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Moonbuggy - Technik-Dokumentationen

moonbuggy-differential-3.0Heute wurde das neue Differentialgetriebe der Moonbuggys auf der intec-Zuliefermesse in Leipzig vorgestellt. Die deutschen Maschinenbau-Unternehmen Mädler und IGUS hatten die 5-jährige Entwicklung dieses Getriebes mit Material begleitet. Die Entwicklung wurde von einem internationalen Schülerteam (14-18 Jahre) unter Leitung eines Jungingenieurs aus Moskau (22) und der Federführung des Vereins "International Space Education Institute" in Leipzig durchgeführt. An der Herstellung und Bearbeitung der Einzelteile nach den CAD-Vorlagen des Entwicklerteams beteiligten sich die sächsischen Unternehmen: Dreherei Günter Jakob, Wittenbecher Maschinenbau, Aischmann Maschinenbau, Holl GmbH, 1st Mould. Die Entwicklung wurde vom Verein in Eigenleistung mit Unterstützung der Fa. Bruno Banani und dem Space Hotel Leipzig finanziert.

Die 5- Jährige Entwicklung basierte hauptsächlich auf den hohen Anforderungen während des jährlichen Einsatzes auf dem NASA-Moonbuggy Race. Es wurden 16 Hochbelastungs-Rennen gefahren und zahlreiche Daten mit einer Sensoren- und Datentelemetrie aufgezeichnet. Durch die Datenerhebungen konnte das Getriebe in drei Generationen signifikant optimiert werden. Es entstand damit ein wissenschaftlicher Kreislauf zwischen Entwicklung - Testergebnissen - Auswertung und Weiterentwicklung. Während dieser Zeit absolvierten zwei Teammitglieder mit diesem Thema ihr Propädeutikum im Abitur mit Bestnote.

maedler-stand-2013igus-stand-2013Auf der INTEC-Zuliefermesse in Leipzig stellten heute der Chefdesigner Evgeniy Zakutin (ISEI) und die Produzenten Ronny Hessel (Dreherei Günter Jakob) sowie Siegfried Aischmann (Aischmann Maschinenbau) das neue Moonbuggy Getriebe vor. An den Ständen von Mädler und IGUS traf das frisch montierte Herzstück vieler bislang erreichter NASA-Wettbewerbserfolge auf Anerkennung. Es wurde dem Standleiter der Fa IGUS, Herrn Dipl. Ing. Thomas Sommerweiß, übergeben. Dieses Getriebe ist Teil des 6. manus®-Wettbewerbes für Kunststoff-Gleitlager-Anwendungen der Fa. IGUS und wird am 10. April 2013 auf der Hannovermesse präsentiert.

Die Besonderheiten des robusten und leichten Getriebes sind u.a. die Verwendung wartungsfreier Polymer-Gleitlager, der Einsatz von carbonfaserverstärktem Kunststoff im Spritzgussverfahren und natürlich das junge Durchschnittsalter der Entwickler - 17 Jahre. Das serienreife Getriebe findet nun vielseitige Einsatzmöglichkeiten nicht nur beim NASA Moonbuggy Race, einem Konstruktionswettbewerb für Hochleistungsteams. So ist es vor allem für leichte Elektromobile, E-Quads, Trikes, Ped-Mobile, Funsportmobile, Krankenfahrstühle und automatisch gesteuerte Industriemobile im Werksverkehr gedacht. Es ist einsatzfägig bis zu einem Drehmoment von 300 Nm. 

Der lange und schwere Weg bis zu einem lupenreinen Produkt erfordert vor allem Teamwork, Integrität, Exzellenz, Ideen, Engagement und Geduld. Hier ein kommentierter Bilder-Auszug mit Großfotos aus der mühsamen Entwicklung in 5 Jahren. Alle Beteiligten sind damit über sich hinaus gewachsen:

differential-problem

erster-entwurf

erste-produktion

pruefstand

most-improved-award

rohloff-award

analysis

winning-team

improvement

evgeniy-drawings

igus-bearings

maedler-intec2011

race-2011

snowbuggy

serientest

max-flight-2012

 belastungstest2011

igus-cologne

 

 

maedler-2012

hand-drawing

cad-2013

fem-analysis

production

cad-2013

 

 

 

 

Entwicklungsdokumentation mit Bewerbung für den manus®-Wettbewerb (PDF, 24 MB),  
Fotodokumentation seit 2008 (Flickr-Archiv)


Das Konstrukteursteam:

Schüler (mit Eintrittsalter/Verweildauer in Jahren):
Thommy Knabe (15/7) Fabian Hoffmann (16/2) Anne Geyer (13/3)
Tobias Meier (14/3) Christoph Eibeck (15/1) Eric Meinel (15/2)
Max Frank (17/3) Nadin Rößler (16/3) Jasmin Haack (17/1)
Araceli Zeller (14/1)

Studenten und Jungingenieure:
Christian Hein (22/1), Deutschland,  zeichnete den Entwurf der 1. Generation
Evgeniy Zakutin (22/4), Russland,  zeichnete die Getriebe der 2. und 3. Generation

Gesamtleitung/Idee/Finanzierung/Korrektur:
Ralf Heckel - International Space Education Institute
Yvonne Heckel - International Space Education Institute

fördernde Unternehmer (Materialspenden & Leistung):
Ronny Hessel - Dreherei Günter Jakob
Herr Wittenbecher - Wittenbecher Maschinenbau
Siegfried Aischmann - Aischmann Maschinenbau GbR
Frau Rathmann - Holl GmbH
Dr. Schmidt - Bildungs- und Technologiezentrum der Handwerkskammer Leipzig
Kent Prelle - Singlespeedshop

sowie viele weitere Unternehmer und Gewerbetreibende, die das Moonbuggy-Projekt in Deutschland unterstützen

fördernde Industriebetriebe (Materialspenden & Leistung):
igus® GmbH, Mädler GmbH, 1ST MOULD GmbH,

fördernde Unternehmen (Geldspenden):
Bruno Banani, Space Hotel Leipzig, Dekra Leipzig

 
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Moonbuggy - Technik-Dokumentationen

telemetry-2009In den letzten Jahren wurde auf Vorschlag unseres Vorsitzenden Ralf Heckels der Telemetry/Electronics Award beim NASA-Moonbuggy Rennen eingeführt. Die Schirmherrschaft dazu übernahm das AIAA (American Institute for Aeronautics & Astronautics). Der erste Gewinn des mit 500$ dotierten Preises ging 2012 an Team Russia des ISEI. Während der Jahre 2008-2012 wurden die Daten mit Komponenten der Fa. Hinztec gesammelt und per Modem und CB-Funk im Sekundentakt an einen Empfänger mit Modem, Laptop und Auswertungssoftware gesendet. Dieses Grundprinzip wurde stets verfeinert und vor allem robuster gemacht. 

Mit den ausgewerteten Daten konnte die Konstruktion des Moonbuggys besser verstanden und weiter verfeinert werden. Ein direktes Ergebnis daraus ist die erfolgreiche und hochwertige Konstruktion des Moonbuggy-Differenzialgetriebes. Der aktuelle Anspruch ist es nun, den Vorlauf unseres Teams in dieser Technologie zu nutzen und die Telemetrie sinnvoll auszubauen. Dazu sind weitere Sensoren und die Verwendung von Microcontrollern in Planung.

Laut NASA Vorgaben für den Telemetrie Award soll eine der beiden folgenden Bedingungen erfüllt sein:
1. Übertragung eines Videos zur Verfolgung in Echtzeit (Empfang und Auswertung erfolgt am eigenen MissionControl-Center)
2. Übertragung von Echtzeit Sensordaten (Empfang und Auswertung erfolgt am eigenen MissionControl-Center)

telemetry-cad

telemetrie-2013Optional kann auch noch ein On-Board-Logging-System genutzt werden um die versandten Daten zusätzlich in höherer Qualität im Moonbuggy zu speichern. Für das Aufzeichnen von Bordcamvideos und Sensordaten gibt es Extrapunkte. Die Bewertung erfolgt zu 50% anhand der Leistung während der einzelnen Rennen und zu 50% anhand der zuvor eingereichten schriftlichen Präsentation des Telemetriesystems.

Wir haben uns für die 2. Möglichkeit entschieden. Übertragen werden GPS-Daten, 3D-Beschleunigungsdaten und Drehzahlmessdaten. Das Übertragungsverfahren beruht auf dem APRS-Prinzip (Automatic Packet/Position Reporting System), welches eine spezielle Form des Packet Radios darstellt. Die Übertragung der Digitalsignale erfolgt mithilfe des AFSK (Audio Frequency Shift Keying). Dabei werden die zu übertragenden Informationen 0 und 1 durch zwei Töne übertragen, nämlich 1200 Hertz und 2200 Hertz. Die Töne werden mit einer Baudrate von 1200 Hz umgeschaltet. Der Empfang erfolgt über eine Handfunke, welche mit dem MissionControl-Latop verbunden ist. Am MissionControl-Center werden die übertragenen Daten mithilfe des Programmes UI-View ausgewertet.

telemetrie-unitanalysis-2009Die Telemetrie am Moonbuggy besteht aus mehreren Komponenten. Am hinteren Sitz des Buggys sind sowohl Antenne als auch GPS-Sensor befestigt. Unter dem Sitz befinden sich zwei Boxen. In der Haupttelemetriebox befinden sich SMD (Short Message Display) und anyfrog, welche gemeinsam für die Verarbeitung und Weiterleitung der Sensordaten verantwortlich sind. Demzufolge sind auch der GPS-Sensor sowie die Drehzalmesser mit dieser Box verbunden. Der 3D-Beschleunigungssensor befindet sich ebenfalls in der Box und ist mit dem SMD verbunden. Zusätzlich zu oben genanntem befindet sich auch noch das On-Board-Logging-System in der Box. Zum Aufzeichnen der Daten wird ein Arduino MEGA verwendet. Nach dem Rennen können die geloggten Daten ausgelesen und mit einer entsprechenden Software ausgewertet werden. Ziel ist es, die geloggten Daten synchron mit den Bordcamvideos abzuspielen, damit eine optimale Auswertung gewährleistet ist. Als Stromversorgung dient eine wiederaufladbare 12V Lithium-Ionen Batterie. In der zweiten Box befindet sich der Sender. Er ist zum einen mit dem anyfrog verbunden (Haupttelemetriebox) und zum anderen mit der Antenne. Neben Sensor befindet sich noch ein weiterer Akku in der Box, welcher die 12V für den Sender bereitstellt.

Fotogalerie bisheriger Aktivitäten, Video zur Erklärung der Telemetrie


 
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