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Active slosh control and damping - Simulation and experiment

Konopka, Martin und De Rose, Francesco und Strauch, Hans und Jetzschmann, Christina und Darkow, Nicolas und Gerstmann, Jens (2018) Active slosh control and damping - Simulation and experiment. Acta Astronautica. Elsevier. doi: 10.1016/j.actaastro.2018.06.055. ISSN 0094-5765.

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Kurzfassung

Future reignitable cryogenic upper stages perform long ballistic coasting phases in earth orbit. During those coasting phases, the tanks are loaded with liquid propellants and propellant sloshing occurs due to external disturbances or attitude change maneuvers. The sloshing propellant motion induces reaction forces and torques acting on the space vehicle structure, e.g. rocket upper stages. To keep the upper stage at the desired target attitude, the guidance, navigation, and control (GNC) algorithm commands thruster firings to counter the fluid forces. At ArianeGroup (AG), the Final Phase Simulator FiPS aims at simulating the coupling between fluid mechanics, GNC, and rigid body dynamics. To validate the coupling of GNC with linear lateral water sloshing, on ground experiments at the German Aerospace Center's Hexapod sloshing facility were performed. It was demonstrated that the developed control algorithm is able to damp the linear lateral sloshing within 4 s. FiPS simulations of the open and closed loop sloshing experiments showed that the experimental forces are matched with an uncertainty of less then 5% for open loop phases. For closed-loop phases the simulations match the experimental damping intervals with an accuracy of better than 5% and the force amplitude with an accuracy of about 20%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/121862/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Active slosh control and damping - Simulation and experiment
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Konopka, MartinMartin.Konopka (at) ariane.groupNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Rose, FrancescoAriane GroupNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Strauch, HansHans.Strauch (at) airbus.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jetzschmann, ChristinaAirbus Defence & Space GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Darkow, NicolasNicolas.Darkow (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerstmann, JensJens.Gerstmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2018
Erschienen in:Acta Astronautica
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.actaastro.2018.06.055
Verlag:Elsevier
ISSN:0094-5765
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Sloshing Computational fluid mechanics Control GNC Coupled simulation
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Leitprojekt - Forschungsverbund Oberstufe (alt)
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Transport- und Antriebssysteme
Hinterlegt von: Behnke, Manuela
Hinterlegt am:27 Sep 2018 11:40
Letzte Änderung:22 Jun 2023 10:02

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