Velkommen til Nexø
Kære læsere,
Ja titlen er måske lidt spøjs, det er ikke fordi jeg er taget til Nexø, men det vil blive klart lidt længere nede i bloggen. Først vil jeg fortælle lidt om gårsdagens arbejde i værkstedet. Da havde vi ”Task Force Fræser” aften, hvor vi forsøgte at komme op med en plan for manuel fræsning af injektoren til BPM5. Eller, det vil sige at det er delvist manuelt arbejde idet vi kan CNC fræse injektoren frem til det punkt hvor selve injektorhullerne skal laves. Samtlige 230 injektorhuller skal dog laves manuelt.
De fræste komponenter til BPM5. Øverst til venstre er det injektoren som den ser ud efter CNC bearbejdning, altså uden sine mange huller.
Det er et relativt kompliceret emne, I kan se en tegning her. Som det ses er der tre forskellige tværsnit, F, G og H på tegningen, som er identiske i de yderste ringe men forskellige inde omkring centrum. Her er det altså vigtigt hele tiden at holde for øje hvilket tværsnit man er i gang med!
Flemming justere fræserens koordinatsystem til det monterede emne.
Til aftenens forsøg havde vi lavet en injektor mockup i POM, som vi kunne træne teknikken på. Vi startede med at bore nogle af de radiale fuel-kanaler, det gik uden de store problemer. Vi gik derefter videre med tværsnit ”F” på tegningen og borede alle fuel-hullerne. Her blev vi dog ramt af en vinkelfejl, som blev sporet til enten at skyldes for meget slup i delehovedet eller at delehovedet ikke var blevet spændt ordentligt ved en af operationerne. Det var selvfølgelig ærgeligt men lærerigt. Vi besluttede drfor at tilføje nogle sigtelinier i CNC-programmet, således at vi til den manuelle del har nogle linier på selve injektor-facet at sigte efter og se om vi er kommet ud af rotation. Det var altså en lærerig aften, som overbeviste os om at det er farbart at lave injektoren manuelt, om end det dog er meget arbejdskrævende. Det er en tre-mands opgave. En mand til betjening af fræser og to til håndtering af tegning og koordinater. Vi er derfor stadig på udkig efter en 5-akset CNC løsning på den lange bane.
Vi venter desværre stadig på motorrør til BPM5, men de skulle efter sigende være få dage fra levering! Når de ankommer vil vi fluks gå i gang med at tilpasse dem flangen, de skal svejses på, så vi kan få samlet den allerførste BPM5. Det bliver en spændende process og Propagandaministeriet ved Claus Mejling vil følge arbejdet tæt, så vi kan få lavet en video der viser hele arbejdsgangen i produktion af en BPM5.
Når den første funklende BPM5 står klar starter vi testserien op. Det bliver en længere testserie hvor motoren vil blive belastet hårdere og hårdere og hvor vi vil variere nogle af kerneparametrene. Vi vil for eksempel lave en ret nøje undersøgelse af motorens performance og termiske respons på at sænke vandindholdet i ethanolen. Jo længere ned man kan komme i vandindhold uden at smelte motoren bort, desto mere brændstof er der plads til i samme tank. At sænke vandindholdet kan rykke performance op med nogle få procent, det gør det interessant, men der hvor det for alvor bliver interessant er med et trykreguleringssystem, DPR (Dynamic Pressure Regulation).
Nå, det er vist ved at være tid til at komme til det jeg allerhelst vil fortælle i denne blog. Når man nu designer en raketmotor, så er man jo også nødt til at bygge en raket der kan flyves med den. BPM5 er ikke kun en testbænksmotor der skal bane vej for BPM100, den bliver også CS’s første flyvende LOX/ethanol motor! Det er en stor fornøjelse endelig at kunne afsløre at vi agter at flyve to raketter til sommer fra vores vanlige opsendelsested i ESD 139. De to raketter bliver identiske lige bortset fra det skelsættende DPR-system. Første opsendelse bliver altså en pressure blow down raket, hvorimod raketten til anden opsendelse bliver udstyret med et DPR-system.
Det bliver naturligvis en raket som er en hel del mindre end Spica, da der jo kun er 5 kN at løfte med. Det er altså en helt anden klasse end Spica og derfor skal den naturligvis have sit helt eget navn. Vi har i CS altid været rigtig glade for Bornholm. Bornholmerne har taget rigtig godt imod os fra allerførste gang og det er altid en fornøjelse når hele holdet er samlet i Spaceport Nexø. Nexø har et helt særligt sted i CS’ernes hjerte og derfor har vi valgt simpelthen at kalde den nye raket-klasse for ”Nexø”.
Nexø 1 og Nexø 2 raketterne som sendes op i sommeren 2015. Klik på billedet for fuld visning. Illustration: Jonas Linell.
Inden jeg fortæller mere om Nexø-raketterne skal I lige lægge mærke til den sidste del af figurteksten. Det er Jonas Linell, som I kender her fra bloggen, der har tegnet, og det gør han rigtig godt. Ham vil i se mere til i CS-sammenhæng tør jeg godt love.
Nexø-raketterne bliver omkring 300 mm i diameter. Det ligger ikke 100% fast endnu, vi skal lige være helt sikrer på at alle ventilerne kan klemmes ind i et motorrum i ø300 inden vi låser den fast, ellers må vi give køb på nogle højdemeter og øge diameteren en smule. Nexø 1 bliver omkring 440 cm høj, Nexø 2 bliver omkring 30 cm kortere på trods af at den har en højtrykstank ombord. Det hænger sammen med at ulagen i tankene bliver mindre og dermed bliver både LOX- og ethanol-tanken kortere. Til gengæld kommer der en ca. 30 cm lang DPR sektion på Nexø 2, denne vil indeholde et sæt trykreguleringsventiler og en eller to komposit højtrykstanke. Disse tanke kan på trods af en egenvægt på 1.5 kg indeholde 540 standard liter nitrogen, ganske imponerende.
Sektionsopbygning af Nexø 1 og Nexø 2. På trods af at Nexø 2 indeholder et DPR system bliver den formentlig omkring 30 cm kortere da LOX- og ethanol-tankene bliver en del kortere. Klik på billedet for fuld visning. Illustration: Jonas Linell.
Vægtmæssigt skal vi presse designet ret kraftigt, vi skal helst ikke over 185 kg GLOW (Gross Lift-Off Weight), hvis vi skal have en acceptabel udgangsacceleration. Dermed er der plads til ca. 65 kg brændstof og 120 kg raket, ventiler, motor, elektronik, batterier og faldskærm. Det bliver lidt tricky at få enderne til at mødes på vægtbudgettet for en raket af denne størrelse, men det er en udfordring der skal løses i de kommende måneder.
Som det ses på tegningerne kommer begge raketter til at flyve med jet vanes. Oprindeligt var der lagt op til at bruge gimbal på Nexø 2, men det er muligvis lige ambitiøst nok både at arbejde med gimbal og jet vanes på samme tid. Vi simplificere derfor en smule og kører jet vanes på dem begge.
Men hvis vi ikke kører med gimbal, hvor passer Nexø så ind i roadmappen mod Spica? Jo, først og fremmest er det CS’s første flyvning med en liquid bi-prop. Alle procedurerne op til launch på Sputnik vil hovedsageligt være de samme på Nexø og Spica, Nexø er derfor blandt andet en øvelse ud i at klargøre en bi-prop til havs og bringe den klar til opsendelse. Husk at det er helt tilbage i juni 2011 at CS sidst har tanket LOX på en raket til søs.
CS opsendelser i kronologisk rækkefølge. Klik på billedet for fuld visning. Illustration: Jonas Linell.
Derudover afprøver vi rigtig mange teknologier med Nexø-raketterne. Flemming Nyboe får lejlighed til at vise at Sapphire ikke blot var held, men at vi kan gøre det igen og at vi vitterligt besidder både evner og teknologi som det kræver at styre en supersonisk raket op gennem atmosfæren. Dernæst har vi indtil flere GPS moduler om bord, hvor vi skal teste deres respons på både acceleration, højde og hastighed så vi ved hvordan de i praksis håndtere båden den fysiske belastning men også deres COCOM restriktioner.
Video-feeds og radiokommunikation er en anden vigtig ting at teste. Der kommer formentlig tre kameraer om bord som gerne skulle sende live video ned i 720p til Mission Control og videre ud til live streaming på nettet.
Endelig er der CS’s stakkels faldskærmsafdeling som aldrig har fået en fair chance for at folde deres skærme ud over Østersøen. Vi kommer til at flyve med både en ballut og en faldskærm ombord. Nu hvor vi har fået et stort vakuumkammer har vi også mulighed for at teste udskydningsmekanismen til faldskærme i lavt tryk, det som fejlede på Sapphire.
Vi har naturligvis regnet en hel del på Nexø-raketternes performance og forventede flight data. Jeg håber at kunne overtale Jonas til at skrive en blog decideret om dette. Vi forventer at Nexø 1 med sin pressure blow down motor vil gå til omkring 10 km og dermed slå vores egen højderekord fra Sapphire flyvningen. Derimod forventer vi at kunne presse Nexø 2 til at nå op mod 20 km. Den store forskel er en konsekvens af at Nexø 2 kører med DPR systemet og at vi forventer at kunne bruge en mindre del af det vundne ulage volumen til at hælde lidt mere brændstof om bord. Nexø 2 vil i øvrigt blive CS’s første supersoniske raket!
Der er altså masser af ting i støbeskeen i CS, det skal nok blive interessant de kommende måneder med statisk test af BPM5 og startup af bygningen af de to Nexø-raketter.
