Lunochod – Technik/Vergleiche/Referenzierungen

Da bei der Chang’e-3 Mission hier ja doch immer wieder Vergleiche mit Lunochod kommen und ich auch keinen separaten Thread gefunden habe möchte ich hier ein Lunochod-Thema neu eröffnen. Insbesondere kommt dann bei den Beispielen keine OT Diskussion beim  Chang’e-3 Thread auf und eine spätere Suche kann strukturierter erfolgen.

Erstes Thema: hier mal ein paar Infos zum Wärmeregulierungssystem des Lunochod



Die Agenda mit Prinzipübersetzung:

Schematische Darstellung des Wärmesteuerungssystems Lunochod :
1 - Kanal kalter Kreislauf
2 - Kanal heißer Kreislauf
3 - Heizungseinheit
4 - Schirm Einheit
5- Ventilblock Heizung
6 - Dämpfer Erwärmungseinheit
7 - Gas,
8 - Ventil
9 - Anschlussabdeckung
10 - Drei- Stufen-Gebläse 
11 - Sammler
12 – Klappenantrieb
13 - Stufenmechanismus
14 - Federstab
15 - 16 Nockenmechanismus - Drehgeber
17, 18 – Sensoren
19 - Kühler
20 - Verteilerblock Heizung/Luftkühlung
21 – Brennstoff-Element.

Hier sieht man hinten die Schirm Einheit und das außen liegende Brennstoff-Element.
Ich vermute, dass die damalige Elektronik noch diese spezielle physische Abschirmung erfordert hat.
Das Polonium konnte wahrscheinlich dann auch ganz zum Schluß noch eingesetzt werden (Sicherheit und Laufzeit).



Es war ein Radionuklid-Heizelement vom Typ V3-R70-4 mit Brennstoff Radioisotop 210Po im Einsatz. Die Halbwertszeit beträgt ca. 138 Tage. Leistungsdichte beträgt 141 Watt pro Gramm. Es zerfällt zum stabilen Bleiisotop.

Zur Temperatur im Container habe ich unterschiedliche Infos gefunden. Raumtemperatur, durchschnittlich 16°C, obere Grenztemperatur für Elektronikfunktion 80°C
Temperaturregelbereich: 0°-30°

Die Nutzung des „Solarzellendeckels“ für Mondtag/Mondnacht-Regime ist schon damals sehr sinnvoll gelöst worden.


Quellen:
http://www.svoboda.org/content/article/2140435.html

http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/varvarov/7-kont/02.html

http://nemaloknig.ru/read-182263/?page=5

dksk

Da kann man nicht meckern - aus dem Verfügbaren das Beste herausgeholt. Und die Radaufhängung war ja auch schon mal nicht schlecht.

Zur Radaufhängung ein paar Bemerkungen:

Die Räder sind nicht lenkbar. Die Lenkung erfolgt über Richtungs/Drehzahländerung der Räder.
Dadurch war die Traktion eher mit einem Raupenfahrzeug vergleichbar. In dem Bild sieht man gut die Schiebespur der Räder, die nachlaufend aus der selbigen gehen.



Das führt bei der Radaufhängung zu hohen Querkräften. Diese werden in die Aufnahme mit der Drehstabfederung (im Bild    3. Торсион) abgeleitet. Die Schwinge (im Bild  2. Балансир) ist mit dem größten Querschnitt ausgeführt.
Die Rad-Drehmomentaufnahme durch den Oberlenker-Stab ist gegenüber den Querkräften deutlich kleiner dimensioniert. (5. Реактивная тяга)



Um mit der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung ausreichend Vortrieb zu erzeugen und auch Überschusskraft für die seitlichen Schiebebewegungen zu haben war ein kombiniertes Planetengetriebe mit einer Gesamtübersetzung von 1:216 eingebaut. Der Motor und das Getriebe finden vollständig in der Nabe platz.





Bei Blockade oder anderen größeren Problemen mit einem Rad, gab es einen entsprechenden Freilaufmechanismus bis hin zu pyrotechn. Trennung. Daher war auch die Redundanz mit 8 Rädern gewählt worden.
Der aufgeschraubte Deckel und das Lager vorne nehmen die Querkräfte auf (8 Schrauben halten schon was).

Quellen:
http://galspace.spb.ru/index217.html
http://www.enlight.ru/ib/tech/vtm/
http://kik-sssr.ru/10.7.3_Pressa_1_Lunohod.htm

Hier noch ein paar sehr schöne Bilder von Lunochod 3 mit Landeeiheit in voller Pracht.
http://pkk-avia.livejournal.com/53448.html

dksk

Hallo dksk.
pyrotechn. Trennung - bedeutet was?
Rad absprengen oder Antrieb vom  Laufrad trennen.

Hier ist ein Trennmechanismus im Prinzipschaltbild des Getriebes auf der vorderen Nabenspitze gekennzeichnet.
Er wird als Trennmechanismus für Rad und Getriebe/Untersetzung benannt.
Detail Nr. 2 механизм разъединения колеса и редуктора in Abbildung a (links oben)



Die Trennung auf der Abtriebsseite macht aus meiner Sicht auch Sinn. Egal ob im Getriebe oder Motor Pumpe ist - dort ist die günstigste Schnittstelle zum Rad.
Weitere Textpassage:
Пиротехнический заряд по команде с Земли мог перебить вал и в результате неисправное заблокированное колесо стало бы ведомым.
Ich interpretiere den Satz so:
Eine pyrotechnische Ladung kann auf Befehl von der Erde die Welle zertrümmern/zerstören, falls ein Rad blockieren sollte.
Damit kann die Nabenhülse frei laufen. Das Rad verbliebe am Fahrzeug und kann noch die Traglast aufnehmen.

Hier sieht man den Planetenkäfig mit Abstand zur Nabenhülse. Die Verbindung geht über dem vorderen Lager zu der Plattenverschraubung. Im Bereich der Feder und Lamellendichtung müsste dann das Pyroelement platziert sein – an den Modellen ist das sicher inert gemacht und da ist eine Bohrung, die bei den Einsatzfahrzeugen geschlossen ist.



Quellen:
http://futuritigame.info/planet/129

dksk

N'abend,

ich glaube, der folgende Link paßt hierher (falls nicht, bitte löschen):

http://www.planetology.ru/panoramas/lunokhod2.php?page=0&language=english

Dort sind praktisch alle Panoramen, die von Lunochod-2 auf der Mondoberfläche gemacht worden, zu sehen. In maximaler Auflösung.

Gruß
roger50

Das Lunochod hat über ein kombiniertes (Fernseh)Bildübertragungsystem verfügt. Für unterschiedliche Aufgabenstellungen sind daher auch entsprechende Kameras an unterschiedlichen Positionen des Fahrzeuges vorhanden gewesen.
Die Aufgabenstellungen beinhalteten Nahfeldnavigation, Positionsbewertung, Kontrolle der ausgeführten Bewegung, Untersuchung der geologischen und morphologischen und topographischen Merkmale der Mondoberfläche sowie Erdbeobachtung mit Positionsreferenzierung.

Es gab ein Fernsehübertragungssystem (Blickfocusierung), ein Panoramafernsehsystem – siehe Bilder im Link von Roger50 (und Gruß!) und ein Einfachsystem („wenig Frame“) zur Schnappschusserstellung. Die Systeme ergänzen und überlagern sich teilweise, was bei der Interpretation hilfreich ist. Vom Groben ins Feine…





Eine große Problematik der damaligen Zeit war die Bildauflösung  und auch die Übertragungsrate der entsprechenden Signale. Daher kamen auch unterschiedliche, den jeweils für die Aufgabenstellung besten Kompromiss beinhaltende Lösungen zum Einsatz.
Der Empfang der Signale auf der Erde und die entsprechende Weiterverarbeitung stellten eine ähnlich komplexe Herausforderung dar.

Quelle mit weiteren Bildern und Infos:
http://kik-sssr.narod.ru/Lunohod-1.htm

dksk

Wenn man bedenkt, wann das gebaut wurde ...............

Ich finde ja das Antriebssystem mit dem Planetengetriebe und der pyrotechnischen Trennung überraschend aufwändig, vor allem wenn man bedenkt, in welch geringer Stückzahl das gebaut wurde.

Ich kenne jetzt das Antriebs- bzw. konkret das Getriebesystem der NASA-Rover nicht gut genug, um es vergleichen zu können. Aber so eine Trennung des Rades vom eventuell blockierten Antrieb haben die NASA-Rover jedenfalls nicht, und wäre bei Spirit damals bestimmt sehr willkommen gewesen - der Rover könnte dann vielleicht heute noch "leben".

Vielleicht macht sich da zweierlei bemerkbar:

- Der Maschinenbau war, anders als die Computertechnik, vor 50 Jahren schon ähnlich weit entwickelt wie heute. Der Maschinenbau hat von damals zu heute nicht mehr solche Fortschritte gemacht wie die Computertechnik. Naja, kein Wunder, bei einem Verhältnis von, gaanz grob geschätzt, 200 : 70 Jahren (Dampfmaschinenzeit hier, Zuse- und Anti-Enigma-Computer dort).
- Als "politisch relevante" Prestigeprojekte waren damals wohl die Budgets höher als heute, man konnte sich also mehr Aufwand leisten.

Nicht in dieses Bild passt allerdings die Lenkung des Lunochods nach dem Kettenfahrzeugprinzip (Bagger/Panzer). Andererseits, was spricht eigentlich dagegen, außer dass es wenig elegant anmutet...?

Terminus

N'abend,

gerade vor ein paar Tagen war eine interessante Sendung über die Entwicklung von Lunochod im TV (weiß nicht mehr, welcher Sender). Dort wurde darauf hingewiesen, daß es große Probleme mit der Entwicklung dieser Getriebe gab. Bei Vakuumtests kam es immer wieder zum schnellen 'Verschweißen' der Zahnräder. Deshalb hat man sich dann entschlossen, das gesamte Getriebe luftdicht zu kapseln und mit einem neutralen Schutzgas zu füllen (Stickstoff ?).

Das hat sich dann auch gut bewährt.

Gruß
roger50

Das Motor-Getriebe System direkt ins Rad zu bauen hat Vor- und Nachteile. Als Vorteil ist die Redundanz bezüglich der Einzelräder vorhanden. Nachteil ist, dass bei jedem Rad die gesamte Motor-Getriebeeinheit vorhanden sein muss. Bei zentralen Systemen geht nicht unwesentlich Leistung bei der Verteilung verloren. Auch die unabhängige Regelung der einzelnen Räder ist dann nicht trivial.
Beim Lunochod war die Entwicklungssituation ja nich so einfach wie heute.
Von der Betrachtung der Motor Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie der verfügbaren weltraumtauglichen Motoren - über – was brauche ich und wo ist der Arbeitspunkt – kommt es dann zur Lösungsfindung. Die Differenz muss ein Getriebe ausgleichen, wobei das je nach Art und Wirkungsgrad auch wieder was auffrisst. Bürstenlose / elektronisch kommutierte Motoren, die da bezüglich Kennlienie mehr können, gab es wohl in den 60gern aufgrund des Standes der Mechatronik (Schwerpunkt Elektronik) wohl kaum weltraumtauglich und mit expliziter Mondtemperaturfestigkeit.
Bei der gewählten Untersetzung 1:216 ist ein Planetengetriebe in Bezug auf Bauraum, Gewicht und Wirkungsgrad und Integration in ein Gesamtsystem mit umlaufender Nabenhülsenlagerung und Abtriebsschnittstelle wohl doch eine gute Lösung. Die Tribilogie ist natürlich bei der Multimechanik nicht optimal. Die Gesamttoleranzauslegung, Verspannungsauslegung, etc. sind da wohl auch damals mit viel Ausprobieren ins Ziel gekommen. So ein System ist ja eher überbestimmt und ich brauch einfach etwas Elastizität, die das am Drehen hält. Mit Planetengetrieben in Radnähe gab es in den 60gern ja genügend Erfahrung mit erdgebundenen „Spezialfahrzeugen“ und da hat man wohl was genommen, was man kannte.

Heute stehen ja grundsätzlich andere Lösungen zur Verfügung. Angefangen beim Motor selbst und den Getriebebauteilen, Materialen, Verfahren, Tribologie.

Curiosity hat z.B. einen Radantrieb der Fa. Aeroflex., die  LTM1 Motor-Getriebe Einheit. Es ist eine Getriebestufe abtriebsseitig mit 4 zu 1 Untersetzung drangehangen. Wenn ich die Bilder in der Präsi im ersten Link richtig interpretiere ist das auch ein Planetengetriebe.
Auf jeden Fall machen sich da die Jungs schon mal richtig Gedanken.

http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/42048/1/11-1067.pdf

http://www.aeroflex.com/ams/motion/datasheets/MSL_Landing_1_Year.pdf

dksk

N'abend,

hier der Link zu einem 35 min Video über die Entwicklung von Lunochod (in russischer Sprache, die ich leider nicht verstehe. Aber die Bilder sind gut, weil selten):



Gruß
roger50

Danke für das Video Roger

gerade vor ein paar Tagen war eine interessante Sendung über die Entwicklung von Lunochod im TV (weiß nicht mehr, welcher Sender).

Läuft am Sonntag um 23:10 Uhr wieder auf ZDFinfo: "Mit dem Auto auf den Mond"

http://www.zdf.de/ZDF/zdfportal/programdata/08f09dee-c131-3898-beea-3efa0cea90b0/20257421?doDispatch=1

Es gibt noch eine sehr gute Dokumentation unter dem Titel Tank on the Moon. Ich weiss nicht ob diese die gleiche ist, wie die erwähnte. Jedenfalls lief diejenige die ich meinte auch in Deutsch unter anderem auf Arte und Servus TV. Der Titel kommt von einem der etwas kuriosen Umstände der Lunochod-Entwicklung: Es waren Panzer-Entwickler bei der Fahrwerksentwicklung beteiligt. Es wird in der Dokumentation auch darauf eingegangen, dass Lunochod eine sehr wichtige Erfahrung war, für die in Tschernobyl eingesetzten ferngesteuerten Aufräummaschinen.

Hier ein Auszug aus dieser wirklich sehenswerten Dokumentation:

ws

Hier noch der Link zu den Panoramen von Lunochod 1.

http://www.planetology.ru/panoramas/lunokhod1.php?language=english

dksk

Tolle Videos und Bilder von Lunochod!

Kennt ihr zufällig auch Seiten mit Bildern und Daten von den Sample-Return-Missionen Luna 16, 20 und 24?

Hier ist eine Seite mit vielen Bildern und Infos zu Luna 16/20/24 aber auch den referenzierenden Luna-Projekten. Insbesondere die Quellenangabe am Seitenende enthält über 40 weiterführende Links mit ebenso vielen Infos sowohl auf englisch als auch russisch.

http://shvachko.net/teller/?p=1362&lang=en


Ein paar Einzelbilder

Landekonfigurigation


Rückstart


Bilderquelle:
http://epizodsspace.narod.ru/e2/foto-e2/l16.html

dksk

Die Lunochods trugen einen Laserreflektor, mit dessen Hilfe Abstandsmessungen Erde-Mond durchgeführt werden konnten.



Hergestellt wurde der Reflektor von Aérospatiale  Frankreich und in Kooperation CNES mit der Sowjetunion eingesetzt.
http://www.cnes.fr/web/CNES-en/10411-st-1970-first-accurate-measurement-of-the-earth-moon-distance.php

Zusätzliche Infos zur Messung mittels Laser gibt diese Präsi
http://eduscol.education.fr/bd/urtic/phy/?commande=aper&id=2156
www.spc.ac-aix-marseille.fr/phy.../terre-Lune.pps‎ 

(Grundlagen der Physik oder französischen Sprache sind hilfreich)

Hier noch ein Film zur Erklärung des Retroreflektor-Effektes, der genutzt wird um des Strahl gezielt zurück zu senden und dort wieder in einem gestimmten Bereich empfangen zu konnen.



dksk

Die Lunochods trugen einen Laserreflektor, mit dessen Hilfe Abstandsmessungen Erde-Mond durchgeführt werden konnten.

Erst der zweite, oder ?

Hab mir grad die ZDF Reportage angesehen - sachliche ordentliche Doku 

Auf der CNES Seite vom Link steht diese Textpassage:

„But very quickly, the Lunakhod 1 stopped emitting echoes and various interpretations were given at the time:
•   wrong coordinates of the rover?
•   accidental cover closure?
•   retroreflector misalignment?
•   retroreflector deterioration resulting from the very demanding day-night thermal cycle for the optical components?
It was only in 2010, since the Lunar Reconnaissance Orbiter of NASA accurately localised the rover, that a laser shot from New Mexico could detect an echo. The problem was thus probably a wrong localisation of the rover.”

Da das mit Lunochod 2 alles nachhaltiger geklappt hat, ist das auch eher als Info noch auffindbar. Lunochod 1 geriet mit diesem Feature in Vergessenheit ---- bis 2010.
Dank LRO wurde Lunochod 1 genauer lokalisiert und der Retroflector wieder erfolgreich benutzt.
http://www.space.com/20865-soviet-moon-rover-lunokhod-laser.html
dksk

Dank LRO wurde Lunochod 1 genauer lokalisiert und der Retroflector wieder erfolgreich benutzt.
http://www.space.com/20865-soviet-moon-rover-lunokhod-laser.html
dksk

Wieso ist Lunochod 1 überhaupt verlorengegangen? Man hat doch eigentlich gewusst, wo Luna 17 mit dem Rover gelandet ist. Bekannt war auch, in welche Richtung sich Lunochod 1 fortbewegt hat, und soweit mir bekannt ist, wurden anfangs auch zahlreiche erfolgreiche Laservermessungen vorgenommen. Man hätte doch somit nur Laserimpulse zum letzten bekannten Standort von Lunochod 1, oder in dessen nähere Umgebung schicken müssen. Mit der Stelle, von der der Reflektor einen Laserimpuls zurückgeworfen hätte, hätte man den endgültigen Standort von Lunochod 1 sofort wieder lokalisieren können, auch ohne die spätere Hilfe des LRO.

Wilga35

Lunochod 1 geriet mit diesem Feature in Vergessenheit ---- bis 2010.

Ah so - danke

Das Finden der Lunochods mit dem Laser und dessen definierte Reflexion ist ja eine hochkomplexe Aufgabe. Wenn man die 2 mal zurückzulegende Distanz und die dabei auftretenden Abweichungen, Fehler, Ausrichtungsnachführung, atmosphärische Einflüsse und die Positionseinflüsse von Erde, Mond, Lunochod und zurück mit berücksichtigt kommt da schon in der Fehlerrechung einiges zusammen.
Die Laseranlagen waren in den 60gern entwickelt worden und waren in Bezug auf ihr Leistungsvermögen ja Riesendinger. Beim anzunehmenden Wirkungsgrand musste da wahrscheinlich auch beim Stromnetz vorher angemeldet werden, dass mal wieder gelasert wird und genügend Kühlmittel aufgefüllt werden. Die Forscher konnten da sicher auch nur innerhalb enger Grenzen (von Wetter und anderen naturgebundenen Einflüssen ganz abgesehen) arbeiten. Und dann wird wohl irgendwann mal die Vorentscheidung und dann die Finalentscheidung gefallen sein, hier nicht mehr weiter zu suchen oder zu probieren – wenn das Ding weg ist.

Ich hab zur Grundausrichtung des Retroflektors am Lunochod folgende Darstellung gefunden, die aber mit einer weiteren Info ergänzt werden muss.



Auf dem Bild ist ja ein Bereich von +/- 10° zur Erde angegeben. Lt. den Erklärungen auf der Bildursprungsseite

http://79.174.78.50/wiki/%D0%9B%D0%B0%D0%B7%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%9B%D1%83%D0%BD%D1%8B
muss aber von den +/- 10° noch was abgezogen werden. Die Mondlibration, die mit ca. +/- 7° hier zu Buche schlägt.

http://de.wikipedia.org/wiki/Libration



Evtl. können da unsere Astronomiespezialisten noch kompetenter was dazu schreiben.

Somit ist der „sichere“ Ausrichtkorridor auf  2°-3° reduziert.

In der Quelle Nr. 17 auf dem Hauptlink ist ein Word Dokument, in dem das mit den 2° - 3° noch fachspezifischer beschrieben ist.

In dem Hauptlink wird der Fahrer В.Г.Довганя mit der Aussage wiedergegeben, dass sich das Lunochod in einer Ausrichtung nach Osten befand anstatt in einer Südost Ausrichtung, wodurch das Signal auch abgeschwächt wurde. Das hat sicher als systematischer Fehler das Scheitern befördert.

Hier ist der Kollege in Ton und Bild.

ws

Das ist schon ein ganz harter Brocken, das unter allen Umständen bei 2 Himmelskörpern relativ zu einander einzuhalten. Zumal sich die Lunochods ja zwischen den Messungen bewegt haben. Und die Erde und der Mond und die Kontinente und die Luft …..

dksk

Hier mal eine interaktive Infografik zum Lunochod.
Warten bis Lunochod 1 vorgefahren ist und einfach mal überall draufclicken.

http://en.ria.ru/infographics/20101119/161408364.html

dksk