Rokete Giriş

GİRİŞ

Bir çok insan roketleri düşündüğünde, akıllarına ilk gelen şey NASA ve onun uzay keşif programlarıdır. Nasa ilk roketlerini yapmaya başladığında, roketleri bugün yapılmış model roketlere benziyordu. Roket yapmak için dört tane ana parçayı birleştirdiler. Bunlar burun konisi, gövde, yakıt ve motordu. NASA'nın yaptığı ilk roketlerde canlıların seyahat ettiği hayat kabinleri, roketin önünde uçta oluyordu. NASA bugün çok farklı bir sistem kullanıyor. Yaşam kabini artık etrafında roketler bulunan bir mekiğin içinde. Bu sistemde roketler mekiği uzaya taşıyor.

ROKET MOTORU NASIL ÇALIŞIR?

Bir roket motoru konvansiyonel motor gibi değildir. Konvansiyonel motorlarda yanan yakıt sonucu oluşan patlama bir pistonu iter ve piston ise krank şaftını döndürür. Yani bu tip motorlar tekerleri sürebilmek için dönme hareketinden faydalanır. Ayrıca elektrik motorları da dönme enerjisinden faydalanarak çalışırlar. Roket motorları ise tepki yöntemi ile çalışır. Roketin gövdesinde bulunan yakıt kimyasal reaksiyon sonucu yanar ve roketin arkasından dışarı doğru hareket eder. Yakıtın roketten dışarı doğru olan bu hareketi sonucunda bir itme gerçekleşir ve roket ilerler. Bu olay Newton'un temel kanunlarından birisinin uygulanışıdır. "Her etki için eşit ve zıt bir tepki vardır"

Bu şema Newton yasalarının roket üzerindeki gösterimidir.(http://www.howstuffworks.com/rocket.htm)

Bir roket motorunun gücü itiş cinsinden hesaplanır, birimi ise kilonewton veya libre dir. Bir librelik itme, 450 gram ağırlığındaki bir cismi havada sabit tutmak için gereken itme kuvvetidir. Roketler bu itmeyi oluşturabilmek için temelde iki tip yakıt yakarlar, katı yakıtlar ve sıvı yakıtlar. Bu sebepten dolayı roketler genelde yakıt tiplerine göre sınıflandırılırlar.

Katı Yakıtlı Roketler

Katı yakıtlı roketle tarihte bilinen ilk roketlerdir. İlk defa Antik Çin'de icat edildiler ve günümüze kadar kullanıldılar. Katı roket yakıtının kimyasal bileşeni barutun kimyasal bileşeni ile çok benzerdir. Ancak yine de aynı değildir. Bir roketi çalıştırmak için hızlı yanan bir yakıta ihtiyacınız vardır fakat barut patlamaya müsait bir yakıttır, bu özelliği onu roketlerde kullanılamaz kılıyor. Ancak kimyasal içeriğinde biraz değişiklik yapınca onu hızlı yanan fakat patlamayan bir yakıt haline getirebiliyorsunuz. Katı yakıtlı roketlerin en büyük sorunlarından birisi, yanma tepkimesi bir kere başladığı zaman bir daha durduramıyor ve yeniden tepkime başlatamıyorsunuz. Bu sebeple bu tip roketler tek sefer çalışarak istenilen işi yapabilecek yerlerde kullanılır. Örneğin füzelerde veya besleme roketlerinde.

Katı yakıtlı bir roketin ateşleme öncesinde ve sonrasındaki durumunun bir şeması. Koyu yeşil olan kısım yakıttır. Ateşlemeden sonra turuncuyla gösterilmiştir.

(http://www.howstuffworks.com/rocket.htm)

Sıvı yakıtlı roketler

İlk sıvı yakıtlı roket Robert Goddard tarafından 1926 da yapılmıştır. Sıvı yakıtlı roket fikrini anlaması kolaydır. Bir yakıt ve bir yakıcı, bu kadar basit. Goddard'ın sisteminde bunlar benzin ve sıvı oksijendi. Bu sıvılar bir yanma odasına pompalanır. Burada bir yanma reaksiyonu gerçekleşir ve yanan madde genleşerek roketi iter. Genleşen gaz nozzle boyunca hareket eder ve roketi yüksek hızlara çıkarır.

Bu şema sıvı yakıtlı bir roketin şemasıdır. Şemaya bakarak sıvı yakıtlı roketlerin katı yakıtlılara kıyasla daha karmaşık olduğunu anlayabilirsiniz.

(http://www.howstuffworks.com/rocket.htm)

Ekleme: Roketler yanma tepkimesi sayesinde çalışırlar. Yanma için oksijen olması gerekmektedir. Atmosfer dışında çalışan roketlerde yanma olması için gereken yakıcı kimyasallar roketin içine önceden konduğu için, uzayda da çalışabilirler.

ROKET GÖVDESİ VE BURUN

Roket Gövdesi

Roket gövdesi aslında işlevsel olarak bir roketin önemli parçalarından birisi değildir ancak konstrüksyion olarak önemlidir. Gövdenin amacı yakıtı taşımaktır. Gövde genelde içi boş silindir şeklinde olur çünkü bu geometri havayla temas eden yüzey alanını ve hava sürtünmesini azaltır. Roketin uzunluğu, roketin hareketini etkiler. Roketin boyu uzadıkça, yüzey alanı da artar. Yüzey alanı arttıkça roketin sapma payı artar ve uçarken daha düz bir yol üzerinde gitmeye ihtiyaç duyar. Bu sebepten dolayı çoğu roketin arkasına kanatçıklar eklenir. Kanatçıklar roketin stabilizasyonunu arttırır.

Roket gövesi, burun ve stabilizasyon kanatlarının bir şeması.(https://www.jpl.nasa.gov/edu/teach/activity/stomp-rockets/)

Burun Konisi

Burun konisi bir roketin en kritik parçalarından birisidir. Burun konisinin görevi, atmosferi delerek rokete yol açmaktır. Zamanla bir çok burun konisi tasarımı geliştirilmiştir. Aslında bunların bir çoğu bir mermi'nin aerodinamik özelliklerini taklit etmektedir. Bir burun konisi seçerken genellikle bakılan en önemli özellik, havayı delebilme kabiliyetidir. Süpersonik hızlarda hareket eden bir roket için genellikle konik şekilli burun seçilir çünkü bu tip burun havayı çok iyi deler. Ses altı hızlarda hareket eden bir rokette ise genellikle kubbe biçimli burun seçilir çünkü hava sürtünmesini azaltır.

Roket burun şekillerinden bir kaçı.

(http://www.apogeerockets.com/make_nose_cones.asp)

Bu sayfa, http://ffden-2.phys.uaf.edu/102spring2004_web_projects/andrew_allen/Rocket_Title_Page.html adresinden tarafımca çevrilmiştir. Sayfadaki şemaların ve fotoğrafların çevirisi Volkan Ediz tarafından yapılmıştır.