Traditionell wird das STR-Projekt von jüngeren Mitgliedern geführt, um ihnen die Möglichkeit zu geben, früh Verantwortung und Gestaltungsfreiheit zu geben. STR-10 Leonor ist die 10. Rakete dieser Serie, sie ist erfolgreich in Portugal im Rahmen des EuRoC 2020 Events gestartet und gelandet. Die Leistung des Teams wurde von der Jury mit dem Preis für Innovation gewürdigt. 

Vision & Ziele

Im Oktober 2019 wurde die Vision des STR-10 Projekts festgelegt: STR-10 soll einen Raum schaffen, in dem frei neue Ideen, Mechanismen und Fertigungstechniken entwickelt werden können. Um maximale kreative Möglichkeiten zu schaffen, haben wir STR-10 möglichst modular aufgebaut und uns keine bestimmte Flughöhe vorgenommen. Quasi jede Komponente der Rakete ist ohne Modifikation auswechselbar. So sind wir flexibel und können auch kurzfristig Änderungen vornehmen oder in Zukunft neue Komponenten mithilfe von STR-10 testen. 

Das STR-Team hat sich 3 Ziele gesetzt: 

  1. Ein Clampband zu designen, wie es oft für Satelliten benutzt wird, 
  2. Einen gerefften Fallschirm zu entwickeln, um die Rakete mit nur einem einzigen Fallschirm bergen zu können,
  3. Ein Leitwerk zu implementieren, das nach hinten hin verjüngt um Basedrag und Wavedrag zu minimieren. 

Aufbau

Nosecone

Die Nosecone wurde zweiteilig mit 1 mm Stärke aus PLA gedruckt und mit 4 Lagen CFK (0.3 mm) laminiert. Die Oberfläche der virtuellen Nosecone wurde wurde in 3 senkrechte Streifen geteilt und auf eine zweidimensionale Fläche unwrappt. Diese Vorlage wurde im Maßstab 1:1 gedruckt und als Schablone für die CFK Matte verwendet. Die Oberfläche war nach stundenlangem Schleifen sehr glatt und ähnlich schimmernd wie das mit der  Drehbank abgedrehte Hauptrohr. Die Tip wurde aus Aluminium gedreht und hatte ein M10 Gewinde, mit dem man sie mit einer lose eingelegten Mutter an der Nosecone befestigen konnte. 

Fallschirm/Reffung

Das Fallschirmgehäuse liegt in der Nosecone. Die Fallschirmleine wird durch ein Loch im Coupler nach Außen und einmal entlang der Nut des Couplers geführt. Der Fallschirm wurde aus 8 Gores genäht. Die Gores wurden mit dem ChuteMaker-Tool dimensioniert und im Happylab ausgelasert. An den Ansatzpunkt jeder Leinen am Schirm wurde je ein Schlüsselring eingenäht. Durch diese Ringe kann eine Schnur gefädelt werden, die den effektiven Umfang des Schirms verringert. Der so gereffte Schirm ersetzt die Funktion des Drogues. Wird die Reffschnur durch einen pyrotechnischen Linecutter durchtrennt, kann sich der Fallschirm zu voller Größe entfalten. Durch den Zeitdruck bei der Fertigung von STR-10 und da die Reffung keine kritische Komponente ist, beschlossen wir die Reffung für den Flug in Portugal zu verwenden, obwohl das Konzept noch nicht voll ausgereift war. Denn da der Linecutter vom Flugcomputer im Hauptrohr ausgelöst wurde, musste ein Kabel durch die Schlauchschnur des Fallschirms geleitet werden, Drehschäkel konnten wir also keinen Einbauen. Es ist vielleicht eine Überlegung wert, einen externen Controller direkt an der Reffschnur zu verbauen. So spart man sich nicht nur das Kabel zwischen Fallschirm und Flugcomputer, das Reffsystem wäre auch von der Rakete, in der es eingesetzt wird, unabhängig. 

Clampband

Das Clampband wurde aus einem Aluminiumrohr mit 100 mm Außendurchmesser gedreht, das Durchgangsloch hat 80 mm. Jeweils ein Couplerteil ist radial mit der Nosecone und dem Elektronikrohr verschraubt und durch einen PLA-Tubus zentriert. Das Clampband wurde mit 30 Grad Schräge gedreht und mit einer Kappsäge in 12 Segmente zerteilt. 10 der Segmente wurden je mit einer M3 Schraube an ein Federstahllineal geschraubt. Die zwei Linealenden wurden mit einer Schnur verbunden, die durch zwei Löcher im Coupler ins Innere der Rakete geführt wird. Durch das Festschrauben einer radialen 30 mm M3 Schraube kann die Schnur von außen gespannt werden. Durchtrennt ein Linecutter am Apogeum die Schnur, entspannt sich das Federstahlband und löst die zwei Coupler voneinander. 

 

 

Elektronik

Flugcomputer war eine FMS von The Hound. Eine Kamera filmt schräg nach unten, eine achsial nach oben Richtung Fallschirm. Die Elektronikhalterung liegt in einem separaten Elektronikrohr, das radial mit dem Hauptrohr verschraubt ist. 

Hauptrohr

Das Hauptrohr wurde bei Peak Technology gefertigt. Kern war ein Stahlrohr mit 100 mm Außendurchmesser. Jedes zweite der 6 CFK-Prepregs (0.4 mm) wurde mit Shrinktape komprimiert, mit Überlapp kamen wir auf eine Wandstärke von 3.2 mm. Nowotny Maschinenbau hat uns das Rohr auf 2 mm Wandstärke abgedreht. Um das Stahlrohr vom CFK-Rohr zu trennen, haben wir es mit Trockeneis gefüllt und mit viel Kraftaufwand heruntergeschoben. Das fertige Rohr ist 98 cm lang und hat an jedem Ende 6 Löcher, um es mit anderen Komponenten zu verschrauben. 

 

Leitwerk

Das Leitwerk wurde mithilfe von CFD-Simulationen auf minimalen Luftwiderstand hin designt. Es verjüngt nach hinten hin von 104 mm auf 64 mm um den Basedrag zu minimieren. Um gerade im transonischen Bereich den Wavedrag klein zu halten, ändert sich die Querschnittsfläche des Leitwerks möglichst gleichmäßig. 

Das Leitwerk wurde aus PLA gedruckt und mit 4 Lagen CFK und GFK laminiert. Über einen einlaminierten Aluminiumtubus kann das Leitwerk mit dem Hauptrohr verschraubt werden. Über einen Aluminiumring wird die Kraft vom 54 mm Motor auf das Laminat übertragen. Die  Einpressmuttern für den Retainerring wurden im 45 Grad Winkel in den Flossen versenkt. 

EuRoC

Traditionell startet STR beim jährlich stattfindenden C’Space Event in Frankreich, welches dieses Jahr jedoch pandemiebedingt abgesagt wurde. Stattdessen fand der Erstflug von STR-10 Leonor im Rahmen des EuRoC 2020 Events Mitte Oktober in Portugal statt. Teams aus 5 Ländern nahmen teil. Nach Einreichen des Technical Reports und bestehen des Flight Readiness Reviews bekamen wir Starterlaubnis, am nächsten Tag um 12 Uhr sollte das Startgelände uns gehören. Da wir vermuteten, dass das Team, das vor uns starten soll, nicht rechtzeitig alle Fehler ihrer Rakete beheben kann, kamen wir lange vor Sonnenaufgang als erstes Team auf das Flugfeld. Und tatsächlich, wir wurden kurzfristig auf den ersten Startplatz vorgereiht! Wir arbeiteten die letzten Checklisten ab und innerhalb weniger Stunden war STR-10 Leonor flugbereit. Wir starteten im Launch Tower von The Hound. Der Flug ging mit bis zu 300 m/s auf 2500 m und damit höher als erwartet. Das neu designte Leitwerk hielt allen Kräften stand, das Clampband löste gut aus. Leonor landete mit 15 m/s recht flott, der Linecutter der Reffung erlitt einen Kabelbruch, der vermutlich der Verzwirbelung der Fallschirmleine durch fehlen eines Drehschäkeln geschuldet war. 

Keine halbe Stunde später wurde STR-10 durch einen portugiesischen Bergungstrupp zurück zur Launcharea gebracht, wo das portugiesische Fernsehen schon auf ein Interview hoffte, wir waren nämlich das erste Studierendenteam, das in Portugal je einen High Power Raketenstart durchführte! 

Am nächsten Tag bekamen wir die Gelegenheit unser Projekt vor einem Gremium zu präsentieren, bei der Abschlusszeremonie bekamen wir für das STR-10 Leonor Projekt den Preis für Innovation verliehen.