Entwicklung einer Aufnahmevorrichtung für eine Mikroschubwaage in Kryovakuumumgebung

Abstract

Die Versuche zur Entwicklung der beheizten Aufnahmevorrichtung wurden in den beiden Vakuumanlagen STG-MT und STG-CT des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt in Göttingen durchgeführt. Mithilfe der bereits wissenschaftlich bekannten Parameter der Wärmeleitfähigkeit, des Emissionsgrades und der Ausgasraten verschiedener Materialien wurde eine Aufnahmevorrichtung aus Aluminium gefertigt. Für die Beheizung der Aluminiumvorrichtung wurden Heizfolien verwendet, die auf die Au¨senseite der Aufnahmevorrichtung befestigt wurden. In ersten Experimenten wurden die Wärmeverteilung innerhalb von Aluminiumplatten, sowie deren Wärmeabstrahlung untersucht. Im späteren Verlauf wurde für die weiteren Messungen eine Aluminiumbox der Firma Alutec-München verwendet. Die Versuche mit der Aluminiumvorrichtung ergaben, dass eine Erwärmung der Schubwaage im inneren der Aufnahmevorrichtung durch die indirekte Heizung mittels Wärmestrahlung ermöglicht werden kann. Dies liegt vor allem an der Öffnung an der oberen Seite der Aufnahmevorrichtung, welche im Vergleich zur restlichen Aufnahmevorrichtung verschwindend klein ist. Durch diese Öffnung kann nur wenig Wärmestrahlung entweichen und die restliche Wärmestrahlung bleibt innerhalb der Aluminiumvorrichtung. Über die Zeit kann so ein homogenes Wärmefeld in der Aufnahmevorrichtung erzielt werden. Neben den Versuchen wurde eine Integration der Schubwaage in die Aufnahmevorrichtung entworfen. Das Hauptaugenmerk lag hierbei auf der Stabilisierung der Schubwaage. Da die Aluminiumvorrichtung nur eine Wandstärke von 1 mm besitzt, wurde die Stabilisierung über den Messtisch, auf welchem die Aufnahmevorrichtung befestigt wurde realisiert. Möglich war dies, indem die Mikroschubwaage über vier Standfüße direkt mit dem Messtisch verschraubt wurde. Da die eingebrachte Schubwaage mit Messtisch und beheizter Aufnahmevorrichtung zu schwer für die bisherigen Anbringungsmöglichkeiten in der Kryo-Vakuumanlage STG-CT des DLRs in Göttingen war, wurde in einem letzten Schritt eine neue Befestigung des Messtisches entwickelt und hergestellt. Realisiert wurde dies über ein Schienenprofil, so dass andere schwerere Experimente ebenfalls über die neue Anbringung befestigt werden können. Neben der Aufnahmevorrichtung und deren Befestigung wurden ebenfalls, die Kabel der Elektronik und der Sensorik verlängert um ein Betrieb der Mikroschubwaage in der Kryo-Vakuumumgebung der STG-CT zu ermöglichen.