MODEL ROKETLERDE KURTARMA SİSTEMLERİ

Model roketler de kurtarma sistemleri nelerdir ? Model roketler nasıl kurtarılır ?

Bildiğimiz üzere model roketler uçuşlarını bitirdikten sonra paraşütler yardımı ile yeryüzüne sağlam şekilde inişlerini yaparlar. Peki paraşütler roket dışına nasıl çıkarılır ? Model roketlerin üzerinde durulması gerekilen en önemli noktası burası diyebiliriz çünkü tasarımı yapılan kurtarma sistemi tam anlamı ile çalışabilirse roketimiz güvenli bir şekilde yer yüzüne inişini sağlar aksi taktirde roketimiz dünyaya çaktığımız bir çivi görevi görecektir.

Model roketlerde kullanılan bir çok çeşit kurtarma sistemi vardır. Özellikle teknofest roket yarışması ile beraber takımlar birbirinden farklı bir çok çeşit kurtarma sistemlerinin tasarımları altına imzalarını attılar. Bu tasarımların bir çoğu kusursuz şekilde çalışırken bir çoğu da maalesef roketlerini kurtarmaya yetmedi. Peki model roketler için en iyi kurtarma sistemi nedir ? Hangi sistem ve tasarım kusursuz bir şekilde roketi kurtarabilir? Bu sorulara kesin bir şekilde cevap vermek mümkün değil çünkü her tasarım ve sistemin kendi içinde artıları ve eksileri mevcut. Üretimden, maliyete, güvenlikten, tedarik kısmına kadar her detayı takımlar için hangi sistemleri seçecekleri konusunda bir engel teşkil etmekte.

Model roketler kurtarma sistemi denildiği zaman akla ilk gelen ve geleneksel olarak kullanılan kara barutlu (Black Powder) kurtarma sistemleridir lakin teknofest roket yarışmasının şartlarını göz önünde bulundurunca ve paraşütlerin yanı sıra faydalı yükün de roket dışına çıkarılması istendiği için kara barutlu kurtarma sistemleri bazı noktalarda yetersiz kalmaktadır bu yüzden karbondioksit tüpü kullanılan sistemler veya mekanik sistemler de kullanılmakta. Bu bahsettiğimiz sistemler de sabit bir tasarıma bağlı değil her takım veya her tasarımcı kendi roketine uygun şekilde bu tasarımları yapıyor. Bu noktada sabit kalan bir şey varsa oda sistemlerin çalışma mantığı. Bu yazımızda da kullanılan sistemlerin bazılarının temel mantığını, sistemlerin artı ve eksilerini size anlatmaya çalışacağız.

KARA BARUT

Kara barutlu kurtarma sistemleri yukarıda da belirttiğim gibi geleneksel olarak kullanılan kurtarma sistemidir. Basitçe anlatacak olursak bir miktar kara barutun biz hazne içerisine sıkıştırılıp, istenilen irtifada ateşlenmesi sonucu açığa çıkan gazın ortamda yüksek basınç oluşturmasıyla paraşütlerin roket dışarısına atılmasını kapsar. Bir merminin ateşlenmesi sonucu kurşunu fırlatması gibi.

Yukarıda ki görselde de görüldüğü gibi bir tarafı kapalı olan boş bir hazne içerisine kara barut koyularak sıkıştırılır ardından ateşleme teli barut içerisine konularak haznenin ağzı kapatılır bu kapatma işlemi bir bant ile yapılabilir. Yada dolu haznede görüldüğü gibi başka bir hazne içerisine konulan barut yine aynı şekilde sıkıştırılıp içerisine ateşleme teli konduktan sonra ağzı kapatılıp şekilde görülen sistem içerisine oturtulabilir. Bu kısım tamamen sizin tasarımınız ile ilgili. Bahsettiğim gibi temel mantığı barutu bir haznede sıkıştırıp uygun zamanda ateşleyerek ortaya çıkan yüksek basınç sayesinde paraşütleri roket dışarısına atabilmek.

Şimdi bu sistemin artı ve eksilerinden bahsedelim. Öncelikle artılarından bahsedecek olursak;

• Geleneksel bir yöntem olduğu için roketi kurtarma şansı daha fazladır.
• Diğer kurtarma sistemleri kadar maliyetli değildir. Uygun bir hazne,barut ve ateşleme teli ile sistemi tamamlayabilirsiniz.
• Sistemi üretip hazır hale getirmek için fazla bir zaman ayırmanıza gerek yok.
• Çok özel bir tasarımınız yoksa üretim için sanayiye gitmenize veya parça aramanıza gerek yok.
• Barut,hazne ve ateşleme telini kolay bir şekilde tedarik edebilirsiniz.

Eksilerinden bahsedecek olursak da ;

• Öncelikle sistemde barut olduğu için güvenlik açısından tehlikeli. Kullanılmasına izin verildiği senelerde yarışmacılara zarar veren üzücü örnekleri mevcut.
• Ateşleme sonucu ortaya çıkan ısı paraşütlerinize zarar verecek miktarda. Bu yüzden yanmaz kumaş kullanmalısınız veya paraşütler ile sistem arasında ısının geçişini önleyecek bir malzeme bulundurmalısınız.
• Ateşleme sonucu ortaya çıkan basınç paraşütleri roket dışına atabilecek miktarda olabilir lakin aynı şeyi faydalı yük için söyleyemeyiz. 4 kg’lık faydalı yükü roket dışına barut kullanarak atmak isterseniz daha fazla miktarda barut kullanmalısınız. Bu da daha fazla tehlike ve daha dayanıklı malzeme seçimi anlamına geliyor.
• Teknofestin şartları gereği barutu rokete en son entegre edecek şekilde bir tasarım yapmanız gerekmekte. Çünkü barut yarışma alanında sizden alınacak ve en son verilecektir.
• Önceki senelerde oluşan kazalar göz önüne alınınca hakemler barut konusunda çok hassas davranacaklardır. Motor için uygulanan hassasiyet barut içinde uygulanmakta.
• Sistemin sızdırmazlığını sağlamanız gerekir.

KARBONDİOKSİT TÜPLÜ SİSTEMLER

Karbondioksit tüpü bir çok alanda kullanılan bir malzeme akvaryumlardan tutun araçların tekerlerine hava basmaya kadar bir çok alanda da kullanılıyor. Model roketler için de temel olarak incelersek, tüpü patlatarak içerisinde bulunan karbondioksit gazını serbest bırakıp sistemde yüksek basınç elde etmek. Peki ne kadar bir basınç elde edebiliriz diye sorarsanız. Farklı ağırlıkta karbondioksit tüpleri mevcut. 12, 16, 45, 90 gram veya daha fazla boyutlarda ki karbondioksit tüplerini kullanabilirsiniz hangisini kullanacağınız tasarımınıza, roket dışına atmak istediğiniz kütleye ve roket üzerine etkiyen hava direncine göre değişiklik gösterir. Mesela 16 gramlık bir karbondioksit tüpü yaklaşık 13 psi kadar basınç oluşturur bu da yine yaklaşık olarak 90 kilopaskallık basınca eşittir.

Yukarıda görüldüğü gibi bir şekle sahip olan karbondioksit tüpü sivri olan kısmında ki ucunun delinmesi ile içerisinde ki gazı dışarıya bırakır. Önemli bir husus var ki bu patlatma işlemi için bir tasarıma veya bir düzeneğe ihtiyaç var. Karbondioksit tüplerini uygun bir şekilde patlatıp açığa çıkan gazı paraşütleri veya faydalı yükü roket dışına atacak şekilde yönlendirmek gerekecek. Bu nokta da ortaya çok farklı tasarımlar çıkabilir, bu tasarımlar sizin roketinizin genel tasarımı ve roket içerisinde ki parçaların dizilimine bağlı . Şuan temel mantığını anlattığımız için aşağıda ki görsellerde görüleceği gibi karbondioksit tüpü ucu sivri bir parça ile delinip açığa çıkan gazı uygun şekilde paraşüt veya faydalı yükünüzü roket dışına atacak şekilde yönlendirebilirsiniz yada gövdelerinizi ayırmak için yine açığa çıkan gazı gövdeleri ayıracak şekilde yönlendirebilirsiniz.

Her sistemde olduğu gibi bu sisteminde kendi içinde artı ve eksileri var.

Öncelikle artılarından bahsedelim;

• Barutta olduğu gibi patlama sonucu ortama ısı vermiyor aksine soğuk bir gaz salınımı mevcut.
• Karbondioksit tüplerini siz imal edemeyeceğiniz için hazır bir şekilde satın alabilirsiniz.
• Biraz kısıtlı olsa da geniş bir tasarım özgürlüğü sunuyor. Kendi roketinize uygun olabileceğini düşündüğünüz şekilde bir tasarım yapabilirsiniz.
• Sistem patladıktan sonra paraşütlerinize veya paraşüt iplerinize zarar vermez.
• Karbondioksit tüpü sayısını arttırır ve tasarımı da buna yönelik yaparsanız faydalı yükü de rahat bir şekilde roket dışına atabilirsiniz.

Eksilerine de göz atacak olursak;

• Barutlu sisteme göre daha pahalı olacaktır.
• Tasarım ve hesaplamaların detaylı ve dikkatli bir şekilde yapılması gerekir küçük bir hesap ve tasarım hatası bütün üretimi çöp edebilir.
• Tüplerin oturacağı hazneler ve tüpü delecek parça için işlenilmesi gereken parçalara ihtiyacınız olacak. Bu da sanayi yollarının görüneceği anlamına geliyor.
• Parçaların işlenmesi için universal veya cnc tornaya, frezeye yada diğer talaşlı imalat makinelerine gerek olacaktır bu makineleri bulunan bir işletmeyi ikna etmeniz gerekebilir.
• Üretimden önce kütle tahmini zordur.
• Bu hazneler genellikle metalden üretildiği için roketinizin kütlesi barutlu sistemlere göre biraz fazla olacaktır.
• Karbondioksit tüpü tek kullanımlıktır. Test yaptıktan sonra sistemde ki tüpleri yenilemeniz gerekir.
• Sistemin sızdırmazlığını sağlamanız gerekir.

MEKANİK SİSTEMLER

Mekanik sistemler denilince aslında ilk olarak akla yaylı sistemler geliyor. Aslında teknofest sürecine baktığımızda çok farklı mekanik sistemler mevcut, yayların yanı sıra lüks bir arabanın kapılarının açılması gibi çalışan sistemlerde gördük benim acelem yok yavaş yavaş çalışırım diyen lineer aktüatörleri de gördük dişli mekanizmalardan oluşan çarklı sistemleri de gördük. Bu başlık altında çok fazla tasarım olduğu için genelleme yaparak bir inceleme yapmak zorundayız çünkü bu tasarımların belirli bir standardı yok. Ben bu yazıda mekanik sistemler içerisinde en fazla kullanılan sistemlerden olan yaylı sistemlerin mantığını basitçe anlatmaya çalışacağım. Yaylı sistemlerde ki temel amaç yayı sıkıştırarak depolanan enerjiyi, yayı serbest bırakarak paraşütlerin ve faydalı yükü roket dışına atabilecek enerjiye dönüştürmek. Yani sıkıştır ve fırlat bu kadar. Ama iş üretim ve testlere gelince diğer sistemler gibi bununda basit olmadığını görüyoruz.

Mekanik bir sistem olduğu için hayal gücünüzün ulaşabildiği noktaya kadar tasarım yapma olanağınız var her ne kadar bu hayal gücünüzü üretim,malzeme, PARA gibi şeyler kısıtlıyor olsa da bu şartları sağladınız taktirde istediğiniz tasarımı ve üretimi yapabilirsiniz. Sistemin artı ve eksilerini incelemeden önce şuna değinmek istiyorum, yukarıda görülen basit tasarıma bakacak olursak aslında kendi içinde bir çok sorunun olduğunu görebiliriz. İlk sorun ise bu yaylı sistemin nasıl sıkıştırılacağı. Elle sıkıştırabilecek kuvvette ki yaylar kullanmanız roketin kurtarılması için ne kadar güvenilir olur bunu bir miktar düşünmeniz gerekir. Diğer sistemlerde olduğu gibi roket dışına atılacak kütle ne kadar, roketin maruz kaldığı hava direnci ne kadar, hatta roket burnunda veya gövdelerin entegrasyonu için plastik pinler kullanıyorsanız bu pinleri kırmak için gerekli kuvvetin ne kadar olduğunu hesap edip ona göre bir yay kuvveti ve tasarımı belirlemeniz lazım. Yani olay dönüp dolaşıp yine tasarıma geliyor. Örneğin faydalı yükü roket dışına atan bir sistem yapmak mı daha kolay olur yoksa sadece drag paraşütü roket dışına atan ve sonra drag paraşüt açılınca içine dolan hava yardımı ile faydalı yükün roket dışına çekildiği bir sistem yapmak mı daha kolay olur?

Yukarıda ki sistemin diğer bir sorunu ise yayı sıkıştırdıktan sonra nasıl serbest bırakılacağı. Aşağıdaki çizimde gösterecek olursak yayı kurduktan sonra bir metal pin yardımı ile yayı içinde bulunduğu hazneye sıkıştırıp daha sonra da bir servo motor yardımı ile pimi çekip yayı serbest bırakmaya çalıştığınız taktirde bir çok takımda olduğu gibi servo motorun metal pimi çekemediğini veya yayın metal pimi büktüğünü görürsünüz.

Bu yüzden ya pimi çekecek motorun çok güçlü olması gerekecek ki bu da daha fazla enerji demek ya da yayı serbest bırakmanın farklı bir yolunu bulmanız gerekecek.

Mekanik sistemlerin artı ve eksilerini de genel olarak inceleyip yazımıza son verelim.

Öncelikler artılarını inceleyecek olursak;

• Uygun gereçleri sağlayabilirseniz sınırsız bir tasarım olanağı var.
• Barutta ki gibi yanma olayı olmadığı için paraşüt ve iplerinize zarar vermez.
• Yapılan testler de malzeme harcamadan aynı sistemle tekrar tekrar test yapabilirsiniz. Barutlu veya karbondioksit tüplü sistemde sürekli malzemeyi yenilemeniz gerekir.
• Diğer sistemlerde olduğu gibi açığa çıkan bir gaz olmayacağı için gazı yönlendirmek zorunda değilsiniz.
• Ayrıca sızdırmaz bir sistem yapmanıza da gerek yok.

Eksilerini de incelersek

• Karbondioksit tüplü sistemlerde olduğu gibi sanayi yolları görünecek diyebilirim ama bunda daha az.
• Barutlu sistemlere göre daha pahalı olacaktır.
• Tasarım ve hesaplamaların detaylı ve dikkatli bir şekilde yapılması gerekir küçük bir hesap ve tasarım hatası bütün üretimi çöp edebilir.
• Roket, barutlu sisteme göre daha ağır olacaktır ve bu ağırlık roketin belirli bir noktasında olduğu için statik marjini dengeleme konusunda güçlük çekebilirsiniz.
• Üretimden önce kütle tahmini zordur.
• Yaylı sistemler için yayın kurulması ve yayın serbest bırakılması üzerinde kafa yorulması gerekecek bir noktadır.

Roket kurtarma sistemlerinde yaygın olarak kullanılan sistemleri bu zamana kadar edindiğimiz bilgi ve tecrübeler çerçevesinde anlatmaya çalıştım eksik gördüğünüz yerleri düzeltmek için veya aklınıza takılan yerleri sormak için yorum kısmından, mail adresimizden veya instagram hesabımızdan bize ulaşabilirsiniz.