Abstract:
Mit der voranschreitenden Erkundung des Weltalls wird der Bedarf für On Orbit Servicing (OOS)- und In Space Manufacturing and Assembly (ISMA)- Anwendungen immer größer. Für die Wartung bestehender Satelliten oder die Integration größerer Strukturen im Orbit sind Manipulationsfähigkeiten erforderlich, die idealerweise keiner menschlichen Präsenz bedürfen.
Im Rahmen des STARLIT-Projekts entwickelt das DFKI einen robotischen Greifer als austauschbaren Endeffektor für einen Roboterarm im Weltall. Falls die anschließenden Tests des entwickelten Greifers erfolgreich verlaufen, soll dieser im Rahmen des PERIOD-Projektes auf der Bartolomeo Plattform der Internationalen Raumstation bei der Integration eines Satelliten zum Einsatz kommen.
Der Greifer kann über eine Schnittstelle an einen Roboterarm angebunden werden. Um den Greifer anzutreiben, ermöglicht die Schnittstelle die Übertragung eines Drehmomentes. Die Lagerung der Eingangswelle des Greifers wird im Rahmen dieser Bachelorarbeit ausgelegt.
Aufgrund der Umgebungsbedingungen des Weltalls und der während eines Raketenstarts wirkenden Lasten sind die Ansprüche an Lagerungen von Mechanismen in der Raumfahrt groß.
Beginnend mit einer Literaturrecherche von Wälzlagern in Raumfahrtanwendungen und bestehenden Greiferkonzepten werden die Anforderungen an die Lagerung ausgearbeitet und anschließend mehrere Konzepte entworfen und abgewägt.
In der eigentlichen Auslegung wird das vielversprechendste Konzept zunächst qualitativ sowie mit ersten Berechnungen detailliert und ein Wälzlager für die Lagerung ausgewählt. Aufbauend auf einer Recherche zu Tribologie und Schmierstoffen in der Raumfahrt wird ein geeigneter Schmierstoff für die Anwendung identifiziert. Für die detaillierte Berechnung der Lagerung, werden zuerst analytisch die Lagersteifigkeit und die erforderliche Vorspannkraft berechnet. Nachfolgend werden mit der Lagerberechnungssoftware CABARET die weiteren erforderlichen Nachweisrechnungen durchgeführt. Zum Abschluss der Auslegung wird die erforderliche Schmierstoffmasse abgeschätzt.
Ebenfalls wird ein CAD-Modell der entworfenen Lagerung erstellt und eine Integrationsanleitung ausgearbeitet.
Aus der Arbeit resultiert eine in großen Teilen ausgelegte Lagerung, wobei noch einige Nachweisrechnungen und Optimierungen ausstehen, bevor die geplanten Tests durchgeführt werden können.