Trägerrakete Ariana 6 in Kourou

Vermessung der Trägerrakete Ariane 6

Wenn die Arbeit ins All geschossen wird

Als Vermessungsingenieur bei sigma3D ist man weltweit unterwegs und sieht dabei viele verschiedene Einsatzorte, doch so eine Besondere bekommen auch unsere Kollegen dabei selten zu Gesicht.

Zwei unserer Kollegen hatten die Möglichkeit am europäischen Weltraumbahnhof zu arbeiten. Die Eindrücke und auf welche Widrigkeiten man so mitten im Urwald trifft, lesen Sie hier.


Messaufgabe

Dieses Wissen um die Bedingungen vor Ort stellten das Messteam vor Herausforderungen, die man zwar kennt, aber nicht planen kann.
Klimatische Bedingungen mit Temperaturen von über 30 °C bei einer Luftfeuchtigkeit mit bis zu 90 % erschweren nicht nur das Arbeiten für die sigma3D Mitarbeiter vor Ort, sondern strapazieren auch das Arbeitsgerät. Dem starken Temperaturgang während der 10-Stunden Arbeitsschichten musste durch geeignete Kontrollen und Kompensationsstrategien entgegengewirkt werden. Ebenso problematisch waren die plötzlichen tropischen Regenschauer, welche die Messungen, trotz Schutzvorkehrungen, immer wieder unterbrachen. Neben den klimatischen Bedingungen kommen im Urwald noch die tierischen Begleiter mit hinzu. Bei Bodenarbeiten sind auf Vogelspinnen und Schlangen zu achten, während bei den Nachtmessungen mit Insektenschutz und so wenig Licht wie möglich die Mücken und Falter versucht wurde abzuwehren.

Messauftrag

Wer sich in der Luft- und Raumfahrt auskennt hat schon mal etwas vom Neubau der neuen Ariane 6 Trägerrakete samt Startanlage in Kourou, französisch Guayana, gehört.

Ariane 6 soll nun die Zuverlässigkeit und Ausdauer der Ariane 4 und 5 fortführen. Damit die moderne Trägerrakete auch später optimal auf die Startanlage passt, müssen die Haltevorrichtungen entsprechend aufgebaut und eingemessen werden.

Die sigma3D GmbH erhielt von OHB Digital Connect, ehemals MT Mechatronis den Auftrag, die Booster- und Opferpaletten beim Hersteller vor Ort zu vermessen und entsprechende Kontrollmessungen in Kourou durchzuführen. Ebenso sollte die Ausrichtung der Absetzplatten für die Boosterpaletten auf dem Starttisch mit höchster Präzision montiert werden.

Der zu Projektstart beobachtete Raketenstart der Ariane 5, den das Team von sigma3D miterleben durfte, machte auch klar, dass bei erfolgreichem Abschließen des Projektes ihre Arbeit dazu beiträgt, die europäische Raumfahrt wettbewerbsfähig zu halten.

 

Vermessung der Opferpaletten

Bei der Vermessung der Opferpaletten sollten die Abstände der drei Auflagepunkte in Ebenheit und Stichmaß zueinander ermittelt werden.
Hierzu wurden die lokalen Platten analog zur Vormessung beim Hersteller festgelegt. Die Messungen wurden während der Nacht durchgeführt, um möglichst stabile und konstante Umgebungsbedingungen zu schaffen. Schwierigkeiten gab es hier bei der Standpunktfestlegung, da die Unterseite der Palette gemessen werden musste und diese nur ca. 40 cm, auf 3 Punkten gelagert, über dem Boden standen. Der provisorisch eingerichtete Schotterplatz, der als Materiallager diente, hatte ebenso Unebenheiten und ist im Vergleich zu einer Halle eher ungeeignet für solch eine Messung.

Die Lösung war eine Stahlplatte und zwei Seile, an der die Platte samt Magnetfuß auf dem Boden liegend unter die zu messende Palette gezogen wurde. Um den Standpunkt unter der Palette mit dem auf der Palette zu verknüpfen wurden entsprechende Referenzpunkte, sog. Nester für den Lasertracker geklebt.
Durch die Mehrteilefunktion von PolyWorks konnte für jede Messung die Auswertung sauber ausarbeitet werden. Ohne weitere Probleme konnten alle Paletten während der Nachtschicht vor Ort gemessen und die geforderten Maße bestimmt werden.

 

Vermessung der Absetzpaletten für die Transportpaletten

Damit die Booster der Ariane 6 die richtige Position haben, mussten die Opferpaletten in Position gebracht werden.

Als vorbereitende Arbeit haben sich die sigma3D Mitarbeiter in das Koordinatensystem der Startrampe eingemessen. Das vorher definierte Koordinatensystem des Endkunden wurde mit einer zusätzlichen Level-Messung stabilisiert. Die Schwierigkeit bestand darin, den Drift des Tisches durch die Sonneneinstrahlung mitzuberücksichtigen. Dies hat das Team von sigma3D durch Extrapolation der erwarteten Materialausdehnung anhand des am Vortag gemessenen Temperaturverlaufes ermittelt und berücksichtigt.

Die Vermessungsarbeiten konnten daraufhin im eigenen, sehr präzisen sigma3D Referenzsystem von durchgeführt werden.

Für die Montage und Justierung der Opferpaletten wurden zuvor Stahlplatten montiert und positioniert, die diese dann aufnehmen sollten.

Je Palette wurde ein Festlager und 2 Schiebelager justiert. Diese wurden mit einem speziellen 2-Komponenten-Kleber kaltverschweißt. Der Vorteil hierbei war das entfallene herkömmliche Schweißen. Bei herkömmlichen Schweißen besteht die Gefahr, dass sich die Paletten verziehen. Das Spezielle beim Kaltschweißen war die Aushärtezeit von gerade mal 15 Minuten nach dem Mischen. So mussten innerhalb kurzer Zeit die tonnenschweren Stahlplatten mittels Madenschrauben und Hammer auf Toleranzen von einem Zehntel Millimeter justiert werden.

Als im weiteren Projektverlauf der Zeitplan kurzfristig geändert wurde, konnten die Messungen der Absetzplatten nicht wie geplant nur während der Nacht durchgeführt werden, sondern es musste ebenso tagsüber gemessen werden. Hier wurde durch eine geeignete Temperatur-Kompensation der Einfluss der Temperatur berücksichtigt.

Durch das schnelle und präzise Arbeiten wurden bei den Kontrollmessungen keine signifikanten Unterschiede der Messgenauigkeiten zwischen Tag und Nachtmessung festgestellt. 

Ergebnis

Das erfahrene Team von sigma3D konnte vor Ort stets alle aufkommenden messtechnischen Fragen beantworten und sich flexibel in den Montageablauf einfügen. So konnte z. B. direkt geklärt werden, ob die Fahrschienen für die Opferpaletten parallel verlaufen und sich auf demselben Höhenniveau befinden.  Eine große Hilfe war hierbei die Echtzeitausgabe von Justagewerten, so konnte das Justageteam vor Ort direkt erkennen, ob die erreichten Einstellwerte innerhalb der Spezifikation lagen.

Alles in allem ist die Montage trotz der Widrigkeiten vor Ort wie geplant erfolgreich zu Ende gegangen und wir freuen uns über das entgegengebrachte Vertrauen und die Möglichkeit dieses Projekt weiterzuführen.

Das sigma3D Team freut sich auch den baldigen Start der Ariane 6 mit Spannung zu verfolgen und zu sehen wie die gemeinsame Arbeit im All verschwindet.