Savunma Teknolojileri Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

Gözat

Son Başvurular

Şimdi gösteriliyor 1 - 5 / 91
  • Öge
    Establishing multifunctional graphene fibers for smart textiles
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Çakar, Özer ; Cebeci, Hülya ; 621206 ; Defence Technology ; Savunma Teknolojisi
    Gelişen teknoloji ile birlikte elektronik cihazlar hemen hemen her insanın hayatında önemli rol oynamaktadır. 1990'lı yılların sonlarına doğru ortaya çıkan akıllı tekstiller de tekstil alanındaki teknolojik gelişmelerin elektronik ile harmanlanmasının bir sonucudur. Araştırmacılar akıllı tekstil kavramını çevresel uyarıları algılayan ve bu uyarılara da gerekli tepkiyi verebilen tekstiller olarak tanımlamaktadırlar. Tekstil yapısına elektronik cihaz/devre entegrasyonu sonucunda akıllı tekstillerin özellikle savunma sanayi gibi kullanıcıdan gerçek zamanlı bilgi alınmasını gerektiren uygulamalarda kullanım alanları oldukça genişlemiştir. Tüm bu gelişmeler doğrultusunda ve hızla ilerleyen akademik çalışmalar neticesinde ortaya çıkan ileri seviye malzemeler ve bu malzemelerin kullanımları da akıllı tekstiller için önemli gelişmeler içermektedir. Bu ileri seviye malzemeler sınıflandırılacak olursa; • Polimer bazlı, • Metal bazlı, • Karbon bazlı malzemeler olmak üzere 3 kategori altında incelenebilir. Her bir kategorideki malzemeler birbirine göre farklı avantaj ve dezavantaja sahip olduğu için akıllı tekstil uygulamalarında hep yer almışlardır. Bu kategoriler arasında karbon bazlı malzemeler ise sahip oldukları üstün mekanik özellikleri, çevresel stabiliteleri, elektriksel iletkenlikleri ve işlenebilirliklerinden dolayı diğer kategorilere göre daha fazla dikkat çekmektedir. Grafenin (2004) keşfinden sonra nano boyutta sahip olduğu üstün mekanik dayanım (1 TPa), elektriksel iletkenlik (~ 104 S m-1), çevresel stabilite ve düşük maliyetli ve çevre dostu üretim yöntemleri sayesinde karbon bazlı malzemeler arasında birçok araştırmacının dikkatini çekmiştir. Grafenin sahip olduğu bu özellikler karbon atomlarının sp2 hibritleşmesi yapması sonucu ortaya çıkan 2 boyutlu yapısından dolayı kaynaklanmaktadır. Tüm bu özellikleri makroskopik boyuttaki bir yapıda da sahip olabilmek için araştırmacılar arasında çok yoğun çaba sarf edilmektedir. Bugüne kadar 3 boyutlu olarak adlandırılabilecek film, top, tüp vb. birçok grafen yapısı elde edilmiştir. Elde edilen bu yapılar sahip oldukları boyutsal kısıtlamaları nedeniyle kısıtlı kullanım alanları bulmuşlardır. 2012 yılında grafen fiberin elde edilmesiyle 3 boyutlu grafen yapılarında yeni bir çağ başlamıştır. Özellikle grafen fiberlerin akıllı tekstil uygulamalarında yer bulması ve çarpıcı özellikler sergilemesiyle birlikte grafen fibere gösterilen ilgi günden güne artarak devam etmiştir. Bu çalışma GO fiber üretimi, üretim parametrelerinin optimizasyonu, karakterizasyonu ve redüksiyonu ile nihai ürün olarak rGO fiber üretimine dayanmaktadır. Ayrıca elektriksel iletkenliğin daha yukarı seviyelere çekilmesi için Ag NWs katkılama üzerine de çalışılmıştır. Bu kapsamda bu tez çalışması üç ana bölümde incelenebilir; • LC fazındaki GO sulu solüsyonundan GO fiber üretimi, optimizasyonu ve karakterizasyonu • Üretilen GO fiberlerin redüksiyonu, optimizasyonu ve karakterizasyonu • Ag NWs katkılama optimizasyonu ve karakterizasyonu Çalışmanın ilk bölümü öncelikle farklı konsantrasyonlara sahip garafen oksit sulu çözeltilerinden ıslak eğirme metoduyla fiber üretimini kapsamaktadır. Fiber üretimi için gerekli likit kristal faz davranışına sahip solüsyon konsantrasyonunun belirlenmesinin ardından farklı ıslak eğirme proses parametreleri ile fiber üretimi, optimizasyonu ve karakterizasyonu ile ilk bölüm çalışmaları son bulmuştur. Islak eğirme metodunda sabit bir basınç altında pıhtılaştırma banyosuna enjekte edilen GO sulu solüsyonu çözücü değiştirme mekanizması ile fiber formda katılaşır ve çökelir. GO yapısı gereği polar bir malzemedir ve polar olmayan çözücülerde dağılım göstermez. Pıhtılaştırma banyosu hazırlanırken en çok dikkat edilen hususlardan birisi de pıhtılaştırma banyosunun polar özellik göstermemesidir. Bu sebeple pıhtılaştırma banyosunda etanol ve saf su karışımına kalsiyum klorür tuzu ilave edilmiştir. Banyodan alınan fiberler kalıntı kimyasallardan arındırılmak üzere çeşitli sıvılarla yıkanmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde, ilk bölümde elde edilen veriler eşliğinde GO fiberlere redüksiyon işlemi ile GO – rGO dönüşümü uygulanmıştır. Redüksiyon işlemi için ise sulu askorbik asit ve sulu hidroiyodik asit çözeltileri ile farklı parametrelerde kimyasal ve farklı süre ve vakum altında termal redüksiyon uygulanmıştır. Uygulanan redüksiyon işlemleri sonucunda elde edilen rGO fiberlere gerekli karakterizasyon çalışmaları uygulanmış ve en optimum koşullar belirlenmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise ilk iki bölümde elde edilen bilgiler doğrultusunda farklı ağırlık oranlarında Ag NWs katkılaması gerçekleştirilen GO solüsyonundan fiber eğirme işlemi gerçekleştrilmiştir. Elde edilen fiberlerin elektriksel özellikleri incelenmiş olup mekanik ve elektriksel iletkenlik değerleri üzerindeki Ag NWs etkisi incelenmiştir. Sentezlenen malzemelerin özelliklerinin araştırılabilmesi için bazı karakterizasyon teknikleri kullanılmıştır. GO ve rGO fiberlerin çap bilgilerini tayin edebilmek için optik mikroskop kullanılmıştır. Fiberlerin morfolojik özelliklerini anlayabilmek için SEM cihazı kullanılmıştır ve GO katmanlarının fiber ekseni boyunca nasıl bir yönelim gösterdiği gibi bilgilere ulaşılmıştır. Aynı zamanda SEM analizi sırasında EDS analizi ile yapıdaki var olan elementler tayin edilmiştir. Raman ve FTIR karakterizasyonları ile de redüksiyon işleminin ardından yapıdaki kusurlu olarak adlandırılan oksitli yapıların varlığını nitel olarak elde edip redüksiyon işleminin ne kadar başarılı olduğu sonucuna varılmıştır. XRD analizi ile de redüksiyon işlemi sonrasında rGO tabakaları arasındaki mesafenin azalarak mekanik dayanım ve elektriksel iletkenlik değerlerindeki artışın sebebi net olarak anlaşılmıştır. Fiberlerin mekanik dayanım testi için ise UTM cihazı kullanılmıştır. 4-nokta iletkenlik cihazı ise elektriksel iletkenlik değerlerini elde edebilmek için kullanılmıştır. Tüm bu karakterizasyon işlemleri GO, rGO ve Ag NWs katkılı fiberlere ayrı ayrı uygulanmış ve sonucunda en etkin fiber üretim parametreleri belirlenmiştir. Bu çalışmada, akıllı tekstil uygulamalarında kullanımı amaçlanan makroskopik boyutta grafen üretimi fiber formda gerçekleştirilmiştir. Sıvı kristal fazındaki GO sulu solüsyonundan ıslak eğirme yöntemi ile GO lifleri elde edilir ve daha sonra kimyasal ve termal indirgeme ile rGO liflerine dönüştürülür. Üretimi yapılan fiberlerin dokuma işlemi sırasında gerekli olan esneklik için mekanik ve fonksiyonellik açısından gerekli elektriksel iletkenlik özellikleri akıllı tekstil uygulmalarında uygulanabilirliğini değerlendirmek için test edilmiştir. GO fiberlerin birim şekil değişimi (%11.63) değeri sonucunda esnekliğinin literatürdeki en iyi sonuç olduğunu kanıtlamıştır. Bu sonuç neticesinde dokunulabilirlik açısından yeterli esnekliğin sağlandığı anlaşılmıştır. Ayrıca, indirgeme işlemlerinden sonra beklendiği gibi, sp2 hibritleşmesi yapan karbon atom yapısının elektron hareketliliği neticesinde elde edilen yüksek elektriksel iletkenliği (2.24 × 105 S m-1) akıllı tekstil sistemlerinde istenen fonksiyonelleştirmenin uygulanabileceğini göstermiştir. Ek olarak, liflerin elektrik iletkenliğini daha da arttırmak için Ag NWs katkılama yapılmıştır. Tüm bu sonuçlar neticesinde makroskopik boyutlu rGO liflerinin, algılama ve reaksiyon kabiliyetine sahip giyilebilir elektronik olarak kabul edilen sistemlere uyarlanması, savunma sanayiindeki giyilebilir teknolojilerin taleplerini karşılamak için iyi bir yaklaşımdır.
  • Öge
    Aeroelastic analysis of 2 dof typical airfoil section modeled with shape memory alloy springs
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Dağlı, Osman ; Kaya, Metin Orhan ; 634690 ; Savunma Teknolojisi ; Defence Technology
    Son yıllarda, havacılık, savunma ve ileri imalat sanayileri için yüksek performanslı yapısal ve mekanik sistemlere olan güçlü talep, ileri malzemelerin gelişimini teşvik etmiştir. Genel olarak, klasik malzemeler, çevre ortamdaki değişikliklere cevap veremedikleri ve edimsel olarak tasarlanmadıkları hizmet koşullarında çalışamayacakları anlamında pasiftir. Bu nedenle, değişken çalışma koşulları tüm pratik uygulamalarda ortaya çıkabileceğinden, elastodinamik tepkisi geniş bir hizmet yelpazesi altında gerçek zamanlı olarak en uygun şekilde uyarlanabilen ileri aktif malzemelerin gelişimine önemli bir ihtiyaç vardır. Örneğin, akıllı malzemeler ve yapılar hem piezoelektrik malzemeler ve şekil hafızalı alaşımlar (ŞHA) tarafından sunulan güçlü özelliklerden hem de algılama özelliklerinden faydalanır. Şekil hafızalı alaşımlar, başlangıçta uygun termomekanik koşullar altında şekli bozulursa veya şekillendirilirlerse, daha yüksek bir sıcaklığa ısıtıldıktan sonra başlangıç şekilleri geri kazanılabilir. Alaşım malzemesi özelliklerine ve dış koşullara bağlı olarak, şekil geri kazanımı iki şekilde gerçekleşebilir:\\ - Malzeme düşük sıcaklıkta şekli bozulursa, ayırt edici bir sıcaklığın üzerine ısıtılarak başlangıç şekli geri kazanılabilir. Bu özellik şekil hafızası etkisi (ŞHE) olarak bilinir;\\ - Malzeme yüksek sıcaklıkta şekli bozulursa, uygulanan yük kaldırılarak başlangıç şekli geri kazanılabilir. Bu özellik süperelastisite olarak bilinir.\\ Şekil hafızalı alaşımlar ayrıca martensitik durumda ve iki fazlı durumda yüksek bir sönümleme yetisine sahiptir. Mekanik enerjinin ısıya dönüşümünü içeren sönümleme yetisi, sadece şekil hafızalı alaşımlara özgü ayırt edici bir davranış değildir. Tüm malzemeler bu özelliği sergiler. Fakat, ŞHAlar standart malzemelerinkinden daha büyük bir sönümleme yetisi sergilerler. Süperelastik yükleme ve boşaltma arasındaki gerilim histerezisinin bir sonucu olarak fazla enerji sönümlenir. Aeroelastisite; bir çalışma konusu olarak, aerodinamik kuvvetler ile elastik bir yapının tepki kuvvetleri arasındaki etkileşimleri açıklar. Aerodinamik kuvvetler elastik bir yapının şeklini bozar ve yapının şekil değişimi, üzerine etkiyen aerodinamik kuvvetlerin doğasını değiştirir. Dinamik bir sistemde, bu kuvvetler birbirlerini geri besleyebilir ve bazen karmaşık ve tahmin edilmesi zor tepkilere neden olabilir. Belirli koşullar altında, dinamik sistemin geri besleme yapısı, çırpınma (flutter) gibi yapıda fiziksel hasara sebep olan kararsızlıklara yol açabilir. Aeroelastisite alanında, en tehlikeli fiziksel olgu olan çırpınma, aerodinamik, yapısal ve atalet kuvvetlerinin etkileşime girdiği ve gittikçe artarak bir kanat yapısının kontrolden çıkmasına neden olan dinamik bir kararsızlıkdır. Bu olgu, yıkıcı yapısal arızalara ve uçaklarda şiddetli hasarlara neden olur. ŞHAlar, şekil değişimlerinin faydalı seviyeye kadar geri kazanımına sahip özel malzemelerdir. Temel olarak, ŞHAlar, bazı yüklemelerden kaynaklanan bozulmuş şeklini başlangıç durumuna geri getirebilir. Bu özellik, enerji dağılımı ve pasif titreşim kontrolü sağlar. Bu bağlamda, kanatlarda oluşabilecek tehlikeli seviyedeki salınımların sönümlendirilmesinde şekil hafızalı alaşımların süperelastik özelliklerinden faydalanılabilir. Salınımların yaratabileceği yüksek seviyedeki enerji soğurularak çırpınma oluşumu bir miktar geciktirilebilir veya sınır çevrimli salınımlara (SÇS) dönüştürülebilir. Bu tezin temel fikri iki serbestlik dereceli iki boyutlu aeroelastik tipik kanat kesitinin yunuslama ve dalma yaylarıyla örneklenmesi, sayısal çözümlemesi, yazınla karşılaştırılması ve doğrulanmasıdır. Asıl amaç ise, şekil hafızalı alaşımın süperelastik histerezisinin bir uçak kanadı kesitinin aeroelastik davranışları üzerindeki etkilerini incelemektir. ŞHAlar, genellikle ŞHE ve süperelastisite olarak adlandırılan, diğer malzemelerin aksine özel doğrusal olmayan bir özellik gösterir. Bu özellik, şekil hafızalı alaşıma özel ısıl ve mekanik yükler altında, martezit fazdan östenit faza veya östenit fazdan martenzit faza doğru olan faz dönüşümünün bir sonucu olarak ortaya çıkar ve bu dönüşüm işlemi, doğrulanmış ve uygulanabilir bir örnekle tanımlanır. Bu bağlamda, ŞHAlar için kayma gerilimi ve kayma şekil değişimini içeren bir boyutlu Liang-Rogers örneği kullanılmıştır. İlk olarak, Nitinol olarak da adlandırılan Ni-Ti alaşımı, en iyi tepki, mükemmel yapısal ve işlenebilirlik özellikleri nedeniyle bu çalışmada kullanılmak üzere ŞHA malzemesi olarak seçilmiştir. Bununla birlikte, aeroelastik tipik kanat kesitindeki doğrusal yaylarla değiştirmek için Nitinol ŞHA malzemesi helisel yay olarak örneklenmiştir. ŞHA yayının, doğrusal iki serbestlik dereceli iki boyutlu aeroelastik tipik kanat kesitinin hareket denklemine dahil edilmesinin etkileri araştırılmıştır. Araştırmamızda dalma yer değiştirmesinin, yunuslama yer değiştirmesine göre etkileri küçük olup gözlemlemesi zor olacağından dolayı sadece yunuslama yayı ŞHA yayıyla değiştirilmiştir. Ayrıca, aerodinamik yükleri belirtmek amacıyla, düzensiz aerodinamik örnek kullanılmıştır. Daha sonra, elde edilen hareket denklemleri sistemi, klasik integrasyon şemaları ile çözmek ve sonuçları elde etmek için durum-uzay formunda yazılmıştır. Tüm sistemi çözmek için klasik integrasyon yöntemlerinden biri olan dördüncü dereceden Runge-Kutta yöntemi seçilmiştir. İkinci aşamada, hareket denklemi sistemleri doğrusal çelik yaylar baz alınarak çözülmüş ve sistemin doğal davranışları, doğal frekansları ve özdeğer çözümlemesi yapılarak doğrusal çırpınma hızı belirlenmiştir. Daha sonra denklemler sistemi, her iki yay için çözülmüş, doğrusal çelik yay ve ŞHA yayının cevapları karşılaştırılmıştır. Üçüncü aşamada, doğal süperelastik yani sönümleyici ve dağıtıcı özelliklerini göstermesi için gerekli olan koşullar şekil hafızalı alaşıma uygulanmıştır. Bunlar östenit faz geçişinin bittiği sabit sıcaklık ve doğrusal olmayan özelliğinin açığa çıkması için gereken kritik kayma gerilmesi büyüklüğüdür. Bu kayma gerilmesi büyüklüğüne ulaşabilmek için yunuslama yaylarına harici ön yüklemeler uygulanmıştır. Daha sonra, Ni-Ti ŞHA yayının aeroelastik sistemin çırpınma ve çırpınma sonrası davranışlarının sonuçları çözümlenmiştir. Ardından elde edilen cevapların, önceki çalışmalarla eşleşip eşleşmedikleri karşılaştırılmıştır. Çözümlerin sonuçları incelendiğinde, ŞHA yaylarının kritik kayma gerilmesine ulaşılmadığında doğrusal çelik yay gibi davrandığı ve sönümleyici ve dağıtıcı özelliklerini açığa çıkarmadığı gözlemlenmiştir. ŞHA yaylarının süperelastik histerezisinden, kararsız büyüyen salınımları bastırmak ve bazı farklı hava akış hızlarında kabul edilebilir sınır döngü salınımları (LCO) oluşturmak için verimli bir şekilde faydalanıldığı görülmüştür.
  • Öge
    Neodimiyum-demir-bor Mıknatısların Nitrasyon, Seçkili Kavurma Ve Suda Çözünenleri Ayırma Yıkaması İle Geri Dönüşümü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016 -12-16) Aktan, Emir ; Ergun, Celaletdin ; 10116700 ; Savunma Teknolojileri ; Defence Technology
    Bu çalışmada geri kazanımı amaçlanan nadir toprak elementleri, 15 lantanit ve bunlara ek olarak itriyum ile skandiyum elementlerinin oluşturduğu bir gruptan meydana gelir. Lantanitler atom numaraları 57 ile 71 arasında yer alan sırasıyla lantan, seryum, praseodimyum, neodimyum, prometyum, samaryum, evropiyum, gadolinyum, terbiyum, disprozyum, holmiyum, erbiyum, tulyum, iterbiyum, lutesyum olarak adlandırılan, kimyasal özellikleri benzer elementlerdir. Atom numarası 39 olan itriyum ile 21 olan skandiyum da kimyasal özelliklerindeki benzerlikten dolayı nadir toprak elementlerinin içine dahil edilmiştir. Yer kabuğunda, diğer minerallere göre daha az bulundukları tahmin edildiği için nadir toprak elementleri olarak adlandırılmışlardır. Çevre dostu ve ekonomik teknolojilerde yaygın olarak kullanılan nadir toprak elementlerinin önemi gün geçtikçe daha da artmaktadır. Bununla birlikte, söz konusu nadir toprak elementlerinin yıllık üretiminde, şuanda bilinen rezervlerin %40’ını elinde bulunduran Çin, %90’ından fazla bir paya sahiptir. Fakat üretilen bu elementlerin tedariğinde Çin, ihracatına kısıtlama uygulamakta, ve nadir toprak elementlerine olan talebe karşı üretim yetersiz kalmaktadır. Temel olarak kimyasal formülü NdFeB olan neodimyum demir bor mıknatıslar da bir çok kullanım alanı olan, yüksek oranda nadir toprak elementi içeren uygulamalardan biridir. Bu NdFeB mıknatıslar, özellikle giderek önem kazanan, hibrit otomobiller ve rüzgar türbinleri gibi çevreci teknolojilerde yaygın olarak kullanılır. Bu projede de genellikle %15 – 30 ‘u neodimyum olmak üzere toplamda %30 ile %40 aralığında nadir toprak elementi ve %50 ile %70 aralığında demir içeren NdFeB mıknatıslardan yapısında yer alan neodimyum, disprozyum, praseodimyum ve gadolinyumun geri kazanılması amaçlanmaktadır. Söz konusu oranlar mıknatısın uygulama alanına göre değişmektedir. Örneğin harddisklerde kullanılan mıknatıslarda disprosyum oranı ağırlıkça %0 iken, elektrikli otomobillerin motorlarında kullanılan mıknatıslarda ise bu oran %8.5 civarındadır. Nadir toprak elementlerinin kullanımı ve buna bağlı olarak da artan ihtiyaç, geri dönüşümün de önemini artırmaktadır. Buna rağmen geliştirilen geri dönüşüm proseslerine rağmen son birkaç yılda nadir toprak elementlerinin geri dönüştürülme oranı yalnızca %1’dir. Geri dönüştürmede kullanılan çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Bu yöntemlerin başlıcaları; hidrometalurjik ve pirometalurjik yöntemlerdir. Bununla birlikte, mıknatısların doğrudan tekrar kullanımı, yeniden alaşımların kazandırılarak geri dönüşümü, gaz fazı ekstraksiyon gibi yöntemler de mevcuttur. Her bir yöntemin de kendine göre olumlu ve olumsuz yönleri bulunmaktadır. Hidrometalurjik ve pirometalurjik geri dönüşüm yöntemlerinin, diğer yöntemlere göre en önemli özelliği neredeyse her türlü içeriğe sahip mıknatısa uygulanabilmeleridir. Bu yüzden de bu yöntemler yaygın olarak uygulanabilirlik gösterir. Proses, NdFeB mıknatısların öğütülüp toz haline getirildikten sonra, nitrik asitle tepkimeye sokularak yapıda yer alan nadir toprak elementlerinin nitrat oluşturması ve daha sonrasında oluşan nitratların ısıl ayrışma sıcaklıklarındaki farklılıklardan yararlanılarak ayrışması temelindedir. Daha sonra da suda çözündürülerek yapıda %50 ile %70 arasında bulunan demirin çökmesi sağlanmış ve nadir toprak elementlerinin de su içerisinde çözünerek, filtrasyon ile demirden ayrılmıştır. Verimlilik %95-100 aralığında olup, elde edilen sıvı içerisindeki nadir toprak elementlerinin saflığı da %99’dir. Mıknatısın yapısındaki demir ile nadir toprak elementlerinin ayrıştırılması işleminde, söz konusu tüm elementlerin ısıl ayrışma sıcaklıklarının arasındaki fark, çalışmadaki en önemli noktalardan birisi olmuştur. Nitratlarla ilgili yapılan daha önceki çalışmaların yer aldığı makalelerde demir nitratın ısıl ayrışmasının tamamlandığı sıcaklık yaklaşık olarak 210 oC olarak belirtilirken, nadir toprak elementlerinin oluşturduğu nitratların en az 280 oC’ye kadar kararlılık gösterdiği belirtilmiştir. Ancak bu değerler, her bir element için ayrı ayrı yapılan çalışmalarda elde edilen veriler olduğu da göz önünde bulundurulmuştur. Her birinin bir arada olduğu mıknatısta ise bu sıcaklıkların, çalışmada yapılan termogravimetrik analiz ile mıknatısın gösterdiği davranışın detaylıca incelenmesiyle tümü için söz konusu sıcaklıkların az da olsa azaldığını göz önüne koymuştur. Bu veriler göz önünde bulundurularak en uygun kavurma sıcaklığı 200 oC olarak belirlenmiştir. Bu sıcaklık, demir nitratın ayrıştığı sıcaklıktan yüksek, nadir toprak elementlerinin oluşturmuş olduğu nitratların ayrıştığı sıcaklıktan ise düşük bir sıcaklıktır. Yapılan deneylerde oda sıcaklığından 600 oC’ye kadar kavurma sıcaklıkları denenmiş, ve yapılan analizlerin sonuçları da termogravimetrik analiz ile belirlenen sıcaklığın doğruluğunu ispatlamıştır. En uygun proses akış şeması belirlenirken, her bir aşama için tüm değişkenler değiştirilerek deneyler yapılmış ve en uygun olan şartlar belirlenmiştir. Yapılan çalışmaların sonucunda; NdFeB mıknatıslar öncelikle diskli öğütücüden geçirilerek 1000 mikrometreden daha ufak toz haline getirilmiş, çelik potalara çelik bilyalarla 1:30 mıknatıs:bilya oranında konularak, sonrasında 2 saat boyunca da 200 rpm (dakikadaki devir sayısı) hızda öğütülmüş ve 500 mikrometre tane boyutuna düşürülmüştür. Çelik bilyalarla yapılan öğütmede kullanılmış olan parametreler, yapılan birçok deneyin ardından elde edilen tecrübe ile belirlenmiştir. Dakikadaki devir sayısı veya süre daha az uygulandığında, tane boyutunda çok fazla küçülme olmadığı görülmüştür. Devir sayısı veya süre belirlenen değerlerden daha yüksek olduğunda ise, mıknatıs tozu çelik potaların içine çok fazla yapıştığından dolayı, potanın içerisinden çıkarırken çok zorlanılmıştır. Ardından stokiyometrik hesaplamalar yapılarak eklenecek asit miktarı belirlenmiştir. Ancak hesaplanan asit miktarı yetersiz kalmış, sonrasında önce iki katına, daha sonra da üç katına çıkarılmıştır. Üç katına çıkarıldıktan sonra istenilen tepkimeler nitel gözlemle elde edilmiş olup, yapılan analizler sonucunda da nitel olarak da bu sonuçlar desteklenmiştir. Numunelere asit ilave edilmesi sırasında toz numunenin doğrudan asitle çok hızlı tepkime vermesi, küçük çaplı patlamalara ve malzeme kaybına neden olmuştur. Bu yüzden tepkime hızını yavaşlatmak amacıyla da asit eklemeden önce çok az miktarda su da eklenmiştir. Eklenen su miktarı da daha önce yapılan çalışmalara göre belirlenmiştir. Asitle karıştırma işlemi ilk deneylerde 24 saat olarak yapılırken daha sonra süre parametresi de çalışılmış ve kademeli olarak 1 saate düşürülmüştür. Asitle karıştırma işlemi oda sıcaklığında 1 saat olarak belirlenmiştir. Seçkili kavurma işleminde sıcaklık belirlenirken öncelikle literatürdeki metallerin nitrat oluşturduktan sonra ısısal ayrışma sıcaklıklarıyla ilgili daha önce yapılan çalışmalar detaylıca incelenmiştir. Sonrasında yapılan deneyler ve analizlerle literatürdeki bu sıcaklıklar desteklenmiş olup, seçkili kavurma işlemi son olarak 200 oC sıcaklıkta 2 saat olarak belirlenmiştir. Seçkili kavurma işleminde kavurma süresi de çalışılmış ve analizler sonrasında en uygun süre bulunmuştur. Bu işlemlerin sonrasında ise su ile yıkama yapımıştır. Bu işlemin amacı, suda nadir toprak elementlerinden oluşan nitratları çözmek, demiri ise çöktürüp ayrıştırmaktır. Bu işlemde mıknatıs:su miktarı 0.02 g/ml olup oda sıcaklığında 1 saat süresi belirlenmiştir. Yapılan ilave deneylerde su miktarının daha da düşürülebileceği gözlemlenmiştir. Ancak deney düzeneği daha az miktarda su kullanmaya müsait olmadığı için sürekli olarak bu miktar kullanılmıştır. Daha sonra yapılan filtrasyon ile sıvıda çökmüş olan hematit-götit karışımında olan katı ve nadir toprak elementlerinin çözünmüş olduğu sıvı ayrıştırılmıştır. Yapılan çalışmalarda hazırlanan sıvılara ICP ve katılara ise XRD, EPMA, XRF yöntemleriyle analiz yapılmış olup, bu farklı yöntemlerden elde edilen sonuçların birbirini desteklediği görülmüştür.
  • Öge
    Uçaklarda Bulunan Kabin İçi Mutfak Ekipmanlarının Sonlu Elemanlar Ve Test Yöntemi İle Sertifikasyonu
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017 -01-3) Önüt, Abdullah Erdi ; Türkmen, Halit Süleyman ; 10133386 ; Savunma Teknolojileri ; Defence Technology
    Havacılık tarihi, 1903 yılında Wright kardeşlerin ilk motorlu uçuşu ile başlamakta ve 20 yüzyıla kadar motorlu uçaklar üzerindeki çalışmalar havacılık tarihinde önemli bir rol almaktadır. Yolcu uçaklarının zamanla havacılık sektöründe önemli bir sektör haline gelmesi ile birlikte bu uçaklar üzerine yapılan çalışmalar artmakta ve yüksek kapasiteli, performanslı yolcu uçakları hava yolları şirketlerinin envanterlerine girmektedir. 17 Eylül 1908 yılında ilk motorlu uçak kazasının meydana gelmesi ve zaman içerisinde artan motorlu uçuşlar ile birlikte kaza oranlarında da artışların gözlemlenmesi hem büyük maddi kayıplara hem de can kayıplarına yol açması uçuş emniyeti kavramını ortaya çıkarmıştır. Uçuş emniyeti kavramının ortaya çıkması ile birlikte uluslararası düzeydeki havacılık otoriteleri olan ICAO, JAA, EASA ve Eurocontrol tarafından uçuş emniyeti kuralları denetim altına alınmaya başlanmıştır. Türkiye' de havacılık otoritesi olarak EASA, FAA ve SHGM ile çalışılmaktadır. Hava araçları ve ekipmanlarının üretimlerinin yapılabilmesi için bu otoriteler tarafından uçuşa elverişlilik gerekliliklerinin tamamlanması gerekmektedir. 1930 yılından sonra uçaklarda kabin içi mutfak ekipmanları kullanılmaya başlanmıştır. Dünya' da kabin içi mutfak ekipmanlarının üretimini yapan bir çok firma bulunmakla birlikte ülkemizde 2010 yılında kurulmuş olan TCI Kabin İçi Sistemleri A.Ş şimdiye kadar bir çok kabin içi mutfak ekipmalarının tasarım, üretim ve sertifikasyon aşamalarını başarıyla gerçekleştirmiştir. Bu tez çalışmasında TCI Kabin İçi Sistemleri A.Ş tarafından Airbus A330-300 uçağına ait G1A kabin içi mutfak ekipmanının tasarım, üretim çalışmaları anlatılmış, yapısal sertifikasyon aşamaları hakkında detaylı bilgi verilmiştir. Uçaklarda kullanılan malzemelerin düşük ağırlığa ve yüksek dayanıma sahip olması gerektiğinden dolayı en yaygın olarak kullanılan malzemeler arasında kompozit malzemeler bulunmaktadır. Kompozit malzemeler içerisinden bal peteği sandviç malzemeleri kabin içi mutfak ekipmanlarında kullanılan en yaygın malzemelerdir. Bal peteği sandviç kompozit yapıları bir çok malzeme konfigürasyonuna sahiptir. Bal peteği sandviç kompozit yapı malzemelerinin hücre yapısı, yüzey ve yapıştırıcı seçimlerini etkileyen dayanç, özgül dayanç, yapıştırıcı performası gibi yapısal etkiler bulunmakla birlikte yangına karşı hassasiyet, ısı iletimi, akustik ve nem gibi çevresel etkiler de bulunmaktadır. Bal peteği sandviç kompozit yapılar ile yapılan tasarımlarda yüklerin uygulanması sonucu meydana gelen gerilmelere, deformasyonlara ve kesme oranlarına dikkat edilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında aynı zamanda bal peteği kompozit malzemelerinin dayanım, rijitlik, panel burkulması, kesme kıvrımı, yüzey ezilmesi, hücreler arası kıvrılma, bölgesel basınç sonucu oluşan hasar oluşum türleri hakkında detaylı bilgiye de yer verilmiştir. Bölüm 3' de bal peteği sandviç kompozit yapılarının üretim yöntemlerine ve mekaniksel özelliklerine yer verilmiştir. Bu mekaniksel özellikler sertifikasyon çalışmalarındaki yapısal analiz çalışmalarında yardımcı olmuştur. Kabin içi mutfak ekipmanlarının yapısal analiz sertifikasyon çalışmaları tasarım süreci ile başlamaktadır. Tasarım süreci, sırası ile master (ana) geometrinin oluşturulması, panel tasarımları, uçak bağlantı noktalarının tasarlanması, ekipmanların yerleştirilmesi ve yapısal iyileştirmelerin yapılması şeklinde gerçekleşmiştir. CATIA V5 ile yapılan tasarım çalışmalarından sonra MSC firmasına ait APEX programı ile sonlu elemanlar modeli hazırlanmış ve meshleme işlemi gerçekleştirilmiştir. PATRAN programına alınan sonlu elemanlar modelinin bağlantı parçalarının modellenmesi sonrasında malzeme tanımlamaları yapılmıştır. Gerekli yüklerin hesaplanması ile birlikte bu yükler PATRAN programındaki noktasal kuvvet ve noktasal ağırlıklardan yararlanılarak tanımlanmıştır. Sınır koşullarının da tanımlanması ile birlikte sonlu elemanlar modelinin NASTRAN programında yapılacak olan çözümü için hazır hale gelinir. Analizin koşturulmasından önce, analiz sonuçlarını olumsuz etkilememesi amacı ile sonlu elemanlar model kalitesinin kontrolü yapılmıştır. Bu kontroller arasında eleman kalitesinin kontrolü, malzeme oryantasyonunun kontrolü ve uygulanan yük ile bağlantı bölgelerinden elde edilen yüklerin karşılaştırılarak kontrol edilmesi bulunmaktadır. Bu kontroller sonucunda modellerde herhangi bir olumsuz durum olmadığı belirlenmiş ve model NASTRAN programında çözdürülmüştür. NASTRAN programında çözümün yapılması sonucunda, üst ve alt bağlantı bölgelerinde oluşan yüklerin ve ekipman üzerindeki belirlenen kritik noktaların deformasyon okumaları yapılmıştır. Okunan yükler ve Bölüm 4' te detaylı olarak verilen denklemler yardımı ile uçak bağlantılarında bulunan profillerin güvenlik faktörleri hesaplanmıştır. Üst bağlantılarda oluşan kuvvetlerin ve kritik noktalardan okunan deformasyon değerlerinin daha sonra yapılacak olan yapısal testler ile karşılaştırılmaları yapılacaktır. Sonlu elemanlar analizinin tamamlanması ve havacılık otoritesi EASA tarafından onaylanması ile birlikte üretimi de tamamlanmış olan kabin içi mutfak ekipmanı, 9.0G ileri yönündeki yapısal testinin yapılması amacı ile test alanına alınmıştır. Yapısal testlerin gerçekleştirilmesi için test fikstür, spring plate, dummy parçaları, yük ağaç yapısı ve data kayıt sistemi gibi test ekipmanları kullanılmaktadır. G1A kabin içi mutfak ekipmanının test sırasında konumlandırılması amacı ile test fikstürleri kullanılır. Test fikstür ile kabin içi mutfak ekipmanlarının bağlantıları arasında uçak profillerinin katılık derecelerini simule eden spring plate test ekipmanı kullanılır. Test sırasında kabin içi mutfak ekipmanlarındaki konfigürasyonların test sırasındaki davranışlarını simule etmek ve orijinal parçalarının zarar görmesini engellemek amacı için ise benzer boyut ve bağlantılara sahip olan dummy parçalar kullanılır. Bu konfigürasyonlara yüklerin düzgün dağıtılması amacı ile yük ağaç yapısı kullanılır. Testin gerçekleştirilmesi sırasında data kayıt sistemi ve yazılımı olan optest ile test uygulanışı kontrol edilmiştir. Ekipman üzerindeki konfigürasyonlara uygulanacak olan yüklerin lokasyonları belirlenir ve bu lokasyonlara piston yardımı ile 9.0G ileri yönünde yük uygulanır. Uygulanan bu yük, konfigürasyonlara yük ağacı yöntemi ile dağıtılmaktadır. Yapısal testlerin gerçekleştirilmesi sırasında uygulanacak olan yüklerin belirlenmesi, deformasyon ölçümleri ve üst bağlantılardan yük hücreleri yardımı ile yapılacak yük ölçümlerinin yapılması test aşamaları olarak belirlenmiştir. Bu ölçümler daha sonra sonlu elamanlar analizinin sonuçları ile karşılaştırılacaktır. Yapısal test sonucunda otorite EASA gözlemcileri tarafından incelenen kabin içi mutfak ekipmanı ve test grafiklerinde, herhangi bir olumsuzluk olmaması nedeni ile yapısal test sertifikasyonu aşamasının başarılı olduğu onaylanmıştır. Yapısal testlerin ve yapısal analiz çalışmalarının başarı ile gerçekleştirilmesi sonucunda, sonlu elemanlar modelinin validasyonunun yapılması gerekmektedir. Bu nedenle sonlu elemanlar analizi sonucunda üst bağlantılardan okunan yükler ile yapısal test sırasında uygulanan tam yük' te, üst bağlantılarda oluşan yükler karşılaştırılmış ve kabul edilebilir benzerlikte olduğu EASA gözlemcileri tarafından onaylanmıştır. Yapısal testler ile sonlu elemanlar modelinin karşılaştırıldığı diğer bir durum ise deformasyon sonuçlarıdır. Bu sonuçlar arasındaki farklılıkların test sırasında dummy yapılarının kullanılmasına, G1A kabin içi mutfak ekipmanının yapısal ağırlığının sonlu elemanlar modelinde yapısal testlere göre farklı tanımlanmasına bağlı olduğu düşünülmektedir. Bu tez çalışmasındaki sonuçlara göre Airbus A330-300 uçağına ait G1A kabin içi mutfak ekipmanının yapısal sertifikasyonu başarı ile gerçekleştirilmiş ve uçuşa elverişlilik kurallarına göre kullanılmasında herhangi bir olumsuz durum olmadığı kanıtlanmıştır.
  • Öge
    Girdap Vanesi İle Stabilize Edilmiş Alevlerin Deneysel İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-07-07) Kaynaroğlu, Bertan ; Tunçer, Onur ; 10043073 ; Savunma Teknolojileri ; Defence Technology
    Bu tez kapsamında, atmosferik şartlar altında açık, ön-karışımlı bir yakıcının alev karakteristiği ve türbülanslı akış ile etkileşimi incelenmiştir. Akış yapısı ortaya konularak alevin kararlı bir şekilde kalmasının fiziksel incelemesi yapılmıştır. Deney düzeneği olarak sekiz paleli ve gelen akışa 45 ̊ ile yerleştirilmiş konvansiyonel bir girdap vanesi ile ortasında alev tutucu bir çubuk bulunan girdap üreteci kullanılmıştır. Çubuğun bittiği konumda akış genişleme düzlemine ulaşmaktadır. Bu amaçla ilk başta soğuk akışın özellikleri Parçacıkla Hız Tayini (PIV) yöntemi ile incelenmiş olup akış yapısı ortaya çıkarılmıştır. Bu aşama da sorgulama penceresi akış yapısının genel özelliklerinin elde edilmesi amacı ile 64 x 64 piksel ve % 50 üst üste bindirme ile elde edilmiştir. Soğuk akış incelemelerinde parçacık olarak hem TiO_2 hem lazkin nozülünde hava parçalamasına uğramış yağ partükülleri kullanılmıştır. Akışın özelliği olarak merkezcil kuvvetler etkisi altında büyük parçalı ve her ne kadar ön kurutmaya tabi tutulsa da sıkıştırılmış havadan gelen nem yüzünden topaklanan TiO_2 parçacıkları çıkış kesitinin dış kısımlarına doğru yönlenmiştir. Bu yöntemle PIV ölçümlerinde ki sinyal gürültü oranını düşürdüğünden dolayı zaman zaman hatalı vektörler vermektedir. Bu yüzden, yağ damlacıkları deneyler de öncelikli olarak tercih sebebi olmuştur. PIV ölçümlerinden hız vektörleri bulunurken çok bilindik bir yöntem olan çapraz korelasyon yerine ortalama korelasyon alınmıştır. Ortalama korelasyon yöntemi, belirlenen sorgulama penceresinin her bir görüntüde ki toplamını alıp sonrasında ortalamasını alır. Bu ortalamayı ikinci resimde ki ortalama ile korelasyona uğratarak bu sorgulama penceresinden bir vektör elde eder. Sonrasında bu işlem her bir sorgulama penceresine uygulanarak hız vektör alanı elde edilmiş olur. Bu yöntem çapraz korelasyonun aksine hem daha hızlı hemde daha güvenilir sonuçlar vermiştir. Bu nedenle hız vektörleri üzerinde hiç bir yumuşatma olmadan, gerçek hız vektörleri elde edilmiştir. Akışın genel özelliği olarak, iki farklı yeniden dolaşım bölgesi gözlenmiş, bunlardan biri içte olup iç yeniden dolaşım bölgesi olarak adlandırılmış. Gelen akış yakıcıdan çıkarken genişlemeye uğrayarak alev tutucu çubuğun üzerinde ters bir basınç gradyeni ile güçlü bir yeniden dolaşım bölgesi oluşturmaktadır. İkinci bir zayıf yeniden dolaşım bölgesi ise yakıcının dış taraflarında durgun hava ile etkileşim sonucu oluşmaktadır. Tepkimeli akış incelemelerinde eşdeğerlik oranı TiO_2 parçağı ile yapılan deneylerde 0.74, yağ parçacıkları ile yapılan deneylerde 0.7 olarak sönme bölgesinden hemen üstünde bir değerde yapılmıştır. Bu deneylerde soğuk akış ile benzer bir akış yapısı gözlenmiştir. Tepkimeli akış görüntülemesi akışın bütün özelliklerini incelemek anlamında sorgulama penceresi soğuk akışla aynı olacak şekilde seçilmiştir. Akış karakteristiği için TiO_2 partikülleri kullanılmış ve yanmış gazların soğuk akışta olduğu gibi iç bölgede yeniden dolaşım bölgesini oluşturuduğu görülmüştür. İç sınır tabakaya bağlı kalarak gelişen bu durum sonucunda iç yeniden dolaşım bölgesinde “V” şeklinde bir alev oluşturduğu gözlenmiştir. Bu yeniden dolaşım bölgesi akış özellikleri göz önüne alındığında bu bölgede yanma sırasında oluşan ara geçiş ürünleri olan radikalleri hapsetmiş ve bu sayede yanma sonucu oluşan ürünlere geçişi kolaylaştırarak alevin fakir olarak yanmasına katkı sağlamıştır. Ayrıca girdap vanesi sayesinde akışın girdap şeklinde olması 3-boyutluluk göz önüne alındığında taze hava-yakıt karışımı alev cephesinin ısısına daha fazla maruz kalmış ve gelen akışın sıcaklığı yükseltilmiştir. Bu kısımda unutulmamalıdır ki, ortalama korelasyon alevin salınma özelliğinden dolayı doğru sonuçlar vermeyecektir. Bu yüzden bu kısımda ki hız vektörleri çapraz korelasyon yöntemi ile elde edilmiştir. TiO_2 ile yapılan deneylerde alevin yanmış gazları ısıtmasından dolayı bu bölgede ısıl genişleme olmasından ötürü parçacık yoğunluğu soğuk akışa göre ciddi bir şekilde azalmıştır. Buna rağmen alev cephesinin alanı bu gradyen değişiminden dolayı kolayca bulunacak hale gelmiştir. PIV ile kaydedilen Mie saçılım görüntülerinden bu sonuç çıplak gözle dahi görülebilmektedir. Ortaya konulan akış yapısından sonra alev cephesinin özellikleri incelenmiştir. Alev cephesinin özellikleri hem yukarı da bahsedilen TiO_2 parçacıkları ile gözlenmiş hemde yağ partikülleri ile çalışma daha ileriye taşınmıştır. Alev cephesinin ortalama özellikleri, TiO_2 ile yapılan deneylerde ortaya konmuştur. Bunun için görüntüler üst üste toplanmış sonrasında ise keskin gradyen bulunmaya çalışılmıştır. Yağ partikülleri ile yapılan deneylerde ise, yağ partikülleri alev cephesinden ürünler kısmına doğru geçerken yanmakta ve gözden kaybolmaktadır. Bu sayede her bir görüntüde keskin bir alev cephesi çıplak gözle dahi gözükmektedir. Alev cepheleri MATLAB’da yazılan algoritma ile bulunmaya çalışılmıştır. Bu algoritma ise şu şekilde ilerlemektedir: ilk başta PIV görüntülerine Gauss filtesi vb. filtreler uygulanarak her hangi bir yanlış girinti çıkıntı alev cephesinde yumuşatılmıştır. Bu noktada alev sınırının detaylı özelliğini tutmadan sadece genel olarak filtreleme yapılmıştır. Medyan ve Weiner filtreleri kenar özelliklerini koruduğundan dolayı girintili ve çıkıntılı alev yapısı özelliği korunmaya devam edilmektedir bu da haylice hataya yol açmaktadır. Buna ek olarak filtre sonucu elde edilen hatanın beş piksel mertebesinde olmasından dolayı filtrelereme konusundan herhangi bir hataya yol açılmamıştır. Filtreler sırasında elde edilen görüntünün parlaklık histogramı çizdirilmiş ve buna göre histogramı genişletilmiş ve eş dağılımlı olması göz önüne alınmıştır. Tam bu anda görüntü daha da işlenmeden önce soğuk reaktantlarların olduğu bölge beyaz, ürünlerin olduğu bölge siyah olacak şekilde ikili matrise dönüştürülmüştür. Fakat bu nokta da alev cephesinin belirlenmesi için çok fazla girintili çıkıntılı olduğuna karar verilmiş ve görüntüyü pürüzsüzleştirme işlemine devam edilmiştir. Bir adım daha pürüzsüzleştirme uygulamak açısından, görüntü 5 piksel çapında disk şeklinde bir matris ile korele edilmiştir. Bu adımla birlikte görüntüler kenar sınırları bulunmak için yeterli düzgünlüğe ulaşmıştır. Bu adımdan sonra görüntü yanmamış reaktantlar bir, yanmış ürünler sıfır olacak şekilde ikili bir matris ile ifade edilmiştir. Kenar sınır algoritması olarak Canny’nin geliştirdiği metod kullanılmış ve başarılı olunmuştur. Eşik değeri düzgün bir biçimde arttırılarak üst üste iki kere Canny sınır belirleme algoritması kullanılmıştır. Sonrasında ise elde edilen görüntü alev cephesinin olmasının beklendiği alan maskelenerek sadece bu bölge ile ilgilenilmiştir. Bazı kenarların kopuk olduğu görüldüğünden Canny’nin alev cephesini tek piksel ile sembolize eden algoritmasına, bu cephenin kalınlaştırılıp tekrar inceltilmesi medotu eklenerek alev cephesinin her koşulda sürekli olarak temsil edilmesi sağlanmıştır. Elde edilen alev cepheleri, ortalama alev cephesi alanı ile anlık alev cepheleri alanları bulmak ve buradan türbülanslı yanma hızına geçmek için görüntüler işlenmeye devam edilmiştir. Damköhler’in türbülanslı alev tanımı ışığı altında ve alev cephesi alanları ile laminer alev ilerleme hızını bilerek türbülanslı alev hızları elde edilmiştir. Her bir görüntü sonucu elde edilen alev cephelerinin alanları bir resimde toplanarak alev fırçası kalınlığı (flame brush thickness) elde edilmiştir. Bu elde edilen bilgi, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) çözümlemeleri için oldukça önemlidir. Alev fırçası kalınlığı, çözüm yapılacak alanda alev cephesinin konumunun ulaşabileceği en uç noktaları temsil eder. Bu değer, akış alanının ağ yapısı oluşturulurken dikkate alındığında en küçük yapıdaki türbülans özelliklerini bulma konusunda hayli önem teşkil eder ve hem türbülans hem de alevin özelliklerini bulma konusundan HAD çözümlemeleri için doğru sonuçlar verir. Yapılan bu çalışma ile artan ve kıvrımlaşan alev alanı ile türbülanslı alev ilerleme hızının arttığı gözlenmiştir. Alev cephelerinin bulunduğu flame brush bölgesinde bir nokta seçilerek bu noktadaki dik hız bileşeni ile alev alanlarının faz diagrami çizdirilmiş ve herhangi bir korelasyon gözlenmemiştir. Aynı şekilde düşey düzlemde alev cephelerinin salınımına dair baskın bir frekansta gözlenmemiştir. Fakat unutulmamalıdır ki, girdaplı akış yatay düzlemde ki hareketi frekans ve salınım hareketine sahip olabilir.