Die Wasserstrahllösung löst zukünftige Herausforderungen bei Rocket Science
Die Satellitenübertragung in die Umlaufbahn ist heute eine große und globale Industrie. In Schweden befindet sich der weltweit führende Anbieter von Nutzlast-Adaptern und Trennsystemen für kommerzielle Trägerraketen. Sie fertigen Systeme, die mit allen kommerziellen Satellitenbussen der Welt kompatibel sind. Marktführerschaft bedeutet ständige Erforschung von Möglichkeiten, die Raketenwissenschaft weiter zu entwickeln. Diesmal führte dies zu neuen Methoden zur Verarbeitung ihrer dicken Kohlenstofffasermaterialien.
Ziel des Payload Adapter and Separation System ist es, einen Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen. Die Systeme gewährleisten, dass Satellit und Rakete während der anspruchsvollen Reise ins All sicher miteinander verbunden bleiben und die wertvollen Nutzlasten anschließend präzise in die Umlaufbahn bringen.
Der Payload Adapter von heute besteht aus Aluminium und Kohlefaser-Technologie. Die beiden Teile sind gründlich verschraubt zu einem großen Konus mit einem Durchmesser von mehreren Metern. Das Design weist beeindruckende Leistungsmerkmale auf: In der Umlaufbahn wurden bereits über 600 Separationen durchgeführt, wobei die Erfolgsrate bei 100 Prozent lag.
Aber Berechnungen haben gezeigt, dass Payload Adapter-Systeme aus 100% Kohlenstofffasern das Gewicht und die Steifigkeit deutlich verbessern würden. Ein Design, das sowohl die Effizienz des Raketenmotors als auch die Investitionseffektivität erhöhen könnte. Anstatt die beiden Payload Adapter-Teile mit Schrauben zusammenzuschrauben, könnte das gleiche Design wie bei Glulam-Trägern verwendet werden – also Fingerschweißnähte. Ein Design, das eine große Kontaktfläche ermöglicht, eine stabile Verbindung bietet und bei der Verbindung ähnlicher Materialien geeignet ist.
Da weder Fräsen noch Sägen für die Verarbeitung dieser Art von Konstruktion geeignet waren, wurde Water Jet Sweden mit der Durchführung von Live-Waterjet-Testschnittarbeiten beauftragt.
– Komplexere Geometrien aus Kohlefaser sind in der Regel nur mit Wasserstrahlschneidtechnik effizient bearbeitbar, erklärt Tony Ryd, CTO bei Water Jet Sweden.
Die Prüfung wurde durchgeführt, indem 47 mm lange Fingergelenke in einem kegelförmigen Kohlefasermaterial mit einer Dicke von 12 mm und einem Umfang von 7,2 Metern geschnitten wurden. Für die Sicherheit der Verklebung musste um den Kreis eine Toleranz von 0,1 mm eingehalten werden. Für die Prüfung wurde eine hochmoderne FiveX-Maschinenserie von Water Jet Sweden ausgewählt.
– Unser FiveX-Maschinensystem ist einzigartig, da es eine Kombination aus äußerster Präzision und einer vollständigen 3D-Schleifschneidfähigkeit bietet. Es wurde speziell für diese Art anspruchsvoller Anwendungen entwickelt und ermöglicht eine Wiederholgenauigkeit von +/- 0,025 mm, erklärt Tony Ryd.
Das Experiment war erfolgreich und lieferte eindeutige Ergebnisse. Zum einen erwies sich die Möglichkeit der Verwendung von Vollcarbon-Payload-Adaptern in zukünftigen Raketentriebwerken als plausibel, und zum anderen zeigte es, dass die abrasive Wasserstrahlschneidung eine geeignete Schneidtechnologie für Kohlenstoffmaterialien und zukünftige Raketenwissenschaften ist.
