ctp malzeme ve yat tasarımında kullanımı
Transkript
ctp malzeme ve yat tasarımında kullanımı
CTP MALZEME VE YAT TASARIMINDA KULLANIMI Mehmet Aziz GÖKSEL M.S.G.S.Ü. 2004 4 Đçindekiler Şekiller Listesi _________________________________________ Giriş _________________________________________________ I. Bölüm: Malzemenin Genel Özellikleri ____________________ 1.1. Malzemenin Tanıtımı ________________________ 1.2. Malzemenin Yat Tasarımındaki Gelişimi ________ 1.3. Malzemenin Bileşenleri _____________________ 1.3.1. Polyester Reçineler __________________ 1.3.2. Epoksi Reçineler ____________________ 1.3.3. Sertleştirici, Hızlandırıcı ve Yavaşlatıcılar 1.3.4. Cam Elyafları, Rovingler, Jelkotlar ve Diğer Destek Malzemesi ___________________ II. Bölüm: Malzemenin Yatlarda Uygulama Yöntemleri _______ 2.1. Malzemenin Yapım Yöntemleri ______________ 2.1.1. Elle Yatırma Yöntemi ________________ 2.1.2. Elyaf Püskürtme Yöntemi _____________ 2.1.3. Vakum Yöntemi _____________________ 2.1.4. Kalıplar ___________________________ 2.1.5. Masif ve Sandviç (Sandwich) Yapım Yöntemleri _________________________ 2.2. Yatların Yapım Aşamaları ___________________ 2.2.1. Gövde ve Üstyapı ___________________ 2.2.2. Salma, Dümen, Motor Yatağı __________ Sonuç _______________________________________________ Kısaltmalar ___________________________________________ Sözlük ______________________________________________ Kaynakça ___________________________________________ 5 Giriş Bu çalışma CTP (Cam Takviyeli Polyester- Glassfiber Reinforced Polyester, GRP ya da Fiberglass) malzemenin yat tasarımında uygulamaya yönelik- etkileri üzerine bir araştırmadır. Araştırmada CTP’nin geniş kullanım alanı bulduğu çeşitli spor araçları, paneller, araba gövdeleri ve diğer deniz araçları ya da yat tasarımının kuramsal yanölçüt (parametre)leri üzerindeki etkileri gibi konuların çözümlemesine girilmeyecektir. Yat inşa endüstrisi, CTP malzemenin kullanım olanağı bulmasıyla zengin bir deney sürecine girmiştir. Bu araştırma, CTP malzemenin kullanılma girmesiyle birlikte yat endüstrisinin ana ekseninde nasıl bir kayma olduğunu anlamak ve yat alıcılarının çeşitli motivasyonlarını kavramak açısından bir kaynak oluşturacaktır. Kompozit malzeme “temelde bir ya da birden çok malzemenin bir araya gelmesiyle oluşturulan ya da meydana geldiği malzemeden farklı özelliklere sahip yeni tür malzemeyi” tanımlamaktadır. Genel olarak ise kompozit malzeme denildiğinde “elyaf ile güçlendirilmiş plastik malzeme” anlaşılmaktadır. CTP, adından da anlaşılacağı gibi cam elyafı ve bir termoset plastik türü olan polyester reçinesi ile oluşturulmaktadır. Bir başka anlatımla “CTP, temelde plastik reçine ve cam elyafının bir araya getirdiği bir kompozit malzemedir”1. 1 Denizcilik endüstrisinde ‘kompozit’ yaygın olarak kullanılan anlamıyla CTP içinde ağaç ya da köpük gibi başka malzemenin de bulunduğu uygulama yöntemini karşılayabilmektedir (David Pascoe, High Tech Materials in Boat Building, http://marinesurvey.com/yacht/material.htm). 6 I. Bölüm: Malzemenin Genel Özellikleri 1.1. Malzemenin Tanıtımı “1940’larin sonlarında geliştirilen CTP günümüzde en çok kullanılan ve ilk modern polimer esaslı kompozit malzemedir. Bugün üretilen tüm malzemenin yaklaşık olarak % 85’i CTP’den yapıldığı”2 ifade edilmektedir. Kolay biçim verilebilmesi, metallere oranla düşük yoğunlukta olması, üstün yüzey kalitesi ve korozyona karşı dayanımı plastiğin en önemli özellikleridir. “XX. yüzyılın ortalarından başlayarak malzemenin sertlik ve dayanıklılık özelliklerinin güçlendirilmesi için polimer esaslı kompozit malzeme geliştirilmiştir. Özellikle polimer kompozitler yüksek mukavemet, boyut ve termal kararlılık, sertlik, aşınmaya karşı dayanıklılık gibi özellikleriyle pek çok avantajlar sunmaktadırlar”3. “CTP malzeme dayanıklılık ve sertlik yönünden metallerle yarışabilecek kapasitede olmasına karşın çok daha hafiftirler. Reçine (matriks) ve takviye (reinforcement) bileşenlerinden oluşan CTP temel olarak kalıp görevi gören reçine içine gömülmüş sürekli ya da kırpılmış elyaflardan oluşmaktadırlar. Bu bileşenler birbirleri içinde çözülmez ya da karışmazlar. CTP malzemede elyaf sertlik, sağlamlık gibi yapısal özellikleri, plastik reçine malzemesi ise elyafın yapısal bütünlüğü oluşturması için birbirine bağlanması, yükün elyaf arasında dağılmasını ve elyafın kimyasal etkilerden ve atmosfer koşullarından korunmasını sağlamaktadır”4. 2 A.g.e. A.g.e. 4 A.g.e. 3 7 1.2. Malzemenin Yat Tasarımındaki Gelişimi CTP’nin yat tasarımındaki tarihçesini 1939-1945 yılları arasında II. Dünya Savaşı’yla başlamaktmak yerinde olacaktır. “Ray Greene’in 1942’deki denemesinden sonra Pearson, Triton, Boston Whaler, Bermuda 40, Cal 40, Hobie Cat, Morgan, Bertram, Magnum, Grand Banks gibi markaların CTP araştırmalarına yöneldiği”5 görülmektedir. Polyester reçinelerin gelişimiyle birlikte CTP yat üretiminde bir devrimin başladığını ileri sürmek yanlış olmaz. “Carl Beetle’ın Ocak 1947’de bir sergide tanıttığı B.B. Swan’ın ardından 1951 yılında yapılan Sidney Herreshoff’un tekil tasarım (one-off design)ı 42-feetlik keç (ketch)i Arion’un sa ilk CTP yelkenli yat olduğu”6 ifade edilmektedir (Spurr, 1999) (Şekil: 1). Şekil: 1. 1951 Arion. Bellingham Tersaneleri’nin sahibi Arch Talbot bu yeni malzemenin yat yapımına getirdiği avantajlar ve kullanım olanaklarını araştırmıştır. “Kore Savaşı sırasında CTP malzemeden cankurtaran tekneleri ve anti-manyetik, mayın tarama teknesi inşası konusunda 5 www.cyberus.ca/~campione/alberg22/history.html. Daniel Spurr. “The Birth of Fiberglass Boats”, ‘Good Old Boat Magazine’: (Kasım / Aralık, 1999), Vol. 2, N. 6. 6 15 deneyler yapma şansı bulan Talbot, CTP’nin üretim sürecinde renklendirilebileceğini keşfederek boyama işlemlerini de büyük ölçüde ortadan kaldırmıştır. CTP’nin diğer malzemeye oranla hafiflik ve kolay şekillendirilebilirlik özellikleri bu yatların yapım süreciyle olumlanmış ve küçük yatların endüstriyel ölçekte üretilmesi adına büyük bir başarı yakalanmıştır. Nitekim Talbot bu yeni malzemeyi giderek genişleyen savaş sonrası pazarında gezinti-eğlence tekneleri (pleasurecraft)ne uygulamaya karar vererek tersanenin bir departmanı olarak 1952 yılında Bell Boy Boat Co.’yu kurmuştur”7. “1956’da Fred Coleman tasarımı Bounty II’den sonra, 1957’de Sparkman & Stephens tasarımı 25feet’lik New Horizon’dan 175 adet üretilerek seri üretimde bir rekor kırılmıştır”8 (Spurr, 1999) (Şekil: 2). Şekil: 2. 1956 Bounty II. “1959 yılının Ocak ayında New York Tekne Fuarı’nda sergilenen Carl Alberg tasarımı Triton’ın sa CTP yelkenlilerin modern çağını başlattığı düşünülebilir (Şekil: 3, 4). Bu teknenin ahşap teknelere nazaran daha geniş bir iç mekan sunduğu”9 ifade edilmektedir . “1960 yılıysa Parkville’in, Missouri FJ’leri inşa etmeye başladığı yıl olmuştur. 7 Al Currier. “Bell Boy – History”, www.fiberglassics.com/boats.html. Spurr. “The Birth of Fiberglass Boats”. 9 www.boatus.com/goodoldboat/PearsonHistory.htm. 8 16 Parkville’in daha sonraları ürettiği MO’lar mükemmel ısı ve nem kontrolü sağlayan yatlar olarak anılmaktadırlar”10. “Bertram’ın 1960 yılında üretilen ‘V’ tipi, kıçtan takma güçlü motorlu karinası CTP teknolojisinde yeni bir gelişme olarak kabul edilmektedir”11 (Şekil: 5, 6). Şekil: 3. Carl Alberg (1900-1986). Şekil: 4. 1959 Triton. Şekil: 5. 1960 FJ. 10 11 Şekil: 6. Bertram 31. www.ussailing.net/fjus/History.htm. www.bertram31.com/history.htm. 17 “1965 yılında Columbia Tersanesi o güne dek CTP kullanılarak yapılmış en büyük yelkenli olan Columbia 50’yi inşa etmiştir (Şekil: 7). Bill Tripp tarafından tasarlanan bu yat, hem büyük yarışları kazanarak hem de satış rekorları kırarak Coumbia’nın yat endüstrisindeki konumunu sağlamlaştırmıştır. Columbia bu başarısını 22 ve 57 feet arasında çeşitli boylarda 7 yelkenli yat yaparak pekiştirmiştir”12. “1968 Dick Slates’in Nite’ı tasarladığı yıldır (Şekil: 8). Şekil: 7. 1969 Columbia 50. Şekil: 8. Dick Slates tasarımı DN Nite. Bu tasarım 1970’ten sonra 550 adet üretilmiştir”13. “1969’daysa Gougeon kardeşler DN(*)’leri yaparken yapısal bileşenleri bağlamak için ilk defa epoksi reçineyi geliştirmişlerdir. Yine 1969’da WIB Crealock double ender Westsail yatını CTP ile desteklemiştir”14. “Dünyanın çevresini ilk dolaşan CTP yat olan Apogee ise bu malzeme üzerindeki şüpheleri kaldırmıştır”15 (Şekil: 9). 1969’da kurulan Azimut “otuz 12 www.ourworld.compuserve.com/homepages/sailor570/history.htm. www.bertram31.com/history.htm (*) DN, adını Detroit News Gazetesi’nden alan bir yarış teknesi sınıfının ve bu yarışın adıdır. 14 www.westsail.org/_family/_proper_yacht, www.concentric.net/%7EDn4762/events/general.html#THE%20DN%20ICEBOAT. 15 www.boatus.com/jackhornor/sail/alliedseawind.htm. 13 18 metrenin üzerindeki ilk CTP seri üretim yat olan ‘Azimut 105 Failaka’yı üretmiştir”16. Cam yapıştırma ve lumbozlara getirdiği yeni uygulama teknikleriyle Azimut, savaş sonrası kalkınan Đtalya’sının zenginleşen burjuva sınıfının gözde yatı olmuştur. 1960’ların sonunda ve 1970’lerin başında A.B.D. donanması 45-55 feet arasında değişen “Alaskan” isimli pilothouse teknelerin üretimine başlamasıyla CTP’nin prestiji perçinlenmiştir. Şekil: 9. Apogee. “CTP ile yat inşası ahşap karina kalıbı kullanarak püskürtme yöntemiyle başlamıştır. Karinanın dış katmanları renklendirilmiş ve daha sonra polyester reçine ve cam elyafı kalıbın içine yerleştirilmiştir. Böylelikle elde edilen örgü üzerinde oluşacak dalgalanma ve hava kabarcıklarının önlenmesi için kurumaya başlamadan önce düzeltilmesi zorunluluğu doğmuştur. Bu katmanların uygulanması karina istenilen kalınlığa ulaşıncaya dek sürmüştür. Karina kuruyup sertleştikten sonra kalıptan çıkarılmış, düzeltilmiş, kumlanmış ve montaj aşamasına verilmiştir. Tüketiciler teknenin hafifliğini, paslanmaz özelliğini çok 16 www.azimut.it. 19 sevmişler; kalafat ve zımpara gibi birçok zahmetli işlemden kurtulmuşlardır. CTP’deki bazı bileşenler yanıcı olduğundan birçok güvenlik önlemi almayı gerekli kılmıştır.”17. CTP malzemeyi yatlarında başarıyla kullanan Bell Boy, bu alanda birçok yapısal gelişmeye de öncülük etmiş çeşitli boylarda su kayağı, balıkçılık sporları ve gezinti (crusing) tekneleri üretmiştir. “Şu an dünyada ilk yapılmış CTP yatlar elli yaş civarında olup, hala sağlam ve güvenilir durumdadırlar. Özellikle 1960–70’li yıllarda malzemenin özellikleri henüz tam bilinmezken, önlem olarak aşırı cidar kalınlıkları ile üretilmiş yatların iyi bir ünü vardır”18. 1.3. Malzemenin Bileşenleri 1.3.1. Polyester Reçineler “Polyester; denizcilik alanında en çok kullanılan termoset reçinedir. CTP malzemede kullanılan iki tür polyester reçine vardır. Bunlardan biri daha ekonomik olan ortoftalik, diğeriyse suya dayanıklılık gibi güçlü özelliklere sahip olan isoftalik polyesterdir. Polyester reçineler polimerizasyon süreçlerinin tamamlaması için katalizör ve hızlandırıcı olarak adlandırılan ek maddelere ihtiyaç duymaktadırlar” 19. Polyester reçineler koyu kıvamlı ve zor akan, neredeyse renksiz sıvılardır. “Đki bileşenli bir reçine olup, sertleşmesi için katalizatör etkisi gösteren ‘MEKP (Metiletilketonperoksit)’ adıyla bilinen organik peroksitlerin -% 1-2 oranında- eklenmesi gerekmektedir. Sertleşme süresi ortam sıcaklığına bağlı olup, sertleştirici de denilen ‘katalizatör’lerin karışımdaki payına bağlıdır”20. Reaksiyonu yavaşlatmak gerektiğinde “inhibitor” adı verilen katkılar kullanılmaktadır. Reçinenin normal oda 17 www.oya.com/library/history.html. www.denizce.com/alisan005.asp. 19 designophy.wiliw.com/sayi02/elkitabi/model0201.php, www.hallbergrassy.se/hull/building_a_hull.shtml., www.shopmaninc.com/polyesters.html 20 A.g.e. 18 20 sıcaklığında sertleşebilmesi için üçüncü bir malzemeye gereksinim vardır. “‘Hızlandırıcı’ adı verilen bu malzeme bazen reçinenin içine önceden karıştırılmakta ve reçine bu şekilde piyasaya sürülmektedir. Hızlandırıcıyı polyestere karıştırmak dikkat ister. Karışım sırasında oluşan kimyasal reaksiyon bir patlama oluşturabilmektedir. Polyester reçinelerinin temel maddesi ‘Styrol’ zehirleyici özellikte ve reaksiyon sırasında buharlaşan bir malzemedir. Polyester atelyelerinden ve yeni teknelerden bildiğimiz koku, uçan Styrol’ün kokusudur. Polyester reçineler soğuk ve neme duyarlıdırlar. Kaliteli yatlar üretmek için yapım işlemi ve teknenin sertleşmesi süresince atelyede sıcaklık ve nemin kontrol altında tutulması gerekmektedir”21. 1.3.2. Epoksi Reçineler Görünüş ve kullanım özellikleri bakımından polyester reçinelere çok benzemekle birlikte, başka bir reçine grubundandırlar. “Daha pahalı ve daha üstün mekanik özelliklere sahiptirler. Epoksi reçinelerin su geçirmezliği polyestere göre üç kat daha fazla olduğu”22 ifade edilmektedir (Şekil: 10). “Tıpkı polyester gibi iki bileşenli olup, polyestere göre karışım oranları çok daha hassas ayarlanmalı ve hata yapılmamalıdır. Epoksi reçineler sıcaklık ve neme polyestere oranla daha az duyarlıdırlar. sıcaklıklarda bile Özel sertleştiricilerle sıfır kullanılabilmektedirler. derecenin Bunun altındaki yanında su geçirgenlikleri polyestere göre çok düşük olduğundan, polyester uygulamasındaki jelkot yerine de kullanılabilmektedirler. Epoksi reçineler güneşin morötesi (ultraviyole) ışınlarına duyarlı olup, zamanla sararırlar ve bu nedenle morötesi ışınlara karşı koruma sağlayan bir son kat boya ya da vernikle korunmalıdırlar”23. 21 A.g.e. A.g.e. 23 www.denizce.com/alisan005.asp 22 21 Şekil: 10. Epoksi reçineler. 1.3.3. Sertleştirici, Hızlandırıcı ve Yavaşlatıcılar “MEKP yanıcı bir malzeme olup, reçineye olabildiğice hassasiyetle (az miktardaki karışım hazırlamada ölçekli bir enjektör ya da damlalık) kullanılmalıdır. Sertleştirici unutulduğu takdirde reçine hiçbir zaman tam sertleşmeyecek, yeterli mukavemeti yakalayamayacak ve su geçirmezlik özelliği kaybolacaktır. Hızlandırıcılar ise atelye sıcaklığı olan 15-25°C lerde reaksiyonun başlaması için gereklidirler. Reaksiyon bir kere başladıktan sonra ısı üreterek tam sertleşme sağlanana dek devam etmektedir. Aynı şekilde yavaşlatıcı (inhibitör) eklenmesiyle, reaksiyon yeterli uygulama süresini kazanmak için yavaşlatılabilmektedir”24. 1.3.4. Cam Elyafları, Rovingler, Jelkotlar ve Diğer Destek Malzemesi Cam elyafları çok çeşitli kullanım alanları için çeşitli formlarda üretillmektedirler. Yat inşasında deniz sektörü için üretilmiş ürünler kullanılmalıdır (Şekil: 11). Cam elyafı çok ince lifler halinde üretilmiş 24 Türk Lloydu. “Yüksek Hızlı Tekneler”, (1997), Ks. 7, Böl. 3.9, s.178. 22 camın bir tür dokuma yöntemiyle kumaş-tela benzeri hale getirilmesiyle elde edilmektedir (Şekil: 12, 13, 14). Şekil: 11. CTP megayat, Sunseeker Manhattan 64. Şekil: 12. Elyafın yakından görünüşü. Şekil: 13. Kumaş haline getirilmiş cam elyafı. 23 Şekil: 14. Kumaş haline getirilmiş cam elyafı. “Silisyum, Kalsiyum, Aluminyum ve Boroksit karışımından oluşan ve gözle seçilmesi zor cam elyaf tanecikleri, bir bağlayıcı aracılığı ile birbirine bağlanarak tıpkı kumaş topları gibi, belli boy ve ölçülerde satılmaktadırlar. Bağlayıcı eleman işlenme sırasında reçine tarafından çözülür ve elyaflar bir alttaki katla ve birbirleriyle reçineler sayesinde yapıştırılırlar. Elyaflar metrekare ağırlıklarına göre düzenlenmekte ve satılmaktadırlar (300, 450 veya 600 g/m2 gibi). Elyaflar ayrıca örgü halinde, örneğin işlem sırasında daha sağlam ara katlar oluşturmak amacıyla, üretilmekte ve kullanılmaktadırlar. Dış yüzeyde kullanıldıklarında örgü yapıları gözle görüleceğinden en dış yüzeylerde uygulanmazlar. Rovingler belli noktalarda özel destek ve güçlendirici elemanlar olarak kullanılmak üzere ip formunda örülmüş elyaf malzemesidir”25 (Şekil: 15). “Jelkot ise gövdenin en dışını oluşturan, tekneye renginin yanında düzgün parlak yüzeyini verdiği gibi su geçirmezliğini de sağlayan özel polyester reçinedir. Jelkotlar içeriye doğru onu izleyen cam elyafı katları birbirlerine ne kadar iyi katılmış ve kaynamışlarsa sonuç o kadar iyi olacaktır. 25 Ali San, “Tekne Tasarımı ve Đmalatı”, (Đstanbul: Deniz Kitabevi, 1999), s.104. 24 Şekil: 15. Roving. Bunun yanında reçinelerin içine kullanım alanına göre çeşitli tozlar (talk, silisyum, grafit, aluminyum ya da demir ve çeşitli taş tozları) karıştırılarak macun ya da dolgu malzemesi üretilebilmektedir. Yat yaşlandığı oranda bakım gereksinimi artmaktadır. Teknenin dış yüzeyinde yatın bordasına renk veren jelkot zamanla çatlayabilmekte ve renk özelliklerini kaybederek solabilmektedir. Bir süre sonra yatın tıpkı ahşap ya da metal tekneler gibi boyanması ve bu işlemin belli aralıklarla yinelenmesi gerekebilmektedir. Zamanla delaminasyon ve osmoz gibi önemli sorunlar oluşabilmektedir”26. 26 www.denizce.com/alisan005.asp 25 II. Bölüm: Malzemenin Yatlarda Uygulama Yöntemleri 2.1. Malzemenin Yapım Yöntemleri “Bir yatın projesinin uygulanabilmesi için herşeyden önce su hatları, iç strüktür ve laminasyon katlarının yapımının bilinmesi gerekmektedir27”. 2.1.1. Elle Yatırma Yöntemi Elle yatırmanın düşük teknolojili ve özel yetenek gerektirmediği halde, CTP yat üretiminde çok geçerli olan bir yöntem olduğu söylenebilir. Bu yöntemde çoğunlukla ters kurulmuş bir ahşap iskelet üzerine içeriden dışarıya doğru veya seri üretimde bir kalıp içinde dış yüzeyden içeriye doğru; mevcut elyaf planına uygun olarak elyaf levhaları döşenmektedir (Şekil: 16). Şekil: 16. Sea Ray marka bir motoryatta kalıbın içine elyaf levhaları döşeniyor. 27 Miriam Cerutti, “Megayacht in Vetroresina e Materiale Composito”, ‘Nautica Superyacht’, Eylül, 2003. 26 “Đşlem mümkünse yeterli sayıda elemanla hızlı bir biçimde, ancak işlem adımları önceden iyice planlanmış olarak yürütülmelidir. Örneğin ölçü alınarak veya şablon çıkarılarak işlenecek elyaf katları önceden bir tezgah üzerinde kesilmeli ve numaralanarak hazır bekletilmelidir. Seri üretimde iyice temizlenmiş kalıp içerisine önce teknenin parlak ve renkli dış yüzeyini oluşturacak jelkot sürülür, daha sonra konstrüktörün vereceği plana göre elyaflar -katların kuruması beklenmeden- bir önceki ıslak kat üzerine döşenir. Genelde ilk kat olarak ince cam elyafı (300gr/m²) çalışılır, bunun üzerine döşenen ikinci kat genelde 500gr/m² liktir. Polyester veya epoksinin katlar arasına iyice işleyebilmesi, katların birbirine yapışması ve katlar arasında hava kabarcıkları kalmaması için disiplinli ve hızlı bir çalışma gerektirmektedir. Büyük yatlarda gerekeceği üzere, elyaf işlemine -örneğin- gece ara verilecekse, yatırılan son elyaf katının polyester ile az doyurulması gerekmektedir. Böylelikle ertesi sabah işbaşı yapıldığında iki elyaf katı arasında donmuş ve mukavemeti az bir reçine katı oluşmayacaktır”28 (Şekil: 17). Şekil: 17. Elle yatırma tekniği ile inşa. Kalıp içinde üretimin avantajının yatın dış yüzeyinin hiçbir ek işlem gerektirmeyecek şekilde eksiksiz biçimde şekillenmesi olduğu ortadadır. Bir iskelet veya iç kalıp üzerinde içten dışa doğru üretilen yatlarda (amatör yapım ya da seri üretimi düşünülmeyen ve bu nedenle de kalıp maliyetinden kaçınıldığı durumlarda) 28 San, “Tekne Tasarımı ve Đmalatı”, s. 104. 27 teknenin dış yüzeyi uzun ve yorucu bir tesviye, zımparalama, macunlama ve boyama işlemlerinden geçmek zorundadır (şekil: 18, 19). Şekil: 18. Yatın karinası metal iskelelerle desteklenmiş durumda. Şekil: 19. Teknenin içinin görünümü. Karinanın dışı ve içi farklı renklerde boyanmış. Bu jelkotun nereye sürüldüğünün anlaşılmasını sağlıyor. “CTP yat yapımında kullanılacak, kalıp ve atelyenin belli bir sıcaklıkta olması, sıcaklığın ve havadaki nem miktarının kontrol altında tutulması gerekmektedir. Bu tip üretimde vakumlama vb. gibi sistemler ile ürün kalitesi yükseltilebileceği gibi işlem hızı da artırılabilmektedir”29. 2.1.2. Elyaf Püskürtme Yöntemi 29 A.g.e. s. 104. 28 “Elyaf ve reçine püskürtme yönteminde rulo halinde sarılmış rowing halatçıkları bir kesme takımı aracılığıyla 30-50mm boyda kesilerek bir püskürtme tabancası içerisinde reçine ile karıştırılarak kalıp üzerine püskürtülmektedir. Oluşan yüzey gevşek olduğundan özel rulolarla üzerinden geçilerek sıkıştırılmaktadır (Şekil: 20, 21). Şekil: 20. Sea Pro marka bir motoryatta püskürtme işlemi. Şekil: 21. Püskürtme işlemi. Bu tip üretimde yapım kalitesi püskürtme işlemiyle bağımlı olduğundan, dikkat gerektirir ve ortaya çıkan ürünün her tarafının aynı kalınlıkta olması son 29 derece zordur. Bu nedenle düzensiz cidar kalınlıklarına karşı, gövde elle yatırma yöntemine göre daha kalın yapılmak durumundadır”30. 2.1.3. Vakum Yöntemi Bu yöntem seri üretimdekine benzer bir kalıp gerektirmektedir. “Kalıbın içine ayırıcı ve jelkot katı sürüldükten sonra gövdeyi oluşturacak tüm elyaf katları kuru olarak yerleştirilmektedir. Bundan sonra kalıbın içine reçine sürülmekte ve bir polietilen folyo kalıbın içine yerleştirilerek kalıbın kenarları hava sızdırmaz biçimde kapatılmaktadır. Bir pompa ile kalıp içinde vakum yaratılmakta, bu şekilde folyo ve kalıp arasında kalan hava emilirken reçinenin de her yere işlemesi ve fazla reçinenin emilerek dışarı atılması sağlanmaktadır. Bu yöntemin geliştirilmiş şekli ise ‘vakum enjeksiyon yöntemi’ olarak bilinmektedir. Bu sefer yine içine jelkot katı sürülmüş ve kuru halde elyaf katları yerleştirilmiş sağlam bir kalıp, ikinci bir üst kalıp ya da folyo ile hava geçirmez biçimde kapatılmaktadır. Daha sonra kalıbın içine reçine enjekte edilmektedir. Enjeksiyon işlemi kalıbın en altından ve birkaç noktadan birden başlatılmaktadır. Üst kalıp veya folyo örtü saydam yapılmaktadır. Böylece reçinenin tüm kalıba yayıldığı ve her noktaya ulaştığı gözlenebilmektedir. Enjeksiyon işleminin bitmesiyle vakumlama başlatılarak fazla reçine dışarı atılmaktadır. Her iki yöntemle iç cidarları düzgün yüzeyler elde edilebilmektedir”31. 2.1.4. Kalıplar Kalıp, CTP yat üretimlerinde çok önemli bir elemandır; zira hiçbir teknenin dış yüzey kalitesinin içinde inşa edildiği kalıbın (iç yüzey) kalitesinden daha iyi olamayacağı açıktır. Kalıp yapabilmek için öncelikle yapılacak teknenin tıpatıp bir modeli yapılmalıdır. “Genelde ahşaptan, sık bir posta aralığıyla çıta kaplama olarak inşa edilen 30 31 model büyük hassasiyetle www.denizce.com/alisan005.asp. A.g.e. 30 tesviye edilmekte, macunlanmakta, zımparalanmakta, boyanmakta ve cilalanmaktadır”32. Model yapımında gösterilen duyarlılık iyi bir kalıp ve dolayısıyla iyi ürünler elde etmek için gereklidir. “Model ayrıcı ile sıvandıktan sonra elyafla kaplanmaktadır. Kalıp yeterli kalınlığa ulaştığında üzerine ahşap ya da metal güçlendirme malzemesi yerleştirilerek sağlamlaştırılmaktadır”33. Büyük yatlar ve yelkenliler için boylamasına iki yarım parçadan oluşan kalıplar da yapılabilmektedir (Şekil: 22). Şekil: 22. Hallberg-Rassy marka bir yelkenli yat karinası. Đki ayrı yarım karina halinde yapılıp sonradan birleştirilecek. 2.1.5. Masif ve Sandviç (Sandwich) Yapım Yöntemleri Bir yatın gövde ve güvertesi çok katlı elyaflarla inşa edilebileceği gibi, hafif bir çekirdek malzemesinin iki yüzüne elyaf kaplanarak, düşük ağırlıklı ancak son derece mukavim bir yapı elde edilebilmektedir. Sandviç adı verilen bu teknik özellikle güverte inşasında 1970’li yıllardan beri kullanılmaktadır. Aradaki çekirdeği oluşturmak için balsa ağacı ve çeşitli köpük levhalar kullanılabilmektedir. Bu şekilde kemere takviyesi gerksinimi olmayan sağlam ve hafif güverte ya da karinalar inşa edilebilmektedir. Birçok yarış yatı da bu şekilde inşa edilmektedir. 32 33 A.g.e. A.g.e. 31 “Birçok megayat karinası sandviç içinde köpük ya da bal peteği kullanılarak tercihan nomex (aramidik malzeme) ile yapılmaktadır. Alumninyum bal peteği denizcilik çevrelerinde korozyon probleminin etkilerine karşı az kullanılır. Karinanın farklı yüzeyleri işlev ve gereksinimlerine göre farklı biçimde lamine edilmektedirler. Pruvadaki köpük ve bal peteğinin yüke ve darbeye maruz kalan bölgelerinde cidar kalınlıkları değişkendir”34 (Şekil: 23, 24, 25, 26). Şekil: 23. Megayat karinasının inşası. Şekil: 24. Megayat karinasının inşası. 34 32 Cerutti, “Megayacht in Vetroresina e Materiale Composito”. Şekil: 25. Megayat karinasının inşası. Şekil: 26. Megayat karinası kalıptan ayrılıyor. Ancak bu yöntemin deneyim gerektirdiği, pahalı olduğunu, her zaman iyi sonuç vermeyebileceğini (delaminasyon: katların iyi yapışmama sonucu birbirinden ayrılması), onarımın zor olduğunu ve bu tip yapımlarda örneğin bir donanım elemanının montajının zor olduğunu göz önünde bulundurmak gerekir. Çekirdek olarak balsa plakalar, PU, PVC sert ve yarı sert köpük levhalar ve kontrplaklar kullanılabilmektedir (Şekil: 27). 33 Şekil: 27. Robalo marka CTP bir motoryatın laminasyon katları. “Genelde birinciliğin önemli olduğu yarış yatları dışında, güvenlik ve maliyetin ön planda geldiği gezi-eğlence teknelerinde hafiflik istendiğinde yalnızca güverte ve karinanın su üzerinde kalan bölümü sandviç konstrüksiyon olarak yapılmaktadır”35. 2.2. Yatların Yapım Aşamaları 2.2.1. Gövde ve Üstyapı Güverte ve üstyapı da tıpkı gövde gibi bir kalıp içinde imal edilmektedirler (Şekil: 28, 29). Güverte ve üstyapı inşasında hafiflik ve sağlamlık amacıyla sandviç yöntemi kullanılabilmektedir. “Sandviç yöntemi iki sağlam dış kat arasında, bu ikisini birbirinden ayıran hafif bir çekirdek malzemedir. Yük altındaki bir plakada üst yüzey yüksek basınç, alt yüzey yüksek çekme kuvvetiyle karşılaşmaktadır. Plakanın ortalarına doğru ise bu kuvvetler sıfıra yaklaşır. Đşte bu noktada hafif malzeme kullanılabilmektedir. Kullanılan malzeme genelde balsa ağacından plakalar veya sert köpük levhalar veya özel imal edilmiş, örneğin oluk profilli malzeme olabilmektedir. 35 A.g.e. 34 Şekil: 28. CTP bir yelkenli yatın güverte ve üstyapısı. Şekil: 29. Moomba Mobius V’nin üstyapısı yerleştirilirken. Köpükle yapılan çalışmalarda cam elyafı ilk katlar kuruduktan ve sertleştikten sonra köpük levhalar kalıp içine yerleştirilip şablonlanmakta, daha sonra da kesilip hazırlanmakta ve numaralanmaktadır. Bu işe özel bir polyester reçinesiyle yerlerine yapıştırılacak levhaların mükemmel temas ve doğru yapışmasını sağlamak için ağırlıklar ve kum torbaları kullanmak gereklidir. Çok dikkatli bir çalışma ile bile tam yapışmayan ve ileride elyaf katlarından ayrılabilecek noktalar olabileceği bilinmelidir. Geniş olanaklara sahip tersanelerde inşa edilen megayatlarda, yapıştrıma işlemi vakum folyosu ile yapılmaktadır, bu çok daha güvenilir bir işlem olarak gözükmektedir. Dış yüzeyde homojenliği, pürüzsüzlüğü ve katmanların yapışmalarını sağlamak için, laminasyonun bütün aşamalarında vakum yöntemi uygulanmaktadır. Bunun yanında efektif bir fırın tekne üretimi için çok önemlidir. Bu 35 fırın 80 derceden çok ısı vermeil, en az 8 saat çalışabilmeli ve çok büyük olmalıdır. Zira 30-40m boylarında megayatların da bu fırına girebileceği düşünülmelidir. Balsa ahşap levhaları ile işlem daha kolaydır. Balsa plakalar kurutulup, dörtgen parçalar halinde bir cam elyafla birleştirilmektedirler. Kalıpta son yapılan elyaf katı henüz ıslakken, cam elyaflı balsa plakaların arka yüzü de reçinelenmekte ve kalıbın içine döşenerek kuru bir rulo ile üzerinden geçilmektedir. Balsa plakalar kanallı iç plakaları sayesinde reçineyi emmekte ve alttaki elyaf katına tutunmaktadırlar. Teknelerin gövde ve güverte kalınlıkları konusunda bir genelleme yapmak zordur. Bunun nedeni bir tekne gövdesinin çok çeşitli yükler altında kalacak bölümleri olmasındandır. Đlk kuvvet teknenin karina derinliği arttıkça büyüyen hidrostatik basınçtır. Tekne hareket eder etmez ek dinamik kuvvetlere maruz kalmaktadır. Bu, yatın karina formuna göre değişir ve statik kuvvetlerin çok üstünde olabilir. Yelkenli yatlar direk baskısı, salmanın ağırlığı ve çarmık ayaklarının çekme kuvvetleriyle yüklenirken, motoryatlarda özellikle karinanın baş kısmı sert havalarda dalgaların oluşturacağı kuvvetler nedeniyle güçlendirilmelidir”36. Ayrıca motor donanımının ağırlığı veya güçlü pervanelerin tekne tabanına uygulayacağı kuvvetler nedeniyle kıç tarafta da karinanın güçlendirilmesi gerekebilmektedir. Bu nedenle bir yatın hangi elyaf planına göre ve hangi noktada hangi et kalınlığında inşa edileceğini belirlemek yat tasarımcısının sorumluluğudur. Her tekne enine veya boyuna bazı destek parçaları ile donatılmaktadır (Şekil: 30, 31). Ancak donatım sırasında perde ve kamaralar, dolap ve mobilyalar daima teknenin enlemesine mukavemetini arttırıcı rol oynamaktadırlar. Ayrıca karina ve üstyapının yuvarlaklığından ötürü tekneler enine daha düz hatlarla oluşan boy eksenlerinden daha mukavimdirler. Bu nedenle günümüzde çoğunlukla yalnızca stringer adı verilen boyuna takviyeler ile donatılır olmuşlardır. Kimi yat üreticileri tekne tabanında ikinci bir iç kabuk kullanmaktadırlar. Bu iç form hem tekneyi gerekli noktalarda sağlamlaştırmakta hem örneğin motor yatağı veya mobilya ve bölmelerin bağlanacağı noktaların tam yerini belirlemektedir. Bu tip bir yatta dış yüzeyde 36 36 A.g.e., Cerutti, “Megayacht in Vetroresina e Materiale Composito”. oluşabilecek bir yaralanmanın onarımı, hasarlı noktaya tekne içinden ulaşılamayacağı için sorun yaratabilmektedir. Şekil: 30. CTP bir yelkenli yatın karinasının tabanına yerleştirilen grid sistemi. Şekil: 31. Üst yüzey işlemleri süren Sea Ray marka motoryatın çene hatları. Megayat tasarım ve inşa sürecini iki ayrı yaklaşım biçiminde ele alan Cerutti, geleneksel ve avant-garde yöntemlerin karşılaştırmasını yapmaktadır. Ona göre “bilgisayar ortamında hazırlanan ve yapı elemanları daha üretilmeden bitmiş biçimiyle simülasyonla görülen projeler avant-garde’tırlar. Simülasyonu yapılmamış bir tekne ise geleneksel teknedir”(∗) (Şekil: 32, 33). Yatın modeli ve uygun bilgisayar programında strüktürü oluşturulduktan sonra gerilim etkileri gözlemlenmektedir. Böylelikle tekne daha yapımı bitmeden bütün navigasyon koşulları belirlenebilmektedir. Bu gibi işler strüktürün güçsüz olduğu sonradan ortaya çıkacak (∗) Tüm dünyada sayıları dörtbini geçen megayatların ezici çoğunluğunun tekil tasarımlar olduğunu göz önünde bulundurduğumuzda simülasyonun önemi açıkça gözükmektedir. Ancak simülasyon tekniklerinin genelgeçer bir formasyonuna 37-hala- oturmadığını da burada belirtmekte yarar vardır. bölümlerini güçlendirmek için optimizasyon olanağı sağlamaktadır. Sonuçta olasılıkla geleneksel yöntemle yapılmış bir tekne avant-garde teknikle yapılmış ikizine oranla daha ağır olacaktır. Ancak “bu, onun diğerinden daha az güvenli olduğu anlamına gelmez; basitçe ‘optimize edilmiş’ olduğu anlamına gelmektedir. Şekil: 32. Bilgisayar ortamında modellenmiş bir megayat. Şekil: 33. Deniz taksisinin strüktürünü gösteren bilgisayar modellemesi. “Güverte, havuzluk ve kamaradan oluşan üstyapı sağlamlığını genelde formundan ve sandviç yapı tekniğinden kazanmaktadır. Üzerine monte edilecek noktalar genelde hafifçe yükseltilerek ve metal veya ahşap malzeme ile alttan pekiştirilerek imal edilmektedirler. Böylelikle bu noktalarda oluşacak yüksek kuvvetlerin sandviç yapıya zarar vermeleri önlenmekte ve kuvvetler 37 dağıtılabilmektedir” . CTP yatların yapısı gereği, çok önemli bir nokta da gövde ile güvertenin birleşme biçimidir. Kötü yapılmış bir birleşim kullanımda önemli sorunlar doğurabilmektedir. 37 38 Cerutti, “Megayacht in Vetroresina e Materiale Composito”. 2.2.2. Salma, Dümen, Motor Yatağı Yatın hareketli bir mimarlık ve endüstri ürünü olmaklığıyla, yapım tekniği açısından önem taşıyan bir bölümü de, onun tahrik sistemidir. CTP bir yatta karinaya alttan salma kasasını yeterli sağlamlık ve sızdırmazlıkta saplamalarla bağlamak zor gözükmektedir. “Salmanın yüksek ağırlığı, bu ağırlığın az sayıda saplama marifetiyle tekne tabanında küçük bir alana tutturulmuş olması, salmanın daima karinadan ayrılmaya çalışması sonucunu doğurmaktadır. Bu sakıncadan kurtulmanın bir yolu, salma kasasının tekne gövdesiyle beraberce aynı kalıpta imal edilmesidir. Bu yöntem genelde teknenin iki parçadan oluşan derin bir kalıpta yapılması zorunluluğunu doğuracaktır”38. Böyle bir kalıptan çıkan iki karina yarısının birleştirilmesi özellikle dar olan salma kasası kısmında hayli zorluk çıkarabilmektedir. Bu nedenle küçük yatlarda salmanın sonradan karinanın altına bağlanması bir gelenek olmuştur (Şekil: 34, 35). Şekil: 34. Paslanmaz çelik malzemeden dümen yekesi. 38 A.g.e., www.denizce.com/alisan005.asp. 39 Şekil:35. Şaft güçlendirilmek için dümenin içine yerleştiriliyor. Yatın karinasının elyaf yapısı salmanın ağırlığını taşıyamamakta, bu nedenle de tekne tabanı yükü taşıyıp dağıtacak döşeklerle güçlendirilmektedir. Dümen palası paslanmaz çelik bir dümen miline sahip ve yine metal gövdeli olabilmektedir. Metalden yapılmış dümen mili kovanı gövdeye cıvata ile bağlanabilmektedir. “Diğer bir yöntem ise paslanmaz çelik bir mil üzerine iki yarım parçadan imal edilmiş CTP pala parçasını monte etmek ve içlerinde kalan boşluğu poliüretan köpükle doldurmaktır. Motor yatakları artık gövdeye bağlanan ahşap takozların elyaf kaplanması yöntemiyle yapılmamaktadırlar. Ya motor yatağı tek parça olarak bir kalıp içinde imal edilip tekne gövdesine elyafla bağlanmakta, yada içi boş özel Uformlu profiller yine elyaf ve reçine yardımıyla tekne gövdesine bağlanmaktadır”39. 39 www.denizce.com/alisan005.asp. 40 Sonuç Günümüzde üretilen yatların ezici bir çoğunlukla CTP’den yapılması, geleneksel yat yapım malzemesi ahşabın ve metal yatların önem ve değerini azaltığını düşündürebilmektedir. CTP malzemenin yaygınlığı, bu malzemenin üstünlüğünden ya da en iyi yat yapım malzemesi olmasından çok, seri üretime olanak tanımasındandır. Bu da bir endüstri ürünü olarak CTP’yi modern zamanların malzemesi olarak kutsamaktadır. Büyük ve orta ölçekte tersanelerin ulaştıkları yıllık üretim ve satış rakamları, kalıp teknolojileri ile diğer malzemeye oranla çok kısa sürede tekne üretimine olanak tanıyan CTP malzeme sayesinde mümkün olabilmektedir. Bu nedenle günümüzde ahşap ve metal ya küçük işletmelerin ya da seri üretim yerine müşteriye özel üretim yapan tersanelerin tercihleridir. Ayrıca belli tekne boylarından başlayarak metal gövdeler, mukavemetleri nedeniyle ahşap veya CTP’nin yerini almaktadır. CTP, yatının bakımı ile uğraşmaktansa, keyfini sürmeyi yeğleyen amatör denizcilerin umduğu oranda bakım gerektirmeyen bir malzeme değildir. Ancak diğer malzemeye göre daha az emek gerektirmektedir. 41 Şekiller Listesi 1. 1951 Arion. 2. 1956 Bounty II. 3. Carl Alberg (1900-1986). 4. 1959 Triton. 5. 1960 FJ. 6. Bertram 31. 7. 1969 Columbia 50. 8. Dick Slates tasarımı DN Nite. 9. Apogee. 10. Epoksi reçineler. 11. CTP megayat, Sunseeker Manhattan 64. 12. Elyafın yakından görünüşü. 13. Kumaş haline getirilmiş cam elyafı. 14. Kumaş haline getirilmiş cam elyafı. 15. Roving. 16. Sea Ray marka bir motoryatta kalıbın içine elyaf levhaları döşeniyor. 17. Elle yatırma tekniği ile inşa. 18. Yatın karinası metal iskelelerle desteklenmiş durumda. 19. Teknenin içinin görünümü. Karinanın dışı ve içi farklı renklerde boyanmış. Bu jelkotun nereye sürüldüğünün anlaşaılmasını sağlıyor. 20. Sea Pro marka bir motoryatta püskürtme işlemi. 21. Püskürtme işlemi. 22. Hallberg-Rassy marka bir yelkenli yat karinası. Đki ayrı karina halinde yapılıp sonradan birleştirilecek. 23. Megayat karinasının inşası. 24. Megayat karinasının inşası. 25. Megayat karinasının inşası. 26. Megayat karinası kalıptan ayrılıyor. 42 27. Robalo marka CTP bir motoryatın laminasyon katları. 28. CTP bir yelkenli yatın güverte ve üstyapısı. 29. Moomba Mobius V’nin üstyapısı yerleştirilirken. 30. CTP bir yelkenli yatın karinasının tabanına yerleştirilen grid sistemi. 31. Üst yüzey işlemleri süren Sea Ray marka motoryatın çene hatları. 32. Bilgisayar ortamında modellenmiş bir megayat. 33. Deniz taksisinin strüktürünü gösteren bilgisayar modellemesi. 34. Paslanmaz çelik malzemeden dümen yekesi. 35. Şaft güçlendirilmek için dümenin içine yerleştiriliyor. 43 Kısaltmalar CTP: Cam Takviyeli Plastik MEKP: Metiletilketonperoksit PU: Poliüretan PVC: Polivinilklorür Sözlük Baş: Bir teknenin ön ve ileri kısmı Borda: Su kesiminden yukarıda kalan bölüm Double ender: Pruva ve pupası birbirinin aynı formda olan tekne Dümen: Tekneyi istenilen yöne çevirmek için sac ya da ahşaptan yapılmış olup, kıç tarafa monte edilen yelpaze biçiminde parça Güverte: Teknelerde baştan kıça kadar döşenmiş ahşap ya da metalik platform, döşeme Havuzluk: Teknelerde baş ya da kıç tarafta topluva oturulacak mekan Karina: Bir teknenin gövdesi, suyla temas eden bölümü Kemere: Güvertenin döşenebilmesi için posta uçlarını birleştiren enine (omurgaya dik) konan elemanlar (yarım olanına öksüz kemere denilmektedir) Kıç: Teknenin geri tarafı Lumboz: Teknelerde pencerelere verilen isim Posta: Üzerine kaplama tahtalarının -ya da sacların- tespit edildiği ahşap ya da metal eğriler Pilothouse: Kaptan köprüsünün üzerinde yarı açık bir komuta ve gözetleme platformu bulunduran tekne Salma: Bir teknenin rüzgara ya da akıntıya bağlı olarak dönmesi Tekil tasarım (one-off design, custom yacht): Sipariş üzerine bir adet olarak inşa edilen yat Tersane: Tekne yapılan fabrika, tezgah ya da endüstri merkezi 44 Kaynakça Cerutti, Miriam. “Megayacht in Vetroresina e Materiale Composito”, ‘Nautica Superyacht’, Eylül, 2003. Currier, Al. “Bell Boy – History”, www.fiberglassics.com/boats.html. Pascoe, David. “High Tech Materials in Boat Building, The Pros and Cons of Space Age Materials in Boat Building What it Means for the Consumer”. “Polimer Esaslı Kompozit Malzemeler ve Ürün Tasarımında Kullanımları”,www.designophy.wiliw.com/sayi02/elkitabi/model0201.php San, Ali “Tekne Tasarımı ve Đmalatı”, (Đstanbul: Deniz Kitabevi, 1999). Spurr, Daniel. “The Birth of Fiberglass Boats”, ‘Good Old Boat Magazine’: (Kasım / Aralık, 1999), Vol. 2, N. 6. Türk Lloydu. “Yüksek Hızlı Tekneler”, (1997). www.azimut.it. www.bertram31.com. www.boatus.com. www.concentric.net. www.cyberus.ca. www.denizce.com. www.hallberg-rassy.se. www.ourworld.compuserve.com. www.oya.com. www.shopmaninc.com. www.ussailing.net. www.westsail.org. 45