Swiss Propulsion Laboratory

Transkript

1 Swiss Propulsion Laboratory Raketenantriebe aus der Schweiz Friedrichshafen 13. März 2013, Bruno Berger & Peter Frei

2 Agenda Die Schweiz und der Weltraum Über das Swiss Propulsion Laboratory SPL Ziele Projekte (kleine Auswahl!) Infrastruktur 1 SPL 13. März 2013

3 Die Schweiz und der Weltraum Die Schweiz ist Gründungsmitglied der ESA (ca. 100 Mio. /J) Universitäten: Komponenten für Rosetta, biol. Experimente für ISS etc., Cube-Sat der EPFL Cube sat made by EPFL, UniNe etc. Bio reactor by ETH Space Biology Group 2 SPL 13. März 2013

4 Die Schweiz und der Weltraum Viele high tech Firmen aber praktisch nichts auf dem Gebiet der Raketenantriebe. 3 SPL 13. März 2013

5 Über das Swiss Propulsion Laboratory SPL Gegründet von 3 Ingenieuren (Heute: 7 Mitglieder viele freiwillige Helfer) im Herbst 1998 als non-profit Forschungseinrichtung. Privat finanziert durch die Mitglieder und Sponsoren (ARO-TECHNOLOGIES) Ziele: Haupt Fokus: Design, Bau und Testen von Komponenten für Raketenantrieben: Injektor, Brennkammern, (cryogene) Ventile, Zünder, Bedrückungssysteme (Tridyne) und ganze Prüfstande für Raketenmotoren usw. Entwicklung eines Trägersystems für kleine Nutzlasten (X-Bow launcher family) Enge Zusammenarbeit mit Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen 4 SPL 13. März 2013

6 Projekte X-Bow Launcher Family Australische AUSROC 2.5 Feststoffantriebe Heißwasserrakete KOLSIM Diverses/Infrastruktur 5 SPL 13. März 2013

7 X-Bow I Länge: 5m, Ø 36cm, Spitzenhöhe: > 100km, Nutzlast ~25kg, Flüssigtreibstoffe 6 SPL 13. März 2013

8 X-Bow I Specs Dimensions: Length: 5m, Ø 36cm Total mass (wet): kg Max. Altitude: > 100km (Depending on Payload) Payload: ~25kg Propellants: liquid Oxygen LOX, Hydrocarbon like alcohol or kerosene (JET A1), fed by pressurization of the propellant tanks with hot TRIDYNE gas (at 3 MPa) Thrust: 8-10 kn Chamber pressure engine: 2.0 MPa Burn time: 40-50s Acceleration: g (payload friendly) Airframe: carbon composite (except LOX tank), integral tanks Recovery: 2-stage (Drogue and main chute) 7 SPL 13. März 2013

9 X-Bow I Triebwerk 10 kn Schub, Brennkammerdruck 2.0 MPa Treibstoffe: LOX und Kerosin oder Bioethanol, m~ 4 kg/s Zünder ist beliebig oft wiederzündbar 8 SPL 13. März 2013

10 X-Bow I Triebwerk Einspritzdüsen: Tripletten (2 LOX 1 Fuel) Einspritzversuche in Hochdruckumgebung untersucht von Studenten der FHNW (Tröpfchengrösse und Geschwindigkeit gemessen mit LDA) 9 SPL 13. März 2013

11 X-Bow I Triebwerk Ablativ oder regenerativ gekühlte Brennkammer Regenerativ gekühlte Variante: Kupfer Liner mit gefrästen Kühlkanälen und elektrochemisch aufgebrachter Aussenwand aus Nickel (wie bei Ariane oder Shuttle). Low cost Variante: Aluminium-Liner und Sattel-Design 10 SPL 13. März 2013

12 X-Bow I Triebwerk Erfolgreicher Test einer 2.5 kn subscale low-cost Brennkammer aus Aluminium. Click on picture to start movie 11 SPL 13. März 2013

13 X-Bow I Triebwerk Momentan in Arbeit: 10 kn modularer Test Injektor mit 19 drehbaren Elementen. 12 SPL 13. März 2013

14 X-Bow I Triebwerk Erfolgreicher Test einer 2.5 kn subscale low-cost Brennkammer aus Aluminium. Click on picture to start movie 13 SPL 13. März 2013

15 Projekte X-Bow Launcher Family Australische AUSROC 2.5 Feststoffantriebe Heißwasserrakete KOLSIM Diverses/Infrastruktur 14 SPL 13. März 2013

16 AUSROC 2.5 LOX/Kerosin, 3o kn Schub, 6m lang. SPL unterstützt das Projekt mit Komponenten für den Antrieb und Stufentrennung 15 SPL 13. März 2013

17 AUSROC 2.5 Stufentrenn-Mechanismus: Entwickelt in Zusammenarbeit mit Studenten der FHNW 16 SPL 13. März 2013

18 Projekte X-Bow Launcher Family Australische AUSROC 2.5 Feststoffantriebe Heißwasserrakete KOLSIM Diverses/Infrastruktur 17 SPL 13. März 2013

19 Impuls 20 kns, Schub 8 kn Feststoffantriebe TETHIS Motor Gezündet durch neuartigen gesinterten Magnesium/Teflon Zünder Click on picture to start movie 18 SPL 13. März 2013

20 Feststoffantriebe Magnesium/Teflon Zünder 19 SPL 13. März 2013

21 Projekte X-Bow Launcher Family Australische AUSROC 2.5 Feststoffantriebe Heißwasserrakete KOLSIM Diverses/Infrastruktur 20 SPL 13. März 2013

22 Heisswasserantriebe Start eines Pilatus-Porters unterstützt mit einer Heißwasser ( Dampf ) Rakete (Kein SPL Projekt) Click on picture to start movie about former steam projects 1.2 kn Demonstrator 21 SPL 13. März 2013

23 Heisswasserantriebe KOLSIM Erster Prototyp 50 kn Heisswaser Raketen Motor für PKW Crash-Simulation 22 SPL 13. März 2013

24 Heisswasserantriebe KOLSIM Final design 23 SPL 13. März 2013

25 Heisswasserantriebe KOLSIM Start Movie 1 Start Movie 2 24 SPL 13. März 2013

26 Infrastructure All kinds of conventional and NC machine tools, EDM, ECM CAD/FEM/CAM/CFD tools available DAQ equipment: 64 channels, 100 ksp/s 4 channels, 500 MSp/s Hydro test equipment 100 MPa Vacuum chamber, 24 m 3, 1000 Pa Pressure converter, allows to compress any kind gas mixtures to pressures up to 100 MPa (for example the Tridyne gas mix) Indoor test stand for small thrusters, igniters, gas generators 100 kn thrust test stand Sound suppressing System for engines up to 100 kn And much more SPL 13. März 2013

27 Infrastructure Thrust Test Stand For solids and liquids exchangeable load cells 25 and 100 kn Measuring table mounted on hysteresis-free flex joints integrated safety stops 26 SPL 13. März 2013

28 Infrastructure Thrust Test Stand Sound suppressing system (12m long stainless tube, with baffles, embedded in 20 t sand) High power fan Ex-proof test cell 27 SPL 13. März 2013

29 Infrastructure Thrust Test Stand Test cell Start MTW-Movie to get an impression of the infrastructure (Short version: click on picture) 28 SPL 13. März 2013

30 Swiss Propulsion Laboratory Partner 29 SPL 13. März 2013

31 Q&A -> 16 Uhr in der Kaffeepause Kontakt und weitere Infos: 30 SPL 13. März 2013