Red Flash

So weit entfernt von der Heimat muss man auf bequeme Camping-Tische verzichten und auf einfachere Infrastrukturen beim Vorbereiten der Rakete zurückgreiffen.

Huch, wer ist denn da noch neben mir im Bild ;)

Oft werden dafür besondere "Prepping Areas" vor den Schranken des Zuschauerbereichs zugewiesen, in Orangeburg musste dies aber direkt am Pad geschenen, was sich als Stress erwies.

Schliesslich wollte ich nicht 10 Leute warten lassen bis "the Swiss guy" seinen Kram zusammen hatte.

Oft wird für die Stufentrennung schlicht und einfach die Oberstufe gezündet, was ich für sehr unschön halte.

Oder aber man verlässt sich auf "Drag Separation" (Trennung durch Luftwiderstand), was aber in der Regel nur funktioniert, wenn die abzutrennende Stufe wesentlich mehr Luftwiderstand (Durchmesser, Flossengrösse) hat als die Oberstufe. Dies ist bei der Red Flash so nicht gegeben.

Alle Teile, auch die Stufen, werden sogar durch Shear-Pins zusammengehalten, so dass sichergestellt ist, dass die Trennung nur zum vorgesehenen Zeitpunkt erfolgt!

Stufentrennung geglückt, bitte die kleine Wolke weit hinter der Rakete beachten (Rauch der Trennladung)

Wir fanden Ihn in einem Graben, unbeschädigt.

Der Startbooster landete etwa 200m neben der Rampe.

Der strukturelle Aufbau ist klassisch. Die Körperrohre wurden mit 2 Lagen 160g/m2 Glasfaser verstärkt, die Glasfaserflossen sind "Through the wall" montiert und die Leimstellen auf Motorhalter und auch innen und aussen am Körperrohr wurden mit schmalen Glasbändern verstärkt.

Hier mal ein Systemschema der Red Flash.

Der Booster hat im Interstage-Segment einen 2-Kanal Timer (BlackSky) an Bord, welcher zum Einen für die Stufentrennung zuständig ist und zum Zweiten für den Ausstoss de Booster-Fallschirmes. Die Ausstossladung des Booster-Treibsatzes dient als Backup-System.

Im Sustainer sitzt ein ALTACC, welcher im Wesentlichen für die Bergung zuständig ist.
Auch hier verwende ich die Ausstossladung des Treibsatzes als Backup für den Ausstoss des Drogue-Fallschirms am Gipfelpunkt.

Ein zweiter Timer2 is für die Oberstufenzündung zuständig. Allerdings kann der Timer2 keinen Treibsatzzünder direkt zünden, weshalb ich ein kleines "Booster-Board" mit eigener Batterie dazwischen geschaltet habe.

Carbon ist extrem steiff, ich hatte schon erfolgreich die Flossen meiner 1/2 Scale Patriot so verstärkt. Nachdem die Flossen sauber geschliffen und mit White Spirit gereinigt sind, wurden sie mit Laminier-Epoxy eingestichen und mit einer Lage 200g/m2 Carbon belegt.

Man beachte den Abschlussstopfen aus einem Koppler-Rest mit eingeklebtem Bulkhead, welcher verhindert, dass die Innenseite kontaminiert wird. Kunststoff-Klebeband verfindert ein festkleben.

Thomas Wicki hat dankenswerterweise die Schritte fotografisch dokumentiert.

Eine weitere Verstärkung erfolgt durch einen zusätzlichen Carbon-Streifen.

Diese Schritte mussten für alle vier Quadranten gemacht werden.

Vollständiges Benetzen, ohne überflüssiges Epoxy aufzubringen. Das Gewebe muss überall befeuchtet sein, ohne eingeschwemmt zu werden.

Nachdem alle Carbon-Lagen aufgebracht sind, geht es an den Aufbau eines Vakuum-Sackes.

Als erste Schicht kommt ein sogenanntes Abreissgewebe.

Dieses kann nach Aushärtung des Epoxy wieder abgerissen werden und hinterlässt eine saubere, leicht rauhe Oberfläche welche sich ideal zur Weiterverarbeitung eignet. Zudem ist es für überschüssigen Epoxy-Harz durchlässig.

Kleine Löcher sorgen dafür, dass nach wie vor Epoxy abgeleitet werden kann, jedoch kleben alle aussen liegenden Schichten nicht mehr fest.

Weiter geht es mit einem Absaugvlies (Bleeder). Dieses dient dazu, überschüssigen Harz aufzunehmen, vor allem aber auch wird das Vakuum darüber im ganzen Sack verteilt. Ohne Bleeder kriegt man kein vernünftiges Vakuum hin.

Natürlich ist das Ganze ein riesiges "Gefummel", die vielen Blätter wollen sich lösen/verschieben/runterfallen, aber mit strategisch angebrachtem Klebeband lässt sich alles irgendwie fixieren.

Erster Bleeder positioniert

Ja, darauf bin ich auch gespannt, im Moment ist die lästige Vorstufe dazu in Arbeit: Schleiffen, schleiffen, schleiffen...

Aber alles schön der Reihe nach. Wir waren ja beim Aufbau des Vakuum-Sackes.

Eins muss hier gleich vorweg in aller Deutlichkeit gesagt sein: Ohne Einsatz von Profi-Materialien kriegt man so einen komplizierten Sack nie dicht!

In diesem Falle ist der Schlüssel zum Erfolg sogenanntes Hochtemperatur-Dichtband. Dies ist eine Kaugummi-artige Dichtmasse, welche als Band auf Rolle zu beziehen ist.

[schleichwerbung] Die wesentlichen für Raketenmodellbau nötigen Materialien habe ich bei Spacetec am Lager, so spart man sich eine weitere Bestellung und die zusätzlichen Portokosten[/schleichwerbung]

Dieses Band dient zur Verbindung der Vakuumsack-Folie mit sich selber, aber auch mit dem Bauteil bzw. der Form, wo dies nötig ist. Die Rückseite ist mit einem Schutzband versehen, welches erst abgezogen wird, wenn die Folie wirklich aufgeklebt wird. Das Material ist extrem zäh und klebrig!

Das ganze ist ein wenig eine Fummelarbeiten, weil natürlich sowohl der innere Schichtaufbau aus Abreissgewebe, Trennfolie und Bleeder nicht unbedingt dort bleiben wollen wo sie sind, als auch die neu aufzubringende Aussenfolie ein Eigenleben hat.

Es braucht etwas Geduld und Uebung, aber letztere macht ja bekanntlich den Meister.

Lohn der Arbeit ist am Ende (zwingend nach weniger als 1 Stunde, schliesslich wartet der Harz mit dem Abhärten nicht ewig) ein Vakuumsack, welcher hoffentlich dicht ist.

Das Motormount-Ende wurde, wie anfänglich gezeigt, mit einem Stopfen abgedichtet, damit das Vakuum nicht da durch entweichen kann. Ein weiterer Stopfen auf dem vorderen Rohrende verbessert die Dichtung.

Also Kompressor anschliessen... und langes Gesicht machen, denn natürlich ist der Sack jetzt noch nicht dicht! Irgendwo hat sich mit Sicherheit ein kleines Luft-Leck eingeschlichen, welches es zu dichten gilt. Alle Verbindungen müssen abgesucht werden, Falten in der Folie und Ueberlappungen sind oft Fehlerquellen.

Das Ohr hilft dabei, die Lecks zu finden, denn sie verraten sich durch ein leises Zischen, welches die einströmende Luft verursacht. Nach 5 Minuten horchen und Wegkneten von Lecks war der Sack dann dicht.

Gerade bei dieser Anwendung ist das für die Qualität des Resultates mit entscheidend.

Ohne Vakuum wird im Endresultat deutlich weniger Steiffigkeit der Flosse resultieren. Vor allem aber auch ist es ohne Vakuum kaum möglich, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Laminat und Unterbau an der Flossenwurzel zu erreichen, da dich das Laminat aufgrund seiner Neigung sich zu strecken immer wieder abhebt und so Lufteinschlüsse entstehen.

Deutlich ist zu sehen, wie der überschüssige Harz durch die regelmässig verteilten Mikrolöcher der Trennfolie in den Bleeder gedrückt wird.

Nachdem alles hart ist, kann der Bleeder problemlos abgerissen werden, da jeder dieser Harz-Punkte nur an einer winzig kleinen Stelle mit dem eigentlichen Laminat verbunden ist. Obwohl das Laminat sehr sparsam getränkt worden ist, werden immer noch beträchtliche Mengen Harz herausgedrückt!

Nachdem zum Vakuum-Verfahren keine Fragen aufgetaucht sind, will ich nun mal auf grundsätzliche konstruktive Probleme und Internals eingehen.

Für das Staging von HPR Raketen gibt es verschiedene gängige Verfahren. Sehr gebräuchlich ist das Verfahren, im Booster drei oder vier Stäbe und im Sustainer entsprechende Rohre einzukleben.

Diese Verbindung ist sehr fest und sehr leichtgängig, wenn sie präzise gebaut ist, was mit Hobby-Mitteln vor allem bei nicht allzu grossen Raketen nicht ganz einfach ist. Sind die Stäbe oder Rohre nicht ganz genau parallel montiert, kann die Verbindung leicht klemmen.

Hier das Beispiel einer von Andreas Müller am LDRS fotografierten Rakete

So sind bei der Quantum Leap die Flossen des Sustainers nur in der vorderen Hälfte "Through the Wall", mit ein Grund für die von mir gewählte massive Verstärkung der Flossenwurzel.

Im ersten Bild dieses Beitrages ist der Interstage Teil schön zu sehen. Zum einen ist diese "Spitze des Boosters" nach dessen Abwurf, und zum anderen koppelt er den Sustainer an. Man beachte die Länge des Kopplers, welche hier mehr als 1 Kaliber ist. An dieser Stelle habe ich damals keine Veränderung der Konstruktion vorgenommen, allerdings an einigen Punkten dringend nötige Verstärkungen vorgenommen, auf welche ich noch eingehen werde.

Die Trennung kann grundsätzlich auf drei Arten erfolgen:

1) Passiv durch sogenannte "Drag Separation" (Trennung durch Luftwiderstand)
2) Aktiv durch Zündung der Oberstufe
3) Aktiv durch eine Trenn-Ladung

Drag Separation funktioniert nur zuverlässig, wenn die Verbindung sehr leichtgängig ist und der Booster mehr Durchmesser (und damit Luftwiderstand) hat als der Sustainer.

Trennung durch Zündung der Oberstufe sieht man oft, das ist aber i.m.h.o. Estes-Technik und einer HPR Rakete nicht würdig, auch wenn man das in den USA teilweise sogar mit "N" Triebwerken in der Oberstufe sieht. (Man sieht dort aber auch abstürzende Booster, weil der "N" diesem so stark zugesetzt hatte, dass er keine Lust mehr hatte, seinen Fallschirm auszustossen)

Die einzige saubere Lösung ist eine aktive, gesteuerte Stufentrennung mit nachfolgender Zündung der Oberstufe.
Dies ist gleichzeitig die aufwändigste Lösung.

Im Bausatz sieht PML Trennung durch Zündung der Oberstufe vor. Diese Zündung erfolgt von der Zwischenstufe (Interstage) aus, was nicht meinen Vorstellungen entsprach. Ich wollte eine kontrollierte Stufentrennung und Zündung der Oberstufe erst 1 Sekunde nach Stufentrennung, was eine Verlegung der Zünd-Elektronik in die Oberstufe bedingte. (Siehe Uebersichts-Schema, weiter oben)

In den Flugbildern sieht man schön, wie das funktioniert hat und wie der ausgebrannte Booster im Moment der Oberstufenzündung bereits nicht mehr im Abgasstrahl der Oberstufe ist.