Roketlere Giriş 2

                                                   HERKESE SELAMLAR
İlk kısmı okumayanlar buradan okuyabilirler. 
 https://alinuray.blogspot.com/2018/09/roketlere-giris-1.html

Bu yazıda neler var ?
* Basitçe sistemi görmek
* Temel parçalar
* Basit roket fiziği
* Kullandığım kaynaklar

Sistemi Anlamak  

Geçen yazımızda roketlerin geçmişinden ve düzgün kalkmayı başardıklarıını ancak istedikleri yüksek hızlara ulaşamadıklarından bahsetmiştik. Bunun başlıca sebepleri roketin fiziksel durumu,kullanılan  yakıt türü,miktarı  ve elektromekanik sistemlerin kullanılmamış olmasından kaynaklıydı.İtki sistemi,akla direk yakıtı ve motoru getiriyor.Ama bunlardan önce roketin tasarımını ve ana mekaniğini anlamak gerek.Yani roketin fiziksel durumunu incelemeye çalışacağız.Daha sonra yakıt türleri ve motorlar  daha sonra ise elektromekanik sistemleri öğreneceğiz.

En temel olarak sistem resimdeki gibi bir eşya(uydu olabilir),yakıt  ve oksitleyiciden oluşmaktadır.Daha başarılı uçuşlar için roket ağırlığının ortalama %91'i yakıttan oluşmalıdır.

Roket Verimliliği = Yakıt kütlesi/toplam kütle       Normal bir roket için bu değer ortalama 0,91 olmalıdır.Bu sayının fazla olması verimliliği artırıyor olsa da roketin taşıyabileceği yük miktarı azalmaktadır.

Tabi ki  kullanılan yakıt türü de en büyük etkenler arasında :) 

Temel Parçalar

Basit olması açısından temel parçaları model roket üzerinden tanıyalım.Profesyonel uzay roketlerinde de çok farklı olmuyor.Roket motorları değişiklik gösteriyor.

Payload yukarıda da dediğimiz gibi herhangi bir yük olabilir genelde uydu oluyor.İçine Tesla bir araba koyan da var.

Shock Cord çekildiğinde payload ve gövde kısmını birbirinden ayırarak paraşütün açılmasını sağlar.

Launch Lug    resimde görüldüğü gibi roketin kenarına yapıştırılmış ve genelde içine çubuk sokulur çubukta toprağa gömüldükten sonra fırlatma pozisyonu oluşmuş hale gelir.Büyük roketlerde ise koskocaman demirler tutar roketleri :) 

Parachute roketin minumum zararla yere veya okyanusa inmesini sağlar.Tekrar kullanılabilirlik için şarttır :) 

Solid Rocket Engine  türkçesi katı yakıt motorudur.Model roketlerde genelde potasyum nitrat kullanılır.Ama profesyonel roketlerde genelde hibrit roket motorları kullanılır.İlerleyen bölümde motor çeşitlerinde öğreneceğiz.

Fins kanatlardır. Profesyonel roketlerde yön vermek için kullanıldığı gibi model roketlerde ayaklık olarak da kullanılır :) 

Body Tube roketin ateşinin ve dumanın çıktığı tüptür.

Engine Mount  motorun takılacağı yerdir.Yakıt tüpü buraya yerleştirilir.

Recovery Wadding motordan çıkan kıvılcımların paraşüte ulaşmasını engeller.Arada duvar görevi görür.Yanmaz maddedir.

Basit Roket Fiziği

Resimde mevcut olan ana kuvvetler Thrust(itme) ve Weight(ağırlık)'dır.

Ağırlık her zaman dünyanın merkezine doğru yönlendirilir; itme yönü roket ekseni boyuncadır.

Fh => Yataydaki kuvvet

Fv=> Dikeydeki kuvvet olsun.

Dikey bir fırlatma için, rokette net yatay kuvvet (Fh) yoktur ve net dikey kuvvet (Fv), itme eksi ağırlık gücüne eşittir. Yani basitçe Fh = 0  iken Fv = T - W olur.

Basit olarak roketlerin uzayda yol almasını sağlayan temel ilke Newton'un “her etkiye karşılık bir tepki vardır” ifadesi ile bilinen hareket yasasıdır. Kimyasal bir tepkime sonucunda roketten dışarıya atılan maddeler roketi kendi hareket yönlerinin tersi yönde iter. Bu da roketlerin yol almasını sağlar.Formül de basitçe bunu gösteriyor aslında.

Bir uçakta, aerodinamik kuvvetlerin çoğu kanatlar ve kuyruk yüzeyleri tarafından üretilir. Model roket için, aerodinamik kuvvetler hem vücut hem de yüzgeçler tarafından üretilir. Hem uçak hem de model roket için, aerodinamik kuvvetler basınç merkezi boyunca hareket eder (şeklin üzerindeki siyah merkez ile sarı nokta).

Kuvvetlerin büyüklüğü ve yönü bir uçak için oldukça sabit kalırken, bir model roket üzerinde hareket eden kuvvetlerin büyüklüğü ve yönü tipik bir uçuş sırasında önemli ölçüde değişmektedir.

Bir uçağın uçuş yönü, normal olarak dünyanın yüzeyine paralel olarak yataydır . Ancak bir roketin uçuş yönü normal olarak dünyanın yüzeyine diktir.Ve sürtünme kuvveti daha fazladır.

Sürtünme miktarı;roketin şekli,boyutu ve roket hızının karesi gibi faktörlere bağlıdır.

Roketin dik değil de belirli bir eğimle kalkışa hazır olduğunu düşünelim.

Bunu uçuştan sonra rüzgar da yapabilir veya uçuştan önce hava koşulları nedeniyle biz de yapmış olabiliriz.Hiç fark etmez amaç dikeydeki bizim ihtiyacımız olan kuvveti oluşturabilmek.

Roketteki yatay net kuvvet yine Fh olsun. Dikeyde ki de Fv.

Roketteki net yatay kuvvet (Fh), itme eksi, sürtünme açısının kosinüsünü (cos) yatay düzeye çıkarır.     Fh = [T - D].cos b

Net dikey kuvvet (Fv) ise  itme eksi, sürtünme açısının sinüsünü (sin), eksi ağırlık olarak azaltır.

Eğer resimde ki gibi oluyorsa başarılı bir uçuş gerçekleştirdiniz.

Aslında roket demek büyük oranda roket motorları demektir.Yani roket motorlarını anlamamızın roketleri kavramamızda büyük öneme sahip olduğunu düşünüyorum.

Genel mekanik sistemini anlayabildiğim kadarıyla sizlere yazdım.Ancak bir adım ötesi için 

ciddi bir matematik gerekiyor.Onları da öğrenip ilerleyen kısımlarda basit roket fiziği yerine roket fiziğini anlatmaya çalışacağım.

Bu yüzden bu bölümü biraz kısa tutup 3.kısımda roket motorlarını anlamaya çalışacağız. 

3.kısımda görüşmek üzere :) 

Kaynaklar :

www.grc.nasa.gov

www.real-world-physics-problems.com

www.zamandayolculuk.com

www.fourmilab.ch