Untersuchungen zur integrierten Missions- und Fahrzeugbetrachtung mit graphenbasierten Entwurfssprachen am Beispiel eines Space Tug:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Verlag Dr. Hut
2017
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| Ausgabe: | 1. Auflage |
| Schriftenreihe: | Raumfahrt
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Inhaltsverzeichnis
Abkürzungen V
Konventionen VII
Begriffe VII
Kurzfassung IX
Abstract XI
1 Einleitung 1
1 1 Motivation 1
1 2 Aufgabenstellung und Vorgehen 5
1 3 Gliederung der Arbeit 6
2 Theoretische Grundlagen 9
2 1 Beschreibung des existierenden Entwurfsprozesses 9
2 2 Herausforderungen der Automatisierung 11
221 Informationsgenerierung und semantisches Verständnis 11
222 Vielfalt in Systemtopologie und Parametrik 12
223 Akzeptanz 13
224 Gültigkeitsbereich der Vorentwurfsgleichungen 14
225 Starke Kopplungen zwischen Systemkomponenten 14
2 3 Notwendige Eigenschaften der Software 15
2 4 Literaturrecherche und verwandte Arbeiten 15
2 5 Prinzip von Pahl und Beitz 19
2 6 Ontologie 21
2 7 Graphenbasierte Entwurfssprachen und Design Compiler 43v2 23
271 Einsatzbereich 23
272 Funktionsweise 24
273 Vokabeln und Klassendiagramm 26
274 Instanzdiagramm und Entwurfsgraph 27
275 Regeln 28
276 Aktivitätsdiagramm und Produktionssystem 29
277 Berechnungsgleichungen 30
3 Entwurfssprache für den automatisierten Entwurf 33
3 1 Aufbau der Entwurfssprache 33
311 Allgemeines Konzept 33
312 Entwurfssequenz 36
313 Besonderheiten der Entwurfssprache 38
3 2 Modellierung der Mission 40
321 Elemente des Missionsmodells 40
322 Eingabe der Missionsbeschreibung 45
3 3 Modellierung des Fahrzeugs und der Subsysteme 47
331 Statisches Modell des Fahrzeugs 48
332 Modell der Subsysteme 49
333 Ableiten des statischen Fahrzeugmodells 50
3 4 Varianten der Systemtopologie 54
341 Ermitteln der Varianten der Systemtopologie 54
342 Einschränken der kombinatorischen Möglichkeiten 56
343 Erstellen der aktuellen Systemtopologie im Entwurfsgraph 58
3 5 Berechnungsmodell 61
351 Übersicht Berechnungsschema 61
352 Berechnungsmodell der ZEK 62
353 Berechnungsmodell Fahrzeug und Subsysteme 63
354 Anforderungen an die Subsysteme 65
355 Aggregation der Kenngrößen mittels Budgets 68
356 Unterschiedliche Berechnungsphilosophien 70
357 Korrekturfaktoren 72
3 6 Geometrisches Modell des Fahrzeugs 73
361 Allgemeine Modellierung 73
362 Formgebung der Komponenten 76
363 Anordnung der Komponenten 77
364 Ermitteln der Subsystemgeometrie 80
365 Visualisierung des Gesamtfahrzeugs 81
3 7 Graphische Darstellung des Missionsverlaufs (Bat Chart) 82
371 Allgemeiner Aufbau des Bat Chart 82
372 Fahrzeuge und Fahrzeugverbände im Bat Chart 83
373 Automatisches Layout des Bat Chart 84
4 Verifikation am Beispiel des ATV 87
4 1 Übersicht ATV 87
4 2 Missionsmodellierung und Vorgaben für die Berechnung 89
421 Missionsbeschreibung und Zustand-Ereignis-Kette 89
422 Modellierung der Nutzlasten 90
4 3 Berechnung 90
431 Berechnete Elemente 90
432 Berechnungsverfahren 1: Prozentuale Faktoren 91
433 Berechnungsverfahren 2: Komplexe Berechnung 91
4 4 Ergebnisse und Kalibrierung 92
441 Ableiten der Subsysteme 92
442 Übersicht Ergebnisse Gesamtfahrzeug 93
443 Detaillierte Betrachtung der Subsysteme und Kalibrierung 96
444 Graphische Repräsentation 99
4 5 Diskussion und Fazit 99
5 Fallbeispiel „Space Tug“ 101
5 1 Definition der Beispielmission 101
5 2 Analyse Schritt 1: Entwurfsraum auf Missionsebene 102
521 Betrachtung der verschiedenen Systemtopologien 102
522 Kosten/Nutzen-Betrachtung und Pareto-Front 104
523 Weitere Analysemöglichkeiten 106
5 3 Analyse Schritt 2: Detaillierte Analyse eines Fahrzeugs 107
531 Detaillierter Bericht und graphische Repräsentation 107
532 Analyse der Kopplungen des Fahrzeugmodells 108
5 4 Analyse Schritt 3: Detaillierte Analyse eines Subsystems 111
541 Analyse der Kopplungen eines Subsystemmodells 111
542 Überprüfung der Berechnungsalgorithmen 112
543 Vergleich verschiedener technischer Lösungen 113
5 5 Methodenskizze: Entwurfsprozess für ein modulares Design 114
6 Ergebnisse und Diskussion 117
7 Zusammenfassung und Ausblick 121
Literaturverzeichnis 125
Anhang A Implementierungsdetails der Entwurfssprache 135
Anhang B Prozentuale Berechnungsfaktoren 153
Anhang C Detaillierte Beschreibung des ATV 155
Anhang D Detaillierter Ergebnisbericht für das ATV 163 |
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