Wickelmaschine

Das Körperrohr unserer ersten Rakete PIPE wurde aus übereinander laminierten Glasfasergeweben gefertigt. Die resultierenden Rohre wiesen jedoch nicht die erhoffte Oberflächenqualität auf. 

Deshalb haben wir uns nach PIPE dazu entschieden, eine eigene Wickelmaschine zu bauen. Ist diese einmal entwickelt, muss nur noch in die Maschine eingewiesen werden und die handwerklichen Fähigkeiten stehen nicht im Vordergrund. Das ist insbesondere bei studentischen Teams mit einer schnellen Rotation der Teammitglieder ein großer Vorteil.

Die Maschine wickelt ein Roving, also ein Band des Fasermaterials, von der Rolle ab und tränkt dieses in einem Epoxidharz-Bad. Durch diese Materialkombination erhalten die Rohre ihre extreme Belastungsfähigkeit bei niedrigem Gewicht. Das getränkte Roving wird dann in einem vorprogrammiertem Muster auf die Körperform gewickelt. Die exakte Programmierung des Pfades ermöglicht die gezielte Anpassung der Materialeigenschaften der Rohre.

In der Maschine können wir Rohre aus unterschiedlichsten Faserverbundstoffen wie Carbonfaser, Glasfaser oder auch Aramid (Kevlar) fertigen. Dabei können die Rohre etwa 1,5 m lang werden und einen Durchmesser bis etwa 160 mm aufweisen. Diese Dimensionen sind in Zukunft mit leichten Anpassungen im Design erweiterbar.

Entkoppler

Damit unsere geplante Rakete „ARCHER“ zweistufig fliegen kann, wird ein Entkoppler benötigt. Dessen Aufgabe ist es, die beiden Raketenstufen sicher voneinander zu trennen und zeitgleich dafür zu sorgen, dass dies nicht zu früh während des Flugs passiert.

Das grundlegende Konzept besteht aus einer rotierenden Scheibe mit „Ausschnitten“, welche in richtiger Position die Stufen drüber und drunter freigeben. Dreht man die Scheibe, werden die Bolzen „blockiert“ und die Stufen halten aneinander fest.

Der Entkoppler wird über ein Pneumatiksystem gesteuert, welches in einem geringem Formfaktor ein sicheres Auslösen garantiert. Für ARCHER ist ein funktionierender Entkoppler unbedingt nötig, um die Missionsziele zu erfüllen, deswegen liegt hier auch ein Entwicklungsfokus.

Damit sich beide Stufen vernünftig voneinander trennen, müssen sie sich abstoßen. Dafür sind zum einen starke Federn vorgesehen und zum anderen wird die Unterstufe auch mit Airbrakes (Luftbremsen) bremsen können, um die Stufen nachhaltig voneinander zu entfernen. 

Airbrakes

Durch die Airbrakes entfernen sich also beide Stufen voneinander, so kann dann der zweite Antrieb zünden ohne die Unterstufe zu verbrennen. Die Airbrakes sind jedoch nicht nur in der Unterstufe wichtig, sondern erfüllen auch in der Oberstufe einen wichtigen Zweck.

Da ARCHER bei der European Rocketry Challenge fliegen soll, ist es unser Ziel, eine vorher gewählte Flughöhe möglichst exakt zu erreichen. Indem wir die Airbrakes kontrolliert ansteuern, können wir im genau richtigen Moment anfangen zu bremsen und unsere Zielhöhe treffen.

Ringe

Um einen guten Zugang zu den einzelnen Baugruppen zu ermöglichen, wird die Rakete in einzelne Segmente aufgeteilt, die mit standartisierten Ringen vebunden werden. An die Ringe werden die gewickelten Körperrohre großflächig verklebt, um eine optimale Kraftübertragung zu gewährleisten.

Zwischen die beiden Ringe mit Stecksystem kommt eine standartisierte Platte, an der sich die anderen Arbeitsgruppen befestigen können. Die größte Entwicklungs-Herausforderung der Ringe wird in der Übertragung der enormen Kräfte des Raketenstarts liegen.