Geri Dön

Uydu fırlatma araçlarında kullanılan faydalı yük kapsülünün yapısal tasarımının eniyilenmesi

Optimization of structural design of payload fairing used for space launch vehicles

  1. Tez No: 427891
  2. Yazar: HAKAN ATAR
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ERDEM ACAR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 99

Özet

Uydu Fırlatma Aracı; uydu, çeşitli deney araçlar, gözlem robotları gibi Faydalı Yüklerin atmosfer dışına taşınması ve istenilen yörüngeye yerleştirilmesi amacıyla kullanılan bir sistemdir. Faydalı Yük, Faydalı Yük Kapsülü ismi verilen ve Faydalı Yükü uçuş koşullarında maruz kalacağı çevresel etkilerden koruyan bir kapsül içerisinde taşınır. Uydu Fırlatma Araçlarının tasarımında öne çıkan ölçütlerden en önemlisi taşınabilen Faydalı Yük ağırlığıdır. Bir Uydu Fırlatma Aracı ile taşınabilecek Faydalı Yük ağırlığını artırabilmenin başlıca yollarından biri, Faydalı Yük için ayrılan hacmi koruyarak Faydalı Yük Kapsülü ağırlığını enküçüklemektir. Bu tezde Faydalı Yük Kapsülü tasarımının, istenilen hacimdeki Faydalı Yükü uçuş koşullarından gelen aerodinamik ve ataletsel yükler gibi etkilere karşı dayanıklı olacak şekilde en düşük ağırlıkta yapılabilmesi hedeflenmiş ve bir Eniyileme Sistemi geliştirilmiştir. Eniyileme Sistemi'ne Faydalı Yük Kapsülü tasarımını eniyilemek amacıyla Tabu Arama sezgisel yöntemi entegre edilmiştir. Tabu Arama entegre edilmiş Eniyileme Sistemi ile mevcut Faydalı Yük Kapsülü tasarımının tümkomşu konfigürasyonları değerlendirme altına alınmaktadır. Faydalı Yük Kapsülü konfigürasyonlarının yapısal dayanımlarının uçuş şartlarına uyumlu olduğu saptanarak gerekli tasarım değişiklikleri gerçekleştirilmektedir. Faydalı Yük Kapsülü konfigürasyonlarının yapısal dayanımını değerlendirmek amacıyla Eniyileme Sistemi'ne yapısal analiz programı entegre edilerek otomatize bir sistem haline getirilmiştir. Tabu Arama ile ağırlığı enküçüklenmiş ve yapısal dayanımı uygun olan Faydalı Yük Kapsülü konfigürasyonu seçilmesi sağlanmıştır.Tabu Arama entegre Eniyileme Sistemi, Faydalı Yük Kapsülü ağırlığını %75,5 oranında iyileştirmiştir. Tabu Arama entegre edilmiş Eniyileme Sisteminin performansını değerlendirmek ve doğrulamak amacıyla Eniyileme Sistemine Matlab Genetik Algoritma aracı entegre edilmiştir. Faydalı Yük Kapsülü eniyileme probleminin Genetik Algoritma entegre Eniyileme Sistemi ve Tabu Arama entegre Eniyileme Sistemi'nden elde edilen çözümlerine ait amaç fonksiyonu değerleri ile karar değişkenlerinin değerleri karşılaştırılmıştır.Genetik Algoritma amaç fonksiyonu değeri Tabu Arama ile elde edilen çözüme ait amaç fonksiyonu değerine %1'lik bir marj içinde kalmıştır. Tez kapsamında Uydu Fırlatma Aracı Faydalı Yük Kapsülü ağırlık enküçüklemesi için Eniyileme Sistemi geliştirilmiş, geliştirilen Eniyileme Sisteminde Tabu Arama kullanılmış ve daha önceden performansı kanıtlanmış Genetik Algoritma ile performansı doğrulanarak geliştirilen sistemin kullanılabilirliği sağlanmıştır.

Özet (Çeviri)

Space Launch Vehicle is a system to transport and place the payload such as satellites, experimental tools, and observation robots into desired orbit. Payload is transported in Payload Fairing which protects payload from environmental effects exposed during flight. Payload capacity is the major criteria in design of Space Launch Vehicles. One option to increase payload capacity of Space Launch Vehicles is to minimize Payload Fairing weight while protecting the volume allocated for payload. In this thesis, an Optimization System is developed to minimize Payload Fairing weight while maintaining the Payload Fairing structural design strong enough to protect payload from effects such as aerodynamic and inertial loads that emerged from flight conditions. Tabu Search is integrated to the Optimization System to perform optimization. All neighbor configurations of the present Payload Fairing configuration are evaluated with Tabu Search integrated into the Optimization System. Design variables are changed after evaluating the Payload Fairing configurations' structural strength under flight conditions. Structuralanalysis program is integrated to the Optimization System to evaluate the structural strength. It is found that an optimized and structurally appropriate Payload Fairing configuration can be selected with Tabu Search integrated Optimization System.Tabu Search integrated Optimization system decreased the Payload Fairing weight by 75,5%. MATLAB Genetic Algorithm Toolbox is integrated to the Optimization system in place of Tabu Search to evaluate and verify Tabu Search integrated Optimization System. The problem is solved with Genetic Alogorthm integrated Optimization System and the solutions of both method is compared by considering decision variables' and objective function values. Objective function value of Tabu Search is in 1% margin of the objective function value of Genetic Algorithm. In the scope of thesis, Optimization System is developed and Tabu Search is integrated for Space Launch Vehicle Payload Fairing weight minimization. This system is verifiedby comparing the performance of the system with the proved genetic algorithm performance.

Benzer Tezler

  1. The six degrees of freedom modeling and simulation of launch vehicles including sensitivity analysis

    Fırlatma araçları için altı serbestlik dereceli modelleme - simülasyon ve hassasiyet analizi

    UKTE ÖNER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN

  2. Brute force launch vehicle ascent trajectory assessment with a novel vectorized simulator

    Vektörize benzetici ile fırlatma araçlarının yükseliş yörüngesini kaba kuvvet değerlendirme

    AHMET ENES YÜCEYURT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN

  3. Güneş enerjisiyle desteklenen insansız hava aracı tasarım ve üretimi

    Solar powered UAV design and production

    FATİH BAYKAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN

  4. Development of electric-driven cryogenic pump for upper stage hybrid rockets

    Yüksek kademe karma roketler için elektrik tahrikli kriyojenik pompa geliştirmesi

    KAAN GEGEOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Makine MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA ARİF KARABEYOĞLU

  5. Türkiye'de fırlatma merkezi değerlendirmeleri ve fırlatma sistemi alternatifleri

    Launch site considerations and launch systems alternatives for uses of the Turkish Republic

    GÖKER ÖZKONUK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Astronomi ve Uzay BilimleriHava Harp Okulu Komutanlığı

    Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN