Landingsstel til rumfartøjer
Se, hvordan John Evans’ Sons, som er en del af Lesjöfors' netværk af specialiserede producenter, udviklede konstantkraftfjedre til Mars 2020-roveren Perseverance.
Problemfri udfoldning af landingsstel til rumfartøjer
NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL), en afdeling under California Institute of Technology, kontaktede Lesjöfors' netværk for at få præcisionsfjedre til Mars 2020-roveren Perseverance.
Fjedrene skulle kunne modstå opsendelsen, rejsen gennem det ydre rum og forholdene på en anden planets overflade. John Evans’ Sons, en specialiseret søstervirksomhed i Lesjöfors, leverede konstantkraftfjedre til affjedringssystemet på NASA's Curiosity-rover i 2012. Da JPL begyndte at planlægge Mars 2020, vendte de tilbage til et leverandørnetværk, som de vidste, de kunne stole på, fordi komponenterne havde fungeret præcis som beregnet på Mars' overflade.
Sådan leverer Lesjöfors' netværk enestående ingeniørløsninger til rumfartsindustrien
Lesjöfors er et globalt netværk af specialiserede producenter af fjedre og stansede komponenter. Hver producent har indgående ekspertise inden for sit produktområde, hvilket er særligt værdifuldt for kunder med komplekse krav.
Til Perseverance-missionen var specialisten i Lesjöfors' netværk John Evans’ Sons, vores producent af båndfjedre i Pennsylvania, som har en af verdens mest avancerede afdelinger for konstantkraftfjedre.
Projektet udviklede sig til et 22 måneder langt ingeniørsamarbejde – et samarbejde, der bragte vores komponenter helt til Mars' overflade.
De tekniske udfordringer ved landingsstel til rumfartøjer
Konstruktion af fjedre til NASA's Mars 2020-rover Perseverance adskiller sig grundlæggende fra selv de mest krævende anvendelser inden for luftfart på Jorden. Komponenterne skal fungere fejlfrit gennem en levetid, der begynder i det øjeblik, raketten forlader affyringsrampen, og som kan fortsætte i årtier på Mars' overflade.
Temperatur: ekstreme temperatursvingninger
Temperaturen på Mars' overflade varierer fra −220 °F ved polerne til +70 °F nær ækvator. Affjedringskomponenterne skal bevare deres dimensionsstabilitet og ensartede mekaniske ydeevne over en temperaturforskel på næsten 265 °F uden mulighed for eftersmøring eller justering. Materialevalg og specifikationer for varmebehandling er afgørende fra begyndelsen.
Vibrationer: belastning ved opsendelse og stødabsorbering
Opsendelsen med Atlas V udsætter roveren for vedvarende vibrationsbelastninger over et bredt frekvensspektrum. Fjedrene skal absorbere og overføre disse kræfter uden udmattelsesbrud eller permanent deformation – et krav, der forudsætter både præcis geometri og en grundig forståelse af, hvordan det valgte materiale reagerer på cyklisk belastning.
Vakuum: miljøet med næsten vakuum under rejsen
Under den syv måneder lange rejse til Mars befinder roveren sig i vakuum i det ydre rum. Afgasning fra materialer, migration af smøremidler og forskelle i varmeudvidelseskoefficienter er alle væsentlige tekniske problemstillinger. Hvert materiale i enheden skal vurderes med hensyn til vakuumkompatibilitet.
Terræn: uforudsigelige forhold på landingsstedet
Jezero-krateret på Mars består af områder med opsprækket klippe, fint regolit og betydelige højdeforskelle. Perseverances rocker-bogie-affjedring skal hele tiden opretholde ensartet kontakt mellem hjulene og underlaget. Det kræver en fjederkraftprofil, der forbliver forudsigelig og lineær gennem roverens fulde bevægelsesområde.
Disse krav påvirker hinanden. Et materiale, der er velegnet med hensyn til temperatur, kan opføre sig uforudsigeligt i vakuum. En geometri, der er optimeret til at modstå opsendelsen, kan medføre en ulineær kraft, som forstyrrer navigationen i terrænet. Udfordringen, som Lesjöfors' netværk fik til opgave at løse, var at håndtere alle fire krav på én gang uden mulighed for justering på stedet.
Materialevalg til ekstreme miljøer: et af Lesjöfors' specialområder
Før en eneste fjeder kan vikles, skal det rigtige materiale vælges. På en mission, hvor komponenterne ikke kan udskiftes, er materialevalget en af de vigtigste tekniske beslutninger.
Konstantkraftfjedre, der skal fungere i Mars' atmosfære, kræver et materiale, som opfylder flere modstridende krav på samme tid:
- Tilstrækkelig flydespænding og udmattelsesstyrke til at modstå vibrationerne under opsendelsen og gentagne udfoldningscyklusser
- Dimensionsstabilitet over et temperaturområde på mere end 265 °F
- Vakuumkompatibilitet uden afgasning eller migration af smøremidler, som kan forurene følsomme instrumenter
- Ensartet elasticitetsmodul over hele temperaturområdet, så kraften forbliver forudsigelig
Bånd af rustfrit stål af høj kvalitet, nøje specificeret og indkøbt med fuld materialesporbarhed, opfyldte disse krav til Perseverance.
Udvikling af konstantkraftfjedre til NASA's Mars 2020-rover Perseverance
En konstantkraftfjeder er et forspændt bånd af fladt fjedermateriale, som præcisionsvikles til en tæt rulle. I modsætning til en traditionel spiralformet tryk- eller trækfjeder, der genererer en kraft, som er proportional med udbøjningen i henhold til Hookes lov, leverer en konstantkraftfjeder en næsten ensartet kraft over hele udtræksområdet – et grundlæggende krav til en sekshjulet planetrover.
Perseverances rocker-bogie-affjedring, den samme kinematiske konstruktion, som blev valideret på Curiosity, er udviklet, så alle seks hjul kan bevare kontakten med underlaget samtidig, når roveren passerer forhindringer på størrelse med hjulenes egen diameter. Systemet fungerer helt passivt uden aktuatorer eller aktiv styring. Balancen mellem hjulenes kontakttryk mod underlaget og roverens masse håndteres udelukkende gennem den mekaniske konstruktion.
Konstantkraftfjedrene understøtter systemet ved at levere den ensartede og forudsigelige mekaniske funktion, som den kinematiske kæde i rocker-bogie-affjedringen er afhængig af.
Udviklingsforløbet: et 22 måneder langt samarbejde
Arven: 175 års præcisionsteknik – og en planet længere væk
JPL valgte Lesjöfors' netværk til projektet, fordi vores ingeniører har den dybdegående viden, der kræves for at arbejde på specifikationsniveau, fremstillingspræcisionen til at overholde tolerancerne og den dokumentationsdisciplin, som sådanne krævende programmer forudsætter.
De forpligtede sig til en næsten to år lang fælles udviklingsproces – den type partnerskab, der kun fungerer, når begge parter bidrager med reel teknisk ekspertise.
Mars-missionen med Perseverance er den fjerneste ibrugtagning i vores netværks historie. Vi er overbeviste om, at det ikke bliver sidste gang, vores komponenter bruges et ekstraordinært sted.
Samme standard: alle brancher, alle anvendelser
I mere end 175 år har Lesjöfors udviklet fjedre og stansede komponenter til anvendelser, hvor fejl ikke er en mulighed. Den tekniske grundighed, der blev anvendt på fjedrene til Perseverance, afspejler vores tilgang til alle anvendelser i alle brancher.
Vores materialesporbarhed sikrede, at hvert bånd af rustfrit stål i Perseverances affjedring kunne spores gennem hele sin produktionshistorik. Den samme standard gælder for fjedre til implanterbart medicinsk udstyr og kritiske forsvarssystemer.
Procesdokumentationen, der opfyldte NASA's krav, svarer til den, som vores kunder i regulerede brancher er afhængige af. Testprogrammet, der udsatte Perseverances fjedre for omfattende afprøvning før opsendelsen, er det samme, som anvendes til komponenter i offshoreboreudstyr og affjedringssystemer til køretøjer med høj belastning.
Mars øgede indsatsen, men de arbejdsmetoder, som projektet krævede, fandtes allerede hos John Evans’ Sons som en del af Lesjöfors' netværk.
Læs mereFjedre til en norsk olieplatform
Lesjöfors udviklede en serie ekstra robuste trykfjedre, der er designet til at reducere belastningen på boreudstyr (og dermed også skader) offshore.
Læs mereInnovativ forbedring af bilproduktion.
Lesjöfors samarbejdede med Polestar om at udvikle og videreudvikle innovative affjedringsfjedre til den begrænsede serie af højtydende Polestar 2 BST edition 270.
Læs mereInnovativ rampe til mennesker med handicap
Tilgængelighedsforbedringer starter med smart design. Find ud af, hvordan Lesjöfors gasfjedre gør ramper til mennesker med handicap lettere, mere jævne og mere brugervenlige.
Find ud af mere om de brancher, vi arbejder med
Ressourcer og support
- Få mere at vide om Lesjöfors
Om Lesjöfors
- Kontakt vores team af eksperter
Kontakt og support
- Udforsk FAQs og rådgivning
FAQ og teknisk rådgivning