Thermal Analyse zur Konzepterstellung und Evaluierung eines Mondrovers

In der vorliegenden Bachelorarbeit werden konstruktive Maßnahmen zur Konzepterstellung eines Thermalmanagement für Kleinst-Rovers im Einsatzgebiet von lunare Missionen entwickelt und evaluiert. Das übergeordnete Ziel ist die Exploration des Mondes mithilfe von kostengünstigen humanoid gesteuerten Robotern. Um die Funktionsfähigkeit während einer Mission zu gewährleisten, ist es notwendig die technische Ausrüstung in ihrem temperaturbezogenen Qualitätsbereich zu betreiben. Durch die unterschiedlichen Temperaturniveaus der Mondoberfläche während des Mondtag und -nacht Zyklus wird der Rover darauf ausgelegt, eine entsprechende Wärmebilanz während der Mission zu halten. Es werden die auftretenden Umgebungseinflüsse während einer Mondmission definiert und modelliert. Dabei wird untersucht wie mit verschiedenen Beschichtungen, Geometrien und Wärmeleitungen darauf reagiert werden kann um ein funktionsfähiges Temperaturniveau zu erreichen. Die Randbedingungen, eines möglichst geringen Gewicht und einer kleinen Bauform, sollen berücksichtigt werden. Deshalb besteht die Herausforderung darin ohne aktive Thermalmanagementsysteme den Anforderungen gerecht zu werden. Nach einer Auswertung zum Stand der Technik ist ein eigenes Konzepte entstanden und dieses wird durch zielspezifische Systemmodelle evaluiert und hingehend der Erkenntnisse verbessert. Die Auslegung des Mondrovers basiert dabei auf wissenschaftlichen Grundlagen und dem Stand der Technik. Anschließend wird das Konzept durch CAE-Programme in der Umgebung simuliert. Die Ergebnisse der Simulation sind ausgewertet und in Empfehlung für konstruktive Maßnahmen zur Entwicklung des Rovers abgeleitet worden. Dabei sind idealisierte Richtwerte für die Wärmeleitung im inneren und der Auslegung der Außenflächen und ihrer Beschaffenheit gewonnen worden. Die Ergebnisse konnten ohne detaillierte Beschreibung der einzelnen Komponenten des Rovers entwickelt werden. Die Arbeit soll einen Beitrag zur Erschließung des Mondes mit kostengünstigen Robotern leisten und Möglichkeiten darstellen, wie die Konzepterstellung mithilfe von Thermal-Analyse-Simulation frühzeitig im Entwicklungsprozess eingebunden werden kann.