DIN EN 16603-32-02-2014 Space engineering - Structural design and verification of pressurized hardware English version EN 16603-32-02 2014《航天工程 加压硬件的结构设计和验证 英文版本EN 16603-32-02-2014.pdf

1、Oktober 2014DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL)Preisgruppe 28DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 49.140!%:K%“2234002www.din.deDDIN EN 166

2、03-32-02Raumfahrttechnik Strukturdesign und -verifikation von druckbeaufschlagten Teilen;Englische Fassung EN 16603-32-02:2014Space engineering Structural design and verification of pressurized hardware;English version EN 16603-32-02:2014Ingnierie spatiale Conception structurelle et vrification des

3、elements pressurises;Version anglaise EN 16603-32-02:2014Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 85 SeitenDIN EN 16603-32-02:2014-10 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument (EN 16603-32-02:2014) wurde vom Technischen Komitee CEN/CLC/TC 5 Raumfahrt“ erarbe

4、itet, dessen Sekretariat vom DIN (Deutschland) gehalten wird. Das zustndige deutsche Normungsgremium ist der Arbeitsausschuss NA 131-10-01 AA Interoperabilitt von Informations-, Kommunikations- und Navigationssystemen“ im DIN-Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL). Dieses Dokument wurde speziell z

5、ur Behandlung von Raumfahrtsystemen erarbeitet und hat daher Vorrang vor jeglicher Europischer Norm, da es denselben Anwendungsbereich hat, jedoch ber einen greren Geltungsbereich (z. B. Luft- und Raumfahrt) verfgt. DIN EN 16603-32-02:2014-10 3 Nationaler Anhang NA (informativ) Begriffe und Abkrzung

6、en 3 Begriffe und Abkrzungen 3.1 Begriffe aus anderen Normen Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe und Definitionen nach ECCSS-ST-00-01, ECCSS-E-ST-32 und ECCSS-E-ST-32-01. 3.2 Fr diese Norm spezifische Begriffe 3.2.1 Autofrettage Kaltstrecken Bearbeitungsprozess von Behltern, bei de

7、m die druckgesteuerte Durchbiegung dazu dient, den Metallinnenbehlter (Liner) in den darberliegenden Verbundwerkstoff plastisch zu verformen, damit in dem Metallinnenbehlter Druckeigenspannungen eingebracht werden ANMERKUNG Die Autofrettage gehrt zum Herstellungsprozess und wird vor dem Abnahmetest

8、durchgefhrt. 3.2.2 Ansatz Bereich eines Druckbehlters oder einer druckbeaufschlagten Struktur, der funktionsfhige Schnittstellen (z. B. Fluidanschlsse und mechanische Schnittstellen) des Bauteils mit dem druckbeaufschlagten System sicherstellt 3.2.3 Berstfaktor jburstMultiplikator, der auf den grten

9、 Bemessungsdruck (MDP) angewendet wird, um den Bemessungs-berstdruck zu erhalten ANMERKUNG Der Berstfaktor entspricht einem hchsten Sicherheitsfaktor. 3.2.4 Berstdruck Druck, bei dem ein druckbeaufschlagtes Teil versagt, zerstrt wird oder instabil bricht 3.2.5 Verbundwerkstoff-Umwicklung Schichten a

10、us faserbasiertem Verbundwerkstoff, die auf einen Innenbehlter (Liner) aufgebracht wurden, die einem erheblichen Druck und erheblichen Umgebungslasten standhalten DIN EN 16603-32-02:2014-10 4 3.2.6 Druckbehlter mit Verbundwerkstoff-Umwicklung COPV Druckbehlter mit einer faserbasierten Verbundwerksto

11、ff-Struktur, die einen Innenbehlter vollstndig oder teilweise einkapselt ANMERKUNG Zum Beispiel: kann der Innenbehlter metallisch sein oder nicht; stellt der Innenbehlter die Dichtheit des Behlters sicher. 3.2.7 druckbeaufschlagtes Bauteil mit Verbundwerkstoff-Umwicklung COPC druckbeaufschlagtes Bau

12、teil mit einem faserbasierten Verbundwerkstoff-System, das einen Innenbehlter vollstndig oder teilweise einkapselt ANMERKUNG Zum Beispiel: kann der Innenbehlter metallisch sein oder nicht; stellt der Innenbehlter die Dichtheit des Behlters sicher. 3.2.8 druckbeaufschlagte Struktur mit Verbundwerksto

13、ff-Umwicklung COPS druckbeaufschlagte Struktur mit einem faserbasierten Verbundwerkstoff-System, das einen Innenbehlter vollstndig oder teilweise einkapselt ANMERKUNG Zum Beispiel: kann der Innenbehlter metallisch sein oder nicht; stellt der Innenbehlter die Dichtheit des Behlters sicher. 3.2.9 spez

14、ielle druckbeaufschlagte Ausrstung mit Verbundwerkstoff-Umwicklung COSPE spezielle druckbeaufschlagte Ausrstung mit einem faserbasierten Verbundwerkstoff-System, das einen Innenbehlter vollstndig oder teilweise einkapselt ANMERKUNG Zum Beispiel: kann der Innenbehlter metallisch sein oder nicht; stel

15、lt der Innenbehlter die Dichtheit des Behlters sicher. 3.2.10 Druckbehlter aus Verbundwerkstoff CPV Druckbehlter, dessen Strukturwand vollstndig aus faserbasiertem Verbundwerkstoff besteht ANMERKUNG Zum Beispiel: kann die Durchlssigkeitssperre (Permeationsbarriere) durch eine Beschichtung auf der in

16、neren oder ueren Form der Verbundwerkstoffwand, durch die Wand selbst oder durch beide sichergestellt werden; Niederdrucktank fr flssigen Wasserstoff ohne Innenbehlter. DIN EN 16603-32-02:2014-10 5 3.2.11 druckbeaufschlagte Struktur aus Verbundwerkstoff CPS druckbeaufschlagte Struktur, deren Struktu

17、rwand vollstndig aus faserbasiertem Verbundwerkstoff besteht ANMERKUNG Zum Beispiel: kann die Durchlssigkeitssperre (Permeationsbarriere) durch eine Beschichtung auf der inneren oder ueren Form der Verbundwerkstoffwand, durch die Wand selbst oder durch beide sichergestellt werden; Niederdrucktank fr

18、 flssigen Wasserstoff ohne Innenbehlter. 3.2.12 kritischer Fehler spezifischer Fehler, der so gro ist, dass bei festgelegter Betriebslast und -umgebung instabiles Risswachstum eintritt 3.2.13 Kryostat vakuumisolierter Behlter, der den Inhalt bei einer niedrigen (kryogenen) Temperatur halten soll ANM

19、ERKUNG Ein Kryostat wird auch als Dewargef bezeichnet, nach seinem Erfinder Dewar benannt. 3.2.14 Bemessungsberstdruck Differenzdruck, dem das druckbeaufschlagte Teil in der betreffenden Betriebsumgebung ohne Bersten standhalten muss ANMERKUNG Der Bemessungsberstdruck entspricht dem Produkt aus MDP

20、und Berstfaktor. 3.2.15 Differenzdruck Innendruck minus Auendruck 3.2.16 Auendruck absoluter Druck auerhalb des druckbeaufschlagten Teils 3.2.17 Faserversagen Bruch oder Abknicken (Kinking) eines Faserbndels ANMERKUNG Es gibt zwei Versagensarten fr Fasern: unter Zugbeanspruchung (Faserbruch) und unt

21、er Druck (Abknicken). 3.2.18 Armaturen Druckbauteil eines druckbeaufschlagten Systems zum Verbinden von Rohrleitungen, anderen Druckbauteilen oder Druckbehltern innerhalb des Systems 3.2.19 Behlter fr gefhrliches Fluid Druckbehlter, Druckraum oder Gehuse, das/der individuell abgedichtet ist, um ein

22、Fluid aufzunehmen, das bei der Freisetzung zu einer Gefhrdung fhren kann DIN EN 16603-32-02:2014-10 6 3.2.20 Wasserstoffversprdung mechanischer und umgebungsbedingter Prozess, der aufgrund des anfnglichen Vorhandenseins oder der Absorption einer bermigen Menge von Wasserstoff in Metallen herrhrt ANM

23、ERKUNG Im Allgemeinen tritt Wasserstoffversprdung zusammen mit Eigenspannungen oder aufgebrachten Zugspannungen auf. 3.2.21 Stobeschdigung, Schlagbeschdigung Fehler, der durch ein gegen das Druckbauteil stoenden Gegenstand oder durch das gegen einen Gegenstand stoende Druckbauteil verursacht wird AN

24、MERKUNG Delamination in der Verbundwerkstoff-Umwicklung eines COPV, Delle in dem Metallinnenbehlter eines COPV. 3.2.22 Versagen zwischen Fasern Mikrorisse in der Matrix eines Verbundwerkstoffes oder zwischen Fasern und Matrix eines Verbundwerkstoffes 3.2.23 Innendruck absoluter Druck im Innern des d

25、ruckbeaufschlagten Teils 3.2.24 Undichtheit vor dem Bersten LBB Designkonzept der Bruchmechanik, mit dem zum Ausdruck gebracht wird, dass beim grten Bemessungsdruck (MDP) ein mglicherweise kritischer Fehler durch die Wandung eines druck-beaufschlagten Systems wchst und vor dem Bersten (extremer Ausf

26、all) eine druckentlastende Undichtheit verursacht 3.2.25 Innenbehlter Liner Teil des druckbeaufschlagten Teils, das whrend der Herstellung der Umwicklung als Dorn fungiert und als Fluiddurchlasssperre, wenn es in Kontakt mit dem gelagerten Fluid ist ANMERKUNG Zum Beispiel: wenn der Innenbehlter aus

27、Metall besteht, kann er erheblichem Druck und erheblichen Umweltkrften standhalten; wenn der Innenbehlter aus homogenem nichtmetallischen Werkstoff besteht, hlt er im Allgemeinen keinem erheblichen Druck und keinen erheblichen Umweltkrften stand. 3.2.26 Rohrleitung rohrfrmiges druckbeaufschlagtes Te

28、il eines druckbeaufschlagten Systems, das dem Transport von Fluiden zwischen den Bauteilen des Systems dient ANMERKUNG Gilt auch fr Flex-Schluche. 3.2.27 grter Bemessungsdruck MDP siehe ECSS-E-ST-32 DIN EN 16603-32-02:2014-10 7 3.2.28 grter erwarteter Betriebsdruck MEOP siehe ECSS-E-ST-32 3.2.29 mec

29、hanische Beschdigung in einem druckbeaufschlagtem Teil eingebrachter Fehler, der durch Oberflchenabnutzung, Schnitte oder Ste verursacht wird ANMERKUNG Das druckbeaufschlagte Teil kann ein metallisches Teil, ein homogenes nichtmetallisches Teil oder ein Teil aus Verbundwerkstoff sein. 3.2.30 metalli

30、scher druckbeaufschlagter Behlter MPV Druckbehlter, der vollstndig aus metallischem Material besteht 3.2.31 metallische druckbeaufschlagte Struktur MPS druckbeaufschlagte Struktur, die vollstndig aus metallischem Material besteht 3.2.32 metallisches druckbeaufschlagtes Bauteil MPC druckbeaufschlagte

31、 Bauteil, das vollstndig aus metallischem Material besteht 3.2.33 spezielle metallische druckbeaufschlagte Ausrstung MSPE spezielle druckbeaufschlagte Ausrstung, die vollstndig aus metallischem Material besteht 3.2.34 Versagensart mit nicht gefhrlicher LBB Verhalten mit Undichtheit vor dem Bersten (

32、LBB), das nicht zu einer Gefhrdung fhrt ANMERKUNG Zum Beispiel: Verhalten mit LBB mit einem Leck von Flssigkeit oder Gas, die/das nicht giftig, reaktiv oder brennbar ist. 3.2.35 Druckbauteil PC Teil in einem druckbeaufschlagten System, das weder ein Druckbehlter, eine druckbeaufschlagte Struktur ode

33、r eine spezielle druckbeaufschlagte Ausrstung ist, das im Wesentlichen durch den Innendruck bemessen ist ANMERKUNG Zum Beispiel: Rohrleitungen, Armaturen, Messgerte, Ventile, Kompensatoren und Schluche; Batterien, die nicht die Definition fr Druckbehlter erfllen. DIN EN 16603-32-02:2014-10 8 3.2.36

34、Druckbehlter PV druckbeaufschlagtes Teil, das hauptschlich vorgesehen ist fr das Lagern eines druckbeaufschlagten Fluid mit einer Energie von mindestens 19 310 J oder mit einem Druck grer oder gleich 0,69 MPa oder das beim Freisetzen eine Gefhrdung darstellen kann ANMERKUNG Die gespeicherte Energie

35、kann z. B. nach der Gleichung fr die umkehrbare adiabatische (isentrope) Expansion des eingeschlossenen Gases berechnet werden: =112111 PPVPE Dabei ist E die gespeicherte Energie; P1der Innendruck; P2der Auendruck; V das druckbeaufschlagte Volumen; das Verhltnis der spezifischen Wrme des Gases. 3.2.

36、37 druckbeaufschlagtes Teil PH Bauteil, das im Wesentlichen dem Innendruck standhlt ANMERKUNG Dazu gehren z. B. Druckbehlter, druckbeaufschlagte Strukturen, Druckbauteile und spezielle druckbeaufschlagte Ausrstungen. 3.2.38 druckbeaufschlagte Struktur PS Struktur, die dem Innendruck und den struktur

37、ellen Lasten des Fahrzeugs standhalten soll ANMERKUNG Zum Beispiel Treibgas-Haupttanks der Trgerrakete, Kabinen der Flugbesatzung und bemannte Module. 3.2.39 druckbeaufschlagtes System System, das aus Druckbehltern oder druckbeaufschlagten Strukturen oder aus beiden besteht, und andere Druckbauteile

38、 die im Wesentlichen dem wirkenden Druck ausgesetzt sind und strukturell nach ihm bemessen wurden ANMERKUNG Zum Beispiel: wird ein druckbeaufschlagtes System hufig als Drucksystem bezeichnet; gehren elektrische oder andere Steuerungsgerte fr Systemoperationen nicht dazu. 3.2.40 Korrekturfaktor jpro

39、ofMultiplikator, der auf MDP angewendet wird, um den Bemessungskorrekturdruck zu erhalten 3.2.41 Korrekturdruck Produkt aus MDP und Korrekturfaktor DIN EN 16603-32-02:2014-10 9 3.2.42 Abnahmetest Test von Flugbauteilen unter Prflast oder druck zum Nachweis der zufriedenstellenden Verarbeitung und Ma

40、terialqualitt oder um Anfangsrisslngen im Bauteil festzulegen 3.2.43 geschlossener Behlter druckbeaufschlagter Behlter, druckbeaufschlagte Kammer oder druckbeaufschlagtes Gehuse, der/die/das einzeln versiegelt ist, um ein Fluid aufzunehmen oder um eine interne gasfrmige Umgebung aufrecht-zuerhalten

41、ANMERKUNG Zum Beispiel Elektronikgehuse. 3.2.44 Auslegungsdruck Druck, dem das druckbeaufschlagte Teil mit Verbundwerkstoff-Umwicklung mit der Absicht ausgesetzt wird, dessen Metallinnenbehlter (Liner) oder einen Bereich des Innenbehlters ber die Streckgrenze hinaus zu beanspruchen ANMERKUNG Der Aus

42、legungsdruck entspricht zum Beispiel dem bei der Autofrettage angewendeten Druck. 3.2.45 spezielle druckbeaufschlagte Ausrstung druckbeaufschlagtes Teil, das die Definition fr einen Druckbehlter erfllt, das jedoch nicht realisierbar oder zu kosteneffektiv ist, um mit den fr Druckbehlter geltenden An

43、forderungen bereinzustimmen ANMERKUNG Zum Beispiel: darf ein druckbeaufschlagtes Teil mit der Zustimmung des Kunden als spezielle druckbeaufschlagte Ausrstung klassifiziert werden; Heizrohre, Kryostate, geschlossene Behlter und Behlter fr gefhrliches Fluid; erfllt eine versiegelte Nickel-Wasserstoff

44、Batterie die Definition fr einen Druckbehlter. 3.2.46 Schwellenwert fr sichtbare Beschdigung VDT niedrigste auf einen Gegenstand aus Verbundwerkstoff aufgebrachte Stoenergie, die einen Eindruck erzeugt, der vom Prfer ohne Hilfsmittel durch Sichtprfung feststellbar ist ANMERKUNG Mit diesem Verfahren

45、 hngen weder die quantitative Zuverlssigkeit noch das Vertrauensniveau zusammen. 3.3 Abkrzungen Fr die Anwendung dieser Norm gelten die Abkrzungen nach ECSS-S-ST-00-01 und die folgenden Abkrzungen. Abkrzung Bedeutung BAI Restberstdruckfestigkeit nach Sto (en: residual burst strength after impact) CO

46、PC Druckbeaufschlagtes Bauteil mit Verbundwerkstoff-Umwicklung (en: composite over-wrapped pressurized component) COPS Druckbeaufschlagte Struktur mit Verbundwerkstoff-Umwicklung (en: composite over-wrapped pressurized structures) COSPE Spezielle druckbeaufschlagte Ausrstung mit Verbundwerkstoff-Umw

47、icklung (en: composite over-wrapped special pressurized equipment) DIN EN 16603-32-02:2014-10 10 Abkrzung Bedeutung COPV Druckbehlter mit Verbundwerkstoff-Umwicklung (en: composite over-wrapped pressure vessel) CPS Druckbeaufschlagte Struktur aus Verbundwerkstoff (en: composite pressurized structure

48、) CPV Druckbehlter aus Verbundwerkstoff (en: composite pressure vessel) DLL Bemessungsgrenzlast (en: design limit load) DUL Bemessungsbruchlast (en: design ultimate load) DYL Bemessungsflielast (en: design yield load) FCI Rissgefhrdetes Bauteil (en: fracture critical item) FLLI Bauteil mit durch Ris

49、s begrenzter Lebensdauer (en: fracture limited life item) FOS Sicherheitsfaktor (en: factor of safety) ISS Internationale Raumstation (en: international space station) LBB Undichtheit vor dem Bersten (en: leak-before-burst) MDP Grter Bemessungsdruck (en: maximum design pressure) MEOP Grter erwarteter Betriebs