ISO 14622:2000

Space systems — Structural design — Loads and induced environment

This International Standard defines the principles used to determine loads and the induced environment during the service life of a space flight vehicle and its components, taking account of the notions of probability, combined loads, corresponding safety factors and lifecycle.

Systèmes spatiaux — Conception des structures — Charges et environnement induit

La présente Norme internationale définit les principes de détermination des charges et de l'environnement induit durant la vie en utilisation d'un transport spatial et de ses constituants, compte tenu de la notion de probabilité, de combinaison de charges, des facteurs de sécurité correspondants et du cycle de vie.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 20-Dec-2000
• ICS: 49.140 - Space systems and operations
• Technical Committee: ISO/TC 20/SC 14 - Space systems and operations
• Drafting Committee: ISO/TC 20/SC 14/WG 2 - System requirements, verification and validation, interfaces, integration, and test
• Current Stage: 9092 - International Standard to be revised
• Completion Date: 24-Aug-2022

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14622
First edition
2000-12-15
Space systems — Structural design —
Loads and induced environment
Systèmes spatiaux — Conception des structures — Charges et
environnement induit
Reference number
ISO 14622:2000(E)
©
ISO 2000

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ISO 14622:2000(E)
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ISO 14622:2000(E)
Contents Page
Foreword.iv
1 Scope .1
2 Terms and definitions .1
3 Determination of loads and the induced environment .5
3.1 General input data .5
3.2 Determination of loading conditions .6
3.3 Safety factors .8
3.4 Cases of design load.9
3.5 Calculated safety margins .9
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ISO 14622:2000(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 14622 was prepared by Technical Committee ISO/TC 20, Aircraft and space vehicles,
Subcommittee SC 14, Space systems and operations.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 14622:2000(E)
Space systems — Structural design — Loads and induced
environment
1 Scope
This International Standard defines the principles used to determine loads and the induced environment during the
service life of a space flight vehicle and its components, taking account of the notions of probability, combined
loads, corresponding safety factors and lifecycle.
2 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard, the following terms and definitions apply.
2.1
space flight vehicle
combination of the launch system elements which leave the ground, i.e. the launch vehicle and the space vehicle(s)
placed in orbit by the launch vehicle
2.2
launch vehicle
one or more space flight vehicle stages capable of launching one or more space vehicles and placing them in orbit
2.3
space vehicle
integrated group of subsystems and units capable of performing functions in space
NOTE Spacecraft is synonymous with space vehicle.
2.4
launch system
system including the space flight vehicle and corresponding installations, the ground equipment, hardware,
software, procedures, services and personnel required for operations
2.5
load
response of a space flight vehicle to excitations encountered during its service life
2.5.1
static load
quasi-static load
load whose magnitude and direction are independent of time, or load which vary slowly and for which the dynamic
response of the structure is not significant
NOTE This load can be induced by:
— steady winds;
— aerodynamic forces;
— thrust (constant or with slow variations);
— manoeuvres;
— spin stabilization.
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2.5.2
transient load
load whose magnitude or direction varies with time and for which the dynamic response of the structure is
significant
NOTE This load can be induced by:
— gusts;
— engine ignition or shutdown;
— separation;
— orbital docking;
— physical impact;
— deployment of appendages.
2.5.3
shock load
load applied in the form of shocks or percussion and for which the structure’s dynamic response is significant
NOTE This load can be induced by:
— shockwave phenomena;
— pyrotechnic systems;
— physical impacts by deployed appendages;
— explosions.
2.5.4
oscillating load
load whose amplitude or direction varies within a frequency range for which the structure’s dynamic response is
significant
NOTE This load can be induced by:
— POGO effect;
— buffeting;
— vortex shedding due to ground wind;
— flutter;
— acoustic environment;
— rotation of parts;
— combustion instabilities in solid propellant stages.
2.5.5
limit load
maximum load that can be expected during the lifetime and in the presence of the environment
2.5.6
yield load
limit load multiplied by the yield safety factor J (2.10.1)
E
2.5.7
ultimate load
limit load multiplied by the ultimate safety factor J (2.10.2)
R
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2.5.8
acceptance load
proof load
load applied during acceptance testing and which is equal to the limit load multiplied by an acceptance factor J
P
2.5.9
qualification load
load applied during the qualification tests and which is borne by the structure without failure or collapse
2.5.10
failure load
load determined experimentally and for which the structure fails, collapses through instability or exhibits excessive
deformation
2.6 Pressure
2.6.1
limit pressure
maximum pressure differential that can be expected in service and in the presence of the environment (see 3.2.4)
and includes:
� the operating pressure (due either to propellant combustion or to pressurisation);
� transient pressure;
� hydrostatic pressure;
� external pressure.
2.6.2
yield pressure
limit pressure multiplied by the yield safety factor J (2.10.1)
E
2.6.3
ultimate pressure
limit pressure multiplied by the ultimate safety factor J (2.10.2)
R
2.6.4
proof pressure
differential pressure applied during the proof pressure test and which is equal to the limit pressure multiplied by the
proof pressure factor J (2.5.8)
P
2.6.5
hydrostatic pressure
pressure at a level below the liquid level in the tank, which is induced by the height of liquid above this level, plus
quasi-static accelerations
2.6.6
transient pressure
pressure that varies with time and for which the characteristic variation time is of the same order of magnitude as
the structure’s significant time constant
2.7 Thermal definitions
2.7.1
calculated thermal flux
heat flux evaluated in the most unfavourable heat exchange condition
NOTE See 3.2.5.
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ISO 14622:2000(E)
2.7.2
design temperature
temperature of the structure once subjected to the harshest combination of load, pressure and temperature
2.8 Material properties
2.8.1
Young’s modulus
E
constant ratio between the stress and the resulting strain
NOTE The average value of the Young’s modulus determined at the design temperature shall be taken into consideration.
2.8.2 Allowable stresses
2.8.2.1
�
E
uniaxial yield stress corresponding to 0,2 % residual strain (metallic materials only)
2.8.2.2
�
R
uniaxial ultimate strength stress
NOTE 1 � and � have a statistical definition: they are equal to a value which has a 90 % probability of being exceeded,
R E
with a 95 % confidence level for unmanned space vehicles. In the case of manned space vehicles and/or launch vehicles, the
valuesare99%and95%respectively.
NOTE 2 � and� correspond to the condition of the material when the structure is in service at the design temperature.
R E
2.9
strength
ability of the structures to withstand the loads (or pressures) and the environment encountered during their service
lifetime
2.10
safety factor
coefficient by which the limit load (or pressure) is multiplied so as to account for any inaccuracies in the known
statistical distribution of the load (or pressure) and strength value
NOTE These inaccuracies are due to:
— the limited number of observations or tests used to estimate these distributions;
— calculation inaccuracies.
EXAMPLE If F represents the estimated statistical distribution of loads (or pressures) and R the estimated statistical
distribution of strengths and that, relative to these estimated distribut
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 14622
Première édition
2000-12-15
Systèmes spatiaux — Conception des
structures — Charges et environnement
induit
Space systems — Structural design — Loads and induced environment
Numéro de référence
ISO 14622:2000(F)
©
ISO 2000

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ISO 14622:2000(F)
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ISO 14622:2000(F)
Sommaire Page
Avant-propos.iv
1 Domaine d'application.1
2Termesetdéfinitions.1
3Détermination des charges et de l'environnement induit .5
3.1 Données générales.5
3.2 Détermination des conditions de chargement .6
3.3 Facteurs de sécurité.8
3.4 Cas de charges de dimensionnement .9
3.5 Marges de sécurité calculées.10
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ISO 14622:2000(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiéeaux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude aledroit de fairepartie ducomité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments delaprésente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 14622 a étéélaboréepar le comité technique ISO/TC 20, Aéronautique et espace,
sous-comité SC 14, Systèmes spatiaux, développement et mise en œuvre.
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NORME INTERNATIONALE ISO 14622:2000(F)
Systèmes spatiaux — Conception des structures — Charges et
environnement induit
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale définit les principes de détermination des charges et de l'environnement induit
durant la vie en utilisation d'un transport spatial et de ses constituants, compte tenu de la notion de probabilité,de
combinaison de charges, des facteurs de sécurité correspondants et du cycle de vie.
2 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s'appliquent.
2.1
transport spatial
combinaison des éléments du système de lancement qui quittent le sol, c'est-à-dire le lanceur et le(s) véhicule(s)
spatial(aux) placé(s) en orbite par le lanceur
2.2
lanceur
un ou plusieurs étage(s) du transport spatial capable(s) de lancer et de placer en orbite un ou plusieurs véhicule(s)
spatial(aux)
2.3
véhicule spatial
groupe intégré de sous-systèmes et d'unités capables d'effectuer des fonctions dans l'espace
NOTE Le terme vaisseau spatial est synonyme de véhicule spatial.
2.4
système de lancement
système incluant le transport spatial et les installations correspondantes, les équipements au sol, le matériel, les
logiciels, les procédures, les utilisations et le personnel nécessaire pour les opérations
2.5
charge
réponse d'un transport spatial à des excitations rencontrées durant sa vie en utilisation
2.5.1
charge statique
charge quasi statique
charge indépendante du temps en grandeur et en direction, ou bien charge dont la variation est lente et pour
laquelle la réponse dynamique de la structure n'est pas significative
NOTE Cette charge peut être induite par:
— les vents permanents;
— lesforcesaérodynamiques;
— la poussée (constante ou variant lentement);
— les manœuvres;
— la stabilisation par rotation.
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ISO 14622:2000(F)
2.5.2
charge transitoire
charge variable en fonction du temps en grandeur ou en direction, et pour laquelle la réponse dynamique de la
structure est significative
NOTE Cette charge peut être induite par:
— les rafales;
— l'allumage ou l'extinction des moteurs;
— la séparation;
— l'accostage en orbite;
— l'impact physique;
— le déploiement des appendices.
2.5.3
charge impulsionnelle
charge appliquée sous forme de chocs ou percussions, et pour laquelle la réponse dynamique de la structure est
significative
NOTE Cette charge peut être induite par:
— l'onde de choc;
— les systèmes pyrotechniques;
— les impacts physiques des appendices déployés;
— les explosions.
2.5.4
charge oscillante
charge variable en amplitude ou en direction dans un domaine de fréquences, et pour laquelle la réponse
dynamique de la structure est significative
NOTE Cette charge peut être induite par:
— l'effet Pogo;
— le buffeting;
— le détachement des tourbillons dus au vent au sol;
— le flottement;
— l'ambiance acoustique;
— la rotation des pièces;
— les instabilités de combustion des étages à poudre.
2.5.5
charge limite
charge maximale qui peut être attendue au cours de la vie et en présence de l'environnement
2.5.6
charge à la limite élastique
charge limite multipliée par le facteur de sécuritéà la limite élastique J (2.10.1)
E
2.5.7
charge extrême
charge limite multipliée par le facteur de sécurité extrême J (2.10.2)
R
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ISO 14622:2000(F)
2.5.8
charge de réception
charge appliquéelorsde l'essai deréception et qui est égale à la charge limite multipliée par un facteur de
réception J
P
2.5.9
charge de qualification
charge appliquée lors des essais de qualification et qui est supportée par la structure sans rupture ou effondrement
2.5.10
charge de rupture
charge déterminéeexpérimentalement et pour laquelle la structure subit une rupture, un effondrement par
instabilité ou montre une déformation excessive
2.6 Pression
2.6.1
pression limite
pression différentielle maximale pouvant être attendue en utilisation et en présence de l'environnement (voir 3.2.4)
et qui inclut:
� la pression de fonctionnement (due soit à la combustion des ergols, soit à la pressurisation);
� la pression transitoire;
� la pression hydrostatique;
� la pression externe.
2.6.2
pression à la limite élastique
pression limite multipliée par le facteur de sécuritéà la limite élastique J (2.10.1)
E
2.6.3
pression extrême
pression limite multipliée par le facteur de sécurité extrême J (2.10.2)
R
2.6.4
pression de timbrage
pression différentielle appliquée lors de l'essai de timbrage et qui est égale à la pression limite multipliéepar le
facteur de timbrage J (voir 2.5.8)
P
2.6.5
pression hydrostatique
pression à un niveau du réservoir au-dessous du niveau du liquide, et qui est induite par la hauteur de liquide
au-dessus de ce niveau et les accélérations quasi statiques
2.6.6
pression transitoire
pression variable en fonction du temps et pour laquelle les temps caractéristiques de variation sont du même ordre
de grandeur que les constantes de temps significatives de la structure
2.7 Définitions thermiques
2.7.1
flux thermique calculé
flux de chaleur évalué dans les conditions d'échanges thermiques les plus défavorables
NOTE Voir 3.2.5.
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ISO 14622:2000(F)
2.7.2
température de dimensionnement
température de la structure quand celle-ci est soumise à la combinaison la plus sévère de charges, pressions et
températures
2.8 Caractéristiques des matériaux
2.8.1
module de Young
E
rapport constant entre la contrainte et la déformation qui en résulte
NOTE La valeur moyenne du module de Young déterminée à la température de dimensionnement doit être prise en
compte.
2.8.2 Contraintes admissibles
2.8.2.1
�
E
contrainte uniaxiale de limite élastique correspondant à 0,2 % de déformation résiduelle (matériaux métalliques
uniquement)
2.8.2.2
�
R
contrainte uniaxiale de résistance à la rupture
NOTE 1 � et � ont une définition statistique: elles sont égales à une valeur ayant une probabilité de 90 % d'être
E R
dépassée, avec un niveau de confiance de 95 % pour les transports spatiaux inhabités. Dans le cas des véhicules spatiaux
et/ou des lanceurs habités, les valeurs sont de 99 % et 95 % respectivement.
NOTE 2 � et � correspondent à l'état du matériau lorsque la structure est en utilisation et à la température de
R E
dimensionnement.
2.9
résistance
capacité des structures à supporter les charges (ou pressions) et l'environnement rencontrés durant leur vie en
utilisation
2.10
facteur de sécurité
coefficient par lequel est multipliée la charge (ou pression) limite pour tenir compte des imprécisions sur la
connaissance des distributions statistiques de la charge (ou pression) et de la résistance
NOTE Ces imprécisions sont dues:
— au nombre limité d'observations ou d'essais ayant servi à estimer ces distributions;
— aux imprécisions de calcul.
EXEMPLE Si F représente l'estimation de la distribution statistique des charges (ou pressions) et R l'estimation de la
distribution statistique des résistances et que, relativement à ces distributions estimées, F est la charge limite et R la
1 1
résistance admissible (à la rupture ou à la limite élastique), le facteur de sécurité corr
...