Op 11 februari de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA er is een historische stap gezet: ze heeft haar eerste herbruikbare space shuttle de ruimte ingeschoten en veilig teruggebracht naar de aarde. Tijdens de helse rit door de atmosfeer speelden er bijzondere Rolschroeven van SKF is een baanbrekende rol in de ware zin van het woord.

inhoud

• Op weg naar de herbruikbare space shuttle
  • 1600 ° C bij 27.000 km / h
  • 70 kN voor besturing
• Multi-getalenteerde rolschroefaandrijving
• herhaaldelijk 1000-getest
  
  

Op weg naar de herbruikbare space shuttle

Eigenlijk wilde de ESA haar Intermediair experimenteel voertuig (IXV) in november vorig jaar. Op dat moment zou echter bijna niemand het hebben opgemerkt, omdat tegelijkertijd een andere ESA-missie zich voorbereidde om het eerste ruimtevaartuig ooit op een komeet te laten landen: ‘Rosetta’ en zijn lander ‘Philae’ zouden zich na hun reis van meer dan tien jaar dus zeker de show stal.

De touchdown is op één 510 miljoen kilometer verderop zijn ongetwijfeld spectaculair, maar de IXV is niet minder belangrijk voor ESA. Uiteindelijk is de onbemande drone bedoeld om de weg vrij te maken voor Europeanen naar een herbruikbare space shuttle. De eerste stap is inmiddels gezet: dankzij speciale rolschroefaandrijvingen van SKF is de veerboot veilig geland in de Stille Oceaan.

Architect van de IXV is Thales Alenia Space – Italië (TAS-I). Voor dit project heeft TAS-I een twintigtal onderaannemers gecontracteerd, waaronder Sabca (Société Anonyme Belge de Constructions Aéronautiques), een Belgische luchtvaartspecialist. “Tot nu toe moeten we nog veel technische knowhow inkopen voor re-entry-systemen in Europa”, legt projectmanager Sabca uit Didier Verhoeven.

Tegen deze achtergrond zijn projecten als de IXV van groot belang om de Europeanen in de toekomst meer onafhankelijkheid op het gebied van de ruimtevaart te garanderen. “De tests die in de re-entry-fase worden uitgevoerd en de kennis die wordt opgedaan met de komende vluchten zullen ons helpen onze positie als significante speler op dit strategisch belangrijke gebied te versterken”, is Verhoeven ervan overtuigd.

Voor zijn luchtdoop In de ruimte was de IXV door een Vega-draagraket op een suborbitale reis gekatapulteerd. 320 km boven de Kourou-cosmodrome in Frans-Guyana werd het ruimtevaartuig vol met sensoren gescheiden van de raket en bleef klimmen - tot een hoogte van ongeveer 450 km. Vanaf deze top viel het zweefvliegtuig, dat ongeveer 2 ton woog en zo groot was als een kleine auto, terug naar de aarde. Hij versnelde tot een snelheid van ongeveer 27.000 km/u.

1600 ° C bij 27.000 km / h

Het probleem is dat zodra een raket met deze snelheid de bovenste lagen van de atmosfeer raakt, de hel losbarst. Het hitteschild van de IXV dus meer dan 20 minuten lange tijd bestand zijn tegen temperaturen van meer dan 1600 °C om te voorkomen dat de hoopvolle ESA oplost in een “meteorietenregen”.

Tijdens de terugkeer is het net zo belangrijk dat de bedieningselementen van het ruimtevaartuig goed functioneren in dit inferno van hitte en trillingen: als de vereiste manoeuvres niet kunnen worden uitgevoerd zoals berekend, kunnen dezelfde gevolgen optreden als wanneer de hittebescherming ontoereikend zou zijn.

70 kN voor besturing

Daarom besteedt Verhoeven & Co. hieraan bijzondere aandacht in hun fabriek in Haren, niet ver van Brussel actuators gegooid, die zorgen voor de controle over de stuurkleppen aan de achterkant van de IXV. Wanneer ze door de atmosfeer rijden, moeten deze flappen niet alleen snel en met hoge precisie functioneren, maar ook extreem robuust en betrouwbaar. Zo is het bijvoorbeeld nodig dat beide flappen met een kracht van zo’n 35 kN hun gedefinieerde posities vasthouden, zodat de drone in elke fase van terugkeer op het gewenste pad door de atmosfeer kan racen.

Van Sabca De ontwikkelde actuatoren worden bestuurd met behulp van computers en aangedreven door elektromotoren. “De actuatoren die we voor de IXV hebben gebouwd, hebben hun wortels in een speciaal ontwerp”, zegt projectmanager Verhoeven: “Ze komen in principe voort uit de stuwkrachtvectorregeling die we al hadden ontwikkeld om de Zefiro-straalpijpen in het Vega-draagraket aan te drijven. Dit sturen We hebben het nu aangepast aan de eisen van de IXV.”

De achtergrond van deze aanpak was oorspronkelijk het beperkte budget: uit kostenoverwegingen was het belangrijk om zoveel mogelijk bestaande componenten te hergebruiken. Ondertussen worden mechatronische oplossingen steeds populairder in de ruimtevaarttechnologie. “Wij waren toen bij de Ariane 5 draagraket “Toen wij werkten, waren hydraulische actuatoren nog steeds de voorkeursmethode”, herinnert Verhoeven zich. “Tegenwoordig is er echter een duidelijke trend richting elektromechanische actuatoren in de lucht- en ruimtevaartindustrie. “Dus kozen we deze oplossing niet alleen voor de Vega-raket, maar ook voor de IXV.”

Multi-getalenteerde rolschroefaandrijving

kern hiervan elektromechanische actuatoren zijn krachtige rolschroefaandrijvingen. Dat Sabca en Verhoeven vertrouwen op een product van SKF is het resultaat van ontwikkeling op maat: “De SKF-ingenieurs hebben de rolschroefaandrijving zo ontworpen dat deze precies aan onze eisen voldoet.

We waren er dus vrij zeker van dat hij het was enorme trillingen weerstaat, werkt snel en nauwkeurig en helpt de flappen in optimale positie te brengen”, aldus Verhoeven. “Robuustheid, kracht, snelheid en precisie zijn van cruciaal belang om de juiste kantel- of rolhoek van de IXV tijdens de terugkeerfase te garanderen door de kleppen symmetrisch of asymmetrisch te verstellen.”

Dit betekent ook dat, hoewel de SKF rolschroefaandrijvingen relatief kleine onderdelen van het totale systeem zijn, ze toch een uiterst verantwoordelijke taak moesten vervullen in het hart van de actuatoren.

Op de veeleisende taak van deze lineaire actuatoren Inclusief – hoe paradoxaal het ook mag klinken – was hun absolute onbeweeglijkheid. Sterker nog, het ‘remsysteem’ van de actuatoren speelde al een belangrijke rol bij de lancering van de raket: de vasthoudveren van het systeem moesten zo worden ontworpen dat ze bestand waren tegen de enorme trillingen, vooral wanneer de motoren werden ontstoken. Noch bij het opstijgen vanaf de aarde, noch in de ruimte was er sprake van een zogenaamde Koud werken wat mogelijk had kunnen voorkomen dat de rem werd losgelaten en er dus later – bij terugkeer in de atmosfeer – voor zou hebben gezorgd dat de flappen hun nu onmisbare mobiliteit verloren.

herhaaldelijk 1000-getest

Projectmanager Verhoeven en zijn collega's hebben het systeem uitvoerig getest: “Die hebben we Rem gesmeerd met een speciaal vet en vervolgens getest in meer dan 1000 cycli onder vacuümomstandigheden.

Er was geen enkel geval van koude vervorming.” Bovendien werden de actuatoren en remmen van 2013 tot begin 2014 aan nog veel meer klimaat-, vacuüm-, schok- en trillingstests onderworpen zonder dat zich ernstige problemen voordeden.

Am Vluchtdag Natuurlijk keek Didier Verhoeven nog steeds met verhoogde hartslag naar de lucht en volgde gretig alle informatie die beschikbaar was vanuit het controlecentrum. De ESA-experts verzamelden zo veel mogelijk gegevens gedurende ongeveer 100 minuten voordat de IXV in de Stille Oceaan landde. “Wij zijn er trots op betrokken te zijn bij dit project.

Het is de eerste stap op een zeer lange reis, die hopelijk zal eindigen met een Europese bemande ruimtemissie en de veilige terugkeer naar de aarde”, besluit Verhoeven. Des te blijer is hij dat de flappen zo fantastisch zijn gelukt – mede dankzij SKF.

Bron: Dit artikel is afkomstig van SKF.

Misschien ben je ook geïnteresseerd in...

Lineaire technologie: SKF Motion Technologies wordt Ewellix

Na vijftig jaar deel uit te maken van de SKF Group, werd SKF Motion Technologies (SMT) in december 2018 overgenomen door Triton Partners...

Magazijnen langs de waardeketen van werktuigmachines

SKF's nieuwe reeks op maat gemaakte innovaties voor werktuigmachines omvat de "Silent"-serie lagers, die...