In den ersten Jahrzehnten der bemannten und unbemannten Raumfahrt kam es vermehrt zu teils katastrophalen Unfällen, die auf den unvermeidbaren Einsatz von Sprengmitteln beispielsweise für die Stufentrennung oder das Aufklappen von Sonnensegeln zurückzuführen waren. Durch deren Zündung erleiden die beteiligten Strukturen Pyroschocks, die zum Ausfall von zumeist elektronischen Systemkomponenten führen und damit zur Gefahr für Besatzung und Ausrüstung werden können. Pyroschocktests mit strengen Vorschriften durch Regierungen und Raumfahrtorganisationen gehören daher heutzutage vor einer Mission zu den Standardanforderungen. Dabei werden Raumfahrtkomponenten u.a. durch gezielte mechanische Stöße erregt, welche die transienten pyrotechnischen Anregungen simulieren. Die Bestimmung der für die Erfüllung der Vorgaben notwendigen Testkonfiguration zählt zu den größten Herausforderungen des oftmals empirisch arbeitenden Testingenieurs. Die vorliegende Arbeit widmet sich der mechanischen Modellierung eines gängigen Pyroschockteststands und der analytischen Vorhersage der Testergebnisse, Das Problem lässt sich auf mechanische Stöße gegen einfache, mit diskreten Massen behaftete, freie Strukturen beschreiben, wobei die HERTZ'sche Kontakttheorie und modale Näherungsverfahren der Kontinuumsmechanik zur Beschreibung der Stoßkraft und der resultierenden Wellenausbreitung verwendet werden, Die anschließende Implementierung des entwickelten Algorithmus in eine Evolutionsstrategie führt zur schnellen Optimierung und liefert damit die Grundlage für die Reduktion von Testzeiten und -kosten bei der Durchführung von Pyroschocktests.
Zur analytischen Beschreibung der Stoßantwort einfacher kontinuierlicher Strukturen mit Anwendung auf Pyroschocksimulationen
2011
145 Seiten, Bilder, Tabellen, 71 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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