Entwurf eines kombinierten Mast-Mechanismus Leistungsprüfstands sowie Durchführung und Auswertung erster Tests

Abstract

Die vorliegende Studienarbeit beschreibt die Entwicklung einen Leistungsprüfstands, mit dem Belastungstests an CFK-Masten (engl. Booms) durchführbar sind. Der besondere Querschnitt ermöglicht es, die Booms ohne Materialbeschädigungen aufzurollen und platzsparend zu verstauen. Die Masten wurden vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) entwickelt und werden beispielsweise beim GOSSAMER-Projekt verwendet. Dabei handelt es sich um eine Solarsegel-Mission, welche eine treibstofflose Antriebstechnologie zum Ziel hat. Aufgrund des geringen Ladevolumens der Trägerrakete, werden die Masten und das Segel aufgerollt und erst nach erreichen der Zielumgebung entfaltet. Die zu testenden Masten sind die tragenden Elemente des Satelliten und sorgen für die notwendige Systemstabilität. Zielsetzung des Prüfstands ist es, die während des Entfaltungsprozesses auftretenden Kraft- und Momentenkombinationen abzubilden, um eine Aussage über die Belastungsgrenzen der CFK-Masten zu erhalten. Eine weitere Aufgabe ist es, den Einfluss möglicher Störgrößen zu unterbinden, welche die Messwerte negativ beeinflussen könnten. Daher muss die Konstruktion in der Lage sein die Gravitationskraft bestmöglich zu kompensieren. Zu Beginn der wissenschaftlichen Arbeit erfolgt eine Literaturrecherche zum Test von ultraleichten Raumfahrtmechanismen unter Erdgravitation. Anschließend werden die verschiedenen Phasen der Konstruktion und Testdurchführung in einer Zeitplanung dokumentiert. Als dritter Schritt wird das Konzept erstellt, auf welches die anschließende Konstruktion basiert. Darauf aufbauend erfolgt die Durchführung der Belastungstest und als letzter Schritt die Auswertung der Messergebnisse. Der entwickelte Versuchsaufbau ermöglicht die Durchführung erster Belastungstest und liefert qualitativ verwertbare Aussagen über die ertragbaren Belastungen während des Entfaltungsprozesses.