Biyotaklit Temelli Dümensuyu Güdümü

Biyotaklit Temelli Dümensuyu Güdümü

Seyir Defteri   - Askeri Teknoloji
Salı, 27 Kasım 2018

Balık DümensuyuDeniz memelileri sıklıkla karanlık ve bulanık sularda yaşamak, dolaşmak ve beslenmek zorunda kalırlar. Böyle şartlar altında hayatta kalabilmeleri için vazgeçilmez bir ihtiyaç olan avlanma yeteneklerinin sağlanabilmesi amacıyla da çeşitli çok özel yeteneklere sahip olarak yaratılmışlardır.

Örneğin Kaşalot balinaları, mutlak karanlığın hâkim olduğu denizlerin binlerce metre derinliklerinde (ki böyle derinlere dalabilmeleri de başlı başına müthiş bir yetenektir) avlarını devâsa kafaları içindeki hârika bir aktif sonar donanımı ile tespit edip avlayabilmektedir.

Aslında temelleri daha önce atılmış olsa da bilhassa 20.yüzyılın ikinci yarısı, canlıların sahip olduğu yeteneklerden ve niteliklerden yararlanmaya yönelik "biyoloji temelli mühendislik" veya daha kısa ifadeyle "biyotaklit" araştırmaların büyük bir ivme ile sürdürüldüğü zaman dilimi oldu ki bu eğilim günümüzde de giderek artarak devam etmektedir.

Bu kapsamda askerî amaçlı ar-ge çalışmalarına bağlı olarak çeşitli balina ve yunus türlerinin sahip olduğu aktif sonar temelli yetenekler de uzun zamandır araştırma konusu olmakla birlikte daha yakın dönemlerde insanların daha farklı özelliklerle donatılmış deniz canlılarına olan ilgisi de yoğunlaşmıştır.



Silindir ve Balık Gerisinde Dümensuyu Oluşumu

Resim.1) Silindir (A) ve balık (B) gerisinde, Re değerine de bağlı olarak meydana gelen dümensuyu oluşumları.



Þimdi bu yazıda sadece kısaca ele alınacak olan konuyla alâkalı ilk çalışmalar, bilindiği kadarıyla 1970'ların ilk yarısında eş zamanlı olarak Kuzey Amerika'da (Stephens, Beebe, Poulter, Renouf, ...) ve SSCB'de (Romanenko, Sokolovand, Kalinichenko, ...) başlatılmış olup fok bıyıklarının sağladığı yetenekler hakkındadır. Günümüze kadar geçen süre zarfında muhtelif ülkelerde gerçekleştirilmeye devam eden araştırmalar sayesinde, hâlâ tam olarak anlaşılamamış noktalar da mevcut olmakla birlikte önemli ilerlemeler elde edilmiş durumdadır.

Dünya üzerinde farklı niteliklere ve yeteneklere sahip çeşitli fok türleri mevcuttur. Bu alanda çalışan ülkelerde incelenmek amacıyla doğal olarak öncelikle kendi sularında yaşayan türler tercih edilmiştir, mesela Almanya'da Kuzey Denizinde bol bulunan liman foku'nun (Phoca Vitulina) tercih edilmesi gibi...

Bu durumda yeri gelmişken kısa bir alıntı [5] ile 1940'ların Üsküdarına bi' gidip geri gelmek fena olmazdı:



... Çocukluğumda Boğaziçi ve Marmara Denizi o kadar temizdi ki istisnâsız bütün vapur iskelelerinin önünde denizin dibi pırıl pırıl görünürdü. Hattâ Kuşkonmaz Câmii'nin rıhtımının altında, denizin içinde kalan bir kovuğa sığınmış baba, ana ve bir çocuktan müteşekkil bir fok balığı ailesi1 bile vardı...[5]



Yirmi seneye yakın bir süre önce Almanya'da, Rostock Üniversitesi merkezli olarak konuyla ilgili gerçekleştirilen kapsamlı denel hidrodinamik çalışmalar [1] sonucunda konuya ilgi de giderek artmaya başlamıştır.

Eğitilmiş bir fokun, havuz içinde yüzdürülen küçük bir insansız denizaltının dümensuyunu büyük bir etkinlikle tespit ederek izleyebilmesinin gösterildiği bu araştırmalar [1],[2],.. neticesinde son derece ilgi çekici ayrıntılar ortaya çıkmıştır denilebilir.



Liman Foku ve Bıyıkları

Resim.2) Deneyler için eğitilen gözleri bağlanmış liman foku ve hassas bıyıkları.[2]
Farklı fok türleri, herhalde yaşadıkları bölgelerdeki ihtiyaçlara bağlı olarak farklı nitelikte bıyıklara sahiptir.



Hemen yukarıdaki resimde görülen gözleri kapatılmış ve deneyler için eğitilmiş fok, su içinde hareket eden nesnelerin arkalarında bıraktığı türbülanslı dümensuyunu [Resim.1] oldukça uzun sayılabilecek sürelerden sonra dahi hassas bıyıkları ile tespit edebilmekte ve son derece etkin bir şekilde hedefi izleyip yakalayabilmektedir.

Daha sonraki dönemde yine Almanya'da gerçekleştirilen benzer çalışmalarla, örneğin deniz tabanında hareketsiz yatmakta olan balıklarından solungaçlarından geçirerek dışarı verdikleri su içindeki zayıf dalgalanmaların da benzer şekilde, gözleri ve kulakları kapatılmış foklar tarafından bıyıklar vasıtasıyla algılanabildiği görülmüştür. İlave olarak, fokların kullandıkları bu hidrodinamik iz değerlendirme yöntemiyle takip ettikleri hedefin yönü yanında hızını ve büyüklüğünü de anlayabildiği düşünülmektedir.



Biyotaklit Temelli Bir Yapay Algılayıcı

Resim.3) Foklardan elde edilen tecrübeler neticesinde geliştirilen, biyotaklit temelli bir algılayıcı.[4]



Aslında bu yazının kapsamında bıyık yapılarının hidrodinamik niteliklerinin incelendiği bir dizi HAD2 çalışması da gerçekleştirilecekti ama kalan kısıtlı sürede artık böylesine kapsamlı hesaplamaların gerçekleştirilmesine imkân kalmadı. Bu sebeple şimdi kısa kesip, mevzuyu toparlayarak sonlandırmak gerekli oldu.

Günümüzde fok bıyıklarının hidrodinamik yeteneklerinden yaralanmaya yönelik gerçekleştirilen araştırmaların tamamı askerî amaçlarla desteklenmektedir ve iki ülke; ABD ve Almanya en büyük bilgi birikimine ve yapabilme bilgisine sahip durumdadır.

Dümensuyu izleme teknolojilerinin gelişimi yeni değildir bununla birlikte buradaki gibi [Resim.3] biyotaklit temelli yeni nesil sistemlerin (ki daha başka inceleme sahaları da mevcuttur) geleceği son derece parlak ve muhtemel uygulanma alanları son derece geniştir.

Uzun zamandır torpiller ve denizaltılar üzerine uygulanmak amacıyla geliştirilen ve kullanılan çeşitli dümensuyu güdüm teknikleri mevcuttur. Diğer taraftan söz konusu sistemlerin çoğu aktiftir, fok bıyıklarını taklit edecek gelecek nesil donanımlar ise tabiatları gereği pasif olduklarından çeşitli açılardan dümensuyu güdümü yeteneklerinde büyük artışlar sağlayabilecek potansiyele sahiptir.

Bu yeni yaklaşımın olgunlaşması neticesinde öncelikle insansız sualtı araçlarında ve ilave olarak denizaltı ve torpiller üzerinde de kullanılmasıyla bilhassa DSH3 sahasında çok önemli çift yönlü etkilerin ortaya çıkması kaçınılmaz olacaktır denilebilir.

Gelişmekte olan bu ve benzeri teknolojilerin muhtemel etkilerinin, MİLDEN gibi gelecek nesil denizaltı tasarımları üzerinde şimdiden köklü kavram değişikliklerine sebep olması gereklidir...

Yaftalar:akışkan dinamiğibiyotaklitdeneydümensuyuiz
♦ Açıklamalar
1. Akdeniz Foku (Monachus Monachus) türünde olmalı... [geri]
2. HAD: Hesaplamalı Akışkan Dinamiği [geri]
3. DSH: Denizaltı Savunma Harbi [geri]
♦ Kaynaklar
1. Hydrodynamic Trail-Following in Harbor Seals (Phoca Vitulina), 2001, Guido Dehnhardt - Björn Mauck - Wolf Hanke
2. Tracking of biogenic hydrodynamic trails in harbour seals (Phoca vitulina), 2007, N. Schulte Pelkum - S. Wieskotten - W. Hanke - G. Dehnhardt - B. Mauck
3. Performance Analysis and Characterization of Bio-Inspired Whisker Sensors for Underwater Applications, 2013, Pablo Valdivia y Alvarado - Vignesh Subramaniam - Michael Triantafyllou
4. Science - http://sciencemag.org, 2006, Briahna Gray
5. Geçmiş Zaman Olur ki..., 1998, Ahmed Yüksel Özemre

http://uskudar.biz/askeri-teknoloji/biyotaklit-temelli-d%C3%BCmensuyu-g%C3%BCd%C3%BCm%C3%BC