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Tutorial MenueDie Welt der PlatinmetalleLerneinheit 1 von 5

Platin als metallischer Werkstoff

Anwendungsbeispiele in Satellitentriebwerke

Anwendungen für Platin-Werkstoffe in der Raumfahrt sind Brennkammern und Expansionsteile für Raketentriebwerke in Satelliten.

Triebwerk

Üblicherweise werden Satelliten mit einem Apogäumsmotor ausgerüstet. Dieser hat die Aufgabe, den von einer Trägerrakete oder einem Space Shuttle ausgesetzten Satelliten in die endgültige Betriebshöhe zu bringen. Normalerweise wird ein Triebwerk mit einem Schub von 400 N verwendet, das mit einem Zweikomponententreibstoff aus Monomethylhydrazin (MMH) und mixed oxides of nitrogen (MON, im wesentlichen N2O4) angetrieben wird.

Abb.1
Apogäumsmotor
© EADS SPACE Transportation GmbH
Abb.2
Apogäumsmotor: Skizze
© EADS SPACE Transportation GmbH

Die Abbildung zeigt einen Apogäumsmotor, in dem die hochbelasteten Bereiche aus Platin-Werkstoffen angefertigt sind. Die Brennkammer und die Verengung der Düse werden sehr hohen Temperaturen > 1400 °C über mehrere Stunden ausgesetzt. Wegen des Schubs entstehen in diesem Bereich hohe mechanische Belastungen. Darüber hinaus treten in der Nähe der Düsenverengung wegen Niederfrequenzschwingungen während des Starts der Trägerrakete hohe Wechselbelastungen auf. Eine dritte Belastungsart entsteht durch die großen Temperaturunterschiede und damit Ausdehnungsdifferenzen über die Höhe des Expansionsteils. Für den kritischen Bereich der Brennkammer sowie die Verengung hat sich die Legierung PtIr30 bewährt. Allerdings stellte sich heraus, dass keine ausreichende Schweißung zwischen diesem Werkstoff und der in den kühleren Zonen verwendeten Nickellegierung erreicht werden konnte. Dieses Problem wurde überwunden, indem Übergangsstücke aus der Legierung PtRh20 eingesetzt wurden.

Steuertriebwerke
Abb.3
10 N-Triebwerk
© EADS SPACE Transportation GmbH

Ein weiteres Beispiel im Bereich Raumfahrtantriebe sind Steuertriebwerke für Satelliten. Zur Regelung der Umlaufbahn und Lage des Satelliten wird er mit 8 bis 16 kleinen Triebwerken ausgestattet, die typischerweise einen Schub von 10 N haben und ebenfalls mit MMH1)/MON2) angetrieben werden. In diesem Fall werden Brennkammer und Expansionsteil aus einem einzigen Rohling hergestellt. Da die Steuertriebwerke nur zu kleineren Korrekturen und Justierungen der Position und Ausrichtung des Satelliten benutzt werden, arbeiten sie normalerweise im Pulsbetrieb, der zu sehr raschen Temperaturwechseln zwischen sehr niedrigen Temperaturen und 1.400 °C führt. Neben einer ausreichend hohen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei der maximalen Betriebstemperatur ist in diesem Fall eine sehr hohe Temperaturwechselbeständigkeit erforderlich, die vom Werkstoff PtRh10 angeboten wird. Die Abbildung zeigt ein Steuertriebwerk für Satelliten mit einem Schub von 10 N. Brennkammer und Expansionsteil sind aus PtRh10.

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