Modellflugzeug für Fernerkundungen

Steckbrief

• Was wurde benötigt: xiros-Polymerkugellager mit Flansch
• Anforderungen: Zur Lagerung einer Schwenkvorrichtung ist eine besonders leichte Lagerung nötig. Es soll außerdem korrosionsbeständig sein.
• Branche: Aerospace, Modellbau, Forschung
• Erfolg für den Kunden: Das Flanschkugellager gleicht Fluchtungsfehler aus und durch Korrosionsbeständigkeit ist es möglich besonders exakte Messdaten zu gewinnen. Darüber hinaus erfüllt es die hohen Anforderungen an das Gewicht.

Problem

Am Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) wird die Verwendung eines ferngesteuerten Modellflugzeugs als Fernerkundungsplattform erprobt und demonstriert. Hierzu wird das Modellflugzeug „Stuttgarter Adler“ mit verschiedenen Nutzlasten ausgerüstet, um wissenschaftliche Missionen zur Bestimmung der „bidirektionalen Reflektanzverteilungsfunktion“ (BRDF) sowie zur Erfassung von Umweltdaten durchzuführen. Der „Stuttgarter Adler“ wurde von Studenten der Fakultät Luft- und Raumfahrttechnik speziell für seine Aufgabe entworfen und konstruiert. Er unterscheidet sich durch die Beachtung von sicherheitsrelevanten Faktoren von den Modellflugzeugen, wie sie von Hobbypiloten verwendet werden. Der Entwurf sieht einen großen Rumpf für die Instrumentierung vor, das elektrische Antriebssystem ist in zwei Triebwerksgondeln im Tragwerk untergebracht. Mit einem Gesamtgewicht von 25 kg kann der Stuttgarter Adler eine Nutzlast von ca. 5 kg tragen und erreicht dabei eine Flugzeit von bis zu 30 min. Die Flugnavigation erfolgt durch ein GPS-gestütztes Steuerungssystem, das es dem Flugzeug erlaubt einen vorprogrammierten Flugplan automatisch abzufliegen. Die Instrumentierung des Stuttgarter Adler besteht aus drei Kameras für den sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich, sowie aus einem Spektrometer und einer thermischen Infrarotkamera. Die Kameras erreichen dabei eine Bodenauflösung von bis zu 10 Zentimetern im sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich, während im thermisch infraroten Bereich eine Bodenauflösung von 30 Zentimetern erreicht wird. Zur Gewinnung der Messdaten soll das Flugzeug Kreisbahnen über dem Messgebiet fliegen und dabei Aufnahmen aus verschiedenen Blickwinkeln aufzeichnen. Dazu müssen die Nutzlastkameras auf einer schwenkbaren Plattform montiert sein, um diese unter verschiedenen Rollwinkeln auf das Zielgebiet zu richten. Zur Lagerung einer Schwenkvorrichtung ist eine besonders leichte Lagerung nötig.

Lösung

Die vom IRS konstruierte und gefertigte Schwenkvorrichtung realisiert seine Bewegungen aufgrund von xiros Flanschkugellagern aus Kunststoff mit Glaskugeln, die die hohen Gewichtsanforderungen erfüllen. Das Flanschkugellager gleicht Fluchtungsfehler aus und durch Korrosionsbeständigkeit ist es möglich besonders exakte Messdaten zu gewinnen.
Neben ihrer Korrosionsbeständigkeit (bei Verwendung von Glas- oder Kunststoffkugeln) benötigen xiros Kunststoff-Kugellager nach DIN 625 außerdem keine externe Schmierung und arbeiten äußerst geräuscharm. Das macht sie zu einer kostengünstigen Alternative zu metallischen Kugellagern. Die aus einem Tribopolymergemisch bestehenden Komponenten aus Vollkunststoff sind leicht, beständig gegenüber Chemikalien und nicht magnetisch. Dadurch ist ein sicherer Einsatz in den verschiedensten Bereichen wie z.B. der Medizin, Verpackungsindustrie, Lebensmittelverarbeitung, Antriebstechnik gewährleistet. Während der Kunststoff unserer xiros Kugellager aus einer Mischung von Basiskunststoffen, Festschmierstoffen, Fasern und Fäden besteht, sind die Kugeln typischerweise aus Glas, Kunststoff oder Edelstahl. Die Kugeln werden in einem Käfig gelagert, der aus dem eigenen Werkstoff xirodur B180, Polyamid (PA), Polypropylen (PP) oder Polyetheretherketon (PEEK) bestehen kann.

Im großen Rumpf ist die Instrumentierung vorzufinden. Das elektrische Antriebssystem ist in zwei Triebwerksgondeln im Tragwerk untergebracht.

Die Instrumentierung des Fliegers besteht aus drei Kameras für den sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich sowie aus einem Spektrometer und einer thermischen Infrarotkamera.

Eingesetztes Produkt