Konstruktionsanalyse der Curiosity Räder II
Curiosity Rad im Teilschnitt
Der Schnittverlauf befindet sich im Bereich des Morse-Code, im Hintergrund sieht man eine gerade verlaufende Profilrippe. Zwischen den beiden Versteifungsringen sieht man den Befestigungsflansch für die Speichen, 2 Sacklochbohrungen mit Gewinde. ältere Radvarianten haben hier eine Durchgangsbohrung und die Speiche wurde von der Radaußenseite verschraubt.
Bildquelle: Eigenerstellung durch Wotan.
Kraftverlauf
Die Gewichtskraft des Rovers wird über das Chassis auf die Wippen, Rocker-Bogie-System, auf die Antriebseinheiten der Räder übertragen. Hier kommt nun zur Gewichtskraft noch das von den Antriebsmotoren erzeugte Drehmoment hinzu. Die Kombination aus aus Gewichtskraft und Moment wird über den Antriebsflansch in die Speichen und dann über die Versteifungsringe auf die Radlauffläche übertragen. Da diese Stelle, Ansicht Y, asymmetrisch angeordnet ist, wird an der Seite an der sich der größere Teil der Radlauffläche befindet die größten Kräfte übertragen. Deshalb sind hier Details wie Übergangsradien von Bedeutung. In Belastungstest zeigt die NASA Räder mit Materialversagen genau an dieser Stelle, ein Rad das sich, durch Rißbildung, entlang der Versteifungsring in zwei Hälften geteilt hat.
Woman Working on Mars: Amanda Steffy
NASA Video mit Belastungstest der Curiosity Räder.
Einzelheit Y
zeigt die Versteifungsringe die als Befestigungsflansch für die Speichen genutzt werden. Auf vielen Fotos kann man diesen Bereich erkennen da er sich nicht verformt und sich deutlich in der Radaußenhaut abzeichnet.
Bildquelle: Eigenerstellung durch Wotan.
Bild von der Mastcam: Left (MAST_LEFT) onboard NASA's Mars rover Curiosity on Sol 494
zeigt wie sich die Versteifungsringe in der Außenhaut des Rades abzeichnen.
Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Einzelheit Z
zeigt die Umkantung oder vertikaler Rand der Radaußenseite.
Bildquelle: Eigenerstellung durch Wotan.
Federungseigenschaften der Räder
die Räder wurden so fragil gebaut um natürlich Gewicht zu sparen und sie sollten sich verformen können damit federnde und dämpfende Eigenschaften entstehen.
Man wollte keine Klapperkiste, fahre einmal mit einem Einkaufswagen (stabile aber starre Räder) aus dem Supermarkt über Kopfsteinpflaster, dann weist du was eine Rappelkiste ist. Klappern rappeln sind wechselnde Beschleunigungen Vibrationen, diese führen in der Dauerfestigkeit zur Materialermüdung, Risse, Kontaktschwierigkeiten usw.. Deshalb hat man Federungseigenschaften, wie sie ein luftgefüllter Reifen gewährleistet, nach entwickelt.
Die Speichen, eine besondere Konstruktion, geben den Rädern nicht nur die Möglichkeit der radialen Verformung sondern auch Neigungen zur Achse werden gefedert und gedämpft.
In der Radkonstruktion steckt schon eine gewisse Redundanz, die Radeigenschaften mögen sich verschlechtern aber ist ein Totalausfall eher unwahrscheinlich, es sei denn verbogene Blechteile kappen die Verbindungsleitungen zu den Antriebsmotoren.
Grüße
Wotan
Konstruktionsanalyse der Curiosity Räder I
Fortsetzung folgt:
Fertigung der Räder