Stahldruckbehälter

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Rezipient und Thermalwand für eine Weltraumsimulationsanlage. Grundanforderungen für ein Minimalsystem. Der Rezipient ist ein liegender Edelstahl-Zylinder mit einem Außendurchmesser von 2,5 m und einer Länge von 3,5 m, der oberhalb einer Grube aufgestellt wird. Die Gesamthöhe inklusive Aufbauten darf 3,0 m und die Gesamtlänge mit Türen darf 4,5 m nicht überschreiten. Die Auslegung, Konstruktion und Berechnung des Rezipienten inklusive Türen sind nach dem AD-2000 Regelwerk durchzuführen. Alle Innenflächen müssen speziell für die Anforderungen an Vakuumanlagen oberflächenbehandelt sein, z.B. glaskugelgestrahlt. Die Desorptionsrate der Innenoberfläche darf 3·10-10 mbar·l/s·cm2. Bei 20°C nicht überschreiten. Die Aufstellung des Zylinders erfolgt, in Vorbereitung einer Schwingungsdämpfung der Anlage, auf Dummy's mit gleichen mechanischen Dimensionen der später verwendeten Schwingungsdämpfer (Luftfedern). Dafür sind Montierungen auf beiden Seiten des Zylinders vorzusehen. Die Herstellung der Dummys mit einer entsprechenden Traglast sind Bestandteil der Ausschreibung. Für die Montage der Thermalwand sowie der Schienen für die fahrbare Beschickungstür sind innerhalb des Rezipienten entsprechende Halterungen einzubauen. Die genauen Positionen und technischen Ausführungen der Halterungen sind mit den entsprechenden Herstellern der Subsysteme abzustimmen. Für die Versorgung der im Vakuum befindlichen Komponenten und für Messungen ausgeführte Verbindungen sowie zum Anschluss der Vakuumpumpen werden auf dem Zylinder Flansche angeordnet. 1x Flansch DN100 nach ISO-K-Norm (DIN 28404, ISO 1609) blind geflanscht 12x Flansche DN150 nach ISO-K-Norm (DIN 28404, ISO 1609) blind geflanscht 4x Flansche DN250nach ISO-K-Norm (DIN 28404, ISO 1609) blind geflanscht 1x Flansch DN400 nach ISO-K-Norm (DIN 28404, ISO 1609) blind geflanscht 1x Flansch für Hochvakuumpumpe DN1000 ISO-F blind geflanscht 1x Flansch für optisches Fenster mit 30° zur waagerechten Achse für Einkopplung der Simulationssonne unterhalb des Rezipienten. Der Rezipient wird mit 2 Klöpperböden als Türen geschlossen. Die Tür der. Beschickungsseite wird mit einem auf Schienen laufenden Wagen an den Rezipienten herangefahren. Die Spurweite der Schienen beträgt 3,0 m. Die Schienen sind im Fußboden des Labors integriert. Die Tür auf der Spiegelseite ist schwenkbar in Richtung Technikraum zu montieren. Auch hier sind Flansche für Messleitungs- und Versorgungsdurchführungen vorzusehen. Flansche an Beschickungsseite. 4x Flansch DN150 nach ISO-K-Norm (DIN 28404, ISO 1609) blind geflanscht 3x Flansch DN250 nach ISO-K-Norm (DIN 28404, ISO 1609) blind geflanscht 1x Flansch DN400 nach ISO-K-Norm (DIN 28404, ISO 1609) blind geflanscht Flansche Spiegelseite. 2x Flansch DN150 nach ISO-K-Norm (DIN 28404, ISO 1609) blind geflanscht 2x Flansch DN250 nach ISO-K-Norm (DIN 28404, ISO 1609) blind geflanscht 1x Flansch DN300 nach ISO-K-Norm (DIN 28404, ISO 1609) blind geflanscht Für optische Messungen müssen Wagen und Tür der Beschickungsseite getrennt. Werden. Mit entsprechenden Montierungen muss die Tür am Rezipienten sicher arretiert werden, so dass die Tür auch bei Normaldruck innerhalb des Rezipienten fest mit dem Rezipienten verbunden ist. Die optischen Messungen verlangen eine reproduzierbare Positionierung der Türen zum Rezipienten, die mit entsprechenden Führungen erreicht werden soll. Für die Montage verschiedener Komponenten sind Montierungen in den Türen vorzusehen. Folgende Liste gibt einen Überblick: Montierungen in beiden Türen, innen und außen, für optische Bänke. Die Montierungen der optischen Bänke müssen schwingungsarm mit hoher mechanischer Steifigkeit und mit einer Genauigkeit von ±1,0 mm zwischen innerer und äußerer Halterung eingebaut werden. Montierungen in der Tür der Spiegelseite für einen Kollimationsspiegel des Sonnensimulators (ca. 1,2 m Durchmesser, ca. 1000 kg) bzw. für einen Planspiegel (ca. 1,2 m Durchmesser, 1000 kg Gewicht). Die Spiegel nutzen eine gemeinsame Montierung und es wird zur gleichen Zeit nur ein Spiegel montiert. Die Montierungen des Spiegels müssen schwingungsarm mit hoher mechanischer Steifigkeit und mit einer Genauigkeit von ±5,0 mm zur optischen Achse montierbar sowie ± 1,0mm zwischen den einzelnen Montierungen sein. Die Subkomponenten Kollimationsspiegel, Planspiegel und optische Bänke in der Tür der Spiegelseite werden je nach Test nur einzeln optional eingebaut. Montierungen in beiden Türen für Thermalwand. Montierungen für die fahrbare Testplattform. Die genauen Positionen und technische Ausführungen der Halterungen sind mit den entsprechenden Herstellern der Subsysteme abzustimmen. Des Weiteren ist abzustimmen, in wie weit die Montierungen in der Tür der Spiegelseite für die Komponenten Kollimationsspiegel, Planspiegel und optische Bänke gemeinsam genutzt werden können. Zur Aufnahme des Testobjekts ist eine Plattform mit eine Traglast von 1000 kg vorzusehen. Diese Plattform ist demontierbar, thermisch isoliert und schwingungsarm mit hoher mechanischer Festigkeit mit der Tür der Beschickungsseite fest zu verbinden. Die Plattform und Tür bilden eine fahrbare Einheit. Die Testplattform ist Bestandteil des Verschließmechanismus der Beschickungstür. Die Testplattform fährt innerhalb des Rezipienten auf rechts und links angebrachten Schienen. Diese Schienen bilden eine Auflage für die Testplattform und verhindern damit ein Kippen der Beschickungstür in Richtung Rezipient. Um ein vollständiges Ausfahren der Testplattform zu verhindern, ist ein Endanschlag vorzusehen. Die Möglichkeit des kompletten Herausfahrens ist zu gewährleisten. Dafür ist eine auf Schienen fahrbare Stütze unterhalb der Testplattform zu montieren und der Endanschlag ist deaktivierbar auszulegen. Die Stütze fährt auf den gleichen im Laborboden eingelassenen Schienen wie der Schienenwagen für die Tür. Es muss sichergestellt werden, dass sich der Endanschlag nur bei montierter Stütze deaktivieren lässt. Für die Montage des Testobjekts und anderer Komponenten auf der Testplattform ist ein von uns erprobtes modulares Montagesystem herzustellen und zu integrieren. Grundanforderungen für ein Minimalsystem Thermalwand. Neben der Vakuum- bzw. Drucksimulation ist die Nachbildung des thermischen Hintergrundes vom späteren Einsatzort des Testobjekts notwendig, um das thermische Verhalten des Testobjekts zu untersuchen bzw. seine Tauglichkeit unter den entsprechenden Umweltbedingungen zu bestätigen. Um den Einfluss der Strahlungswechselwirkung der Hintergrundtemperatur von ca. 4 K im freien Weltraum auf die Thermalbilanz zu simulieren, ist eine Temperatur von ca. 80 K ausreichend. Um Temperaturen einzustellen, wie sie in verschiedenen Höhen der Erdatmosphäre bzw. auf anderen Planeten vorkommen, ist der simulierte Temperaturhintergrund variabel auszulegen. Die Thermalwand ist in einen liegenden Edelstahl-Rezipienten mit einem Außendurchmesser von 2,5 m, einer Länge von 3,5 m und einem Volumen von 17 m3 vorgesehen. Die Thermalwand sollte so wenig wie möglich Volumen beanspruchen. Als minimales Nutzvolumen sind 12,1 m3, bei einer Nutzlänge von 3,5 m und einem Nutzdurchmesser von minimal 2,1 m vorgesehen. Die Temperatur der Thermalwand muss von 80 bis 420 K stufenlos einstellbar sein. Der Temperaturgradient über die gesamte Thermalwand darf im angegebenen Temperaturbereich ±10 K nicht überschreiten, angestrebt wird ein Temperaturgradient kleiner 5 k Die Temperaturänderungsgeschwindigkeit sowohl beim Kühlen und Heizen soll ±5 K/min erreichen. Hauptanwendung ist die Simulation des thermischen Hintergrundes im Weltraum von ca. Bei dieser Temperatur ist der Verbrauch an Flüssigstickstoff minimal zu halten. Die nach innen gerichtete Oberfläche der Thermalwand ist mit Aeroglaze Z306 nach ECSS-Q70-25S zu beschichten und muss einen Emissionsgrad größer 0,95 (BOL) aufweisen. Die Thermalwand muss eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen und auftretende mechanische Schwingungen müssen vom Rezipienten entkoppelt werden. Der Strömungsleitwert in Richtung Rezipientinnenraum soll maximal sein, um seine effiziente Evakuierung (insbesondere im Bereich der Molekularströmung) zu gewährleisten. Die Desorptionsrate des Materials darf 2·10-7 mbar·l/s·cm2 bei 20°C nicht überschreiten. Die Montierungen der Thermalwand und die Durchführungen der Medienleitungen sind thermisch isoliert von der Rezipientenwand auszuführen. Die Thermalwände in den Türen sind demontierbar auszuführen. Die Positionen, Anzahl und Größe der Montierungen sowie der Flansche für die Mediendurchführungen sind mit dem Hersteller des Rezipienten abzustimmen. Die Zuleitungen der Medien für die Thermalwände in den Türen müssen außen flexibel und demontierbar ausgeführt sein. Die vakuumseitigen Medienleitungen müssen vakuumdicht ausgeführt werden. Als Öffnungen für optische Fenster zur Einkopplung des Sonnensimulators sind demontierbare Abdeckungen vorzusehen. Bei montierten Abdeckungen muss die Homogenität der Thermalwandtemperatur auch im Bereich der Abdeckungen gewährleistet werden. Alle innerhalb des Rezipienten verwendeten Materialien müssen für den Betrieb unterVakuumbedingungen zugelassen und nach ECSS-Q-ST-70-02C auf Ausgasung getestet und qualifiziert sein. Für den Fall eines Stromausfalls ist die Thermalwand mit einer Notaufheizung auszustatten. Gefordert ist eine Aufheizzeit im Kaltfall (80 K) auf 20°C von 1 Stunde. Der Notheizung stehen 30 kW Spitzenleistung/Nennleistung aus einem Notstromaggregat zur Verfügung, die auch beim Einschalten der Aggregate für die Thermalwand nicht überschritten werden dürfen. Die Steuerung und das Überwachen der Anlage sind computergestützt zu realisieren. Dabei ist eine Protokollierung der Medien- und Energieverbrauchsdaten, Status der Anlage sowie Soll- und Ist-Temperatur der Thermalwand in die Anlagensoftware zu integrieren. Für die Protokollierung der Ist-Temperaturen der Thermalwand sind 40 Kanäle vorgesehen. Der Messfehler des Temperaturhintergrunds muss sich im Bereich ±2 K bewegen. Ein Zugriff über NI-Labview auf diese Daten ist zu ermöglichen.

Die Frist für den Eingang der Angebote war 2010-06-18. Die Ausschreibung wurde veröffentlicht am 2010-06-05.

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