BELMAN HILFT
ZUKUNFTSWEISENDEN STUDIERENDEN
DER LUFT- UND RAUMFAHRT

mit Kompensatoren für das leistungsstärkste von Studierenden gebaute Raketentriebwerk der Welt!

 

Kompensatoren für Weltraumraketen

Belman ist weltweit bekannt für seine erfinderischen, außergewöhnlichen Kompensatorenlösungen für anspruchsvolle Anwendungen, die besonderes Fachwissen und technisches Know-how erfordern. Wir sind immer wieder beeindruckt von talentierten Studierenden renommierter Hochschulen, die an staunenswerten Projekten studieren, forschen und entwickeln. Umgekehrt helfen Belman-Ingenieure diesen aufstrebenden technischen Talenten immer gerne bei ihren Herausforderungen und lassen sie an ihrem Kompensatorenwissen teilhaben. Kürzlich hatte Belman wieder einen solchen Fall und half Studierenden, indem es für ‑184 °C ausgelegte Kompensatoren beisteuerte. Begünstigte waren der coolste Student mit seinem Team und deren beeindruckendes kanadisches Raketenprojekt „Starsailor“.

 

Der talentierte Student und sein Team

Belman war erstaunt über das Profil und das Talent dieses Studenten und seiner Mannschaft. In den letzten drei Jahren forschten sie unermüdlich an der Entwicklung und am Bau der größten studentischen Rakete der Welt, die den Weltraum erreichen soll. Der Student, Oleg Khalimonov von der kanadischen Concordia University, studiert derzeit für seinen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau. Im Jahr 2018 gründete er das Projekt „Starsailor“ und ist seither dessen Teamleiter. Als weltweit erste Studenten wollen sie eine flüssigkeitsgetriebene Rakete ins All schicken. Bis vor Kurzem war er auch für den Antrieb zuständig und leitete die Entwicklung des 35-kN-Kerosin-Flüssigsauerstoff-Raketentriebwerks, das schließlich den akademischen Rekord für das stärkste jemals von Studierenden gebaute Raketentriebwerk brach: Das Flüssigraketentriebwerk erreichte 37 kN! Es war damit stärker als das erste von SpaceX gezündete Raketentriebwerk!
Ein Video der jüngsten Testläufe finden Sie hier: https://youtu.be/p44dx-hXuHs

 

Sehr beeindruckendes Raketenprojekt

Ihr experimentelles Flüssigkeitsraketentriebwerk Stewart erzeugte einen rekordverdächtigen Schub von 35 kN. Dieser „Hot Fire“-Test war der Höhepunkt einer mehrjährigen Entwicklungskampagne zur Erreichung der vollen Schubkraft für die geplante „Starsailor“-Rakete. In den kommenden zwölf Monaten will das Team die Rakete mit wissenschaftlichen Experimenten an Bord auf 130 km Höhe schießen. Das sind 30 km über der Kármán-Linie, also der Grenze zwischen Erdatmosphäre und Weltraum. Mit seiner Leistung übertraf das Stewart-Triebwerk den bisherigen Studierendenrekord und alle derzeit in Kanada betriebenen Raketentriebwerke. Das Erreichen einer Vollschubverbrennung ist ein wichtiger Schritt in der Entwicklung von Raketentriebwerken. Er liefert wichtige Verbrennungsdaten und dient als echter Machbarkeitsnachweis für die Triebwerkskonstruktion. In den kommenden Monaten soll ein Test der gesamten Rakete folgen, ein sogenannter „Stufentest“.

 

Flüssigkeitsgetriebene Raketentriebwerke gelten als am schwierigsten zu bauen, und ihre Entwicklung ist in der Regel großen Unternehmen und staatlichen Stellen vorbehalten. Studentische Raketenprojekte dieser Art sind selten, da sie sehr zeitaufwendig sind, hohe Entwicklungskosten verursachen und in kurzer Zeit viel Wissenserwerb erfordern. Von den fünfzig teilnehmenden Universitäten aus ganz Nordamerika gelang es der Space Concordia Rocketry Division als einzigem Team, eine Rakete und ein Vollschub-Triebwerk zu entwickeln – und das mit einem Bruchteil der Mittel, die manchen Mitbewerbern zur Verfügung standen. Zu den teilnehmenden Universitäten gehören die University of Michigan, die University of British Columbia, die Purdue University und die University of Texas. Die Space Concordia Rocketry Division belegte im Februar den ersten Platz bei der wichtigen „Base11“-Konstruktionsprüfung und war das einzige kanadische Team, das im Juni eine Flugbereitschaftsprüfung ablegte. Die am Raketenprojekt „Starsailor“ Beteiligten streben einen Start noch in diesem Jahr an. Das Team prüft derzeit Startmöglichkeiten in Nordamerika, um möglicherweise einen der ersten Weltraumstarts von kanadischem Boden seit über fünfzig Jahren zu bewerkstelligen. Unabhängig vom endgültigen Startort haben die „Starsailor“ und ihr Stewart-Triebwerk bereits Geschichte geschrieben.

 

Kurzinformation zum Projekt:

  • Schubkraft des Triebwerks: 35 kN, entspricht dem ersten Kestrel-Raketentriebwerk von SpaceX
  • Zielhöhe: 130 km Höhe, was höher ist als die kürzlich stattgefundenen Passagierflüge der Virgin Galactic-Passagierflug und der Blue Origin. Bisheriger Höhenrekord für Studierende: Traveler IV der University of South California mit 103 km
  • Wissenschaftliches Experiment in der Mikrofluidik mit Forschungsanwendungen für die menschliche Gesundheit im Weltraum
  • Die Space Concordia Rocketry Division: Space Concordia ist eine studentische Raumfahrtorganisation an der Concordia University im kanadischen Montreal. Der Einsatz der Studierenden von Space Concordia geht weit über das Studium hinaus. Sie widmen ihre Freizeit der Erforschung neuer Raumfahrttechnologien.

 

Das Problem und die Notwendigkeit eines Kompensators

Bei der Entwicklung der „Starsailor“-Rakete stießen die Studierenden auf ein Problem bei der Konstruktion der Rohrleitungen: Eine Verkürzung der Flüssigsauerstoffleitung in der Rakete um 13 mm. Sie erfolgt in einer sehr engen Hülle mit weniger als 150 mm Spielraum. Auf der Suche nach einer optimalen Lösung zum Ausgleich dieser Bewegungen wandte sich der Student an Belman. Da der Start in wenigen Monaten bevorstand, benötigten die Studierenden dringend Hilfe bei der Lösung dieses Problems.

 

Die Kompensator-Lösung

Aufgrund der anspruchsvollen Anwendung kam es auf den Einbau eines korrekt ausgelegten und äußerst hochwertigen Kompensators an. Wegen der niedrigen Temperaturen war die richtige Werkstoffwahl für den Kompensator entscheidend. Mit seiner umfangreichen Erfahrung mit Flüssiggas- (LNG/LPG) und Kälteanwendungen aus großen Kompensatorenprojekten konnte Belman die Studierenden bei der Materialwahl für die Kompensatoren unterstützen. Da das Rohr einen Außendurchmesser von 1 ¼ Zoll hat und das Gewinde 1 ¼ Zoll NPT ist, erwies sich der Platz für die Rohrenden als äußerst knapp. Die Studierenden stellten deshalb Endstücke zur Verfügung, deren Länge Belman an den geraden Abschnitten von 48 mm auf 25 mm kürzte. Das sparte genug Platz, um den Kompensator vollständig unterzubringen. An der Einbaustelle der Kompensatoren strömen flüssige Brennstoffe bei Minustemperaturen, wodurch es möglich ist, mehr Brennstoff durch die enge Stelle zu transportieren. Damit der Flüssigbrennstoff bei seiner hohen Geschwindigkeit von etwa 13 ㎧ keine Turbulenzen erzeugt, wurden in der Kompensatorenkonstruktion Innenleitrohre eingesetzt.

Nutzen für die Studierenden und ihr Weltraumraketenprojekt

  • Das studentische Team kann mit seiner coolen Rakete weitermachen und das Projekt vorantreiben
  • Kosteneinsparungen, da Belman die Kompensatoren teilweise sponserte und Hilfe und Wissen über Kompensatoren beisteuerte
  • Entwicklung und Untersuchung der Kompensatorlösung sowie Überprüfung der Auslegung
  • Der Kompensator ist für Zuverlässigkeit unter den erwarteten Betriebsparametern ausgelegt
  • Kontrollierter Ausgleich von Bewegungen in der Rakete

 

Belman betreut

„Wie oft im Leben kann man etwas tun, was niemand zuvor getan hat? Wir schaffen das Unmögliche“ – Oleg Khalimonov, Teamleiter der Space Concordia Rocketry Division. Dieser Satz weckte zweifellos das Interesse von Belman. Vor allem, nachdem Belman von dem Studenten erfuhr, dass er die Kosten für die Kompensatoren persönlich tragen musste – trotz der vielen Sponsoren, welche die Universitäten gewinnen konnten. Belman antwortete wie folgt: „Wir können sie kostenlos schicken, wenn wir aus dem Projekt eine interessante Fallgeschichte machen können. Was meinen Sie?“ Daraufhin antwortete der Student: „O Mensch, das ist super! JA, wir nehmen das Angebot liebend gerne an! Wir können natürlich die Anschlusstücke bereitstellen und machen uns gleich dran.“
Belman betreut – wir unterstützen und helfen dem Star-Nachwuchs der Tech-Industrie. Sie sind die Ingenieure von morgen, und sie werden die Welt voranbringen. Belman ist richtig stolz darauf, mit seinen Kompensatoren einen wichtigen Beitrag zum coolen „Starsailor“-Projekt zu leisten!

Belman tut das nicht zum ersten Mal

Belman hält technische Spitzenentwicklung und technische Pionieraufgaben für die ehrgeizigsten Projekte der Welt und staunt immer wieder über die Leistung kluger Köpfe. Belman legt großen Wert auf die Zusammenarbeit mit Studierenden und hat daher an mehreren europäischen Universitäten erstaunliche studentische Projekte unterstützt. Kürzlich hat Belman auch coole Projekte der Universität Oxford und der Bundeswehr-Universität München mit Kompensatoren unterstützt.

 

Konstruktionsparameter der Kompensatoren für die Weltraumrakete

Typ: Axialkompensatoren (AX1SU) • Anzahl: drei Stück. • Nennweite: DN 30 • Einbaulänge: 117,6 mm • Medium: – • Auslegungsdruck: 36,5 barg • Auslegungstemperatur: 184 °C • AX: +0/ 40 mm • Balg: 1,4541 (AISI 321) • Rohrenden (vom Kunden zur Verfügung gestellt): 1,4404 (AISI 316Ti) • Innenleitrohre: 1,4571 (AISI 316Ti) • Auslegungscode: EJMA

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