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

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.
rumfart på den anden måde cs banner bloghoved

Nexø II cold soak test

Kære læsere,

Færdiggørelse af Nexø II og opsendelsen nærmer sig med hastige skridt. I søndags tog vi et ganske stort skridt, da vi udførte cold soak test på den næsten færdigsamlede raket.

Illustration: CS

Nexø II på højkant med flydende nitrogen ud af motoren som afslutning på søndagens test. Foto: Mads Stenfatt.

Cold soak er en test vi laver for at se om alle samlinger og ventiler opfører sig pænt under kryogene forhold. Hovedessensen i testen er derfor at fylde LOX-tanken med flydende nitrogen og se at alt virker som det skal. Vi er særligt opmærksomme på lækager i samlinger og ventiler i det nedkølede og tryksatte system. Derudover bliver alle ventiler og sensorer også testet.

Kort fortalt gik testen rigtig godt, der var et par mindre utætheder som nemt kan tætnes. I princippet kunne raketten godt flyve med dem, så små var de. Totalt set havde vi i søndags raketten i kryogen tilstand i ca. 3 timer uden at finde problemer af nogen art. Det er jo ganske opmuntrende og lover godt for årets opsendelse. Lad os tage et kig på nogle af de nye tiltag vi har implementeret på Nexø II i forhold til Nexø I.

Ved sidste års opsendelse løb vi ind i et problem med ventilationsventilen i toppen af LOX-tanken, den frøs simpelthen fast. For at undgå det i år har vi taget to tiltag. For det første er ventilen skiftet ud til fordel for en model der er egnet til kryogene forhold. Den koster næsten tre gange så meget som den anden, men det mener vi desværre er nødvendigt belært af sidste års opsendelse. Dernæst har vi opfundet vore helt egen ”Moisture Free 3000” som skal holde ventilen fri for fugt og dermed mindske risikoen for at den fryser fast. ”Moisture Free 3000” er en simpel plastslange, forbundet til en nitrogenflaske i den ene ende og med den anden ende gjort fast omkring ventilens afgang. Dermed kan vi konstant lade nitrogen passere over ventilens afgang og forhindre vanddamp fra luften i at kondensere på ventilsædet.

Ved søndagens test virkede ventilen upåklageligt til alle tider, så vi er ganske overbeviste om at vi har løst problemet.

Et andet problem med sidste års opsendelse var at vi havde udeladt isolering af LOX-tanken. Ved søndagens test havde vi derfor lavet en isolering af styropor, som kan sidde rundt om LOX-tanken. En del af cold soak testen er at lade systemet henstå i 30 minutter med fyldt LOX-tank. Dette gjorde vi både med og uden isolering for at kunne kvantifisere effekten af den.

Mængde af flydende nitrogen i tanken som funktion af tid.

På grafen ses at ved 120 min fylder vi tanken til den er fuld, herefter lader vi den stå i 30 minutter. Efterfølgende piller vi isoleringen af og fylder tanken igen ved 157 min, hvorefter den igen henstår i 30 min. Fordampningsraten er i de to tilfælde omkring 0,39 kg/min isoleret og 0,82 kg/min u-isoleret. Flydende nitrogen har en fordampninsvarme på 199 kJ/kg, det svarer derfor til en effekt på henholdsvis 1300 og 2700 W. Isoleringen er altså ganske effektiv men jeg ser gerne at vi får lagt et lag mylar eller lignende på så den kan blive endnu bedre.

Isoleringen er altså også en opgradering i forhold til Nexø I sidste år. En anden opgradering er en temperatursensor i bunden af LOX-tanken. Eller rettere, den sidder på tankens udtag lige under tanken nede i motorrummet. Havde vi haft denne sensor sidste år ville vi have kunnet se, hvor varm LOX’en blev under problemet med ventilen. Så længe tanken er trykløs er temperaturen konstant men så snart der er tryk på, så stiger temperaturen hurtigt. Det fik vi syn for i søndags, da vi tryksatte LOX-tanken som en del af testen.

Temperatur og tryk i LOX-tanken.

Ved omkring 43 min tryksætter vi tanken til 5 bar for at undersøge raketten for lækager. Henover de næste 15 min stiger trykket helt op til 13 bar. Umiddelbart i forbindelse med tryksætningen stiger temperaturen 13 grader og den stiger faktisk i alt 24 grader mens vi kigger efter lækager. Det er ganske forventelig termodynamik, men det er meget rart at vi nu kan se det i praksis. Da vi senere tryksætter op omkring flight tryk på 20 bar stiger temperaturen helt op til -156 grader C.

Det er nogle af disse ting, der gør at man gerne vil tryksætte sin raket så sent som muligt. Derfor vil vi også i år ændre opsendelsesprocessen ret meget. Sidste år var raketten under tryk i flere minutter før den blev sendt op. I år har vi et mindre ulage-volumen, så tankene kan tryksætte på få sekunder og vil derfor først blive sat under tryk 10-15 sekunder før motoren tændes.

Med søndagens test overstået er vi altså væsentlig tættere på opsendelse, vi er der dog ikke helt endnu. Vi mangler stadig lidt småting, som trækker lidt ud. Vi håber dog at kunne lave en fuld systemtest på Sputnik om to uger, det vi kalder Harbor Acceptance Test. Det kræver dog blandt andet at Østersøen opfører sig pænt så vi kan få Sputnik sejlet til København. For tiden er det lidt for blæsende på vandet til at sejle hende til Refshaleøen, det er jo en tur på 30 timer, så vi skal bruge et par dage med passende vejr.

For nuværende sigter vi derfor efter en opsendelse i starten af august og har ansøgt myndighederne om opsendelsesvinduer i hele august måned.

Vi knokler på for nu er vi altså lige ved at være der!

Thomas
Pedersen
er civilingeniør fra DTU fra 2006 og har en Ph.D. indenfor mikro- og nanoteknologi fra DTU Nanotech, og er nu ansat samme sted som seniorforsker. Thomas har bygget raketter siden 1999 og blev en del af Copenhagen Suborbitals i 2009. Han er et af flere medlemmer af Copenhagen Suborbitals, der skriver på denne blog.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Great videos! Do you simply switch the pressure sensors between tank and injector for the DPR? I think it would make sense to continue monitoring the tank pressure when the main valves are open, in order to prevent blowing the overpressure disk in case of a problem. I can think of a number of reasons why the pressure sensor in the injector might not work, or work with too much delay.

  • 7
  • 0

Hi Urs,
The exact data validation criteria are still TBD, but you are right of course. As a minimum we'll enforce a max tank pressure, and only use the injector pressure if it is above a certain threshold. Also, injection pressure spikes are expected after opening the main valves, especially on the LOX side due to film boiling, so most likely we will postpone injection pressure control until the mainstage phase.
/Flemming

  • 9
  • 0

Var det ikke nemmere at flytte raketten plus relevante personer til Nexø frem for at skulle sejle sputnik til Kbh og tilbage til Nexø. Worst case risikere i at strande sputnik i København.

Hvad skal i lave som ikke kan testes på havet 30km fra Nexø?

  • 4
  • 0

Var det ikke nemmere at flytte raketten plus relevante personer til Nexø frem for at skulle sejle sputnik til Kbh og tilbage til Nexø. Worst case risikere i at strande sputnik i København.

Hvad skal i lave som ikke kan testes på havet 30km fra Nexø?

Testmæssigt ville det være det samme om vi testede udfor Nexø eller i Øresund for hvad angår raketten og mission control. For udstyret, raketten og folkene er ombord på Sputnik og Vostok og uanset om vi er i Øresund eller ud for Nexø kan vi teste antenner og radiolinks imellem skibene.

Streaming derimod ville have en fordel af at teste udfor Nexø, fordi det så ville være de samme antenneplaceringer, de samme netværksforbindelser og de samme afstande som ved opsendelsen. Ved test i Øresund bruger vi antenner på den store hal på Refshaleøen i stedet for de antenner der sidder på Dueoddetårnet, så streamings testforhold er lidt anderledes ved test i Øresund end ved opsendelse udfor Nexø.

Udfordringen er menneskene, værkstederne og tilgang til komponenter.

Flytter vi testene til Nexø skal vi flytte hele holdet derover til hver af de store test og mindre hold til de montagearbejder osv. der går forud.

Det ville kræve rigtigt mange rejsedage og rigtigt mange overnatninger i Nexø, hvilket igen er rigtigt mange dage hvor folk skal have fri fra arbejde, kunder, børn, ægtefæller, familiefester osv.

Desuden ville folk være langt væk fra deres værksteder og fra de butikker hvor vi skaffer komponenter. Så arbejdet med at montere og teste ville være langt mindre effektivt.

Vi kunne let stå med hele holdet i Nexø, mangle en dims søndag eftermiddag og måtte sende alle hjem med uforrettet sag og besked på at komme igen et par dage senere - medbringende den manglende dims (som ligger på en hylde i et værksted i København).

Det ville også kræve at de folk der kun har få timers montagearbejde ombord skal rejse til Nexø og retur for det. Det er ulig nemmere at komme forbi et par timer og yde sin del, når bådene ligger nær vedkommendes bopæl. Det er også ulig nemmere at få folk til at komme med kort varsel hvis et uventet problem opstår.

Med skibene i København kan folk gå og montere og teste dele af systemet løbende når det passer de enkelte og vi kan så samle hele holdet til HAT og SAT en aften eller weekenddag.

Man skal heller ikke undervurdere værdien af at få rutineret folk i at begå sig til søs. CS medlemmerne skal hvert år gentrænes i at færdes og arbejde på et skib og nye folk skal lære Sputnik og Vostok at kende så de kan arbejde effektivt på opsendelsesdagen. Det gøres bedst ved at skibene er i København og vi sejler nogle aftenture på Øresund med indlagte øvelser.

Vejret i år er virkeligt på tværs. Det har længe været usædvanligt uegnet til sejlads i Østersøen. Så det er da muligt at vejret tvinger og til at henlægge noget af arbejdet til Nexø. Men det vil være en stor ulempe.

  • 9
  • 0

Jeg mener at huske, at I også sidste år eksperimenterede med en styropor-indpakning omkring LOX-tanken, men valgte at fragå dette, da der ved Cold-flow testen viste sig det uventede, at 'køletasken' frøs fast til raketten. Det siger sig selv, at det gør flyvningen uligt meget vanskeligere med et sådant uønsket - og fastfrosset - ekstra lag. (Og som jeg husker det, var sidste års konstruktion tillige noget mere aerodynamisk uelegant...)

Hvordan har I håndteret problemstillingen med at kølekappen ikke må fryse fast?
/Lars

  • 4
  • 0