Entwicklung eines Referenzdesigns einer hochverfügbaren Leistungsversorgungseinheit für das Shefex III- Navigationssystem

Abstract

Im Jahr 2005 legte das DLR mit dem Launch des ersten SHEFEX Flugkörpers vor dem europäischen Nordmeer am Rande der Insel Andøya den Grundstein für eines seiner größten Programme auf der Suche nach neuen Technologien für bevorstehende Weltraummissionen. Neun Minuten dauerte der Flug und endete in 190 Kilometern Entfernung auf dem Meeresgrund der norwegischen See. Ein voller Erfolg. SHEFEX steht für die Abkürzung „Sharp Edge Flight Experiment“. Ein im Sinne der Wissenschaft im Jahre 2001 entstandenes Programm zur Erforschung neuer Thermalschutzkonzepte für wiedereintrittsfähige Raumgleiter. Gute acht Jahre nach Abschluss der ersten SHEFEX-Mission steckt die dritte Generation des Raumgleiters im Anfangsstadium der Entwicklung. Am Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen entsteht im Rahmen des SHEFEX III Flugexperiments ein hybrides Navigationssystem. Das Navigationssystem für SHEFEX III soll erstmalig konsequent N+1 redundant aufgebaut werden wie es bei unbenannten Raumfahrtmissionen in kritischen Systemen üblich ist. Für dieses Navigationssystem wird eine ebenfalls redundant aufgebaute hochverfügbare Leistungsversorgungseinheit gefordert. Mit dieser Thematik beschäftigt sich der Inhalt dieser Bachelorthesis. Im Rahmen dieser Ausarbeitung werden Redundanzkonzepte zur Leistungsversorgung für das hybride Navigationssystem der SHEFEX III Mission analysiert und auf Basis dieser Betrachtungen ein Systemdesign entworfen. Es wurde recherchiert mit welchen Methoden sich Schaltregler in heißer Redundanz betreiben lassen und welches dieser Konzepte für einen fehlertoleranten Systemaufbau geeignet ist. Weiter werden Präventionsmaßnahmen gegen hohe Einschaltströme und Fehlsituationen der Konverter sowie Fehler der Geräte zum Schutze des Gesamtsystems getroffen. Geeignete Schaltregler wurden recherchiert, Präventionsmaßnahmen gegen EMV-Störungen erstellt. Mit einem ersten Testaufbau wird die Eignung des Systems untersucht. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein Konzept für eine bis zum Versorgungsbus der Geräte redundant aufgebauten Leistungsversorgungseinheit für das SHEFEX III Navigationssystem.