- \n
- Masse: < 30 kg<\/li>\n
- L\u00e4nge: 400 cm<\/li>\n<\/ul>\n
Oberstufe:<\/strong><\/p>\n
- \n
- Masse: ca. 10 kg<\/li>\n
- L\u00e4nge: ca. 200 cm<\/li>\n
- Durchmesser: 7.7 cm<\/li>\n<\/ul>\n
Unterstufe:<\/strong><\/p>\n
- \n
- Masse: ca. 20 kg<\/li>\n
- L\u00e4nge: ca. 200 cm<\/li>\n
- Durchmesser: ca. 10 cm<\/li>\n<\/ul>\n
<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/spaceteam.at\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/gruppenfoto_th-1024x680.jpg\")
<\/a><\/p>\nThe Hound im Launchtower. Die Rakete wird beim Start \u00fcber eine L\u00e4nge von 3,6 m zwischen 4 Stahlrohren gef\u00fchrt. Die Spitze ist au\u00dferdem mit einem Styroporst\u00fcck zentriert, welches beim Start herausgeworfen wird.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/the_hound_final_sim-1024x578.png\")
<\/a><\/p>\nSimulation des Rekordfluges<\/p>\n
Gefahren und Sicherheitsvorkehrungen<\/h2>\n
Bei der Planung von Raketenstarts verwenden wir im Space Team einen gro\u00dfen Teil unserer Zeit darauf, den Flug einerseits zuverl\u00e4ssig, andererseits aber auch sicher zu machen. Der Sicherheitsaspekt bezieht sich sowohl auf die Personen, die direkt mit der Rakete hantieren und somit auch mit der Pyrotechnik in Kontakt kommen, als auch auf die Menschen in der Umgebung – also alle Personen am Startgel\u00e4nde und im Umland, dh. im gesamten Bereich, den die Rakete theoretisch erreichen kann.<\/p>\n
So gab es f\u00fcr das gesamte Startwochenende in der Black Rock Desert in Nevada eine Flugverbotszone mit 15 nautischen Meilen Radius (28 km) und einer H\u00f6he von 150 000 Fu\u00df (ca. 45 km). Zwischen 9 und 16 Uhr Ortszeit gab es Flugfenster f\u00fcr Fl\u00fcge \u00fcber 150 000 Fu\u00df. Mittels sogenannter Dispersionsanalyse wurde sichergestellt, dass die Rakete diesen Bereich nicht verl\u00e4sst und somit keine Gef\u00e4hrdung f\u00fcr Unbeteiligte darstellt. The Hound fliegt v\u00f6llig ungesteuert, ein schiefes Z\u00fcnden der Oberstufe kann somit zum Verlassen dieses Bereiches f\u00fchren. Daher gibt es klare Kriterien f\u00fcr das Z\u00fcnden des Oberstufenmotors: Minimalh\u00f6he, Minimalgeschwindigkeit und maximaler Winkel von der Vertikalen.<\/p>\n
Der zweite wesentliche Aspekt ist die Sicherheit der Space Team Mitglieder, die mit den Motoren hantieren. Dazu gibt es eine Kette unabh\u00e4ngiger Sicherheitsmechanismen die eine ungewollte Z\u00fcndung der Motoren am Boden verhindern sollen.<\/p>\n
Das Einschalten der Onboardelektronik passiert stufenweisen, dh. mittels eines Remove Before Flight (RBF) Pins wird die Elektronik durch stufenweises Herausziehen zuerst eingeschaltet und dann gearmed (die Z\u00fcnder werden elektrisch mit den Z\u00fcndkan\u00e4len verbunden). Im Z\u00fcndkanal des Oberstufenmotors befindet sich ein autonomes Arming-Device (STARM) das im Default-Zustand den Z\u00fcndkanal trennt. Dieses Device ist mit einem Beschleunigungssensor ausgestattet und detektiert den Liftoff der Rakete (reagiert aber zum Beispiel nicht auf ein Umfallen der Rakete). Nach Liftoff wird der Z\u00fcndkanal f\u00fcr 60 s freigeschaltet und so ein Z\u00fcnden des Motors durch den Boardcomputer erlaubt.<\/p>\n
An diesem Wochenende sind bei anderen Teams zwei schwere Unf\u00e4lle passiert, bei denen ein Mensch schwer verletzt wurde. Diese Unf\u00e4lle waren auf falsches Handling der Pyrotechnik der Oberstufe von zweistufigen Raketen zur\u00fcckzuf\u00fchren. Dies unterstreicht wie wichtig ein sorgsamer Umgang mit der Pyrotechnik bei zweistufigen Raketen ist. Mit unserem Konzept hoffen wir das Risiko auf ein Minimum zu reduzieren.<\/p>\n
Warum hat die Oberstufe nicht gez\u00fcndet?<\/h2>\n
Laut nominalem Flugablauf wird der Booster (ein CTI N5800) gez\u00fcndet und beschleunigt die gesamte Rakete auf \u00fcber Mach 2. F\u00fcnf Sekunden nach Liftoff trennt sich die Oberstufe von der Unterstufe durch eine pyrotechnische Ladung und fliegt im Gleitflug auf eine H\u00f6he von \u00fcber 10 km. Wesentliches Kriterium ist hier die Motorz\u00fcndung der Oberstufe noch im \u00dcberschallbereich durchzuf\u00fchren. Auf dieser H\u00f6he hat die Rakete eine Geschwindigkeit von ca. Mach 1.1 und ist bereits 20 s im Flug. Die Boardelektronik pr\u00fcft nun die Flugparameter (Neigungswinkel, Geschwindigkeit und H\u00f6he) und schaltet den Z\u00fcndkanal des Motors durch. Dies ist auch passiert, wie wir anhand der analysierten Onboarddaten feststellen konnten. Der Boardcomputer konnte den Motor allerdings nicht z\u00fcnden, da unser STARM (autonomes Arming Device basierend auf einer Liftoff-Detection) falsch angeschlossen war. Ziel des STARMs ist es, bei m\u00f6glichst simpler Bauweise, eine Fehlz\u00fcndung am Boden zu verhindern. Allerdings hat dies auch verhindert, dass uns bei den Tests vorab die falsche Verkabelung aufgefallen ist. Es fehlte aufgrund der Einfachheit des Moduls auch ein Checklistenpunkt zur korrekten Verkabelung. So wurde lediglich \u00fcberpr\u00fcft, ob es angeschlossen ist, was nat\u00fcrlich der Fall war. Wie bereits erw\u00e4hnt, trennt das STARM im Default\/Fehlerzustand den Z\u00fcndkanal. Dies ist wohl einer der \u00e4rgerlichsten Fehler, da wir anhand unserer Daten wissen, dass wir alle anderen Bedingungen erf\u00fcllt haben und somit ein Z\u00fcnden des Motors theoretisch m\u00f6glich gewesen w\u00e4re. Der Vollst\u00e4ndigkeit halber muss aber auch gesagt werden, dass auch nicht sicher ist, ob der Z\u00fcnder den Motor in dieser H\u00f6he z\u00fcnden kann. Dies ist aufgrund des niedrigen Umgebungsdruckes n\u00e4mlich sehr schwierig. Wir haben Vakuumtests mit unserem Z\u00fcndsystem durchgef\u00fchrt und sind sehr zuversichtlich, dass es funktioniert – allerdings warten wir noch auf den Beweis im Flug.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/Elektronikkonzept.png\")
<\/a><\/p>\nSchematische \u00dcbersicht der Elektronik in der Oberstufe<\/p>\n
Warum wurden nur ca. 10% der Flugh\u00f6he erreicht?<\/h2>\n
The Hound ist eine Rakete, die den Rand des technisch m\u00f6glichen ausreizen soll. Dazu braucht es Optimierungen an allen Ecken und Enden. Das zweistufige Konzept erm\u00f6glicht es vieles an unn\u00f6tiger Masse relativ schnell loszuwerden. Masse ist f\u00fcr so hohe Flugh\u00f6hen der wichtigste Optimierungsparameter. Der Motor der ersten Stufe hatte lediglich eine Aufgabe, n\u00e4mlich die zweite Stufe auf eine H\u00f6he zu katapultieren, bei der m\u00f6glichst geringer Luftwiderstand herrscht um dann mit extrem hoher Geschwindigkeit (Mach 5\u00a0 bzw 1,5 km\/s) auf die angestrebte H\u00f6he von 100 km zu kommen. Die Oberstufe hat ohne zu Z\u00fcnden gerade genug Energie um auf gut 14 km H\u00f6he zu fliegen (ungef\u00e4hr die erreichte H\u00f6he). Wenn sie allerdings auf 10 km H\u00f6he gez\u00fcndet wird, \u00e4ndert sich dies massiv: Der Motor erzeugt einerseits so viel Schub, dass die Rakete mit mehr als der 40-fachen Erdbeschleunigung in gut 4.5 s auf die genannten 1,5 km\/s beschleunigt wird, andererseits verliert die Oberstufe dadurch aber auch gut die H\u00e4lfte ihrer Masse und kann somit mehr als 100 km H\u00f6he erreichen.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/the_hound_final_sim_no_upperstage-1024x579.png\")
<\/a><\/p>\nSimulation ohne Oberstufenz\u00fcndung<\/p>\n
<\/p>\n
Was passierte im weiteren Verlauf des Fluges?<\/h2>\n
Mittels unserer selbstentwickelten Telemetriemodule konnten wir den gesamten Flug beider Raketenstufen am Boden mitverfolgen. Sowohl die Oberstufe als auch die Unterstufe haben selbstst\u00e4ndig den Gipfelpunkt erkannt und den Vorschirm ausgeworfen. Beim Booster wurde auf 300 m H\u00f6he auch noch ein gr\u00f6\u00dferer Hauptschirm ge\u00f6ffnet. Dies war auch f\u00fcr die Oberstufe vorgesehen, allerdings gab es hier eine Fehlfunktion des daf\u00fcr zust\u00e4ndigen, unabh\u00e4ngigen Moduls. Die Logdaten sind hier nicht schl\u00fcssig und es wird weitere Analysen brauchen um den Fehler einzugrenzen. Elektrisch ist das Modul in Ordnung. Da die Oberstufe mit gut 40 m\/s mangels Hauptschirm und aufgrund der doppelt so hohen Masse gelandet ist (nominal sind 10 m\/s bzw mit doppelter Masse 15 m\/s), wurden die Finnen besch\u00e4digt. Spitze und Elektronik sind intakt.<\/p>\n
Der Booster ist bis auf ein paar Kratzer, da er am Fallschirm gut 100 m durch den W\u00fcstensand geschleift wurde, unbesch\u00e4digt. Gefunden wurden die Teile mittels GPS Positionen, die an die Bodenstationen \u00fcbermittelt wurden.<\/p>\n
Gemessene Flugdaten<\/h2>\n
V-max: 800 m\/s, Mach 2,4
\nAlt.-max: 13000 m (42650 ft) AGL
\nAccel.-max: 29.5 g<\/p>\nZeit bis zum Gipfelpunkt: 48 s<\/p>\n
Gesamte Flugzeit: 310 s<\/p>\n
Landung beider Stufen ca. 10 km vom Startort entfernt. Die GPS Position wurde uns von unseren LoRa-Funkmodulen w\u00e4hrend des gesamten Fluges \u00fcbermittelt.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/spaceteam.at\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/altitude-1024x508.png\")
<\/a><\/p>\nGemessene H\u00f6he im Vergleich zu den Simulationen mit RASAero und OpenRocket. Igniter 1 und 2 werfen den Bergungsfallschirm aus (der Hauptschirm wird mittels Linecutter unabh\u00e4ngig ge\u00f6ffnet).
![\"\"](\"https:\/\/spaceteam.at\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/speed-1024x508.png\")
<\/a><\/p>\nBerechnete Geschwindigkeit im Vergleich zu den Simulationen mit RASAero und OpenRocket.
![\"\"](\"https:\/\/spaceteam.at\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/v_accelerations-1024x508.png\")
<\/a><\/p>\nGemessene Beschleunigung im Vergleich zu den Simulationen mit RASAero und OpenRocket. Igniter 3 war eigentlich dazu gedacht, die zwei Raketenstufen zu trennen, wir haben aber auch mit einer m\u00f6glichen Drag-Separation gerechnet. Am zeitlichen Ablauf von Separation, Abtrennung des Igniters und eigentlicher Z\u00fcndung des Igniters sieht man, dass sich die Stufen selbstst\u00e4ndig aufgrund des unterschiedlichen Luftwiderstandes getrennt haben. Der Igniter wurde im Zuge dieser Trennung abgerissen. Dies ist v\u00f6llig unproblematisch und auch nicht unerw\u00fcnscht.<\/p>\n
Videos<\/h1>\n
![\"\"](\"https:\/\/wptest3.tust.at\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/gruppenfoto_th.jpg\")
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