Glæder mig i denne tid.
Hurra, krydset er sat i kalenderen og jeg ser frem til endnu en spændene test på øen.
Bare det snart var den 30. :-)
Rumfart på den anden måde
Hvordan bygger man en bemandet rumraket? Peter Madsen, kunstingeniør og Kristian von Bengtson, rumfartsarkitekt.SENESTE INDLÆG
EMNER
CS holder nytårstest den 30. december !
Vi har efterhånden testet ni motorer med det ventilløse design, som egentligt blev introduceret til brug for et Launch Escape System til vores nye kapsel.
Testserien har faktisk været en stor succes, for vi har igen og igen set det fungere. CS har i N20/PUR et raketmotorkoncept, der virker hver gang.
Det er et umanerlig vigtig kapital for os - og vores venner.
Det betyder f.eks., at vi til sommer kan lave den helt store launch campaign, hvor vi får prøvet en masse ting af. Det er f.eks. ikke særligt sjovt at bygge en masse dyrt grej til aktiv styring, og så se det hele blive ødelagt af en eksploderende motor. Selvom man aldrig kan garantere noget 100%, vil jeg anse det for meget sandsynligt, at vores guidance gruppe får muligheden for at styre, og jeg tror også, at de lykkes første gang, - eller i alle fald efter nogle forsøg.
For mig personligt er det, at vi prøver kræfter med aktiv styring, så skingrende spændende, at jeg næsten ikke tør være med. Tænk hvis det virker!
Men - tilbage til emnet - både LES og aktiv styring krævede nogle pokkers pålidelige motorer, og det ser det ud til, vi har.
Nu skal vi så prøve en LES i fuld skala.
Vi har bygget en ø 324 mm mega-udgave af HATVen med en 19-huls polyuretan brændstofblok. Som Mercury og Apollo´s LES-systemer er det en "traktor"-raket, som har sin nyttelast under motoren. Derfor har vi fire dyser vinklet 45 grader på LES motoren. Den vil levere en trykkraft på næsten 90 kN, i bare 3 sek. Dermed er den faktisk 1,5 gang kraftigere end HEAT 1X. Vinklen på dyserne gør dog, at kun 71 % af denne enorme trykkraft kommer os direkte til gode, så vi lander ved 63 kN fremadrettet kraft. Med en kapsel på 500 kg og en traktorraket på 350 kg ender vi så på, at startaccelerationen for dette bliver lidt under 8 g.
Som man kan se, har vi faktisk ikke overdimensioneret LES-systemet. Lidt simpel regning uden luftmodstand viser, at efter ét sekund er vores kapsel på vej væk fra et problem med 266 km/t og afstanden er små 40 meter. Det er sammenligneligt med andres LES-systemer, men vi er ikke overmotoriseret.
Meget overordnet vurderet vil jeg beskrive CS motorer sådan her:
- Pålidelighed, mht. astronaut-fatale fejl 4 ud af 5 stjerner.
- Performance, ISP: efterhånden ret høj, over 200 sek, 3 ud af 5 stjerner
- Performance, masseforhold: dårlig til moderat, 1 ud af 5 stjerner
- Udviklingsomkostninger og stykpris : exceptionelt lav, 5 ud af 5 stjerner
I professionelle raketter er 85-95 % af startmassen drivmiddel. I vores HATV udgør drivmidlet kun 40 % af startmassen, og i den nye HEAT 2X, sniger vi os op på 65-70 % af startvægten.
Her er essensen af hybrid raketter. Enkel, billig og pålidelig, men knap så effektiv. Det er også årsagen til, vi har valgt typen. Vores astronaut vil flyve en ret sikker, suborbital bane på en meget billig raket. Men hvis han vil videre ud i universet, så skal der ske store forbedringer af den teknologi. Derfor er valget lige i øjet til suborbitale missioner.
Vi har vist, vi kan håndtere bi-fuel liquid, - von Braun stil. Jeg har stadig XLR-3B stående efter fire flotte tests, og vi har TM65 som en konstant påmindelse om, at der findes alternativer derude.
Bliv derfor ikke forbavset over en invitation til en væskerakettest. Det kommer før eller siden.
Potentialet for bi-fuel er, at vi til en overkommelig pris i kompleksitet kan få en væsentlig forbedring af masseforholdet. Bagsiden er, at vi også ved at en lille timing-fejl under opstart kan få sådan en motor til at eksplodere voldsomt. Det har vi aldrig oplevet nogen af CS' hybrider gøre, selvom vi altid agerer som om, det var en mulighed.
På den lange bane tænker jeg selvfølgelig over hvor CS' motorer skal hen, og jeg glemmer aldrig, hvor vigtig en parameter pålidelighed er i vores verden. Succes måles ikke kun i masseforhold og ISP.
Et LES er dog selvsagt godt at have, hvis vi en dag vælger at sætte von Braun i førersædet og flyve bi-fuel.
Det primære mål lige nu er dog ikke at redde rumkapsler fra eksploderende eller ude-af-kurs-løfteraketter; men at vi får den nye kapsel i luften for at teste faldskærme. Det er meget billigere og nemmere at gøre det med en raket, vi bygger her i HAB, end med et C-130 Hercules fly, vi ikke kan låne. Det er også mere interessant, fordi hver eneste opsendelse fra Østersøen er en træning af holdets operative kunnen.
Den 30. december har vi planlagt to tests. Den første, som skal løbe af stabelen i VTC, er med "SAFIR": den aktivt styrede HATV. Til dén test har vi alle fire stråleror oppe at køre ganske som ved en opsendelse. Under selve burnet vil vi gennemkøre et program af rorbevægelser. Vi måler med to lasteceller, dels hvor store kræfter det giver, dels hvor hurtigt vore servomaskiner kan ændre på de kræfter. Vi afprøver på den måde samtidigt at mekanikken kan holde, og at servoerne er stærke og hurtige nok.
Lige ved siden af VTC opføres der en tilsvarende afskærming, men kun til fire betonblokkes højde. I denne VTC 2 vil BIG LES, som vi kalder den, være boltet solidt fast. Den affyres med dyserne opad, så de fire meget store jets vil være fuldt synlige for alle. Varmen går opad og optages i atmosfæren, - så vi slipper for at skulle levere mange hundrede liter kølevand i sekundet til denne ekstraordinært kraftige motor.
Da vi kun skal flytte måleudstyr, kan vi tage den næste test kl. 13. Man kan lige nå at sunde sig efter det første burn, før man få ét til på omtrent ti gange styrken for et HATV burn.
Det er ingen hemmelighed at CS kører fuldlast. Vi har test hele tiden, og det kræver rigtigt meget arbejde af rigtigt mange mennesker at køre i det tempo. Det er dog min opfattelse, at vi har godt af det, - og at alle trives med at vi kører på. Men skulle det alligevel blive et problem at få alting klar, så kan det være, vi kun tager den ene test. Så må man tilgive os. Statistikken er dog med os. De allerfleste tests falder inden for brøkdele af et sekund fra det annoncerede. Man kan blive helt forvænt, og det skal man passe på med. Det er eksperimentelle raketmotorer, og hver chockdiamant er stadig et lille mirakel.
Peter Madsen
05. dec 2011 kl 11:02
SAFIR burn
Hvor langt et burn forventer I at skulle køre med SAFIR for at få tilstrækkelig testdata ud af det aktive styring? Hvad er den forventelige begrænsning i den nuværende HATV-konstruktion med hensyn til burn through som vi så med SMARAGD 2. trin?
Og få synes jeg i det hele taget at det er lidt ufint at I afholder testen lige inden nytår - selv det største og dyreste nytårsraketbatteri fra Bilka kommer til at virke temmelig fimset i forhold til det her :)
/Nikolaj
05. dec 2011 kl 13:18
Tung traktorraket
Nu stiller jeg lige et begynder-spørgsmål.
Hvad gør man med LES'en når alt virker som det skal?
Hvor langt tager man den med? Smider man den af, når motoren er brændt færdig? Eller bruger man den til at få et lille ekstra skub til sidst? Eller tager man den med hele vejen op og hele vejen med ned igen? Eller smider man den tidligere når alt ser fint ud?
/Kristian
05. dec 2011 kl 13:44
Re: Tung traktorraket
Nu stiller jeg lige et begynder-spørgsmål.
Hvad gør man med LES'en når alt virker som det skal?
Hvor langt tager man den med? Smider man den af, når motoren er brændt færdig? Eller bruger man den til at få et lille ekstra skub til sidst? Eller tager man den med hele vejen op og hele vejen med ned igen? Eller smider man den tidligere når alt ser fint ud?
/Kristian
Nasa gjorde det at de 'smed den af' når de var over en vis højde hvor den alligevel ikke kunne gøre nogen gavn (ifølge wikipedia ca 30 sekunder efter 2 trin blev tændt).
Re: Tung traktorraket
Soyuz smider LES og fairing efter ca. 3 minutter. Nedenfor lidt baggrundsinfo:
http://www.russianspaceweb.com...html
Re: Tung traktorraket
Og så lige en video af hidtil eneste gang dette nødsystem har været anvendt i forbindelse med en bemandet mission, Soyuz T-10-1 i 1983:
http://www.youtube.com/watch?v...MVag
LES forsøg.
Man skal lige skille tingene ad -
Sommer 2012:
Pad abort test. Ved dette forsøg simulerer vi at der sker noget med løfteraketten på rampen, som kræver at astronauten bliver evakueret. Det var den situation russerne havde i 83, og her var det kun LES systemet der reddede dem. En brand på rampen endte med at hele løfteraketten eksploderede - men da det skete var kapslen væk.
Vores forsøg er netop sådan - men tjener primært til at teste kapslens faldskærms system. Vi bruger faktisk LES motoren som en erstatnig for at låne et fly der kan lave en drop test.
Den er billigere, den kræver mindre held, og mindre papirarbejde en noget som helst andet luftfartøj der kan løse den opgave.
Nedenfor en helt uforbindende beskrivelse af hvad vi har i sinde. Tider, højder og hastigheder kan ændres.
Mission Pad Abort:
T=0 sek LES Ignition, højde nul, fart nul.
T+4 sek LES burnout. højde 300 m, fart 160 m/sek
T+20 sek Apogee, højde 1000 m, fart lav afh. bane.
T+25 sek, LES separation.
Fire sprængbolte frigør LES motoren. Draget på kapslen, er meget større end på LES, og LES inerti vil derfor adskille de to dele helt passivt.
T+27 sek kapsel drogue deploy. LES tårn lander i egen skærm.
Lille faldskærm vender kapslen i luften og reducerer farten.
T+35 drogue separeres og trækker derved tre hovedskærme ud. Disse er
med "slider" hvilket gør udfoldningen langsom.
T+ 60 sek, splash down.
Efter landingen deployerer kapselen nogle "airbags" som sikrer at den ikke kan kæntre. Altsammen ting vi gerne lige vil prøve.
@Nicolaj - måske har du læst at Flemming Nyboe vil tage din ide om gæsteblog om guidance op. Tak for gode kommentarer !
Peter Madsen
Kulde og startmasse
1. Vi kan jo ikke vide os sikre om hvad udendørs temperaturen vil være den 30 december
1.1 Bliver det en rigtig kold decemberdag
2. Procentdelen af startmassen: Er der mulighed for at få den op på den mere sikre del ved 80 til 90 ?
Det her drejer sig om et menneske ikke om et light-product
05. dec 2011 kl 18:31
Re: LES forsøg.
Wow, det glæder jeg mig til at se!
Tænk at kapslen kommer en hel km up i luften på så kort tid.
Mvh
Steen
@Sune
N20 er så venlig at være selvtryksættende - damptrykket ved 20 C er ca. 50 bar. Desværre er det rigtigt nok meget tempraturafhængigt. Ved sidste test i 8 C var vi nede på 38 bar, og på en sommerdag kunne vi ramme de 27 C, hvor tankens maksimale tilladte arbejdstryk - 67 bar nås.
Den 30 december vil vi temperatur kontrollere lattergastanken så den holder 20 C.
I modsat fald ville tanktrykket kunne blive så lavt at injektoren - der jo dimensioneres for 20 C, går i sving. Det er det vi har set ved de sidste tests hvor der typisk i starten er noget sving.
Vi kan sagtens - som ved 1X leve med noget oscillation, men det er hverken en fordel eller visuelt smukt.
Så vi giver altså raketten noget varme så den ligger på 20 C.
Til sommer har vi tilsvarende en svalende køleslage klar. Når Østersøen over 27 C, har Isfabrikken på Nexø Havn nogle muligheder.
Men det driller ganske rigtigt lidt, hvis det er under 10 C og over 27 C.
En helt anden ting.
I dag blev VTC 2 opført ca. ti meter øst for VTC 1. Den ligner, men er indrettet så den passer til BIG LES.
Desuden blev bunkeren, hvorfra vi styrer slaget gang, udvidet til dobbelt
størrelse.
Til aften har Von B har installeret sit faldskærmsmodul i toppen af TYCHO DS.
Se: http://www.wired.com/wiredscie...shop
Der drejes dyser til LES, og der bygges grej til sandblæsning af Sputnik.
Peter Madsen
05. dec 2011 kl 20:21
LES raketdyser
@Peter Madsen
Jeg har lige et spørgsmål, som jeg er sikker på du kan besvare:
Hvis du kigger på http://www.russianspaceweb.com...html og kigger på billedet øverst til højre: http://www.russianspaceweb.com....jpg
Der ser det ud til at der nok er en 12 eller 16 dyser på Soyuz SAS (=LES) mortoren.
Er det sådan at er der flere dyser, så er krafttabet mindre?
Jeg tænker at hvis det er rigtigt at krafttabet bliver mindre med flere dyser at I så med lidt færre brændkanaler kan få en længere brændtid og samme ydelse, eller alternativt gøre raketten lettere.
05. dec 2011 kl 21:50
Re: LES raketdyser
Lars Tørnes Hansen:
Er det sådan at er der flere dyser, så er krafttabet mindre?
Jeg forstår ikke helt spørgsmålet; hvad du mener med "krafttabet"?
Antal dyser er (principielt) ligegyldigt for kraften. Jo flere dyser, jo mindre kværk har den enkelte dyse; således at kværkarealet bliver det samme.
LES har 4 dyser, hver med kværk ø 82 mm. Det svarer til 1 dyse med kværk 164 mm.
Havde vi lavet 10 dyser, skulle de hver have kværk ø 52 mm.
(Det har ikke noget med antal porte i grainen at gøre.)
05. dec 2011 kl 22:00
Re: LES raketdyser
Derfor har vi fire dyser vinklet 45 grader på LES motoren. Den vil levere en trykkraft på næsten 90 kN, i bare 3 sek. Dermed er den faktisk 1,5 gang kraftigere end HEAT 1X. Vinklen på dyserne gør dog, at kun 71 % af denne enorme trykkraft kommer os direkte til gode, så vi lander ved 63 kN fremadrettet kraft
Tak for svar.
Selv om jeg tror du har givet svaret, så kommer her lige et udpluk fra blogindlægget med markering af det interessante:
Derfor har vi fire dyser vinklet 45 grader på LES motoren. Den vil levere en trykkraft på næsten 90 kN, i bare 3 sek. Dermed er den faktisk 1,5 gang kraftigere end HEAT 1X. Vinklen på dyserne gør dog, at kun 71 % af denne enorme trykkraft kommer os direkte til gode, så vi lander ved 63 kN fremadrettet kraft.
men som jeg skrev før, så tror jeg at du har svaret på det - det er det med kværk Ø og antal dyser.
Antal dyser
Krafttabet vokser faktisk med antallet af dyser.
Flere små dyser har større varmeoptagelse end en enkelt stor. Vi har en firebenet gitterstruktur mellem LES motor og kapsel - så fire dyser passer geometrisk pænt. To bliver for lidt fordi der er en sammenhæng mellem dyse areal og motorens thrust. Når vores motor ikke yder 120 eller 200 kN er det fordi vi simpelthen ikke kan gøre hullet i bunden af raketten større, hvis der stadig skal være brændstof i den.
Krafttabet falder med den vinkel vi har - men vi skal sprede ben temmelig kraftigt hvis vi ikke skal enten have en urimeligt langt gittertårn eller grille kapslen. Vi lander på 40 - 45 grader i vores design.
Sidespring...
Er lidt høj efter en dags betonklods gymnastik med kranbil - og en aften i HAB...Vi har bygget VTC 2 op i dag - og lavet en masse metalarbejde.
Gennem CS har jeg fået prøvet at bygge større raketter. Det gælder stort set uden undtagelse at størrelsen gør fabrikationen lettere. Vi har f.eks. ingen problemer haft med dyse nedbrud i HATVere med op til 24 sek brændtid, mens små BABY HEAT på den halve diameter er brændt igennem. Det er naturlovene.
I HEATs elektroniksektion har du en ring af kasser ude mod siden - og et batteri i midten. Det kan så være sender ditten og sender datten, sequencer, logger - hvad ved jeg. Alle stumperne kan snakke samme med kabler på tværs. Alting kan monteres med en rendegraver - mens man har boksehandsker på.
Prøv at gøre det samme i et 76 mm alurør.
Vi kan valse egne rør i alle diametre og behøver ikke holde os til standard dimensioner på alurør.
I går drejede vi dyser til LES. Vi tager ti millimeters spåndybde i den store drejebænk, og vælter små blå kommaér ud af emnet. Det tog ikke en halv time pr. ø 200 mm dyse at vride det stål ud.
Maskinen kostede ikke mere end en fornuftig drejebænk i normale dimensioner. 38 kW, og kapacitet til Ø 1300 mm med hundrededeles nøjagtighed.
- You can tell the world there is a Santa Claus !
Size matters - ja, det gør det faktisk nemmere at bygge raketter. Når man nu har fundet ud af hvordan en maskinfabrik fungerer, og hvordan man bygger ting på et værft.
Peter Madsen
05. dec 2011 kl 22:28
Læseproblemer
Ved ikke hvorfor, men jeg læste overskriften som nytårsFest, men det er vel heller ikke helt ved siden af ;-)
M
06. dec 2011 kl 08:36
Re: Antal dyser
Peter:
Flere små dyser har større varmeoptagelse end en enkelt stor.
Ja. Så er vi i petitesserne. Det kommer jo også an på udformingen. Og når brændtiden er så kort, får det ikke målelig betydning.
Lars, de 71% kommer simpelthen af vinklen på 45 grader, idet sin 45 = 0,707.
Omtale i lokalaviser?
Hvad med at gøre opmærksom på arrangementerne i lokalaviserne omkring HAB, gennem artikler om CS og test? -Der er sikkert mange flere som er interesseret og som gerne vil bidrage, ud over dem der læser ing.dk.
Log ind
Ingeniør-job »
- Teknologisk Institut
- Forsker og projektudvikler med fokus på produktion og teknologiledelse
- Fredericia komunne
- Fredericia Kommune søger en vej- og parkchef, der vil gøre en forskel og vil være med til sætte Fredericia på landkortet.
- Vestforbrænding
- Ingeniør til optimering af fjernvarme
- Lead Structural Specialist - Energy, Technical Directorate
Kursus & Efteruddannelse »
- 4D Konsulenterne A/S
- Business Intelligence (BI) Grundlæggende
- IDG Kurser
- Visual Basic (VB) .NET 3.5-4.0 Grundlæggende
- Byggecentrum
- Lys
- Dansk Konstruktions- og Betoninstitut
- P612 Reparation af betonkonstruktioner. Kompetencegivende e-læringskursus i samarbejde med DTUByg
- Seneste nyt
- Mest læste
- Debatterede
07:46
- Vaccine-skandale: Mange børn påført uhelbredelig hjernesygdom
- 300 mio. år velbevaret skov dukker frem under kinesisk kulmine
- Nu kan alle og enhver læse på verdens mest prestigefyldte tekniske universitet
- Dansk rumskib i droptest fra kæmpekran på Lindø
- Norsk ulykkestog kørte 65 km/h for hurtigt
- Blomstrede efter 30.000 år i dybfryseren
- Helle om betalingsring: »Rigtig god løsning kommer i morgen«
- Dykkende svensk gummi-ubåd er ren James Bond
- Intelligent Design Virker Ikke
- Jordens indre er som en broget salatskål
17/2
Blogs & opinion »
3
DEBAT »
- 26
- 15
- 133
- 30
- 7
- 3
- 159
- 4
- 13
- 22
