Untersuchung des geringen Losdrehmoments von faserverstärkten Keramikschraubnieten nach dem Einsatz in Wiedereintrittsmanövern (Diplomarbeit)

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem geringen Lösemoment nach Wiedereintrittsmanövern eines neu entwickelten faserverstärkten eramikschraubniets. Dieser kommt als Verbindungstechnik bei dem vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt entwickelten neuartigen, wiederverwendbaren Hitzeschutzsystem aus faserverstärkter Keramik für Wiedereintrittsfahrzeuge zum Einsatz. Zunächst wird der Werkstoff mit Zugversuchen untersucht. Es zeigt sich, dass der Elastizitätsmodul des Werkstoffs bei Erstbelastung sinkt und daher ein Recken der Schraube erfolgen muss. Die Experimente belegen dies. Nach einer analytischen Herleitung der Kräfte in der Schraubnietverbindung, verifiziert durch Messergebnisse, kann die Vorspannkraft des Schraubniets ohne eingezogenen Konus berechnet werden. Die experimentelle Untersuchung erfolgt mit einer Heizprüfanlage, Computertomographie und Dehnungsmessstreifen und einem Aufbau zur Messung der Reibungszahlen. Eine Quantifizierung des Lösemoments unter verschiedenen Bedingungen ergibt, dass das Lösemoment nach der thermischen Belastung eines Wiedereintritts sinkt und dass sich der Verlust des Konus negativ auf die Höhe des Lösemoments auswirkt. Auch die Reibungszahlen und die Funktion des Konus werden eeinflusst. Das Lösemoment kann mit den hier erzielten Ergebnissen gesteigert werden.