DIN EN 16603-31-2014 Space engineering - Thermal control general requirements English version EN 16603-31 2014《航天工程 热控制一般要求 英文版本EN 16603-31-2014》.pdf

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1、Dezember 2014DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL)Preisgruppe 26DIN 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!%=Z=“2265526www.din.deDDIN EN 16

2、603-31Raumfahrttechnik Thermalkontrolle, allgemeine Anforderungen;Englische Fassung EN 16603-31:2014Space engineering Thermal control general requirements;English version EN 16603-31:2014Ingnierie spatiale Contrle thermique, exigences gnrales;Version anglaise EN 16603-31:2014Alleinverkauf der Normen

3、 durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN 14607-1:2006-12www.beuth.deGesamtumfang 80 SeitenDIN EN 16603-31:2014-12 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument (EN 16603-31:2014) wurde vom Technischen Komitee CEN/CLC/TC 5 Raumfahrt“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN (Deutschland) gehalten w

4、ird. 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 ersetzt DIN EN 14607-1:2006-12. Dieses Dokument (EN 16603-31:2014) basier

5、t auf ECSS-E-ST-31C. Dieses Dokument enthlt unter Bercksichtigung des DIN-Prsidialbeschlusses 1/2004 nur die englische Originalfassung von EN 16602-40-02:2014. Dieses Dokument wurde speziell zur Behandlung von Raumfahrtsystemen erarbeitet und hat daher Vorrang vor jeglicher Europischer Norm, da es d

6、enselben Anwendungsbereich hat, jedoch ber einen greren Geltungsbereich (z. B. Luft- und Raumfahrt) verfgt. nderungen Gegenber DIN EN 14607-1:2006-12 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Norm-Nummer gendert; b) keinerlei nderungen des Textes. Frhere Ausgaben DIN EN 14607-1: 2006-12 DIN EN 16603

7、-31:2014-12 3 Nationaler Anhang NA (informativ) Begriffe und Abkrzungen 3 Begriffe und Abkrzungen 3.1 Begriffe, die in anderen Normen festgelegt sind Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ECSS-ST-00-01 und die folgenden Benennungen: Abnahmeprfung (fr das System) Baugruppe Einhei

8、t (Bau-)Teil Fr die Anwendung dieser Norm gilt die folgende Benennung nach ECSS-E-ST-10-03: Temperaturzyklus 3.2 Begriffe, die spezifisch fr die vorliegende Norm sind 3.2.1 Allgemeines 3.2.1.1 Abnahmespanne Fehlerspielraum bei der Abnahme zwischen dem Systemgremium und dem thermischen Kontroll(sub)s

9、ystem (TCS) abgestimmte Kontingenz zur Bercksichtigung von Fllen, die fr das TCS unvorhersehbar sind ANMERKUNG Die Abnahmespanne ist die Differenz zwischen oberer oder unterer Abnahmetemperatur und oberer oder unterer Designtemperatur (fr sowohl Betriebs- als auch Nichtbetriebsmodi). Siehe Bild 3-1.

10、 DIN EN 16603-31:2014-12 4 Qualifzierungsspanne Abnahmespanne (TCS) Prognostizierter Temperatur-bereich Unsicherheiten Errechneter Tem-peraturbereich (nominell un-gnstigste Flle) (TCS) Design-tempe-ratur-bereich (TCS) Abnahme-temperatur-bereich (TCS) Qualifizie-rungs-temperatur-bereich Leistung des

11、TCS Anforderung an das TCS Bild 3-1 Temperaturdefinitionen fr das thermische Kontrollsystem (TCS) 3.2.1.2 Abnahmetemperaturbereich Temperaturbereich, der aus dem Qualifizierungstemperaturbereich ermittelt wird, indem die fr den Betriebs- und den Nichtbetriebsmodus sowie fr den Einschaltzustand einer

12、 Einheit festgelegten Qualifizierungsspannen subtrahiert werden ANMERKUNG 1 Der Abnahmetemperaturbereich ist der Bereich der extremen Temperaturen, die eine Einheit (basierend auf der Annahme des ungnstigsten Falls) whrend aller vorhersehbaren Phasen einer Mission erreichen kann, der aber zu keinem

13、Zeitpunkt berschritten werden darf. Siehe Bild 3-1. ANMERKUNG 2 Temperaturbereich, der bei den Abnahmeprfungen zur Verifizierung der festgelegten Anforderungen und der Ausfhrungsgte angewendet wird. 3.2.1.3 errechneter Temperaturbereich Temperaturbereich, der durch Analyse oder auf andere Weise fr d

14、en Betriebs- und den Nichtbetriebsmodus sowie fr den Mindest-Einschaltzustand einer Einheit basierend auf der Annahme des ungnstigsten Falls ermittelt wird (d. h. aus einer geeigneten Kombination von externen Wrmestrmen, Werkstoffeigenschaften und Dissipationsprofilen einer Einheit zur Beschreibung

15、heier und kalter Bedingungen), wobei Ausflle ausgenommen sind ANMERKUNG Siehe Bild 3-1. Der errechnete Temperaturbereich zuzglich aller Unsicherheiten ist auf den festgelegten Designtemperaturbereich begrenzt. Im Verlauf eines Projekts erfolgt eine Vernderung dieser geschtzten Unsicherheiten zu anal

16、ytisch ermittelten Werten. DIN EN 16603-31:2014-12 5 3.2.1.4 Klimaprfung Prfung fr den Nachweis der Fhigkeit einer Einheit, unter spezifischen Umgebungsbedingungen bei zuvor festgelegten hohen und tiefen Temperaturen, Temperaturgradienten und Temperaturschwankungen zufrieden stellend zu arbeiten ode

17、r diesen Bedingungen ohne Degradation standzuhalten ANMERKUNG Beispiele fr Umgebungsbedingungen sind: Druck, Luftfeuchte und Zusammensetzung der Atmosphre. 3.2.1.5 thermisches Bauteil Teil der thermischen Hardware, das bei einer weiteren Unterteilung seine Funktionalitt verliert, jedoch nicht unbedi

18、ngt vollstndig zerstrt wird 3.2.1.6 Korrelation; Wechselbeziehung bereinstimmung zwischen analytischen Vorhersagen und Prfergebnissen 3.2.1.7 Designtemperaturbereich Temperaturbereich, der fr den Betriebs- und den Nichtbetriebsmodus sowie fr den Einschaltzustand einer Einheit festgelegt ist und der

19、aus dem Abnahmetemperaturbereich ermittelt wird, indem die Abnahmespannen subtrahiert werden ANMERKUNG 1 Temperaturbereich, der die Temperaturanforderungen an die Design-Ttigkeiten des TCS reprsentiert. ANMERKUNG 2 Die Benennung Betriebstemperaturbereich“ (en: operating temperature range“ oder opera

20、tional temperature range“) sollte nicht auf den Designtemperaturbereich angewendet werden. Die Benennung Grenzen des Betriebstemperaturbereichs“ (en: operating or non-operating temperature limits“) ist zulssig. 3.2.1.8 geometrisches mathematisches Modell GMM mathematisches Modell, in dem eine Einhei

21、t und ihre Umgebung durch Oberflchen reprsentiert werden, die durch ihre thermisch-optischen Eigenschaften gekennzeichnet sind und die einen Wrmeaustausch durch Strahlung ermglichen ANMERKUNG Im GMM werden aus der Umgebung absorbierte Wrmestrme und Kopplungen zwischen Flchen generiert, die eine Ein-

22、/Abstrahlung ermglichen. 3.2.1.9 Wrmedissipation Wrmezerstreuung thermische Energie, die von einer Energiequelle erzeugt und durch die Zeit dividiert wird 3.2.1.10 Wrmestrom(dichte) Wrmestromintensitt; Wrmefluss(dichte) thermische Energie (Wrme), die durch die Zeit und die zum Strmungsweg rechtwinkl

23、ige Flcheneinheit dividiert wird ANMERKUNG Der Wrmestrom wird auch als Wrmestromdurchsatz (Wrmedurchflussmenge) bezeichnet. 3.2.1.11 Wrmeundichtigkeit unerwnschter Wrmeaustausch zwischen einer thermisch geschtzten Einheit und ihrer Umgebung ANMERKUNG In Abhngigkeit von der Umgebungstemperatur kann e

24、ine Wrmeundichtigkeit ein Wrmezuwachs oder ein Wrmeverlust sein. DIN EN 16603-31:2014-12 6 3.2.1.12 Wrmelift fr einen bestimmten Wrmestromdurchsatz der bergang von einer niedrigeren zu einer hheren Temperatur ANMERKUNG Beispiel: Wrmepumpe. 3.2.1.13 Wrmespeicherung Fhigkeit zum Speichern von Wrme bei

25、 einer bestimmten Temperatur oder innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs ANMERKUNG Beispiel: Wrme kann gespeichert werden durch fhlbare Wrme, latente Wrme wie bei PCM, durch Umwandlung von Wrme in chemische Energie. 3.2.1.14 induzierte Umgebung stimulierte Umgebung Umgebungsbedingungen fr ein

26、e bestimmte Einheit, die durch den Betrieb oder die Bewegung der Einheit erzeugt werden ANMERKUNG Beispiel: Belastungsbedingungen beim Flug durch die Atmosphre. 3.2.1.15 Infrarotprfung thermisches Prfverfahren, bei dem Strahlungen von Sonne und Himmelskrpern und aerodynamische Erwrmung simuliert wer

27、den, indem mit Infrarottechniken die Oberflche des Raumflugkrpers lokal auf den prognostizierten Eingangswert erhitzt wird ANMERKUNG Beispiel: Infrarotlampen und Infrarotstrahler. 3.2.1.16 kleinste Einschalttemperatur Einschalt-Mindesttemperatur niedrigste Temperatur, bei der eine Einheit vom Nichtb

28、etriebszustand in den Betriebszustand geschaltet werden kann und bei der sie nominell funktioniert, sobald die Temperatur der Einheit wieder die fr den Betriebszustand relevanten Werte erreicht ANMERKUNG Auch als Starttemperatur bezeichnet. 3.2.1.17 natrliche Umgebung Umgebungsbedingungen (Satz von

29、Bedingungen), die fr eine bestimmte Mission durch die externe physikalische Umgebung festgelegt werden ANMERKUNG Beispiel: Wrmestrom durch Sonne und Himmelskrper, Gaszusammensetzung und -druck der Atmosphre eines Himmelskrpers. 3.2.1.18 vorhergesagter (prognostizierter) Temperaturbereich Temperaturb

30、ereich, der aus dem errechneten Temperaturbereich zuzglich der Unsicherheiten ermittelt wird ANMERKUNG Siehe Bild 3-1. 3.2.1.19 Qualifizierungsspanne vom Systemgremium genehmigte Kontingenz zur Bercksichtigung aller unerwarteten Ereignisse ANMERKUNG Fr Temperaturen ist die Qualifizierungsspanne die

31、Differenz zwischen oberer oder unterer Qualifizierungstemperatur und oberer oder unterer Abnahmetemperatur (fr den Betriebs- und den Nichtbetriebsmodus). Siehe Bild 3-1. DIN EN 16603-31:2014-12 7 3.2.1.20 Qualifizierungstemperaturbereich Temperaturbereich, der fr den Betriebs- und den Nichtbetriebsm

32、odus sowie fr den Einschaltzustand einer Einheit festgelegt und fr den sichergestellt ist, dass die Einheit alle festgelegten Anforderungen erfllt ANMERKUNG Siehe Bild 3-1. 3.2.1.21 Qualifizierungsprfung (fr das System) Verifizierungsprozess fr den Nachweis, dass die Hardware alle festgelegten Anfor

33、derungen unter simulierten Bedingungen erfllt, die strenger sind als die whrend der Mission erwarteten Bedingungen ANMERKUNG Whrend der Qualifizierungsprfungen werden die Temperaturbezugspunkte (TRP) der Einheit Temperaturen ausgesetzt, die innerhalb des Qualifizierungstemperaturbereichs liegen, die

34、sen Bereich jedoch nicht berschreiten. 3.2.1.22 Temperaturstelle mit Wrmeentzug durch Strahlung Khlkrper-Strahlungstemperatur Temperatur eines idealisierten schwarzen Strahlers, die zur Festlegung der quivalenten thermischen Strahlungslast auf eine Einheit verwendet wird ANMERKUNG 1 Die Khlkrper-Str

35、ahlungstemperatur umfasst sowohl die natrliche Umgebungslast (Wrmestrme von der Sonne, Albedo von Himmelskrpern und Infrarotwrmestrme) als auch den ber Strahlung erfolgenden Wrmeaustausch mit anderen Einheiten. ANMERKUNG 2 Die Khlkrper-Strahlungstemperatur wird im Allgemeinen verwendet, um fr eine E

36、inheit eine vereinfachte Schnittstelle und eine Mglichkeit zur Untersuchung von Parametern unter Vermeidung umfangreicher Berechnungen zu bieten oder um fr thermische Prfungen geeignete Bedingungen fr die Grenzen der Strahlung zu definieren. ANMERKUNG 3 Die Khlkrpertemperatur TSink einer Einheit i m

37、it einer Temperatur Ti, die im Strahlungsaustausch mit n Einheiten j steht und externen Strahlungswrmestrmen aus der Umgebung unterworfen ist, wird nach folgender Gleichung berechnet: 4iIRiAisi14i4jij4iradSink,)()(APAPAPATTRTiTnj+=Dabei ist das Emissionsvermgen der Einheit i; Psder von der Einheit i

38、 absorbierte Wrmestrom von der Sonne; PAder von der Einheit i absorbierte Albedo-Strom (von Himmelskrpern); PIRder von der Einheit i absorbierte Infrarotwrmestrom (von Himmelskrpern); Rijdie Kopplung zwischen den Einheiten i und j durch Strahlung; Tjdie Temperatur der Einheit j; die Stefan-Boltzmann

39、-Konstante; Aidie Strahlungsaustauschflche der Einheit i. ANMERKUNG 4 Die Gleichung fr die Khlkrper-Strahlungstemperatur wird fr stationre und transiente Zustnde festgelegt. Im Verlauf eines Projekts basiert die vereinfachte Methode unter Anwendung der Strahlungstemperatur des Khlkrpers in Abhngigke

40、it vom Grad der Wechselwirkung zwischen der Einheit i (durch ihre Temperatur, ihre Oberflcheneigenschaften, Mae, Wrmedissipation) und dem Strahlungskhlkrper auf iterativen Verfahren. DIN EN 16603-31:2014-12 8 3.2.1.23 Sensitivittsanalyse Analyse, die eine nderung der Eingangsparameter anwendet, um d

41、en Einfluss von Ungenauigkeiten auf die Ergebnisse der Analyse zu bewerten 3.2.1.24 Sonnen-Simulationsprfung Prfverfahren, bei dem Intensitt, spektrale Verteilung, Gleichmigkeit und Kollimationswinkel der Sonnenstrahlung innerhalb annehmbarer Grenzen reproduziert werden 3.2.1.25 Erfolgskriterien zuv

42、or festgelegter Wert oder Satz von Werten, der fr die Verifizierung einer Anforderung verwendet wird und auf einem oder mehreren Parametern basiert ANMERKUNG 1 Die Festlegung der Erfolgskriterien fr die Verifizierung kann durch Analyse und Prfung erfolgen. ANMERKUNG 2 Beispiele fr geeignete Paramete

43、r sind Temperatur und Temperaturgradient. 3.2.1.26 Systemgremium fr das System verantwortliche Organisation ANMERKUNG Das Systemgremium“ kann der in ECSS-S-ST-00-01 definierte Kunde“ sein. 3.2.1.27 Temperaturpunkt der Systemschnittstelle ein auf der Struktur des Systems geeignet angeordneter physika

44、lischer Punkt, der zur Bewertung der Wrme verwendet werden kann, die durch Wrmeleitung zwischen einer Einheit und dem System des Raumflugkrpers ausgetauscht wird 3.2.1.28 Temperaturdifferenz Differenz der Temperatur von zwei Punkten zu einem bestimmten Zeitpunkt 3.2.1.29 Temperaturgradient rumliche

45、Abweichung der Temperatur an einem Punkt zu einem bestimmten Zeitpunkt ANMERKUNG Er wird durch eine Temperatur angegeben, die durch die Lngeneinheit dividiert wird. 3.2.1.30 mittlere Temperaturabweichung TmeanSumme der Temperaturdifferenzen (gemessen abzglich der analysierten Werte), dividiert durch

46、 die Anzahl der korrelierten Temperaturen ANMERKUNG Tmeankann positiv oder negativ sein. ( )=NiTTNT1PiMimean1Dabei ist Tmeandie mittlere Temperaturabweichung; TMidie gemessene Temperatur; TPi die nach der Analyse vorhergesagte Temperatur; N die Anzahl der Proben. DIN EN 16603-31:2014-12 9 3.2.1.31 T

47、emperaturbezugspunkt TRP auf einer Einheit angeordneter physikalischer Punkt, der im Schnittstellen-Dokument (ICD) der Einheit festgelegt ist, um die Temperatur der Einheit einfacher reprsentieren zu knnen ANMERKUNG 1 Der Temperaturbezugspunkt (TRP) wird fr die kohrente Verifizierung einer Einheit,

48、eines Subsystems und des Systemlevels verwendet. ANMERKUNG 2 In Abhngigkeit von den Maen und der Komplexitt der Schnittstelle der Einheit knnen auch mehrere Temperaturbezugspunkte festgelegt werden. 3.2.1.32 Temperaturstabilitt Zustand, bei dem die Temperaturschwankungen ber eine bestimmte Dauer kleiner sind als ein festgelegter (niedriger) Wert 3.2.1.33 Standardabweichung der Temperatur () Ma fr die statistische Streuung der Temperaturabweichungen, das festlegt, wie weit die Werte fr