F. Lageder

Um den Energieverbrauch an Bord von Raumfahrzeugen möglichst gering zu halten, ist es unbedingt notwendig die mitzuführende Masse auf ein Minimum zu reduzieren. Bei einer Vielzahl von Raumfahrtanwendungen ist es zudem erforderlich, Mechanismen mit einer hohen Präzision spielfrei und wiederholgenau zu positionieren. Zu den Anwendungen zählen beispielsweise Nachführmechanismen von Sonnensegeln und Positioniermechanismen für Antennen oder für Schubdüsen von Raumfahrzeugen. Wesentliche Eigenschaften von Harmonic Drive® Getriebe sind neben einer hohen Steifigkeit bei absoluter Spielfreiheit auch eine hohe Übertragungs- und Wiederholgenauigkeit. Gleichzeitig können Übersetzungen von bis zu 320:1 in einer einzigen Getriebestufe realisiert werden. Das wiederum ermöglicht den Einsatz von kleinen, leichten Elektromotoren. Zusammen mit einer hohen Drehmomentdichte und den oben genannten Eigenschaften eignen sich Harmonic Drive® Getriebe hervorragend für den Einsatz im All. Aus diesem Grund sind Harmonic Drive® Getriebe seit der ersten Mondlandung fester Bestandteil von zuverlässigen Präzisionsantrieben in der Raumfahrttechnik. Neben den mechanischen Komponenten des Getriebes stellt die Schmierung einen zentralen Bestandteil eines zuverlässig funktionierenden Antriebssystems dar. Aufgrund der extremen Umgebungsbedingungen bestehen jedoch starke Einschränkungen bei der Auswahl eines raumfahrttauglichen Schmierstoffes, der insbesondere die Lebensdauer des Getriebes maßgeblich bestimmt. Um auch hier tiefgehende Kenntnisse aufzubauen, partizipiert die HDAG bereits seit mehreren Jahren an Entwicklungsprogrammen der ESA. Im Rahmen dieser Projekte wird ein intensives Testprogramm mit Getrieben vom Typ HFUC-20-160-SP durchgeführt. Ziel ist dabei die Qualifikation eines fettgeschmierten Einbausatzes für den Einsatz in Raumfahrtanwendungen. Parallel dazu laufen Entwicklungsprogramme im Bereich Trockenschmierung. Vorgestellt werden neben einem kurzen Abriss über die Anforderungen an Raumfahrtgetriebe, die aktuellen Entwicklungsaktivitäten in den Bereichen Fettschmierung und Trockenschmierung von Harmonic Drive® Getrieben für den Einsatz im All. Dabei werden im Rahmen der Präsentation die aktuellen Testergebnisse aus dem ESA TAP (Tribology Application Programme) und aus dem ESA Forschungsprojekt Artes5 vorgestellt. Außerdem wird der Entwicklungsstand im Bezug auf Materialien und Schmierkonzepte von Raumfahrt - Wellgetrieben dargestellt.

To minimize energy consumption on board spacecraft, it is essential to reduce the payload to a minimum. Furthermore, many space applications require the precise, backlash-free, and repeatable positioning of mechanisms. These applications include, for example, tracking mechanisms for solar arrays and positioning mechanisms for antennas or thrusters on spacecraft. Key characteristics of Harmonic Drive® gearboxes include high stiffness combined with zero backlash, as well as high transmission and repeatability accuracy. Simultaneously, gear ratios of up to 320:1 can be achieved in a single gearbox stage. This, in turn, enables the use of small, lightweight electric motors. Combined with high torque density and the aforementioned characteristics, Harmonic Drive® gearboxes are ideally suited for use in space. For this reason, Harmonic Drive® gearboxes have been an integral part of reliable precision drives in space technology since the first moon landing. Besides the mechanical components of the gearbox, lubrication is a crucial element of a reliably functioning drive system. However, due to the extreme environmental conditions, there are significant limitations in the selection of a space-compatible lubricant, which significantly determines the gearbox's service life. To acquire in-depth expertise in this area, HDAG has been participating in ESA development programs for several years. Within the framework of these projects, an intensive testing program is being conducted with HFUC-20-160-SP gearboxes. The goal is to qualify a grease-lubricated assembly for use in space applications. Parallel to this, development programs in the area of dry lubrication are underway. In addition to a brief overview of the requirements for space gearboxes, the current development activities in the areas of grease and dry lubrication of Harmonic Drive® gearboxes for use in space will be presented. The presentation will include the latest test results from the ESA TAP (Tribology Application Programme) and the ESA research project Artes5. Furthermore, the current state of development regarding materials and lubrication concepts for space-based shaft gearboxes will be presented.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2013, Stuttgart

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2013

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 9 Seiten

urn:nbn:de:101:1-201312099880

ESA-Forschungsprojekte , Raumfahrtgetriebe

Download - Bitte beachten Sie die Nutzungsbedingungen dieses Dokuments: Copyright protected  

06.12.2013