Ausstellungsstück: Komplettierung einer SNEB 68 mm Luft-Boden-Rakete

Per Zufall bin ich vor einiger Zeit bei einem Händler über die Reste einer Folding-Fin Aerial Rocket, in diesem Fall einer SNEB Luft-Boden-Rakete im Kaliber 68 mm, gestolpert. Leider war nur noch die Motor-Sektion mit der Düse und den Stabilisatoren-Flügeln vorhanden. Gerne hätte ich die Rakete mit einem originalen HEAT-Kopf komplettiert, um ein schönes Anschauungsobjekt zu erhalten – doch leider ist an solch ein delaboriertes Teil nicht heranzukommen.

Also habe ich mich entschlossen, den HEAT-Kopf (Type 23) nachzukonstruieren und als 3D-Druckteil zu fertigen.

Da der Kopf ein ziemlich langes Gebilde ist, musste ich diesen in zwei Teilen anlegen, um die Teile mi meinem 3D-Drucker printen zu können. Auch das Zünderoberteil habe ich als extra Bauteil ausgelegt, wie auch den sog. Riding-Pin, der am HEAT-Kopf in einer Vertiefung sitzt.

CAD-Modell der HEAT-Baugruppe.

HEAT-Oberteil.

Das entworfene HEAT-Unterteil.

Die Zünder-Spitze.

Der Riding Pin.

Nach ca. 27 Stunden Gesamtdruckdauer für die Teile aus PLA (Infill 50%; 0,2mm Layerhöhe) ist die Einzelteil-Anfertigung erledigt. Nun gehe ich daran, die Kunststoffteile von der Oberfläche her einem entsprechenden Finish zu unterziehen. D.h. Schleifen, Fillern, Spachtel, Schleifen, Lackieren, Weathering und so weiter und so weiter.

Ich werde über den Fortschritt hier wieder berichten.

Hier zunächst einige Bilder aus der Bastelkammer:

Original Raketenmotor der französischen SNEB 68mm Luft-Boden-Rakete.

Etwas mehr als 13 Stunden brauchte der Drucker für das untere Teil des HEAT-Kopfs für die SNEB 68mm Rakete.

Sauber aus PLA mit 0,2mm Lagerhöhe gedruckt: Das untere Teil des HEAT-Kopfs.

Der nachkonstruierte Teil passt gut.

Gedruckte Modell-Teile: In Ermangelung originaler Teile habe ich den HEAT-Kopf als 3D-Druckteil ausgelegt. Die Größe machte eine Aufteilung des Kopfes in zwei Bauteile nötig.

Gedruckter „Zünderkopf“ und das gedruckte Oberteil des HEAT-Sprgk (Type 23)-Modells.

Horrido und stay tuned…

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Display-Modell: Full Scale Luft-Luft-Rakete R4M

Für Raketentechnik habe ich mich ja schon immer interessiert. Umso erfreuter war ich bei meinem Besuch des Technikmuseums in Berlin, als ich dort eine Vielzahl unterschiedlicher Raketen-Typen in den Ausstellungsräumen fand. Besonders interessant fand ich die ausgestellte R4M Feststoffrakete (auch Orkan genannt)aus dem Jahr 1944 – denn diese Rakete ist quasi der Urvater aller Luft-Luft-Raketen.

Die im Technik-Museum-Berlin ausgestellte R4M Luft-Luft-Rakete.

Daheim in der Bastelkammer angekommen, machte ich mich sogleich daran, über ein Full Scale Modell der R4M nachzudenken. Nach einigen Abenden der Recherche stand mein Entschluss fest: Es wird eine R4M Rakete nachkonstruiert und als Ausstellungsmodell gebaut.

Dies bedeutete zunächst die Einzelteile der Rakete am Rechner nachzukonstruieren. Dabe berücksichtigte ich verfügbare Halbzeuge wie beispielsweise ein Köperrohr, Schrauben, U-Scheiben, Muttern und Drahtmaterial. Alle übrigen Teile sollten als 3D-Druckteil entstehen, so wie ich es auch schon für das Pike-Raketenmodell gehandhabt hatte.

Also entstand die R4M zunächst als CAD-Modell am Rechner:

R4M-CAD-Modell in der Seitenansicht.

Die R4M als CAD-Modell – Rückansicht.

CAD-R4M-Modell in seinen Einzelteilen.

Anschließend druckte ich die Bauteile aus hochwertigem PLA mit 50 Prozent Infill auf zwei Anycubic Printern.

Das Düsenteil entsteht im Drucker.

Druck des Kopfteils des R4M-Modells.

Ein Leitwerkblatt entsteht im Drucker.

Ein Laschenteil, welches die Düse mit dem Körperrohr im Original fixiert ist als Druckteil nachgebildet. Hier ist das Teil frisch aus dem Drucker – daher ist auch noch die Stützstruktur zu erkennen.

Das Feder-Imitat entsteht mit Hilfe einer Biegevorrichtung.

Die Drehfeder wird als Imitat aus einem Stahldraht mit Hilfe einer Biegevorrichtung hergestellt.

Die Federimitate bestehen aus gewöhnlichem Stahldraht.

Baukasten: Die für den Bau des Display Modell nötigen Teile einmal übersichtlich angeordnet. Es fehlen lediglich die M3 Rundkopfschrauben mit U-Scheiben und Muttern für das Leitwerk.

Gedruckte Leitwerkteile.

Und noch mehr Teile – Leitwerklager und Federimitate sowie die Laschen.

Anprobe: Die Druckteile passen auf das Alu-Rohr (Durchmesser 55mm).

In der Zwischenzeit habe ich das Modell noch etwas verfeinert. Denn lediglich der Blick auf das Äußere kam mir etwas zu kurz gegriffen vor. Daher überlegt ich mir, für das Köperrohr durchsichtiges Acrylrohr zu verwenden, entgegen der vorherigen Version mit einem Alu-Körperrohr. Durch das transparente Rohr bekommt der Betrachter ein Einblick in das Innere der R4M und kann so z.B. den Treibsatz inkl. der Zündverkabelung erkennen. Dabei ist der Treibsatz so nachgebildet, dass es ein Teilschnittmodell wird, um auch die innere Struktur des Treibsatzes zu erkennen. Noch fehlt mir leider das nötige Alu-Rohr, um den Treibsatz darzustellen, es sollte aber demnächst vom Metallhändler geliefert werden.

Ein alternatives Raketen-Modell der R4M bekommt ein transparentes Körperrohr. So können dem Betrachter auch der Raketentreibsatz als Schnittmodell gezeigt werden.

Nun gehe ich daran, die Druckteile zu entgraten und die Oberflächen lackierfertig zu bearbeiten.

Über den Baufortschritt werde ich hier weiter berichten.

Horrido und stay tuned.

Pike Display-Rakete als Full Scale Modellbausatz erhältlich

Es hat etwas gedauert, aber nun gibt es die Pike-Display-Modell-Rakete auch als Bausatz für jeden zu kaufen.

Ich habe eine ausführliche Bauanleitung erstellt und alle benötigten Teile für den Bau in einem Bausatz zusammengestellt, um daraus seine eigene Pike im Maßstab 1:1 als Anschauungsobjekt zusammenzubauen.

Der Pike Full Scale Bausatz.

Wer Interesse hat, der kann den Bausatz via ebay erwerben.

Horrido und stay tuned..

DISPLAY-MODELL: DIE ORDONANCE RAKETE PIKE VON RAYTHEON, TEIL 5

Geschafft: Die full-scale PIKE hat nun auch ein passenden Displaysockel bekommen.

Als Befestigung für die Rakete habe ich entsprechende Halterungen gedruckt und eine Informationsschild erstellt und alles anschließend an dem Sockel angebracht.

Damit endet heute das 2-monatige Modellbau-Projekt…

Die Display-Halterung entsteht im Drucker aus PLA.

Die fertig gedruckten Halterung – die Zapfen dienen zur besseren Verankerung auf dem Holzsockel.

 

Fertig…

 

Wer noch einmal die Entstehung des Raketen-Modells nachvollziehen möchte, der findet hier die entsprechenden Postings: Teil 1, Teil 2, Teil 3, Teil 4.

 

Horrido und stay tuned…

DISPLAY-MODELL: DIE ORDONANCE RAKETE PIKE VON RAYTHEON, TEIL 4

Die Modell-Pike im Maßstab 1:1 ist fertig!

Die vergangenen Wochen konnte ich in der Bastelkammer die einzelnen Teile lackieren, eine neue Linse drucken, die Gussoberfläche der Stabilisatoren-Flügel mit Mr. Surface nachahmen. Zudem habe ich Kleinteile wie Achswellen, Zapfen und „Federn“ angefertigt. An diesem Wochenende ging es an die Endmontage.

Mit der Airbrush bekommen die Teile ihr Farbkleid.

Die Pike-Teile sind lackiert – analog zu der auf der Messe von Raytheon gezeigten oliv-farbenen Pike.

Frisch gedruckt: Die transparente Linse für die Pike.

Die Linse ist aus Photocentric Clear Resin gedruckt.

Die Stabilisatorenflügel haben dank Mr. Surfacer nun die am Original zu erkennende rauhe Oberfläche bekommen.

Unterschied: Um die Gussoberfläche zu imitieren ist der rechte Stabi-Flügel mit Mr. Surfacer behandelt worden.

An den Flügeln sind die Haltezapfen eingeklebt.

Die „Federn“ sind aus 0,5mm Messingdraht hergestellt.

Alles zusammen: Die Endmontage kann beginnen…

Die neue Linse ist verklebt.

An der Motorsektion ist eine original 40mm-Hülse angebracht.

Die „Federn“ sind auf die Achse montiert.

Der erste Stabsflügel ist an seinem Platz…

Fertig: Die Modell-Pike im Maßstab 1:1 von vorne betrachtet.

Pike-Modell von der Seite gesehen.

Ansicht von hinten auf die fertige Pike.

Es fehlt jetzt noch ein passender und schicker Display-Ständer. Die Stützen dafür werde ich heute noch konstruieren und aus PLA drucken, eine passende Sockelplatte aus Holz bestelle ich vom Tischler.

Hier geht es zu Teil 1,  Teil 2  und Teil 3 des Bauberichts.

 

Soweit aus der Bastelkammer.

Horrido und stay tuned.

 

 

Modellrakete: Gedruckter Brennstoff für Micro Hybrid Raketenmotor

Es hat mich wieder gepackt – das Raketenfieber.

Vor Jahren kaufte ich mir eine Modellrakete – die Falcon von Estes, um diese zusammen mit meinen Kindern in den Himmel aufsteigen zu lassen. Je mehr ich mich seinerzeit mit dem Thema beschäftigte, desto stärker interessierte ich mich für Antriebe abseits der klassischen Modellrakten-Feststoffantriebe, die es im Fachhandel frei verkäuflich zu erwerben gab. Letztlich blieb ich bei Hybrid-Antrieben hängen. Diese an sich simpel aufgebauten Antriebe – im Raketensprech auch als Motor bezeichnet – bestehen aus einem gasförmigen Oxidator (meist N2O, auch als Lachgas bekannt) und einem festen Brennstoff aus unterschiedlichen Materialien. Beide Bestandteile sind getrennt voneinander unproblematisch in der Handhabung und unterliegen keiner rechtlichen Beschränkung.

Für größere Modellraketen gibt es solche Hybrid-Motorne von Rattworks, Contrail Rockets bzw. Hypertek in den USA, die jedoch im Handling, insb. was den gasförmigen Oxidator N2O angehen, recht aufwändig und damit kostspielig sind. Für die verbreiteten kleinen Modellraketen (Low to Mid power) gib es eigentlich nur den Micro Hybrid Motor, der von Rene Caldera entwickelt wurde. Diese Motor-Version verwendet 8 Gramm Sahnespender-N2O-Kapseln als Oxidator und Brennstoff (Grain) aus Papier oder Kunststoff. Seinerzeit kaufte ich eine überarbeitete Micro Hybrid-Motorversion von der Firma Cavemanrocketry aus den Niederlanden, diesen Anbieter gibt es aber nicht mehr. Aktuell wird ein Micro Hybrid von Eclipse Rocketry  aus England angeboten. Wer einen Micro Hybriden selbst bauen möchte, der kann mir gerne ein Kommentar hinterlassen – ich werde in Kürze Baupläne für einen Unkostenbetrag anbieten.

Über den Aufbau und die Funktion eines Micro Hybrid Motors und seine Funktionsweise kann man sich hier  gut informieren.

Der „klassische“ Micro Hybrid Motor für eine 8 Gramm N2O-Sahnespender-Kapsel: Kapselspanner, Motorrohr, Tüte mit Dichtungen und Sicherungsringen, Tüte mit Kapselaufnahme und Piercer, Tüte mit Graphit-Düse (v.o.l.n.u.r.)

 

Grains aus dem 3D-Drucker

Kürzlich stieß ich bei meinen erneuten Recherchen zum Thema Hybrid Raketen-Motor auf eine interessante Studie. Darin wurde dargestellt, wie unterschiedlich ausgeformte innere Strukturen des Grains (Brennstoffe) die Perfomance und das Abbrandverhalten eines Hybrid-Antriebs verändern. Die Grains sind sogenannte Innenbrenner. Bei dieser Art von geometrischer Ausgestaltung brennt das Grein von innen nach aussen. Besonders bemerkenswert war die Tatsache, dass die Studienautoren die Brennstoffe auf einem 3D-Drucker anfertigten. So waren Formen und Kombinationen möglich, die mit konventionellen Methoden kaum oder überhaupt nicht möglich sind. Üblicherweise sind die Grains von Innenbrennern in der Mitte kreisrund oder sternförmig ausgeformt, um so die zur Verfügung stehende Abbrand-Oberfläche (und damit über die Brenndauer einen mehr oder weniger gleichbleibenden Schub) zu gewährleisten. Auch im Grain des Micro Hybriden ist es als Innenbrenner mit einer Kernbohrung von 9,5 mm in den original Unterlagen von Caldera angegeben.

Nach Studium der Studienergebnisse habe ich nun vier unterschiedlich Grains aus ABS (Infill 80%) gedruckt, da auch ABS ein möglicher Brennstoff für Hybrid-Raketen-Motoren ist. Der Unterschied der gedruckten Grains ist in deren Ausgestaltung der Kernbereiche zu erkennen: Rund, sternförmig (Pseudo-finocyl), sprial-sternförmig (Swirl star) und mit drei spiralförmigen Schaufeln (turbulator vane). Das letzte Grain wird zusätzlich mit einer Mischung aus 80% Paraffin und 20% Pyro-Aluminiumpulver vergossen. Das turbulator vane grain zeigt laut Studie ein ganz besonders gutes und effizientes Abbrandverhalten, da das Aluminium die Brenntemperatur des Paraffins erhöht. Die Schaufeln im Kern des Grains geben dem Brennstrom durch sein anderes Abbrandverhalten zudem einen entsprechend förderlichen Strömungsdrall.

Druck des spiral-sternförmigen Grains aus ABS (80%-Infill).

Gedruckte Grains (v.l.n.r.): Runder Kern, sternförmiger Kern, spiral-sternförmiger Kern, schaufelförmiges Grain (Paraffin-Al-Gemisch ist noch nicht eingegossen).

Ob und wie sich diese gedruckten Grains im Micro Hybrid Motor verhalten, werde ich testen. Dazu konzipiere und baue ich zur Zeit einen einfachen Teststand, mit dem ich dann die Schubkraft messen kann. Ich werde dazu ein gesonderten Post erstellen.

Um die Brenndauer des Micro Hybrid-Motors zu verlängern habe ich zudem ein Motor für drei 8 Gramm N2O-Sahnespender-Kapseln konstruiert. Auch diesen 24 Gramm Motor werde ich alsbald testen.

Dreifache N2O-Menge. Diese Micro Hybrid-Version (CAD) verfügt über drei 8 Gramm N2O-Sahnspender-Kapseln.

Blick in das Innere der 24 Gramm Micro Hybrid-Version.

Schnittansicht der 24 Gramm Micro Hybrid Motor Konstruktion (Dichtungen und Piercer sind nicht im 3D-Modell platziert). Gut zu erkennen ist das spiral-sternförmige Grain.

Soweit aus der Bastelkammer.

Horrido und stay tuned.

DISPLAY-MODELL: DIE ORDONANCE RAKETE PIKE VON RAYTHEON, TEIL 3

Es geht langsam weiter mit der Pike. Die Gewindeeinsätze sind angekommen. Die vier Stabilisatoren-Flügel habe ich nun noch einmal aus Resin gedruckt – das Ergebnis ist deutlich überzeugender als die FDM-Druckteile. Mit dem Spachteln, Schleifen und Füllern der Einzelteile habe ich schon begonnen.

Hier mal einige Bilder zum Baufortschritt:

M2-Gewindeinsätze warten auf ihren neuen Platz.

Zum Einsetzen der Messing-Gewindeeinsätze ist eine Pinzette hilfreich.

Bei PLA habe ich den Lötkolben auf 185 ° Celsius eingestellt.

Mit einem Lötkolben werden die Gewindeeinsätze aus Messing auf Temperatur gebracht und dann vorsichtig in das Druckteil eingepresst.

Auch in dem Verdingen sind die Gewindeeinsätze zu finden.

Eingesetzt: M2- Gewindeeinsätze sind unter Wärme in die PLA-Druckteile eingepresst.

Frisch aus dem DLP-Drucker: Zwei Stabilisatoren-Flügel.

Der Stabilisator-Flügel ist jetzt auch aus Resin gedruckt. Hier Monocure Rapid Grey.

Nach dem Entfernen der Stützstrukturen müssen die verbliebenen Unebenheiten abgeschliffen werden.

Die gedruckten Einzelteile der Pike werden gespachtelt und anschließend verschliffen und gefüllert.

Hier geht es zu Teil 1 und Teil 2 des Bauberichts.

 

Horrido und stay tuned…