Armature Shape Optimization and Scaling Studies in Electromagnetic Launchers Using Finite Element Method

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK VE ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: GÖRKEM GÜLLETUTAN

Danışman: Ozan Keysan

Özet:

Elektromanyetik fırlatma sistemleri (EMFS), iyileştirilmiş güvenlik ve daha yüksek namlu çıkış hızı gibi avantajlar sunar. Ancak, termal yönetim ve malzeme dayanımı gibi zorluklarla karşı karşıyadırlar. Bu nedenle, bu sistemlerin tasarımı ve optimizasyonu çok önemlidir. Namlu tasarımında en önemli kısımlardan biri armatür geometrisidir. Bu tez, EMFY-4 fırlatıcısı için armatür şeklini optimize etmeye, genel verimlilik ve termal yönetimi artırmaya odaklanmaktadır. Ana hedefler, armatür kütlesini optimize etmek ve homojen bir akım yogunluğu elde etmektir. Optimizasyon için bir genetik algoritma (GA) kullanılmaktadır ve armatürün erimesini veya kırılmasını önlemek amacıyla minimum kesit alanı üzerinde bir kısıtlama bulunmaktadır. Temas direncinin armatür-ray ara yüzündeki akım yogunluğu dağılımını etkilediği göz önünde bulundurularak optimize edilmiş armatür için bu etki de incelenmiştir. Orijinal ve optimize edilmiş armatürlerin performansları karşılaştırılmaktadır. EMFY-4 fırlatıcısının armatürünün optimizasyonunu takiben, EMFY-4 fırlatıcısı için bir ölçekleme çalışması yapılmaktadır. EMFS'lerde ölçekleme, armatür ve ray malzeme özelliklerini araştırmaya yardımcı olur, çünkü tam ölçekli bir modelin test edilmesi maliyetli, riskli ve zaman alıcı olabilir. Geleneksel yaklaşımların aksine, bu optimizasyon mevcut bir darbeli güç kaynagı (DGK) kullanılarak iki hedefle gerçekleştirilir: ray uzunlugu ve çıkış akımının tepe akımına oranı. Sıcaklık, manyetik indüksiyon ve basınç alanları (T, B, S) ölçekleme sırasında belirli malzeme degerini (specific action value) sabit tutarak benzer kalır. Son olarak, EMFY-4 fırlatıcısına uygulanan aynı optimizasyon teknikleri PEGASUS fırlatıcısı için de kullanılmıştır.