Vorschlag zur Vorhabenbeschreibung

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1 Vorschlag zur Vorhabenbeschreibung Das nachfolgende Dokument soll eine Hilfestellung bei dem Zuwendungsantrag zur Förderung von Nachwuchskräften im Bereich Raumtransport sein. Außerdem soll es einige Anregungen bei der Gestaltung der Vorhabensbeschreibung liefern. Letztlich ist es aber der Hochschule überlassen, im Sinne des Vorhabens ein interessantes Förderprojekt zu gestalten. Die einzelnen Kapitel in diesem Vorschlag gliedern sich so, dass sie sowohl die technischen Aspekte als auch die im Rahmen einer Vorhabenbeschreibung üblichen zuwendungsrechtlichen Aspekte beinhalten. Für die Förderung sind u.a. folgende Dokumente maßgeblich: für den Antrag: Richtlinien für Zuwendungsanträge auf Ausgabenbasis (AZA) wird unter dem Link (Software-System) bereitgestellt nach der Bewilligung: Allgemeine Nebenbestimmungen bei Zuwendungen auf Ausgabenbasis (ANBest-P) Besondere Nebenbestimmungen für Zuwendungen auf Ausgabenbasis (BNBest-BMBF98) Hinweise für Zahlungsempfänger wird unter dem Link bereitgestellt

2 Administrative Übersicht Vorhaben: Antragsteller: Rechtsform: Durchführende Stelle: Vorhabensleiter: Geplanter Beginn des Vorhabens: Geplante Laufzeit: Unterschriften/Stempel: Seite 2

3 Ort, den Unterschrift (Vorhabensleiter) Seite 3

4 1. Einleitung 1.1 Motivation und Ziele zur Durchführung des Vorhabens Ausbildungscharakter (was sollen die Studenten lernen) Ausbau von bestehenden Aktivitäten (z. B. Weiterentwicklung eines Antriebssystems, besondere Treibstoffkombinationen) Anzahl der beteiligten Studenten 1.2 Kurzprofil des Antragsstellers (falls für das Vorhaben von Interesse oder notwendig) Kurzprofil Spezielles Know-how 1.3 Bezug zu den förderpolitischen Zielen des Bundes Hier ist anzugeben, zu welchen Zielen das Vorhaben einen Beitrag leisten soll. Im nationalen Raumfahrtprogramm sind explizit unterstützende Maßnahmen zur Erreichung von Programmzielen vorgesehen. Damit soll die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Raumfahrtindustrie gefestigt bzw. ausgebaut werden. In Bezug auf das Vorhaben ließe sich z. B. in Richtung bestimmter Technologiezweige mit Blick in die Zukunft (z. B. Antriebsthemen, grüne Treibstoffe etc.) oder auch auf die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses (Bedeutung für die Entwicklung zukünftiger Trägersysteme und die zukünftige Stellung Deutschlands im Bereich der Raumfahrt) argumentieren. 1.4 Stand der Wissenschaft und Technik Hier kann auf bereits bestehende Aktivitäten (z. B. bei der Antriebstechnik oder grünen Treibstoffen) sowohl im eigenen Haus als auch weltweit (falls möglich) im Sinne des Vorhabens, Bezug genommen werden. 2. Technisch, wissenschaftliche Zielsetzung 2.1 Gesamtziel Ein- oder mehrstufige Rakete Anzahl der verwendeten Raketenmotoren für den Fall, dass eine Bündelung vorgesehen ist Kurze Beschreibung der Antriebsart (Hybrid, heißes Wasser, Feststoffmotoren, andere) Geplante Masse, Dimensionen, Nutzlast und Flughöhe der geplanten Rakete Bergungssystem (Fallschirm, geflügeltes oder anderes Bergungssystem) Vorgesehener Startplatz (Esrange in Kiruna oder andere in Deutschland) Geplante Meilensteine, Laufzeit (max. drei Jahre) Seite 4

5 3. Technische Beschreibung Beschreibung der einzelnen Systeme oder Komponenten sowie der bereits vorhandene Kenntnisstand in einzelnen Teilbereichen (z. B. Antriebssystem) zur Durchführung des Vorhabens (auch Bezug zum Stand der Wissenschaft und Technik). 3.1 Antriebssystem Hier ist eine technische Beschreibung des Antriebs durchzuführen. Hierzu zählen der konstruktive Aufbau, die Treibstoffkombination, Betriebsdrücke, geplante Brenndauer, Gesamtimpuls, etc. Bei Weiterentwicklungen im Verlauf des Vorhabens wäre gegebenenfalls eine Entwicklungslogik wünschenswert. 3.2 Raketenzelle Gegebenenfalls Aufbau beschreiben. 3.3 Bergungssystem Beschreibung des vorgesehenen Bergungssystems (Fallschirm, geflügeltes System oder anderes) und Einsatz von Ersatzsystemen (Backup). 3.4 Elektronik Telemetrie Die Rakete soll während des gesamten Fluges mindestens Daten über Beschleunigung, Geschwindigkeit und Flughöhe sammeln und diese Daten in Echtzeit an eine Empfangsanlage am Boden (auch eigenes Rechnersystem mit Empfangseinheit) senden und speichern. Außerdem muss eine Möglichkeit zur Bahnverfolgung vorhanden sein. Dieses kann über einen GPS-Empfänger der sich an Bord der Rakete befindet und die Position der Rakete zur Erde funkt oder aber unter Nutzung der Kiruna-Bodenanlagen (z. B. Radar) erfolgen. Da die Raketen in den meisten Fällen mehrere Kilometer hoch fliegen und in der Regel nur die gesammelten Daten Aufschluss über das Flugverhalten und die Leistung der Rakete geben, sollten Backup-Lösungen gegebenenfalls berücksichtigt werden. Die Hochschule kann selbst entscheiden, ob sie die Telemetrie-Nutzlast selbst entwickeln möchte oder auch gekaufte Einheiten verwendet. Interessant erscheint beispielsweise das in diesem Zusammenhang von Altus Metrum entwickelte TeleMetrum-System ( Modifikationen von gekauften Systemen oder auch kleine Eigenentwicklungen können gegebenenfalls auch von MORABA durchgeführt werden. Speziell für die Nutzung der Kiruna- Bodenanlagen (S-Band) sollte in jedem Fall vorab MORABA kontaktiert werden, um eine ausreichende Kompatibilität zu den dortigen Anlagen sicherzustellen. In jedem Fall ist eine ausreichende Kompatibilität und Störunempfindlichkeit zwischen der Sende- und Empfangseinheit sowie die Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen im Bereich des genutzten Frequenzbandes sicherzustellen. Die Vorhabenbeschreibung sollte im Wesentlichen über folgende Punkte Auskunft geben: Beschreibung der verwendeten Sende- und Empfangsanlage Sicherstellung der Kompatibilität zwischen der Sende- und Empfangsanlage insbesondere bei eigenen Telemetrie-Nutzlasten in Verbindung mit der MORABA-Bodenanlage in Kiruna Nachweis der Störunempfindlichkeit Genutztes Frequenzband und gegebenenfalls Konformität mit den gesetzlichen Bestimmungen Seite 5

6 Anzahl und Art der Messgrößen sowie Abtastrate Auslösung des Bergungssystems In der Regel wird die Auslösung des Bergungssystems über eine Elektronik erfolgen. Das vorgesehene System ist gegebenenfalls zu beschreiben (z. B. Auslösung über die Messung des Luftdrucks). 3.5 Nutzlasten Voraussetzung für die Teilnahme ist u. a. der Einsatz einer Telemetrie-Nutzlast, bei der die wichtigsten Bahnparameter (Beschleunigung, Geschwindigkeit, Flughöhe s. a ) zur Erde gefunkt und gespeichert werden. Es ist der Hochschule überlassen, ob sie darüber hinaus weitere Daten (Drücke, Temperaturen beispielsweise von weiteren Subkomponenten wie Tank oder Motor) erfassen möchte. Weitere Nutzlasten die als Passenger (z. B. Schülerexperimente aus Aerospace Lab, CanSat s etc.) mitgeführt werden sind ausdrücklich erwünscht aber nicht Bestandteil der Förderung, sofern sie keine Raketendaten erfassen. Hintergrund ist, dass sich die Förderung auf das Thema Raumtransport bezieht. Die Art der Nutzlast und die vorgesehene Aufgabenstellung sind zu beschreiben. 3.6 Startrampe und Zündvorrichtung Beschreibung von Startrampe und Zündvorrichtung Benötigte Infrastruktur (Gase, Flüssigkeiten, etc.) 4. Auslegungs- und Leistungsrechnungen Im Verlauf des Vorhabens müssen verschiedene Auslegungs- und Leistungsrechnungen durchgeführt werden. Diese können zum Teil durch Tests (Windkanal, Motorenprüfstand, etc.) verifiziert werden. In der Vorhabenbeschreibung ist zu beschreiben, welche Aktivitäten für die Studenten im Einzelnen vorgesehen sind (auch als Teil von Leistungsnachweisen) und wie die theoretischen und praktischen Arbeiten miteinander verknüpft werden. Für die Auslegungs- und Leistungsrechnung bieten sich folgende Themen an: Stabilitätsberechnung (Druckpunktbestimmung, dynamische Stabilitäts-Untersuchungen) Anwendung von CFD-Methoden zur Ermittlung des Strömungsprofils für unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche für die gesamte Rakete oder zur Ermittlung der Düsenströmung Festigkeitsberechnungen gegebenenfalls mit FEM-Methoden Auslegung von Druckbehältern und Düsengeometrie, Schubverlauf Leistungsberechnung für die gesamte Rakete mit den wichtigsten Parametern wie Schub, Beschleunigung, Geschwindigkeit und Flughöhe vom Start bis zur Landung Ermittlung von Unwuchten Seite 6

7 5. Tests (soweit geplant) 5.1 Motoren-Prüfstand Ort, an dem die Motorentests durchgeführt werden, oder ob Kooperationen mit anderen Einrichtungen wie z. B. dem Testzentrum in Lampoldshausen geplant sind. Geplanter Aufbau des Versuchsstands, benötigte Messvorrichtungen und Geräte zur Messdatenerfassung Beschreibung der geplanten Versuche 5.2 Windkanäle Verwendeter Windkanal (Typ, Standort) Beschreibung des Versuchsaufbaus einschließlich benötigter Messvorrichtungen und Geräte zur Messdatenerfassung Versuchsdurchführung (zu messende Parameter) 5.3 Simulation von Lasten Aerodynamische Kräfte Druckproben z. B bei Tanks 6. Reviews Je nach Komplexität der Rakete (z. B. Antriebsart, Stufung, etc.), der zu erwartenden Flughöhe und Geschwindigkeit müssen Reviews durchgeführt werden. Da die Reviews unter MORABA-Begleitung erfolgen sollen, ist das MORABA-Personal hierzu zu kontaktieren. Als Ort für die Reviews ist hauptsächlich der DLR e.v. Standort Oberpfaffenhofen vorgesehen. Darüber hinaus findet am Starttag selbst ein Flight Readiness Review statt. Hier müssen die Studenten nochmals ihre aktuelle Startkonfiguration präsentieren und dabei u. a. die Motordaten, Stabilitätsbetrachtungen, gegebenenfalls Festigkeitsberechnungen, den Nachweis für TÜV geprüfte Bauteile (Rakete- und gegebenenfalls auch Startrampe) sowie die Funktion des Telemetrie- und Bergungssystems offenlegen. Ein Teil der Dokumentation wird auch für das ESRANGE-Personal in Kiruna benötigt, das für das dortige Gelände und den Start verantwortlich ist. Nähere Auskünfte erteilt hierzu das DLR-MORABA. Seite 7

8 7. Sicherheitsaspekte Umgang mit Gefahrenstoffen, Teilen oder Untersystemen, von denen eine Gefährdung ausgehen kann Schulungen (z. B. T2-Schein für Feststoff-Raketenmotoren mit mehr als 20g Treibmittel) Kurs (voraussichtlich dreitägig) im Bereich Raketentechnologie mit ausgewählten Themen wie Flugdynamik, Telemetrie, etc. organisiert und finanziert durch MORABA (Veranstaltung voraussichtlich beim DLR e.v. Standort Oberpfaffenhofen ) Zusammenarbeit mit dem TÜV und der BAM für Raketenteile und eigene Prüfstände (DLR- MORABA kann auch hier Unterstützungsarbeit leisten) Versicherung Anmerkung: Für die Starts in Kiruna kann unter auch das dort gültige Safety Manual heruntergeladen werden 8. Vorhabensorganisation Verantwortung, Zuständigkeiten der Projektmitarbeiter Anzahl der Studenten, studentischen Hilfskräfte, wissenschaftlichen Mitarbeiter / Doktoranten die am Vorhaben beteiligt sind Freiwillige Mitarbeit der Studenten, Einbindung von Leistungsnachweisen Themen der geplanten Studien- und Doktorarbeiten Einbindung von Aerospace Lab, CanSat-Bereitstellung (falls zutreffend) Einbindung von DLR-MORABA 9. Zusammenarbeit und Sponsoren Zusammenarbeit mit anderen Einrichtungen Einbindung von Sponsoren 10. Arbeitsplan Arbeitsstrukturplan (Work Breakdown Structure) Beschreibung der Arbeitspakete 11. Zeitplan Gesamtzeitplan Projektphasen/Reviews Meilensteine/Schnittstelle zu DLR-MORABA Balkenplan Für die Planung kann auch der ECSS Standard (European Cooperation for Space Standardization) zu Grunde gelegt werden. Der ECSS Standard ist eine 1993 gegründete Initiative der ESA, nationaler Raumfahrtagenturen und der Raumfahrtindustrie zur Ausarbeitung von einheitlichen Normen für die europäische Raumfahrt. Die von der ECSS herausgegebenen Standards behandeln die Themen Projektmanagement (mit den verschiedenen Projektphasen), Produktsicherung und Seite 8

9 Raumfahrttechnik. Durch die Standardisierung soll u. a. die Konkurrenzfähigkeit der europäischen Raumfahrtindustrie gewährleistet werden Gesamtkosten und Finanzierungsplan (mit Jahresaufteilung) Bei Beteiligung von Sponsoren müssen die Beistellungen und finanziellen Mittel bei Antragsstellung feststehen Seite 9

10 13. Notwendigkeit der beantragten Zuwendung 13.1 Höhe der beantragten Zuwendung mit Jahresaufteilung 13.2 Begründung der Notwendigkeit z. B. dass keine Drittmittel zur Verfügung stehen 13.3 Erklärungen Ohne die beantragte Zuwendung kann das Vorhaben nicht durchgeführt werden Mit der Bewilligung der beantragten Zuwendung ist die Gesamtfinanzierung (Zuwendung, Hochschule, Sponsoren, etc.) des Projektes gesichert 4. Verwertungsplan In dem Verwertungsplan müssen die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten, die wissenschaftlichen und / oder technischen Erfolgsaussichten sowie die wissenschaftliche und wirtschaftliche Anschlussfähigkeit dargestellt werden. In der Regel ist davon auszugehen, dass die wirtschaftlichen Gesichtspunkte nicht zutreffend sind. Bei den wissenschaftlichen oder technischen Erfolgsaussichten kann auf die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses im Bereich des Raumtransports Bezug genommen werden (dabei gegebenenfalls erläutern, wie die Lehre mit dem Vorhaben verknüpft ist). Als Hilfe für den Verwertungsplan könnten in diesem Zusammenhang dienen: Arbeiten, die innerhalb des Vorhabens als begleitende Maßnahmen zu Lehrzwecken erfolgen (zur Vertiefung der Vorlesungen) die Veröffentlichung von Ergebnissen (nach Abschluss oder während des Vorhabens) die Anzahl der geleisteten Studien- oder Doktorarbeiten (nach Abschluss oder während des Vorhabens) die sich inhaltlich mit Raumtransportthemen beschäftigen Beteiligung an internationalen Wettbewerben (CanSat) Eine technische Verwertung wäre gegeben, wenn sich mit dem Projekt z. B. Verbesserungen im Bereich der Antriebstechnologien (z. B. Leistungssteigerung bei Hybrid-Motoren, Aerospike, etc.) oder bei grünen Treibstoffen erzielen lassen. Bei der wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Anschlussfähigkeit ist zu beschreiben, wie im Falle eines positiven (Vorhabens-)Ergebnisses die weitere Verwertung aussehen könnte. Hier kann auf die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses in einem Anschlussvorhaben Bezug genommen werden. Die Verwertung der technischen Ergebnisse könnte ebenfalls in Form einer Weiterentwicklung in einem Anschlussvorhaben dargestellt werden. 15. Referenzen/Literatur Seite 10