Studenci z Politechniki Wrocławskiej zaprezentowali swoją pierwszą rakietę na paliwo ciekłe – R7 „Together”. Wystartują z nią w październiku na międzynarodowych zawodach European Rocketry Challenge w Portugalii.
Prace nad rakietą trwały około rok. Zaangażowanych w nie było ponad 80 osób – studentów Politechniki Wrocławskiej, absolwentów i innych pasjonatów inżynierii rakietowej. To już dziewiąta rakieta skonstruowana w ramach koła naukowego PWr in Space. R7 „Together” mierzy 440 cm i waży około 60 kg. Zbudowano ją z lekkich, a jednocześnie wytrzymałych materiałów kompozytowych.
– Największą i najważniejszą zmianą w stosunku do dotychczasowych konstrukcji jest nowy napęd silnika, na paliwo ciekłe. Używamy etanolu jako paliwa oraz podtlenku azotu jako utleniacza. Zastosowanie tego rodzaju napędu wymusiło szereg zmian w innych systemach rakiety. Między innymi zaimplementowaliśmy system typu pressure-fed, w którym ciekły utleniacz i paliwo są wtłaczane do komory spalania pod ciśnieniem generowanym przez gaz obojętny – azot – opowiada Wiktoria Mrowiec z PWr in Space.
Konstrukcja bazuje na kompozytach z włókna węglowego produkowanych samodzielnie. Korpusy są sztywniejsze i bardziej wytrzymałe, a jednocześnie tylko nieznacznie cięższe niż w poprzednich projektach. W elektronice studenci wprowadzili nowy system komputerowy z komunikacją LoRa oraz usprawnili zarządzanie zasilaniem. Stworzyli też system TANWA – złożony z siedmiu płytek PCB odpowiedzialnych za pomiary, sterowanie i bezpieczeństwo. Rozwinęli system kamer i wdrożyli plan automatycznego śledzenia rakiety przez antenę z wykorzystaniem danych GPS i IMU.
– Po raz pierwszy do głównej rakiety trafił w pełni funkcjonalny system ACS (Attitude Control System), umożliwiający aktywne sterowanie lotem za pomocą czterech powierzchni sterujących. Projekt rozwijany od trzech lat przeszedł przez kilka iteracji i oparty jest na własnych symulacjach, elektronice i oprogramowaniu – podkreśla Wiktoria Mrowiec.
Każda rakieta startująca w zawodach niesie także ładunek badaczy – tzw. payload. Tym razem głównym obiektem badań dla studentów będą pulsacyjne rurki ciepła (PHP).
– To technologia znana z zastosowań satelitarnych, szczególnie w USA, ale wciąż rzadko stosowana w Europie i bardzo rzadko w ładunkach tej wielkości – tłumaczy Jakub Gienieczko z PWr in Space. – Naszym najważniejszym celem jest zbadanie ich pracy w warunkach dynamicznych, czyli podczas lotu rakiety. Moduł zawiera pulsacyjną rurkę ciepła i system pomiaru zmian w rurce oraz system pomiaru drgań rakiety w locie. To miniaturowe laboratorium zbierające dane z kilkunastu czujników temperatury i ciśnienia oraz akcelerometrów, z dokładnością do tysięcznych sekundy. Zbierzemy dane podczas rzeczywistego lotu rakiety, które pozwolą na analizę efektywności działania PHP w ekstremalnych warunkach, pełną charakterystykę termiczną i dynamiczną systemu.
Studenci wprowadzili także zmiany w systemie odzysku rakiety. Zespół zrezygnował z ładunków pirotechnicznych na rzecz w pełni mechanicznych i serwomechanicznych rozwiązań, co pozwala na wielokrotne testowanie na ziemi. Spadochrony postanowili uszyć ręcznie z materiału ripstop, a całość obsługuje dwustopniowy mechanizm separacji.
Równie duże zmiany zaszły w systemach naziemnych. Nowy system tankowania (TITAN) umożliwia kontrolowane napełnianie zbiorników podtlenku i azotu. Waga do ważenia utleniacza została zaprojektowana jako wisząca – dokładniejsza i łatwiejsza do ustawienia w terenie. Odłączanie przewodów tankujących odbywa się teraz zdalnie, przez automatyczne siłowniki – tzw. droidy. Studenci całkowicie przebudowali też wyrzutnię – teraz ma 12 metrów, centralną podporę i zmodyfikowane odciągi. Powstała też nowa hamownia pionowa do testów silników o znacznie większej mocy.
Po raz pierwszy rakieta wystartuje w październiku na międzynarodowych zawodach European Rocketry Challenge w Portugalii. Weźmie w nich udział 28 zespołów, m.in. z Wielkiej Brytanii, Niemiec, Holandii, Czech czy Norwegii. Zadanie: wzniesienie się na pułap 3 km. Chodzi o „wstrzelenie się” jak najbliżej tej wysokości. Im dalej rakieta znajdzie się od tego pułapu, tym więcej punktów straci zespół (oceniane są m.in. poprawność lotu czy faza odzysku rakiety).
MK, źródło: PWr