Vellykket rakettest: »Vi flyver med styrefinner af kobber«
more_vert
close
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Vellykket rakettest: »Vi flyver med styrefinner af kobber«

De danske raketbyggere Copenhagen Suborbitals (CS) behøver ikke længere lede efter eksotiske materialer som kulfiberarmeret grafit til raketternes styrefinner. Weekendens rakettest viste nemlig, at en styrefinne af kobber havde det fint, selvom den blev placeret i en jetstråle på 2.800 grader celsius.

Efter en tidligere rakettest i begyndelsen af oktober måtte både grafit og kulfiberarmeret grafit, der bliver brugt på rumfærgens kakler, bukke under for varmegraderne. Derfor regnede raketbygger Peter Madsen med, at foreningen skulle på jagt efter højdensitet-grafit. Han kunne dog ikke slippe tanken om at bruge kobber, selvom det smelter ved 1.083 grader.

Årsagen til, at kobberfinnen ikke smeltede, er, at kobber er meget varmeledende. Og styrefinnen er bygget, så en stor del af finnen ikke befinder sig i selve jetstrålen. Dermed fungerer den ene del som en slags heat sink.

Læs også: Se raketbyggernes styrefinner klare test

»Varmen, der burde have smeltet styrefladen med det samme, bliver bortledt til kobberblokken, og den nåede kun 250 grader celsius. Dermed var finnen godt beskyttet,« siger Peter Madsen, der glæder sig over at have fundet et materiale, som er billigt og nemt at arbejde med.

»Det er meget vigtigt for CS, det her. Med et godt materiale, som holder til at være stråleror, skal vores styre-software ikke tage hensyn til rorflader, som gradvist ændrer egenskaber. Vi har med weekendens meget vellykkede test taget et vigtigt skridt nærmere at kunne styre vores raketter aktivt. Betydningen af aktiv styring kan ikke undervurderes - det er som at gå fra flinteøksen til motorsaven,« siger Peter Madsen.

Kobber skal køles i luften

Kobber blev også brugt på en række raketter gennem historien. Brændkamrene i Soyuz-raketten er eksempelvis kobberfarvede indvendigt, og i Saturn V-raketten, der bragte Apollo-besætningerne mod Månen, er injektorerne i F1-motorerne udført i kobberlegeringer.

En særlig fordel ved kobber er, at det er et meget duktilt materiale og kan klare sammenstød langt bedre end grafit. Det kan blive afgørende, fordi klumper af brændstof fra raketbyggernes hybridraket forventes at skyde ud af dysen, når raketten er ved at brænde ud.

Endnu er det uklart, om styrefinnerne skal køles aktivt med eksempelvis den helium, som bliver brugt til tryksætningen af brændstoftanken med flydende ilt, eller om raketten skal medbringe en lille tank med vand.

»Det er små mængder kølemiddel, vi snakker om. I sidste ende afhænger det af vægtoptimering. Enten flyver vi med et par kilogram kobber som 'varmetank' eller bruger et par kg LOX på køling. Hvad der er optimalt, kan nemt undersøges med en lommeregner og nogle test,« siger Peter Madsen.

Første test af aktiv styring sker om få uger

Med weekendens test, hvor omkring 50 interesserede så på, lykkedes det også at få pålidelige målinger af styrekraften fra finnerne. Ved en indfaldsvinkel på 10 grader leverer en styrefinne en kraft på ca. 10 Newton pr. cm2, eller hvad der svarer til en planbelastning på 10 ton pr. m2.

»Så et Mach 5-fly behøver ikke specielt store vinger - medmindre det skal kunne lande igen,« siger Peter Madsen.

Nu venter næste test på Refshaleøen, der formentlig finder sted om fire til seks uger, hvor en ny HATV-raket skal klargøres. Til den tid bliver raketten udstyret med fire styrefinner forbundet til servoer, der gør det muligt at styre raketten i alle retninger.

Madsen: »Det bliver en ren artillerisommer«

Raketten bliver fastgjort i den nye testbygning, men i bunden bliver den koblet til lastceller, som er en slags vægte eller sensorer, der måler, hvor stor kraft styrefinnerne leverer, når de bevæger sig.

Målet er at være klar med en styrbar HATV-raket i det tidlige forår, når affyringsrampen Sputnik bliver sejlet til Neksø for at gennemføre en række affyringer hen over sommeren.

»Det bliver en ren artillerisommer,« lyder det grinende fra Peter Madsen, der vil tilbringe det meste af dagen i et fly på vej mod New York sammen med sin makker Kristian von Bengtson.

Den 26. oktober deltager de i prisoverrækkelsen af World Technology Award-prisen, der finder sted i New Yorks Time & Life-bygning, hvor mangemilliardærer og verdensomspændende teknologifirmaer vil være til stede.

Sidste år gik prisen i kategorien rumfart til rumfirmaet Virgin Galactic med mangemilliardæren Richard Branson i spidsen, men i år er Copenhagen Suborbitals altså blandt de fem nominerede.

Kobber mister en hel del optisk refleksivitet når det bliver varmet op og oxiderer.

Overvej at forkrome kobberroret for at få en glattere overflade der bevarer sin refleksivitet bedre ?

  • 0
  • 0

nogle kølekanaler med udløb i bunden må da være noget af det letteste at lave, og nogle kølefinner på bagsiden?

  • 0
  • 0

Vand har en meget høj varmekapacitet, og kræver store energimængder til fordampning. Så I kunne erstatte den massive kobberblok med en vandbeholder med dampventil. Styrefinnen fortsætter ind i denne beholder og gennemhulles, så overfladen til vandet øges. Dampventilen bør sidde øverst på beholderen, da accelerationen presser vandet ned.

  • 0
  • 0

Kobber det nye guld, så det er ikke til at have i fred.

Pas på at der ikke er nogen der render med Jeres kobber efter denne artikel :-)

  • 0
  • 0

Er der en graf over temperaturen over tid?

Jeg er selvf. nysgerrig efter om der indtraf en ligevægt mellem påvirkning på styrefladen og varmeudstråling fra bagsiden, således at temperaturforøgelsen over tid var aftagende.

Hvis det er tilfældet så kunne det jo tyde på at man er meget langt fra det kritiske punkt, fordi udstrålingen jo tager til med den forøgede temperatur.

Mange hilsner
Martin Højriis

  • 0
  • 0

På fotooptagelserne ser det ikke ud til, at det er varmen som er problemet for grafitten, det ser nærmere ud som den bliver sandblæst at alle de partikler der kommer sammen med flammen.
Alkohol kunne også være et alternativ som kølemiddel.

  • 0
  • 0

Det er dejligt at høre at CS har fundet et matriale til at lave stråleror af.
Ser viekelig frem til næste test og især til sommerens test affyringer.

Her er en video fra testen som jeg har optaget. http://www.youtube.com/watch?v=jUFv-MnEhQQ
Man får meget mere ud af det hvis man møder op og ser testen i virkeligheden. Lyden som rakettenmotoren frembringer er slet ikke til at beskrive, og er noget som man ikke får med når man ser denne video.

Her er nogle billeder som jeg også fik taget da jeg var ude og se testen i lørdags. https://picasaweb.google.com/1000284852232...
Billederne er mere fokuseret på stemningen iblandt medlemmerne af CS og tilskuerne efter testen.

  • 0
  • 0

Egentlig er temperaturen på roret ikke så vigtig, for testen gik jo netop ud på at have roret i udstødningsstrålen under hele affyringen. I en virkelig affyring skal roret kun være i strålen når styring er nødvendig, dvs meget mindre tid - forhåbentlig.

Mere vigtigt er det at der nu er åbnet op for relativt billige test af HATV - raketter. Med PUR, det ventilløse design og nu stråleroret er der vel ikke flere knaster, så hvad med en samlebåndsproduktion så guidancefolket kan få noget at teste på?

Og hvad med et sponsornavn på siden af hver? Det er da lidt mere sexet med et sponsornavn frem for navne som "HATV No. 03". Jeg kunne da godt tænke mig at der er nogen der gerne vil have deres navn på "Danmarks største amatørraket".

  • 0
  • 0

Hvis du får brug for en mere hårdfør overflade så har jeg jo udstyr til at spraypålægge div. mere hårde chromlegeringer, du siger bare til.

henry

  • 0
  • 0

måske skulle i kigge lidt på ledeskovle til jetturbiner, de er ofte smøreoliekølede indenfra på alle mulige snedige måder, det er jo lidt samme bolgade.

  • 0
  • 0
Kurt christensen

Ja den store bygning i baggrunden ødelægger opfattelsen af størrelsen betragtelig. En af de stem som testanden er bygget af er ca 90cm høj så to sten svare ca til højden af et menneske. vil forsøge at få det med i videoen.

  • 0
  • 0

Hvad vil der ske, hvis styrefinnerne bliver dobbelte:
- én del som styrer med motorens kraft.
- én anden del som "rager ud" fra motoren, køles af luften og samtidigt tillader styring uden motor?

Med styring via både motorkraft og vind, kan den del som varmes af motoren måske endda være mindre og evt.overflødiggøre andre styreflader?

  • 0
  • 0

[quote][quote]hvordan gør man det ?

under "debat" er der lige over emnerne et link "opret debat"[/quote]

Det virker ikke. [/quote]

det kan jeg så ikke svare på og har heller ikke lyst til det her.

  • 0
  • 0

Hvad vil der ske, hvis styrefinnerne bliver dobbelte:
- én del som styrer med motorens kraft.
- én anden del som "rager ud" fra motoren, køles af luften og samtidigt tillader styring uden motor?

Den vil styre den forkerte retning hvis luften udenfor styrer dens vinkel uden en "fase-vender" på omdrejningen.

  • 0
  • 0

Egentlig er temperaturen på roret ikke så vigtig, for testen gik jo netop ud på at have roret i udstødningsstrålen under hele affyringen. I en virkelig affyring skal roret kun være i strålen når styring er nødvendig, dvs meget mindre tid - forhåbentlig

Skal den det?
Dvs der vil være en mekanisme der trækker roret ud og ind af strålen?
Det lyder komplekst, og det er ikke sådan jeg har forstået det tidligere.
Er der en der vil uddybe?

Mange hilsner
Martin Højriis

  • 0
  • 0

Skal den det?

Det er ikke planen at stråleroret skal trækkes ud af strålen. En sådan mekanisme vil inducere en uønsket forsinkelse af styringen. Vi sigter derfor efter at lave et stråleror der kan holde til at sidde i strålen under hele burnet.

Med hensyn til temperaturen, så har jeg ikke dataene liggende endnu, men så vidt jeg husker computerskærmen lige efter testen, så indtræder max temperaturen efter motoren er slukket, så der altså ikke opstår nogen ligevægt mens motoren kører (som Martin spurgte om).

Thomas

  • 0
  • 0

[quote]
Skal den det?

Det er ikke planen at stråleroret skal trækkes ud af strålen. En sådan mekanisme vil inducere en uønsket forsinkelse af styringen. Vi sigter derfor efter at lave et stråleror der kan holde til at sidde i strålen under hele burnet.

Med hensyn til temperaturen, så har jeg ikke dataene liggende endnu, men så vidt jeg husker computerskærmen lige efter testen, så indtræder max temperaturen efter motoren er slukket, så der altså ikke opstår nogen ligevægt mens motoren kører (som Martin spurgte om).

Thomas[/quote]

Hvis temperaturkurven ikke var fladet ud endnu, bliver det så ikke nødvendigt med en længere test? Det vil selvfølgelig være afhængigt af, om kurven ligner at den er på vej mod et toppunkt efter kort tid. Hvis hældningen stadig er høj kan det vel ikke konkluderes at stråleroret vil klare et 45-60sek burn under en opsendelse (da max temperatur ikke endnu er afprøvet)?

Under alle omstændigheder er det godt gået og super super underholdende for et CSS medlem at følge med i. Dine billeder Thomas gør det hele meget bedre, da jeg elsker at følge optakten og udviklingen visuelt. Mere af det, hvis muligt! :-)

  • 0
  • 0

Hvad vil der ske, hvis styrefinnerne bliver dobbelte:
- én del som styrer med motorens kraft.
- én anden del som "rager ud" fra motoren, køles af luften og samtidigt tillader styring uden motor?

Den vil styre den forkerte retning hvis luften udenfor styrer dens vinkel uden en "fase-vender" på omdrejningen.


Jeg ved ikke om man kan styre ret meget på en raket der flyver uden motor..når man ikke rigtig har et sæt vinger at "vippe" omkring!

Men at styrefinnerne ligefrem skal komme til at styre den forkerte vej, hvis de er forlænget ud i den omkring passerende luft kan jeg ikke rigtig forstå ?

Klaus Lund

  • 0
  • 0

Var det rent kobber, eller var det wolfram-kobber der blev anvendt???

Citat fra Update: Alt GO for lørdagens raketaffyring på Refshaleøen.:

"Hvem var det der vandt i dag ?
Det var dem fra CS a´

-Vi går i detaljer med resultater af dette i en artikel på mandag i ing.dk - og vi hos CS tænker helt igennem hvad det var vi målte.

Det var wolframkobber vi benyttede til den afprøvede metal jet vane.

Det virkede fuldkommen overlegent - og så siger jeg ikke mer...vi skal se på alle tallende og studere vanen ( for at se om vi måske kan finde en ridse eller noget andet der kan indikere at den faktisk er brugt...)

Forvent en artikel på ing mandag med de helt endelige data.

Men jeg er ved at flække, så bredt er smilet. Yes !

Peter Madsen "

Synes ikke det fremgår tydeligt af artiklen.

Jeppe

  • 0
  • 0

den store bygning bagved ødelægger også opfattelsen af størrelsen, kan i ikke fjern denne?

Hør her - den store bygning SKAL være der !

Er der nogen, der ville forlange at NASA samlehallen skal fjernes.

Seriøst: Hvem vil være med at sponsorere at CS logo males på hallen ???

  • 0
  • 0

Hej Jon,

(forudsat at kombinationen stadig styres af en aktuator)
Det kan man godt, og som du er inde på, muliggør det at styre efter burn-out. Løsningen ses på V2.
Ulempen er dog, at det gør det meget mere kompliceret at forudsige styrekraften ved en given rorvinkel på et givent tidspunkt, og dermed at designe reguleringssystemet dertil.
Sålænge vi kun bruger stråleror, kan vi tillade os at antage at styrekraften i luften ved en given rorvinkel, svarer til den, vi måler ved samme kammertryk i en statisk test (eller er lidt større, da flammen vil udvide sig mere oppe i den tynde luft, og dermed omslutte rorene mere).
Styrekraften på aerodynamiske finner kan vi ikke måle i test, og matematikken omkring den er grim, især fordi vi flyver både under- og overlydshastighed.

@Klaus: Man kan godt styre en raket uden vinger og med slukket motor. Den vipper som udgangspunkt om sit tyngdepunkt.

Venligst Flemming

  • 0
  • 0

Men at styrefinnerne ligefrem skal komme til at styre den forkerte vej, hvis de er forlænget ud i den omkring passerende luft kan jeg ikke rigtig forstå ?

Jeg tror jeg misforstod dig: Jeg troede du mente at luften om raketten skulle sætte rorets retning mens raketten brændte.

Nu forstår jeg at du ville styre raketten efter burn-out. Det vil kræve meget større rorflader fordi hastigheden i forhold til gassen/luften er lavere.

  • 0
  • 0

Det vil kræve meget større rorflader fordi hastigheden i forhold til gassen/luften er lavere.

Der er heller ikke så meget atmosfære tilbage efter burnout,så aerodynamisk styring skal man nok ikke satse på.

  • 0
  • 0

Hej Peter,

Der er heller ikke så meget atmosfære tilbage efter burnout,så aerodynamisk styring skal man nok ikke satse på.

Det afhænger af de finere detaljer omkring flyveturen. Groft talt er den aerodynamiske påvirkning proportional med densitet*fart^2, og fordi vi accelererer så herligt, har den størrelse normalt maksimum ved burnout.

Vh Flemming

  • 0
  • 0

Hej Peter,
Det afhænger af de finere detaljer omkring flyveturen. Groft talt er den aerodynamiske påvirkning proportional med densitet*fart^2, og fordi vi accelererer så herligt, har den størrelse normalt maksimum ved burnout.
Vh Flemming

Ja, men dog hastigt aftagende efter burnout, så min ikke de tidligere omtalte thrusters er mere relevante mht. styring i de højere luftlag?

  • 0
  • 0

Steffen Pedersen:

Hvis temperaturkurven ikke var fladet ud endnu, bliver det så ikke nødvendigt med en længere test?

Der forestår masser af tests, som vil belyse forholdene mere.

Det vigtige nu, er at vi har stråleror, der kan klare en HATVs full-burn og dermed HATV-flight.

Mht. HEAT, står vi til en bonus, idet rorernes miljø er stort set de samme, men deres dimensioner større.

Skulle ror degradere sent i et burn, kan det håndteres af softwaren. Det brækker ikke af pludseligt, som grafit gør.

Mht. køling indfører vi det kun, hvis det er hensigtsmæssigt. I så fald er det rart, at kobber er et godt materiale at forarbejde kanaler i, og som ikke tager skade af indre damptryk.

  • 0
  • 0

Vi vil lære at beherske styringen vha. stråleror og uafhængigt af aerodynamik for at kunne nedsætte accelerationen ved start og for at kunne styre et evt. fremtidigt 2.-trin.

  • 0
  • 0

Hvorfor ikke gøre som russerne (ifølge journalisten):

"Brændkamrene i Soyuz-raketten er eksempelvis kobberfarvede indvendigt,"

Det er øjensynlig nok at MALE - eller skulle der mon have stået:
kobberFOREDE.

Stavekontrol er dejlig - når det virker ....

  • 0
  • 0

Artiklen:

Betydningen af aktiv styring kan ikke undervurderes –

Det er næppe Peters mening. Betydningen af aktiv styring kan ikke overvurderes

  • 0
  • 0

Nu har i så rorene til at styre med, og tillykke med det.
Kan i løfte sløret for hvordan i så vil styre?
Det jeg tænker på er om i vil prøve at holde raketten absolut i lodret (eller en given vinkel), eller om det bliver mere relativt, så i bare vil undgå ændringer i orienteringen.

  • 0
  • 0

Kakler kan fås i den udformning der ønskes og det er til billige penge, og det er vel dukomenteret at de kan holde, også har de været anvendt i mange år, jeg selv køber dem hos Ålborg Portland bruges til at modstå slid i produktionsapparat. da de er extrem slidstærke.

  • 0
  • 0

Hvad gjorde Tyskerne anno 1945? Deres løsning virkede og burde kunne kopieres.

V2'eren havde jet vanes og aerodynamiske rorflader. Det er sådan set jet vane delen fra V2 vi forsøger at kopiere.

  • 0
  • 0

Kakler kan fås i den udformning der ønskes og det er til billige penge, og det er vel dukomenteret at de kan holde, også har de været anvendt i mange år, jeg selv køber dem hos Ålborg Portland bruges til at modstå slid i produktionsapparat. da de er extrem slidstærke.

Til hvilket brug er det veldokumenteret at de kan holde? Som jet vanes i en 3000 grader varm og oxiderende atmosfære?

Vi har som sådan ikke brug for noget der er slidstærkt i lang tid. Kan det holde 60 sekunder i en jetstråle, så er vi tilfredse.

Kobber er iøvrigt også billigt.

  • 0
  • 0

Samtlige rumfærger har haft dem på som beskyttelse. Det er dem jeg taler om, og der bliver de udsat for "Som jet vanes i en 3000 grader varm og oxiderende atmosfære? "

Også vejer de ikke nær det kopper vejer + de skal ikke have en flere kg. klump til afkøling.

  • 0
  • 0

Eksempel. Man holder kaklen i hånden uden hansker,
mens man varmer den op med en skærerbrænder, man vil ikke på nogen tidspunkt mærke at kaklen bliver varmere.

  • 0
  • 0

Samtlige rumfærger har haft dem på som beskyttelse. Det er dem jeg taler om.

Så du mener at Ålborg Portland forhandler billige reinforced carbon-carbon kakler magen til dem der sidder på rumfærgen? Det var jeg ikke klar over, men det må vi hellere undersøge.

  • 0
  • 0