Saatli Bina’nın tarihi saati ona emanet

Türkiye Bilimler Akademisi (TÜBA) 2017 Ödülleri kapsamında Üstün Başarılı Genç Bilim İnsanı Ödülü’ne değer bulunan Boğaziçi Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi Doç. Dr. Çetin Yılmaz makine tasarımı, ses ve mekanik titreşimler, makine dinamikleri üzerine geliştirdiği projelerle gerek bilim dünyasında gerekse sanayide ses getiren çalışmalara imza atıyor. Geliştirdiği birbirinden ilginç tasarım fikirleriyle hayal gücünün sınırlarını zorlayan Yılmaz, aynı zamanda Albert Long Hall’un (Saatli Bina) 90 yıllık saatinin bakımını da üstleniyor…

2000 yılında Boğaziçi Üniversitesi’nden mezun olan Çetin Yılmaz, yüksek lisans ve doktorasını Michigan Üniversitesi’nde tamamladı.  Halen makine sektörüne danışmanlıklar yapmakta olan Çetin Yılmaz, sanayi için geliştirdiği projelerde patente yönelik, ses getirebilecek, daha önce yapılmamış, titreşim ve tasarım bilgilerini birleştirecek tasarımlar ortaya koyuyor.

Sessiz çalışan çamaşır makinesi, gürültü sorunu olmayan otobüs

Bunlar arasında en çarpıcı örneklerden biri de Yılmaz’ın çamaşır makinelerinde ses ve titreşimini ortadan kaldıran ve makinenin sessiz çalışmasını sağlayan tasarım çözümü geliyor. Ses ve titreşimin makinenin sıkma evresinde en yüksek düzeye ulaştığını belirten Yılmaz, gürültüyü ve titreşimi engellemek üzere makine içine iki adet halka şeklinde rezonatör yerleştirerek sıkma evresinde ortaya çıkan bu sorunu gidermeyi başarmış. Çamaşır makinelerinin ses ve titreme sorununu kökten çözecek olan bu buluş halen patent aşamasında bulunuyor.

Çetin Yılmaz’ın yine çamaşır makineleri için geliştirdiği ve patent sürecinde olan bir başka buluşu ise makinenin sıkmaya başlarken ortaya çıkan sallanma sorununu ortadan kaldırmış olması. Yaylarla asılı olan herhangi bir katı cismin altı farklı rezonans frekansı olduğunu ve normal şartlarda bu frekansları yok etmenin çok güç olduğunu belirten Yılmaz, makinedeki geleneksel yaylı askı sistemi yerine makaralı bir askı sistemi geliştirip sürtünme elemanlarını optimize ederek rezonans problemini ortadan kaldırdıklarını aktarıyor.

Çetin Yılmaz, sanayiye dönük çalışmalarından biri de bir otobüs firmasının yurt dışına satacağı ancak gürültü problemi yüzünden satmakta zorlandığı 100 adet otobüsteki gürültüyü ve titreşimi yok eden bir tasarım çözümü olduğunu belirtiyor. Yılmaz bu projede, gürültüyü oluşturan titreşim kaynağını tespit ederek titreşimi yutan bir malzeme geliştirdiklerini ve firmanın sorununu çözdüklerini belirtiyor.

Helikopterlerden yola çıkarak genel teori geliştirdi

Titreşimleri iletmeyen malzemeler ile ilgili farklı bilim dallarında uzun yıllardır çalışmalar olduğunu belirten Yılmaz, ‘’Periyodik yapılarda mekanik titreşimlerin yalıtımına bakacak olursak iki temel prensip söz konusudur; bunlar Bragg Saçılması ve Yerel Rezonans prensipleridir. Bu yöntemleri baz alarak titreşimleri belli frekanslarda (fonon bant aralıklarında) iletmeyen mekanik yapılar tasarlanabilir. Doktora ve sonrasındaki çalışmalarımda ben bu iki geleneksel yönteme alternatif yeni bir yöntem geliştirmeyi hedefledim.

60’lı yıllarda helikopterlerde kullanılan bir titreşim yalıtım sistemi ilgimi çekmişti. Helikopter pervane miline yerleştirilen bu sistem ağırlığını olduğundan daha fazla gösteren bir tasarım anlayışıyla yapılmıştı. Bu sayede kabine iletilen titreşimler az olabiliyordu. Ben de doktora çalışmam sırasında bunun çok önemli bir kavram olduğunu fark ettim ve bu konuda bir genel teori geliştirmek üzerine odaklandım. 60’larda yapılmış bu tek boyutlu titreşim yalıtım sisteminden yola çıkarak iki ve üç boyutlu periyodik yapılar geliştirdim. Titreyen bir sistemin olduğundan daha ağır davranmasını sağlayacak alternatif tasarımlar ortaya koydum. Bu tip tasarımları elinize aldığınızda ağır olduğunu hissetmiyorsunuz; ancak onu sarsmaya çalıştığınız zaman çok ağırmış gibi davranarak titreşimleri iletmiyor. Fizik camiasında bu konunun genel bir teorisi yapılmamıştı. Biz bu teoriyi genelleştirdikten sonra, tasarım sayesinde malzemenin efektif kütlesini veya ataletini artırarak daha ağırmış gibi davranabileceğini göstermiş olduk ve bu yeni prensibe atalet artırımı adını verdik.’’

Çalışmalarının odak noktası olarak tasarımın önemine değinen Çetin Yılmaz ‘’Elimizde doğal malzemeler ve bir de meta malzemeler var. Doğal malzemeler titreşimleri alışageldiğimiz şekilde iletiyor. Meta malzemeler ise tasarımlarından ötürü doğadaki malzemelerin göstermediği özellikler gösterebiliyor. Biz malzemelerin iç yapısını tasarlarken atalet artırımı prensibini kullanarak titreşime maruz kaldıklarında ağırlaşmalarını sağlayabiliyoruz’’ diyor.

Depremin yarattığı titreşimden etkilenmeyecek binalar tasarlanabilir

 Çetin Yılmaz’ın gelecek dönem projeleri arasında ise depremle ilgili geliştirmekte olduğu bir araştırma bulunuyor. Depremin en büyük titreşimlerden biri olduğunu vurgulayan Yılmaz, şu bilgileri veriyor: ‘’Deprem konusu her ne kadar inşaat mühendislerinin alanına girse de biz makine mühendisleri olarak, işin içinde titreşim olduğu için bu konu ile ilgileniyoruz. Geçmiş yıllarda titreşimi iletmeyen malzemeler geliştirmek üzerine yüksek lisans ve doktora öğrencilerimle birlikte TÜBİTAK’a bir proje yapmıştım. Atalet artırımı prensibini kullanarak geliştirdiğimiz tasarımların çelik ve plastikten prototiplerini üretip test ettik.  Geliştirdiğimiz teoriye uygun şekilde çok geniş frekans aralıklarında titreşimleri yalıtabildiğimizi gördük. Ürettiğimiz prototipler küçük ölçekte, 30-50 cm boyutlarındaydı. Bu tip tasarımları çelikten büyük ölçekte üretip binaların temeline koyarak deprem dolayısıyla oluşan titreşimlerin binaya iletilmeyip toprağa geri yansımasını sağlamayı planlıyoruz. Ancak işin en zor kısımlardan biri bunların yüksek bir binayı taşıyabilmeleri ve deprem gibi büyük bir titreşimi yalıtabilecek özellikte olması. Dünyada henüz böyle bir yöntem geliştirilmedi. Önümüzdeki dönem bu konu üzerinde yoğunlaşmayı hedefliyorum’’.

Saatli Bina’nın 90 yaşındaki saatinin bakımını yapıyor

‘’Tasarımın en zevkli kısmı ortaya yeni bir şey koyuyor, yaratıyor olmak. Tasarımda bir amacınız olmalı. Bu amaç akademik alana yönelik ise bir yenilik olarak ortaya çıkabilen özgün bir tasarım olmalı, şirketler bazında düşünülecek olursa ürüne dönüşebilecek nitelikte olmalı. Kullanıcı açısından ise tasarımda öncelikle fayda faktörünü düşünmek gerekiyor’’ diyen Çetin Yılmaz, öğrencilerinde merak uyandırmayı seviyor ve onlarla birlikte hayal gücünü zorlayan objeler tasarlıyor. Bunlar arasında kaotik sarkaç modeli, güneş enerjisi ile çalışan manyetik yataklı motor, titreşimlerden enerji üreten cihaz gibi birbirinden ilgi çekici tasarımlar bulunuyor.

Çetin Yılmaz’ın fazla bilinmeyen bir özelliği de saatlere olan merakı. Yılmaz, Güney Kampüs’ün karakteristik yapılarından Saatli Bina’nın 90 yaşındaki saatinin düzenli olarak bakımını yapıyor. Mustafa Şemi isminde bir Türk saat ustası tarafından imal edilen tarihi saat binaya daha sonra konulmuş ve yaklaşık 90 yıldır çalışmaya devam ediyor. Saatin eskiden tahta bir sarkaç çubuğu olduğunu ancak tahtanın nemden ve sıcaklıktan etkilenerek zaman içerisinde boyunun değiştiğini ve saatin dakikliğini bozduğunu anlatan Çetin Yılmaz, öğrencilerinin geliştirdiği tasarımla saatin sarkacının tahta çubuğu yerine ısıl genleşmesi çok düşük olan metal bir alaşım koyduklarını ve böylece nemden, sıcaktan, soğuktan etkilenmemesini sağladıklarını sözlerine ekliyor. ‘’Saatin yaklaşık 5 sene önce yenilenen sarkaç mekanizmasının tasarımını tümüyle öğrencilerimiz yaptı. 90 sene önce bir Türk saatçinin elinden çıkan bu değerli saati Boğaziçili öğrenciler modernize ederek günümüze kazandırmış oldular’’.  


Söyleşi ve fotoğraflar: Özgür Duygu Durgun/ Kurumsal İletişim Ofisi

Tarih: 04 Ocak 2018