Roket motor borusu tasarımının balistik parametrelere etkisinin araştırılması

Abstract

Bu tez çalışması ile katı yakıtlı roket motorlarından yüksek verimlilik elde edilmesi amacı ile farklı özellikte motor gövde malzemesi kullanımı araştırılmıştır. Roket motor gövdelerinde yaygın olarak kullanılan çelik malzeme ile kompozit malzemelerin karşılaştırılması ve çelik malzemeden kompozit malzemeye geçerek motor gövdelerinin hafifletilmesi, motor veriminin arttırılması ve maliyetlerin düşürülmesi hedeflenmiştir. Kompozit malzemeler günümüzde yaygın bir kullanıma sahip olduğundan ve mekanik özelliklerin çeliklerin önüne geçmesinden dolayı daha mukavim bir gövde tasarımı yapılabilecektir. Kompozit malzemelerin üretim yöntemlerinin gelişmiş olmasından dolayı kısa sürelerde çok daha fazla gövde üretimi söz konusu olabilecektir. Topçu roketlerinde amaç roketin harp başlığını en uzun menzile ve en doğru noktaya ulaştırmasıdır. Mevcut roketlerde kullanılan motor gövdelerinin malzeme yapısı ve mekanik davranışları araştırılmış, motor gövdelerinden alınan numuneler çekme testine tabi tutulmuştur. Çekme testi sonucunda ortalama 950 MPa çekme mukavemeti elde edilmiştir. Hidrostatik testler yapılmış, 30 saniye süreyle 30 MPa basınç uygulanmış ve gövdelerde herhangi bir deformasyon oluşmadığı görülmüştür. Bu çalışmada SMC (Sheet Molding Compound (sıcak pres kalıplama pestili)) yöntemi ile motor gövdesinin tasarımı çalışılmıştır. Çelik motor borularının yerine SMC kompozit malzeme ile üretilebilirliği araştırılmıştır. C-SMC malzeme ile yapılması tasarlanan motor gövdesinin üretilebilirliği araştırılmış, katı modeli oluşturulmuş, model üzerinden basınç ve gerilme analizleri yapılmıştır. Hidrostatik test, 30 MPa basınç altında 30 saniye süreyle ANSYS programı ile uygulanmış ve herhangi bir plastik deformasyon oluşmamıştır. Tasarlanan motor gövdesinin çekme gerilmesi 788 MPa'dır.

In this thesis study, the purpose of obtaining high efficiency from solid propellant rocket motors and the use of motor tube materials with different characteristics have been investigated. It is aimed to compare the steel materials and composite materials commonly used in rocket motor bodies and to reduce the engine bodies, increase the engine efficiency and reduce the costs by passing from the steel material to composite material. As composite materials have a widespread use today and mechanical properties are in front of the steel, a more robust body design can be made. Since the production methods of composite materials are improved, there will be much more body production in the short term. The purpose of artillery rockets is to deliver the warhead of the rocket to the longest range and the right spot. The material structure and mechanical behavior of the engine bodies used in the existing rockets were investigated, and the samples from the engine bodies were subjected to the tensile test. As a result of the tensile test, an average tensile strength of 950 MPa was obtained. Hydrostatic tests were performed, 30 MPa pressure was applied for 30 seconds, and no deformation was observed in the bodies. In this study, the design of the motor body was studied by SMC (Sheet Molding Compound (hot press punching)) method. Manufacturability of SMC composite material was investigated instead of steel motor tubes. The manufacturability of the engine body designed with C-SMC material was investigated, solid model was created, pressure and stress analyzes were made on the model. The hydrostatic test was performed with the ANSYS program for 30 seconds at 30 MPa pressure and no plastic deformation occurred. The tensile stress of the designed motor body is 788 MPa.