Güneş enerjisi ile çalışabilecek rijit hava gemilerinin kavramsal tasarımı

Abstract

Bu tezin amacı, güneş enerjisi ile çalışacak sivil amaçlı hava gemilerini uygulanabilirlik ve öngörülebilir ekonomik kısıtlar çerçevesinde araştırmaktır. Bu tez temel olarak iki soru çerçevesinde konuyu ele almaktadır. Bunlardan ilki güneş enerjisi ile çalışan bir hava gemisi hareketi mümkün müdür ve buna bağlı olarak güvenli kullanımı için yapısal bütünlüğünü koruyabilecek midir? İkinci soru ise bu temelde üretilen bir hava gemisinin, mevcut ulaşım seçeneklerinde `geleneksel` ulaşım yöntemleri ile rekabeti mümkün müdür? Bu amaca ulaşmak için hali hazırda tasarlanmakta ya da tasarımı tamamlanmış olan 3 ayrı tip hava gemisinin tasarım kriterleri kullanılmış ve analitik yöntemlerle çözümü gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması için en temel kaynak ve ilham kaynağı Gabriel Alexander Khoury'nin güneş enerjili hava gemisi yaklaşımıdır. Tezin diğer ilgili konuları olan hava gemilerinin tarihçeleri, tipleri, çalışma prensipleri, yapısalları, ağırlık ve denge kontrolleri, güneş enerjisi sistemleri ve diğer sistemleri ele almak için ise 1940 ve 2015 yılları arasında konularla ilgili yayınlanmış makaleler, hava aracı bakım el kitapları, internet siteleri ve konferans bildirileri kullanılmıştır. Tez çalışması kapsamında elde edilen sonuçlar, güneş enerjisi ile çalışacak bir hava gemisi tasarımının beklenen hedefleri yılın bazı ayları yüksek enlemlerde sağlayamamasına rağmen hedef değerlerden düşük hızlarda verimli bir kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Düşük enlemlerde böyle sorun ile karşılaşılmamaktadır. Yüksek irtifalar ise her zaman verimi arttırmaktadır. Çalışmanın ikinci bir sonucu olarak ise 2 ayrı vaka çalışması ve 2 ayrı örnek üzerinden incelenen konunun ekonomik boyutuna göre, güneş enerjili hava gemileri, alt yapının bulunmadığı, yeni alt yapı ihtiyacı olan ya da karmaşık yük taşıma zincirine sahip ulaşım hatlarında geleneksel metotlara göre üstünlük taşımaktadır.

Aim of this thesis is to research civil purposed solar airships in the frame of applicability and predictable economic constraints. In basic this thesis tries to handle the topic in two questions. First of all is it possible to move a solar powered airship and by this move is it possible to maintain physical rigidity for a safe use? As a second question is it possible for an airship manufactured on this basis can compete with `traditional` means of transport? In order to reach this goal design criteria of 3 different airship which are being designed or already in service and analytically solved. Main reference and source of inspiration is Gabriel Alexander Khoury's solar airship approach. To discuss other related topics within the thesis which are history of airships, types, working principles, aerostructures, weight and balance control, solar power system and other systems, articles, aircraft maintenance manuals, websites and conference publications were used within a time period between 1940 and 2015. Results of this thesis show that, even if some of the months during the year in high longitudes, airships perform below design goals, airships may be operated in low speeds efficiently. There is no such a problem in low longitudes. High altitudes always increase the efficiency. Economic aspects which are studied by 2 different case studies and 2 different examples as a second result of this study, solar airships have supremacy on supply lines with no infrastructures, lines with a need of new infrastructure and complex supply chains.