Hybride wentellagers in de satelliet tijdens een 7-jarige Merkur-missie

GLEIT- + WÄLZLAGER

Details: Gepubliceerd: 21.03.2019; Laatst bijgewerkt: 09.04.2023; Hits: 5023

Op de 20. Oktober 2018 op 03: 45 CEST lanceerde het vierdelige ruimtevaartuig Bepi Colombo in de Ariane 5 lanceervoertuig haar reis naar Mercurius. Ook aan boord: rolling dynamische Minebea Mitsumi Dochteronderneming Cerobear. De lancering van de ruimtemissie vond plaats in Kourou (Frans-Guyana).

De missie is een samenwerking tussen het Japanse ruimtevaartagentschap JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) en ESA (European Space Agency). Het ruimtevaartuig, genoemd naar de Italiaanse wiskundige Giuseppe Colombo, zal naar verwachting zeven jaar onderweg zijn.

Kwik is met een diameter van 4.878 km van de kleinste en tevens ook het minst onderzocht planeet in ons zonnestelsel. Dit komt door de onherbergzame omstandigheden voor ruimtesondes in Mercurius en dus dicht bij de zon. De zonnestraling in de baan van Mercurius is ongeveer tien keer hoger dan op aarde. En de lange Mercury dagen en nachten werd een rol: De verandering tussen dag en nacht neemt Mercury 176 dagen, dat is de reden waarom de temperatuur aan de zonnige kant met ongeveer 430 ° C en extreem hoog de schaduwzijde van min 180 ° C extreem is laag. Vanwege de hoge thermische belastingen moeten alle apparaten en componenten voldoen aan speciale vereisten voor warmtebeheer.

Met de Bepi Colombo zijn Mariner 10 en de Messenger Orbiter het derde ruimtevaartuig op de Mercury-expeditie. De deelnemende wetenschappers verwachten een uitgebreide beschrijving van de planetaire eigenschappen en de geschiedenis van Mercurius. Een van de twee satellieten, die zal scheiden van de sonde op het doelwit, zal het oppervlak onderzoeken, het tweede het magnetische veld.

Volgens berekeningen zou Bepi Colombo de finish in december 2025 moeten bereiken. Onderweg moeten er negen "swing-by-manoeuvres" worden uitgevoerd. Het ruimtevaartuig Eens voorbij de aarde in april 2020, daarna tweemaal, Venus en Mercurius zich zes keer. Deze manoeuvres niet de remmen dienen, zodat de 4,1 ton sonde in het binnenste van het zonnestelsel crasht.

Rolling lagers in de satelliet

De wentellagers worden gebruikt in de huidige Mercury-missie, onder andere in het Solar Array Drive Mechanism van de MPO (Mercury Planetary Orbiter), dat wil zeggen in de satelliet, die het oppervlak moet verkennen. Vanwege de lange reis en de extreme omstandigheden worden er speciale eisen aan de wentellagers gesteld: na zeven jaar stilstand moeten de lagers goed functioneren en bestand zijn tegen de hoge temperatuurschommelingen in de baan van Mercury. Daarom gebruikt deze missie hybride lagers waarin de ringen zijn gemaakt van staal en de bollen siliciumnitride. Dit is de enige manier om ervoor te zorgen dat het begin en de lange reis, zelfs zonder smeermiddel, niet leiden tot koud lassen tussen ringen en ballen.

De geschiedenis van Cerobear in de ruimtevaart begon begin 2000 met de eerste vlucht van keramische cilindrische rollen in de lagers van de vloeibare waterstofpompen van de spaceshuttle. De keramische rollen werkten met 36.200 tpm bij temperaturen van min 1 °C en waren alleen gevuld met vloeistof waterstof gesmeerd. Het gebruik van Cerobear-rolelementen verbeterde het onderhoudsinterval van de motoren met een factor 12, terwijl tegelijkertijd het laadvermogen met 9% toenam. De onderhoudstijden tussen missies zijn teruggebracht van 1000 uur naar minder dan 50 uur.

In ruimtetoepassingen moeten de lagers op maat worden gemaakt en afgestemd op een lange levensduur met de hoogste nauwkeurigheid en lage wrijving. Lager draaiende lagers die gewoonlijk worden gebruikt in ruimtemechanismen, hebben ruimtebesparende materialen en coatings beschikbaar. Nieuw rollend lagerstaal en keramiek worden gebruikt voor de extreme vereisten.