maxon Story

Jonge raketingenieurs mikken hoog

Onderwerpen

ARIS is een studentenvereniging die in 2017 is opgericht door studenten aan de Zwitserse universiteiten ETH, HSLU en ZHAW. De vereniging is bedoeld om studenten gelegenheid te bieden hun kennis toe te passen in ruimtevaartprojecten. Sinds 2018 neemt ARIS deel aan de jaarlijkse Spaceport America Cup met zelf ontwikkelde onderzoeksraketten. maxon ondersteunt ARIS al meerdere jaren met aandrijftechnologie, gedraaide en gefreesde onderdelen uit de leerlingenwerkplaats en technische expertise. Dit jaar heeft ARIS drie projecten uitgevoerd:

Deelnemers aan het PICCARD-raketproject ontwikkelden de nieuwste iteratie van de ARIS-onderzoeksraket.
Het DAEDALUS-motorproject bouwde voort op de ontwikkelingsprojecten van voorgaande jaren en ontwikkelde de eerste vliegende hybride raketmotor van ARIS.
Deelnemers aan het PHOENIX-project ontwikkelden een technologie om een parachute te besturen en zo een onderzoeksraket autonoom op een vooraf bepaald punt te laten landen.

PICCARD

Het grootste project met meer dan 60 actieve studenten is het PICCARD-raketproject. De sonderingsraket is bedoeld om een hoogte van 30.000 voet te bereiken tijdens de Spaceport America Cup. Hij is 6,20 m lang en heeft een startgewicht van 98 kg. Hij wordt aangedreven door de hybride DAEDALUS-raketmotor die door een speciaal team werd ontwikkeld.
De grootste uitdaging dit jaar was de integratie van de raketmotor en de ontwikkeling van de ondersteunende infrastructuur voor de raketlancering. Behalve de raket werden dit jaar ook een autonoom vulstation en een trackingstation ontwikkeld. Naast de motor bestaat de raket uit een lichtgewichtconstructie, luchtvaartelektronica, een bergingssysteem en de nuttige lading. De aerodynamische neus en vinnen geven de raket stabiliteit tijdens de vlucht. De raket heeft een modulaire structuur. Buisvormige modules van met koolstof en glasvezel versterkte kunststof worden gescheiden door aluminium schotten. Voor een raketlancering worden de modules ter plaatse in elkaar gezet en met klemringen bevestigd. Het metalen uiteinde van de neuskegel en de klemringen zijn in de leerlingenwerkplaats van maxon gemaakt.
Luchtvaartelektronicasystemen zorgen voor de communicatie tussen de grond en de raket. Een trackingstation, bestaande uit twee draaibare zendmasten, volgt de raket tijdens de vlucht en zorgt ervoor dat de verbinding met de raket zowel tijdens de opstijg- als de bergingsfase behouden blijft. De zendmasten worden aangedreven door maxon motoren.

DAEDALUS

Tot nu toe hadden alle ARIS-onderzoeksraketten commerciële vaste raketmotoren. Daar komt dit jaar verandering in. ARIS ontwikkelt sinds 2019 een eigen raketmotor die dit jaar voor het eerst in de raket is geïnstalleerd.

Het klepsysteem van de raketmotor wordt aangedreven door een elektromotor van maxon.

1/2

De DAEDALUS-motor werd binnen een jaar door zes ETH-studenten ontwikkeld als onderdeel van een focusproject. Hij maakt gebruik van vloeibaar distikstofmonoxide als oxidator en SORPAL (een mengsel van sorbitol, paraffine en aluminium) als vaste brandstof. De oxidator wordt opgeslagen in een speciaal ontwikkelde tank en in de verbrandingskamer geïnjecteerd via een klepsysteem dat door een maxon elektromotor wordt aangedreven. De oxidator reageert in de verbrandingskamer met de brandstof en ontbrandt. De hete gassen verlaten de verbrandingskamer via een zeer hittebestendig mondstuk dat stuwkracht genereert. Het vermogen wordt op de rest van de raketconstructie overgedragen via de motorhouder die in de leerlingenwerkplaats van maxon is vervaardigd. De DAEDALUS-motor is uitgebreid getest. In totaal werden 5 ‘cold flow tests’ en 7 ‘hot firings’ uitgevoerd. Er kon een piekstuwkracht van 7,98 kN worden gemeten. Om de motor voor een raketlancering te kunnen bijtanken, werd een tankstation ontwikkeld. De interfacecomponent, die de verbinding vrijgeeft voordat de raket wordt gelanceerd, werd eveneens geproduceerd in de leerlingenwerkplaats van maxon.

Teamleden bereiden een valtest voor.

PHOENIX

De ARIS-raketten worden met parachutes geborgen zodat ze opnieuw kunnen worden gebruikt. Om in de toekomst controle te hebben over het landingspunt van de raket, is dit jaar een aanvullend ontwikkelingsproject gestart. In het kader van het PHOENIX-project hebben acht studenten van de ETH en ZHAW een prototype gebouwd dat met behulp van twee maxon aandrijvingen een parachute bestuurt en autonoom een raketachtige nuttige lading laat landen in een landingszone die vooraf is bepaald. Het systeem genereert een bepaalde baan aan boord en volgt deze met behulp van verschillende sensoren. Door middel van verschillende valtests vanuit een helikopter is het systeem met succes getest.