PaTe-Projekt Gewinner
Im Pate-Projekt des vergangenen Wintersemesters 2020/2021 war die Projektgruppe IWF4, betreut durch Dr. Touzani und Dr. Hasemann besonders erfolgreich. So konnte ihr Poster den ersten Platz belegen! Der Gewinn betrug nicht nur eine Urkunde, sondern auch ein Preisgeld in Höhe von 100 €. Hier wollen wir nun diese spektakuläre Projektarbeit der Herren Hopfe, Liebig, Fenn und Aldraawi etwas ausführlicher vorstellen und würdigen.
Ziel dieses Projekts war es, eine flugfähige Modellrakete, unter Zuhilfenahme von baumarküblichen Materialien, zu konstruieren. Dabei musste beachtet werden, dass ein vorgegebener Raketenmotor von der Rakete aufgenommen werden kann, die Rakete eine Größe von einem Meter nicht überschreiten durfte und über eine vorgegebene Rampe zu starten war. Die Materialkosten sollten dabei 50 Euro nicht überschreiten. Der vorgegebene Raketenmotor sollte zudem Zucker als Treibstoffkomponente beinhalten. Um die „Zuckerraketen-Challenge“ zu gewinnen, sollte die Rakete im direkten Vergleich höher als das Konkurrenzmodel der Betreuer fliegen. Der Konstruktion vorangestellt, waren Überlegungen zur Aerodynamik und Stabilität von Flugkörpern zu treffen.
Stabilität einer Rakete
Die theoretischen Erkenntnisse hat die Gruppe IWF4 mit dem Bau der „Sugar 1“ umgesetzt. Der Raketengrundkörper bestand dabei aus einem HT-Abwasserrohr mit 50 mm Durchmesser. Als konische Raketenspitze wurde ein passendes Sektglas aus Polystyrol entsprechend modifiziert. Die Raketenfinnen wurden aus Plexigals-Platten hergestellt und mittels Polymerkleber am Raketenrumpf befestigt. Als Motoraufnehme diente eine Anschlussverschraubung für Kaltwasserleitungen.
Design und Bau der "Sugar 1"
Für den Bau des Raketenmotors kam ein PVC PN16 Rohr mit 25 mm Durchmessern zum Einsatz. Zuerst wurde Bentonit (handelsübliches Katzenstreu) in das PVC-Rohr eingefüllt und anschließend mit einem Holzstab und Hammer auf eine Länge von 20 mm verdichtet. Dann erfolgte schrittweise die Befüllung und Verdichtung des Whitemix, bis der Motor auf einer Länge von 90 mm mit Treibstoff gefüllt war. Anschließend wurde das offene Ende des PVC-Rohres mit Bentonit verschlossen. Um nun einen Raketenmotor aus dem so befüllten PVC-Rohr zu machen, wurde ein 5 mm Loch einseitig bis zum Ende des Whitemix gebohrt. Die Bohrung übernahm dabei die Doppelfunktion des Brennraums und diente gleichermaßen als Schubdüse – fertig war der selbstgebaute „Feststoffbooster“. Um die Funktionsweise dieses Raketenmotors verstehen zu können, wurde für einen „Static Fire Test“ ein Motor mit durchsichtigem PVC-Rohr angefertigt. Der kleine Feststoffbooster wurde mit einer Wunderkerze als Lunte gezündet.
Herstellung des Zuckerraketenmotors
Die eigentliche Challenge wurde am 28.03.2021 ausgetragen, wobei zum ersten Mal deutlich wurde, wie stark sich die Raketen „Sugar 1“ von der Rakete der Betreuer (IWF III) unterschied. „Sugar 1“ kommt einer Modellrakete hier extrem nahe. Sie ist etwas gedrungen, hat aber eine deutlich elegantere Linienführung. Neben dem Durchmesser der Raketengrundkörpern ist die Länge ein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Raketen. Ein weiterer Designunterschied besteht im Design und der Anzahl der Finnen. „Sugar 1“ ist mit vier deltaförmigen Leitfloss ausgestattet, während die „IWF III“ auf drei Flossen im Trapezdesign setzt. Grundsätzlich ist die „IWF III“ wesentlich simpler konzipiert. Durch die Verwendung eines PVC-Elektroinstallationsrohres als Raketenkörpers konnte, bei Verwendung des passenden Durchmessers, der Motor direkt in die Rakete gesteckt werden. Eine Motoraufnahme wie bei der „Sugar 1“ war somit nicht erforderlich, was das Startgewicht deutlich reduzierte. Für den Start verfügen beide Raketenmodell über Führungshülsen für die Startrampe.
Vergleich der beiden Raketen „IWF III“ und „Sugar 1“ sowie „Sugar 1“ auf der Startrampe
Die Startversuche vom 28.03.2021 sind in diesem Videoclip dokumentiert:
Bilder und Text: Dr. Georg Hasemann
Videos: Johannes Hopfe, Robin Liebig, Youssef Aldraawi, Lennart Fenn