Υποσύστημα Recovery

Η υποομάδα του Recovery είναι υπεύθυνη για την διαστασιολόγηση και την κατασκευή των αλεξιπτώτων του πυραύλου, καθώς και τον σχεδιασμό και την κατασκευή των δύο πυροτεχνικών μηχανισμών του.

Οι περισσότεροι πύραυλοι υψηλής ισχύος χρειάζονται συνήθως δύο αλεξίπτωτα για την ανάκτησή τους. Συγκεκριμένα, το πρώτο αλεξίπτωτο (drogue) είναι υπεύθυνο για την αρχική επιβράδυνση του πυραύλου, ενώ το δεύτερο (main) τον επιβραδύνει ακόμα περισσότερο προκειμένου να επιτευχθεί η επιθυμητή ταχύτητα προσεδάφισης.

Πριν το σχεδιασμό των αλεξιπτώτων, γίνεται κατάλληλη έρευνα για την επιλογή των
υλικών που θα χρησιμοποιηθούν, όπως το ύφασμα (ripstop nylon), η κλωστή (nylon) και τα σχοινιά (nylon).

Hyperion's ejection mechanism and the recovery bulkhead

Η διαδικασία για το σχεδιασμό και την κατασκευή τους ξεκινά με τον υπολογισμό της
διαμέτρου (d) και τον προσδιορισμό του συντελεστή οπισθέλκουσας (Cd). Επιπλέον,
χρειάζεται να γνωρίζουμε την ακριβή μάζα (m) του πυραύλου, μετά την πλήρη καύση του προωθητικού. Για το drogue αλεξίπτωτο οφείλουμε να ξέρουμε την ταχύτητα (v) τη στιγμή που απελευθερώνεται ενώ για το main αλεξίπτωτο χρειαζόμαστε την ταχύτητα με την οποία θέλουμε να φτάσει ο πύραυλος στο έδαφος. Αυτά τα μεγέθη υπολογίζονται εύκολα με το πρόγραμμα Open Rocket, που είναι ένα πρόγραμμα προσομοίωσης της πτήσης του πυραύλου. Η διάμετρος, τελικά, υπολογίζεται βάσει βιβλιογραφίας.

Τα αλεξίπτωτα αποτελούνται από 8 ίδια κομμάτια, τα οποία είναι περίπου σαν ισοσκελή τρίγωνα, και τα κόβουμε με βάση ένα πατρόν, του οποίου η γεωμετρία και τα χαρακτηριστικά προσδιορίστηκαν μέσω μαθηματικών τύπων. Η κατασκευή του πατρόν περιλαμβάνει την κοπή του με laser-cut. Έπειτα, τα κομμάτια γαζώνονται με ραπτομηχανή και στη συνέχεια ενώνονται με συγκεκριμένο είδος ραφής (zig-zag).

Στη συνέχεια, υλοποιείται η κοπή μιας κεντρικής οπής, της οποίας η ακτίνα είναι το 20% της ακτίνας όλου του αλεξιπτώτου και βοηθάει στην σταθερότητα του πυραύλου. Ράβονται, στη συνέχεια, 8 κομμάτια σχοινιών στο ύφασμα, το μήκος των οποίων είναι 1,15 επί την διάμετρο του αλεξιπτώτου. Γενικά, το μήκος των σχοινιών που ράβεται πάνω στο αλεξίπτωτο κυμαίνεται στο 5% με 10% του συνολικού μήκους του σχοινιού.

Constructing Hyperion's main parachute

Τα μέλη της υποομάδας έχουν αναπτύξει δύο μηχανισμούς απελευθέρωσης. Ο πρώτος είναι ο πυροτεχνικός μηχανισμός που απελευθερώνει το nosecone του πυραύλου, και μαζί με αυτό, το drogue αλεξίπτωτο. Το εξωτερικό μέρος του αποτελείται από ένα μεταλλικό κύλινδρο με τέσσερις τρύπες περιμετρικά και δύο ειδικά καπάκια που μπαίνουν στις δύο άκρες. Στο εσωτερικό μπαίνει μικρή ποσότητα μαύρης πυρίτιδας σε ένα μικρό cannister, η οποία συνδέεται με δύο καλώδια, που είναι συνδεδεμένα με τα ηλεκτρονικά συστήματα του πυραύλου. Από εκεί προέρχεται το σήμα για την ανάφλεξη της μαύρης πυρίτιδας και το έναυσμα ολόκληρου του μηχανισμού. Μόλις καεί η μαύρη πυρίτιδα, παράγει καυσαέρια, τα οποία απελευθερώνονται με μεγάλη πίεση στο θάλαμο του Recovery bay, ωθώντας το nosecone να «βγει» από τη θέση του, και να «τραβήξει» μαζί το drogue αλεξίπτωτο, με το οποίο είναι συνδεδεμένο. Για την σχεδίαση του πυροτεχνικού μηχανισμού απαιτείται η επίγνωση της εσωτερικής ακτίνας του πυραύλου, το μήκος του Recovery bay, καθώς και το βάρος του nosecone. Με αυτά τα δεδομένα, υπολογίζονται οι διαστάσεις του μεταλλικού κυλίνδρου, των οπών εκτόνωσης, καθώς και η ποσότητα της μαύρης πυρίτιδας που θα χρειαστεί (προσεγγιστικά) για την απελευθέρωση του nosecone.

The recovery sub-team working on sewing Hyperion's parachutes

Ο δεύτερος μηχανισμός που έχει αναπτύξει η υποομάδα του recovery ονομάζεται tender- descender και απελευθερώνει το main αλεξίπτωτο την κατάλληλη στιγμή. Το εξωτερικό του μέρος αποτελείται από δύο μεταλλικά κομμάτια, το ένα από τα οποία είναι δεμένο με το drogue αλεξίπτωτο και την θήκη του main αλεξιπτώτου, ενώ το άλλο είναι δεμένο με τον πύραυλο. Τα δύο αυτά κομμάτια «κουμπώνουν» δημιουργώντας ένα θάλαμο καύσης της μαύρης πυρίτιδας, η οποία και πάλι είναι συνδεδεμένη μέσω καλωδίων με τα ηλεκτρονικά συστήματα του πυραύλου, ώστε όταν καεί, να χωριστεί ο μηχανισμός. Έτσι, το drogue αλεξίπτωτο τραβάει την θήκη
του main και αυτό απελευθερώνεται. 

Στη συνέχεια, αφού σχεδιαστούν και κατασκευαστούν οι δύο μηχανισμοί (πρωτότυπο), χρειάζονται πολλές δοκιμές εδάφους και για τους δύο, για να επιβεβαιωθεί η σωστή λειτουργία τους, καθώς και να προσδιοριστεί με ακρίβεια η ποσότητα μαύρης πυρίτιδας που χρειάζονται.

Συγκεκριμένα στον Hyperion, η διάμετρος του main αλεξιπτώτου είναι 2,9m, ενώ του
drogue 0,8m. Το Recovery bay έχει μήκος 50cm και εσωτερική διάμετρο 125mm (όπως και όλος ο πύραυλος). To εξωτερικό μέρος του πυροτεχνικού μηχανισμού (κύλινδρος) έχει μήκος 5cm και εσωτερική διάμετρο 22mm.

Hyperion's tender descender mechanism
Κατηγορίες: Rocketry