Konzeption und Entwicklung einer Testanlage für planetare Rover zur Messung von Bodenparametern

Abstract

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird ein Bodenparametertestgerät methodisch konstruiert. Es beruht auf dem Grundaufbau eines Bevameters. Hauptzweck des Testaufbaus ist es, für die rechnergestützte Simulation möglichst genaue Werte von Bodenparametern zu liefern. Die Bestimmung von charakteristischen Bodenparametern steht dabei im Kontext der Validierung von mathematischen Simulationsmodellen. Dabei werden interativ Einzelrad- und Gesamtfahrzeugmodelle korreliert und die charakeristischen Bodenparameter überprüft. Im ersten Kapitel der Arbeit werden die Aufgabenstellung und die Probleme der bisherigen Bodenmessgeräte gezeigt. Es wird außerdem kurz auf die Umgebungsbedingungen auf dem Mars insbesondere den Boden eingegangen. Die Grundlagen der Bodenmechanik werden im zweiten Kapitel beschrieben. Es wird weiter auf das mechanische Verhalten zwischen Rad und Boden, der sogenannten Terramechanik, eingegangen. Außerdem werden die heute üblichen Messverfahren zur Erlangung der verschiedenen Bodenparameter beschrieben und erklärt. Abschließend wird beschrieben, welche Schritte bei der Konstruktion des Bevameters nötig sind. Der erste Schritt ist dabei eine ausführliche Problembeschreibung, um die Anforderungen an den Messaufbau zu klären. Dazu werden die Anforderungen an die Konstruktion in einer Anforderungsliste erfasst und eine Funktionsstruktur aufgestellt. Eine Untersuchung der Produkte verschiedener Firmen, sowie eine Recherche in Literaturen und Internet zeigt, dass keine vorhandene Lösung den Anforderungen gerecht wird. Nach Abschluss der Problembeschreibung kann mit der Lösungssuche für das Bevameter begonnen werden. Mit Hilfe von Wirkprinzipien werden Lösungen für Teilfunktionen gesucht. Diese Wirkprinzipien werden anschließend in den sogenannten morphologischen Kasten zusammengetragen. Aus diesem Kasten werden Prinziplösungen erstellt und anschließend bewertet. Daraus entsteht ein Konzeptaufbau für das neue Bevameter. Im nächsten Schritt werden Entscheidungen getroffen, die die Fertigung und Entwicklungskosten eingrenzen. Außerdem werden Antriebskonzepte entwickelt und ausgewählt. Anschließend werden die Schritte Konstruktion und Bestellung der Bauteile des Bevameters beschrieben. Am Ende werden der Aufbau und die erste Versuchsdurchführung kurz beschrieben.