Raket-Madsens Rumlaboratorium

3D print, maritime aktiviteter og travlhed med foredrag...

Kære læsere...

Maj måned i Rumlaboratoriet har i høj grad kredset om det maritime, fordi Nautilus efter sit lange ophold på land, nu endelig er operationel igen.

Nautilus sejlprøver. Video: Christina Toldbo

Jeg skriver jo om hvad der fylder mit hjerte, så når man er helt skudt i ubåds teknik, så bliver det emnet, og når man er helt ramt af glæden ved at arbejde med raketter, så vil det fylde bloggen. Man kunne med god ret sige at "bloggen flyder over med hvad hjertet er fuld af"

Maj har også været en helt abnormt travl foredragsmåned, med b.la. et meget vigtigt job ved Dansk Erhvervs årsmøde i Øksnehallen: Så fulgte tur til ESA / DLR Innospace konference i Berlin, og senest her mandag en tur til MAN diesel og turbo A/S på teglholmen i Nautilus. Tirsdag tog jeg og Sirid med raketsædet til Odense, til ETALEE konference om ingeniør uddannelser og lærering gennem at lege og eksperimentere...og torsdag fulgte endnu en prøve tur med Nautilus med såvel undervands sejlas og langtids afprøvning af motorerne under høj fart.

Illustration: Privatfoto

Hjemkost til Refshaleøen, tæt ved Flådens Leje på Holmen. Foto: Anja Gaard Olsen

DR lavede et interview på ETALEE konferencen i Odense som kan ses her:

DR Nyheder interview

Alt dette er selvsagt nødvendigt for at holde Rumlaboratoriet kørende. Men det gør at jeg alt i alt har for lidt tid på værkstedet, og derfor er det rigtigt dejligt at de næste to uger ikke indeholder nogen rejser, men kun foredrag på HAB, og ved undervandsbåden.

Foto: Christina Toldbo

Hjemme i hangaren arbejdes der lige nu på payload til Flight Alpha og Bravo. Payloadens design reflekterer missionsmålene for de to testraketter. Jeg vil rigtigt gerne se et wireguide system i drift, og jeg vil rigtigt gerne se en stor orange / hvid faldskærm lande vores payload blødt.

Vi har, hvis vi får den ønskede bane, mulighed for at nå over 30.000 meter med Alpha og Bravo raketterne.

Faldskærmssystemet benytter højtrykstrykluft i stedet for nitrocellulose som drivmiddel, men er ellers af samme design som den sidste HATV raket - Saphhire - benyttede i 2013. Det vil sige vi udløser faldskærmen ved at tryksætte faldskærmsbeholderen til fire "dogbones" der holder den fast brister, hvorefter payload og faldskærmssektion separerer fra boosteren og skærmen kommer ud. Vi sætter vores skærm nær apogge, altså i banens toppunkt, hvor hastigheden og luftdensiteten er aller lavest på hele banen. Det giver de mindst mulige kræfter på systemet, og et langt svæv under bærende skærm, hvor vi kan forsøge at tracke payloaden med Niels Hansens og Peter Haugaards APRS tracking system.

I nærmeste fremtid skal vi have vores nye affyrings platform søsat, så vi kan udføre øvelser med slæb af denne med Nautilus. Undervandsbåden er på alle måder i bedste form, og kan sejle direkte elektrisk, diesel elektrisk eller diesel mekanisk alene - og hun gør 3.5 knob bare på elektromotoren ved 110 rpm på propellen. Det kan hun i 6 - 7 timer på et tons batteriet, eller vi kan starte vores generator og gøre det så længe vi måtte ønske - ved et forbrug på 1,9 ltr fuel i timen. Nautilus kan bunkre 1200 ltr, og i forhold til fuel altså holde søen i 26 døgn. Elektromotoren kan styres fra broen, så den er meget velegnet til manøvrer. Til den lange forlægning til Bornholm bruger vi diesel hovedmotoren som giver godt seks gange så stor effekt ud, ved et forbrug på 8 - 10 ltr fuel timen og en hastighed på 6 knob og 180 - 200 omdrejninger på propellen. Med den fart har vi således kun brændstof til fire døgn eller godt 6 - 800 sm. Diesel - mekanisk drift er dog en anelse mere effektivt end diesel - elektrisk. En Bornholmstur sejles med lidt lavere fart, og koster 150 - 200 ltr fuel.

Der er mange overlap mellem bemandet rumfart og undervandsbåds teknologi. F.eks. skal man på en eller anden måde håndtere at vi udånder CO2 og vanddamp, og man derfor skal fjerne disse stoffer og i princippet erstatte den opbrugte oxygen. Nautilus har så megen luft ombord at man kan først får CO2 problemer efter ca. 50 mandetimer, men fugtproblemer kommer næsten med det samme pga fugtig udåndingsluft. De kan dog klares med passende udrustning af dehumidifier. Sirid og jeg har flere gange overnattet i Nautilus med alt lukket tæt, som ved et dyk, men faktisk aldrig hvor vi var neddykket. Det råder vi bod på i aften, og får derved afprøvet endnu en ny gadget i Nautilus som kan holde ubåden tør og varm - også neddykket. De 36 kWh i batteriet giver mange muligheder.

Opsendelse af "Electron" raketten fra Rocket Lab Complex 1.

Jeg har i langt tid fulgt Peter Bech og hans New Zeeland baserede "Rocket Lab."

Ganske som mange andre med raketbrændstof i blodet er det startet for Peter Beck da han var en lille dreng, og for få dage siden så vi så kulminationen af Rocket Labs arbejde siden 2006 - den første flyvning af "Electron" raketten.

Den er designet med henblik på meget hyppige opsendelser fra Rocket Labs egen mini rumhavn, og er rettet med markedet for små kommercielle satellitter med en masse på under 200 kg.

Rocket labs mini rumhavn. Foto: Rocket Lab.

Projektet er ganske givet meget inspireret af Space X, og det er nok ikke tilfældigt at man lige er landet på ni motorer, og man lige er landet på samme klassiske LOX / RP-1 kombination som også anvendes på adressen Rocket Road i Hawthorne, Californien. Lighederne i mange andre aspekter af operationen er slående, men alligevel er Rocket Lab faktisk sjove og innovative på mange områder.

De har taget det fristende skridt at bygge en turbinepumpe uden turbine - med drevet af en moderne bøsteløs DC motor og LiPo batterier. Fristende, fordi det jo gør at man uden det store stohej kan eksperimentere med pumpedesign hjemme på skrivebordet. Fristende, fordi den rent elektriske styring af pumpeomdrejningerne gør at man kan styre sit LOX flow og RP-1 flow ud fra direkte målinger på injectortrykfald og/eller samtidige målinger af væskestanden i tankene. Det gør at man ret elegant kan ramme synkron tømning af tanke, og - hvis man har lyst - kan cykle mellem forskellige O/F forhold i løbet af burnet. F.eks. kan man køre konservativt i den første del af burnet hvor ISP betyder mindre, og så gå i en "suicide for the mission" mode hen mod burnout for at tvinge ISP op, lige der hvor det batter mest.

Fristende, nyt og innovativt. Bravo.

Selvsagt får man et problem ved meget høje tryk, hvor batterimassen bliver et problem. Man vil også få den bagdel at hele batterimassen skal op på rakettens fulde delta V, hvor man med konventionelle pumper smider massen af turbinefuel overbord, eller sågar genbruger turbinefuel i motoren ( closed cycle som Space X Raptor ) og derved kan køre med meget høje tryk.

Men alligevel - det er kært !

Rocket Labs Rutherford motor er en bette sag, på kun 18 kN - for den har skullet møde specielle krav til fremstillelighed. Motoren, pumperne og de fleste andre dele er nemlig 3D metal printet - og det er altså endnu en dristig og disruptiv teknologi, som man har kastet sig over.

Bemærk at motoren kun er gimbeled over en akse - med otte motorer - er det rigeligt, og det er væsentligt enklere at implementere ned to akset gimbling.

I sidste ende kommer vi til en verden hvor et team af ingeniører kan bygge en endog meget effektiv motor hvis de blot kan tegne, regne og designe. Fremstilling - jamen der laver man lige en google søgning på 3D metal print, og så er der nok nogen der kan det.

Peter Beck og team har så måttet opdage at der også skulle støbes beton, og smedes startrampe ( den er ikke 3D printet ! ) men alligevel - det er altså godt nyt at den slags projekter er mulige.

Der findes pt. ca tredive opstarts virksomheder på verdensplan som har markedet for små og mindre satellitter som mål.

Det betyder at vi over de kommende år vil komme til at se en intensiv konkurrence på området, hvor der sikkert er nogen som for megen succes, og andre som må opgive. Men som effekt af denne konkurrence vil man givetvis få nogen nye og spændende muligheder for at lave små missioner både til LEO og til deepspace for nogen beløb som i gamle dage ikke kunne få noget i luften.

Det er i min optik ubetinget positivt, og jeg håber det bedste for de der kaster sig over det.

Peter Madsen

Den motor er præcis hvad jeg ser at CS kunne videreudvikle deres BPM5 motor til.

  • 3
  • 0

Tak for et spændende indlæg – altid godt at lære noget om nye måder at lave raketmotorer på.

Jeg huske dine forsøg med en H2O2 drevet pumpe i CS regi og vil høre om du har et bud på hvilken effekt man skal regne med til en sådan pumpe. Jeg er med på at det vil afhænge af raketmotorens størrelse og hvilket medie tryk man vil opnå. Men hvis man tog udgangspunkt i den gode gamle TM65 (”Tordenskjold”) så kan man jo nok skalere ned og op efter behov.

  • 1
  • 0

Nogen bud på, hvorfor der er 2 aktuatorer på Rutherford, hvis den kun er gimbaled på 1 akse??? På billedet på deres www, ses det ret tydelig, at der er 2. Forskud 90 gr.

  • 1
  • 0

Denne (og andre) blogs er et fremragende sted til tekniske drømmerier: Google siger man på Kamcy.en.alibaba.com under bestillings nummer 353450 kan købe et batteri med følgende spec: 3,7 V, 550 mAh og C=12. Det betyder at denne lille sag burde kunne levere 6,6 A eller 24 W i 300 sekunder. Det kan måske være lidt til den håbefulde side men omvendt: Det hele skal nok ikke køre i mere end 50-100 sekunder. Så hvis man skal bruge 8 kW så er bliver det til 340 stk.

Det spændende er at 353450 kun vejer 11 g. Så batteri-delen af en el-motor drevet pumpe vil kun veje 4 kg!

Gad vide hvad motor og pumpe vil veje?

  • 0
  • 0

Interesant.

Kan du ikke sende linket, til de celler. Dem jeg kan finde på denne side, har max discharge på C2. Og hvis jeg forstår det rigtig, så tager det 30 min at få alt juice ud af dem..... Lyder også mere rimelig, end at de skulle kunne gøre det på 5 min...

  • 0
  • 0

Tror nærmere man skal ud i sådan noget her

Kunne ikke lige finde ud af, hvor længe "burst" (de C50) er, men hvis pakken kun skal gøre det en gang, så kan den nok godt. Hvis vi så siger der kommer 6 volt ud, når man hiver 50x7,6A, så får man godt 2,2KW i 72 sekunder. Så 4 stk a 390g.

Morfar har også motorer og controller i massevis....

  • 1
  • 0