Model roket

Aynı zamanda, düşük güç roketi olarak da bilinen model roket alçak irtifalara (genellikle 30 g bir model için 100–500 m civarında) ulaşmaya göre tasarlanan ve çeşitli yöntemlerle kurtarılan küçük bir roketdir.

Kalkış esnasındaki tipik bir model roket

Birleşik Devletler Ulusal Roketçilik Kurumu (NAR) Güvenlik Yönetmeliğine göre,[1] model roketler kâğıt, ahşap, plastik ve diğer hafif malzemelerden yapılır. Yönetmelik, ayrıca motor kullanımı, fırlatma yeri seçimi, fırlatma yöntemleri, fırlatma rampasının yerleşimi, kurtarma sistemi tasarımı ve açılmasının yanında diğer kuralları da içermektedir. 1960’ların başından beri, Model Roket Güvenlik Yönetmeliğinin metni pek çok model roket kiti ve motoru sayesinde hazırlanmıştır. Doğasında son derece yanıcı maddeler ve yüksek hızda hareket eden sivri uçlu cisimlerin birlikteliği var olmasına rağmen, model roketçiliğin tarihsel olarak çok güvenli bir hobi olduğu kanıtlanmış[2][3] ve ileride bilim insanı ve mühendis olacak çocuklar için önemli bir ilham kaynağı olması sebebiyle bu hobiye itibar edilmiştir.[4]

Saturn V ölçekli modelin fırlatılışı

Model roketçilik tarihi

On üçüncü yüzyılın başlarında Çinliler, eskiden sadece eğlence için kullanılan karabarutla çalışan cisimleri savaş silahları haline döndürdü. ‘Ateş okları’ adı verilen Çinliler'in bu ilkel roketleri sapan şeklindeki bir çeşit fırlatma rampasından ateşlendi. Karabarut dolu kapalı bir borunun bir ucunda yanma sonucunda ortaya çıkan sıcak gazların çıkması için bir delik vardı. Ayrıca bu roketlerde denge unsuru ve güdüm sistemi görevini gören uzun bir sopa bulunuyordu.[5] Kağıt üzerinde de olsa roket tasarımındaki gelişmeler ancak, sonraki birkaç yüzyıl sonra yapılmıştır. 1591 yılında Belçikalı Jean Beavie, önemli bir fikir olarak çok kademeli roketleri tanımlamış ve çizimlerini gerçekleştirmiştir. İki ya da daha fazla yakıt hücresinin üst üste yerleştirilmesi ve kademeli olarak ateşlenmesi olan çok kademelendirme uygulaması, roketin yerçekiminden kurtulma sorununa pratik bir çözüm sağlıyordu.[6] Yıllar süren araştırma ve denemelerden sonra birçok küçük roket üretilirken, ilk modern model roket ve daha da önemlisi model roket motoru lisanslı bir piroteknik uzmanı olan Orville Carlisle ve model uçak meraklısı kardeşi Robert tarafından 1954 yılında tasarlandı.[7] Aslında motor ve roketi Robert’in roket gücü ile olan uçuşa dayalı derslerinde kullanmak için tasarlamışlardı. Ama, Orville daha sonra Popular Mechanics dergisinde G. Harry Stine tarafından kaleme alınmış, gençlerin kendi roket motorlarını yapmaya çalışırken yaşanılan güvenlik problemleri ile ilgili yazıyı okudu. Sputnik’in fırlatılmasıyla birlikte, birçok genç kendi roket motorlarını yapmaya çalışırken sık sık üzücü sonuçlarla karşı karşıya kalıyorlardı. Bu girişimlerin bazıları gerçeğe dayalı Ekim Düşü filminde dramatize edilmiştir.[8] Carlisles gerçekleştirdikleri motor tasarımının yeni bir hobi için güvenli bir yol olduğunu ve pazarlanabileceğini düşündü ve bazı örnekleri Ocak 1957’de Mr. Stine’e gönderdi. White Sands Missile Range’da atış alanı güvenlik görevlisi olan Stine, modelleri yapıp uçurduktan sonra bu faaliyete yönelik olarak, atış alanındaki deneyimine dayalı bir güvenlik el kitabı tasarladı.

İlk Amerikan model roket şirketi Stine ve başkaları tarafından Denver, Colorado’da açılan Model Missiles Incorporated (MMI) idi. Stine’in sahip olduğu model roket motorları Carlisle tarafından tavsiye edilen yerel bir havai fişek şirketi tarafından yapılıyordu. Ama güvenilirlik ve teslimat sorunları Stine’i başkalarıyla temasa geçmeye zorladı. Stine en sonunda yerel bir havai fişek imalatçısının oğlu olan Vernon Estes’e ulaştı . Estes 1958 yılında Denver, Colorado’da Estes Industries kurdu ve MMI için katı yakıtlı model roket motorlarını imal etmeye yönelik olarak yüksek hızlı otomatik bir makine geliştirdi. "Mabel" lakaplı makine, güvenilirliği yüksek olan düşük maliyetli motorları Stine’in ihtiyacından çok daha fazla miktarlarda yaptı. Stine'in işleri durakladı ve bu durum Estes’i tek başına motor pazarında etkin bir duruma getirdi. Daha sonra, 1960 yılında model roket kitlerini pazarlamaya başladı ve zamanla Estes pazara hakim oldu. Estes şirketini 1961 yılında Penrose, Colorado’ya taşıdı. Estes Industries 1970 yılında Damon Industries tarafından satın alındı. Şirket bugün Penrose’da faaliyetini devam ettirmektedir .[9]

Centuri ve Cox gibi rakipleri 1960’lı, 1970’li ve 1980’li yıllarda Amerika’da kurulup kapansalar da Estes, hobinin gelişmesine yardımcı olmak için okullar ve Boy Scouts of America gibi kulüplere fiyat indirimi sunarak Amerikan pazarını kontrol etmeyi sürdürdü.[10] Son yıllarda, Quest Aerospace[11] gibi şirketler pazarın küçük bir bölümünü almış olsalar da Estes, bugün düşük ve orta güç roketçilik için roketler, motorlar ve fırlatma ekipmanlarının ana kaynağı olmaya devam etmektedir. Estes Karabarut Roket Motorları üretmekte ve satmaktadır.

Yüksek güç roketçiliğinin gelmesinden beri yani G sınıfından J sınıfına (her harf bir önceki harfin enerjisinin iki katı eneriye sahip olduğunu gösterir) kadar motorların bulunabildiği 1980’li yılların ortalarında, birkaç şirket daha büyük ve daha güçlü roketlere yönelik olan pazarı paylaştı. 1990 yılların başlarıyla birlikte, bir sürü motor üreticisi durmaksızın daha büyük ve çok daha yüksek maliyetlerde motorlar sağladığı halde Aerotech Consumer Aerospace, LOC/Precision ve Public Missiles Limited[12] (PML) liderlik konumunu almışlardı. Aerotech, Vulcan ve Kosdon gibi şirketler bu zaman zarfındaki fırlatmalarda yüksek güç roketlerini her zaman Mach 1nı kırdığı ve 3,000 m üzeri yüksekliklere eriştirdiği için çok popüler oldular. Yaklaşık beş yıllık bir süre içinde, devamlı üretilen mevcut en büyük motor N sınıfına ulaştı. N sınıfı motor, 1,000’den fazla birleştirilmiş D motorun gücüne eşit olup 50 kg ağırlığındaki roketleri kolaylıkla havalandırabilir. Özel ısmarlama motor yapımcıları bugünkü pazarın dışında çalışmalarına devam etmekte, genellikle renkli alev (kırmızı, mavi ve yeşil gibi ortak renkler), siyah duman ve kıvılcım kombinasyonlarını meydana getiren itici yakıtları oluşturdukları gibi bazen 17,000 metrenin üzerindeki ekstrem irtifa denemeleri içeren özel projeler içinde P, Q, ve hatta R sınıfı çok büyük motorlar yapmaktadırlar.

L sınıfı ya da daha yüksek motorlarda oldukça sık sık ortaya çıkan katastrofik motor arızaları nedeniyle yüksek güç motorlarının güvenilirliği 1980’li yılların sonu ve 1990’lı yılların başında önemli bir sorun oldu. Motor başına 300 doları aşan maliyetler üzerine, daha ucuz ve daha güvenilir bir çare bulmanın gerekli olduğu anlaşıldı. Aerotech tarafından tanıtılan tekrar doldurulabilir motor tasarımları (ön-arka kapakları vidalı ve döküm haldeki itici yakıt taneleri ile doldurulmuş metal kovanlar) birkaç yıl içerisinde çok tutuldu. Bu metal muhafaza kaplarının her fırlatmadan sonra sadece temizlenip itici yakıt ve atılan birkaç parça ile birlikte tekrar doldurulması gerekir. "Tekrar doldurmanın" maliyeti karşılaştırıldığında genellikle tek kullanımlık motorun yarısı kadardır. Tekrar doldurulabilir motorlar nedeniyle yine de kalkıştaki felaket (CATOs) bazen meydana gelmesine rağmen (çoğunlukla kullanıcı tarafından uygulanan kötü montaj tekniklerinden dolayı), fırlatmaların güvenilirliği önemli ölçüde arttı.[13]

Katı itici yakıtlı motorların itme kuvveti profilini, farklı itici yakıt tasarımlarını seçerek değiştirmek mümkündür. İtme kuvveti yanan yüzey alanı ile orantılı olduğundan dolayı, itici yakıt taneleri bir iki saniye süresince çok yüksek itme kuvveti üretmek ya da uzatılmış bir süre devam eden düşük bir itme kuvvetine sahip olmak için şekillendirilebilir. Roketin ağırlığı ile gövde ve kanatçıkların maksimum hız eşiğine bağlı olarak, uygun motor seçimleri performansı ve başarılı kurtarma şansını en üst düzeye çıkarmak için kullanılabilir.

Aerotech, Cesaroni, Rouse-Tech, Loki ve diğer firmalar tekrar doldurabilir motor boyutlarını ortak bir grup etrafında standartlaştırdılar. Donanımlarında ve tekrar doldurma seçeneklerinde büyük esneklik isteyen müşteriler olduğu sürece, özgün tasarımlar oluşturan ve bazen satışa sunan özel ısmarlama motor yapımcılarının hırslı bir grubu her zaman olacaktır.[14]

Önlemler ve güvenlik

Model roketçilik güvenli ve yaygın bir hobidir. G. Harry Stine ve Vernon Estes gibi kişiler NAR Model Roket Güvenlik Kurallarını geliştirip yayınlamalarının yanında [1][15][16] profesyonel olarak tasarlanmış ve üretilmiş model roket motorlarıyla, ticari olarak güvenli bir üretim gerçekleştirerek bu hobiye destek çıktılar. Bir kurallar listesi olan güvenlik yönetmeliği sadece National Association of Rocketry üyeleri için uyulması zorunlu kurallardır.

1950’li ve 1960’lı yıllarda hobinin gelişiminin getirdiği asıl motivasyon, tehlikeli motor tertibatları imal etmeden ya da direkt olarak patlayıcı itici yakıtlara el sürmeden uçan roket modelleri yapmak için gençlere imkân sağlaması oldu .

NAR ve TRA bir patlayıcı madde olmasına rağmen yüksek güç motorlarında en çok kulanılan itici yakıt olan Amonyum Perkloratlı Kompozit İtici Yakıt(APCP)’ın sınıflandırması hakkında Alkol, Tütün, Ateşli Silahlar ve Patlayıcılar Bürosu (ABD)(BATFE) aleyhinde başarıyla dava açtılar. 13 Mart 2009 tarihinde DC District mahkeme yargıcı Reggie Walton’ın kararıyla, BATFE yönetmeliğinden hobi roketçilikle ilgili olan düzenleme hariç tutularak APCP tanzim edilmiş olan patlayıcı listesinden çıkarıldı.[17]

Model roket motorları
Basit bir model roket motorunun anatomisi. Tipik bir motor yaklaşık 7 cm. uzunluğundadır. 1. Nozül; 2. Zarf; 3. İtici yakıt; 4. Gecikme barutu; 5. Fırlatma barutu; 6. Üst kapak

Küçük model roket motorlarının çoğu, gövdeleri kartondan ve nozülleri kalıplanmış hafif kilden yapılmış itici kuvvet sınıfı kademeli olarak A ile G arasında değişen tek kullanımlık motorlardır. Model roketlerde genellikle ticari olarak üretilmiş karabarut roket motoru kullanılır. Bu motorlar National Association of Rocketry, Tripoli Rocketry Association (TRA) ya da Canadian Association of Rocketry (CAR) tarafından test edilir ve onaylanır. Karabarut motorlarının itici kuvvet aralığı 1/8A ile E arasında olmasına ragmen birkaç F karabarut motoru da yapılmıştır.

Karabarut çok kırılgan olduğu için fiziksel olarak çok büyük karabarut model roket motorları genellikle E-sınıfına kadar olmaktadır. Büyük bir karabarut motoru yere düşer ya da birçok kez sıcak/soğuk döngülerine maruz kalırsa (ör. kapalı bir araçta yüksek ısıya maruz kalırsa), itici yakıtta kılcal kırıklar oluşabilir. Bu kırıklar itici yakıtın yüzey alanı artırdığından dolayı, motor ateşlendiğinde, itici yakıt çok daha hızlı yanar ve motorun içinde normal iç yanma odası basıncından daha büyük basınç oluşur. Bu basınç kâğıt zarfın dayanıklılığını aşabilir ve motorun patlamasına yol açabilir. Patlayan bir motor, model rokette basit bir motor borusu yırtılmasından ya da gövde borusunda kurtarma sisteminin şiddetle fırlamasına (ve bazen de tutuşmasına) kadar uzanan bir hasara neden olabilir.

Bu nedenle, D ile E’den daha yüksek güç düzeyindeki roket motorlarında sert bir plastik zarf içindeki amonyum perklorat, potasyum nitrat, alüminyum tozu ve kauçuksu bir bağlayıcı madde içeriğinden yapılmış kompozit itici yakıtlar kullanılır. Uzay mekiğinin katı yakıtlı destek motorlarında kullanılana benzeyen bu tür itici yakıt karabarut gibi kırılgan olmayıp motor güvenilirliğini ve itici yakıttaki kırılmalara dayanıklılığı arttırır. Bu motorların itici kuvveti D ile O arasında değişkenlik gösterir. Kompozit motorlar birim ağırlık başına (özgül itici kuvvet) karabarut motorlarından daha fazla itici kuvvet üretirler.

29/40-120 kovana uygun olarak Aerotech Consumer Aerospace firması tarafından yapılmış bir motorun parçaları. 1. Motor Kovanı 2. Arka Kapak 3. Ön Kapak 4. İtici Yakıt Liner 5. İtici Yakıt Taneleri (C-Yarık geometri şekilli) 6. Geciktirici Yalıtkanı 7. Geciktirici Tane ve Ara Halkası 8. Paraşüt Fırlatma Barutu 9. Geciktirici O-Ring 10 & 11. Ön ve Arka O-Ring Halkaları 12. Ön Yalıtkan 13. Nozül 14. Elektikli Ateşleyici

Tekrar doldurulabilir kompozit itici yakıt motorları da bulunmaktadır. Uçları vidalı ya da özel geçmeli şekilde(contalı kapak) yapılmış, çatlamayan özel alüminyum motor zarfları içerisine itici yakıt taneleri, o-ringler ve rondelalar (genleşen gazları kontrol altına almak için)ile geciktirici tane ve fırlatma barutunun montajını, kullanıcının yapmasını gerektirdiği motorlar ticari olarak üretilmiştir. Tekrar doldurulabilir motorun avantajı maliyetidir: Birincisi, ana zarf tekrar kullanılabildiği için tekrar doldurulabilir motorun maliyeti aynı itici kuvvetli tek kullanımlık motorlardan önemli ölçüde daha azdır. İkinci olarak, büyük kompozit motorların montajı yoğun iş gücü gerektirip otomasyonu zordur; bu işin müşterinin üzerinden alınmış olması maliyetin düşmesiyle sonuçlanır. Tekrar doldurulabilir motorlar D sınıfından O sınıfına kadar bulunmaktadır.

Motorlar elektrik enerjisiyle ateşlenir. Bu ateşleme pirojen kaplı kısa bir nikrom, bakır ya da alüminyum köprülü telden oluşan elektrikli kibriti nozülün içine itilip yanmaz kâğıt, lastik bant, plastik tıkaç ya da maskeleme bantıyla yerinde sabitlenmesiyle olur. İtici yakıtın üstünde esas itibarıyla itme kuvveti olmayan ancak roket yavaşlarken ve çizdiği yay şeklindeki uçuş yolu boyunca duman üreten izleme gecikme barutu vardır. Gecikme barutu tamamen yandığında, kurtarma sistemini açmak için kullanılan fırlatma barutunu ateşler.

Performans

Bir model motorun itici kuvveti (itme kuvveti –zaman eğrisi altında kalan alan) motorun sınıfını belirlemekte kullanılır. Motorlar, 0 - 40 Ns (Newton*saniye) arasında bir itici kuvvet aralığını kapsayan 1/4A dan O ve daha ilerisine kadar sınıflar halinde ayrılır. Karabarut roket motorları genellikle sadece E sınıfına kadar üretilir. Her sınıfın üst sınırı bir önceki sınıfın üst sınırının iki katıdır. "Model Roketçilik" roketlerinde sadece G ve daha düşük güçteki motorlar kullanılır.[18] Daha büyük itme kuvvetine sahip motorları kullanan roketler yüksek güç roketi olarak kabul edilir.

  Sınıf Toplam İtici Kuvvet
(Metrik Standart)
1/4A0.313-0.625 N•s
1/2A0.626-1.25 N•s
A1.26-2.50 N•s
B2.51-5.0 N•s
C5.01-10 N•s
D10.01-20 N•s
E20.01-40 N•s
F40.01-80 N•s
G80.01-160 N•s

Aşağıdaki motor performans örneklerinde Estes roket motorlarından elde edilmiş değerler kullanılmıştır.[19]

Mini karabarut roket motorları (13 mm çap) için, maksimum itme kuvveti 5 - 12 N, toplam itici kuvvet 0.5 - 2.2 Ns ve yanma süresi 0.25 - 1 saniye arasındadır. ‘Normal boyutlu’ Estes roket motorları (18 mm çap) için, üç sınıf vardır: A, B ve C. 18 mm çaptaki A sınıfı motorların maksimum itme kuvveti 9.5 - 9.75 N, toplam itici kuvveti 2.1 - 2.3 Ns ve yanma süresi 0.5 - 0.75 saniye arasındadır. 18 mm. çaptaki B sınıfı motorların maksimum itme kuvveti 12.15 - 12.75 N, toplam itici kuvveti 4.2 - 4.35 Ns ve yanma süresi 0.85 - 1 saniye arasındadır. 18 mm çaptaki C sınıfı motorların maksimum itme kuvveti 14 – 14.15 N, toplam itici kuvveti 8.8 - 9 Ns ve yanma süresi 1.85 - 2 saniye arasındadır.

Ayrıca, Estes’in büyük (24 mm çap) roket motorlarında 3 sınıf bulunur: C, D ve E. 24 mm çaptaki C sınıfı motorların maksimum itme kuvveti 21.6 - 21.75 N, toplam itici kuvveti 8.8 - 9 Ns ve yanma süresi 0.8 - 0.85 saniye arasındadır. 24 mm çaptaki D sınıfı motorların maksimum itme kuvveti 29.7 - 29.8 N, toplam itici kuvveti 16.7 - 16.85 Ns ve yanma süresi 1.6 - 1.7 saniye arasındadır. 24 mm çaptaki E sınıfı motorların maksimum itme kuvveti 19.4 - 19.5 N, toplam itici kuvveti 28.45 - 28.6 Ns ve yanma süresi 3 - 3.1 saniye arasındadır.

Birkaç bağımsız kaynak, Estes model roket motorlarının sık sık yayınladıkları itme kuvveti özelliklerini karşılamadığını gösteren ölçümleri yayınladı.[20][21][22]

Motor sınıflandırma
Roket motorları. Soldan itibaren, 13 mm A10-0T, 18 mm C6-7, 24 mm D12-5, 24 mm E9-4, 29 mm G40-10.

Estes Industries ve Quest Aerospace gibi firmalar tarafından üretilen model roket motorları motor hakkında birçok şeyi belirten bir kodla (A10-3T ya da B6-4 gibi) damgalanmıştır.

En küçük motor 6 mm. çapındaki Quest Micro Maxx motorlarıdır. Apogee Components firması 10.5 mm mikro motorlar üretmişse de 2001 yılında üretimini durdurmuştur. Estes 18 mm çapında ve 70 mm boyunda standart A, B ve C motorlar üretirken 13 mm çapında ve 45 mm boyunda mini boyutlu motorlar da üretmektedir. Ayrıca C, D ve E sınıfı daha büyük karabarut motorları mevcuttur; 24 mm çapındaki bu motorlar ya 70 (C ve D motorlar) ya da 95 mm (E motorlar) boyundadırlar. F ve G gibi bazı tek kullanımlık motorlar 29 mm çapındadır. Yüksek güç motorları (genellikle tekrar doldurulabilir) 38 mm, 54 mm, 75 mm ve 98mm çapında bulunmaktadır.

İlk harf

Kodun başındaki harf motorun toplam itici kuvvet aralığını (genellikle newton-saniye olarak ölçülür) gösterir. Ardışık alfabetik sıradaki her harf önceki harfin sahip olduğu itici kuvvetin iki katı kadar bir kuvvete sahiptir. Bu, bir "C" motorun toplam itici kuvvetinin bir "B" motorun toplam itici kuvvetinin iki katı demek değildir. "B" motorlar 2.51-5.0 N-s aralığında iken C motorlar sadece 5.01-10.0 N-s aralığındadır. Ayrıca "¼A" ve "½A" simgeleri de kullanılmaktadır. Harf kodları hakkında daha ayrıntılı bilgi için, bkz. Model roket motoru sınıflandırması.

Örneğin, Estes-Cox Corporation tarafından üretilen bir B6-4 motorun toplam itici kuvveti 5.0 N-s. olarak belirlenmişken Quest Aerospace tarafından üretilen bir C6-3 motorun toplam itici kuvveti 8.5 N-s. dir.[23]

İlk rakam

Harften sonra gelen rakam motorun ortalama itme kuvvetini newton birimi olarak gösterir. Daha yüksek bir itme kuvveti daha yüksek kalkış hızlanmasına neden olacağından daha ağır bir modeli fırlatmak için kullanılabilir. Aynı harf sınıfı içinde, daha yüksek bir ortalama itme kuvveti aynı zamanda daha kısa bir yanma süresini ifade eder (ör., bir B6 motoru bir B4 motorunun yandığı süre kadar yanmasa da başlangıçtaki itme kuvveti bir B4 motorundan daha fazla olacaktır). Aynı harf sınıfı içinde farklı ilk rakama sahip olan motorlar genelliklikle farklı ağırlıktaki roketlere göredir. Örneğin, roketlerin yüksek irtifalara ulaşabilmeleri bakımından, hafif bir roketin başlangıç itme kuvvetinin daha az olması ve yanma süresinin uzun süreli olması gerekirken ağır bir roketin fırlatma rampasından ayrılabilmesi için başlangıç itme kuvvetinin daha fazla olması gerekmektedir.

Son rakam

Son rakam itme evresinin sonu ile fırlatma barutunun ateşlenmesi arasındaki saniye olarak gecikme süresidir. Son rakamı sıfırla biten karabarut motorları gecikme süresine ya da fırlatma barutuna sahip değildir. Bu motorlarda geciktirme elemanının ve üst kapağın olmayışı ileriye doğru yanmaya ve bir üst kademe motorunu ateşlemek için malzemenin yanmasına imkân tanır. Bundan dolayı bu tür motorlar genellikle çok kademeli roketlerde ilk kademe motoru olarak kullanılır.

"P" kodu motorun "tapalı" olduğunu gösterir. Bu durumda, fırlatma barutu olmasa da, bir üst kapak bulunmaktadır. Tapalı bir motor, takla atan küçük roketler ya da R/C planör roketler gibi standart bir kurtarma sistemine ihtiyaç duymayan roketlerde kullanılır. Tapalı motorlar, kurtarma sistemini harekete geçirmek için kullanılan elektronik altimetreler ya da zamanlayıcıların kullanıldığı büyük roketlerde de kullanılır.

Kompozit motorlar, genellikle gecikme süresinden sonra o üreticiye ait motorda farklı itici yakıt formülasyonları (renkli alev ya da duman üreten)nın kullanıldığını gösteren bir harf ya da harflerin kombinasyonuna sahiptir.

Tekrar doldurulabilir motorlar
Aerotech Tekrar Doldurulabilir motor kovanları. Soldan sağa: 24/40, 29/40-120, 29/60, 29/100, 29/180, 29/240

Tekrar doldurulabilir roket motorları yukarıda tarif edilen tek kullanımlık model roket motorları gibi aynı şekilde tanımlanır. Ancak, tekrar doldurulabilir roket motor kovanlarının hem çapı hem de maksimum toplam itici kuvvetini tanımlayacak çap/itici kuvvet şeklinde ek bir gösterimleri vardır. Bundan sonra, itici yakıt tipini gösteren bir dizi harf vardır. Ama, tekrar doldurulabilir motor sistemleri üreten bütün firmalar motorları için aynı gösterimleri kullanmazlar.

Maksimum toplam itici kuvveti 60 newton-saniyelik 29-milimetre-çaplı kovana uygun tasarlanmış bir Aerotech consumer aerospace tekrar doldurulabilir roket motoru itici kuvvet tanımlamasına ek olarak 29/60 şeklinde markalama bulundurur.

Oysaki, Cesaroni Technology Incorporated (CTI) motorlarında farklı bir kodlama kullanmaktadır. Bu motorlarda en önce "Pro" arkasından motorun çapını milimetre olarak temsil eden bir sayı vardır. Örneğin, Pro38 motor 38mm çapında bir motordur.[24] Bundan sonra, yeni bir karakter dizilişi vardır. Bu diziliş biçiminde önce newton-saniye olarak itici kuvvet, ardından motor sınıflandırma, newton olarak ortalama itme kuvveti en sonunda tire işareti ve saniye olarak gecikme süresi gelir. Örneğin, Pro29 110G250-14 itici kuvveti 110 Ns, itme kuvveti 250 N ve 14 saniyelik gecikme süresi olan bir G motordur.[25]

Model roket kurtarma yöntemleri

Model ve yüksek güç roketleri güvenli bir şekilde kurtarılmak ve defalarca uçurulmak üzere tasarlanmıştır. En yaygın kurtarma yöntemleri paraşüt ve şerit kurtarma yöntemleridir. Paraşüt genellikle motorun fırlatma barutu tarafından burun konisiyle birlikte dışarıya doğru atılır. Burun konisine bağlı olan paraşüt, burun konisi tarafından dışarıya çekilir ve roket yumuşak bir iniş yapar.

Tüy sıklet kurtarma

Sadece en ufak roketler için uygun olan bu kurtarma usulündeki en basit yaklaşım, motor fırlatma barutunun ateşlenmesinden sonra roketin yeryüzüne gerisin geriye düşmesine izin verilmesidir. Takla kurtarmadan biraz farklı olan bu kurtarma, roketin yeryüzüne gerisin geriye dönüş yolunda balistik yörüngeye girmesini önlemek için bazı sistem dengelerini bozmaya dayanmaktadır.

Takla kurtarma

Küçük roketler ya da kesit alanı büyük roketler için uygun olan bir başka basit yaklaşım, roketin yeryüzüne gerisin geriye takla atarak düşmesidir. Yere doğru düştükçe, balistik yörüngeye kararlı bir halde girecek herhangi bir rokette takla kurtarma yöntemini kullanmak güvenli değildir. Bunu önlemek için, fırlatma barutu buna benzer bazı roketlerde motoru roketin arkasına kaydırmak için kullanılır. Bu sayede ağırlık merkezi basınç merkezinin arkasına taşınır ve roket kararsız hale gelir.

Burun atışlı kurtarma

1950’li yılların ilk modellerinde ve bazen modern örneklerde kullanılan bir başka çok basit kurtarma tekniği, burun atışlı kurtarmadır. Motorun fırlatma barutu roketin burun konisini (genellikle lastik, Kevlar ip ya da başka bir tür kordondan yapılmış şok kordonuyla gövdeye bağlıdır) gövde borusundan çıkarıp, roketin aerodinamik profilini bozar. Bu durum sürüklenmenin artmasına neden olur ve roketin uçuş hızını iniş için güvenli bir hıza düşürür. Burun atışlı kurtarma sadece çok hafif roketler için uygundur.

Paraşüt/Şerit
Paraşüt kurtarmanın tipik bir problemi.

Paraşüt/şerit yaklaşımı çoğu kez küçük model roketlerde kullanılsa da, roketin büyüklüğüne bağlı olarak paraşütün büyüklüğü göz önüne alınmak suretiyle büyük roket modelleriyle de kullanılabilir. Paraşütün açılması ya da şeritin dışarıya atılmasında motorun fırlatma barutunun oluşturduğu kuvvet kullanılır. Paraşüt, gövdeye paraşüt ipleriyle ya doğrudan doğruya ya da dolaylı olarak bir şok kordonu ile gövdeye bağlı olan burun konisine bağlanır. Genellikle, bir parça ya da bir yumak yanmaz kâğıt ya da malzeme paraşüt ya da şeritten önce gövdenin içine yerleştirilir. Bu durum, fırlatma barutunun yanmaz malzeme, paraşüt ve burun konisini kurtarma donanımına zarar vermeden fırlatmasını sağlar. Hava direnci roketin düşüşünü yavaşlatır. Kurtarma düzgün, kontrollü ve yumuşak bir inişle sonuçlanır.

Planör kurtarma

Planör kurtarmada, fırlatma barutu ya bir kanat profili (kanat) açar ya da motordan bir planörü ayırır. Uygun bir şekilde yapılmışsa, roket/planör spiral bir süzülmeye girecek ve güvenli bir şekilde yere dönecektir. Bazı durumlarda, radyo kontrollü roket planörler R/C model uçakların uçuruluşu gibi bir pilot tarafından birçok şekilde yeryüzüne gerisin geriye indirilirler.

Helikopter kurtarma

Fırlatma barutu, birkaç yöntemden biri ile, helikopter biçimli palleri açar ve roket yeryüzüne gerisin geriye otorotasyon yaparak iner. Motorun geri tepmesi basınç oluşturup burun konisi dışarıya atıldığında, helikopter kurtarma genellikle meydana gelir. Bu kısımda burun konisi ile üç ya da daha fazla pale bağlı lastik bantlar bulunur. Lastik bantlar palleri roket gövdesinin içinden çekip çıkarır. Paller yumuşak bir iniş için yeterli sürüklenmeyi sağlar. Bazı roketlerde, pallerin yanı sıra kanatçıklar da kullanılır. Bu tür roketlerde, roketin fırlatımı sırasında kanatçıkları yerinde tutan roketin dışındaki çıkık sekmelerin içinde bulunduğu bir boruyu fırlatma barutu iter. Daha sonra, sekme lastik bantı serbest bırakır- kanatçıklar ortaya çıktıktan sonra helikopter pozisyonu alıncaya kadar ekseni etrafında döner.

Aygıt kullanma

Hava fotoğrafçılığı

Fotoğraf makineleri ve video kameralar uçuş sırasında fotoğraf ve görüntü çekmek için roketlerle birlikte fırlatılabilir. Astrocam, Snapshot film kamera, Oracle veya en yeni model olan Astrovision dijital kameralar (hepsi Estes ürünüdür) veyahut ev yapımı muadilleriyle donatılmış model roketler hava fotoğrafı çekmek için kullanılabilir.[26][27]

Bu hava fotoğrafları çeşitli yöntemlerle çekilebilir. Mekanize zamanlayıcılar ya da rüzgar direncine karşılık veren flaplar tarafından çekilen ip gibi pasif yöntemler kullanılabilir. Mikroişlemcili denetleyiciler de kullanılabilir. Ancak, roketin hızı ve hareketi bulanık fotoğraflara neden olabilir. Yerden gökyüzüne kadar roket noktalarında oluşan çok hızlı ve değişken aydınlatma koşullarının video kalitesi üzerine de bir etkisi olabilir. Video kareleri de panorama oluşturmak için bir araya getirilebilir. Paraşüt sistemlerinin çalışmama ya da arıza yapma eğilimli olabildikleri için, model roket kameralarının yere çarpma etkisinden korunmaları gerekir.

Ayrıca roketlerle kısa dijital videolar da kayıt edilebilir. Piyasada yaygın olarak kullanılıp her ikisi de Estes tarafından üretilen Astrovision ve Oracle adında iki model mevcuttur. Uçuş esnasında 4 saniyelik video çeken (tanıtımında 16 saniye densede gerçekte 4 saniyelik video çeker ve oynatır) Astrocam ayrıca videodan daha yüksek bir çözünürlüğe sahip arka arkaya üç dijital hareketsiz görüntüyü alabilir. Astrovision roketinde B4-4, B6-4 ile C6-5 motorları kullanılır. Oracle daha pahalı bir seçenek olmasına rağmen uçuş ve kurtarmanın büyük bir bölümünü ya da hepsini çekebilmektedir . Genellikle, bu rokette "D" motorlar kullanılır. Oracle Astrovision roketinden daha uzun olup piyasada daha çok tanınmaktadır. Bununla birlikte, "anahtarlık kameralar" da oldukça yaygın olup sürüklenmeyi önemli oranda artırmadan hemen hemen her rokette kullanılabilir.

Aynı zamanda, video çekimi için iki yöntemin kullanıldığı ve üzerlerinde kamera taşıyan deneysel ev yapımı roketlerde vardır.

Aygıt yerleştirme ve deneme

Elektronik altimetreli model roketler maksimum hız, ivme ve irtifa gibi elektronik veriyi raporlayabilir ya da kaydedebilir. Bu nicelikleri belirleyen iki yöntem şunlardır a) bir ivme ölçer ve bir zamanlayıcı ivme- hız ve yükseklik olarak geriye doğru çalışır b) yüksekliği bulmak için, zamanlayıcıya sahip roketin üzerindeki bir barometre (yerdeki basınç farkı ile havadaki basınç farkından) hız ve ivme ölçümlerinin sürelerini tespit ederek ileriye doğru çalışır.

Roket modelciler genellikle roket boyutları, şekilleri, taşıdıkları yükler, çok kademeli roketler ve kurtarma yöntemleriyle deney yaparlar. Bazı roketçiler de büyük roketler, uzay gemileri ya da füzelerin ölçekli modellerini yaparlar.

Yüksek güç roketçiliği
Ana madde: Yüksek güç roketçiliği

Düşük güç model roketlerinde olduğu gibi, yüksek güç roketleri de hafif malzemelerden yapılır. Model roketlerden farklı olarak, yüksek güç roketlerinin uçuş sırasında maruz kalacağı genellikle Mach 1 (340 m/s) hız sınırı ve 3,000 m. üzerindeki irtifanın yaratacağı yüksek streslere dayanması için çoğu kez fiberglas, kompozit malzemeler ve alüminyum gibi kuvvetli malzemeler gerekir. Diğer hava araçlarına olan potansiyel riskinden dolayı, genellikle ilgili mercilerle bağlantı gerekmektedir.

Yüksek güç roketleri H sınıfından O sınıfına kadar olan büyük motorlarla ve kalkışta 1,500 gram veya daha fazla ağırlıkta çalışırlar. Uçuş maliyetini azaltmak için, motorları tek kullanımlıktan ziyade neredeyse hep tekrar doldurulabilir motorlardır.. Motorların ateşlenmesi ya da paraşütlerin açılma zamanının saptanabilmesi için bir altimetre ya da ivme ölçer kullanılarak, kurtarma ve/veya çok kademeli ateşleme küçük yerleşik bilgisayarlar tarafından başlatılabilir

Yüksek güç model roketleri, kameralar ve GPS üniteleri gibi cihazları içeren büyük yükler taşıyabilir.

Model roketçilikten farklılıkları

Bir yüksek güç roketi aşağıdaki kriterlerden en az birini yerine getirmelidir:

  • Roketin ağırlığı 1,500 gramdan fazla olmalıdır.
  • Kullanılan motor 125 gramdan fazla itici yakıt içermelidir.
  • Kullanılan motorun itici kuvveti 160 Newton-saniyeden ( H sınıfı veya yukarısı) fazla ya da çok kademeli motor kullanılıyorsa toplam itici kuvveti 320 Newton-saniyeden fazla olmalıdır.

Ayrıca bakınız

Kaynakça
  1. "Model Rocket Safety Code". National Association of Rocketry. 5 Şubat 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Mart 2015.
  2. "Safety". National Association of Rocketry. 7 Şubat 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Temmuz 2012.
  3. "Model Rockets". exploration.grc.nasa.gov. National Aeronautics and Space Administration. 17 Ekim 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Temmuz 2012.
  4. "Organizational statement of the NAR" (PDF). National Association of Rocketry. 3 Mart 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Mart 2015.
  5. "Arşivlenmiş kopya". 28 Temmuz 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Mart 2015.
  6. "Black Powder Rocket Propellant". Nichropulse Rocketry. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Mart 2015.
  7. "Rocket (Black Powder)". PyroGuide. 10 Nisan 2010. 13 Mayıs 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Temmuz 2012.
  8. Hickam, Homer H (2000). Rocket Boys. Random House Publishers, Inc. ISBN 0-385-33321-8.
  9. "About Estes". Estesrockets.com. 22 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Temmuz 2012.
  10. "Estes Rockets". Estes Rockets. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Temmuz 2012.
  11. "Great Buys Check Out Other Value Packs". Quest Aerospace. 26 Kasım 2009. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Temmuz 2012.
  12. "Public Missiles, Ltd. Online Webstore". Publicmissiles.com. 1 Nisan 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Temmuz 2012.
  13. "a Rocket Science Resource for Experimental Rocketeers". Arocketry.net. 5 Şubat 2005. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Temmuz 2012.
  14. "Estes Rockets, Model Rockets, Rocket Engines-Belleville Wholesale Hobby - Custom". Bellevillehobby.com. 30 Haziran 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Temmuz 2012.
  15. "Radio Control Rocket Glider Safety Code". 10 Aralık 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Mart 2015.
  16. "High-Power Rocket Safety Code". 5 Aralık 2006 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Mart 2015.
  17. "APCP not an explosive, rules Judge Reggie B. Walton". Planet News. 16 Mart 2009. 15 Kasım 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Eylül 2010.
  18. "Arşivlenmiş kopya". 28 Eylül 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Mart 2015.
  19. "Arşivlenmiş kopya". 22 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Mart 2015.
  20. Penn, Kim and William V. Slaton, Measuring Model Rocket Engine Thrust Curves, The Physics Teacher -- December 2010 -- Volume 48, Issue 9, pp. 591.
  21. An Investigation into the Combustion and Performance of Small Solid-Propellant Rocket Motors 13 Mart 2012 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. M.G. Carter. University of New South Wales at the Australian Defense Force Academy. 2008.
  22. Measuring thrust and predicting trajectory in model rocketry M. Courtney and A. Courtney. Cornell University Library. 2009.
  23. National Association of Rocketry web site: http://nar.org/SandT/NARenglist.shtml 13 Ağustos 2006 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
  24. "Pro-X - A better way to fly". 27 Ağustos 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Temmuz 2012.
  25. "Pro29® high power rocket motor reload kits". 13 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Temmuz 2012.
  26. "Video Camera on Model Rocket". Teamten.com. 5 Haziran 2011. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Temmuz 2012.
  27. "Cameras On Model Rockets". 321rockets.com. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Temmuz 2012.

Dış bağlantılar
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.