Cryogenic Helium-Tanks in Low-Cost Linerless-Technology; zum Verbundvorhaben: "CHiLL"

Abstract

Das Verbundvorhaben CHiLL verfolgte das Ziel, ein modular skalierbares, linerloses (Typ V) CFK-Hochdrucktanksystem für die kryogene Speicherung von Helium für Raumfahrtanwendungen zu entwickeln. Im Fokus standen dabei eine hohe mechanische Belastbarkeit (Hochdruckspeicherung), die Sicherstellung der Dichtigkeit ohne klassischen Liner, sowie die Übertragbarkeit auf verschiedene Tankvolumina. Die Universität der Bundeswehr München (UniBW) trug in Kooperation mit dem Verbundkoordinator Blackwave GmbH insbesondere zu Anforderungsermittlung, Auslegung, Material-/Prozessvalidierung, Kennwertermittlung bei RT und kryo, Sensorikbewertung sowie Fertigung und Testauswertung bei. Der Schwerpunkt der UniBw lag auf: • der Anforderungsermittlung und Erstellung eines Lastenhefts für die betrachteten Tankvolumina und Missionsprofile • der Entwicklung einer Nachweis- und Qualifikationsstrategie für Hochdrucktanks unter kryogenen Randbedingungen, • der Simulation und Auslegung der Tankstruktur (Wickel-/Laminatauslegung, FE-Analysen) sowie der Ableitung einer modularen Entwicklungslogik zur Skalierung (Tankfamilienkonzept) • der Materialkennwertermittlung und -validierung auf Raumtemperatur- und kryogener Temperatur (Coupon- und Bauteilebene) als Grundlage für belastbare Auslegung und Testvorhersage, • der Bewertung und Integration von Sensorik (z.B. Fiber-Bragg-Sensoren) zur Strukturüberwachung • der Durchführung und Auswertung von Dichtigkeitsuntersuchungen (Coupon- und Bauteillevel) • der Fertigung und Bewertung von Funktionsmustern (MBB/TBB) und der Validierung durch Dichtigkeits- und Drucktests