Uydularda kullanılan esnek bipod yapılarının fırlatma yükleri altında incelenmesi
Investigation of flexible bipod structures used in satellite under launching loads
Yazar: MEHMET KÜRŞAT BİNBAŞ
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN USTA
Milli Savunma Üniversitesi / Alparslan Savunma Bilimleri ve Milli Güvenlik Enstitüsü / Harp Silah ve Araçları Anabilim Dalı / Silah Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada bipod yapıları, uzay araçlarında sıkça kullanılan yapısal bir elemandır.
Bu yapılar fırlatma sırasında ve yörüngede farklı yüklere maruz kalırlar. Bu
çalışmada esnek mesnetli bipod yapıları, fırlatma yükleri altında incelenmiştir.
İnceleme ilk önce sayısal yöntemler ile yapılmış ardından, statik ve elektrodinamik
sarsıcı testleri ile sayısal yöntemler doğrulanmaya çalışılmıştır. Bunun için öncelikle
eş rijitliğe sahip dairesel kesitli ve köşe radüslü iki farklı esnek mesnetler tasarlanmış
ve yaklaşık 2 kg kütleli yararlı yük taşıyabilecek bir yapıya entegre edilmiştir. Farklı
türdeki esnek mesnetlere sahip bipod sistemleri sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak
roket üreticileri tarafından sağlanan kullanıcı kılavuzlarında belirtilen yarı statik
ivmelenme, düşük frekanslı sinüzoidal ve rastgele titreşim verileri ile analiz
edilmiştir. Ardından imalata uygun olarak revize edilen yapı imal edilmiş ve testleri
tamamlanmıştır. Yapılan analizlerin sonucunda dairesel kesitli mesnetlerin sistemin
doğal frekansını arttırdığı ve yararlı yükün salınımını azalttığı ancak mesnet
üzerindeki gerilmelerin köşe radüslü mesnete oranla daha fazla olduğu görülmüştür.
Köşe radüslü mesnette ise bunun zıttı olarak, daha fazla salınıma sebep olmasına
rağmen, daha düşük gerilmeler oluşmuştur.
Anahtar Kelimeler: Bipod yapıları, fırlatma yükü, uzay araçları, esnek
mesnetler, dinamik yükler, rastgele titreşimler

Abstract:
Bipod structures are a structural element frequently used in spacecraft. These
structures expose to different loads during launch and in the orbit. In this study,
bipod structures combined with different flexures with same stiffness were
investigated under launch loads. The study firstly made by using numerical methods,
followingly a bipod structure was manufactured and tested under electrodynamics
shaker. During study two different types of flexures (circular cross-section and
corner-fillet) that have equal stiffness were designed and integrated into a structure
that can carry a payload of approximately 2 kg. These two bipod structures were
analyzed by using the finite element method under quasi-static acceleration, lowfrequency
sinusoidal and random vibration data specified in user manuals that are
provided by the rocket manufacturers. As a result of the analyses, it has been seen
that circular flexures provide higher natural frequencies and reduce the oscillation of
the useful load, but the stresses on the flexures are higher than the corner radius
flexures. In contrast to this, for the corner radius flexures, lower stresses are formed,
although it causes more oscillation.
Keywords: Bipod structures, launch loads, spacecraft, flexures, dynamic loads,
random vibrations