"Adım Adım Nasıl Tasarlarım?" serimizin ikinci bölümünde “Kara barutla ayrılma sistemi ve roket tasarımının ilişkisine ufak bir giriş yapacağız, "OpenRocket’de nasıl tasarlarım?" sorusunun cevabını bulabilmek için komponent analizi yapacağız.
Kara barut sisteminin çalışma prensibini kısaca hatırlatacak olursak ;
1) Roket tasarımının en son hali paraşüt bölümü gövde borusunun uzunluğu gibi bilgilerin kullanılarak miktarı belirlenen kara barutun , ateşleme sistemine bağlı fünyeler yardımıyla aktif hale getirilmesi
2) Ateşlenen barutun gövde içi basınç farkı yaratarak birbirine sıkı geçmeyle bağlı olan üst ve alt gövdeyi veya burun ve üst gövdeyi ayırması.
Söz konusu bu sistemin çalışma prensibi barutu yakarak açığa çıkan gazın yarattığı basınç farkıyla bir itme kuvveti oluşturmak ve gövdeyi dışarıya doğru itmek olduğundan roket içine yerleştireceğimiz hiçbir sistemin basınç farkı, ani sıcaklık farkından etkilenmemesi gerekiyor.
Yani :
-Roketin içerisine yerleştirilecek paraşütlerin alev almasının önlenmesi.
-Aviyonik sisteminin hasar almaması için çelik alüminyum vb bloklarla ayrılma sisteminden tamamen izole edilmesi,önceliklerimiz.
Peki kara barutla ayrılma sistemini roket içerisinde nasıl konumlandıracağız?
Aviyonik sistemi bu sistemin risklerinden koruyacak olan tasarımı nasıl yapacağız?
Bu sorulara cevap verebilmek için OpenRocket programına ve 3D tasarım sürecine giriş yapıyoruz.
OPENROCKET PROGRAMI ÜZERİNDE ORTA İRTİFA ROKETLERİNİN GÖRÜNÜMÜ
(TEKNOFEST Orta İrtifa roketlerinde -her sene revize edilebilir- yaklaşık olarak standardize edilmiş bir fiziksel görünüm beklemektedir. Örneğin roketinizin alt ve üst gövdeleri arasında çap farkı yaratacak bir tasarım yapamazsınız. Bu yazıda şartnamenin tüm detaylarına değinmeyeceğiz ancak tasarım yapmaya başlamadan önce tüm şartname gereklilikleri hakkında bilgi sahibi olmanızı önereceğim.)
Öncelikle roketin bölümlerini ve tercih skalamızı inceleyelim :
BURUN KONİSİ
Model roketin en uç kısmına burun denilebilirse de bu burun şeklinin koni olmasından dolayı bu kısma burun konisi adı verilmesi uygun olacaktır. Şeklin koni olması aerodinamik direncin minimum olmasını sağlamak içindir. Bu gerekliliği sağlamak için burun konisi roket ve uçakların yanısıra denizaltılar ve yüksek hızda karada giden araçlar için de tasarlanmaktadır. Burun konisinin tasarımında buruna ait geometrik şeklin belirlenmesi, uçuş esnasında aerodinamik direncin tesiri altındaki roketin optimum performansı için çok önemlidir. Hava gibi akışkan bir ortam içerisinde çok hızlı yol alan roketin karşılaşacağı aerodinamik direncin en aza indirilmesi burun konisi tasarımının başarısına bağlıdır.
Şekilleri :
Burun konileri başlıca olarak şu şekilde tanımlanabilir:
Konik Burun Konisi:
Geometrik bir şekil olan koni biçimidir. Tepe noktasından taban çevresine uzanan ve kapalı bir eğriye dayanan doğrultman denilen hareketli bir doğrunun çizdiği yüzey alanının oluşturduğu şekildir. Diğer burun konilerinin ana şeklidir. Bu şekil genellikle üretim kolaylığı ve aynı zamanda sürükleme özelliklerinden dolayı yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ojiv Burun Konisi: Aslı İslam mimarisinde kullanılan kaşkemer ve Gotik mimaride kullanılan sivri uçlu tonoz olmakla beraber şeklinin aerodinamik dirence uyum sağlamasından dolayı roketlerde de sıklıkla kullanılmaktadır. İlk bakışta bir mermi şeklini anımsatan bu burun konisinin ayırt edici özelliği sivri uç ve yanal yüzeylerinin kavisli olmasıdır.
Eliptik Burun Konisi: Geometrik bir şekil olan elips biçimidir. Büyük ve küçük eksen adı verilen iki simetri ekseni arasında belirli bir oran uzaklığında yer alan noktaların geometrik yerini gösteren kapalı bir eğridir. Çok tipik tanımlama olarak dünyanın güneş etrafında dolanırken çizdiği yörünge biçimi denilebilir.
Parabolik Burun Konisi:
Geometrik bir şekil olan parabol biçimidir. Bir eksen üzerinde yer alan sabit bir odak noktasından ve doğrultman denilen sabit bir doğrudan eşit uzaklıkta yer alan noktaların geometrik yeridir. Ojiv burun şekline benzemekle beraber uç kısmı, ojiv şekli gibi sivri olmayıp daha küt şekillidir. Bu küt şekle bağlı olarak yanal yüzeylerinin daha az kavisli olması kaçınılmazdır.
Haack serisi:
Diğer burun şekillerinden farklı olarak, Haack Serisi şekilleri geometrik şekillerden yapılmamıştır. Şekiller, matematiksel olarak değil de sürüklemeyi en aza indirmek amacıyla elde edilmiştir.
Haack serisi burun konisi
Yukarıda söz edilen ve model roketçilikte yaygın olarak kullanılan burun konisi şekillerinden bazıları resim 1’de gösterilmiştir.
Resim 1
Roketin uçuşu esnasında tesiri altında kaldığı sürüklenme kuvvetine karşı koyacak olan burun konisi şeklini meydana getiren yüzey alanlarına bağlı olarak, sürüklenme yüzdeleri çok değişiklik gösterebilmektedir. Bu yüzden roketin uçuş hızına bağlı olarak burun şekilleri farklı olabilmektedir. Sesten yavaş (subsonik) roketlerde bu biçim eliptik ve parabolik şekilde olurken, sesten hızlı (süpersonik) roketlerde bu biçim ojiv ve konik şekil olmaktadır.
ÜST GÖVDE
Roketin burun konisinden hemen sonra gelen gövde parçasıdır.
ALT GÖVDE
Üst gövde montajından sonra eklenen ; kanatçık ve motorun bulunduğu alt komponenttir.
KANATÇIKLAR
Roketin ; seçimi ve tasarımı en detaylı kısımlarıdır. Her cm’de roket stabilitesi büyük oranda değişir bu yüzden uçuşun sağlıklı olabilmesi açısından özenle tasarlanmalı özenle üretilmeli ve eksiksiz monte edilmelidir.
Kanatçık kenarları nasıl olmalı?
Öncelikle kanat genişliği kanat uzunluğundan daha etkili bir faktördür.Bundan dolayı ön ve arka kenar daha önemlidir. Hava ile temas edecek kenar (ön kenar) hava direnci az olsun ve de basınca çok fazla maruz kalmaması için ön kenara aerofoil şeklinde yuvarlaklaştırılabilir. Ses altı uçuşlar için ön taraf yuvarlaklaştırmalı arka kenar kama şeklinde inceltilmeli dış kenar olduğu şekilde bırakılmalıdır. Eğer ses üstü uçuyorsanız her iki kenarıda (ön , arka ) kama şeklinde yapmalısınız. Kanatların diplerini(rokete bağlandığı yer) macun benzeri bir şey ile kaplayarak kanatların rokete sabitlendiği yerlerin mukavemetini arttırabilirsiniz ve kanatların gövde ile keskin birleşmesinden oluşan sürtünme kuvvetini azaltmış olursunuz (interferance drag).
Roket için kaç kanatçık kullanmalıyız?
Model roketler için kanatçık sayısı en az 3 tane olmalıdır.4 den fazla kanatçık kullanılmasının stabilite üzerinde çok fazla bir etkisi yoktur(aynı eksen etrafında kast ediliyor aksi halde kanardın bu olaya etkisi göz ardı edilemez).3 tane kanat kullandığınız zaman sürtünmeyi azalttığınızdan dolayı roket irtifasında artış meydana gelecektir ancak bu defada stabiliteyi ayarlarken sıkıntı çekebilirsiniz.
Serimizin ikinci bölümünde bir Orta İrtifa Roketi'nin yapısal gereksinimlerinden, burun konisi şekillerinden ve farkından, kanatçıkların sayı ve şekillerinin rokete etkisinden bahsettik. Teknik kısımlara ağırlıklı değindiğimiz bu bölümden sonra rahatlıkla sıkıcı kısmı geçtiğimizi söyleyebiliriz 🙂
Serinin bir sonraki bölümünde OpenRocket ara yüzünün ayrıntılı kullanımı, şartname yapısal gereksinimlerinin ayrıntılı görsel incelemesi üzerine konuşacağız.
KAYNAKÇA
[https://www.roketsan.com.tr/uploads/docs/1628594512_20.03.2020model-roketcilik-master-dokumanv04.pdf](https://)
[http://www.oktanyumroket.com/yapim/burun/burun_konisi.html#:~:text=Model%20roketin%20en%20u%C3%A7%20k%C4%B1sm%C4%B1na,direncin%20minimum%20olmas%C4%B1n%C4%B1%20sa%C4%9Flamak%20i%C3%A7indir.](https://)
[https://modelroket.com/model-roketler-icin-kanatcik-tasarimi/](https://)
[https://www.teknofest.org/upload/aad914bfb0e7dd181301c59cb7b0de03.pdf. ](https://)
