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

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.
rumfart på den anden måde cs banner bloghoved

Spica tanke

Kære læsere,

Det er en stor fornøjelse at kunne sige at vi netop har bestilt materialer til den første Spica raket! Specifikt er det materialer til den første Spica rakets brændstoftanke som vi har bestilt materialer til. Lad os tage et kig på designet.

Vi estimere pt Spica til at have et startmasse på ca. 3800 kg. Dertil kræves to tanke til at holde omkring 2100 kg brændstof. Med en yderdiameter på 955 mm så skal cylindersektionerne være næsten 1500 mm lange på begge tanke. Det passer rimelig godt med at vores valse maksimalt kan valse i en bredde på 1500 mm. Såfremt vi skal bruge større tanke sidenhen må de svejses af flere valsede sektioner, men i første omgang starter vi altså med to plader på 3000x1500 mm. De valses begge til 955 mm diameter. Som det ses kommer Spicas diameter til dels af størrelsen på de plader vi kan købe.

Første store projekt i denne sammenhæng bliver en langsømssvejser. For at sikre at svejsesømmen bliver så perfekt som mulig vil vi gerne semi-automatisere processen. Ideen er derfor at lave et setup som kan holde det valse rør på plads mens en lineær føring kører en svejsepistol henover samlingen og giver så god en svejsning som muligt. Af vægthensyn skal vi så tæt på en svejsefaktor på 1 som overhovedet mulig. Vi har et lignende setup til rundsømmen mellem svøb og endebund. Når tanken er færdig ser den ud som nedenfor.

Illustration: Thomas Madsen

Første generation af en Spica tank.

Der skal naturligvis to styk til til en raket. Rørføring fra den øverste tank bliver på ydersiden ligesom på Nexø I & II.

Illustration: Thomas Madsen

Spicas brændstoftanke.

Men hvad så med godstykkelsen tænker I sikkert? Jo, vi satser på at belaste tankene hårdt, rigtig hårdt endda. Vi har tidligere lavet forsøg med mindre tanke omkring 260-300 mm i diameter. Her har vi eksperimentelt bestemt både Youngs modul og brudstyrken for 304/304L. Vi så her at materialet først begyndte at flyde omkring 400 MPa og brudstyrken var helt oppe på ca. 900 MPa.

Ansporet af disse forsøg så er vi kommet op med et design hvor vi laver tankene i 3 mm plade men dog med 4 mm endebunde. Ideen er at vi efter fremstilling kolddeformerer tankene ved at tryksætte dem op over deres drifttryk. På den vis vil tankene flyde en smule men blive væsentlig stærkere. Vi regner med at tankenes drifttryk vil være omkring 20-21 bar og i så fald nok deformationshærde dem op til 30-32 bar. Her vil de være strukket lidt op over 500 MPa, men det viser de tidligere forsøg godt kan lade sig gøre. De endelige tanke vil da have en knap så regelmæssig cylinderform som på andre raketter, se blot herunder.

Illustration: Thomas Madsen

Deformationshærdet Spica tank.

Tankene er ikke helt tomme indvendigt som det ses nedenfor. De er udstyret med anti-slosh plader op langs siden som skal forhindre væsken i at skvulpe fra side til side. Disse laves i 1 mm plade som bukkes og hæftes på tankvæggen. Læg mærke til slidsen op langs siden der tillader at tankene deformationshærdes og udvider sig. Derudover findes der i bunden også anti-vortex baffles som forhindre at vi får dannet en hvirvelstrøm hen mod MECO.

Illustration: Thomas Madsen

Snittegning af Spica tank med anti-slosh og at anti-vortex baffles.

Vi mangler stadig et godt tilbud på endebunde i ø955x4 mm i 304/304L, hvis nogen her på bloggen kender det helt rigtige sted at få den slags til en god pris, så sig endelig til. Derfor går vi til en start (udover langsømssvejseren) i gang med at lave det korte mellemstykke mellem de to tanke, som ses nedenfor.

Illustration: Thomas Madsen

Mellemstykket mellem de to tanke som komme til at huse ventiler og tryksensorer.

Det skal ligeledes fremstilles af valset plade men vil jo ikke være trykbærende, derfor kan vi håndsvejse det inden langsømssvejseren bliver klar. Derudover vil man se at flangerne i enderne består af tre dele som svejses sammen. Det er noget som vi kan lave billigt og nemt på vores egen plasmaskære.

De første materialer lander om alt går vel allerede i denne uge. Det bliver helt fantastisk endelig at svejse noget sammen som rent faktisk bliver til den første Spica raket!

Emner : Raketter
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

Et amatør-spørgsmål: når I valser den nævnte pladetykkelse, hvilke kræfter er der på valsen (som optages i lejerne) og effekter på valsens motorer taler vi så om ?
- altså lidt info om de mekaniske værktøjer ?

Og gerne film senere.

  • 3
  • 0

Vi skal nok lave noget film på fremstilling af tankene.

Angående kræfterne ved valsning må jeg tilstå at jeg intet ved om at beregne det. Men andre kan måske sige hvor store kræfter det kræver at valse en 1500 mm bred og 3 mm tyk 304 plade op til ø955 mm ?

  • 5
  • 0

Til de læsere, der ikke lige er inde i smedejargonen kan det oplyses at 304/304L dækker over en rustfast stålkvalitet.
Man kan læse lidt om det her.
Helt enkelt dækker 304 over 18/8 rustfast stål (det man laver spisebestik af) og 304L en variant med lavere kulstofindhold.

:-)

  • 4
  • 0

Har i noget bud på hvornår Spica skal flyve?
Her i fået overblik over hvad de nye ”raketregler” betyder for jeres fremtidige flyvninger?

  • 3
  • 0

Vi vil rigtig gerne nå at flyve en "kort" Spica næste år. Altså ikke til fuld 100 km højde, men måske 20 km. Men vi er som tidligere nævnt ikke nær så langt med BPM100 som ønsket, så det er ikke sikkert det kan nås. Men nu går vi i gang med Spica for stadig at have en chance for det.

Rumloven gør intet godt for CS. Hvis udkastet bliver vedtaget i sin nuværende form, så vil CS ikke kunne opsende raketter på den måde vi gør det nu. Myndighederne henviser til etablerede, profesionelle skydeområder, men opsendelsespriserne sådanne steder for en raket i Spica-størrelse ligger i adskellige millioner kroner. Så det er heller ikke realistisk.

  • 0
  • 0

Har i snakket med Olsen Metal A/S? De sagde at de havde hjulpet jer før sidst jeg snakkede med dem :-) Hvis de kan gå op i så stor en diameter så husk at godstykkelsen bliver mindre under valsningen (DanSTARs endebunde er af samme årsag lige en tand tyndere end beregnet)

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten