roket-yakiti-yapimi-ve-test-edilmesi-3

Roket Bilimini Öğreniyorum #3 – Roket Yakıtının Yapılması ve Test Edilmesi



PROJE ÖN AÇIKLAMA


  • Serimizin 3. bölümünde bir önceki bölümde yaptığımız ısı kontrollü fritözü ve yakıt şekillendirme standını kullanarak roket yakıtı yapıp test edeceğiz.
  • Her görsele tıklayarak büyültebilirsiniz.
  • Bu bölümde kendi içerisinde beş bölümden oluşur
    1. Şeker yakıtın yapılması
    2. Şeker yakıtın şekillendirilmesi
    3. Şeker yakıtın test edilmesi
    4. Şeker yakıtın muhafaza edilmesi ve sonraki aşama olan “Roket Motoru” için kaplanması
    5. Geciktirici ( zamanlayıcı) testinin yapılması
  • Tüm proje ve çalışmalarda kullanılacak yakıt “Şeker Yakıt” adında ki roket yakıtıdır.
  • Tüm konuyu dikkatle okuduktan sonra konu sonundaki uygulama videosunu izlemeyi unutmayın

Şeker Yakıt Hakkında Genel Bilgilendirme

  • Bu bölümde genel anlamda şeker yakıtı , türlerini ve yapım tekniklerini basit olarak göreceğiz.
  • Farklı şekerler ile yapılan şeker yakıtların yapım şekilleri ve sonuçları tamamen farklıdır.
  • Lütfen farklı bir deneme yapacaksanız bu konuda araştırma yapmadan çalışmaya başlamayın
Şeker Yakıtın Olumlu Özellikleri Şeker Yakıtın Olumsuz Özellikleri
  • Zehirli bir karışım değildir
  • Ucuzdur
  • Etkilere karşı aşırı hassas değildir
  • Patlayıcı etki göstermez
  • Kolay kalıplanıp şekillendirilebilir
  • Yandığında zehirli bir madde çıkışı yapmaz
  • Nem çekicidir
  • Adı şeker yakıt olsa da aslında tüm dünyada kullanılan bir çok şeker yakıt tipi mevcuttur. Bunlardan bazıları şunlardır
    • KN/SU – Potasyum Nitrat/sakaroz (bildiğimiz çay şekeridir)
    • KN/DX – Potasyum Nitrat/glikoz
    • KN/SB – Potasyum Nitrat / sorbitol
    • KN/SU/Mısır Şurubu – Potasyum Nitrat/sakaroz/fruktoz/glikoz
  • Temel olarak kullanılanlar yukarıdadır tabi ki sodyum nitrat ile yapılan epoksi ile hamur haline getirilen yada erityrol ile yapılanlarda mevcuttur ancak genel olarak yukarıda ki yakıt karışımları tercih edilir
  • Her yakıtın kendine özgü özellikleri bulunur.
  • Ben KN/SU karışımını kullanmaktayım.
Potasyum Nitrat/Sakaroz  – KN/SU Yakıtı 
Olumlu Yanları Olumsuz Yanları
  • KN/SU karışımı şeker yakıtlar içerisinde en yüksek ısı ve gaz çıkışına sahiptir yani güçlüdür
  • KN/SU karışımında sakaroz kullanılır , bir şeker su da ne kadar az eriyorsa o kadar az nem çeker dolayısı ile bu yakıt tipi diğerlerine göre daha az nem çekicidir.
  • KN/SU diğer şeker tiplerine göre daha rahat bulunur ve özellikle fruktoz ve sorbitole göre çok daha ucuzdur.
  • Sakaroz 150 °C de erir ve bu yüksek bir ısıdır
  • KN/SU yakıtı bir kez eritildikten sonra hemen şekillendirilmelidir çünkü donduktan sonra tekrar eritilemez
  • Yüksek ısı ve basınç oluşturduğundan PVC motorlar için uygun değildir.
  • Şeker yakıtın türleri olduğu gibi kendi içinde farklı yapım teknikleri de bulunmaktadır
    • Toz olarak presleme tekniği
      • Bu yöntemde yakıt malzemeleri mikronluk seviyede öğütülerek , hidrolik pres vasıtası ile preslenir.
      • Bu yöntemin en kötü yanı toz yakıtın çok daha fazla nem çekici olmasıdır
      • Ayrıca bu yöntem ile asla ergitme deki kadar yüksek yoğunluğa ulaşılamaz
      • Homojen karışımda sorunlar oluşabilir.
      • Zaman içerisinde potasyum nitrat ve şeker roket motoru içerisinde yer değiştirebilir
    • Ergiterek Döküm tekniği
      • Malzemeler kuru kuruya ısıtılarak yakıt kıvamlı hale gelince direk motorun içine dökülür
      • Büyük motorlar için uygulanabilir
      • İşlemin başarılı olması için yine malzemelerin mikron boyutunda öğütülmesi gerekmektedir.
      • İşlem kuru yapıldığından yakıtta istenmeyen kararmalar yaşanabilir ( karamelize olma)
    • Mini fırın tekniği
      • Suda eritme tekniğinin atasıdır.
      • Malzemeler bir kapta sıcak suda eritilir ve daha sonra fırın içerisinde ki borcama çok ince bir şekilde dökülür
      • Yakıt kendi halinde oluşur
      • Ancak çok büyük alanda çok az miktarda yakıt yapılabilir
      • Sakaroz kökenli yakıtın yapımına uygun değildir.
    • Suda eritilerek yapılan çözelti tekniği
      • Ön öğütme gibi işlemlere gerek yoktur
      • Su da eriyen yakıt moleküler düzeyde karışır ve bu yakıtın çok daha randımanlı çalışmasını sağlar
      • Ergiyen yakıtın yoğunluğu ise toz yakıtların ulaşamayacağı bir seviyededir.
      • Yakıt suda eritilir ve ısıtmaya devam edilir
      • Su uçtukça kalan lapa kapta yoğurularak yakıt yapılır
      • Çok dar alanlarda çok yüksek miktarda yakıt yapımına olanak sağlar
      • Özellikle sakaroz kökenli yakıt için uygundur.
      • Not : Bu yöntem aynı zaman içerisinde ben ve james yawn tarafından geliştirilmiştir. Çünkü yukarıda ki mini fırın tekniğinin kısıtlayıcılığı gerçekten bir sorundu ve bununda tek çözümü buydu.
  • Ben suda eritilerek yapılan çözelti tekniğini kullanıyorum.

 

Şeker Yakıtın Hazırlanması

  • Bu bölümde şeker yakıtın yapım aşamasını ve gerekli bilgileri göreceğiz
  • Yakıt yaparken karşılaşacağınız durumları burada açıklamaya çalışacağım.
  • Ancak yakıt yapımı tamamen bir el mahareti geliştirmeye ve tecrübeye bağlıdır
  • Dersin sonunda ki videoyu izlemeyi unutmayın.

Güvenlik Tedbirleri ve Araçları

  • Her şeyden önce güvenlik gelir
  • Güvenli değilse roket bilimi değildir !
  • Şeker Yakıtın Karakteri
    • Şeker yakıt(KN/SU) 150°C de şekerin ergitilmesi ile yapılır. Çünkü sakaroz bu derecede ergir
    • Yakıt 170 °C de kararır ve 190 °C de kendiliğinden alev alır
    • Yanma sırasında 3000°C gibi yüksek ısılar oluşur
    • Şeker yakıt donduktan sonra oldukça güvenlidir
    • Kendiliğinden alev almaz
    • Matkap ile delinebilir yada kesilebilir
    • Darbelere karşı son derece duyarsızdır
    • Yakıtın alev alması için yine 200°C ısı yada açık ateş gerekir
    • Yakıt ne kadar açık renkli ise o kadar kalitelidir.
    • Çünkü şeker ısı aldıkça yanar ve karamelize olur yani özelliğini yitirir. Bu da yakıt karışımında ki oranı bozar
    • Esmerleşmiş yakıt hem iyi yanmaz hemde çok ciddi şekilde nem çeker.

!! Önemli Uyarılar !!

  • Yakıt asla açık ateş ile çalışan bir ocak üzerinde yapılmamalıdır!
  • Yakıt asla ısı kontrolü olmayan bir cihaz ile yapılmamalıdır!
  • Yakıt asla ağızda sigara ile yada çevrede bir ateş kaynağı yakınında yapılmamalıdır!
  • Yakıt daima aydınlık bir alanda yapılmalıdır
  • Yakıt daima sağlam bir zeminde yapılmalıdır.
  • Yakıt yapılırken çevrede yanıcı yada kolay yanabilen katı, sıvı yada gaz hiç bir şey bulunmamalıdır.
  • Yakıt yaparken yakıtın başından asla ayrılmayın! Yakıt yapma işlemi bitene kadar yakıtın başında durun!
  • Yakıt yaparken küçük çocukların yanınıza gelmesine müsaade etmeyin.
  • Yakıtın kendisi , fritöz ve içerisinde ki gliserinin yüksek sıcaklıklarda olduğundan ciddi yanıklara karşı dikkatli olun !
  • Tecrübeli değilseniz her zaman az miktarda yakıt yapın !
  • Yapılan ürünün gerçek bir roket yakıtı olduğunu unutmayın. Bu bir oyun veya oyuncak değildir !

Kullanılacak Güvenlik Ekipmanları

Çalışmalarım - Yazılarım - Tecrubelerim
Şeker yakıt yaparken kullanılacak kişisel güvenlik araçları
  • Şeker yakıt yaparken kullanılacak güvenlik araçları yukarı da görülmektedir.
    1. Yüz Koruyucu
      • Dökümcülerin kullandığı polikarbon vizörlü ısıya dayanıklı tipte olmalıdır. Mutlaka tam yüzü kapatmalıdır. Sadece gözlük asla yeterli değildir!
    2. Eldiven
      • Kaynakçıların kullandığı gerçek dana derisinden yapılmış ısıya dayanıklı kaynakçı eldiveni kullanılmalıdır. Kesinlikle ince eldiven kullanmayınız !
  • Bunlar bizim olmaz ise olmaz temel güvenlik ekipmanlarımızdır.
  • Bu şekilde oluşabilecek kazalarda yaşanacak yaralanmalar çok düşük seviyelerde kalacaktır

Şeker Yakıt Yapımında Kullanılacak Malzemeler ve Araçlar

seker-yakit-gerekli-araclar
Şeker yakıtı yapımında kullanılacak araçlar
  • Şeker yakıt yaparken kullanılacak araçlar yukarıda görülmektedir.
    1. Tahta Spatula
      • Şimşir ağacından yapılmış olanları alınmalıdır. Çünkü bu spatula ile yakıt yoğurulacaktır bu sebeple dayanıklı olmalıdır
      • Spatula yada yakıtı karıştırmak için kullanılacak alet asla metal olmamalıdır! Yakıt haznesi de metal olacağından metal metale sürterek en ufak bir kıvılcım çıkması yakıtın tutuşmasına sebep olur !
    2. Metal Bıçak
      • Keskin olmayan yağ sürme bıçağı uygundur
      • Bunun amacı spatula yapışan yakıtı arada sıyırmaktır.
      • Bu araç kesinlikle yakıt yapılan metal hazneye sürtülmemelidir !
    3. Hassas Terazi
      • 0.01 gr hassaslığında basit Çin malı terazi uygundur
      • Eğer elinizde var ise mutfaklarda kullanılan mutfak terazisi de olabilir ancak elinizde yoksa ve yeni alacaksanız yukarıdaki gibi almanızı tavsiye ederim
    4. Potasyum Nitrat
      • Genel gübre amaçlı satılan beyaz renkli olabilir.
      • Saflığına çok fazla kafa yormayın genelde bu şekilde beyaz olanları hepsi yakıt yapımına uygun saflıktadır.
    5. Sakaroz Şekeri
      • Bildiğimiz çay şekeridir
      • Toz olanı kullanın çünkü küp şekerde eridiğinde kalan bir yapışkan bulunabiliyor bu da yakıtı etkileyebilir
    6. Su
      • Yakıt yapımında yanınızda bol miktarda su bulundurun
      • Bir kaza anında yakıt kabına bol miktarda su dökerek yanma reaksiyonu durdurulabilir.
  • Şeker yakıtı bir önceki derste gördüğümüz “Isı Kontrollü Fritöz” ile yapacağız

1- Yakıtın Yapılması

seker-yakit-yapimi-1
Şeker yakıt için gerekli malzemeler hazırlanır
  • 100 gr şeker yakıt için kullanılacak malzeme miktarı (KN/SU – 65/35)
    • 65 gr Potasyum Nitrat
    • 35 gr Sakaroz şekeri
    • 40 ml su
  • Fritöz kapalıyken yukarıdaki miktarlar tartılarak yakıt kabına boşaltılır.
  • Ardından 40 ml su eklenir
  • Yapılması gereken fritöz ısı ayarı aşağıdaki gibidir
    • Fritöz hedef ısı 165 °C ye ayarlanır.
    • Fritözün tekrar çalışma ısısı ise 5 °C olarak ayarlanır.
    • Bu şekilde yakıt soğumadan sürekli sıcak kalacaktır.
    • Not: Yakıt 150 °C ve 165 °C arasında yapılabilir bunu tecrübe ederek size en uygun ısıyı bulun. Düşük ısıda daha beyaz yakıt elde edebilirsiniz ancak dikkat etmezseniz yakıt bir anda kuruyup parçalanabilir bu sebeple 150 °C – 165 °C arasında ki ısılarda çalışmayı tecrübe edin.

 

Yakıt Yapımının Evreleri

  • Evreleri videolardan da takip ederek gözlemlemeyi unutmayın.
  • Yakıt yapımı bilgi kadar el becerisi ve tecrübeye dayanır.
  • Yakıt yapımı üzerinde çalıştıkça yakıtlarınızın kalitesi yükselecektir.

İlk Isıtma ve Oluşan Durum

seker-yakit-ilk-isitma-hali
Şeker yakıt çözeltisi ilk ısıtıldığında şiddetli şekilde kaynamaya başlar
  • İlk ısıtma yapılınca fritöz hızla ısınacaktır
  • Kap içerisindeki malzemelerde suda eriyecek ve berrak bir çözelti oluşacaktır
  • Isı 130 °C lere gelince su kaynamaya başlar
  • Bu süreçte önemli bir nokta bulunur .
    • Kap çok hızlı ısındığından kabın dibindeki çok az su hızla yükselir
    • Eğer bu duruma müdahale etmezseniz çözelti fritözden dışarı taşar ve kullanılmaz hale gelir
    • Bu durumda bir kaç kez su yükselmeye kalkıştığı anda el ile fritözü kapatıyoruz
    • Su yatışınca tekrar açıyoruz 3-4 kez bunu yaptıktan sonra zaten suyun büyük bölümü uçmuş olacağından bir daha buna gerek kalmayacaktır.
    • Kapatmayı devreden değil direk fritözden yaptığımıza dikkat edin
  • Aşağıda bu işlemi yapmazsanız neler olabileceği görülmektedir.
seker-yakit-tasma-sorunu
İlk ısıtmada çözelti yükseldiği anda fritöz el ile kapatılıp ısı düşürülmez ise büyük ihtimalle yukarıda ki gibi istenmeyen bir taşma olacak ve malzemeler çöpe gidecektir.

Lapa Oluşumu

seker-yakit-lapa-hali
Şeker yakıtın fazla suyu buharlaşmış ve artık kabın dibinde çamursu bir lapa oluşmuştur.
  • Bir sürek sonra çamurumsu bir lapa oluşacaktır.
  • Bu andan itibaren yakıt hiç durmadan spatula ile karıştırılır
  • Burada ki karıştırma maharetiniz yakıtın da kaderini belirleyecektir.
  • Kalın eldivenler ile bunu işi yapmak oldukça yorucudur ancak buna alışmalısınız.
  • Sonuç olarak gerçek bir roket yapıyorsunuz, zorluklara kendinizi hazırlayın.
  • Karıştırma işlemini asla eldivensiz yapmayın! Ani bir tutuşma esnasında eldiven ellerinizi ciddi yanıklardan koruyacaktır !
  • Bu durumda yakıt nemi içerisinde tutar ve biz yoğurdukça çamursu yapı iyice ağırlaşır ve macuna dönüşür

 

Macun Kıvamı

seker-yakit-macun-hali
Şeker yakıt yoğruldukça çamursu yapıdan macunsu yapıya geçerek daha da kıvamlı hale gelecektir.
  • Macun kıvamına gelen yakıt artık olgunluk testine hazır demektir.
  • Yakıttan ufak bir parça alınır ( bir nohut tanesi kadar)
  • NOT: Yakıt 160 °C de dir asla çıplak elle dokunmayın aksi halde eliniz ciddi şekilde yanacaktır !
  • Bu sebeple ufak parçayı ıspatula ile ana parçadan koparıp dışarı alın sonra eliniz ile yuvarlayıp bastırın.
  • Bu ufak parça bir köşede kurumaya bırakılır.
  • Kuruyup soğuyunca el ile kırılır eğer “çıt” diye kırılıyorsa ve parça kuruysa(ele yapışmıyorsa) yakıt hazırdır.(Bu teknik  james yawn a aittir – snap test)
seker-yakit-parca-test-basarili
Şeker yakıt başarılı parça testi görülmektedir. Parça sert bir şekilde eğilmeden kırılıyorsa yakıt hazır demektir.
  • Ancak kırılmadan bükülüyorsa ve parça yapış yapış ise yakıt henüz olmamıştır ve yoğurmaya devam etmelisiniz.
  • Yoğurmaya ara verdiğinizde aşağıdaki gibi uygun bir kapakla yakıtın üstünü kapatmak ısıyı ve nemi muhafaza ederek yakıtın üst katmanında kabuklanma oluşmasını engeller.
  • Çünkü dışarıdan gelen soğuk hava yakıta temas eder ve bölgesel olarak yakıtı dondurup kabuklaşma oluşturabilir.
seker-yakit-parca-test-basarisiz
Yukarıda parça kırılmadan eğilmektedir. Bu durumda yakıt olmamıştır ve yoğurulmaya devam edilmelidir.
  • Bu testten sonra eğer yakıt olmamış ise yoğurmaya devam edip bir süre sonra yine bir örnek alıp aynı testi uygulayın.
  • Yakıt olmuş ise artık hızla şekillendirme kısmına geçin.
  • Çünkü yakıtın macun kıvamında olmasını sağlayan içerisinde ki nemdir .
  • Nemin tamamen tükenmesi yakıtın bir anda donmasına sebep olur.

 

2- Yakıtın Şekillendirilmesi

yakit-sekillendirme-standi-hareketli-parca
Yakıt şekillendirme standı
  • Bir önceki (2. bölümde) bölümde yaptığımız yukarıda görülen yakıt şekillendirme standı ile yakıtımızı şekillendireceğiz.
  • Mastar olarak 12mm lik mastarlar takılı olmalıdır.
  • Yakıt bu durumda olmuş ve şekillendirilmeye hazırdır
  • Ancak çok sıcak olduğundan spatula ile bir miktar alınarak elde 3-4 saniye yoğurulur ve hızla standa konarak şekillendirilir.
seker-yakit-sekillendirme-1
Alınan yakıt elde biraz yoğurulur bundan sonra stand ile şekillendirmeye hazırdır
  • Yakıt miktarı göz kararı belirlenir ancak standın enini dolduracak kadar almak en iyisidir çünkü yakıtı ne kadar hızlı şekillendirirsek ısı ile karamelize olmasını o kadar engellemiş oluruz
  • Bu da yakıtın o kadar kaliteli olması demektir.
  • Yakıt henüz çok sıcak olduğundan standa koyduğunuzda kendini salacaktır ve 12 mm den ince hale gelecektir.
  • Bu sebeple yuvarlamak mümkün olmayacaktır.
  • Bu durum oluştuğunda yakıtı eliniz ile 1 tur iktirerek hemen stand ile yuvarlamaya devam edin bu işlemi yapmanı için önünüzde sadece 15-20 saniye kadar zaman vardır bunu hızlı şekilde yaparak en sonunda tam düzgün 12 mm çapa sahip bir yakıt çubuğu elde edeceksiniz.
  • Kısmen donan yakıtı fazla hırpalamadan kuru bir yere alın ve haznede ki kalan yakıtları şekillendirmeye aynı şekilde devam edin.
roket-yakiti-1
Şekillendirilmiş şeker yakıtlar görülmektedir.
  • Yukarıda şekillendirilmiş roket yakıtları görülmektedir.
  • Soldan başlayarak renk koyulaşmıştır çünkü zaman geçtikçe yakıt esmerleşmeye başlar bu sebeple asıl amacımız daima 1. sıradaki gibi büyük parçalar elde edecek şekilde yakıt şekillendirmektir.
  • Son parça el ile ince bir çubuk olacak şekilde şekillendirildi bu parçayı yanma testi için kullanacağız , büyük parça kullanmamamın sebebi ise büyük parça daha fazla duman demektir ve boşuna yakıt tüketmiş oluruz ince parça hem artıktır hemde daha az duman çıkarır.
  • Yakıtlar iyice soğuyana kadar kendi haline bırakılır.
  • Tamamen soğuduktan sonra plastik bir poşet içine iyice sarılarak bir sonraki aşamaya kadar saklanır.
roket-yakiti-2
Roket yakıtları görülmektedir.
  • İdeal olan her zaman en beyaz renktir.
  • Bunu sağlamak için bir seferde stand ile  yuvarlanabilecek en büyük boyutlu yakıtı almaktır.(üstten 2. sıradaki en uygun olandır)
  • Bu sayede ısıtıcı içindeki yakıt daha hızlı şekillendirilir ve ısıya daha az maruz kaldığından dolayı esmerleşme yaşanmaz.
  • Daha koyu renkte olanlar da oldukça başarılıdır ancak kahve rengi veya koyu kahve rengi olması yakıtın zarar gördüğünü gösterir zaten yanma testi ile gerçek ortaya çıkacaktır.

Roket Yakıtı Yapımı ve Şekillendirme Uygulama Videosu


3- Yakıtın Test Edilmesi

seker-yakit-test-parcasi
Şeker yakıt test parçası
  • İnce olarak şekillendirdiğimiz yakıttan 25 mm parça kesiyoruz
  • Şeker yakıt için başarılı yanma oranı
    • 25 mm yakıt = 8-12 sn arasında yanmalıdır
  • Bu süre ne daha çok nede daha az olmalıdır.
  • Eğer yanma süresi 12 saniyeden fazla ise
    • Yakıt içerisinde nem kalmıştır ve yakıt başarısız olmuştur.
    • Bu durumda yakıtı düzeltmek pek mümkün değildir yakıt bol su içerisine bırakılarak imha edilir
  • Eğer yanma süresi 8 saniyede az ise
    • Yakıt yeterli yoğunlukta değildir
    • Yakıt içerisinde hava boşlukları kalmıştır
    • Bu da roket motorunda dengesi yanmaya ve patlamaya sebep olacaktır.
    • Böyle bir durumda 12 mm lik parçalardan da 25 mm numune alarak test yapılmalıdır
    • Süre yine hızlı çıkıyorsa yakıt bol su içerisine bırakılarak imha edilmelidir.
seker-yakit-test-edilmesi
Şeker yakıtın yakılması
  • Şeker yakıt yanması sırasında oldukça fazla miktarda ısı ve duman ortaya çıkar
  • Yukarıda görüldüğü gibi yanma reaksiyonu son derece güçlüdür.
  • Bu sebeple ateşleme yaparken yine kalın eldiven ve yüz siperliğini mutlaka kullanın
  • Yakıtı ateşlerken iyice sabitlemeyi unutmayın çünkü yakıt yüksek bir hızla yandığından bir anda fırlayabilmektedir.
seker-yakit-test-firlama
Şeker yakıtın yanma sırasında fırlaması
  • Yukarıda şeker yakıtın serbest kalınca nasıl fırladığı görülmektedir.
  • Bu sebeple de çevresinde kesinlikle yanıcı hiç bir şey bulunmamalıdır.
  • Yanma hızının yakıt çapı ile ilgisi yoktur burada küçük çaplı yakıt kullanmamın sebebi yukarıda da dediğim gibi
  • Şeker yakıttan tasarruf sağlamak ve az duman çıkmasını sağlamak
  • Elbette 12mm lik parça ile de test yapılabilir bunda bir engel yoktur.

Roket Yakıtı Test Videosu


4- Şeker Yakıtın Muhafaza Edilmesi için Kaplanması

seker-yakit-kaplama-araclari
Şeker yakıt kaplama araçları görülmektedir
  • Şeker yakıtın nem çektiğini daha önce söylemiştim
  • Bunu engellemek için dünyada ki roketçiler bir çok yöntem kullanmaktadırlar
  • Bunlardan bazıları
    • Şeker yakıtını nitroselüloz lakı ile kaplamak
    • Parafin ile kaplamak
    • Epoksi ile kaplamak şeklindedir.
  • Ben epoksi ile kaplıyorum ancak burada tek işlem ile aynı anda iki sorunu çözeceğiz.
  • Bir sonraki konuda daha detaylı göreceğiz ancak burada yapılan işlemin amacını anlamak için bu özel açıklamayı yapıyorum
  • Roket motorunda istenen motor gücünün düz bir çizgi gibi ilerlemesidir. Yani sürekli artan değil belli seviyede sabit kalan ve düz giden bir grafik görmek isteriz
  • Çünkü bu şekilde roket motoru kararlı olarak çalışabilir aksi halde basınç sebepli patlamalar yaşanabilir.
  • Eğer yakıtı çıplak şekilde roket motoruna koyarsak ne kadar sıkı girerse girsin arada boşluklar kalır.
  • Roket motoru ateşlendiği zaman yakıt önce 12mm lik yüzeyden yanar ancak bir anda  her yandan yakıt yanmaya ve yanma hızı katlanarak artmaya devam eder.
  • Bu da istediğimiz gibi bir sonuç yerine tahmin edilemez şekilde yüklene dengesiz kararsız bir güç grafiği verir.
  • Bu tarz bir sonuç asla istemediğimiz bir sonuçtur. Roket biliminde her zaman kararlılık önemlidir. Hem yapanda hemde yapılanda
  • Yakıtı sıcakken direk roket motoruna presleyerek bunu engelleyebiliriz ancak küçük motorlarda ve yakıt miktarı fazla olduğunu bunu yapmak imkansızdır.
  • Çünkü düşünün 50 adet roket motoru var ve siz hepsine doğru miktarda yakıt dolduracaksınız ve çok kısa sürede bunu yapmalısınız bu gerçekçi değil.
  • O halde yapılacak tek çözüm kovan sistemidir.
    • Bu sistem ile en ince tipteki kraft kağıdı epoksi ile yakıta sarılır ve kurutulur
    • Sarılan bu kovanın et kalınlığı 0.5 mm kadardır.
    • Sarım işlemi dikkatli şekilde ve katlar arasında hava kalmayacak şekilde yapılmalıdır
    • Bu kovanı sardığımız yakıtın çevresi artık hava boşluklarından arınmıştır çünkü o boşlukları kraft ve epoksi doldurdu
    • Kovanlı yakıtı artık istediğimiz gibi roket motoruna koyabiliriz ne şekilde olursa olsun yanmaz yüzeyi daima 12 mm kalacak ve yanma dengeli olacaktır.
    • İşte aynı anda hem fazla yakıt yapıp hemde motorun patlamasını engellemenin yolu kovan sistemidir.
  • Bunun için yukarıda ki malzemeler kullanılacaktır
    1. Makas – Kraft kağıdı ve yağlı kağıdı kesmek için kullanılır
    2. Cetvel – Kraft kağıdını düzgün şekilde çizmek için kullanılır
    3. Şeker yakıt – Kaplamak istediğimiz şeker yakıt çubuğudur
    4. Epoksi – 5dk da kuruyan standart epoksi yapıştırıcı
    5. Yağlı Kağıt – Son katmanın açılmasını engellemek için kullanılır
    6. Fırça – Epoksi sürmek için fırça yada benzeri bir araç olabilir
    7. Kraft Kağıdı – En ince defter kağıdı inceliğinde kraft kağıdı(70 gr/m²  kraft kağıdıdır)
    8. Kağıt Bant – Yağlı kağıdı yapıştırmak için kullanılacak
    9. Eldiven – Tek kullanımlık medikal eldiven ellerimizi epoksiden koruyacaktır ve sonra çöpe atılacaktır
  • Şimdi işlem sırasını görelim

 

Gerekli Kraft Kağıdının Çizilmesi ve Kesilmesi

seker-yakit-kaplama-kraft-cizim
Kaplama için kullanılacak kraft kağıdı önce çizilerek belirlenir.
  • En ince defter kağıdı inceliğinde kraft kağıdı kullanmalıyız( 70gr/m2)
  • Yakıtımızın toplam uzunluğuna 10mm daha ekleyerek genişliği belirliyoruz. ( Yani yakıt 100 mm ise kağıdın genişliği 110 mm olmalıdır)
  • Uzunluk kağıdın kalınlığına göre değişir ancak ben 300mm yaptım sanıyorum 70gr/m2  kraft kağıtları yaklaşık olarak aynı sonucu verecektir. Ancak yine de siz kestikten sonra yapıştırıcı olmadan yakıta sarım yapın ve kalınlığı kumpas ile ölçün.
  • Yakıt bloğu motor zarfına sıkı bir şekilde geçmelidir.
seker-yakit-kaplama-kraft-kesim
Kaplama için kraft kağıdı kesilir
  • Çizdiğimiz çizgiden olabildiğince düz şekilde kraft kağıdımızı kesiyoruz.
  • Kesim ne kadar düz olursa sarma işlemi o kadar rahat olur

 

Epoksinin Kraft Kağıdına Uygulanması

seker-yakit-kaplama-epoksi-surme
Kraft kağıdının tek yüzüne epoksi yapıştırıcı sürülür
  • Epoksi fırça yada sert bir parça ile kraft kağıdının tek yüzüne iyice sürülür.
  • Özellikle size doğu olan kısma bolca sürün çünkü buradan başlayarak yakıt çubuğunu saracağız.( Bolca derken aşırıya da kaçmayın)
  • Kağıtta epoksi sürülmeyen yer kalmadığından emin olun

 

Şeker Yakıtın Kraft Kağıdına ve Yağılı Kağıda Sarılması

seker-yakit-kaplama-yakit-sarma
Şeker yakıt epoksi sürülmüş kraft kağıdına sarılır
  • Yakıt çubuğunu düzgün şekilde hizalayın
  • Yakıt çubuğunu bastırarak ve düzgün şekilde sarın
  • Kesinlikle arada boşluk kalmamalıdır en ufak boşluk kovanın amacını yitirmesine sebep olur
  • Dikkatli şekilde sarın eğer boşluk varsa açın ve tekrar sarın bunun için 5 dk süreniz vardır.
seker-yakit-kaplama-yakit-sarma-yagli-kagit
Şeker yakıt kraft kağıdına sarıldıktan sonra üzerine yağlı kağıt sarılır
  • Dikkatli şekilde kraft kağıdına sarım bitince kağıdın ucunu bırakmadan yağlı kağıt üzerine sarılır
  • Yağlı kağıt sarılmasının amacı şudur;
    • Kraft kağıdı epoksiyi emdiği için üzeri kağıt bantı tutmayacaktır
    • Eğer kağıt bant ile bantlanmaz ise rulo kendiliğinden açılabilir
  • Bu sebeple kraft rulosunun üzerine yağlı kağıt sarılır ve o kağıt üzerinden kağıt bant yapıştırılır
  • Bu şekilde 1 gün kadar kurumaya bırakılır.

 

Şeker Yakıt Kaplama İşlemi Sonucu

seker-yakit-kaplama-sonuc
Şeker yakıt kaplandıktan sonra görülmektedir. Hiçbir boşluk kalmamalıdır
  • Yukarıda kuruduktan sonraki hal görülmektedir.
  • Katlar arasında veya yakıt ile kağıt arasında herhangi bir boşluk yoktur.
  • Bu şekilde yanma sırasında ateş sadece 12 mm yüzeyde ilerleyecek ve yakıtın yanlarından sıçrama yapamayacaktır. Bu da kararlı bir yanma sağlayacaktır.

Roket Yakıtı Kaplama Uygulaması Videosu


5- Zamanlayıcı ( Geciktirici ) Testinin Yapılması

geciktirici-test-parcasi
Kaplanmış yakıttan 10mm kesilerek geciktirici amacıyla kullanmak için test edilir
  • 1. bölümde roket motoru parçalarında kurtarma tertibatının açılması için bir gecikme gerektiğini anlatmıştım.
  • Bu gecikme süresi roket motorunun gücüne göre belirlenmektedir. Ancak burada benim belirlediğim bir ölçüme dayanmaz sadece daha önce ki tecrübelere dayanmaktadır.
  • Geciktirici yada zamanlayıcı yapmak için bazen normal şeker yakıta yanmayı yavaşlatıcı bazı maddeler katılır ancak bu her zaman gerekli değildir.
  • Bizim yapacağımız roket motoru için 2 sn gecikme gereklidir bu sebeple yukarıdaki gibi kaplanmış yakıttan 10 mm parça kesip test edeceğim.
  • Eğer bu yakıt parçası 2 sn de yanıyorsa buna yanmayı yavaşlatıcı madde katmama gerek yok demektir.
  • Peki yanmayı yavaşlatıcı madde neden katılır neden katılmaz ?
    • Örneğin size 10 sn lik bir gecikme gerekli o halde 10mm 2 sn gecikme yapıyorsa 50mm gibi büyük bir yakıt parçası kullanmanız gerekir ki bu hiçte mantıklı değil . O zaman ayrıca yakıt yapar gibi geciktirici yapmanız gerekir tek fark içerisine sodyum bi karbonat gibi yanmayı yavaşlatıcı madde eklersiniz.
    • Ancak bizim yaptığımız gibi başlangıç seviyesinde roketlerde 2-3 sn gecikme gerekir bu durumda da yakıtı kullanmak yerine yavaşlatıcı katarsanız bu kısa süre için de 0.3mm gibi bir parça gerekir bunuda kesmek ve elde etmek motora yerleştirmek mantıksızdır.
    • Yani kullanılacak süreye göre ya yakıtın kendisini kullanıyoruz yada yakıt yapar gibi geciktirici yapıyoruz tabi içine yanma yavaşlatıcı madde katarak, hepsi bu.
  • Yakıt roketi yükseltecek kadar hızlı yanıyorsa nasıl geciktirici olacak ?
    • Esas yakıtımızı roket motoruna yerleştirmeden önce boyadan boya deleceğiz böylece yanma yüzeyi artacak bu şekilde çalışan yakıt itme gücü oluşturacak
    • Ancak zamanlayıcı parça yukarıda ki gibi ortasında delik bulunmaz bu sebeple gerçek itme gücünü oluşturamaz ve bizim itici güç oluşturan yakıtımıza göre daha yavaş yanmış olur
  • Bunları burada kısaca anlatmaya çalıştım bunları roket motoru yapımı bölümünde ve deneyerek daha iyi anlayacaksınız.
geciktirici-test-edilmesi
Geciktiricinin test edilmesi
  • Yukarıda geciktirici testi görülmektedir.
  • Yapılan testte istediğim gibi yanma süresi 2 sn olarak ölçtüm.
  • Görüldüğü gibi yanma sadece 12 mm lik yakıt yüzeyinde oluşur .
  • Ateşleme güvenlik önlemleri bu test içinde geçerlidir.

Geciktirici Test Videosu


geciktirici-bos-kovan
Geciktirici yanmasından sonra geriye kalan boş kovan
  • Yanma sonrası boş kovan görülmektedir.
  • Görüldüğü gibi neredeyse kovan zarar görmemiş durumdadır.

EK-1 Potasyum Nitrat Safsızlığı

  • Bu çalıma sonrasında gübre olarak satılan potasyum nitrat satın aldım ve 100 gr yakıt yapmaya karar verdim
  • Yakıt yapımı başarısız oldu yakıt bir türlü kurumadı ve hemen karamelize oldu
  • Bunun önce şekerden kaynaklı olduğunu düşündüm ve en iyi 2 firmanın sakaroz şekerini aldım ancak sonuç yine aynı
  • Bunun üzerine geriye tek seçenek kaldı potasyum nitrat safsızlığı ancak buna ne sebep olabilirdi ?
  • Potasyum nitrat üretimine bakınca amonyum nitrat+potasyum klorür tepkimesini gördüm ve anladım mutlaka bunun için amonyum nitrat kalıntısı vardı
  • Çünkü amonyum nitrat nem çekici bir maddedir.
  • Zaten yakıt yaparken çözelti eskisinden farklı davranıyordu çevresine beyaz beyaz parçalar ( noktacıklar şeklinde) saçıyordu
  • Bunun önüne geçme için potasyum nitratı yeniden kristalize ediyoruz.
    • Teori şu şekildedir
    • Amonyum nitratın suda çözülme oranı potasyum nitrattan çok yüksektir.
    • Bundan yararlanarak potasyum nitratın doygun çözeltisini sıcak suda hazırlayacağız
    • Bundan sonra çözelti soğuduğunda potasyum nitrat çökecek ve amonyum nitrat suda erimiş olarak kalacak
    • Suyu attığımızda amonyum nitrattan kurtulacağız
  • Yukarıda ki işlemi yaptım bunun için fazladan “süzgeç kağıdına” yada “kahve filtresine” ihtiyacınız olacak

Tekrar Kristalize İşlemi

  • Potasyum nitrat 100 °C de yaklaşık 2700 gr kadar erimektedir. Buna bakarak çözeltiyi hazırlayacağız
  • İlk olarak bir ocak üzerinde ve çelik bir tencerede ( alüminyum kullanmayın kararır . Miktara göre büyük bir tencere kullanın.Tencereler sonra kullanılabilir bir zararı olmayacaktır) suyu ısıtıyoruz ve içerisinde doygun olana kadar potasyum nitrat ekiyoruz.
  • Ben 1lt suda 900 gr kadar potasyum nitrat erittim
  • Eritme işlemi biraz zor çünkü potasyum nitrat eridikçe kabı soğutacaktır.
  • Tüm her şey eriyene kadar karıştırmaya ve ısıtmaya devam edin.
  • Büyük ihtimalle kabın yüzeyinde köpüklenmeler vs. olacaktır.
  • Şimdi bu çözeltiyi alacak büyüklükte başka kaba çözeltiyi süzgeç kağıdı yardımı ile bu süzüp geçirin
  • Böylece katı artıklardan kurtulduk.
  • Şu durumda çözelti ve kap çok sıcak biraz soğuduktan sonra buzdolabının buzluğuna koyuyoruz.( çok sıcak koyarsanız dolabın plastiğini eritebilir!)
  • Bundan sonra bekliyoruz ve çözelti iyice soğuduğunda potasyum nitrat kristal olarak çökecektir.
  • Kabın içindeki suyu iyice süzüyoruz yine süzgeç kağıdı kullanabilirsiniz.
  • Süzgeç kağıdında kalan potasyum nitratı geniş tepsiye yada bir alana yayıp kuruması için bekliyoruz
  • Yaklaşık 1 günde kuruyabilir
  • Evet şimdi roket yakıtı için gerekli saflıkta potasyum nitratınız var
  • Bu sonucu elde etmek için 2 gün sabahtan akşama kadar yakıt yapımını farklı ısı ve su miktarları ve değişik şeker markaları deneyerek adım adım sorunun köküne inerek çözüme ulaştım.

SONUÇ

  • Roket yakıtı olarak kullandığımız Şeker Yakıtın yapımını öğrendik.
  • Yakıtı test ettik ve başarı standartlarını gördük
  • Zamanlayıcı kullanımı hakkında temel bilgileri aldık bunu daha detaylı olarak sonraki bölümde göreceğiz . O zaman mantığını daha iyi anlayacaksınız
  • Deneysel roketçilik için ilk aşama roket yakıtıdır. Çünkü elinizde yakıt yoksa ne ile nasıl bir tasarım ve deneme-deney yapacaksınız
  • Yakıt yapımı bu alanda ki ilk aşamadır.
  • Yakıt yapmak el becerisi-görsel tecrübe gerektirmektedir. Yakıt yaptıkça daha başarılı hale geleceksiniz. Ben kendi başıma yaptığım denemeler ile 1 yıl da ancak başarılı yakıt yapabilmiştim.
  • Size aktardığım bilgi ve tecrübelerim ile umuyorum ki siz bu kadar uğraşmak zorunda kalmayacaksınız.
  • Roket yakıtının ciddiyetini izlediğiniz yanma videolarından anladığınızı umuyorum.
  • Şeker günlük yaşamda kullandığımız için bize basit bir malzeme gibi gelebilir ancak yaptığınız yakıt ciddi bir güce sahip roket yakıtıdır.
  • Her çalışmada olduğu gibi bu çalışmada da mutlaka güvenlik uyarılarına dikkat edin. Asla yapılan işi hafife almayın. Hep en kötü ihtimali düşünerek hareket edin
  • Başlangıç için 100 gr yakıt yeterli hatta fazla bile olabilir. Zaman içerisinde miktarı arttırabilirsiniz.
  • Çalışmada kraft kağıdı kullanılmasının sebebi bu kağıdın daha üst seviye bir dayanıma sahip olmasıdır.
  • Çalışmalarınızda asla aceleci olmayın, iyice anlamadan çalışmaya başlamayın , anlamadığınız her noktayı sorun veya araştırın.
  • Anlayamadığınız her noktayı yada aklınıza takılan soruları ” Soru-Cevap Forumuna” sorabilirsiniz.
  • Eğer tecrübeniz yok ise mutlaka ölçü ve miktarlara uyarak çalışın
  • Asla ısı kontrolü olmayan veya açık ateş ile ısınan bir ortamda yakıt yapmaya çalışmayın!
  • Isı kontrol devreniz yok ise mutlaka başka güvenilir ısı ölçüm araçları alın , fritöz gibi cihazların kendi termometrelerine kesinlikle güvenmeyin.
  • Kısa sürede yükselmeye çalışmayın !
  • Unutmayın, “En yukarı çıkmak isteyenler en aşağıdan başlamalıdırlar”
  • Roket bilimini öğreniyorum serisinin bir sonraki bölümü ” Roket Motoru Kalıbının Yapılması

 

ERCAN KOÇLAR Hakkında

Çalışmalarım çocukken başladı kolonyalı kağıtları yakmak, ilaçları birbirine katmak gibi değişik deneylerim vardı. Kimya kitabında elektroliz ile suyun hidrojen ve oksijene ayrıldığı ve hidrojenin yandığını yazıyordu, o zamanlarda aklım almıyordu sudan nasıl yanan....Devamını okumak için tıklayınız ;)