STRUKTURMECHANIK ENTFALTBARER CFRP BOOMS: ANALYSE, HERSTELLUNG, VERIFIKATION UND ANWENDUNG ADAPTIVER KONZEPTE

Abstract

Geometrisch große, ultraleichte Raumfahrtsysteme auf Grundlage entfaltbarer Strukturkomponenten gewinnen für zukünftige Missionen zunehmend an Bedeutung. Das DLR Institut für Strukturmechanik entwickelt Entfaltungskonzepte für ultraleichte Masten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFRP Booms), die sich innerhalb eines sehr kleine Transportvolumens verstauen lassen. Spezielle auf probabilistischen Annahmen basierende Analyseverfahren werden in der Designphase eingesetzt und mit experimentellen Untersuchungen korreliert. Weitere Schwerpunkte bilden die Entwicklung kosteneffizienter und qualifizierter Fertigungskonzepte für sehr lange Booms und die Verifikationsstrategie inklusive Bodenentfaltungstests. Adaptive Konzepte sind eine effektive Maßnahme zur Reduzierung der Schwingungsamplituden der sehr großen, flexiblen und niederfrequenten Systeme. Sie konnten erfolgreich im Rahmen von Boom-Entwicklungstests demonstriert werden. Anwendung findet das Boomkonzept im Rahmen der ESA/DLR Solar Sail In-Orbit Demonstration. Hierfür werden vier jeweils 14m lange CFRP Booms dimensioniert, gefertigt, verifiziert und integriert. Das auf die Länge bezogene Boomgewicht beträgt bei dieser Anwendung nur ca. 100 g/m.