Prüfung von Raumfahrtstrukturen und -komponenten

Was sind Strukturprüfungen für die Raumfahrt? 

Die Prüfung von Raumfahrtstrukturen ist ein wichtiger Bestandteil unserer Dienstleistungen für Raumfahrtprüfungen. Sie stellen sicher, dass die Komponenten und Systeme, die in Trägerraketen und Raumfahrzeugen verwendet werden, den höchsten Anforderungen an Festigkeit, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit entsprechen.

Wir simulieren reale Bedingungen wie extreme Temperaturen, Vakuum-Umgebungen und starke mechanische Belastungen und überprüfen, ob diese Strukturen den Belastungen standhalten, die beim Start, Flug, Orbitalflug und des Wiedereintritts auftreten.

Strukturprüfungen für die Raumfahrt helfen Herstellern, Raumfahrtbehörden und Entwicklern, den Missionserfolg sicherzustellen, wertvolle Nutzlasten zu schützen und die Sicherheit der Besatzung zu gewährleisten.

Welche Dienstleistungen bieten wir für die Prüfung von Raumfahrtstrukturen an? 

Wir bei Applus+ Laboratories sind auf die Prüfung einer Vielzahl von Strukturen spezialisiert, die in Trägerraketen und anderen Raumfahrzeugen verwendet werden. Unsere umfassenden Dienstleistungen beinhalten die Entwicklung von maßgeschneiderten Prüfständen, Ladesystemen, Mess- und Regeltechnik sowie die Durchführung komplexer Prüfprogramme.

Wir arbeiten gemäß den strengen Industrienormen, Richtlinien und kundenspezifischen Anforderungen, um die strukturelle Integrität und Leistung unter realistischen Bedingungen zu bewerten.

Prüfungen an Großstrukturen der Raumfahrt 

Um sicherzustellen, dass große Raumfahrtstrukturen für den Flug geeignet sind, müssen ihre Festigkeit und Steifigkeit unter realistischen Lastszenarien geprüft werden.

• Maßgeschneiderte Prüfstände: Unser Team entwickelt individuelle Prüfstände, die steifigkeitsäquivalente Randbedingungen simulieren und gleichzeitig unerwünschte Lastkonzentrationen verhindern. Dies erfolgt interdisziplinär unter Einbeziehung numerischer und analytischer Strukturmechanik sowie Konstruktions- und Fertigungskompetenz. Das Ergebnis ist eine kosteneffiziente Prüfvorrichtung, die alle Anforderungen für eine erfolgreiche Prüfung erfüllt.
• Dummy-Strukturen: Dummy-Strukturen sind erforderlich, um angemessene Randbedingungen für den Prüfling zu schaffen. Wir verfügen über umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung solcher Strukturen, abgestimmt auf wechselnde Anforderungen hinsichtlich Größe, Präzision, Festigkeit und Steifigkeit.
• Zuverlässige Lasteinleitung: Die korrekte Einleitung der erforderlichen Lasten, nicht nur in Form eines Messwertes, ist der Schlüssel zu einem zuverlässigen Prüfergebnis. Wir sind in der Lage, Belastungssysteme für komplexe Lastbedingungen zu entwerfen und zu implementieren, wie z. B. die Überlagerung von Kräften an einem einzigen Punkt, Kräfte und Momente an größeren Strukturen und/oder die Druckbeaufschlagung von Tanks.
• Hochmoderne Messtechnik: Zur Sicherstellung einer verlässlichen Datenerfassung verwenden wir modernste Messtechnik am Prüfling und Prüfstand. Zu den verwendeten Sensortechniken gehören Dehnungsmessstreifen, Wegaufnehmer, High-Speed-Videotechnik sowie 3D-Digital-Bildkorrelation. Letztere kommt auch bei Hochgeschwindigkeitsereignissen wie Strukturversagen zum Einsatz.
• Ferngesteuerte Prüfung: Zerstörende Prüfungen werden über Live-Datenvisualisierung und fortschrittliche Überwachungssysteme sicher gesteuert.
• Fortschrittliche Technologie: Unsere hochmodernen Mess- und Regelsysteme gewährleisten eine präzise Lastaufbringung und liefern wertvolle Daten für die Zertifizierung und/oder Optimierung.

Strukturprüfungen an Zwischentankstrukturen (Interstages)

Um die strukturelle Integrität von Zwischentankstrukturen sicherzustellen, entwerfen und realisieren wir vollständige Lastsysteme, die reale Bedingungen simulieren können.

• Axialkräfte und Biegemomente: Unsere Systeme ermöglichen die Einleitung sehr großer axialer Kräfte in Kombination mit komplexen Biegemomenten zur Abbildung realistischer Szenarien.
• Fortschrittliche Analysen: Ingenieure führen lineare und nichtlineare Analysen durch, um Strukturelemente vor vorzeitigem Versagen zu schützen.
• Modernste Instrumentierung: Projekte wie die Vega-C Interstage 1/2 beinhalteten über 450 Dehnungsmessstreifen, 200 Wegsensoren, High-Speed-Kameras und 3D-optische Messsysteme.

Strukturprüfungen an Triebwerks-Schubrahmen (Thrust Frames)

Triebwerks-Schubrahmen spielen eine entscheidende Rolle bei der Verankerung von Raketentriebwerken und dem Antrieb von Trägerraketen in den Orbit. Um ihre Zuverlässigkeit zu gewährleisten, unterziehen wir diese Komponenten strengen Prüfungen.

• Maßgeschneiderte Prüfstände: Wir konstruieren und bauen spezielle Prüfstände, mit denen wir die Komponenten bis zu ihrem endgültigen Versagen belasten.
• Fortschrittliche Technologie: Unsere hochmodernen Mess- und Kontrollsysteme gewährleisten eine präzise Lastaufbringung und liefern wertvolle Daten für erbesserungsmaßnahmen.
• Bemerkenswerte Projekte: Für die Ariane 6-Trägerrakete haben wir den Vinci-Schubrahmen unter hochkomplexen Lastszenarien getestet und seine strukturelle Integrität und Leistung validiert.

Prüfungen an Intertank-Strukturen (ITS)  

Intertank-Strukturen sind wesentlich für die Stabilität und Leistung von Trägerraketen. Unsere Prüfungen stellen sicher, dass diese Strukturen strenge Leistungsanforderungen erfüllen.

• Statisch: Wir setzen Kräfte, Innendruck und Temperatur ein, um reale Bedingungen zu simulieren.
• Anpassbare Systeme: Unsere skalierbaren Prüfsysteme sind auf Ihre spezifischen Anforderungen zugeschnitten.
• Bewährtes Fachwissen: Mit unserer umfangreichen Erfahrung bei ITS- Prüfungen, wie z. B. der oberen und unteren Ariane 6-Zwischentankstruktur, gewährleisten wir eine präzise Lasteinleitung, eine genaue Datenerfassung und zuverlässige Bewertungen der strukturellen Integrität.

Strukturprüfungen an Tanks im Raumfahrtsektor 

Tanks sind kritische Komponenten für die Lagerung von Treibstoffen, die strengen Prüfungen unterzogen werden müssen, um sicherzustellen, dass sie erheblichen Innendrücken standhalten.

• Umfassende Prüfeinrichtungen: Wir bauen umfassende Prüfeinrichtungen mit Betankungs- und Druckbeaufschlagungssystemen, um die Tanks bis an ihre Belastungsgrenze zu bringen.
• Hochpräzise Messgeräte: Dehnungsmessstreifen und andere Messgeräte werden präzise installiert, um die empfindlichen Tankwände nicht zu beschädigen.
• Ferngesteuerte Prüfung: Zerstörende Prüfungen werden mit Live-Datenvisualisierung und fortschrittlichen Überwachungssystemen sicher gesteuert.
• Nachgewiesene Ergebnisse: Dieses Verfahren war bei der Prüfung der Tanks der Ariane 6-Trägerrakete von entscheidender Bedeutung und lieferte wichtige Daten für die Optimierung der Konstruktion.

Beispiele für bemerkenswerte Prüfungen

Die folgenden Beispiele beschreiben Prüfkampagnen, deren erfolgreiche Durchführung auf den oben genannten Methoden und Instrumenten beruhte:

• Vega-C Interstage 1/2: Sie umfasste über 450 Dehnungsmessstreifen, 200 Wegaufnehmer, Hochgeschwindigkeitskameras und optische 3D-Messsysteme.
• Ariane 6 Vinci Thrust Frame: Wir haben den Vinci-Triebwerksschubrahmen unter hochkomplexen Lastszenarien getestet und seine strukturelle Integrität und Leistung validiert.
• Ariane 6 Untere Intertank-Struktur: Ein Set von 28 hydraulischen Aktuatoren, mit einem Schwerpunkt auf Zusatzlasten von bis zu 5 MN, die aufgebracht werden müssen.
• Ariane 6 Obere Intertank-Struktur: Ein Set von 20 hydraulischen Aktuatoren, mit einem speziellen Dummy, der eine angebaute Tankstruktur simuliert und die Last von 8 Aktuatoren auf die Struktur verteilt.
• Ariane 6 LH2-Tank-Druckprüfung: Prüfung bis zum Bersten eines LH2-Tanks.
• Ariane 6 Tankstruktur-Knickprüfung: Knickprüfung einer dünnwandigen Tankstruktur mit besonderem Augenmerk auf eine vorhersehbare, gleichmäßige Lastverteilung.

Was sind die Vorteile von Raumfahrtstrukturprüfungen?

Die Prüfung von Raumfahrtstrukturen bietet zahlreiche Vorteile für Hersteller, Raumfahrtbehörden und Entwicklern. Sie stellen sicher, dass Raumfahrtsysteme die notwendigen Leistungs- und Sicherheitsstandards für erfolgreiche Missionen erfüllen.

• Gewährleistung von Sicherheit und Zuverlässigkeit: Strenge Prüfungen bestätigen, dass Strukturen extremen Lasten und Bedingungen standhalten und schützen so Missionen, Nutzlasten und Besatzung.
• Verifizierung von Konstruktionsprinzipien: Experimentelle Daten aus Prüfungen vergleichen Materialeinsatz, Konstruktionsmethoden und Berechnungsmodelle, um Konstruktionen zu verfeinern und die Leistung zu verbessern.
• Reduzierung von Risiken und Kosten: Die frühzeitige Identifizierung potenzieller Fehlerquellen ermöglicht notwendige Konstruktionsänderungen, wodurch das Risiko kostspieliger Ausfälle im Orbit verringert wird.
• Optimierung von Leistung und Effizienz: Das Verständnis, wie sich Strukturen unter verschiedenen Belastungsbedingungen verhalten, hilft Ingenieuren, ihre Konstruktionen für leichtere, effizientere und zuverlässigere Komponenten zu optimieren.
• Unterstützung von Zertifizierung und Konformität: Prüfungen belegen die Einhaltung von Industriestandards, Kundenspezifikationen und gesetzlichen Anforderungen und ebnen den Weg zur Qualifizierung und Zulassung.

Warum Applus+ Laboratories für die Prüfung von Raumfahrtstrukturen wählen?

Applus+ Laboratories hat eine nachgewiesene Erfolgsbilanz als vertrauenswürdiger Partner in großen europäischen Trägerraketenprogrammen. Unsere Ingenieurteams haben erfolgreich Prüfungen bis zum Versagen an großen Raumfahrtstrukturen, Zwischenstufen, Intertanks, Schubrahmen und Tankstrukturen für Trägerraketen wie Vega-C und Ariane 6 geleitet, entwickelt und durchgeführt. Unsere Expertise umfasst:

• Umfassende Lösungen: Wir übernehmen den gesamten Prüfprozess, von der Konzeptentwicklung und Finite-Elemente-Analyse (FEA) bis hin zur Konstruktion und dem Bau von Prüfständen, Instrumentierung und Durchführung.
• Spitzentechnologie: Hochmoderne Mess-, Regelsysteme und fortschrittliche optische Diagnostik gewährleisten präzise, zuverlässige und detaillierte Prüfdaten.
• Umfangreiche Erfahrung: Jahrzehntelange praktische Erfahrung und Beteiligung an renommierten Raumfahrtprogrammen befähigen uns, qualitativ hochwertige Prozesse und Ergebnisse zu liefern.
• Maßgeschneiderte Prüfprogramme: Wir passen uns Ihren spezifischen Anforderungen an und erstellen individuelle Lastbedingungen, Prüfstände und Prüfmethoden für genaue und realistische Bewertungen.
• Umfassende Unterstützung: Von der initialen Entwicklung von Raumfahrtstrukturen und -komponenten bis zur endgültigen Serienproduktionsfreigabe arbeitet unser Team nahtlos mit Ihnen zusammen, um sicherzustellen, dass Ihre Produkte alle alle Anforderungen an Festigkeit, Sicherheit und Leistung erfüllen.

Indem Sie sich für Applus+ Laboratories entscheiden, wählen Sie einen engagierten Partner, der die Komplexität von Strukturprüfungen für die Raumfahrt versteht und zuverlässige, datengestützte Erkenntnisse liefert, um den Erfolg Ihrer Mission zu unterstützen.