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Erfolgreiche Experimentserie unter Schwerelosigkeit
Abbildung 1: CFK Mast in aufgerollter Form
Am 13. Februar führte ein Forscherteam des Instituts für Faserverbundleichtbau und Adaptronik des DLR Braunschweig eine Experimentreihe and Bord des A300 Zero-G durch.
In diesem fliegenden Versuchlaborkönnen durch sogenannte Parabelflugmanöver bis zu 22 Sekunden Schwerelosigkeit erzeugt und für diverse Experimente genutzt werden.
Im Fokus der Untersuchungen stand diesmal ein extrem leichter und zudem aufrollbarer Mast (siehe Abbildung 1) aus Kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dank der Materialdicke von nur 0,1mm wiegt ein 8 Meter langes Exemplar gerade einmal 500 Gramm. Trotz des geringen Gewichts sind diese Masten sehr steif und sollen bei zukünftigen Weltraummissionen genutzt werden um als Basisstrukturen großer Systeme wie Sonnensegel, Solarkollektoren und Antennen, zu dienen.
Dank ihrer speziellen Geometrie können diese Masten aufgerollt und sehr platzsparend verstaut werden. Die getesteten 14 Meter langen Masten können in einer Box verstaut werden, die in etwa das Volumen von zwei Schuhkartons enthält.
Da der Mast beim Aufrollen in eine Form gezwängt werden muss, ist er ständig bestrebt, sich selbst wieder abzurollen. Um die Entfaltung kontrolliert und reproduzierbar ablaufen zu lassen sind daher Kontrollkonzepte erforderlich, deren Test das Hauptziel der Experimente war.
Abbildung 2: Erfolgreiches Abrollen eines 14 Meter Masts mittels Klett/Druckluft Konzept
In Abbildung 2 ist die erfolgreiche Demonstration des ersten Konzepts zu sehen. Bei diesem Kontrollprinzip wird das Selbstabrollen des Masts durch aufgebrachte Klettstreifen verhindert. Um diese Klettverbindungen aufzubrechen ist ein Schlauch aus gasdichter Folie im Inneren verlegt (in Abbildung 1 zu erkennen). Angeschlossen an eine Druckluftversorgung kann das Entrollen des Masts über das Steuern der Gaszufuhr aktiv beeinflusst werden.
Als zweites Konzept wurde ein elektrisch betriebener Mechanismus erfolgreich getestet (oben links schwebend in Abbildung 3 zu sehen). Dieser besteht aus einem leichten Aluminiumkäfig, der als Vorratsbehälter für einen aufgerollten Mast dient und einem angetriebenen Rollenpaar, das den Mast an einer bestimmten Stelle aus dem Mechanismus herausfördert. Der Clou liegt dabei vor allem im Abstoßen des Mechanismus nach dem Entrollen. Dadurch wird beispielsweise eine Raumsonde, die mit Hilfe von Sonnensegeln angetrieben wird, nach dem Entfalten um mehrere Kilos erleichtert, die anschließend nicht mit beschleunigt werden müssen.
Abbildung 3: Erfolgreiches Abrollen eines 8 Meter Masts mittels elektrischer Abspuleinrichtung
Wie in Abbildung 3 zu sehen wurde auch dieses Konzept zur vollen Zufriedenheit demonstriert.
Um einen besseren Eindruck von dem Experiment zu bekommen steht hier ein Video zum Download bereit. Es enthält Ausschnitte aus den Experimenten und einige Erläuterungen.
Videoclip
(18 MB)
Nach dem erbrachten Funktionsbeweis unter Schwerelosigkeit kommt als nächster Schritt nur eine Testmission unter realistischen Bedingungen in Frage – Im All.
An dieser Stelle möchten wir uns bei der Firma SANYO bedanken, die uns für diesen Versuch insgesamt sieben hochauflösende Kameras zur Verfügung gestellt hat um damit den gesamten Versuchsbereich überwachen zu können.
Kontakt
Dr.-Ing. Marco Straubel
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Systemleichtbau
,
Funktionsleichtbau
Braunschweig
Tel.: +49 531 295-2383
Fax: +49 531 295-3035
Downloads
Video Entfaltung Gossamerstruktur
(28,32 MB)
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