Entwicklung einer Befestigungsstruktur für einen Faserverbund-Drucktank in einem Satelliten

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung, Fertigung und Testung einer Befestigung für einen Faserverbund-Drucktank (COPV), welcher in einem Satelliten verbaut wird. Dabei sind besondere Anforderungen durch die Belastungen und Umwelteinflüsse im Weltraum gegeben. Da der Tank in einem begrenzten Bauraum verbaut wird, soll eine sogenannte Bellywrap Befestigung vorgesehen werden. Der Bellywrap ist dabei ein vorgespanntes Band, das um den zylindrischen Teil des Tanks gespannt wird. Dieses Band fixiert die Anbindungsfüße am Tank, welche danach mit der umliegenden Struktur verbunden werden.Es wurden verschiedene Konzepte und Materialien für den Bellywrap beschrieben und verglichen. Anhand mehrerer Faktoren wurde das beste Konzept ausgewählt und dieses in Folge konstruiert, berechnet, simuliert. Es wurden mehrere Tests durchgeführt, um zu zeigen, dass das Konzept und die Montage des Bellywrap wie gedacht funktionieren.Für die Tests wurde ein Prototyp des Bellywrap und ein Testaufbau gefertigt. Die Versuche beinhalten dabei Tests der Vorspannung und Tests auf die maximale Dehnung des Wrap. Die Tests haben gezeigt, dass das Montagekonzept und Bellywrap-Konzept grundsätzlich wie geplant funktionieren. Jedoch sind vor allem bei dem Test auf die maximale Dehnung, Abweichungen zur Berechnung zu sehen, da der Wrap frühzeitig versagt. Es werden aber die Gründe für frühzeitiges Versagen und mögliche Lösungen angeführt.In Zukunft kann der Bellywrap und die Berechnung durch die Erkenntnisse der Tests angepasst werden. Ein weiterer Schritt der Entwicklung wird die Auslegung und das Testen von Anbindungsfüßen für den Bellywrap sein, um die Tankanbindung zu vervollständigen.

This work is about the development, production and testing of a mounting for a composite overwrapped pressure vessel (COPV), which is installed in a satellite. Special requirements are given by the loads and environmental influences in space.Since the tank is installed in a limited space, a so-called bellywrap mounting is intended. The bellywrap is a pre-tensioned strap that is tightened around the cylindrical part of the tank. This strap fixes the brackets to the tank, which are then connected to the surrounding structure.Different concepts and materials for the bellywrap were described and compared. Based on several factors, the best concept was selected and this was designed, calculated and simulated. Several tests were conducted to show that the concept and assembly of the bellywrap worked as intended.. For the tests, a prototype of the bellywrap and a test assembly were manufactured. The tests included tests of the pretension and tests for the maximum strain of the wrap.The tests have shown that the mounting concept and bellywrap concept basically work as planned. However, deviations from the calculation can be seen, especially in the test for maximum elongation, as the wrap fails prematurely. However, the reasons for early failure and possible solutions are given.In the future, the bellywrap and the calculation can still be adjusted by the findings of the tests. A further step in the development will be the design and testing of attachment feet for the bellywrap, to complete the tank connection.