Sıvı yakıtlı roket motorlarında kullanılan körüklü mafsalın tasarımı ve eniyilemesi

Körüklü mafsallar hidrolik hatlarda, inşaatlarda ve nükleer istasyonlar gibi çeşitli alanlarda akıştan ve dış kuvvetlerden kaynaklanan enerjiyi sönümlemek, hatlara esneklik sağlamak ve bu sayede akış hatlarında çatlama, bozulma gibi hasarların önüne geçmek amacıyla sıklıkla kullanılan parçalardır. Eksenel, yanal ve açısal hareketlere imkân sağlayan körüklü mafsallar eksenel tipli, gimbal tipli, menteşe tipli vb türde kullanılmaktadır. Sıvı yakıtlı roket motorlarında itki vektör kontrolüne yardımcı olan körüklü mafsallar füzenin yapacağı yönelme hareketleri sırasında hidrolik hatların hasar görmesine engel olurlar. Roket motorlarında hatlara bu esnekliği sağlarken sıvı motor lülesini hareket ettiren lineer eyleyicilere karşı ilave kuvvet oluştururlar. Oluşan bu ilave kuvvet daha büyük eyleyicilere ihtiyaç duyulmasına dolayısıyla daha fazla ağırlığa ve hacim zarfına sebep olmaktadır. Literatürde basınç altında çalışan körüklü mafsalların yorulma ve basınca karşı dayanım çalışmaları sıkça çalışılan konulardandır. Hareket sırasında oluşan eğilme momenti ve hareket kaynaklı dayanım çalışmaları ise nadir olarak çalışılan ve incelenmesi zor konulardandır. Bu çalışmada iç basınç altında çalışan körüklerin tasarımı lüle hareketine olanak sağlayacak olan eyleyicilere aktarılacak kuvveti yani körüklü mafsalın bu hareketten kaynaklanan eğilme momentini minimize edecek şekilde yapılmıştır. Yapılan eniyileme çalışması sonucunda, tez konusu körüklü mafsal için gerilme kısıtları ihlal edilmeksizin (yani körüklü mafsalın yapısal bütünlüğü tehlikeye atılmaksızın) eğilme momentinin %75 gibi önemli bir oranda düşürülebildiği görülmüştür. Eniyileme çalışmalarının ardından elde edilen tasarım parametreleriyle hesaplanan analitik sonuçlar sonlu elemanlar yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. Sonlu elemanlar yönteminde basınç ve hareket analizleri için ayrı yöntemler ve sınır koşulları kullanılmış modeller ayrı ayrı incelenmiştir.