Modern Denizaltılar ve Havadan Bağımsız Tahrik Sistemleri
Çağdaş donanmaların en önemli bileşenlerinden olan, kökenleri daha eskilere dayansa da “modern denizaltının babası” lakabıyla anılan John Philip Holland’ın çalışmaları sonrası muharebe sahasında etkin şekilde rol almaya başlayan denizaltıların en büyük avantajı, şüphe götürmeyecek şekilde gizliliktir.
Günümüzde nükleer tahrik sistemine sahip olmayan denizaltıların çoğu, dizel makina ve bataryalardan yararlanmaktadır. Bu tür denizaltılar, dizel makinalar vasıtasıyla bataryalarını şarj etmekte olup, dolayısıyla su altında seyir süresi de bataryaların kapasitesi ile sınırlı kalmaktadır. Dizel elektrik denizaltıların, denizaltı teknolojisinin alametifarikası olarak nitelenebilecek gizlilik ilkesiyle çelişki arz eden, bataryalarını şarj etmek üzere sık satha gelme ihtiyacı, AIP (Air Independent Propulsion/ Havadan Bağımsız Tahrik) çözümleriyle bir nebze olsun giderilebilmektedir.
Nükleer denizaltıların ise böyle bir ihtiyaçları bulunmamasına karşın, hem ilk alım hem de idame maaliyetlerinin çok yüksek olması dolayısıyla, bütçe açısından ciddi problemlere sebep olabilmektedirler. Ayrıca nükleer denizaltıların, konvansiyonel denizaltılara nazaran tespit edilmeleri de daha kolaydır. Mevzubahis sistemlerin birbirlerine karşı hem avantajlarının hem de dezavantajlarının olduğu düşünüldüğünde -örneğin derinliği az olan denizlerde ve kıyı bölgelerinde konvansiyonel denizaltılar avantajlı konumdadır- iki farklı teknolojinin, birbirinin ikamesi olarak görülmesi doğru olmayacaktır.
AIP sistemleri en temelde, denizaltı dalmış durumdayken elektrik üretimi gerçekleştirmektedir. Oluşturulan elektrik enerjisiyle de bataryalar şarj edilmekte, tahrik sistemleri çalıştırılmakta ve bilumum elektronik ekipmana güç sağlanmaktadır.
Bu sistemlerin tarihsel gelişimleri kısaca şu şekilde olmuştur:
- Alman bir mühendis olan Dr. Helmuth Walter 1930’lu yıllarda, denizaltı tahrik sistemlerinde oksidan olarak hidrojen peroksit kullanımı fikrini ortaya attı. Ancak Walter’in geliştirdiği prototip, uzun süre su altında kalma değil, su altında yüksek süratlere çıkılabilmesi yönüyle öne çıkmaktaydı.
- Savaş döneminde Kriegsmarine tarafından, Walter’in sistemi operasyonel boyutlara eriştirilmeye çalışıldı. Geliştirilen prototiplere rağmen, operasyonel kullanım gerçekleşmedi.
- Savaş bitiminde, Walter’in teknolojisini bir savaş ganimeti olarak gören Amerika Birleşik Devletleri (ABD) ve Birleşik Krallık gibi ülkeler, Kriegsmerine’in prototiplerini etüd ettiler. Hatta Walter ile bazı ekip arkadaşları, Birleşik Krallık’a götürüldü ve burada, daha gelişmiş hidrojen peroksit sistemleri üretebilmek için çalıştılar.
- Birleşik Krallık’ta 1950’lerde iki farklı prototip üretildi. Walter tasarımının devamı niteliğindeki bu botlar, sualtında yüksek süratlere çıkabilseler de taşıdıkları hidrojen peroksit yakıt büyük bir tehlike oluşturmaktaydı. Dolayısıyla, iki gemi de 1960 yılında hizmet dışına çıkartıldı.
- Sovyet Sosyalist Cumhuriyetler Birliği (SSCB)’nde bir adet, Walter’ın çalışmalarına dayanan ve başarılı addedilebilecek prototip geliştirilse de asıl faaliyetler Kreislauf’un kapalı devre dizel makinaları üzerine yoğunlaştı. AIP çalışmaları savaş öncesi döneme dayanan SSCB’de, en nihayetinde sıvı oksijen kullanan Quebec sınıfı tasarlandı ve 1953- 1957 yılları arasında 30 gemi üretildi. Quebec sınıfı gemiler, 1970’li yıllara kadar hizmette kaldılar.
- Walter ve Kreislauf teknolojilerini içerecek şekilde farklı AIP sistemleri üzerinde çalışmalar gerçekleştiren ABD, hidrojen peroksit kullanan kapalı devre dizel makinalı, X-1 adındaki cüce denizaltıyı 1955 yılında denize indirdi. Denizaltı, yaşanan pek çok problemin ardından Şubat 1957’de kabul şartlarını sağlar hale gelebildi. Ancak daha sonra geminin hidrojen peroksit tankında yaşanan bir patlama, pruvada ciddi hasar meydana getirdi. Kazada kimse zarar görmedi ve gemi de yenisiyle ikame edilmedi. Onun yerine X-1 onarıldı ve konvansiyonel bir dizel elektrik tahrik sistemi entegre edilerek, 3 yıl aradan sonra, 1960’ta tekrar hizmete alındı.
- Nükleer denizaltıların teknik açıdan yapılabilir hale gelmesiyle de ABD, Birleşik Krallık ve SSCB gibi dünyanın önde gelen askeri güçleri nükleer takate yöneldiler. Bazı ülkeler ise dizel- elektrik denizaltıları kullanmaya devam ettiler.
Tarihsel süreç içerisinde operasyonel kullanım aşamasına kadar erişmiş veya hala kullanımda olan birden fazla AIP teknolojisinden söz etmek mümkündür. Bu teknolojiler de şu şekilde özetlenebilir:
- Kapalı Devre Dizel Sistemler: Dalmış durumdayken dizel makinaları çalıştırmak üzere depolanmış oksijeni kullanırlar. Satıhteyken veya şnorkel derinliğinde ise dizel makinalar normal şekilde çalıştırılır. Oksijenin, argon gibi durağan gazlarla karıştırıldığı kapalı devre dizel teknolojisinde, yanma sonrası da bu durağan gazlar geri dönüşüme tabi tutulurken, diğer gazlar soğutularak gemiden uzaklaştırılır.
- Kapalı Devre Buhar Türbini: Etanol ile oksijenin yakılmasıyla su buharının oluşturulduğu ve bu buharın da türbinden geçirilerek tahrik sağladığı kapalı devre buhar türbinleri, aslen nükleer denizaltılarda da tek bir farkla kullanılmaktadır. Söz konusu fark ise su buharı oluştururken etanol ve oksijen yerine nükleer enerjiden yararlanılmasıdır.
- Stirling Motoru: Kökeni 1816 yılına kadar uzanan Stirling motorunun felsefesi, bir dış kaynaktan elde edilen ısının çalışma gazına aktarılması üzerine kuruludur. Isınan bu gaz pistonlara gönderilir, hareket sağlanır ve ardından gaz, farklı bir soğutma bölmesine tahliye edilir. Temelinde buharlı motor gibi çalışan Stirling motorları, buhar kullanmasa da oksijen ya da başka gazları “ısıtma- soğutma- geri dönüştürme” prensibine dayanmaktadır ve pek çok platformda kullandığımız içten yanmalı motorların aksine, bir gaz çıkışı yoktur. Bunun yerine gazlar kapalı bir devre içerisinde dolaşımdadırlar.
- Yakıt Pilleri: Yakıt pilleri, hidrojen ile oksijen kullanarak su, elektrik ve ısı üretmektedirler. Böylelikle içten yanmalı motorlardan farklı olarak, elektrokimyasal bir reaksiyon meydana getirilmektedir. Yakıt pillerinden farklı platformlarda yararlanılmakla beraber, denizaltı gemilerinde özellikle en fazla ilgi çeken uygulama, düşük çalışma sıcaklıkları ve minimum ısı kaybı dolayısıyla Polimer Elektrolit Membran (PEM) teknolojisidir.
Görev profilleri göz önünde bulundurularak, güvenlik kaygılarının çözümüne özel önem verilen denizaltılarda, en ufak bir yangın veya patlama dahi çok vahim sonuçlar doğurabilir. Dolayısıyla, AIP teknolojisine sahip denizaltılarda, tepkiyen maddelerin ve ara ürünlerin, hem personelin hem de geminin güvenliğini tehlikeye sokmayacak şekilde saklanması gerekmektedir. Dış hasarlara dayanıklı olması gereken AIP sistemlerinden kaynaklanacak zehirleyici gazlara karşı da dikkatli olunmalıdır. Bu gazlar uzun süre solunduğu takdirde hem kısa hem de uzun vadede farklı sağlık sorunlarına yol açabilmektedirler.
Türkiye’nin AIP teknolojisine yaklaşımı değerlendirilecek olursa; daha önce Cerbe sınıfı olarak da anılan Reis sınıfı denizaltılar, Türkiye’nin ilk havadan bağımsız tahrik sistemli denizaltıları olacaklardır. Almanya Federal Cumhuriyeti ile yürütülen bir ortak üretim projesi olan Yeni Tip Denizaltı Projesi kapsamında, 6 adet Reis sınıfı denizaltı Gölcük Tersanesi’nde inşa edilerek, Deniz Kuvvetleri Komutanlığı envanterine kazandırılacaktır. Projenin birinci gemisi olan TCG Pirireis’in inşasına, 28 Eylül 2015 tarihinde fiilen başlanmış olup; denizaltılar sırasıyla TCG Pirireis, TCG Hızırreis, TCG Muratreis, TCG Aydınreis, TCG Seydi Alireis ve TCG Selmanreis olarak isimlendirileceklerdir. Reis Sınıfı denizaltıların tasarımları, Type 214 gemisi üzerinden temellendirilmekle birlikte, ulaşılan nihai tasarım, Türkiye’nin özel isterleri dolayısıyla, baz tasarımla karşılaştırıldığında bir hayli farklılık içermektedir. Projenin birinci denizaltısının, 2019 yılında denize indirilmesi hedeflenirken, ikinci ve üçüncü denizaltının inşa faaliyetleri de halihazırda devam etmektedir.
Kaynakça:
- Sous-marins : La bataille des AIP est engagée/ Mer et Marine
- Puissance Navale Sous Les Mers/ Breves Marine
- Sottomarini Tedeschi o Francesi per la Norvegia/ Analisidifesa
- L’India Ringrazia L’Italia: Annullato Contratto da 300 Milioni Per I Siluri Di Finmeccanica/ infodifesa
- Consegnato il primo SCORPENE al'India/ Portale Difesa
- La Componente Subacquea Della Marina Sudcoreana/ Giovanni Martinelli
- Air-Independent Propulsion/ US Navy
- Analysis of Fuel Cell Applied For Submarine Air Independent Propulsion (AIP) System/ Jen-Chieh Lee, Tony Shay
- Submarine Power and Propulsion- Trends and Opportunities/ John Buckingham, Christopher Hodge, Timothy Hardy
- Fuel Cell Air Independent Propulsion of Submarines/ Peter L. Mart ve Jenny Margeridis
- Air Independent Propulsion- now a necessity/ Dr. Carlo Kopp
- Air Independent Propulsion for Submarines- What’s in for Canada / Maritime Engineering Journal
- An Analysis Of Submarine Air Independent Propulsion Technologies As A Solution To Canadian Arctic Sovereignty Concerns/ Canadian Forces College
- Submarine Developments: Air-Independent Propulsion/ Doug Thomas
T.C. Cumhurbaşkanlığı - Savunma Sanayii Başkanlığı himayesinde yürütülmektedir.
