Präzision für den Weg ins All – Gleitlagertechnik von Carl Hirschmann im Einsatz bei der ArianeGroup
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Die Gleitlagertechnik des Unternehmens kommt unter anderem in Satellitenbauteilen sowie in der europäischen Trägerrakete Ariane 6 zum Einsatz. Die Bauteile müssen dort extremen Bedingungen standhalten – von kryogenen Temperaturen bis hin zu hohen Beschleunigungen beim Raketenstart und dem Vakuum des Weltraums.
Langjährige Partnerschaft in der Raumfahrt
Die Zusammenarbeit zwischen Carl Hirschmann und der ArianeGroup reicht mehr als ein Vierteljahrhundert zurück.
In verschiedenen Raumfahrtsystemen, kommen seit Jahrzehnten Gelenklager und Gelenkköpfe von Carl Hirschmann zum Einsatz. Diese Bauteile ermöglichen präzise Bewegungen innerhalb mechanischer Strukturen und gewährleisten gleichzeitig eine zuverlässige Aufnahme von Belastungen.
Mit der neuen europäischen Trägerrakete Ariane 6 wurde die bewährte Technologie auch in die aktuelle Generation der europäischen Raumfahrt integriert. Der Erstflug der Ariane 6 fand am 9. Juli 2024 statt. Bereits zuvor wurden Komponenten mit Carl-Hirschmann-Gleitlagertechnik in umfangreichen Testkampagnen eingesetzt.
Einsatz in der Ariane-6-Oberstufe
In der Ariane 6 sind Gleitlager von Carl Hirschmann in mehreren strukturellen Baugruppen integriert, unter anderem in der Trägerplattform für Avionik-Komponenten in der Oberstufe.
Bildnachweis: Screenshot YouTube Flight VA267 | Amazon Leo LE-01 | Ariane 6 | Arianespace
Bildunterschrift: Oberstufe Ariane 6
Die Gleitlager sorgen innerhalb dieser Struktur für zuverlässige mechanische Verbindungen und Bewegungsführung.
Darüber hinaus finden Carl-Hirschmann-Gelenkköpfe Anwendung in der Helium Tank Support Struktur, wo sie über CFK-Verbindungselemente in die Konstruktion eingebunden sind.
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Bildunterschrift: Helium Tank Support Struktur | Carl Hirschmann Gleitlagertechnik integriert in CFK-Verbindungselemente
Bevor die Ariane 6 ihren ersten Flug absolvierte, wurden entsprechende Baugruppen in verschiedenen Testmodulen erprobt. Dazu zählen unter anderem das Combined Test Module (CTM) für integrierte Systemtests sowie das Hot-Fire Module (HFM) für Triebwerkstests unter realen Betriebsbedingungen.
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Extreme Belastungen beim Raketenstart
Die Anforderungen an mechanische Komponenten in der Raumfahrt sind außergewöhnlich hoch. Während des Starts wirken enorme dynamische und statische Kräfte auf die Struktur der Rakete sowie auf die darin integrierten Baugruppen.
Die Avionikstruktur und die Nutzlast sind dabei starken Vibrationen, akustischen Belastungen und Beschleunigungen ausgesetzt. In Spitzen können beim Start Beschleunigungen von bis zu 6 g auftreten.
Hinzu kommen weitere Belastungen wie:
- Stoßkräfte bei der Stufentrennung
- aerodynamische Kräfte auf die Struktur
- dynamische Lasten während des Fluges
Nachdem die Oberstufe der Ariane 6 gezündet hat und die Rakete die Erdatmosphäre verlässt, befinden sich Rakete und Nutzlast vollständig im Vakuum des Weltraums.
Temperatur, Vakuum und Strahlung
Neben mechanischen Belastungen müssen die eingesetzten Komponenten auch extremen Umweltbedingungen standhalten.
Ein wesentlicher Faktor sind kryogene Temperaturen, die durch den Einsatz typischer Raketentreibstoffe wie flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff entstehen können. Bauteile im Umfeld dieser Systeme werden dadurch extrem niedrigen Temperaturen ausgesetzt.
Nach dem Eintritt in den Weltraum kommen weitere Einflussfaktoren hinzu. Dazu gehören unter anderem:
- das vollständige Vakuum des Alls
- starke Temperaturschwankungen
- direkte Sonnenstrahlung auf strukturelle Bauteile
So wirken beispielsweise im Bereich der Heliumtanks nach der Stufentrennung direkte Strahlungseinflüsse auf die dort verbauten Gelenkköpfe.
Sonderlösungen für Raumfahrtanwendungen
Für die Anwendungen in der Ariane-Raketenfamilie liefert Carl Hirschmann ausschließlich kundenspezifisch entwickelte Sonderteile. Die eingesetzten Gelenklager und Gelenkköpfe verfügen über speziell entwickelte Geometrien sowie angepasste Beschichtungen.
Diese Konstruktionen werden exakt auf die jeweiligen mechanischen und thermischen Anforderungen abgestimmt. Neben Belastbarkeit und Präzision spielt dabei auch die Umgebung der Montage eine wichtige Rolle.
Die Integration der Komponenten erfolgt beispielsweise bei der Montage der Ariane-6-Oberstufe in Reinräumen am Standort Bremen. In diesen kontrollierten Umgebungen müssen alle Bauteile frei von Partikeln und Verunreinigungen sein, um Fehlfunktionen oder Schäden an empfindlicher Elektronik im späteren Betrieb zu vermeiden.
Zuverlässige Technologie für anspruchsvolle Anwendungen
Die Gleitlagertechnik von Carl Hirschmann hat sich in Raumfahrtprojekten über viele Jahre hinweg bewährt. Die bisherigen Lieferungen für Anwendungen in der Ariane-Raketenfamilie zeigen eine hohe Zuverlässigkeit im Betrieb und erfüllen die strengen Anforderungen der Raumfahrtindustrie.
Neben der Produktqualität ist auch die technische Zusammenarbeit ein wichtiger Bestandteil der langjährigen Partnerschaft. Carl Hirschmann unterstützt Entwicklungs- und Integrationsprozesse mit technischem Know-how und entwickelt Lösungen, die exakt auf die jeweiligen Anwendungen zugeschnitten sind.
Perspektiven für zukünftige Raumfahrtprojekte
Auch zukünftige Trägersysteme werden weiterhin hochpräzise mechanische Komponenten benötigen. Insbesondere bei steigenden Anforderungen an Effizienz, Gewicht und Belastbarkeit gewinnen spezialisierte Verbindungselemente zunehmend an Bedeutung.
Die Erfahrung aus mehr als zwei Jahrzehnten Raumfahrtanwendungen bildet dabei eine solide Grundlage für weitere Entwicklungen und mögliche zukünftige Projekte im europäischen Raumfahrtprogramm.
Über ArianeGroup
ArianeGroup ist ein Industriekonzern, der Missionen zur Sicherung der Souveränität in den Bereichen Raumfahrt und Verteidigung durchführt. Mit mehr als 8.700 hochqualifizierten Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in Frankreich und Deutschland verfügt ArianeGroup über einzigartiges Know-how für den Zugang zum Weltraum. Die Kompetenzen des Unternehmens decken das gesamte Spektrum ziviler und militärischer Trägerraketensysteme ab, vom Entwurf über die Entwicklung, Fertigung, Integration, Flugvorbereitung und Instandhaltung bis hin zur Demontage. ArianeGroup ist Hauptauftragnehmer der ESA für die europäische Trägerrakete Ariane 6 und der französischen Beschaffungsbehörde DGA für die strategische ballistische Rakete M51 der französischen ozeanischen Abschreckungsstreitkräfte.
Als weltweit anerkannter Spezialist für innovative und wettbewerbsfähige Lösungen beherrscht ArianeGroup die fortschrittlichsten Technologien und Anwendungen, von Treibstoffchemie und Verbundwerkstoffen bis hin zu Flüssig- und Feststoffantrieben sowie elektrischen Antrieben für Raumfahrtanwendungen. Zudem bietet ArianeGroup sowohl selbst als auch über seine Tochtergesellschaften Sodern, Pyroalliance, Nuclétudes und APP eine breite Palette von Ausrüstungen und Dienstleistungen für Raumfahrt, Verteidigung und Industrie an.
Im Bereich Trägerraketen vermarktet und betreibt der Konzern über seine Tochtergesellschaft Arianespace die für die ESA entwickelten Trägerraketen Ariane 6 und Vega-C. Die Tochtergesellschaft MaiaSpace entwickelt und vermarktet die wiederverwendbare Trägerrakete Maia.
ArianeGroup ist ein Gemeinschaftsunternehmen von Airbus und Safran, an dem beide mit je 50 Prozent beteiligt sind. Der konsolidierte Umsatz des Konzerns im Jahr 2025 belief sich auf 2,6 Milliarden Euro.
Bildnachweis: ©2024 ESA-CNES-ARIANESPACE/OPTIQUE VIDÉO DU CSG / S MARTIN – P PIRON