Timken’in Derin Uzmanlığı Derin Uzay Keşfine İmkan Sağlıyor

Uzay uçuşunun geleceği şaşırtıcı bir hızla gelişiyor. Kamu ve özel sektör araştırmacıları arasındaki benzeri görülmemiş işbirliği, ayımızı, Mars’ı ve ötesini daha detaylı keşfetmeye yönelik görevler için yeni nesil teknolojiyi yönlendiriyor.

Timken, müşterilerin artık imkansız olmayan görevler için daha önce var olmayan çözümler geliştirmelerine yardımcı olmak için derin havacılık uzmanlığından ve yeteneklerinden yararlanıyor. Baş uygulama mühendisi John Renaud şöyle açıklıyor.

“Rulmanlarımızı fırlatma yüklerine dayanmaları açısından standartların çok ötesine geçecek şekilde tasarlıyor ve titizlikle üretiyoruz. Gerekli rulman ömrü, temas gerilimleri ve görevin ilerleyen aşamaları için sistem sertliği gibi faktörler de işin cabası.”

John Renaud
Baş Uygulama Mühendisi

Hedef Europa

Bir NASA gezegen görevi için şimdiye kadar yapılmış en büyük uzay aracı olan Europa Clipper, Ekim 2024’te fırlatıldı ve şu anda Mars’tan yerçekimi desteği alarak uzayın derinliklerine doğru daha hızlı ve daha uzağa savruluyor. Uzay aracı 2030 yılında Jüpiter’in buzlu uydusu Europa’ya ulaştığında, bilim insanlarının Europa’nın jeolojik aktivitesini ve yaşam barındırma kabiliyetini keşfetmek için kullanabilecekleri görüntü ve verileri toplayacak.

Timken, Europa’nın yüzeyinin yakınlaştırılmış ayrıntılarını yakalayacak dar açılı kamera (NAC) görüntüleme sisteminin işaretleme sistemini geliştirmek için müşterisi Johns Hopkins Applied Physics Lab (APL) ile işbirliği yaptı.

Kamera, yüksek çözünürlüklü görüntüler, çığır açan ölçümler ve Europa’nın ayrıntılı haritasını çıkarmak için çok önemli bir unsur olan hassas konumlandırmaya olanak tanıyan iki eksenli bir gimbal sistemi üzerinde yer alıyor. Gimbal sisteminin merkezinde, bilim insanlarının kamerayı sorunsuz ve doğru bir şekilde eğmesini sağlayan Timken® ince kesitli bilyalı rulmanlar yer alıyor.

Uzay, ticari ve askeri havacılık için tasarlanmış rulmanlar tasarlama konusunda yaklaşık 20 yıllık deneyime sahip Timken baş uygulama mühendisi John Renaud, “Uzay uçuşu çok özeldir” dedi. “Her yeni görev sınırları ekstrem noktalara itiyor.”

Europa Clipper da bir istisna değil. Uzay aracı ve araç üzerindeki konumu göz önüne alındığında nispeten açıkta kalan NAC, uçuşta zaten çok düşük sıcaklıklara ve yüksek radyasyon seviyelerine maruz kalmaktadır. Europa yakınlarına ulaşıp Jüpiter’in gölgesinde çalışmaya başladığında, sistem sıcaklıklarının -400˚F’ye (-140˚C) kadar düşmesi bekleniyor.

Yine de Renaud’ya göre en büyük mühendislik engeli fırlatma rampasında yaşananlar.

“Bir uzay aracı ve yükü önce gezegenden ayrılmak zorunda” dedi. “Rulmanlarımızı fırlatma yüklerine dayanmaları açısından standartların çok ötesine geçecek şekilde tasarlıyor ve titizlikle üretiyoruz. Gerekli rulman ömrü, temas gerilimleri ve görevin ilerleyen aşamalarında sistem sertliği gibi faktörler de işin içine giriyor.”

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet İtki Laboratuvarı’nda temiz bir odada çalışan mühendisler NASA’nın Europa Clipper uzay aracı için tepe güvertesini inşa ediyor. Tanıtım: NASA/JPL-Caltech

Gelişmiş Modelleme Müşteri İnovasyonunu İlerletiyor

Renaud ve ekibi, APL mühendislerine yıllar süren geliştirme çalışmaları boyunca yardımcı oldu ve çeşitli kamera tasarım yinelemelerine karşı rulmanları modelledi.

Geliştirme sırasında NASA, Europa Clipper’ın fırlatma aracını yeni Space Launch System’den (SLS) daha uygun maliyetli ve kolayca erişilebilen SpaceX Falcon Heavy roketine değiştirdi. Bu değişiklik, NAC ve rulmanlarını, uzay aracının başlangıçta dayanması için tasarlandığından farklı fırlatma yükü koşullarına maruz bırakacaktır. Bu değişiklik aynı zamanda Europa Clipper’ın Jüpiter’e yaptığı yolculuğun süresini uzatarak rulmanların soğuğa ve radyasyona maruz kalma süresini önemli ölçüde artırdı.

Değişimden önce ve sonra mühendisler, rulman ömrünü ve performansını tahmin etmek amacıyla farklı geometrileri ve malzemeleri modellemek için sağlam bir rulman mühendisliği platformu olan Timken® Syber® Bearing System Designer (BSD)’den yararlandı. Modelleme, özellikle yüksek miktarda yuvarlanma elemanına sahip ince kesitli rulmanlar için zorlayıcı olabilir.

Renaud, “Veriler, bu rulmanlar için alışılmadık ancak uygulama için çok önemli olan malzemeleri seçmemize yardımcı oldu” dedi. “Çelik bir tutucu kullanarak ince kesitli bir bilyalı rulman geliştirdik ve hem fırlatma yüklerinden kurtulmaya hem de sürekli aşırı sıcaklıklara ve radyasyona dayanmaya uygun bir kuru film yağlayıcı uyguladık.”

Renaud, müşterilerle işbirliğinin çok önemli olduğunu da sözlerine ekledi. Timken ekibi, APL mühendislerine kamera prototipini oluşturmak ve test etmek için rulmanların yanı sıra test koşulları için girdi sağladı. Testlerin ardından APL, rulman malzemesi seçimini daha da iyileştirmek için Timken’e kritik yük ve performans verileri sağladı.

Renaud, “Ekim ayındaki fırlatmada her şey yolunda gitti,” diye ekledi. “Europa’ya yaklaştığında başarı, yaptığımız varsayımlara ve birlikte yaptığımız modellemeye dayanacaktır.”

Timken’in Keene, NH’deki tesisi, dış çapı 1/8 inç kadar küçük olan süper hassas bilyalı rulmanlar konusunda uzmanlaşmıştır. Daha sıkı hassasiyet toleransları nedeniyle rulmanlar, neredeyse hiç kontaminasayon içermeyen “10.000 sınıfı temiz odalarda” monte edilir ve denetlenir.

Geleceğe Odaklanmış Bir Havacılık ve Uzay Ar-Ge Mirası

Europa Clipper, yolculuğu boyunca bir başka önemli sistem olan reaksiyon tekerleği tertibatlarında (RWA) ek Timken rulman çözümlerinden yararlanacak. RWA sistemi Europa Clipper’ın yörünge aracını uçuş sırasında dengeleyerek rotasını korumasına yardımcı olur ve verileri Dünya’daki bilim insanlarına iletmek için gereken antenler de dahil olmak üzere NAC ve diğer enstrümantasyonun doğru konumlandırılmasını sağlar.

Ayrıca, Timken’in bir yüzyıldan fazla süren havacılık inovasyonusayesinde mümkün olan, şimdiye kadar yapılmış en güçlü teleskop ve yaklaşık 30 yıldır Mars’ı keşfeden gezginler gibi bir dizi başka mucizeyi de geçecek.

Bu yenilikler, uzay ajanslarının iddialı yeni görevleri ve uzay yolculuğu ve uydu iletişimi gibi faaliyetlerin ticarileşmesiyle hızla değişen yeni nesil havacılık teknolojisinin temelini oluşturuyor.

Renaud, “Temeller aynı kalacak,” diye sözlerini tamamladı, “ancak müşterilerin sınırları zorlamasına yardımcı olmaya devam edeceğiz.”

Timken mühendisleri, havacılık müşterilerinin sınırları zorlamasına ve yeni teknolojileri benimsemesine yardımcı oluyor. Elektrikli uçuşa nasıl hazırlandığımızı ve geleneksel ticari uçuşun verimliliğini hibrit seramik rulmanlarla nasıl artırdığımızı öğrenin.

Published: 2025/06/5