Istanbul Technical University
Ulusal Üniversitelerarası Açık Erişim Sistemi - İstanbul Teknik ÜniversitesiNot a member yet
67356 research outputs found
Sort by
Enkazdan yeniliğe: Deir Ezzor'u dayanıklılık ve dijital evrimle özellikli akıllı bir şehir olarak yeniden inşa etmek için bir çerçeve
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025Bu tez, Suriye'nin savaş sonrası yıkıma uğramış Deir ez-Zor kentinin, akıllı, dayanıklı ve dijital açıdan gelişmiş bir kente dönüşümünü hedefleyen kapsamlı bir yeniden inşa çerçevesi geliştirmektedir. Geleneksel yeniden yapılanma yaklaşımlarının yalnızca fiziksel onarıma odaklanmasının yetersizliğini ortaya koyan çalışma, dijital dönüşüm, akıllı yönetişim ve sürdürülebilir kentsel planlamanın sürecin başından itibaren entegre edilmesi gerekliliğini ele almaktadır. Araştırmada, kent sakinleri ve geri dönenlerle yapılan nicel anketler ile belediye yetkilileri, STK temsilcileri ve altyapı uzmanlarıyla gerçekleştirilen nitel görüşmeler bir arada kullanılarak hem toplumsal ihtiyaçlar hem de dijital yeniliğe kurumsal hazırlık düzeyi analiz edilmiştir. CBS haritalama ve senaryo modellemesi ise mekânsal ve stratejik önceliklerin belirlenmesine katkı sağlamıştır. Bulgular, yıkımın mahalleler arasında önemli farklılıklar gösterdiğini ve bu nedenle aşamalı, mekâna özgü bir yeniden yapılanma stratejisinin gerekliliğini ortaya koymaktadır. Akıllı sayaçlar, IoT tabanlı izleme ve e-devlet platformları gibi dijital teknolojilerin entegrasyonu; hizmet verimliliğini, şeffaflığı ve kaynak yönetimini artırmaktadır. Ancak bu dönüşümün başarısı, kurumsal reformlar, esnek yasal çerçeveler ve dijital uçurumu kapatacak güçlü toplumsal katılım mekanizmalarına bağlıdır. Tez, mekânsal planlama, kritik altyapı modernizasyonu, dijital iletişim ağları, akıllı ulaşım, katılımcı yönetişim, risk yönetimi ve etkin uygulama mekanizmalarını kapsayan yedi sütundan oluşan bir çerçeve önermektedir. Ekonomik ve sosyal fizibilite analizleri, akıllı dönüşümün hem uygulanabilir hem de avantajlı olduğunu; maliyet tasarrufu, belediye gelirlerinde artış ve toplumsal eşitlik sağladığını göstermektedir. Sonuç olarak çalışma, politika yapıcılar ve bağışçılar için aşamalı yeniden yapılanma, hibrit finansman, mevzuat reformları ve kapasite geliştirme odaklı stratejik öneriler sunmakta; Deir ez-Zor'un sürdürülebilir, kapsayıcı ve teknolojik olarak donanımlı bir kente dönüşümü için yenilikçi bir yol haritası ortaya koymaktadır. Bu model, benzer çatışma sonrası şehirler için de uygulanabilir dersler sunmaktadır.This thesis develops a comprehensive framework for the post-conflict reconstruction of Deir ez-Zor, Syria, envisioning its transformation from a war-torn city into a smart, resilient, and digitally advanced urban center. Recognizing the limitations of conventional reconstruction approaches that focus primarily on physical repairs, the study addresses the critical need to integrate digital transformation, smart governance, and sustainable urban planning from the outset. Employing a hybrid methodology that combines quantitative surveys of residents and returnees with qualitative interviews of municipal officials, NGO representatives, and infrastructure experts, the research captures both the urgent needs of the population and the institutional readiness for digital innovation. GIS mapping and scenario modeling further inform the spatial and strategic prioritization of interventions. The findings reveal significant heterogeneity in the extent of destruction across neighborhoods, necessitating a phased and spatially targeted reconstruction strategy. The integration of digital technologies—such as IoT-based monitoring, smart meters, and e-government platforms—is shown to enhance service efficiency, transparency, and resource management. However, the success of this transformation hinges on institutional reforms, flexible legal frameworks, and robust community engagement to bridge digital divides. The thesis proposes a seven-pillar framework encompassing spatial planning, critical infrastructure modernization, digital communication networks, smart mobility, participatory governance, risk management, and effective implementation mechanisms. Economic and social feasibility analyses demonstrate that smart transformation is both viable and advantageous, offering cost savings, improved municipal revenues, and greater social equity. The study concludes with strategic recommendations for policymakers and donors, emphasizing phased reconstruction, hybrid financing, legislative reforms, and capacity-building initiatives. Ultimately, this research provides an innovative roadmap for sustainable, inclusive urban development in Deir ez-Zor, with lessons applicable to other post-conflict contexts.Master Thesi
MUM-T için güvenli i̇letişim: bir blokzincir ve hafif kriptografi çerçevesi
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2024MUM-T systems are becoming increasingly central to modern defense and surveillance operations, enabling the coordinated deployment of MAVs and UAVs in complex, mission critical scenarios. While these systems offer significant tactical advantages, they also introduce unique challenges in maintaining secure, reliable, and real-time communication. In particular, MUM-T environments demand a delicate balance between high data integrity, low latency responsiveness, and computational efficiency requirements that conventional cryptographic and network security architectures often struggle to fulfill, especially within the resource-constrained platforms typical of UAVs. In response to these challenges, this thesis proposes a novel hybrid communication security framework designed specifically for MUM-T systems. The proposed architecture integrates two complementary technologies: a PoA-based blockchain to ensure tamper-resistant logging of mission-critical data, and a XOR-based lightweight cryptographic authentication scheme to facilitate high frequency, low-latency control messaging. By decoupling data assurance and real-time control into two dedicated communication layers, the framework seeks to maximize both operational integrity and responsiveness without overburdening the limited computational resources of UAVs. The research is anchored in a clear hypothesis: that the combined use of a PoA blockchain and lightweight symmetric encryption can provide a secure and efficient communication backbone suitable for MUM-T applications. To evaluate this hypothesis, the thesis employs both analytical modeling and simulation-based validation across two environments. The first, a custom Python-based simulation, models transaction generation, XOR-based encryption, and PoA block validation with fine-grained timing control. This simulation tracks end-to-end latency, throughput, and computational load under realistic scheduling parameters, revealing that the PoA component maintains transaction latencies well below 750 milliseconds, while the XOR mechanism introduces only microsecond-level processing delay making both viable for real-world deployment. The second simulation, developed in OMNeT++, models a network level implementation of the proposed framework, capturing the behavior of MAV and UAV nodes as modular entities within a time accurate, message driven environment. This simulation validates system-level coordination, concurrent operation of both communication layers, and the effectiveness of the hierarchical topology under realistic operating constraints. Collected scalar and vector metrics confirm that mission critical blocks are consistently generated and broadcast by the MAV, while UAVs engage in continuous transaction and control message generation. Time series data further demonstrate a stable and scalable increase in system activity, reinforcing the framework's responsiveness and throughput capacity. Together, the simulation results confirm that the proposed hybrid framework meets its design objectives. It provides a scalable, efficient, and secure communication model that is well suited to the hierarchical structure and operational demands of MUM-T systems. By leveraging the strengths of both blockchain and lightweight encryption, the framework supports the integrity and auditability of mission data while ensuring that time sensitive control messages are delivered with minimal delay. This thesis contributes to the growing field of secure autonomous system communication by offering a practical architecture that bridges the gap between real time responsiveness and high assurance data integrity. Future work may involve exploring more advanced lightweight encryption schemes, incorporating adaptive key management, or extending the consensus model to support partially decentralized architectures. Additional simulation scenarios involving adversarial threats or mission disruption can also enhance the robustness and applicability of the system in the real world.MUM-T sistemleri, günümüzün modern savunma ve gözetleme operasyonlarında giderek daha merkezi bir rol oynamakta ve MAV ile UAV karmaşık, görev açısından kritik senaryolarda eşgüdümlü şekilde konuşlandırılmasını mümkün kılmaktadır. Bu sistemler, görev etkinliğini artırmanın yanı sıra, yüksek riskli bölgelerde insan kaybı riskini azaltmakta ve aynı anda çoklu görevlerin yürütülmesine olanak tanımaktadır. Ancak, bu operasyonel avantajlara rağmen, MUM-T uygulamalarında karşılaşılan en temel zorluklardan biri, sistemler arası güvenli, güvenilir ve gerçek zamanlı iletişimin sağlanmasıdır. MUM-T ortamlarında, görev başarısını doğrudan etkileyen üç temel güvenlik ve performans gereksinimi öne çıkmaktadır: yüksek veri bütünlüğü, düşük gecikme süresi ve hesaplama açısından verimli iletişim. Özellikle savaş alanı gibi stresli ve dinamik ortamlarda, bu üç gereksinimin aynı anda karşılanması büyük önem taşımaktadır. Ne var ki, geleneksel kriptografik yaklaşımlar ve merkezi ağ güvenliği çözümleri, özellikle kaynakları kısıtlı olan insansız hava araçlarında bu gereksinimleri karşılamakta yetersiz kalabilmektedir. Örneğin, RSA gibi yoğun hesaplama gerektiren algoritmalar, sınırlı işlem gücüne sahip UAV platformlarında ciddi performans kayıplarına yol açabilirken, gecikme hassasiyeti yüksek görevlerde iletişim protokollerinin yükü, karar verme sürelerini olumsuz etkileyebilmektedir. Ayrıca, merkezi yapıdaki güvenlik çözümleri tek bir arıza noktasına bağımlı oldukları için, askeri operasyonlar gibi yüksek güvenilirlik gerektiren uygulamalarda risk teşkil etmektedir. Bu nedenle, MUM-T sistemlerinin ihtiyaçlarına özel, hem güvenli hem de hafif yapıda çalışan, aynı zamanda düşük gecikme ile gerçek zamanlı iletişimi mümkün kılan yeni nesil çözümlerin geliştirilmesi kritik bir ihtiyaç hâline gelmiştir. Bu tez, MUM-T sistemlerinin iletişim güvenliğini hem yüksek performans hem de sağlamlık açısından optimize edebilmek amacıyla özel olarak tasarlanmış yeni ve özgün bir hibrit güvenlik çerçevesi önermektedir. Önerilen mimari, farklı görev türlerinin ihtiyaçlarına uygun olacak şekilde iki tamamlayıcı teknolojinin bir arada kullanıldığı katmanlı bir yaklaşım sunmaktadır. Bunlardan ilki, görev açısından kritik kabul edilen veri türlerinin değiştirilemez ve denetlenebilir bir biçimde kaydedilmesini sağlayan, PoA algoritmasına dayalı özel bir blokzincir yapısıdır. PoA yapısı, klasik blokzincirlerdeki yüksek işlem yükünü azaltırken, güvenilir düğümler arasında hızlı ve tutarlı veri bütünlüğü sağlar. İkinci teknoloji ise, gerçek zamanlı sistemlerde çok önemli olan hız ve verimlilik gereksinimlerini karşılamak üzere tasarlanmış olan, XOR tabanlı hafif bir kimlik doğrulama ve veri şifreleme mekanizmasıdır. Bu yöntem, özellikle İHA'ların sınırlı işlem kapasitesi göz önünde bulundurulduğunda, son derece düşük işlem yükü ve mikro-saniye düzeyinde gecikmeyle çalışarak sistemin operasyonel tepki süresini önemli ölçüde iyileştirmektedir. Böylece, iletişim güvenliği iki farklı eksende ele alınmakta; blokzincir bileşeni, kalıcı güvenlik ve veri doğruluğu sağlarken, XOR temelli hafif kriptografi ise anlık kontrol ve yönlendirme mesajlarının hızlı ve güvenli iletimine olanak tanımaktadır. Bu bütünsel yaklaşım sayesinde, MUM-T sistemlerinin en büyük sınırlamalarından biri olan hem güvenlik hem de hız ihtiyacının aynı anda karşılanması hedeflenmekte; veri bütünlüğü sağlanırken, sistemin gerçek zamanlı tepkiselliği ve operasyonel sürdürülebilirliği de koruma altına alınmaktadır. Araştırma, PoA tabanlı blokzinciri teknolojisinin ve hafif simetrik şifreleme yaklaşımının birlikte kullanılmasıyla, MUM-T uygulamaları için hem güvenli hem de performans açısından verimli bir iletişim altyapısı oluşturulabileceği yönündeki temel hipoteze dayanmaktadır. Bu varsayım, yalnızca teorik düzeyde kalmamış; aynı zamanda iki farklı ve birbirini tamamlayan simülasyon ortamında gerçekleştirilen kapsamlı deneysel doğrulamalarla desteklenmiştir. İlk doğrulama ortamı olan Python tabanlı simülasyon platformu, önerilen sistemin temel bileşenlerini modellemek amacıyla özel olarak geliştirilmiştir. Bu simülasyonda; işlem üretimi, XOR algoritmasına dayalı veri şifreleme, PoA algoritması ile blok oluşturma ve onaylama süreçleri zaman etkeni gözetilerek ayrıntılı biçimde modellenmiş; her bir işlem adımının sistem üzerindeki etkileri, zaman gecikmeleri ve işlem yoğunluğu gibi metriklerle detaylı olarak analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, PoA tabanlı blokzincir yapısının ortalama işlem gecikmesini 750 milisaniyenin altında tuttuğunu göstermiştir ki bu, özellikle göreve duyarlı sistemlerde kabul edilebilir bir sınır olarak değerlendirilmektedir. Öte yandan XOR tabanlı hafif kimlik doğrulama mekanizması, mikro-saniyeler düzeyinde gerçekleşen şifreleme ve doğrulama süresiyle neredeyse gerçek zamanlı iletişim imkânı sağlamaktadır. Bu sonuçlar, hem PoA blokzincirinin güvenli ve tutarlı veri kaydı sağlama potansiyelini, hem de XOR temelli hafif şifrelemenin düşük gecikme gerektiren operasyonlar için ne denli uygun olduğunu ortaya koyarak, önerilen yaklaşımın pratik uygulamalar açısından güçlü bir çözüm sunduğunu doğrulamaktadır. İkinci olarak geliştirilen OMNeT++ tabanlı ağ seviyesi simülasyon ise, önerilen hibrit güvenlik çerçevesinin pratikte düğüm-temelli nasıl işleyeceğini değerlendirmek amacıyla tasarlanmış, zamana duyarlı ve olay tabanlı bir modelleme ortamı sunmaktadır. Bu simülasyon, gerçek dünyadaki MUM-T senaryolarına benzer biçimde yapılandırılmış ve hem MAV yani insanlı hava aracı, hem de birden fazla İHA modüler bileşenler şeklinde modellenmiştir. MAV, sistemde blokzincir ağının otorite düğümü olarak konumlandırılmış; her bir İHA ise hem işlem üretme hem de kontrol mesajları alma/yollama yetenekleriyle donatılmıştır. Zamanlayıcılar ve mesaj odaklı olay yönetimi sayesinde, ağ trafiği, mesaj gecikmeleri, işlem yoğunluğu ve blok üretim periyotları gibi önemli parametreler detaylı olarak izlenmiştir. Toplanan sayısal metrikler, MAV'in belirli aralıklarla yeni bloklar oluşturduğunu ve bunları tüm İHA'lara başarıyla ilettiğini göstermiş; bu da blokzincir bileşeninin önerildiği şekilde çalıştığını doğrulamıştır. Aynı zamanda İHA'lar, senaryo boyunca hem görev verisi hem de kontrol mesajları üretmiş, böylece simülasyon ortamında çift yönlü iletişim döngüsü sağlanmıştır. Ek olarak, elde edilen vektörel zaman serisi verileri, sistemin görev süresince kararlı, ölçeklenebilir ve senkronize bir iletişim trafiği yürüttüğünü ortaya koymuş; bu da önerilen sistemin çoklu İHA senaryolarında dinamik yükler altında bile güvenilir şekilde çalışabileceğini göstermiştir. Simülasyon sonuçları, önerilen hibrit güvenlik çerçevesinin önceden belirlenen tasarım hedeflerini başarıyla karşıladığını açık biçimde ortaya koymaktadır. Özellikle, blokzincir bileşeni aracılığıyla elde edilen güvenilir ve denetlenebilir veri kaydı sayesinde, görev süresince oluşturulan tüm kritik verilerin değiştirilemez biçimde saklandığı ve sonradan doğrulanabilir olduğu gösterilmiştir. Bu, operasyon sonrası analiz, görev raporlama ve olası güvenlik denetimleri açısından büyük avantaj sağlamaktadır. Öte yandan, hafif XOR tabanlı şifreleme mekanizmasının uçuş kontrolü ve anlık karar mekanizmaları gibi zaman hassasiyeti yüksek uygulamalarda yalnızca mikrosaniyelik seviyede gecikme oluşturduğu tespit edilmiştir. Bu da sistemin gerçek zamanlı iletişim ihtiyaçlarına başarıyla yanıt verdiğini göstermektedir. Hem blokzincir hem de hafif şifreleme katmanlarının birlikte kullanılması, sistemin bütünlük, güvenilirlik ve tepki süresi bakımından dengeli bir yapı sunduğunu doğrulamaktadır. Sonuç olarak, bu hibrit yaklaşımın, MUM-T gibi hem güvenli hem de hızlı iletişimin kritik olduğu ortamlarda uygulanabilirliği yüksek, pratik ve ölçeklenebilir bir çözüm sunduğu kanıtlanmıştır. Böylece sistem, hem güvenlik hem de performans gereksinimlerinin eşzamanlı olarak karşılandığı, görev-kritik askeri uygulamalara uygun bir altyapı olarak öne çıkmaktadır. Bu tez, güvenli otonom sistem iletişimi alanına önemli bir katkı sunarak, veri bütünlüğü ile zaman duyarlılığını aynı mimaride başarıyla birleştiren, hem pratik hem de ölçeklenebilir bir hibrit güvenlik yaklaşımı ortaya koymaktadır. Geliştirilen çerçevenin, farklı güvenlik önceliklerine sahip iletişim katmanlarını ayrı araçlarla ele alarak performans ve güvenilirlik arasında denge kurması, MUM-T gibi yüksek riskli ve karmaşık operasyonlarda önemli bir tasarım avantajı sunmaktadır. Bu çalışmanın oluşturduğu altyapı, gelecekteki araştırmalar için de çok sayıda potansiyel gelişim alanı barındırmaktadır. Örneğin, XOR yerine daha gelişmiş ve saldırılara karşı daha dayanıklı olan hafif kriptografik algoritmaların sistemle entegre edilmesi, hem güvenlik seviyesini artıracak hem de farklı senaryolarda daha esnek çözümler sunacaktır. Bununla birlikte, şu anki yapıda idealize edilmiş olan anahtar yönetimi süreçleri de dinamik ve dağıtık bir yapıya dönüştürülerek, sistemin ölçeklenebilirliği ve uzun vadeli sürdürülebilirliği güçlendirilebilir. Özellikle, merkeziyetsiz mimarilerde kullanılabilecek daha esnek ve güvenli konsensüs algoritmalarının araştırılması, PoA modelinin sınırlamalarını aşmak adına yeni ufuklar açabilir. Ayrıca, mevcut simülasyon ortamı barışçıl bir iletişim senaryosu üzerine kurulmuşken, gerçekçi bir operasyonel güvenlik değerlendirmesi için aktif saldırı simülasyonlarının dahil edilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu tür tehdit senaryoları, sistemin sadece verimliliğini değil, aynı zamanda güvenlik dayanıklılığını da test edebileceğimiz bir çerçeve sunacaktır. Bu bağlamda, çalışmanın sunduğu temel mimari hem akademik hem de uygulamalı güvenlik alanında daha derinlemesine araştırmalar için sağlam bir zemin oluşturmaktadır.M.Sc
Otonom sürüşte şerit değiştirme kararlarının karşıt öğrenme yöntemiyle iyileştirilmesi
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025Autonomous vehicles are the future of transportation. This is due to the technological improvement for future smart cars since they will have AI based driving, they will be driverless, accident-free, and efficient. The improvement in technology will minimize the problems such as human failure, delayed driver's, and the unsecured lane change, and hence traveling becomes safe. To achieve these goals, car makers have invested in research areas that are relevant to the current challenges in order to meet the ideal goals. With the current development in machine learning, autonomous vehicles are now being used within specific geographic regions, and it is expected that they will be used in a wide area in the market in the near future. Autonomous vehicles have been in the spotlight for the past decade. It is no coincidence that this is simultaneous with the creation of deep learning models. Deep learning models were first introduced to autonomous vehicle systems through the use of convolutional neural networks (CNN) for image classification. The obtained outcomes motivated the researchers to create self-driving cars that utilize deep neural networks within the perception layer of advanced driver assistance systems (ADAS). The perception layer of ADAS defines the sensors that detect and classify objects within the ego vehicle's surroundings, including other cars, pedestrians, and cyclists. The sensor fusion layer receives the bird's eye view (BEV) map of the environment and recognizes and tracks other objects in the surroundings. Then, a decision making algorithm identifies high level actions (such as change lane, acceleration, or deceleration) that optimize a given cost function, to avoid collision and to arrive at a given location with the shortest possible time. After the optimal high level actions are determined, the low level controllers produce the required speed demand and steering angle to track the specified trajectories. This thesis investigates self-driving lane changing strategies using imitation learning, inverse reinforcement learning, adversarial neural network, and reinforcement learning policy. One of the most significant parts of the decision making component of ADAS is autonomous lane changing during highway driving. Current autonomous vehicles available in urban areas are limitedly capable of performing safe and reliable lane changes on their own without the help of a human driver. Almost all organizations develop driving strategies to come up with reasonable decisions based on the context of the traffic. However, it is possible that such approaches may not be sufficiently comprehensive to capture a variety of scenarios that may occur on the road depending on the environment, the road and other traffic. Over the last few years, reinforcement learning algorithms could produce discrete actions in simulation environments. Hence, we implemented these algorithms for the decision making and planning of highway controls in self-driving vehicles. For this, we also built Carla and Highway-env environments with four lanes and actions like left turn, right turn, stay in lane, speed up, and slow down. Finally, we compare the result of two different adversarial learning approaches which are adversarial inverse reinforcement learning (AIRL) and generative adversarial imitation learning (GAIL) and present different work scenarios to figure out the applicability and efficiency of the proposed schemes.M.Sc
The documentation, conservation strategies and exhibition of the JB-13 mosaic structure in the Ancient City of Perge
No full textTez (Yüksek Lisans)-- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025Bu tez çalışmasında arkeolojik alanda bulunan mozaik döşemeli bir yapının belgelenme çalışmaları yapılarak yerinde korunma ve sergileme yöntemleri araştırılmış ve bir öneri geliştirilmiştir. UNESCO Dünya Mirası Geçici Listesi'nde bulunan Perge Antik Kenti'nde, 2015 yılında Antalya Arkeoloji Müzesi tarafından yürütülen kazı araştırmaları sonucu ortaya çıkan mozaik döşemeli Jb-13 yapısı çalışma alanı olarak seçilmiştir. Yakın zamanda ortaya çıkarılmış yapı için mevcut bilimsel çalışma ve yayın oldukça azdır. Perge Antik Kenti'ndeki diğer yapıların mimari özellikleri ve bilimsel çalışmalar ışığında yapının, ilk dönemi M.S. 1-2. yy, ikinci dönemi M.S. 5-6. yy olmak üzere iki dönemde farklı işlevlerle kullanıldığı ortaya konulmuştur. Her iki dönemde de kutsal bir mekan olduğu tahmin edilen yapının M.S. 5-6. yy döneminde bir ayazma olabileceği düşünülmektedir. Çalışmanın ilk aşamasında, Jb-12, Jb-13 ve Jb-14'ün in situ bulunan halinin geleneksel ölçüm yöntemleri ve lazer tarama teknolojileriyle rölövesi hazırlanmıştır. Malzemeleri, bozulma tespitleri ve kazı arşivlerinden edinilen bilgiler doğrultusunda geçirdiği müdahaleler derlenmiştir. İkinci kısımda Jb-13 yapısının mevcut durumu ve bilimsel çalışmalara göre yukarıda bahsedildiği gibi yapının iki dönem restitüsyonu olduğu kanısına varlmıştır. Bu aşamada özellikle yapının güneyindeki kanal ve portik üzerinde durulmuştur. Yapıdaki kanalın erken döneme ait olup yapı, M.S. 5-6. yy işlevine dönüşürken tekrar açıldığı kanısına varılmıştır. Portik düzeni için Perge başta olmak üzere Anadolu'daki başka antik kentler incelenmiştir. Üçüncü aşamada önerilecek koruma ve sergileme yöntemine yönelik vaka çalışması yürütülmüştür. İtalya'dan Villa del Casale ve Herculaneum; Almanya'dan Badenweiler; Yunanistan'dan Mallia: Türkiye'den Efes Yamaç Evler, Çatalhöyük, Zeugma, Karatepe-Aslantaş, Arslantepe Höyüğü, Troya, Sardis, Pergamon, Aziz Nikolaos Kilisesi ve Karkamış'ta bulunan koruma örtüleri çalışılmıştır. Bu örtüler mesnet yeri, aldığı doğrudan ışık, havalandırma, su önlemleri, geri alınabilirlik ve geliştirilebilirlik bakımından değerlendirilmiştir. Yapının güney kısmının kazı araştırması henüz yapılmadığı için koruma örtüsünün kalıcı olması gerektiği düşünülmemiştir. Fakat inşa edilecek çatının iklim koşullarına ve bozulmalara karşı dirençli olması üzerine çalışmıştır. Kalıcı olmayacak olsa da çevresindeki araştırmanın seneler boyunca başlamama ihtimali göz önünde bulundurulmuştur. Tasarımda, vaka çalışmalarında irdelenen hususlara ağırlık verilen bir çalışma yürütülmüştür. Yapılan çalışmalar sonucunda Jb-13 mekanını mevcut geçici örtüsünden daha iyi şartlarda korunması ve sergilenmesini sağlayacak öneri geliştirilmiştir.In this thesis, a mosaic paved structure found in an archaeological site was documented, in situ conservation and exhibit methods were investigated and a design proposal was developed. Mosaic floored Unit Jb-13, which was uncovered as a result of the excavations that carried out by the Antalya Archaeology Museum in 2015 in the Ancient City of Perge, which is on the UNESCO World Heritage Tentative List, was choosen as study area. There are few scientific studies and publications or papers available for this study area that uncovered recently. In the light of the architectural features of other monuments in the Ancient City of Perge and scientific studies, it was put forward that the unit was used for diffrent functions in two periods. The first period was identified in the 1-2th century AD and the second period was in the 5-6th century AD. It is tought that the unit, which was estimated as a sacred place in both periods, may have been a holy spring in the 5th-6th century AD. Unit Jb-13, which is the subject of this thesis, differs from the other mosaic paved floors in the Ancient City of Perge in terms of its iconographic, architectural and archaeological elements. The mosaic ornamenting the floor of the unit depicts a scene from Greek Mythology that is Iphigenia's sacrifice to the goddess Artemis. In this composition, it is understood through inscriptions that the figüre carrying Iphigenia is Nephele. There are frames around the main scene and poultry in the frames. The mosaic is well protected except for the high destruction in the northwest. On the south wall there are remains of paint and a niche covered with colored stone and marble. At the bottom of this niche, there is a canal built with block stones and covered with stone slabs. Travertine, rubble stone, brick, marble, and metal materials were used in the structure. This unit has been protected by the Antalya Archeology Museum with a temporary protective shelter so that it can be exhibited. Plaster interventions were carried out to stabilize the paint residues on the south wall. The east, west and North walls of the unit are highly damaged, and various and surface interventions were carried out due to the deterioration of these walls. No lintel belonging to the entrance was found during the excavations. Jb-12 was uncovered in 2018, Jb-14 was investigated in 2020 and a new protective shelter was built over Jb-14 unit in 2021. In the first phase of the study, the current conditions of Jb-12, Jb-13 and Jb-14 were documented and surveyed using both traditional methods and laser scanning technologies. As summarized above, the materials, deteriorations and the interventions of the unit were compiled chronologically in line with the information obtained from the excavation archives. In the second stage, the existing condition of Jb-13 and the scientific analysis were evaluated together and it was concluded that the unit has a two-phase restitution. In this step, the canal at the south of the unit and the colonnaded portico were particularly emphasized. It was concluded that the canal at the unit belongs to the early period and was reopened when the unit was transformed into its function in the 5-6th century AD. Ancient cities in Anatolia, especially Perge, were analyzed for the portico. One of the stongest evidence for the covering system of the units is the curvilinear traces seen on the southern walls of each units. These traces, which are observed more clearly especially in Jb-14, indicate a vault cover. During the 2020 excavation research, remains of a brick arch, which may belong to a vault, were found in unit Jb-14. Similarly, a large number of bricks were found during the excavations of Jb-13 and this was documented in the excavation reports. In addition, the finds belong to section V of the South Bath, which is estimated to have been built in the same period with Jb-13 according to Sevim Silay's dating, match the cover system estimated in Jb-13. Silay's master's degree study for the South Bath of Perge Ancient City is among the sources examined for the construction system. Another area where the construction system was investigated is the portico. The height of the columns found in situ in the area was taken as a basis for the portico. The measurements given by Aşkım Özdizbay in his PhD dissertation regarding the architectural elements used in the north-south oriented colonnaded street were compared with Haluk Abbasoğlu's eastern portico restitution proposal dated 1993, and the restitution proposal prepared by Fevziye Duygu Aksoy for the F3 Fountain was also taken consideration. With these studies, it has been analyzed that the porticos of the colonnaded streets in the ancient cities of Kremna, Aizanoi, Apamea are corunthian. As a result, a corinthian entablature and a sloping roof supported by wooden beans were proposed for the portico. The average size of the stone slabs in the south of the unit is 0.60 x 1.24 m. The canal under these stones is at -2.89 level and its width is approximately 110 cm. It was observed that the canal continues to the south through an arched passage under the south wall and this section was blocked with block stones. It is estimated that these block stones belong to the same period with the wall stones of the canal and it is thought thet entire canal existed before the Jb-13 unit. In this case, the canal lost its function with or before the construction of Jb- 13. On this assumption, it can be assumed that when Jb-13 was built in the 1-2th century AD, the floor was completely covered with mosaic tiles. It is thought that tihs canal was reopened and repurposed in 5th-6th century AD for the use of the unit as a holy spring. The compositional mismatch between the southern and northern section of the mosaic floor supports this view. As a result of the comparison of the elevation of the terracotta pipe seen in the canal with the elevation of the water canal on the street, it was assumed that clean water could be supplied to the unit through this terracotta pipe and that the used water was removed by the waste water canal on the street. This assessment was supported by Gülsün Tanyeli archive documents and information obtained from Çisem Çağlayan's master's thesis. The niche on the sout wall, the wall painting and the capital on the floor are also presumed to have been added in this late period. The presence of the capital on the floor suggests that there may have been a similar cap in the eastern part based on the mosaic deficiencies. In the first phase of the restitution proposal created in line with these evaluations, it is thought that the floor was completely covered with mosaic; in the second phase, the canal was re-functionalized and niche was added to the south wall. In the third stage, national and international case studies were examined with the aim of protecting and exhibiting the mosaic. In this context, the conservation practices at Villa del Casale, Herculaneum, Badenweiler, Mallia, Ephesus Hillside Houses, Çatalhöyük, Zeugma, Karatepe-Aslantaş, Arslantepe, Troy, Sardis, Pergamon, St. Nicholas Church and Carchemish were analyzed. These shelters were evaluated in terms of criteria such as support locations, light transmission, ventilation, waterproofing, retrievability and improvability. According to the result of case study, it is necessary to be careful when using transparent and translucent materials. It was observed that the transparent and translucent covering materials used in areas such as Villa del Casale and Badenweiler shelters created greeanhouse effect and caused the mosaic deteriorate. In the Church of St. Nicholas and Carchemish, it was observed that the pipes trying to remove water were very visible in the area. In general, the side openings did not provide sufficient protection against rain, but it was understood that these openings were necessary for air circulation. It was investigated how the protective shelters were installed without damaging the archaelogical site. In some cases, such as Çatalhöyük, it was observed that the load bearing system or the foundation caused irreversible damage. Finally, the adaptability of the protective shelters according to the excavations around them was investigated. Attention was paid to the possibility of disassembly and reassembly or as seen at Arslantepe Mound, the possibility of improvement. The final stage of the study is concerned with the conservation and exhibition methods of Jb-13. Pre-shelter conservation and shelter preparation works were described. The consolidation of the east-west-north walls was proposed. In addition, excavation of the southern part of the units should be carried out for possibility of improving the shelter design. As the southern part of the unit is yet to be extensively excavated, it was not considered that the protective shelter should be permanent. However, the shelter to be constructed should be resistant to climatic conditions and deterioration. A longlasting but temporary protective shelter was proposed. In the design. Emphasis was placed on the issues examined in the case studies. The climatic characteristics of the region were investigated. The shelter sloping to east-wesr directions was decided for the drainage of the rain that falls during the winter. The walls that east-west-north and the ground level in the south were chosen as the support locations. The interventions on the walls are proposed to be applied in a diştinguishable way without damaging the original texture. The side openings are covered with using structural elements to protect mosaic from sun and rain, except for the gaps for ventilation. It was ensured that the mosaic could be viewed from the top of the sloping structure that is placed to remove rainwater from the north, where the entrance of the building is located. Periodic maintenance activities for sustainable post-shelter protection are described. In particular, it was emphasized that plant growth should be prevent and the functionally of rainwater drainage systems should be maintained. In conclusion, this thesis proposes a more effective, archeologically ensitive and climatic-friendly method of conservation and exhibition of the Jb-13 unit compared to the existing temporary protective shelter.Yüksek Lisan
Improvement of the seismic behavior of a base isolated structure subjected to near fault ground motions with additional damping devices
No full textTez (Yüksek Lisans)-- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025Türkiye, bulunduğu coğrafi konum itibariyle sismik aktivitenin yoğun olarak yaşandığı Alp-Himalaya deprem kuşağında yer almaktadır. Ülkemizde farklı tipte pek çok aktif fay hattı bulunmaktadır. Bunlar arasında Kuzey Anadolu Fay Hattı (KAF) ve Doğu Anadolu Fay Hattı (DAF) en kritik olanlarıdır. Geçmişten günümüze bu fay hatlarında çok fazla deprem meydana gelmiştir. Doğrultu atımlı karaktere sahip bu aktif fay hatları, normal ve ters atımlı faylara kıyasla daha fazla enerji biriktirebildiklerinden dolayı, bu faylar üzerinde meydana gelen depremler genellikle daha yüksek büyüklükte ve yıkıcı olmaktadır. Türkiye'de mevcut yapı stoğunun önemli bir bölümü yeterli mühendislik hizmeti almamış yapılardan oluşmakta olup, bu durum geçmişte yaşanan büyük depremlerde ciddi can ve mal kayıplarına neden olmuştur. Yakın geçmişte meydana gelen 6 Şubat 2023 tarihli Pazarcık (Mw = 7,8) ve Elbistan (Mw = 7,6) depremleri bu durumu ön plana çıkaran çarpıcı örnekler arasında yer almaktadır. Bu nedenle, mevcut yapıların durumu dikkate alınarak, ekonomik koşullar çerçevesinde yapı sistemleri depreme karşı dayanıklı hale getirilmeli; depreme dayanıksız yapılar güçlendirilmeli ya da kentsel dönüşüm programlarına dahil edilerek yıkılıp yeniden inşa edilmelidir. Depreme karşı güvenli yapı tasarımı için pek çok yöntem bulunmaktadır. Yapı türüne ve kullanım amacına bağlı olarak farklı performans hedefleri tanımlanmıştır. Konut yapılarında genellikle 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan (475 yıllık dönüş periyodu) DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde kontrollü hasar (KH) performans düzeyi esas alınarak tasarım yapılmaktadır. Bu performans düzeyinde yapının göçmeden ayakta kalması hedeflenmektedir. Depreme karşı daha yüksek performans talep edilen yapılar için kesintisiz kullanım (KK) performans düzeyi tercih edilebilmektedir. Bu performans düzeyinde, taşıyıcı sistemde yapısal hasar oluşmaması veya hasarın göz ardı edilebilecek düzeyde kalması hedeflenir. Söz konusu performans hedefinin sağlanması için kullanılan en etkili yollardan biri taban izolasyonu yöntemidir. Taban izolasyonu, son dönemde en yaygın tercih edilen sismik kontrol yöntemleri arasında yer almaktadır. Taban izolasyonu, hastaneler, veri merkezleri ve stratejik öneme sahip kamu binalarında yaygın olarak kullanılmakta olup, ülkemizde 100 yatak ve üzeri devlet hastanelerinde kullanımı zorunlu hâle gelmiştir. Özellikle hastane gibi faaliyetlerine deprem esnasında bile kesintisiz devam edebilmesi gereken yapılarda oldukça etkili bir yöntem olarak tercih edilmektedir. Geleneksel tasarım yöntemiyle karşılaştırıldığında, taban izolasyonu sistemlerin deprem gibi dinamik etkilerle yapıya aktarılan enerjiyi sınırlandırması ve bu etkilerin üst yapıya minimum düzeyde transferini sağlaması en önemli avantajları olarak ön plana çıkmaktadır. Taban izolasyonu sayesinde yapı periyodu uzamakta ve yakın fay etkisi taşıyan yüksek genlikli deprem kayıtlarının impuls periyotlarıyla 2–5 saniye aralığında çakışabilmektedir. Bu durum, yalıtım arayüzünde bulunan sismik izolatörlerin tasarım deplasman kapasitelerinin yetersiz kalmasına neden olabilmektedir. Yakın fay etkisi nedeniyle artan izolatör deplasman taleplerini azaltmak için, sismik yalıtım birimlerinin yatay deplasman kapasiteleri sınırlandırıla-bilmekte ancak bu durumda üst yapıya aktarılan kuvvetler artmaktadır. Bu çalışmada, yakın fay etkisi altındaki taban izolasyonlu yapı sisteminin ilave sönümleyici elemanlarla birlikte yapısal davranışı incelenmiştir. Bu amaçla, beş katlı ve dört açıklıklı tipik bir betonarme çerçeve yapı modeli üzerinde üç farklı senaryo oluşturularak yapısal davranış analizleri yapılmıştır. Öncelikle ankastre mesnetli olarak analiz edilen betonarme çerçeve daha sonra ankastre modelden elde edilen çeşitli yük kombinasyonları ve TBDY 2018 Bölüm 14'teki kurallar doğrultusunda ön boyutlanlandırması yapılan kurşun çekirdekli kauçuk izolatör (LRB) içeren taban izolasyonlu yapı modeli olarak yeniden analiz edilmiştir. İzolatörlü yapı modeli, her bir deprem setinde 11 kayıt olan uzak ve yakın fay etkisini içeren iki deprem seti için zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemi ile analiz edilmiştir. Yakın fay etkisine bağlı olarak yetersiz kalan izolatör yerdeğiştirme kapasiteleri, yalıtım arayüzüne viskoz sönümleyicilerin yerleştirilmesi sonrasında yeterli duruma dönüşmüştür. Viskoz sönümleyiciler yapı planında en dış akslarda iki adet X ve iki adet Y doğrultusunda olmak üzere birbiri ile kuvvet çifti oluşturacak biçimde yerleştirilmiştir. Çalışma kapsamında elde edilen sonuçlar ankastre mesnetli, izolatörlü ve izolatörlere ilave olarak viskoz sönümleyici eklenmiş üç farklı yapı modeli için, kat yerdeğiştirmeleri, göreli kat ötelemeleri, kat ivmeleri ve taban kesme kuvvetleri parametreleri altında karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Ankastre mesnetli sistem, sismik izolatörlü sistem, sismik izolatöre ilave viskoz sönümleyici eklenmiş sistem, bulundukları konuma uygun olarak seçilmiş uzak deprem seti ve yakın fay etkisi içeren deprem seti etkisinde sayısal olarak incelenmiştir. Yapıya sismik izolatör eklendiğinde, hâkim titreşim periyodu 0,78 s den 2,66 s ye uzamış, böylece yapıya etkiyen spektral ivme büyüklüğü yaklaşık %70 oranında azalmıştır. Ancak yakın fay etkisinde izolatör yerdeğiştirme talebi 506,6 mm'ye ulaşarak, izolatör kapasitesi olan 520 mm'ye çok yaklaşmıştır. Bu nedenle sisteme viskoz sönümleyici elemanlar eklenerek en büyük ortalama yerdeğiştirme 298,5 mm seviyesine düşürülmüştür. Analiz sonuçları, sismik izolasyonun yapının göreli kat ötelemeleri, taban kesme kuvvetleri, kat ivmeleri ve yapısal elemanlardaki iç kuvvetler üzerinde önemli ölçüde azaltıcı etkisi olduğunu kanıtlamıştır. İlave sönümleyici elemanlar, yapının yatay rijitliğini bir miktar artırarak sistemin deprem etkisindeki davranışını daha kontrollü hâle getirmiştir. Özellikle katlar arası yerdeğiştirmelerin azalması, yapısal olmayan elemanların hasar görmesini önlemekte ve genel sistem güvenliğini artırmaktadır. Çalışmada sismik izolasyon sistemlerinin tasarımında yakın fay etkisinin önemi ortaya konmuştur. İzolasyon arayüzüne yerleştirilen yeterli sayıdaki sönümleyici eleman ile yakın deprem etkisinde izolasyon sisteminde ortaya çıkan kapasite aşılmalarının engellenebileceği gösterilmiştir.Yüksek Lisan
Evaluation of the success of an earthquake safety classification algorithm for different reinforced concrete structural systems
No full textTez (Yüksek Lisans)-- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025Türkiye deprem kuşağında bulunmaktadır ve mevcut yapı stokunun durumu olası depremlere karşı can ve mal güvenliği açısından ciddi bir risk oluşturmaktadır. Özellikle 2000 yılı öncesinde inşa edilen betonarme yapıların önemli bir kısmı, güncel deprem yönetmeliklerinin belirttiği performans seviyelerine ulaşamamaktadır. Son yıllarda meydana gelen yıkıcı depremler, bu tür yapıların yanı sıra, güncel deprem yönetmeliğine göre projelendirilmiş bazı yapıların da yeterli taşıyıcı sistem detaylarına sahip olmadığını ve beklenen düzeyde dayanım ve süneklik sergileyemediğini açıkça ortaya koymuştur. Bu durum mühendislik hizmeti almadan inşa edilen yapıların sayıca fazla olmasıyla daha da kritik hale gelmektedir. Yapıların performans düzeyinin değerlendirilmesi, olası göçme mekanizmalarının ve hasar oluşumlarının önceden öngörülebilmesini sağlamak açısından kritik öneme sahiptir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018, mevcut binaların performanslarının belirlenmesine yönelik kapsamlı ve mühendislik temelli değerlendirme yöntemlerini sunmaktadır. Ancak bu yöntemlerin uygulanması, saha verilerinin toplanmasını, yapısal modellerin oluşturulmasını ve ileri düzey analizlerin gerçekleştirilmesini gerektirdiğinden, mevcut yapı stoğunun büyüklüğü de göz önünde bulundurulduğunda çok ciddi zaman ve kaynak gerektirmektedir. Buna ek olarak, bazı yapıların arşiv kayıtlarına ulaşılamaması ve proje verilerinin eksikliği de süreci daha karmaşık hale getirmektedir. Bu nedenle, geniş ölçekli risk analizleri ve önceliklendirme çalışmaları için daha pratik yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Afet bölgelerinde veya afete hazırlık yapılan bölgelerde, bina güvenliğinin tespiti amacıyla sadece görsel incelemelere dayalı olarak "teknik rapor" olarak adlandırılan belgeler hazırlanmaktadır. Ancak bu raporlar bilimsel ve mühendislik uygulamaları açısından yeterli düzeyde bir değerlendirme sunmamaktadır. Bu tür belgelerde, yapının depreme dayanıklı olup olmadığına dair bir kanaatin belirtilmesi, teknik geçerliliği bulunmayan ve sorumluluk doğurabilecek bir yaklaşım olarak kabul edilmektedir. Bir yapının deprem güvenliği, sadece TBDY 2018'in 15. Bölümü çerçevesinde gerçekleştirilen Deprem Performans Analizi ile değerlendirilebilir. Bu yöntemin dışında yapılan değerlendirmeler eksik kalacaktır. Riskli yapı tespit süreçleri ise yalnızca yıkım kararı verilmesi amacıyla yürütülmekte, performans değerlendirmesinin yerine kullanılamamaktadır. Bu süreçler sonucunda elde edilen verilerle, yapının sağlam ya da depreme dayanıklı olduğu gösterilememektedir. Deprem güvenliğine ilişkin değerlendirmelerin, yalnızca bilimsel analiz ve yönetmeliklere uygun yöntemlerle gerçekleştirilmesiyle, yapısal güvenliğin doğru biçimde anlaşılması sağlanabilir. Bu kapsamda, hızlı değerlendirme yöntemleri ve görsel incelemelere dayalı ön değerlendirme teknikleriyle, yapıların risk sınıflarına ayrılması mümkün olabilmektedir. Ancak bu tekniklerin güvenilirliğini artırmak ve elde edilen bulguları yönetmelik kapsamında yürütülen sayısal analizlerle uyumlu hale getirmek gerekmektedir. Aksi takdirde, hızlı yöntemler karar vericilere yanıltıcı sonuçlar sunabilir. Bu bağlamda, yürütülen bu tez çalışmasında hızlı değerlendirme yöntemlerinin geçerliliği ve güncel deprem yönetmeliği ile uyumu araştırılmış; örnek yapılar üzerinde hem sayısal performans analizleri hem de hızlı değerlendirme teknikleri uygulanarak karşılaştırmalı değerlendirmeler yapılmıştır. Ayrıca, hızlı değerlendirme yöntemlerinin, farklı özellikteki yapı tiplerinde güvenilir sonuçlar verip vermediği incelenmiştir. Amaç, mevcut yapı stoğunun risk düzeyinin daha kısa sürede ve daha geniş ölçekte belirlenmesine katkı sağlamaktır. Elde edilen sonuçların hem yerel yönetimler hem de mühendislik uygulamaları için yol gösterici olması beklenmektedir. Dört ana bölümden oluşan tez kapsamında, ilk bölümde konu hakkında genel bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde hem literatür taraması verilmiş hem de tezin altyapısını oluşturan konular sunulmuştur. Üçüncü bölümde ise tez kapsamında yapılan çalışmalar detaylandırılmıştır. Üç farklı yapı üzerinde TBDY 2018 kapsamında, itme ve zaman tanım alanında hesap yöntemleri kullanılarak performans analizi hesaplamaları gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizlere ait detaylar bu bölümde sunulmuştur. Aynı yapılara ait hızlı değerlendirme yöntemi analiz sonuçları da yine bu bölümde verilmiştir. Sayısal analizler ve hızlı değerlendirme yöntemi analiz sonuçları kıyaslanarak çalışmalar sonuçlandırılmıştır. Elde edilen tüm sonuçların kısa değerlendirmesi ve öneriler ise dördüncü bölümde yer almaktadır.Yüksek Lisan
Assessment of engine room personnel's risk and safety awareness on ships fueled by alternative fuels: The case of LNG
No full textTez (Yüksek Lisans)-- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025Yeryüzünün en eski mesleklerinden biri olan denizcilik, tarih boyunca insanlığa birçok alanda fayda sağlamış ve dünya ticaretinin temel taşıyıcı gücü olmuştur. Dünya yüzeyinin yaklaşık %70'inin denizlerle kaplı olması, deniz taşımacılığını düşük maliyetli ve yüksek kapasiteli bir seçenek haline getirmiştir. Ancak artan sera gazı emisyonları, fosil yakıtlara olan bağımlılık ve çevresel sürdürülebilirlik sorunları, denizcilik sektörünü de derinden etkilemektedir. Bu bağlamda, Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO), 2030 yılına kadar emisyonları %40 oranında azaltmayı ve 2050 yılına kadar net sıfır emisyon hedefine ulaşmayı amaçlayan politikalar geliştirmiştir. Bu hedeflere ulaşmak amacıyla alternatif yakıt arayışları artmış; metanol, amonyak, hidrojen, biyoyakıtlar ve özellikle sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) gibi seçenekler ön plana çıkmıştır. LNG, düşük sülfür ve partikül madde emisyonları ile konvansiyonel yakıtlara kıyasla daha az CO₂ ve NOₓ salımı gibi çevresel avantajlara sahip olması nedeniyle IMO'nun kısa ve orta vadeli emisyon azaltım hedefleri için uygun bir alternatif olarak değerlendirilmektedir. Ancak LNG'nin kriyojenik doğası, düşük sıcaklıklarda depolama zorunluluğu, yüksek yanıcılığı ve kapalı alanlarda boğucu etkisi gibi operasyonel riskleri de beraberinde getirmektedir. Bu nedenle LNG yakıtlı gemiler, IGF Kod'a (Gaz ve Düşük Parlama Noktalı Yakıtlar için Uluslararası Güvenlik Kodu) tabi tutulmakta; bu gemilerde görev alacak personelin özel eğitim ve sertifikalara sahip olması gerekmektedir. Bu tez çalışmasının amacı, gemi makine dairesi personelinin risk farkındalığı ve emniyet kültürü algısını değerlendirmektir ve LNG yakıtlı gemiler örnek grup olarak seçilmiştir. LNG, günümüzde en yaygın kullanılan alternatif yakıtlardan biri olarak kabul edilmekte ve önümüzdeki süreçte yaygınlığını artırması beklenmektedir. Bu doğrultuda, çalışmada örneklem grubu olarak LNG yakıtlı gemilerde görev alan Türk makine dairesi personeli belirlenmiştir. LNG yakıtlı gemi sayısının az olması nedeniyle küçük örneklem gruplarına uygun yöntemler benimsenmiş ve toplam popülasyonun yaklaşık %12'si değerlendirilmiştir. Örneklem seçimi, yargısal örnekleme yöntemi ile gerçekleştirilmiş; katılımcılar LNG yakıtlı gemilerdeki deneyimlerine göre seçilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, LNG-çift yakıtlı gemilerin yakıt depolama sistemleri analiz edilerek tipik bir devre şeması oluşturulmuştur. Bu süreçte, gemi tasarımları, tersane verileri ve sahadaki personelin katkıları da değerlendirilmiştir. Oluşturulan şema üzerinden SHERPA (Sistematik İnsan Hatası Azaltma ve Tahmin Yaklaşımı) yöntemi ile insan hatalarından kaynaklanabilecek riskler belirlenmiş ve bir risk matrisi oluşturulmuştur. Bu risk senaryoları anket formuna dönüştürülerek LNG yakıtlı gemilerde çalışan makine personeline uygulanmış; katılımcılardan risklerin olasılık ve şiddet düzeylerini değerlendirmeleri istenmiştir. İkinci aşamada ise emniyet kültürü algısını ölçmek amacıyla Amerikan Klas Kuruluşu (ABS) tarafından geliştirilen ve iletişim, yetkilendirme, geri bildirim, karşılıklı güven, sorun tanımlama, emniyet teşviki, tepkisellik ve emniyet farkındalığı gibi başlıkları içeren anket kullanılmıştır. Elde edilen veriler SPSS istatistik programı ile analiz edilerek katılımcıların emniyet kültürü ve risk algısı düzeyleri değerlendirilmiştir. Analiz sonuçlarına göre, LNG yakıtlı gemilerde çalışan personelin risk ve emniyet kavramlarına yönelik ortak bir yaklaşım sergilemediği görülmüştür. Özellikle rütbe grupları arasında belirgin farklar tespit edilmiştir. Başmühendislerin risk yönetimi konusunda daha sistemli bir yaklaşım sergilediği gözlemlenirken; ikinci mühendisler ve makine zabitlerinin değerlendirmelerinde tutarsızlıklar bulunmuştur. Ayrıca, eğitim ve sertifikasyonun mevcut risk farkındalığı üzerinde beklenen etkiyi yaratmadığı görülmüştür. İletişim hatalarının, özellikle ortak dil eksikliği ve kültürel farklılıklar nedeniyle beklenenden yüksek düzeyde olduğu da tespit edilmiştir. Sonuç olarak, LNG yakıtlı gemilerde görev yapan personelin özellikle eylem ve kontrol hatalarına açık olduğu; kontrol sistemlerinin otomasyona kaymasıyla bu hataların daha da kritik hale geldiği belirlenmiştir. Her ne kadar bu gemilerde çalışmak için özel eğitimler zorunlu olsa da personelin risk ve emniyet kavramlarına ilişkin yaklaşımlarında birlik sağlanamamıştır. Bu durum hem seyir emniyeti hem de sürdürülebilir deniz taşımacılığı açısından önemli riskler barındırmaktadır.Navigation is one of the most critical components of a sustainable economy and development. Thanks to the geographical conditions of Earth that enable maritime trade the most cost-effective transportation mod. However, the environmental problems, such as global warming, necessitate taking urgent action on greenhouse gas emissions. As a part of the United Nations (UN), the International Maritime Organization follows the regulations taken to reduce greenhouse gases emitted during maritime operations. The current target of IMO is to diminish maritime caused emissions %40 by 2030 and to achieve zero emission levels by 2050 onwards. To solve the emission problem, the adoption of new fuel technologies is on the agenda of all parties involved in navigation, including machinery technologies to new regulations. The most current studied non-conventional fuels types are biofuels, ammonia, hydrogen, methanol, and liquefied natural gas (LNG). To meet IMO's short and medium-term goals, the current availability of listed alternative fuels displays LNG will be the most popular option for today and the near future. The main reasons of popularity are rooted the low sulphur content and particulate matter of LNG. Moreover, LNG emits nearly %25-30 lower CO2 than conventional fuels, and the NOx restrictions of IMO can be met by LNG utilization. However, LNG brings some risks with it as well due to its cryogenic structure and high flammability characteristics. Also, even small leaks of LNG may lead to serious crew injuries due to the asphyxiating feature of LNG gas. Thus, structures and requirements about LNG are regulated under some special regulations. The International Code of Safety for Gas-Fueled Ships (IGF) covers regulations about vessels using low-flashpoint fuels to improve safety in such dangerous environments. For this reason, special courses and training are required from the personnel working onboard with LNG fuel. The objective of this thesis is to investigate the risk awareness and safety culture of engine room personnel, utilizing LNG-fueled vessels as the selected sample group. This choice is based on the fact that LNG is currently the most prevalent non-conventional fuel utilized, and an increase in LNG usage is anticipated in the near future. In this context, the sample group for the study is identified as Turkish engine room personnel employed on LNG-powered vessels. Given the limited number of LNG-powered vessels, methodologies suitable for small sample sizes were implemented, with approximately 12% of the total population evaluated. The sample selection employed a judgmental sampling method; participants were chosen based on their relevant experience with LNG-powered vessels. In the initial phase of the study, an analysis was conducted on the fuel storage systems of LNG-dual fuel ships, and a representative circuit diagram was developed. Throughout this process, ship designs, shipyard data, and insights from field personnel were comprehensively assessed. Based on the generated diagram, potential risks attributed to human errors were identified utilizing the SHERPA (Systematic Human Error Reduction and Prediction Approach) method, which subsequently contributed to the formulation of a risk matrix. These identified risk scenarios were transformed into a questionnaire and distributed to the engine personnel operating LNG-powered ships, wherein participants assessed both the probability and severity levels associated with the identified risks. In the second stage, a questionnaire developed by the American Classification Society (ABS) was utilized to evaluate perceptions of safety culture, addressing topics such as communication, empowerment, feedback, mutual trust, problem definition, safety promotion, responsiveness, and safety awareness. The data collected were subjected to analysis using the SPSS statistical software, and the safety culture and risk perception levels of the participants were appraised. According to the analysis results, it was observed that personnel employed on LNG-powered vessels did not exhibit a unified approach to risk and safety concepts. Significant disparities were identified, particularly among various rank groups. While chief engineers demonstrated a more systematic approach to risk management, inconsistencies were evident in the evaluations conducted by second engineers and engine officers. Moreover, it is observed that the personnel have some problems reflecting the outputs of the risk and safety training and education received to get a certificate to work onboard with LNG fuel. One of the unexpected results of the study was the high-risk score of communication errors. Working in an international environment and the differences in language abilities among people may contribute to this result. Thus, it is a crucial output for Turkish education facilities that Turkish personnel may have language-related problems. To sum up, new fuel technologies may bring some additional risks compared to conventional fuel supply systems. Moreover, some specific characteristics of alternative fuels, such as cryogenic storage or high-pressure systems, can pose risks that need to be minimized for personnel onboard. As an output of this study, the LNG fuel system was found to be more vulnerable to action and control errors. The increased automation integration may make the crew more open to these error types. Even with complementary training and certification required for LNG-fueled vessels, engine room personnel still have problems with safety culture, risk awareness, and risk management issues. To this end, maritime safety will continue to be one of the most crucial components of a sustainable economy and transportation.Yüksek Lisan
Hydrometallurgical recovery of copper and zinc from bulk sulfide concentrate
No full textTez (Yüksek Lisans)-- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025Bu tez çalışmasında, temiz enerjiye geçiş, elektrifikasyon ve döngüsel ekonomi hedefleri doğrultusunda stratejik öneme sahip metallerden olan bakır ve çinkonun, toplu sülfür konsantresi içerisinden hidrometalurjik yöntemler ile kazanılması, optimum proses parametrelerinin belirlenmesi ve proses akım şemasının oluşturulması üzerinde çalışılmıştır. Çalışma kapsamında Balıkesir'in Bigadiç ilçesinde faaliyet gösteren Polimetal Madencilik'in Gediktepe Madenine ait, üretim planına dahil edilmeyen ancak ekonomik potansiyel taşıyan Enrich zonundan alınan ve flotasyon ile zenginleştirilmiş, toplu Cu-Zn sülfür konsantresinden bakır metali ve çinko sülfat üretimi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, doğrudan kavurma, sülfatlayıcı kavurma, eklenti varlığında sülfatlayıcı kavurma, çözündürme, sementasyon ve çöktürme gibi çeşitli hidrometalurjik prosesler uygulanmıştır. Ayrıca, ekonomik değer taşıyan altın ve gümüşün kazanımı amacıyla, 24 saatlik sodyum siyanür liçi deneyleri de gerçekleştirilmiştir. Numunenin mineralojik analizine bakıldığında yüksek Fe içeriği dikkat çekmiş, Fe içeren mineral fazlarının manyetit gibi H2SO4 ortamında çözünmeyen bir yapıya kavuşturulması ve Fe çözünmesinin minimum seviyede tutulması amaçlanmıştır. Bu kapsamda ilk olarak, 700-850oC arasında farklı sıcaklık ve sürelerde doğrudan kavurma deneyleri gerçekleştirilmiş ve H2SO4 ortamındaki çözünme verimleri irdelenmiştir. Ancak bu yöntemde yüksek H2SO4 tüketimi ve sıcaklık gereksinimi sebebiyle, alternatif proseslere yönelme ihtiyacı doğmuştur. Doğrudan kavurmanın ardından Cu ve Zn'nin seçimli bir şekilde sülfat formuna geçirilerek suda çözünebilir hale gelmesi amacıyla 500-700oC arasındaki farklı sıcaklık ve sürelerde sülfatlayıcı kavurma deneyleri gerçekleştirilmiş ve H2SO4 çözünme verimleri irdelenmiştir. 500-600oC sıcaklık aralığında ortalama %80 Cu ve Zn çözünme verimleri elde edilmiş, sıcaklık ve süre değişimlerinin çözünme üzerinde anlamlı fark yaratmadığı gözlenmiştir. Fe çözünme verimi açısından ise en düşük çözünmenin 700 °C sıcaklıkta gerçekleştiği tespit edilmiştir. Ardından uygulanacak proseslerdeki liç kinetiği göz önünde bulundurulduğunda Fe çözünme veriminin en düşük olduğu uygulama tercih edilmiştir. Sülfatlayıcı kavurma sonrasında, literatürle uyumlu olarak, yapılacak alkali sülfat eklemesinin Cu ve Zn çözünme verimlerini artırması amacıyla farklı oranlardaki Na2SO4 eklentisi varlığında 700oC sıcaklık ve 1 saat süre ile sülfatlayıcı kavurma deneyleri gerçekleştirilmiş, optimum eklenti varlığında farklı süre ve katı-sıvı oranlarında çözünme verimleri irdelenmiştir. %5 Na2SO4 eklentisi ile Cu ve Zn çözünme verimlerinin %8 artış görülmüş, 30 dakikayı aşan liç sürelerinde ve 1/10'i aşan katı-sıvı oranlarında çözünme verimlerinde ciddi bir düşüş gözlenmiştir. %5 Na2SO4 eklentisi, 700oC sıcaklık ve 1 saat süre ile sülfatlayıcı kavurma ardından 10 g/L H2SO4 konsantrasyonu, oda sıcaklığı, 30 dakika çözündürme süresi ve 1/10 katı-sıvı oranında liç işlemi sonrası elde edilen yüklü çözeltideki Cu ve safsızlık yaratan diğer metallerin (Cd, Bi, Sb, vb.) katı forma geçerek ayrılması amacıyla Zn ile sementasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. İlk 10 dakika içerisinde oldukça hızlı bir sementasyon verimi gerçekleştiği görülmüştür. 10 dakika sonucunda %87,5 olan Cu sementasyon verimi, 30 dakika sonucunda %94'e ulaşmıştır. Sement ürünün %76,4 Cu, %8,3 Zn ve %0,53 Fe içerdiği tespit edilmiştir. Bakırca zengin çözeltiden bakırın kazanılması amaçlanarak, Zn sementasyonu ile elde edilen sement ürün üzerinde 50 g/L H2O2 ve 100 g/L H2SO4 ile liç işlemi uygulanmış ve ardından çözeltiye demir hurdası eklenerek sementasyonla daha zengin bir bakır sementi elde edilmiştir. Bakır sementlerinin kimyasal analiz sonuçlarına göre %91,2 Cu, %0,01 Zn ve %2,02 Fe içeriği tespit edilmiştir. Zn sementasyonunda elde edilen yüklü çözeltiden ZnSO4 elde etmek amacıyla, kontrollü bir şekilde buharlaştırılması sağlanmış olup, %94 saflıkta ZnSO4.7H2O üretilmiştir. Sülfatlayıcı kavurma ve seyreltik H2SO4 liçi sonrası elde edilen liç kekine, içerisinde bulunan altın ve gümüşün kazanımı amacıyla, 4 g/L NaCN konsantrasyonu, 1/3 katı-sıvı oranı ve 24 saat süre ile NaCN liçi uygulanmıştır. %64,4 Au çözünme verimi elde edilmiş, %6,9 gibi düşük Ag çözünme verimi gözlemlenmiştir. Çözünmeyen altının kararlı demir yapıları içerisinde hapsolduğu veya Au ve Ag tane serbestleşmesinin sağlanamamış olduğu düşünülmektedir. Ag açısından ise, Ag tanelerinin %1 Pb içerikli mineral kristal kafesi içerisinde bulunduğu yorumu yapılmaktadır.Within the scope of this thesis, the hydrometallurgical recovery of copper and zinc—two strategically important metals in line with clean energy transition, electrification, and circular economy goals—from bulk sulfide concentrate and the determination of optimum process parameters were investigated, and a process flow sheet was suggested. These metals are considered essential not only for their industrial applications but also for supporting global decarbonization efforts. Hence, efficient and environmentally sound methods for their recovery are of increasing importance. The study focused on a bulk Cu-Zn sulfide concentrate enriched by flotation of the Enrich zone sample obtained from the Gediktepe Mine, operated by Polimetal Madencilik in the Bigadiç district of Balıkesir. It was previously investigated that this zone has economic potential although not included in the production plan. The mineralogical characteristics of the concentrate, including high iron content and complex sulfide associations, presented both opportunities and challenges for hydrometallurgical processing. The aim of this study was to recover metallic copper and zinc sulfate. For this purpose, various hydrometallurgical processes were applied, including direct roasting, sulfating roasting, sulfating roasting in the presence of additives, leaching, cementation, and precipitation. Additionally, to recover economically valuable gold and silver, 24-hour sodium cyanide leaching experiments were conducted. These experimental methods were selected based on their suitability for processing polymetallic sulfide ores. Mineralogical analysis of the sample showed a high Fe content. Therefore, it was aimed to convert Fe-bearing mineral phases like magnetite into forms which are resistant to dissolution in H₂SO₄ to be able to minimize Fe dissolution. Accordingly, direct roasting experiments were carried out at different times and temperatures in the range of 700–850 °C and the dissolution efficiencies in H₂SO₄ were evaluated. Due to high acid consumption and the need for elevated temperatures, the overall efficiency of this route was deemed suboptimal, alternative methods were investigated. Subsequently, to selectively convert Cu and Zn into water-soluble sulfate forms, sulfating roasting was performed at different times and temperatures between 500–700 °C, and the H₂SO₄ leaching efficiencies were analysed. At 500–600 °C, average Cu and Zn leaching efficiencies of approximately 80% were achieved, while temperature and time variations did not significantly affect the leaching performance. The lowest Fe dissolution rate was observed at 700 °C, which was therefore selected for following processes. Following sulfating roasting, in line with literature, additional experiments were conducted with different amounts of Na₂SO₄ to improve Cu and Zn leaching efficiencies. Experiments were carried out at 700 °C for 1 hour in the presence of alkali sulfate, and leaching tests were conducted at different time and solid-liquid ratios. The addition of 5% Na₂SO₄ increased Cu and Zn leaching efficiencies by approximately 8%. However, beyond 30 minutes of leaching and at solid-liquid ratios above 1/10, significant reductions in efficiency were observed. These declines were highlighting the importance of optimizing not only roasting conditions but also leaching parameters. After sulfating roasting with 5% Na₂SO₄ at 700 °C for 1 hour, leaching was performed using 10 g/L H₂SO₄, at room temperature, for 30 minutes, and with a 1/10 solid-liquid ratio. From the resulting pregnant leach solution, cementation with Zn was applied to selectively precipitate Cu and other impurity metals (Cd, Bi, Sb, etc.). A rapid cementation efficiency was observed, reaching 87,5% Cu cementation at 10 minutes, and 94% at 30 minutes. The cement product contained 76,4% Cu, 8,3% Zn, and 0,53% Fe. This stage demonstrated the potential for selective recovery of copper from complex leach solution through a simple and cost-effective method, while minimizing precipitation of unwanted elements. To recover copper from the enriched solution, the cement product obtained by Zn cementation was leached with 50 g/L H₂O₂ and 100 g/L H₂SO₄, and subsequently subjected to cementation using iron scrap, resulting in a more copper-rich cement. Chemical analysis of this final cement showed 91,2% Cu, 0,01% Zn, and 2,02% Fe content. This two-step approach proved effective in enhancing copper purity, suggesting a viable hydrometallurgical route for recovering high-grade copper products. To produce ZnSO₄ from the pregnant solution, which is obtained after Zn cementation, controlled evaporation was applied, resulting in the formation of ZnSO₄·7H₂O with 94% purity. The obtained zinc sulfate heptahydrate can be considered suitable for industrial use and demonstrates the efficiency of crystallization methods in refining zinc-containing solutions. To recover the gold and silver present in the leach residue after sulfating roasting and dilute sulfuric acid leaching, NaCN leaching was performed using 4 g/L NaCN, a 1/3 solid-liquid ratio, and a 24-hour duration. A 64,4% Au leaching efficiency was achieved, whereas Ag leaching efficiency remained low at 6,9%. It is considered that the unrecovered gold may have been trapped within stable iron structures or not liberated sufficiently from the mineral matrix. The low recovery rates for silver suggest that further studies are required to improve the liberation and dissolution of Ag-bearing phases. Ag grains are believed to be hosted in the crystal structures of minerals responsible for ~1% Pb content. Further mineralogical investigations are suggested to determine the distribution and locking mechanisms of precious metals in future studies. The study successfully demonstrated selective leaching of copper and zinc over iron, leading to the production of two distinct solid products: cement copper and zinc sulfate heptahydrate (ZnSO₄·7H₂O). The addition of sodium sulfate during roasting contributed positively to the leaching efficiency. However, despite the improvements, leaching efficiencies for Cu and Zn could not exceed 90%, suggesting the need for further optimization of the thermal treatment stage. It is likely that the stagnant conditions within the roasting environment limited the extent of the desired reactions. Furthermore, although most of the sulfur dioxide released during roasting was captured by metal sulfates, potential gas emissions may still occur and require environmental controls. The absence of Fe ions in the pregnant leach solution was regarded as a major advantage, enhancing the purity of products. Solvent extraction may be considered as an alternative to cementation for Cu and Zn separation in future studies. Finally, while gold recovery from the leach residue was relatively efficient, silver dissolution remained low. Therefore, although optimization of leaching conditions could improve Au recovery, the outlook for Ag remains limited under current process parameters
Elektrikli araçlardaki rulmanlar üzerine koruyucu kaplamların araştırılması: şaft gerilimleri ve akımlarının etkisinin azatılması
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025In the past decade, advances in technology have led to significant improvements in energy storage and power transmission systems. These developments have made electric vehicles more accessible and have contributed to the reduction of environmentally harmful CO₂ emissions by promoting widespread adoption. Unlike internal combustion engines, electric vehicles employ electric motors, which can result in the emergence of shaft voltages or stray bearing currents. These parasitic currents can damage the surface of contacting material pairs under operational conditions, increasing both the coefficient of friction (COF) and wear losses. To mitigate the detrimental effects of stray currents and minimize wear, various methods are employed, including grounding, the use of insulating interlayers, lubricants with high dielectric constants, and thin-film coatings. In this context, many coatings with high wear resistance, hardness, and elastic modulus have been produced by Physical Vapor Deposition (PVD) method and they have been extensively investigated. Among them, CrN and TiN coatings have gained significant attention in machining, cutting/drilling, and forming operations due to their high hardness and resistance to abrasive wear. However, their high COF and the degradation of coating properties at elevated temperatures during wear limit their service life and application range. In order to overcome these limitations, structural enhancements have been made by designing superlattice, nanocomposite or multilayer coatings, and by incorporating transition metal oxides such as those of Mo, V, Cr, and Al into CrN and TiN matrices. Their oxides form under high frictional temperatures and contribute to reducing COF due to their lubricating properties. In this study a commercial AlCrN coating which is commonly used in industrial applications and a vanadium modified one, (Cr,Al,V)N were deposited on M35 HSS by cathodic arc deposition. The structural characterization of the coatings was performed using X-ray diffraction (XRD), while their morphology and thickness were examined by scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The XRD results revealed the diffraction planes corresponding to NaCl type FCC structure. During wear, it is well known that Joule heating at the contact point can reach extremely high temperatures, particularly under applied current. These elevated temperatures promote the oxidation of V, Cr, and Al, which significantly affects the wear behavior. Among transition metals, vanadium oxides are particularly important due to the formation of Magnéli phases, which possess low shear strength and exhibit solid lubricating properties. The presence of such oxide phases leads to a substantial reduction in COF. To investigate the tribological behavior of the coatings under electrical effects, a modified ball on disk tribometer was used. Tests were conducted under dry sliding conditions using a 10 mm diameter 52100 steel ball as the counterface. Each coating was tested under four current levels (0 mA, 300 mA, 800 mA, 1600 mA), two sliding speeds (5 cm/s and 10 cm/s), a normal load of 2 N, and a total sliding distance of 200 meters. In order to understant the influence of electrical current on the COF, the current was applied shortly after 20 meters of sliding or when a steady-state COF was reached. Following the tests, worn surfaces were analyzed using SEM/EDS, surface profilometry, and Raman spectroscopy. Tests were repeated for each parameter for 3 time in order to obtain accurate results. Analysis of COF versus sliding distance graphs for the AlCrN coating at 5 cm/s revealed a decrease in average COF from 0.79 ± 0.10 (0 mA) to 0.61 ± 0.02 for 300 mA, 0.58 ± 0.04 for 800 mA, and 0.55 ± 0.06 for 1600 mA. At 10 cm/s, the average COF at 0 mA was 0.71 ± 0.06—relatively lower than at 5 cm/s and further dropped to 0.61 ± 0.02 (300 mA) and 0.54 ± 0.04 (800 mA), with no significant change at 1600 mA. For the (Cr,Al,V)N coating, the average COF at 5 cm/s decreased from 0.90 ± 0.08 (0 mA) to 0.50 ± 0.03 (300 mA). However, further increase in current to 800 mA and 1600 mA showed no further significant reductions in COF resulting 0.50±0.05 at 1600mA applied. On the other hand, in the case of no current application, any significant difference between sliding speeds of 5 cm/sec and 10 cm/sec in COF was not observed. However, when 300mA current was applied, the COF dropped from 0.81± 0.07 to 0.51 ± 0.04. While there was not an important change (0.51 ± 0.03) for 800 mA comparing to 300 mA, increasing the current to 1600 mA droped the COF to 0.49 ± 0.05. Regardless of coating type, the current application caused a reduction in COF. Regarding the wear behavior of the 52100 steel counter ball, wear losses increased with higher current for AlCrN at both sliding speeds. Interestingly, at 300 mA and 800 mA, increasing the speed from 5 cm/s to 10 cm/s resulted in decreased wear on the ball, whereas at 1600 mA, the trend recorded, with wear increasing alongside speed. This suggests that the combined effect of high current and speed exacerbates wear on the counterface. For the (Cr,Al,V)N coating, no significant wear occurred on the steel ball at 0 mA and 300 mA. However, at 800 mA and 1600 mA, higher speed led to increased wear, indicating that elevated current and speed together intensify thermal effects at the contact interface, thereby increasing wear damage. The examination of the wear scar with SEM revealed both adhesive and abrasive wear marks along with the pitts that result from the arc discharges. These damage features were observed to intensify with increasing applied current. For AlCrN, wear volume increased with current at both speeds. However, for a given current, increasing the sliding speed from 5 cm/s to 10 cm/s reduced wear volume: from 20.649 ± 3.1717 × 10⁻³ mm³ to 24.44 ± 1.897 × 10⁻³ mm³ at 300 mA; from 96.0108 ± 6.07 × 10⁻³ mm³ to 77.488 ± 9.7814 × 10⁻³ mm³ at 800 mA; and from 105.9554 ± 10.007 × 10⁻³ mm³ to 42.44 × 10⁻³ mm³ at 1600 mA. For (Cr,Al,V)N, no wear loss was observed at 300 mA for 5cm/s speed while there is partial removal of the coating is observed at 10cm/s sliding speed and worn volume is measured to be 8.244±4.121 × 10⁻³ mm³. At 800 mA, wear volume observe to be unchanged 4.932 ± 2.7814 × 10⁻³ mm³ at 5cm/s as recorded to be 5.263 ± 2.7814 × 10⁻³ mm³ when the speed is increased to 10cm/s to be. At 1600 mA, wear volume peaked at 103.70305 ± 17.4647 × 10⁻³ mm³ at 5 cm/s but dropped significantly to 32.533 ± 16.5057 × 10⁻³ mm³ at 10 cm/s.M.Sc
Silindirik CFRP gövdelerde radyal cıvata bağlantılarının yapısal davranışa etkisinin sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi̇
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025Rockets are generally designed with cylindrical bodies to have more aerodynamically efficient performance. For this reason, more than one method is used to join bodies. Among these methods, the butt lap joint method is often preferred for rocket bodies to transfer load in material strength and shape connection. In this context, radial bolt connections are mostly preferred to limit 6 DOF. Bolt heads are hidden with special cut-outs to reduce aerodynamic drag in rocket bodies made of metals. However, this method causes deterioration of fiber integrity and reduction in structural stiffness in carbon fiber reinforced polymer (CFRP) material bodies. Before the analyses on the cylindirical body, a tensile test model was performed on a simple plate model in order to verify the modeling on the ACP module. In line with this preliminary analysis, a tensile test study examining the bolt loading on a flat CFRP plate was taken as the basis. There are many studies on the subject mentioned in the literature. The selected study was preferred because it has the closest alignment to the stacking up model to be used in the main analyses. The CFRP material plate was first modeled in the ACP module and the effect of the loading declared in the study was examined with static structural analysis. In the study, the accuracy rate of the analysis was increased by performing analysis on 2 models whose test results were shared. The error rate was obtained as 6.7% and 8.3%. The reason of this error is material characterization differences, mesh distribution and analyze modeling errors. Thus, it was shown that the analysis model worked correctly. Under rocket maneuver, the effect of bending force acts as tensile and compressive force on the radial bolts. In this study, the effects of radial bolt connections and bolt head clearance depth on structural stiffness of two-cylinder structures made of CFRP under bending load were investigated. Analyses were performed in Ansys ACP module using the finite element method. The effects of different depth configurations on stiffness were compared in terms of stiffness. It was observed that the displacement and maximum stress were higher than the 1 mm bolt head discharge when there was no planar contact surface for the bolt head. It was observed that the bolt head deformed the bodies until it transferred the load to a flat surface. It is evaluated that this situation poses a danger to the flight of the rocket. On the other hand, it was determined that structural stiffness decreased with the deepening of bolt head cuts. In the literature, CFRP and mechanical connection modeling have generally been examined with plates. In this study, it is aimed to provide a different perspective to the literature by through the analysis of cylindrical structures. In future studies, it is expected that the study will be detailed by adding flight conditions such as vibration and temperature to this connection area.Roket ve füze sistemleri, kullancı tarafından talep edilen ana görev doğrultusunda tasarlanmaktadır. Bu ana görev gereksinimine göre, alt sistem gereksinimleri ortaya çıkmaktadır. Alt sistemler, hem elektroniksel hem de mekanik işlevlere sahip olabilmektedir. Bu işlevlere bağlı olarak alt sistemler, boyutlarına göre roket üzerinde bir bölge veya bir bölge içerisindeki küçük bir modül olarak paketlenebilmektedir. Alt sistemler, işlevlerinin doğru yerine getirebilmeleri için üst sistem olan roketten bazı gereksinim taleplerinde bulunabilmektedir. Örneğin, roketlerde ivlenme hakkında veri üreten ataletsel ölçüm birimi (AÖB) güdüm içerisinde yer alan bir alt sistemdir. Ancak AÖB, doğru ölçüm verileri sunabilmek için roket sisteminden eksenelliğin bozulmamasını talep etmektedir. Bu sebeple, manevra altında gövdeler arasında oluşacak deplasmanın kalıcı olması eksenelliği bozarak AÖB'nin yanlış hesaplama yapmasına sebep olabilmektedir. Bu sebeple, gövdelerin katılığı doğrudan uçuşu etkileyen önemli bir parametredir. Roketler, aerodinamik olarak daha verimli bir performansa sahip olmaları için genellikle silindir gövdelerden tasarlanmaktadır. Bu gövdelerin birleştirilmesi için literatürde birden fazla yöntem bulunmaktadır. Bu çalışma kapsamında, iç içe geçme bağlantı tipi üzerine çalışılmaktadır. Bu bağlantı tipinde, 6 serbestlik derecesinden 4 tanesi oluşturulan şekil bağı ile kısıtlanmaktadır. Geri kalan 2 serbestlik derecesi olan uçuş yönünde ayrılma ve rotasyon serbestlikleri de radial pin veya civatalar ile engellenmektedir. Bu çalışma kapsamında, roket gövdelerinin yapısal bağlantılarında radyal cıvata bağlantıları kullanılmaktadır. Roketlerin uçuş safhasında maruz kalacakları yüksek sıcaklık ve yüklerden kaynaklı, çoğunlukla metal gövdeli tasarımlar tercih edilmektedir. Ancak, bu durum yapısal olarak ağırlığı arttırmaktadır. Ayrıca, açık lançerlerden yapılan roket atışlarında roketler doğrudan iklim koşullarına maruz kalmaktadır. Bu durumda metal gövdeli roketlerde paslanma durumu meydana gelebilmektedir. Ağılık hafifletme ve açık atış gibi koşullar göz önünde bulundurulduğunda kompozit gövdelerin kullanımı önem arz etmektedir. Ancak, yukarıda bahsedildiği üzere yüksek yapısal dayanıklılık ve termal gereksinimlere göre tasarımın optimize edilmesi gerekmektedir. Bu çalışma kapsamında, yüksek katılık istenildiği için cam fiber ve yüksek maliyeti sebebiyle ise kevlar fiber malzemlerin seçimi tercih edilmemiştir. Bu doğrultuda, karbon fiber takviyeli polimer (CFRP) malzemesi seçilmiştir. Metal gövdeli roketlerde, aerodinamik sürüklenmeyi azaltmak için radial cıvataların başları özel boşaltmalar ile gövdeye gömülmektedir. Ancak bu yöntem, CFRP malzemeli gövdelerde fiber bütünlüğünün bozulmasına ve yapısal katılığın düşmesine sebep olmaktadır. Böylelikle çalışma kapsamında, CFRP'den üretilen iç içe geçen iki silindir yapının radyal cıvata bağlantıları ve cıvata başı boşaltma derinliğinin yapısal katılığa üzerindeki etkisi sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilmiştir. Analizler, civata başı gömülme derinliği 1 mm, 2 mm, 3 mm ve hiç boşlatma olmayacak şekilde 4 konfiügrasyon olarak gerçekleştirilmiştir. Bu analizlerin sonucu olarak, mühendislik tasarım pratiğine göre civata kafası boşaltması olmayan konfigürasyonun fiber yönelimini en az deforme etmesi sebebiyle en yüksek katılığa sahip olacağı beklenmektedir. Ancak bu analizler çerçevesinde, düz civata kafasına silindirik gövde teması olacağı sebebiyle, yüksek gerilme yığılmaları görülmesi beklenmektedir. Bu duruma bağlı olarak, boşlatma olmayan konfigürasyonun beklenenin aksine en yüksek dayanım içeren konfigürasyon olmadığı iddia edilmektedir. Analizler için öncelikle tanımlanan katı model mesh atılarak Ansys ACP modülüne aktarılımıştır. ACP içerisinde katmanlandırma çalışması yapılarak statik yapısal analiz modülünde yükleme bilgileri, temas bölgeleri ve sınır koşulları tanımlanmıştır. Ayrıca civatalar da kiriş elemanı olarak başka bir geomeri modülünde modellenmiş ve aynı statik yapısal modüle gömülmüştür. Civata kafasının gövdeye etkisi, kiriş elemanın nodları ile temas alanındaki nodlar arasındaki temas tanımlaması ile yapılmıştır. Analizler öncesinde, ACP modülü üzerindeki modellemeyi doğrulamak amacıyla basit bir model üzerinde çekme deneyi modellemesi yapılmıştır. Bu ön analiz doğrultusunda, düz bir CFRP plaka üzerindeki civata yüklemesini inceleyen çekme testi çalışması temel alınmıştır. Literatürde belirtilen konu üzerine birçok çalışma mevcuttur. Seçilen çalışma ise, asıl analizlerde kullanılacak katmanladırma modeline en yakın dizlime sahip olması sebebiyle tercih edilmiştir. CFRP malzemeli plaka, öncelikle ACP modülünde modellenmiş ve statik yapısal analiz ile çalışmada beyan edilen yüklemenin etkisi incelenmiştir. Ek olarak, çalışmada beyan edilen 2 farklı numune üzerinde analiz çalışması gerçekleştirilerek analizin doğruluk oranı arttılmak amaçlanmıştır. Temel alınan çalışmada, 0.254 mm deformasyon görüldüğü beyan edilmektedir. Analizler kapsamında ise 0.271 ve 0.233 deformasyon miktarları tespit edilmiştir. Hata oranı ise %6.7 ve %8.3 olarak elde edilmiştir. Bu hatanın kök nedeni olarak ise, malzeme karakterizasyon farkları, ağ yapısı ve modelleme yanlışları oluşturmaktadır. Asıl analizlerin sonucu olarak, maksimum gerilme, toplam deformasyon miktarı ve en yüksek kompozit elemanın geri dönülemez hasara uğradığı üst civatanın etki alanındaki hasara uğrayan eleman miktarı elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar üzerinden şu çıkarımları yapmak mümkündür, Civatalar ve silindir gövde arasındaki temas yüzeyi sebebiyle, hiç boşaltma olmayan konfigrasyonda elde edilen gerilme (903.79 MPa), 1mm boşaltma olan konfigürasyona (792.01 MPa) göre yüksek çıkmaktadır. Bu durum, gevrek bir yapıda olan matris elemanı yani polimer malzeme için çatlak oluşumuna sebep olma ihtimaline sahiptir. Özellikle yüksek uçuş süresine sahip görevlerde, bu gerilme yığılmasına bağlı çatlak oluşumu ve ilerlemesi görülmesi ihtimali bulunmaktadır. Maksimum gerilme keza 1 mm'lik konfigürsayondan 2 mm'lik konfigürasyona geçerken de azalmaktadır. Ancak, 2 mm'lik durumda civataların temas ettiği alandaki gerilme yoğunluğu artmaktadır. Bu duruma bağlı olarak, daha fazla elemanın yapısal bütünlüğü bozulmakta ve katılık düşmektedir. Civata gömülme derinliği artışı na bağlı olarak, deliksiz konfigürasyon ile 1 mm arasında % 6,2 katılık kazancı söz konusu iken, 1 mm'den 2 mm'ye geçerken % 25.7 ve 2 mm'den 3 mm'ye geçerken % 23 katılık kaybı gözlemlenmiştir. Manevra yükünün davranışından kaynaklı, civatalara etkiyen yük dağılımı civata pozisyonlarına göre değişmektedir. Yükün etki ettiği z ekseninde en üstte kalan civata en yüksek çekme yüküne maruz kalırken, en altta kalan civata ise en yüksek basma yüküne maruz kaldığı görülmüştür. Bu bağlamda, maksimum gerilme ve gerinimler bu civatalarda gözlemlenmiştir. Bükme yükünün nötral eksenine yaklaştıkça, o bölgedeki civatalarda yük oluşmadığı tespit edilmiştir. Civatalara etkiyen yükün dağılımı doğrudan manevraya yönüne bağlı olarak değişmektedir. Bu sebeple, tasarım aşamasında manevra yönü detaylıca tanımlanırsa civata bölgelerinin dayanımları da detaylıca tasarlanma imkanına sahip olmaktadır. Katman kalınlıkları, fiber oryantasyonu ve civata tipi manevranın detaylandırmasına bağlı olarak değiştirilebilecek parametrelerdir. Literatürde CFRP ve mekanik bağlantı modellemesi genellikle plakalar ile incelenmiştir. Bu çalışmaya en benzer olan çalışmalar kapsamında ise, kompozit basınçlı silindir tank uygulamaları bulunmaktadır. Bu çalışmada silindirik yapıların bükülme kuvveti altında incelenmesiyle literatüre farklı bir bakış açısı kazandırılması amaçlanmaktadır. Ayrıca, literatürdeki birçok uygulamada modelleme kabuk eleman olarak yapılmıştır. Bu yönü ile çalışma literatürdeki katı eleman modellesi ile de farklı bir yere sahiptir. Analizlerin modellemesi kapsamında, bazı dinamikler basitleştirilmiş olup, bazı varsayımlarda bulunmuştur. Bu durumlar sebebiyle gerçek koşullardan uzaklaşılmıştır. Örneğin modelleme kapsamında, uçuş sırasında ortaya çıkacak aerodinamik ısınmanın malzeme dayanımına etkisi, titreşimin bağlantı bölgesindeki etkisi ve irtifa değişiminden kaynaklı azalan dış basınç etkisi gibi etkilerin olmadığı varsayılmıştır. Civataların dişlerinin doğrudan kompozit gövdeye açılan dişlerden destek aldığı düşünülmüştür. Bu sebeple, yük altında dişlerin sıyırmadığı ve civataların gövdesinde yapısal olarak deformasyon olmadığı kabul edilmiştir. Ek olarak modelleme mentalitesi olarak, süperpozisyon yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntem ile sadece bağlantı bölgesine odaklanılmış olup yapı daha küçük bir halde analiz edilmiştir. Bu çalışmanın analiz temelli olması sebebiyle, analizlerin detaylandırılması ve test edilerek doğrulanması gibi birçok gelecekte yapılabilecek çalışma için temel niteliği taşımaktadır. Gelecek çalışmalarda ise bağlantı bölgelerine etki eden titreşim, sıcaklık değişimi ve şok gibi gerçek uçuş koşullarının da eklenerek analizlerin detaylandırılması düşünülmektedir. Ek tasarım çalışması olarak, deliklerde vida zırhı (helicoil) uygulaması yapılması ve bu uygulamanın civata dayanımına etkisi incelenebilir. Böylelikle varsayım miktarı da azaltılabilir. Ek olarak, yapılan bu analizlerin de gelecek çalışmalarda oda koşullarında bükme testlerinin gerçekleştirilmesi ve atışlı testler ile doğrulanması durumları da bulunmaktadır.M.Sc