Nach einer Einführung in die analytischen Zusammenhänge der Tethertheorie erfolgt ein Überblick über gängige Ansätze zur numerischen Simulation. Dabei handelt es sich um die Diskretisierung 1.) mittels Punktmassen, bei der ein gemitteltes Materialgesetz durch die Kopplung der Einzelmassen mit Federn und Dämpfern benutzt wird; 2.) mittels finiter Elemente, bei denen das genaue Materialverhalten mitberücksichtigt werden kann, allerdings unter hohem Rechenaufwand; 3.) mittels überlagerter Formfunktionen des Tethers, bei denen verschiedene Schwingungsmoden über eine sich langsam ändernde Grundform des Tethers überlagert werden. Hier erfolgt zur Beschreibung der Seildynamik eines als Antriebskomponente eingesetzten elektrodynamischen Tethers die Darstellung als Punktmassensystem, bei der einer Starrkörperbewegung eine Transversalschwingung überlagert wird. Die Seildurchbiegung ist dabei vernachlässigbar. Das Simulationsmodell berücksichtigt Gravitations-, Luftwiderstands- und elektrodynamische Kräfte am gesamten System, wobei der Einfluß der elektrodynamischen Effekte überwiegt. Die durch die Einflüße bedingten Auslenkungen des Tethers sind quer zur Bahnebene deutlich größer als in der Bahnebene. Betrachtet wurde ein Tether mit einem 12 km langen Seil auf einer Kreisbahn in 427 km Höhe und bei einer Inklination von 28,5 Grad. Als untere Endmasse wurden 21,8 t und als obere Endmasse 0,2 t angenommen. Das Seil hat einen Durchmesser von 1,6 mm bei einem Aluminiumleiter-Querschnitt von 0,17 mm2. Der Tetherstrom wurde konstant bei -0,49 A gehalten.
Zur Dynamik eines elektrodynamischen Tetherantriebs
Dynamics of an electrodynamic tether propulsion system
Zeitschrift für Flugwissenschaften und Weltraumforschung ; 18 , 3 ; 175-186
1994
12 Seiten, 10 Bilder, 1 Tabelle, 23 Quellen
Article (Journal)
German
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