MODEL ROKET

[arachnanthe]

STATİK TEST EKİPMANI

* İtme ± 0.2 Nevton hassaslığında ölçülecek ve kaydedilecektir.
* Çekiş süresi ± 0.01 saniye hassaslıkla ölçülecek ve kaydedilecektir.
* Ekipmanın frekans cevabı en 100 Hertz olmalı ve ekipmanın doğal frekansı bu rakamın en az 5 misli veya 500 Hertz olacaktır.
* Gecikme zamanı ± 0.1 saniye hassaslığında ölçülecek ve kaydedilecektir.
* Eğer rasgele seçilen örneğin performans aşağıdaki standartlara uyarsa, bir model roket motor tipi, Ulusal Havacılık Federasyonu temsil eden Hava Kulübü temsilcisi tarafından sertifika verilebilir.
* Teste tabi tutulan herhangi bir motorun toplam itme gücü, o tip motor için tespit edilmiş bulunan ortalama değerden %10´dan fazla sapmayacaktır.
* Teste tabi tutulan herhangi bir motorun gecikme süresi o tip motor için tespit edilmiş bulunan ortalama değerden % 20´den fazla sapmayacak ve bu fark herhangi bir motorda ± 3 saniyeyi geçmeyecektir.
* Teste tabi tutulan motorlardan herhangi birinde hiç bir şekilde bir motor arızası olmamalıdır.
* Motorun statik test işlemleri 20 °C ± 5 °C sıcaklık koşullarında gerçekleştirilmelidir.

[arachnanthe]

Yarışmasında kullanılan bütün model roket motorlarının dış kısmına, imalat sırasında imalatçı tarafından motorun tipini ve/veya performansını belirten işaretler veya kodlar konacaktır. Gömleğin lüle tarafındaki uç kısmına, tip belirten bir renkle kodlanması tavsiye edilir.

* Toplam itme gücü
A = 0 - 2.5 Ns
B = 2.51 - 5.0 Ns
C = 5.01 - 10.0 Ns
* Motorun çalışma süresi (saniye olarak)
* Gecikme süresi (saniye olarak)

Kurtarma tertibatı barut hakkı
Otomatik hesaplama
Yeni bir model roketçinin zor karar verebileceği bir konudur. Bazı RM (roket motoru) üreticileri KTBH (Kurtarma tertibatı barut hakkı) (yandığında kurtarma tertibatını modelin içinden dışarıya fırlatmaya yarayan barutun miktarıdır) motorun içine yerleştirilmiş olarak üretim yapmakta, bazılarında ise KTBH yoktur ve kullanıcı bunu kendisi ayarlar. Barut miktarının az olması nedeni ile KT (kurtarma tertibatı) çıkmadığı veya çok fazla olması nedeni ile bağlantı ipleri koptuğu için modeliniz kaza geçirdiğinde meselenin önemi anlaşılmaktadır.

KTBH miktarını nasıl tayin ederiz?
BH miktarı gövde içindeki boş alanı göz önüne alarak bu alanda yaratmak istediğimiz fırlatma basıncına dayanarak hesaplanmalı. Normalde paraşütün hacmi dikkate alınmaz.
İlk önce KT?ını fırlatacak basınç belirlenmelidir. Bu da bölmenin alanı ve bundan sonraki gövde çapına ve fırlatılacak malzemenin ağırlığına bağlıdır. Basıncın gücü sadece KT dışarıya çıkarmakla kalmamalı biraz da ivme vermelidir.
Farz edelim ki gaz genleşir ve hacim içinde hemen eşit basınç meydana getirir. Basınç da bölmede istenen fırlatma etkisi yapar.

BH =B*V/R*T
B- basınç
R- kara barut yanma gaz sabitesi
V- hacim
T-Kara barut yanma sıcaklığı
BH - barut hakkı miktarı

Silindir hacmi
V=L*p *R²=L*p *d²/4 L- boy R- yarı çap d- çap
BH= B007.02925170068*V/16.39/ 879397.44 g
BH= B*V* 4.876912244001e-4(mg) B- g/cm² V- cm³
B= BH/(V* 4.876912244001e-4) g/cm² BH- mg V- cm³
Hesaplar yapıldıktan sonra mutlaka yerde deneme yapılmalıdır.
Örnek:

105 cm³ hacim ve 110 g/cm² basınç
BH= 110*105*4.876912244001e-4 = 5.63 mg
110 cm³ hacim ve 6 mg barut
B= 6/(110*4.876912244001e-4)= 111.84 g/cm²
1 atmosfer = 1.0333 kilogram/santimetre kare = 147 libre/inç kare
1 psi = 0.006802721088435 atmosfer = 007.02925170068 g/cm²
1 g/cm² = 0.142262653634 psi
1 in3 = 16.39 cm³
15 psi = 0.1020408163265 atm = 105.442755102 g/cm²
1 in²=6.45 cm²
1 lb (pound) = 453.59 g

[arachnanthe]

Rokette dümencik nedir?
Dümencik koymanın sebebi denge, uçuş sırasında rokete istenen yöne seyrini sağlar. Eğer dümencik konulmaz ise fırlatma rampasından çıkar çıkmaz takla atabilir ve yere çakılır. Uçuş esnasında yer çekimi, motorun itme gücü ve aerodinamik güçlerin yanında diğer kuvvetlere de etkili olmak olmaktadır. Örneğin yandan esen rüzgar gibi.

Buradaki sorun basınç merkezinin ağırlık merkezinin önünde olabilmesidir. Dümencik koyarak basınç merkezini arka tarafa gelmesini sağlar.

Ağırlık merkezi nedir?
İzahı çok kolaydır. Bu ağırlık dengesi demektir. Roketin yatay bir şekilde durmasını sağlandığı noktadır. Bu konu önemli çünkü model bu merkez tarafında dönecektir.

Basınç Merkezi nedir?
Bu aerodinamik güçlerin etki yaptığı noktadır, yani aerodinamik denge noktası.

Basınç merkezi en basit şekilde şöyle anlatılabilir: Farz edelim ki hareket halindeki bir araçtan pencereden dışarıya modeli bir noktadan tutuyorsunuz ve model hava akışına dik durmakta, yani burun size bakmakta. Bu durumda bu denge noktası yani basınç merkezi olacaktır.

Basınç merkezi neden ağırlık merkezinin arkasında olmalıdır?
Bu noktaların konumu serbest gövde diyagramı göz önüne alındığında anlaşılabilir.


Şekilde Roket basit bir cisim olarak gösterilmiştir çünkü bu prensip sadece dümencikli roketler için değil, tüm benzer şekiller için geçerli olmasıdır. Örneğin havai fişekler.

Şekil 1A da bütün kuvvetler model ekseni üzerinde olduğunda model dengelidir.

Şekil 1B denge bozucu bir kuvvet vardır (rüzgar) Bu rüzgar basıncının sonucu kuvvetler bileşkesi basınç merkezinde etki yapmaktadır ve modeli ağırlık merkezi etrafında dönmesine sebep olur ve hücum açısı a olur. hücum açısının bu değişikliği sonucu hemen karşı yönden bir itme kuvveti meydana gelir ve basınç merkezinde etki yapar. Bu kuvvet rüzgarın kuvvetini dengeleyerek modele çok az sapma ile çıkmasını sağalar.

Dengesiz bir modelde ağırlık ve basınç merkezleri yer değişiktir. İdeal koşullarda bu model de dengeli uçar. Ancak rüzgar basınç merkezine etki yapar ve ağırlık merkezi dönme yaratarak hücum açısını a olarak değiştirir. Bu sebepten dolayı bir itme kuvveti meydana gelir, fakat bu defa bu kuvvetin bileşkesi rüzgarın ki ile aynı yöndedir. Böylece söz konusu yan kuvvetler roketin ağırlık merkezi etrafında dönmesine neden olur ve roket kontrolden çıkar.

Neden dümencik kullanılmalıdır?
Yukarıda anlatılanlardan sonra roketin dengesini sağlamak için dümencikler gereksinim duyulmadığı düşünülebilir. Bir başka değişle aynı etkiyi yaratmak için havai fişeklerde olduğu gibi bağlanan bir çıta ile sağlanabilir. Buna rağmen bir çok sebepten dolayı dümencikler idealdir. Dümencikler daha hafif, sürükleme az, kolay yapılı ve takılır, belki belli bir şekil gerektirmekte ama en önemlisi dinamik olarak dengeli roket için iyi güvence vermektedir.
Çök küçük bir hücum açısı değişikliğinde bile büyük düzeltici itme kuvveti yaratmaktadırlar.

Basınç merkezi ağırlık merkezinin ne kadar arkasında olmalıdır?
İki merkezin bir birine yakın olması dengesizliğe neden olabilir. Çok uzakta olmaları da istenmemekte çünkü bu durumda dik çıkmak yerine rüzgara karşı gider.
Model roket için mükemmel bir kalibre dengeye sahip olmaktır. Kalibre gövde çapına eşittir.
Böylece basınç merkezi gövde çapı kadar ağırlık merkezinin arkasında olmalıdır. İki kalibrelik denge ise aşırı turbülansa neden olmaktadır.

[arachnanthe]

Amatör model roketler için dümencik şekli çok fazla önemli olmadığını kesin olarak söyleyebiliriz. Ağırlık ve basınç merkezi ilişkisini bozmayan neredeyse her şekil iş görebilir. 2D açıklıkta iyi derecede iyi düzeltici kuvvet yaratmak için kafidir.

Kaç dümencik?Açıkça üç dümencik önerilmektedir. Dörtten fazla olması için de hiç bir sebep yoktur. Az sürüklemeli yüksek performanslı roketler için üç dümencik en iyisidir. Bu interferans sürüklemeyi %25 düşürmektedir.

[arachnanthe]

Paraşütün Tasarımı ve İnşaatı



Basit paraşüt aerodinamiği
Paraşüt ile donatılmış (roket gibi) herhangi bir yükün iniş hızı paraşütün yarattığı ve yüklerin kütlelerinin yarattığı yerçekimi kuvvetine karşı koyan sürükleme gücüne bağlıdır. Sürükleme kuvvetler şunlara bağlıdır:

* hareket eden havanın paraşüt kubbesine çarparak yarattığı dinamik basınç (paraşüt açık, şişmiş tutar)
* paraşütün çapı, bu da dinamik basıncın etkili olduğu alanı belirtir
* paraşütün sürükleme katsayısı Sk

Dinamik basınç ivmenin ve hava yoğunluğunun fonksiyonudur, bu da irtifaya ve sıcaklığa bağlıdır. Bir paraşütün sürükleme katsayısına Sk etkene bağlıdır. Örneğin,

* açılmış kubbenin izdüşümü alanı. Sk buna bağlıdır
* süzülme özellikleri
* kubbenin hava geçirgenliği
* hız
* iplerin boyu

Herhangi bir şeklin sürükleme katsayısı genellikle (rüzgar tünelinde veya serbest düşüş) testlerle belirli hızlardaki sürükleme kuvvetleri belirlenmektedir.
Ks=p*A*Sk
Sk=Ks/(p*A)
Ks - sürükleme kuvveti
A - kesit alanı
p - dinamik basınç

Burun konisi gibi basit şekillerde kesit (izdüşümü) alanı kolaylıkla hesaplanabilir p .R² burada R yarıçaptır. Fakat paraşüt için bu uygulanamaz.

Paraşütün izdüşümü alanı nedir?
Açılmamış bir paraşüt (hava ile dolmamış) açılmış olan (hava ile dolmuş) bir paraşüt daireye yakın bir şekil oluşturmakta, çevresinin iplerin gerginliğine bağlıdır.
Paraşütün süzülme (doğası) özeliği paraşüt etkisinin ölçüsü olarak sürükleme katsayısı Sk bir başka sebebidir ve yanıltıcı olabilir.


Paraşüt alçalırken aşağı yönelmesi hız bileşkesi ve hem de yatay bileşke olabilir. Başka bir değişle açı ile alçalacaktır. Paraşütün etrafında belli bir hız ile hava akışı olacak (V) ve sürükleme ve itme kuvveti meydana getirecektir. İniş hızını düşürmeye yönelik (D) sürtünme hareket yönüne ters etki yapmaktadır ve (L) itme buna dik etki yapmaktadır. Bu nedenle normal koşullarda (rüzgar tüneli) yapılan deneylerde bulunan Sk daha yüksek olabilir. Kubbenin etrafındaki ve üstündeki hava akışı (salınım, titreşim) veya düz iniş seyri yaratabilir ve akış ayrılış ve emme kuvveti ters yönde etki yapmaktadır. Bu nedenle paraşüt sallanarak (sağ sola) süzülerek veya ikisinin arasında bir biçimde inebilir.

Tablo
Kubbenin şekli yarı küre, yarı elips (basık yarı küre) veya parasheet olabilir. Bu şekil farklılıkları aerodinamik etkiyi etkilemektedir. Sürükleme katsayısı da geliştirilmiş kubbe alanına dayanmaktadır. Yarı elips en az malzeme gerektirir. Paraşüt ipleri uzadıkça etki alanı da artmaktadır.
L/D=1 L=D