roket

Konu: roket Nisan 13th 2008, 21:02

Roketlerin Çalışma Prensipleri
Yakıt ve oksijen yakarak çalışan ve bu yanma sırasında oluşan gazların geriye doğru püskürmesinin etkisiyle ileri doğru yol alan araçlara denir.Birbirlerine iyice karıştırılmış yakıt ve oksijen karışımlarına da “itici” denir.Havai fişekler de birer roket türüdür; bunlarda katı itici olarak barut kullanılır. Roketleri ilk olarak Çinliler 1232 dolaylarında savaşta kullandılar, ve ondan sonra bu buluş hızla avrupaya yayıldı.Ama topun ortaya çıkmasıyla birlikte Roketler önemini yitirdi ve yalnızca şenliklerde kullanılmaya başladı; bu durum XIX yüzyılın başlarına kadar böyle sürdü. 1800′lerin başlarında İngiliz mucit Sir William Congreve (bak. resim), top yerine kullanılabilecek roketler geliştirdi.Bu roketler İngiliz kuvvetlerince Napolyon Savaşları’nda ve 1812 ‘deki İngiltere - ABD Savaşı sırasında başarıyla kullanıldı.
Basit bir rokette itici madde roketin ön bölümündeki kapalı bir borunun içinde yanar ve oluşan sıcak gaz roketin arka ucundan dışarı püskürür(bak.resim-1) .Newton’un üçüncü hareket yasasına göre,(bak. Resim – 2) her etki kendisine eşit büyüklükte ve ters yönde bir tepki doğurur. Roketlerde de geriye doğru püsküren gazın hızı ve momentumu borunun üzerinde ileriye doğru etki yapan bir itme kuvveti oluşturur.Roketin geriye püsküren gazların havayı “itmesiyle” yol aldığı sanılmamalıdır.Eğer böyle olsaydı roketler uzay boşluğunda yakıt yakarak yol alamazdı.Bu konuyu matematiğin yardımı olmadan anlamak biraz zordur.Roketlerin hızı, temel olarak itici yakıtın gücüne bağlıdır.Hızla püsküren gaz demetine gaz jeti, gaz jatinin hızına da egzoz (dışatım) hızı denir.Elbette egzoz hızı da temel olarak itici yakıtın gücüne bağlıdır.Yüzyıllar boyunca kullanılan tek itici baruttu, ama barutla da fazla yüksek egzoz hızlar elde edilemiyordu. Ayrıca hibrit (karma) sistemler (Örn. katı yakıt çekirdeğinde yanan sıvı yakıt) ve yanma işlemi sırasında bir miktar sıkıştırılmış hava kullanan havatürboroketleri kullanan roket motorları da vardır. Bazı uygulamalarda roket tepkisi, kimyasal yakıt yerine, nülkleer ya da elektriksel sistemlerle sağlanmaktadır.
Tüm roketler, temel olarak özel bir jet tepkili aygıt türüdür. Roket motorunun, ramjet, türbojet, ve darbeli jet motorlarından temel farkı havaya gereksinim duymaması, , elde edilen tepkinin dış ortamdan tümüyle bağımsız olması ve yakıt, yükseltgeyici gibi öğelerin aracın içinde bulunmasıdır.Roketlerde elde edilen tepki, aracın içinde yol aldığı ortamdan bağımsızdır. Öteki jet tepkili araçlarda ise yalnızca yakıt aracın içinde taşınır ve bu yakıtın yanması için oksijene gereksinim vardır. Bu nedenle bu raçlar ancak atmosfer içerisinde kullanılabilir.
Jet tepkisi, geriye doğru püskürtilen gaz jetinin aracı ileri doğru ileri itmesi ilkesine dayanır.Roket jetinin kinetik enerjisi yanma sonucu oluşan kimyasal enerjiden elde edildiğinden, yakıtın birim ağırlığının yüksek bir ısıl kimyasal enerjiye sahip olması gerekir.Uygulamada, roket egzoz jetinin kinetik enerjisi, yakıtın yanmasıyla oluşan kuramsal ısı enerjisinin yüzde 40 - 70′i kadardır.Bu verim kaybının en önemli nedeni egzoz lülesini artık entalpi olarak terk eden ısıl enerjidir.
Congevre’in geliştirdiği roketler, havai fişeklerdeki gibi bir çubuğa bağlanmıştı Bu çubuklar kuyruk işlevi görerek roketin uçuş sırasında denge- de kalmasını sağlıyor, ama aynı zamanda rüzgârlı havalarda bir fırıldak gibi dönmesine de neden oluyordu.Bu da düşmanın üze- rine doğru fırlatılan roketin hedefinden sapmasına yol açıyordu. İngiliz Mühendis William Hale bu roketleri geliştirme çalışmaları- na girişti. Hale’in yaptığı roketlerde çubuk yoktu; bunun yerine gazın püskürdüğü egzoz boruları belirli bir açıyla yerleştirilmişti ve böylece roket uçarken aynı zamanda kendi ekseni çevresin-de de hızla dönüyordu. Bu dönme hareketi roketin dengesinin kararlılığını artırıyor, hedefe isabet oranını yükseltiyordu. Ateşli silahlarla fırlatılan mermiler de havada dönerek yol alır; mermiye bu dönme hareketini, silahın namlusunun içine oyulan yivler, yani kanallar sağlar.
I. Dünya Savaşı (1914-1918) sırasında roket kullanılmadı, çünkü o döneme kadar toplar iyice geliştirilmiş ve güçleri iyice artırılmıştı.Ama roket çalışmaları da bir yandan sürdü ve roketler İngiltere’de etkili bir can kurtarma aracı durumuna geldi. Roketler bugün de bu amaçla kullanılmaktadır. Eğer bir gemi fırtınalı bir havada karaya doğru sürüklenir ya da karaya kıyıya yakın yerde karaya oturursa, sahil güvenlik ekipleri kayalıklardan veya kumsaldan ateşlenen bir roketin yardımıyla gemiye özel bir ip fırlatılabilir. Bu ipin yardımıyla gemiye halat veya kasnak gibi malzemeler iletlebilir ve böylece kıyı ile gemi arasında bir havai hat oluşturulabilir.
ABD’li bilim adamı Robert H. Goddard, 1920′lerde ve 1930′larda roketler üzerindeçığır açıcı deneysel çalışmalar yaptı.Goddard bu çalışmalarıyla roket uçuşunun ilk matematiksel formülünü geliştirdi. Roketlerin boşlukta, yani vakum ortamında çalışabileceğini kanıtladı ve itici olarak sıvı yakıt kullanımını başlattı. Goddard bu çalışmalarıyla uzayda uçuşu gerçekleştirmeyi hedefliyordu.
ABD askeri yetkilileri Goddard’ın bu araştırmalarına fazla ilgi göstermediler, ama başka ülkelerdeki ve özellikle Almanya’daki bilim adamları, roketin savaşta etkili bir silah olarak kullanılmasına yönelik çalışmalarını hızlandırmışlardı. II. Dünya Savaşı sırasında savaşan bütün ülkeler yerden, gemilerden ve uçaklardan fırlatılan roketler kullandılar. Bu roketler düşman birliklerini, tankları ve uçakları hedef alan kısa menzilli silahlardı. Bunların çoğunda dumansız barut, balistit gibi katı iticiler kullanılıyordu.
Modern Roketler
II. Dünya Savaşı sırasında roket alanındaki en önemli gelişme, Almanlar’ın V2 tipi roketleri geliştirmesi oldu.Bu roketin ağırlığı 12 tonun üzerindeydi ve burnunda taşıdığı savaş başlığı 1 ton kadar patlayıcı içeriyordu.Rokette yakıt olarak alkol kullanılıyor, alkol sıvı oksijenle yakılıyordu.
II. Dünya Savaşı sırasında uygulanmaya konan bir başka yenilik de, çok yüklü, ağır uçakların yerden kalkışını kolaylaştırmak için roketlerden yararlanılmaya başlanması oldu. Uçağa takılan roketler kalkış sırasında ateşleniyor ve böylece ek bir itme kuvveti elde ediliyordu. Kalkış sırasındaki işlevini yerine getiren ve o arada yakıtını yakıp tüketen roketler kalkıştan hemen sonra yere yere atılıyordu.
V2 roketi, kıtalar arası balistik füze denen uzun menzilli füzelerin yapılmasına yol açtı. Bu füzeler bir kıtadan ötekine fırlatılabilmekte ve hedeflerine yöneltilebilmektedir. Çok kademeli roket tekniğiyle düzenlenen bu füzeler uç uca eklenmiş bir dizi roketten oluşur. İlk kademe motorları büyük ve güçlüdür, kalkışı sağlar. Daha küçük olan ikinci ve üçüncü kademe motorları ise daha da hızlanması ve uçuşunu sürdürmesi içindir.
Çok kademeli roketler uzay araştırmaları alanında uyduların ve insanlı uzay araçlarının fırlatılmasında kullanılmaktadır. ABD’de ilk uzay mekikleri, SSCB’de Soyuz uzay araçları ve avrupalıların Ariane roketleri hep çok kademeli araçlardır. Birinci ve ikici kademe motorları roketi belirli bir noktaya kadar hızlandırır ve bu noktada devreye giren üçüncü kademe motorları rokete, Dünya çevresindeki belirli bir yörüngeye oturmak ya da Dünya’nın kütle çekim etkisinden tamamen kurtulmak için gerekli olan hızı sağlar.Bugüne kadar yapılmış olan en büyük roket, ABD’nin Apollo programı çerçevesinde kullandığı Saturn V fırlatma aracıydı. Saturn V’in fırlatma rampasındaki ağırlığı 3.000 tona yakındı ve dikili durumundaki yüksekliği 111 metreydi. Bunu daha iyi anlamak için Sovyet kozmonot Yuri Gagarin’in uzayda yaklaşık 12 saat kaldığı ve Dünya’yı dolaştığı Vostok 2 uzay aracının sadece 4.5 ton olduğunu söylememiz yeterlidir.
Roketler ancak çok hızlı giden araçlarda kullanılırlarsa verimli ve yararlı olurlar.Roketler trenlerde, gemilerde, otomobillerde denenmiş ancak yararlı sonuçlar elde edilememiştir.Roketlerin hızını ve menzilini artırabilmek için bilim adamları sürekli olarak daha etkili yakıtlar bulmak için uğraşmaktadırlar.Aradıkları, çok yüksek sıcaklıklarda daha çok gaz çıkaracak türden iticilerdir; böylece roket egzozundan atılan gaz miktarı ve dolayısıyla gaz çıkışı artacak, bunun sonucunda da roketin erişeceği hız yükselecektir.Herhangi bir roketin bir uydu yörüngesine ooturabilmesi için saatte 28,000 km hıza erişmesi gerekir.Aynı roketin Dünya’nın kütleçekim etkişinden kurtulabilmesi için ise hızının saatte 40.000 km olması gerekir; bu hıza “kurtulma hızı” denir.

Konu: Geri: roket Nisan 19th 2008, 21:49

güzel paylaşım tşkler...