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Auswurfmechanismus in der Raumfahrt

Schrittmotoren und Spindeln gewährleisten den präzisen Abwurf von Sensoren in der Raumfahrt

Im Rahmen des REXUS / BEXUS-Programms hat man es sich zur Aufgabe gemacht, einen Beitrag zur Beseitigung von Weltraumschrott zu leisten. Hierfür musste ein Auswurfmechanismus in einer Rakete konstruiert werden, um ein würfelförmiges Objekt mit Kameras und Sensoren auszuwerfen. Dies wird durch den Einsatz von Nema11-Schrittmotoren, Gewindespindeln, Mutter aus iglidur J260 Tribo-Filament sowie Tribo-Filament von igus gewährleistet.

Steckbrief

  • Was wurde benötigt: zwei Nema11-Schrittmotoren, 3D-gedruckte Mutter aus iglidur J260 Tribo-Filament, Kunststoffgleitfolie Tribo-Tape
  • Anforderungen: Man musste eine einstell- und präzise definierbare Auswurfgeschwindigkeit aus dem Modul erreichen, der Mechanismus musste dabei zuverlässig und reibungslos funktionieren. Außerdem mussten die Komponenten Temperatur- und Druckbeständig, langlebig und leichtgewichtig sein.
  • Branche: Raumfahrtindustrie
  • Erfolg für den Kunden: Schrittmotoren und Gewindespindel garantieren zusammen mit der Kunststoff-Gleitfolie einen reibungslosen Auswurft. Zuvor verwendete federbelastete Mechanismen wurden den Anforderungen hingegen nicht gerecht.

Problem

Das REXUS / BEXUS-Programm wird im Rahmen eines bilateralen Agenturvertrages zwischen dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der schwedischen Nationalen Raumfahrtbehörde (SNSB) realisiert. Die UB-SPAC, eine Gruppe von Studenten aus Bremen, hat es sich innerhalb dieses Programms zur Aufgabe gemacht, einen Beitrag zur Beseitigung von Weltraumschrott zu leisten. Denn mehr als 30.000 Objekte bewegen sich als Weltraumschrott in der Erdumlaufbahn und stellen eine Gefahr für Satelliten dar. Mit der Analyse, wie sich die Teile im Raum bewegen, beschäftigt sich das Studentenprojekt UB-Space. Bei der von ihnen gebauten Anlage handelt es sich um einen neuen Auswurfmechanismus für die Raumfahrt. Hierfür musste ein würfelförmiges Objekt aus einer Rakete ausgeworfen werden, um mit Hilfe eines Kamerasystems und weiterer Sensoren Daten aufzuzeichnen, wie sich das Objekt im Raum bewegt.

Lösung

Der vorgesehene Mechanismus besteht aus zwei Nema11-Schrittmotoren, die jeweils über eine Kupplung mit einer Gewindespindel verbunden sind. Die Gegenseite ist dabei durch eine 3D-gedruckte Mutter aus iglidur J260 Tribo-Filament an die Raketenwand montiert. Das Objekt, die sogenannte „Free Falling Unit“ (FFU) wird mit einer einstell- und präzise definierbaren Auswurfgeschwindigkeit aus dem Modul heraus befördert. Um einen reibungsfreien Ablauf zu gewährleisten, ist die Lauffläche des Auswurfschachts mit der Kunststoffgleitfolie Tribo-Tape aus iglidur V400 ausgekleidet. Zuvor wurden federbelastete Mechanismen genutzt, die den Anforderungen nicht gerecht wurden. Neben der Druck- und Temperaturbeständigkeit, dem geringen Gewicht sowie der Langlebigkeit ist vor allem die flexible Verwendbarkeit der igus Produkte ausschlaggebend. Dank der optimalen Gleiteigenschaften ist ein verkantungsfreier Auswurf gewährleistet. Nach ausgiebigen Tests ist das System im März 2017 auf der Höhenforschungsrakete REXUS 21 eingesetzt worden.


Auswurfmechanismus
Auswurfmechanismus
Auswurfmechanismus

UB-SPACE, Maren Hülsmann, Amina Zaghdane, Lars Flemnitz, Julian Schröder, Oliver Dorn, Bremen, Germany

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