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Pumpen mit Elektromotor für orbitale Trägerraketen

Im November 2022 richtete Vanzetti Engineering gemeinsam mit dem Polytechnikum Turin (Politecnico di Torino) ein Doktorandenprogramm ein, das sich mit der Untersuchung von durch Elektromotoren angetriebenen Pumpen befasst. Diese Geräte verfügen über umfangreiche Anwendungsmöglichkeiten, wobei eine der faszinierendsten und technologisch neuartigsten der Einsatz in orbitalen Trägerraketen ist. Insbesondere nach mehreren erfolgreichen Starts von Trägerraketen durch ein bekanntes US-Luftfahrtunternehmen, dessen Triebwerke diese Technologie nutzen, entwickelte dieser Markt ein überaus schnelles Wachstum. Die Aufgabe der Pumpen in einer Trägerrakete ist die Unterdrucksetzung der Treibstoffe (z. B. LOX [flüssiger Sauerstoff] und LNG [flüssiges Erdgas]), die vom Behälterdruck auf einen für die Brennkammer geeigneten Druck angehoben werden müssen. In der Kammer reagieren die Treibstoffe miteinander und setzen die nötige Energie frei, die den zum Raketenstart erforderlichen Schub erzeugt.

Bei traditionellen Konfigurationen erfolgt der Pumpenantrieb mit speziellen Turbinen, jedoch zeigten neuere Herangehensweisen, dass in bestimmten Fällen statt Turbinen batteriebetriebene Elektromotoren eingesetzt werden können. Die diesbezügliche wissenschaftliche Literatur sieht in dieser Lösung den großen Vorteil, dass sie sowohl die mechanische Komplexität als auch die Entwicklungskosten für das Versorgungssystem der Motoren verringert. Allerdings eignet sich diese Konfiguration aufgrund der aktuellen technologischen Limitierung der Batterieenergiedichte nur für kleine Trägerraketen. Die jüngsten Trends der so genannten „New Space Economy“ – ein in den letzten Jahrzehnten entstandenes Geschäftsmodell und Basis für die Gründung einiger privater Raumfahrtunternehmen – scheinen exakt auf kleine Trägerraketen, die in der Lage sind, Konstellationen von Nanosatelliten in die Umlaufbahn zu katapultieren, zugeschnitten zu sein.

Diese von der Universität und dem Unternehmen verwirklichte Forschungsinitiative, die eine dreijährige Laufzeit besitzt, wird von Vanzetti Engineering über ein Doktorandenstipendium komplett finanziert. „Als Empfänger des Promotionsstipendiums führe ich in den ersten Monaten vorbereitende Tätigkeiten wie eine Literaturrecherche, ein Studium der wissenschaftlichen Literatur zum Thema Elektropumpen und eine Analyse der Pumpen durch, die Vanzetti Engineering für den Marinebereich hergestellt“, kommentiert Giacomo Gedda, Doktorand der Luft- und Raumfahrttechnik am Polytechnikum Turin.

Das Projekt, das die Kompetenzbildung im Bereich Turbomaschinen unterstützt und aufgrund seines umfangreichen Anwendungsspektrums beeindruckt, besitzt sowohl für das Polytechnikum Turin als auch für Vanzetti Engineering große Vorteile. „Dieses Projekt stärkt im Bereich der Forschung die Zusammenarbeit der Universität mit lokalen Unternehmen und verleiht dem auf das Gebiet Tieftemperaturpumpen für den Schiffs-, Automobil- und Industriebereich spezialisierten Unternehmen Vanzetti Engineering neue Möglichkeiten, Forschung in einem schnell wachsenden Hightech-Bereich wie der Luft- und Raumfahrt zu betreiben“, erklärt Valeria Vanzetti Ghio, alleinige Geschäftsführerin von Vanzetti Engineering.