ASRW ve ASENKA Roketi
27 Eylül 2026
ASRW (Airbus Sloshing Rocket Workshop), Airbus'ın düzenlediği ve öğrenci takımlarının basınçlı suyla çalışan bir roket tasarlayıp uçurduğu bir çalıştay. Su roketi denince akla basit bir okul deneyi gelir; oysa buradaki mesele roketi havalandırmak değil, içindeki suyu kontrol altında tutmak.
Problem: çalkantı
Çalkantı (ing. sloshing), kısmen dolu bir tankta sıvının serbest yüzeyinin savrulması. Fırlatma ya da titreşim gibi ani ivmeler sıvıyı yer değiştirtir; bu da yapıya beklenmedik yükler bindirir, ağırlık merkezini kaydırır ve kontrol sistemini yanıltır. Sonuç yörüngeden sapma ya da kontrol kaybı olabilir. Gemini görevlerindeki yönelim kontrolü sorunları ve Ariane 5'te gözlenen kararsızlıklar bunun bilinen örnekleri.
Bizim ölçeğimizde problem daha da keskin: kimyasal itki olmadığı için tek itki kaynağımızın yanma süresi 0,06 saniye. Bütün performans, bu çok kısa anda üretilen 875 N'luk tepe itkisinin ne kadar temiz aktarıldığına bağlı — ve tanktaki 0,7 kg su tam o anda savrulmaya başlıyor.
Çözüm: helisel perde
Klasik yaklaşım, tankın içine yatay delikli plakalar koyup sıvıyı durdurmaya çalışmaktır. Yüksek ivmelerde sıvı bu plakaların üzerinden aşar. Biz sıvıyı durdurmak yerine yönlendirdik: lignin sarmalından esinlenen, 234 mm uzunluğunda ve Ø80 mm çapında helisel bir PLA perde, eksenel salınımı dairesel akışa çevirerek enerjiyi sıvının kendi iç sürtünmesine harcatıyor.
Perdeli ve perdesiz iki modeli ANSYS Fluent'te VOF yöntemiyle karşılaştırdık (24.074 poly-hexcore hücre, 0,05 s zaman adımı, toplam 2,5 s). Aynı çözüm ağını kullandık; tek fark perdenin eklenmesiydi. Sonuçlar:
- Tepe hücresel Courant sayısı %40, ortalaması %35 düştü.
- Tank duvarı yüklerinin standart sapması yaklaşık yarı yarıya indi.
- Dalga kırılması büyük ölçüde önlendi, sıvının durulma süresi kısaldı.
Ortalama yük aynı kalsa bile dalgalanmanın yarıya inmesi, yapının tasarlanması gereken tepe yükünü doğrudan düşürüyor. Perdeli ve perdesiz akışın karşılaştırması analiz klasöründeki iki görselde.
Roket
Üç kavram geliştirip ASRW puan ölçütlerine göre ağırlıklandırdık. En ağır ölçüt yatay mesafeydi (35 puan); planör kavramı uçuş süresinde öndeydi ama menzilde en düşük puanı aldığı için elendi. Seçtiğimiz kavram, aktif kanatçık kontrollü iki kademeli roket oldu (3,95 / 5).
| Özellik | Değer |
|---|---|
| Yapı | İki kademeli, PET gövde, karbon boru iskelet |
| Tank | 1,5 L PET · %23,3 dolu (0,350 L su + 1,150 L hava) |
| Çalışma basıncı | 10 bar (yarışma sınırı 10 atm) |
| Tepe / ortalama itki | 875 N / 438 N · 0,06 s · E438 eşdeğeri |
| Burun konisi | Eliptik, ABS, 100 mm × Ø115 mm — aviyonik kuru bölmesi |
| Kararlılık | ≈ 2 kalibre statik, yarı-aktif canard kontrolü |
| Fırlatma | 2 m alüminyum sigma profil ray |
Burun konisi eliptik seçildi çünkü kesinlikle ses altı hızda uçan roketlerde kısa ve küt burunlar en düşük sürüklemeyi veriyor. Hareketli kanatçıklar ise doğrudan puan için: roket sıfırdan farklı bir hücum açısında tutulduğunda gövde ve kanatçıklar birlikte taşıma üretiyor, bu da dikey inişin bir kısmını yatay yola çeviriyor.
Kademeli tetikleme iki farklı yolla çalışıyor. Birinci kademe, 10 bar basınçta mekanik pim-serbest bırakma sistemiyle güvenli mesafeden elle tetikleniyor. İkinci kademe uçuş sırasında, MPU-6050 ve Arduino Uno'dan oluşan aviyonik servoyu açtığında ateşleniyor.
Güvenlik ve sonuç
Gövde bir içecek şişesi olduğu için güvenlik tasarıma gömülü olmak zorundaydı. PET şişeler çok katlı koli bandıyla güçlendirildi, şişe–nozul bağlantısı iki aşamalı epoksiyle emniyete alındı, her şişe cam elyaf bandaj ve 3B baskı PLA kafesle çevrelendi. Sisteme basınç tahliye valfi ve manuel su boşaltma portu eklendi; her doldurmada uçuş öncesi kaçak kontrolü yapıldı.
Tasarım üç yoldan doğrulandı: laboratuvar çalkalama testleri, saha atışları ve risk matrisleri. Sonlu elemanlar analizi, koli bantlı gövdenin ve karbon boru iskeletin işletme yükleri altında emniyet katsayısının üzerinde kaldığını gösterdi. PLA halka-kilit sistemi sayesinde tanklar iki dakikadan kısa sürede sökülebiliyor; yeniden doldurma döngüsü 15 dakika, yani arka arkaya uçuş yapılabiliyor.
ASENKA altı kişilik bir takımdı — mekanik ve aviyonik olarak ikiye ayrılmıştı — ve proje 14 haftalık bir takvimde yürütüldü. Ben yapısal tasarım sorumlusu olarak görev aldım.