosesi öncesinde poliamid malzeme-nin kurutulması ve enjeksiyon sonrasında da şartlandırılması gerekirken, polipropilen nem almadığı için proses öncesinde böyle bir kurutma ve şartlandırma işlemine gerek duyulmamaktadır. Üretimde sağlanan bu avantaj, PP esaslı malzemelerin kullanımını PA tipi malzemelere göre daha avantajlı hale getirmiştir. Polipropilenin, daha düşük sıcaklıkta proses edilebilmesi, üretim ekipmanlarının daha az aşınması bu malzeme-nin tercih edilme nedenleri arasında yer almaktadır. Tüm bunlar göz önüne alındı-ğında toplamda PA’dan PP’ye geçildiğinde %20 gibi yüksek bir oranda üretim mali-



yetlerinde avantaj sağlanmıştır [6]. Emme manifoldu üretiminde cam elyaf takviyeli PP kompozit malzemelerin kullanımı otomotiv üreticileri arasında giderek yaygınlaş-maktadır [7]. Şekil 7’de PP malzemeden yapılmış emme manifoldu gösterilmektedir.

4. SONUÇGünümüzde müşteri beklentilerinin artması, rekabetin hızlanması ve yeni bakış açı-ları, mühendisleri üretim tekniklerinde değişimlere zorlamaktadır. Tüketimde yaşa-nan artış, sanayide de daha kısa çevrim sürelerinde üretimi gerektirmektedir. Eriyen çekirdek yöntemi başta emme manifold üretimi olmak üzere içi boş polimer esaslı malzemelerin üretiminde giderek yaygınlaşmaktadır. Yakın gelecekte konvansiyonel üretimlerinin yerini tasarım ve üretimde esneklik sağlayan 3D ve SLS üretim yön-temleri alacaktır. 3D yazıcı sektöründe yaşanan gelişmeler de üreticilere piyasadaki normal makinelerden 300-400 kat daha hızlı ve 10 kat büyüklüklerde son ürün alma olanakları sunmaktadır [10].

Uluslararası Motorlu Taşıt Üreticileri Derneği (OICA)’nin 2018 verilerine göre Tür-kiye global araç üretiminde 1.550.150 motorlu araç ile 34. sırada yer almaktadır [11]. Otomotiv üreticileri ve otomotiv yan sanayicilerinin bu pazarda yerlerini alabilmeleri ve mevcut durumlarını üst seviyelere çekebilmek için, teknolojik gelişmeleri yakın-dan takip ederek üretim teknolojilerini çağın gereklerine uygun olarak güncellemeleri gerekmektedir.

Şekil 7. PP Emme Manifoldu[6]



5. KAYNAKÇA1. AAMA, 1998 World Motor Vehicle Data; CCFA-Comite des Constructeurs

Françaisd’Automobiles, www.ccfa.fr ve WardsAuto.com, Motor Vehicle Facts & Figures (Southfield, MI: Annual Issues), p. 14 and similar pages in earlier editions.

2. Durgun, İ., Kus, A. 2015. Production of Composite Intake Manifold for Formula Sae Car, luslar Arası Katılımlı III. Ege Kompozıt Malzemeler Sempozyumu, Formula Sae Aracı Kompozit Emme Manifoldu Üretimi.

3. Fisher, K. BASF, Materials for Fusible-Core Technique and Half-Shell Technique, Almanya.

4. Agnew, D., Jay Rohrback G. 2004, “Engineering a Composite Intake Manifold for the Performance Aftermarket,” SAE Technical Paper.

5. Plastics Today Staff in Materials, Business, Automotive and Mobility, 2012, Polypropylene Intake Manifolds Solve Multiple Challenges, Acoustically Superior to Polyamide.

6. Sambale, H. 2009. Ansaugkrümmer aus PP,Leichter, umweltverträglicher und kostengünstiger, Kunststoffe, Viyana, Avusturya.

7. VW Adopts PP Intake Manifolds in Two Car Engines, 2012.

8. Webzell, S. 2015. Does 3D printing add up.

9. Bühl, H. 2017. Lost Core Technology and Changeover to Plastic, https://blog.mann-hummel.com, son erişim tarihi: 08.05.2018.

10. Mearian L. 2014. Two-Thirds of Industrial Manufacturers Use 3D Printing, https://www.computerworld.com, (article:2824142) son erişim tarihi: 08.05.2018.

11. International Organization of Motor Vehicle Manufacturers, 2018, http://www.oica.net, son erişim tarihi: 08.05.2018.

MÜHENDİS VE MAKİNA DERGİSİ YAZIM ESASLARI

Mühendis ve Makina dergisi, TMMOB Makina Mühendisleri Odası tarafından, ülke sanayisinin, toplu-mun, Odamıza üye meslek disiplinlerinin ve meslektaşlarımızın bilimsel, teknik ve mesleki konularda bilgi gereksinimlerini karşılamak, bilimsel ve teknik yönde gelişimlerine katkıda bulunmak üzere düzenli 3 aylık periyotlarla yayımlanan mesleki teknik bir yayın organıdır. "Mühendis ve Makina Dergisine" makina mühendisliği alanında aşağıda nitelikleri açıklanmış yazılar Türkçe ve İngilizce olarak kabul edilmektedir.

Araştırma Makalesi: Orijinal bir araştırmayı bulgu ve sonuçlarıyla yansıtan yazılardır. Çalışmanın bilime katkısı olmalıdır.

Tarama Makalesi: Yeterli sayıda bilimsel makaleyi tarayıp, konuyu bugünkü bilgi ve teknoloji düzeyinde özetleyen, değerlendirme yapan ve bulguları karşılaştırarak yorumlayan yazılardır.

SUNUŞ FORMATI

1. Yazı tümüyle (metin, çizelgeler, denklemler, çizimler) bilgisayarda düzenlenmeli ve baskıya hazır biçimde teslim edilmelidir. Yazı, A4 (210x297 mm) boyutlu kağıda, Word ortamında, 10 punto (ana başlık 15 punto) Times New Roman font kullanılarak, bir aralıkla yazılmalıdır.

2. Çizimler (şekiller) ve çizelgelerle (tablolar) birlikte, makaleler 25 sayfadan, kısa bildiriler 4 sayfadan daha uzun olmamalıdır.

3. Yazı, Online Makale Yönetim Sistemi (OMYS) üzerinden gerekli kayıtlar oluşturularak gönderilme-lidir. Yüklenen makale, “makale adının ilk 2 ya da 3 kelimesi” şeklinde adlandırılmalıdır. OMYS'ye yüklenen makalede yazar bilgileri bulunmamalı, yazar bilgileri için ayrıca bir kapak sayfası oluşturula-rak sisteme yüklenmelidir. Kapakta makale adı ve yazar iletişim bilgileri (adı soyadı, adresi, e-postası, yazara ait ORCID* bilgisi varsa akademik unvanı) yer almalıdır.

4. Metin yalın bir dil ve anlatımla yazılmalı, Türkçe yazım kurallarına uygun olmalı, üçüncü tekil şahıs ve edilgen fiiller kullanılmalı, devrik cümleler içermemelidir.

5. Başlık mümkün olduğunca kısa (en çok 100 harf) ve açık olmalı, içeriği yansıtabilmelidir. İngilizce başlıktaki kelimeler ilk harfleri büyük ve gramer kurallarına uygun şekilde yazılmalıdır.

6. Bölümler (i) öz ve anahtar kelimeler, (ii) abstract ve keywords (İngilizce başlık, öz ve anahtar kelimeler), (iii) ana metin, (iv) semboller, (v) teşekkür (gerekliyse) ve (vi) kaynaklar sırası içinde düzenlenmelidir.

7. Öz (ve abstract) çalışmanın amacını, kapsamını, yöntemini ve ulaşılan sonuçları kısaca tanımlamalı ve 100 kelimeyi aşmamalıdır. En az üç tane Türkçe ve İngilizce anahtar kelime verilmelidir. Türkçe ve İngilizce Başlık, Öz (abstract) ve anahtar kelimeler (keywords) birinci sayfaya sığdırılmalı ve ana metin ikinci sayfadan başlatılmalıdır.

8. Bölüm ve alt bölüm başlıkları numaralandırılmalıdır (TS 1212 ISO 2145).

9. Semboller uluslararası kullanıma uygun seçilmeli; her bir sembol ilk kullanıldığı yerde tanımlanmalı, ayrıca metnin sonunda (Kaynaklardan önce) tüm semboller alfabetik sırayla (önce Latin alfabesi, sonra Yunan alfabesi) listelenmelidir.

10. Denklemler numaralandırılmalı ve bu numaralar satır sonunda parantez içinde gösterilmelidir.

11. Fotoğraflar tarayıcıdan geçirilerek çözünürlüğü en az 300 dpi olacak şekilde ve jpeg formatında bilgisa-yar ortamına aktarılmalıdır. Çizelgeler, çizimler ve fotoğraflar metin içine yerleştirilmeli, her birine numara ve başlık verilmeli, numara ve başlıklar çizim (şekil) ve fotoğrafların altına, çizelgelerin (tablo) üstüne yazılmalıdır.

12. Yazılarda yalnızca SI birimleri kullanılmalıdır.

13. Etik kuralları gereğince, alıntılar tırnak içinde verilmeli ve bir referans numarasıyla kaynak belirtilme-lidir.

14. Teşekkür metni olabildiğince kısa olmalı, çalışmaya katkısı ve desteği bulunan kişi ve kuruluşlar belir-tilmelidir.

15. Kaynaklar metinde köşeli parantez içinde numaralanmalı ve kaynaklar listesinde metin içinde veriliş sırasına uygun biçimde belirtilmelidir. Kaynaklarda şu bilgiler verilmelidir:

Kaynak bir makale ise: Yazarın soyadı, adının baş harfi., diğer yazarlar. yıl. “makalenin tam başlığı,” derginin adı, cilt, sayı, başlama ve bitiş sayfaları.

Örnek 1: Kaçar, E. N., Erbay, L. B. 2013. "Isı Değiştiricilerin Tasarımına Bir Bakış," Mühendis ve Makina, cilt 54, sayı 644, s.14-43.

Örnek 2: Kaçar, E. N., Erbay, L. B. 2013. "A Design Review For Heat Exchangers," Engineer and Machinery, vol. 54, no. 644, p.14-43.

Kaynak bir kitap ise: Yazarın soyadı, adının baş harfi., diğer yazarlar. yayınlandığı yıl. kitabın adı, varsa cilt numarası, varsa editörü, yayın veya ISBN no, yayın evi, yayımlandığı yer.

Örnek: Lazzarin, R., Nalini, L. 2013. Havanın Nemlendirilmesi, ISBN: 978-605-01-0441-7, MMO/599, TMMOB MMO Yayını, İzmir.

Kaynak bildiri ise: Yazarın soyadı, adının baş harfi., diğer yazarlar. yıl. “bildirinin adı,” konferansın adı, tarihi, yapıldığı yer.

Kaynak tez ise: Yazarın soyadı, adının baş harfi. yıl. “tezin adı,” derecesi, sunulduğu kurum, şehir.

Kaynak rapor ise: Yazarın soyadı, adının baş harfi., diğer yazarlar. yıl. raporun adı, türü, yayın numarası, kuruluşun adı, yayımlandığı yer.

Kaynak internet adresi ise: Yazarın soyadı, adının baş harfi., diğer yazarlar. yıl. “yazının adı,” inter-net bağlantısı, son erişim tarihi.

* Bilindiği üzere, araştırmacı, bilim insanı ve akademisyenlerin bilimsel çalışmalarındaki isim/kurum benzerliklerinden kaynaklanan bazı sorunların önüne geçilebilmesi amacıyla araştırmacı kimlik numaraları kullanılmaktadır. TÜBİTAK ULAKBİM ve YÖK arasındaki işbirliği ile yürütülen çalışmalar kapsamında, ORCID bilgisinin kullanılması karar verilmiştir. Bu bağlamda, makale yazarlarının uluslararası geçerliliği de bulunan “ORCID” bilgisine makalelerde yer verilmesi gerekmektedir. ORCID, Open Researcher ve Contributor ID’nin kısaltmasıdır. ORCID, Uluslararası Standart Ad Tanımlayıcı (ISNI) olarak da bilinen ISO Standardı (ISO 27729) ile uyumlu 16 haneli bir numaralı bir URL’dir. http://orcid.org adresinden bireysel ORCID için ücretsiz kayıt oluşturabilirsiniz.

YAYIN İLKELERİ1. Yazıların telif hakkı devri, dergi internet sayfasında sunulan form doldurulup imzalanmak suretiyle

alınır. İmzalı Telif Hakkı Devir Formu’nu göndermeyen yazarların yayınları değerlendirmeye alınmaz.

2. Her yazı, konusuyla ilgili en az iki hakeme gönderilir. Hakem görüşlerinde belirtilen eksikler yazarlar tarafından tamamlandıktan sonra, dergide yayımlanabilecek nitelikte olanlar belirlenir ve yazara bilgisi verilir. Yazıların son hali yazarları tarafından düzenlenerek yayın sekreterine Online Makale Yönetim Sistemi (OMYS*) üzerinden iletilir. Dergide basıldığı haliyle makale içinde bulunabilecek hataların sorumluluğu yazarlara aittir.

3. Yazar isimleri hakemlere bildirilmediği gibi, yazar/lar/a yazının hangi hakemlere gönderildiği de hiç bir şekilde bildirilmez. Yayımlanmayan yazılar istenildiğinde hakem raporlarıyla birlikte hakem isimleri belirtilmeden yazar/lar/a geri gönderilir.

4. Yayın Kurulu hakemlerden gelen eleştiriler doğrultusunda yazının derginin bir başka bölümünde yayımlanmasının uygun olduğuna karar verebilir ve bu kararı yazar/lar/ın onayına sunar. Yazar/lar/ın da uygun görmesi durumunda, yazı önerilen bölümde yayımlanır.

5. Dergiye gönderilen yazıların ‘Yazım Esasları’na uygun olması gerekir. Esaslara uygunluk göstermeyen yazılar değerlendirmeye alınmadan yeniden düzenlenmesi için yazar/lar/a iade edilir.

6. Yayımlanan yazılar için yazar/lar/a ve değerlendirme yapan hakemlere derginin o sayısından birer kopya gönderilir.

7. Verilen süre içinde kendisine gönderilen yazıyı değerlendirmeyen ve dergi yayınında aksamaya neden olan hakemin, Yazı Değerlendirme (Hakem) Kurulu üyeliği gözden geçirilir.

8. Yayın Kurulu, gerekli gördüğü durumlarda yeni Yazı Değerlendirme (Hakem) Kurulu üyeleri atayabi-lir.

9. Araştırma ve tarama makalelerindeki görüşler yazarına, çevirilerden doğacak sorumluluk ise çevirene aittir.

10. Yazılar başka süreli yayınlarda yayınlanmamış olmalıdır. Herhangi bir toplantıda tebliğ olarak sunul-muş veya sunulacak ise bu açık olarak belirtilmelidir.

11. Hakem değerlendirme raporuna katılmayan yazar makalesini geri çekme hakkına sahiptir. Ancak geri çekme gerekçesini yazılı olarak yayın kuruluna sunmalıdır.

12. Dergideki yazılardan kaynak göstererek alıntı yapılabilir.

13. Yazılar için telif ücreti ödenmemektedir.

14. Yazılar araştırma ve yayım etiğine uyumlu hazırlanmalıdır. Etik kurallara aykırı davranışlarda (uy-durma, çarpıtma, aşırma, tekrar yayım, dilimleme, destekleyen kuruluşu belirtmeme, haksız yazarlık, kaynak göstermeme vb.) bulunulmamalıdır.

* Makalelerin gönderimi ve hakem tarafından değerlendirilmesi süreçlerinde yaşanabilecek zaman kayıplarını ve maliyetleri azaltmak için makalelerinizi lütfen; omys.mmo.org.tr/muhendismakina link-indeki sistem üzerinden gönderiniz.

ABOUT ENGINEER AND MACHINERY JOURNAL AND ITS WRITING PRINCIPLES

Engineer and Machinery Journal is a vocational and technical publication that is published on a quarterly basis and aims at providing our country’s industry, society, and disciplines and colleagues who are members of Chamber with their scientific, technica and vocational knowledge needs, as well as to contribute to their scientific, and technical development. The English and Turkish articles on mechanical engineering field with the following qualities written in the format stated below are accepted to ‘’Engineers and Machinery Journal’’.

Research Article: It must reflect an authentic research with its findings and results. The research must contribute to science.

Literature Review Article: They must review an adequate number of scientific articles, summarize and evaluate the subject according to current knowledge and technological level, and compare their findings before interpreting them.

PRESENTATION FORMAT

1 The whole article (text, tables, equations, drawings) must be typed and arranged on computer and delivered as ready for publication. The article must be written on an A4 (210x297 mm) paper, via Word MS, in 10 font size (heading must be in 15 font size) of Times New Roman with single space.

2. Articles including their drawings and tables must not exceed 25 pages and short papers must not exceed 4 pages.

3. Articles must be sent via registration on Online Article Management System (OMYS). The uploaded article must be named as “article_the first 2 or 3 words of the title of article’’. The articles uploaded on OMYS should not contain any information about the author. The information about the author must be presented in a separate cover page, which must be also uploaded on the system. The cover page must demonstrate the name of the article and contact information of the author (name, surname, address, e-mail, academic title if there is one).

4. The article must be written in a plain language and style. It must comply with the spelling rules of the language used; third-person singular and deponent verbs must be used, whereas; inverted sentences must not be employed.

5. The title of the article must be clear and as short as possible (100 characters to the maximum) and also reflect the content. The first letters of English titles must be in capitals and titles must be written according to grammatical rules.

6. Chapters must be arranged in the following order: (i) abstract and keywords (in Turkish), (ii) abstract ve keywords (in English), (iii) main text, (iv) symbols, (v) acknowledgment (if necessary), and (vi) references.

7. Abstract must briefly define the objective, scope, method, and results of the study and must not exceed 100 words. At least three English and Turkish keywords must be provided. The first page must include the title in both Turkish and English, the abstract, and keywords; the main text must start from the second page.

8. The titles of chapters and sub-chapters must be numbered (TS 1212 ISO 2145).

9. Symbols must be employed according to international use; each symbol must be defined at their first use

in the text; at the end of the article (before References), all symbols used must be listed in alphabetical order (Latin Alphabet first, Greek alphabet second).

10. Equations must be numbered and these numbers must be indicated in parantheses at the end of line.

11. Photographs must be scanned, and transferred to computers in jpeg format with a solution of 300 dpi at least. Drawings, tables, and photographs must be integrated into the text; eahc of them must be given a number and title; numbers and titles must be written under drawings (figures) and photographs, and above tables.

12. Only SI units must be used in articles.

13. As required by ethnical rules, citations must be presented in quotes and its reference must be demonstrated via a reference number.

14. Acknowledgments must be as brief as possible and state the people and institutions having contributed to the study.

15. References must be numbered via brackets in the text; in the list of references, they must be indicated according to their order in the text. The references must include the following information:

If reference is an article: Author’s surname, initial of his/her name., other authors. year. ‘’full title of the article,’’ name of the journal, volume, issue, start and end page.

If reference is a book: Author’s surname, initial of his/her name., other authors. year of publication. name of the book, volume number (if available), editor (if available), publication or ISBN no, publishing house, place of publication.

If reference is an paper: Author’s surname, initial of his/her name., other authors. year. ‘’name of the paper,’’ name of the conference, date, place.

If reference is a thesis: Author’s surname, initial of his/her name., other authors. year. ‘’name of the thesis,’’ degree, presented institution, city.

If reference is a report: Author’s surname, initial of his/her name., other authors. year. name of the report, type of the report, publication number, name of the institution, place of publication.

If reference is a website: Author’s surname, initial of his/her name., other authors. year. ‘’name of the article,’’ internet address, last date of access.day.month.year

PRINCIPLES OF PUBLICATION1. The copyrights of articles are transferred by signing the form presented on the website of the journal.

The articles of authors, who have not signed and sent the Form for Transfer of Copyrights, will not be taken into consideration.

2. Each article is sent to at least two arbitrators, who are experts in the subject of article. After authors revise their articles based on the suggestions of arbitrators, the ones that are deemed appropriate to be published on the journal are determined and authorts are notified. The final version of articles are organized and sent by authors to the secretary of publication via Online Article Management System (OMYS). The errors that may be found in the article following its publication are the responsibility of the author.

3. Neither arbitrators are notified of the names of the authors, nor authors are notified of the names of arbitrators. The unpublished articles are sent back to authors with arbitration reports, upon author’s request.

4. The Publication Committee may decide that the article be published in another section of the journal, based on the suggestions of arbitrators and may present their decision for the approval of author(s). If also deemed appropriate by author(s), the article is published on the presumed section.

5. The articles sent to the Journal must comply with the ‘Principles of Writing’’. The articles not complying with these principles will be returned to the author(s) for revision, without being evaluated.

6. A copy of the issue of the journal is sent to the authors of articles published in that issue and the arbitrators who evaluated those articles.

7. The membership to the Article Assessment Committee of the arbitrator, who have not evaluated the article within the due time and thereby caused delay in the publication of the journal, is reviewed.

8. The Publication Committee may appoint new members to the Article Assessment Committee, if/when they deem necessary.

9. The views stated in the research and literature review articles are the responsibility of the author, whereas; the consequences which may result from its translation are the responsiblity of the translator.

10. The articles must be not published on any other periodical publications. It should be clearly stated if the articles were presented or are planned to be presented as a paper in any meeting.

11. The author(s), who do not agree with the report of the arbitrators, may withdraw his/her article. However, the author(s) must present the reason behind his/her withdrawal to the publication committee in a written manner.

12. It is allowed to cite the articles published in the journal as long as the source is stated.

13. A royalty (a fee for copyrights) is not paid for articles.

14. Articles must be written according to the ethics of scientific research and publication. Conducts against the ethical rules (fabrication, falsification, plagiorism, republication, salami slicing, excluding the supporting bodies of the work, undeserved authorship, excluding some/all references, etc.) must be avoided.

Please send your articles via the system at omys.mmo.org.tr/muhendismakina, in order to minimize the costs and time loss, which may result from the process of sending articles and evaluation by arbitrators.

Mühendis ve Makina · diferansiyel geometri ve dişli mekaniği kullanılarak imal edilen...

Documents

Transcript of Mühendis ve Makina · diferansiyel geometri ve dişli mekaniği kullanılarak imal edilen...