Ariane V

Ein Scale-Rocket-Model    1:52    by Rolf Stabroth

 Schon seit längerer Zeit beschäftige ich mich rein theoretisch mit dem Bau eines neuen Scale-Modells. Es gab viele Gründe warum ich gerade
die Ariane V ausgewählt habe. Nun, ein paar Tage Urlaub stehen mir bevor, dass Wetter ist draußen mies und da gibt es doch nichts besseres
als ein neues Modell zu bauen. Folgende Eckdaten sollen angestrebt werden:
Das Modell soll nicht größer als einen Meter (wegen der Transportprobleme) und von drei BC125, also ein echter deutscher Cluster, was nicht heißen soll,
dass es nicht auch mit einem AT funktionieren könnte, angetrieben werden.

Das Maximalgewicht sollte nicht mehr als 2,5 kg betragen.

 So ganz scale werde ich das Modell nicht hinbekommen, da mein „Vulkantriebwerk“, der BC125, für diesen Maßstab zu dick ist.
(Die Gegenüberstellung vom Original und meiner Konstruktionszeichnung macht es deutlich)
Aber da sehe ich mal ausnahmsweise drüber weg.
Als erstes fange ich mal oben an der Spitze an, das Material ist Styrodur und ist aus vier Abfallrestern auf einem Rundstab zusammengeklebt.
Beim drechseln immer den Drechselmeißel schön im „Schneidwinkel“ zum Werkstück halten   …

an der Grundfläche der Spitze wird ein Pappelsperrholzspant angebracht… worauf der Kupplerring möglichst zentrisch aufgeleimt wird.
Die Spitze bekommt erst dann die endgültige Form, wenn man den Kupplerring einspannen kann. Dann wird es auch schön rund.

Jetzt wird erst mal das mittlere Körperrohr der Ariane (Pappe, 105 mm Durchmesser) zusätzlich mit zwei Lagen Glasgewebe versehen.

beim auftragen des Harzes verwende ich am liebsten ein kleines Schwämmchen. So, fertig ist der Haupttank…

Die Boosterrohre wickle ich über ein 58mm dickes Teppichrohr.
Die Alufolie verhindert, dass es anklebt und ich das fertige Rohr wieder herunter bekomme.
Die Körperrohre sind von den Formen befreit. Sind ganz gut geworden.

Die Spitze habe ich endgültig in Form gebracht und schon mal die Einschlagmuttern eingepasst.

Jetzt ist die Spitze mit GFK belegt und steckt in eine Zellophantüte aus der ich mit dem Staubsauger die Luft herausgesaugt habe.
Ich weiß, ich weiß, dass gibt viele Falten. Morgen zeige ich, wie ich das Ganze dann glatt und rund bekomme.

Na, das haben wir doch gleich. Immer mit entgegen gesetzter  Drehrichtung schleifen.

Aber jetzt wird es schwierig: Das aussägen des Deckels zur Fallschirmkammer.
Erst mal Tape, damit man die Striche besser sieht und es beim fräsen und sägen nicht ausfranst.

Geschafft! Ich hatte vergessen zu erwähnen, dass ich das Papprohr auch von innen mit einer Lage Glasgewebe belegt hatte.
Gerade in der Region um die offene Kammer ist eine beidseitige Versteifung aus GFK von Vorteil.
Die Ränder der Kammer habe ich mit Alu-Streifen abgeklebt. Damit der Deckel dann eine schöne Auflage hat.

Im Raum zwischen Spitze und Fallschirmkammer ist Platz für die Elektronik und dem pyrotechnischen Klappenmechanismus.
Zu guter Letzt habe ich heute die schon grob geschliffenen Spitze gespachtelt. Sie wird morgen glatt geschliffen und „abgenabelt“.

Die Spitze habe ich nun plan geschliffen. Sie passt hervorragend, wiegt 150g und ist super hart geworden.

für den Deckel habe ich sehr lange gebraucht. Die Umrandung aufarbeiten und einpassen war ein Puzzelspiel.
Ebenfalls eine Fummelarbeit war das Herstellen der Feder aus einem alten Sägeblatt sowie das Einpassen des Verschließmechanismus.
Es sieht so einfach aus ist aber nicht so leicht alles so passend hinzubekommen.

Viel geschafft heute. Als erstes habe ich einen 30x10mm dicken Schockband-Spant am unteren Fallschirmkammerboden angeleimt.
Durch die Schlitze wird ein 2cm Gurtband gezogen, an welchem sich dann das dünnere Schockband anschließt. So wird sie vielleicht mal am Fallschirm hängen.

Als nächstes habe ich die Einschlagmuttern für Booster und Railguides eingepasst.
Nun ging es an den Bau des Motormounts des Vulcain-Triebwerkes. Ich habe es natürlich wieder mal komplizierter gemacht.
Es gibt aber auch einfachere Methoden einen Kegel anzukleben.

Eine Lage Glasgewebe (hier kamen nur abgeschnittene Reste zur Verwendung) wurden mit 5min Epoxy draufgeklebt…
und anschließend Polyesterspachtel aufgebracht welcher dann abgedreht wurde.

Bei der leider scalemäßigen zu groß geratenen Vulcain-Düse habe ich ebenso verfahren.
Erst mal Glasgewebe ankleben, Spachtel auftragen…

abdrechseln ... und fertig ist der Motormount
Das war’s für heute. Einen Fehler habe ich gemacht, ich habe vergessen ein paar Muttern am Ende der Motorhalterung von innen einzukleben,
wegen der Motorbefestigung.

Heute habe ich den Boosterrohren die Motoraufnahmerohre verpasst. Wie ihr seht, habe ich sie gerade eingebaut.
Es muss ja nicht zwingend ein Motor mit fliegen.
Im Hintergrund warten schon die vorbereiteten Rohlinge der Boosterspitzen.
Den Aufbau der konischen Enden der Booster bewerkstellige ich in der gleichen Arbeitsweise wie beim Haupttriebwerk.

Nach dem ankleben von kleinen Dreieckchen wird das Ganze mit Glasgewebestückchen belegt, gespachtelt und abgedrechselt.

                  

Mit dem anderen Booster habe ich selbstverständlich genau so verfahren.

Spachtelmasse, und abdrechseln. Nun kommen die Boosterspitzen an die Reihe…

Ging ganz flott wenn man es einmal raus hat. Habe die Spitzen mal Probesitzen lassen…
Ups, sieht ja aus wie beim Space Shuttle

Momentan hängen sie in der Vakuumtüte auf der Leine. Wenn sie morgen trocken sind, folgt das übliche Spachteln und Schleifen in der Drechselbank
und dann werden sie an einer Ecke des Boosters so angeklebt, dass sie mit einer Kante in einer Linie mit dem Booster liegen.
Der Zwischenraum wird dann ausgefüllt und schräg abgeschliffen. Dann ist der Arianebooster mit seiner typischen Spitzenform fertig.
Die Boosterspitzen waren schön hart geworden. Gleich rein in die Drechselbank, abgeschliffen, eingespachtelt und abgeschliffen.
Mit Hilfe einer Winkelleiste habe ich sie dann ausgerichtet und mit einem kleinen parallelen Holzstückchens angeleimt.

Den entstandenen Zwischenraum habe ich rings herum mit kleinen Holzwinkeln zugeklebt und anschließend mit Spachtelmasse ausgefüllt.
Abschleifen und fertig sind die Booster.
Ja, dem aufmerksamen Auge wird nicht entgangen sein, dass die eine Boosterspitze etwas dicker ist. Ich werde bei den anschließenden
Schleifmeisterschaften wohl noch etwas korrigieren müssen. Man bekommt wahrscheinlich nur mit einer Form zwei gleiche Teile hin.
Nun ist die Ariane V im Rohbau fertig und jetzt beginnt sozusagen der Innen und Außenausbau.

Nach dem herumrechnen betr. Druckpunkt gehe ich davon aus, dass ich ohne eine Ausgleichsgewicht in der Spitze nicht drum herum komme.
So habe ich kurz entschlossen  mit einem heißen Messer  aus der Spitze das Styrodur herausgeschnitten und ein variables Gewichtsfach geschaffen.
Auf dem Mittelstab kann man nun verschiedene Bleigewichte auffädeln, welche ausgewechselt werden könnten.
Das Fach wird natürlich sicher verschraubt, so dass da nichts herumpoltern kann.

An Elektronik habe ich den Doppeltimer von Stefan Wimmer genommen. Der Removebeforeflight – Schalter dient als Sicherheitsschalter
so kommt erst Strom auf die Elektronik, wenn die Rakete auf die Rampe steht und der Stab aus der Rakete gezogen ist.
War eine Fummellei das mit den Microschalter so hinzubekommen aber die Bastelkiste hatte nichts besseres zu bieten.
Hauptsache ist doch, dass es sicher funktioniert.

Die Leitungen zum Abreißkontakt und zur Kopfzündung des BC habe ich außen angebracht und daraus die Treibstoffleitungen gestaltet. Wird morgen geschliffen.

Hier noch mal meine bevorzugte Lösung betreffs Abreißkontakt bzw. Kopfzündung des BC-Motors. In den kleinen Messingröhrchen wird ein ca. 4cm blanker,
ein klein wenig mehrmals krumm gebogener Kupferdraht gesteckt, welchen die Rakete beim Start herauszieht. Kontaktklemmen haben den Nachteil, dass sie aus. Versehen schon vorher, oder beim montieren auf der Rampe abfallen können. Schleifen und spachteln ist schon eine zermürbende Arbeit.

Bei der Spitze habe ich jetzt drauf geachtet, dass sie fast nahtlos auf dem Körperrohr sitzt.
Zum Schluss habe ich dem Ganzen eine Ladung Spritzspachtel verpasst. Jetzt sieht man erst einmal wo die vielen kleinsten Vertiefungen sind welche alle noch nachbehandelt werden möchten.

Demnächst sind allerdings die Booster wieder dran…

Heute habe ich ein klein wenig weitergebastelt. Kleinigkeiten, welche aber trotzdem Zeitraubend sind. Endlich sind auch an der Hauptdüsenhalterung
Gewindestücke eingeklebt, welche ich vorher vergessen hatte. Des Weiteren ist die Spitze von innen mit einem Aludeckel dicht gemacht. (Verschraubt)
Jetzt können im Innern der Spitze die verschiedensten Gewichte ausgewechselt werden.
Des Weiteren sind die Booster mit ein paar Aufbauten versehen, gespachtelt und geschliffen worden.
Alles zweimal machen kostet eben Zeit.
Jetzt sind alle Teile so gut wie endgeschliffen und das erste Mal spritzgespachtelt. Hier das Heck. Es fehlen da noch so einige Scaleteile
wie die kugelförmigen He-Tanks etc. Habe noch nichts passendes Leichtes gefunden.

So, erst einmal fertig. Weitere Zeit zum scalen werde ich vorerst nicht investieren.
Theoretisch ist die Ariane V fertig für einen Probestart. Danach werde ich sie mit dem richtigen Outfit ausstatten.
Nachdem sich meine Berechnungen zur Druckpunktbestimmung als nicht gerade optimistisch erwiesen und der Schwerpunkt sich trotz 200g Blei in der Spitze sich nicht wenigstens ein halbes Kaliber vor dem DP einstellte, komme ich nun nicht umhin das Modell zum Flug mit ein paar Hilfsflügeln auszustatten.

Folgende Konstruktion ist mir dann spontan eingefallen.

 Eine Form mit den entsprechenden Winkelmaßen war schnell gebaut…                                                        und nun hinein in den Backofen mit den Geflügel

 So toll war dann das Ergebnis doch nicht. Von der Form blieben Abdrücke auf dem Material zurück und die Ränder haben sich etwas gekrümmt so dass sie beim Abkühlen angedrückt werden mussten. Nach dem anmontieren habe ich die Flügel nochmals korrigieren müssen, da sie nicht gerade und symmetrisch gebogen waren.

Nun sind sie etwas kleiner geworden als ich ursprünglich vorhatte, aber ich denke dass ein Kaliber ausreichen wird.

Durch die Klemmwirkung der Booster und der Befestigungsschraube halten sie wirklich total fest. Ich bin da sehr zufrieden.
Die Klappe zur Fallschirmkammer habe ich noch einmal nachgeschliffen…
Noch ein paar Kleinigkeiten müssen nachgearbeitet werden und dann kann ja mal schönes Wetter werden…

Heute kann ich nun endlich sagen, dass alle Vorbereitungen zum Probeflug der Ariane V abgeschlossen sind.
Das Abfluggewicht hat nun wegen der Zusatzflügel meine allererste Anfangsprognose auf das Gramm erreicht. 2500g !
Mit dem Stirnröhrenbrenner hebt sie laut WRASP mit 6,32 G ab und erreicht eine Höhe von 139,5m.
Die Werte muss man bestimmt noch etwas nach unten korrigieren, aber schaun wir mal…

Noch mal von unten, wegen der Flügel. Die nächsten Bilder gibt es dann hoffentlich vom geglücktem Start...
Der erste Startversuch heute am 08.02.04 musste wegen des Wetters (orkanartige Windböen, schauerartiger Regen…) auf unbestimmte Zeit verschoben werden.

____________________________________________________________________________________________________________________

Zweiter Termin, 07.03.2004, regulärer Flugtag der DERA. Das Wetter war kalt, grau, nur manchmal schien die Sonne durch hochnebelartige Wolken hindurch. Wind – schwach mit auffrischenden Böen.

Die Vorbereitungen zum Start waren relativ schnell und unproblematisch erledigt. Der Blutdruck stieg und das Herz klopfte etwas schneller. Nun musste nur noch der Stecker gezogen werden.

Als es dann hieß: 5, 4, 3, 2, 1…… ging mir der Gedanke durch den Kopf: Hoffentlich geht das mit dem Fallschirm klar… Liftoff

Nach 3 Sekunden kam der entscheidende Moment, wo die Klappe zur Fallschirmkammer abgestoßen wurde, der Vorfallschirm sich öffnete und den Hauptschirm bis zur Hälfte heraus zog. Es war eine kleine Schrecksekunde, denn auf dem Gipfelpunkt, in der Schwerelosigkeit war die Bremsenergie des Vorfallschirms zu kurz um den ganzen Hauptschirm herauszuziehen. Die Ariane musste erst wieder etwas Fahrt nach unten aufnehmen um den großen Schirm völlig aus der Ladebucht zu befreien. Durch die besondere Bauform öffnete sich der Schirm langsam und sanft, ohne einen großen Ruck. Fast majestätisch schwebte nun die Ariane den Boden entgegen und landete weich und ohne einen Kratzer auf dem gefrorenen Boden.

Ein erfolgreicher Testflug. Nun ist bewiesen, dass die Konzeption stimmt und der Druck- und Schwerpunkt richtig eingestellt ist. Motor saubermachen, das Enddesign steht an. Auf zum nächsten Flug.

15.03.2004 - Jetzt ist die Ariane V fertig und hier steht sie  zum ersten Flug im Scale-Outfit auf dem Pad beim NRT-2 ... Liftoff !!!

Hier die Start- und Flugsequenz...

An einem Flugtag auf der Roten Jahne am 11.06.04 brannten beim ersten Versuch die Helds ab weil der BC durch Kontaktfehler nicht zündete. Beim zweiten Zündversuch optimaler Flug und Fallschirmbergung

Bei den BC-Tagen am 07.08.04 in Ingolstadt zeigte sich die Ariane von ihrer besten Seite. Ein schöner Flug, sie drehte sich beim Aufstieg ca. 2-3mal um die Längsachse und hatte einen wunderbaren sanften Fallschirmauswur

Am 11.09.04 die Ariane V mit speziell von Wolfgang Schäfer hergestellten “Rauchern” in den Boostern. Die Flugspur ist deutlicher als bei Hk1 aber noch zu dünn, durch starken Seitenwind schnell verweht, sichere Landung, aber bei 2 Fallschirmleinen ist der Knoten aufgegangen
 

Das Schicksal wollte es, dass ich vor dem  Start am 26.09.2004 in Peenemünde den Remove- before flight- Stecker zu ziehen  vergessen hatte :-(

... dabei hatte mir am Abend vorher Astronaut Ulrich Walter sein Autogramm auf das gute Stück geschrieben.

Fast ein Jahr später, die Ariane längst repariert, kam ich auf die Idee dem Modell eine neue Oberstufe zu geben.
Aus der Ariane V wurde die Version Ariane V-ECA.

  Bei extremen Wetterbedingungent, Kälte im März 2006 und dazu Schneetreiben, passierte das fast Unmögliche, dass ein BC125 SP - Boostermotor nicht zündete und die Rakete in einer Bogenlampe zu Bruch ging.
Der SALT rettete dabei noch das Meißte, doch die Aufhängung der doch etwas schwer gerateten neuen Oberstufe brach aus und gab mir die Einsicht, dass eine angebaute Spitze mit dem Gewicht von etwa 500g die Schockwirkung des Fallschirmausstoßes nicht standhält.

  Die Ariane wurde darufhin etwas zurückgebaut, bekam einen neuen Spitzenansatzflansch und ein neues Design mit dem scalmäßig angedeuteten Ring der ECA-Oberstufe. Auch die Farbe wurde scalemäßig verbessert. Das Autogramm von Ulrich Walter habe ich kopiert und auf einer anderen Stelle neu draufgepappt. Behalten wurde die Aufschrift: “Ville de Halberstadt”
Die neuen Hilfsflügel aus Polycarbonat sind leichter, etwas größer und tiefer angebracht. (April 2006)

Start auf der Roten Jahne zum RJD-06 und endlich mal mit einem Aerotechmotor, einem I112 BJ.

Mit der typischen Rauchspur eines Black Jack's ging es hinauf...

... auf 177m. Das Altimeter (SALT) mit dem die Ariane neuerdings ausgerüstet ist, zeigt verlässlich die Gipfelhöhe und wirft zuverlässig den Fallschirm heraus.

Auf ein Neues... Start mit einem AT I161... am RJD 10.09.2006

... mit der Breitseite zum Wind. Absolut genialer Flug auf 298m. Fallschirm am Gipfel. Schöne Landung.

Na dann... bis auf weitere Flüge. (aktualisiert 12-2006)