ISO 14623:2003
(Main)Space systems - Pressure vessels and pressurized structures — Design and operation
Space systems - Pressure vessels and pressurized structures — Design and operation
ISO 14623:2003, based on general space experience and practice, specifies general and detailed requirements for metallic pressure vessels, composite overwrapped pressure vessels with metallic liners and metallic pressurized structures used in space systems. It is not applicable to pressure components (lines, fittings, valves, hoses, etc.) or to special pressurized hardware (batteries, heat pipes, cryostats and sealed containers).
Systèmes spatiaux — Réservoirs et structures sous pression — Conception et fonctionnement
L'ISO 14623:2003 a été établie en fonction de l'expérience et de la pratique générales. Elle spécifie des exigences générales et particulières relatives aux réservoirs métalliques sous pression, aux réservoirs sous pression à surbobinage composite avec des liners métalliques et aux structures métalliques sous pression utilisées dans les systèmes spatiaux. Elle ne s'applique pas aux composants sous pression (conduites, raccords, vannes, tuyaux flexibles, etc.), ou au matériel spécialisé sous pression (batteries, caloducs, cryostats et réservoirs scellés).
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14623
First edition
2003-12-01
Space systems — Pressure vessels and
pressurized structures — Design and
operation
Systèmes spatiaux — Réservoirs et structures sous pression —
Conception et fonctionnement
Reference number
©
ISO 2003
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Terms and definitions. 1
3 General requirements . 8
3.1 Introduction . 8
3.2 System analysis requirements . 8
3.3 General design requirements . 8
3.4 Composite overwrapped pressure vessel-specific design requirements . 14
3.5 Material requirements. 16
3.6 Fabrication and process control requirements . 18
3.7 Quality assurance requirements . 18
3.8 Operation and maintenance requirements. 20
3.9 Reactivation requirements. 22
3.10 Service life extension requirements . 22
4 Specific requirements. 22
4.1 General. 22
4.2 Pressure vessels. 22
4.3 Pressurized structures . 28
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 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. 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 document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 14623 was prepared by Technical Committee ISO/TC 20, Aircraft and space vehicles, Subcommittee
SC 14, Space systems and operations.
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Introduction
From the beginning of the space age, hazard control has been a prime consideration in manned or unmanned
flights in outer space. The rapid development of space activities and their associated technologies required
the implementation of ever-increasing amounts of energy sources. Space activities can be hazardous and
could cause harm to people and damage to public and private property and the environment. It is therefore
necessary to develop methods and tools that can analyse hazardous situations and provide realistic
recommendations in terms of safety and safety risk control. Furthermore, building space systems such as
telecommunication satellites and their launch systems is costly; it is necessary to achieve high mission
reliability. The variety of professional disciplines linked to these activities requires international standards to
protect Earth populations against the consequences of a possible mishap caused by the failure of a highly
pressurized hardware item.
There is significant history to the analysis and design of pressure vessels and pressurized structures for use in
space systems. This International Standard establishes the preferred methods for these techniques in both
the traditional metallic tanks, and the newer composite overwrapped pressure vessels. The emphasis is
equally on adequate design and safe, as well as reliable, operation.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 14623:2003(E)
Space systems — Pressure vessels and pressurized
structures — Design and operation
1 Scope
This International Standard, based on general space experience and practice, specifies general and detailed
requirements for metallic pressure vessels, composite overwrapped pressure vessels with metallic liners and
metallic pressurized structures used in space systems. It is not applicable to pressure components (lines,
fittings, valves, hoses, etc.) or to special pressurized hardware (batteries, heat pipes, cryostats and sealed
containers).
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
2.1
A-basis allowable
mechanical strength value above which at least 99 % of the population of values is expected to fall, with a
confidence level of 95 %
cf. “B” basis allowable (2.6)
2.2
acceptance tests
required formal tests conducted on flight hardware to ascertain that the materials, manufacturing processes
and workmanship meet specifications and that the hardware is acceptable for intended usage
2.3
allowable load (stress)
maximum load (stress) that can be accommodated by a material/structure without potential rupture, collapse
or detrimental deformation in a given environment
NOTE Allowable loads (stresses) commonly correspond to the statistically based minimum ultimate strength,
buckling strength, and yield strength, respectively.
2.4
applied load [stress]
actual load [stress] imposed on the structure in the service environment
2.5
autofrettage
vessel-sizing operation where pressure-driven deflection is used to plastically yield the metal liner into the
overlying composite in order to induce initial compressive stress states in the metal liner
2.6
B-basis allowable
mechanical strength value above which at least 90 % of the population of values is expected to fall, with a
confidence level of 95 %
cf. “A” basis allowable (2.1)
2.7
brittle fracture
catastrophic failure mode in a material/structure that usually occurs without prior plastic deformation and at
extremely high speed
NOTE The fracture is usually characterized by a flat fracture surface with little or no shear lips (slant fracture surface)
and at average stress levels below those of general yielding.
2.8
burst factor
multiplying factor applied to the maximum expected operating pressure (MEOP), or maximum design pressure
(MDP), to obtain the design burst pressure
NOTE 1 Burst factor is synonymous with design factor of safety for burst.
NOTE 2 design burst pressure (2.16) sometimes referred to as burst pressure, is synonymous with “ultimate
pressure”.
2.9
burst strength after impact
BAI
actual burst pressure of a composite overwrapped pressure vessel after it has been subjected to an impact
event
2.10
component
functional unit that is viewed as an entity for purpose of analysis, manufacturing, maintenance, or record
keeping
2.11
composite overwrapped pressure vessel
pressure vessel with a fibre-based composite system fully or partially encapsulating a liner
NOTE The liner serves as a fluid permeation barrier and may or may not carry substantial pressure loads. The
composite overwraps generally carry pressure and environmental loads.
2.12
critical condition
most severe environmental condition in terms of loads, pressures and temperatures or combination thereof
imposed on systems, subsystems, structures and components during service life
2.13
critical flaw
specific shape of flaw with sufficient size such that unstable growth will occur under the specific operating load
and environment
2.14
critical stress intensity factor
stress intensity factor at which unstable fracture occurs
2.15
damage tolerance
ability of a material/structure to resist failure due to the presence of flaws, cracks, delaminations, impact
damage or other mechanical damage for a specified period of unrepaired usage
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2.16
design burst pressure
burst pressure
“ultimate pressure”
differential pressure that pressurized hardware must withstand without burst in the applicable operational
environment
NOTE Design burst pressure is equal to the product of the MEOP or MDP and a design burst factor.
2.17
design safety factor
design factor of safety
factor or safety
multiplying factor to be applied to the limit load and/or MEOP(or MDP)
2.18
destabilizing pressure
differential pressure that produces compressive stresses in pressure hardware
2.19
detrimental deformation
structural deformation, deflection, or displacement that prevents any portion of the structure or other system
from performing its intended function
2.20
development test
test to provide design information that may be used to check the validity of analytic technique and assumed
design parameters, to uncover unexpected system response characteristics, to evaluate design changes, to
determine interface compatibility, to prove qualification and acceptance procedures and techniques, to check
manufacturing technology, or to establish accept/reject criteria
2.21
ductile fracture
type of failure mode in a material/structure generally preceded by a large amount of plastic deformation
2.22
elastically responding metallic liner
metallic liner of a composite overwrapped pressure vessel that responds elastically (experiences no plastic
response) at all pressure up to and including the vessel's acceptance proof pressure after the autofrettage
operation
2.23
fatigue
process of progressive localized permanent structural change occurring in a material/structure subjected to
conditions which produce fluctuating stresses and strains at some point or points and which may culminate in
cracks or complete fracture after a sufficient number of fluctuations
2.24
fatigue life
number of cycles of stress or strain of a specified character that a given material or structure can sustain
before failure of a specified nature could occur
2.25
flaw
local discontinuity in a structural material such as a scratch, notch or crack
2.26
flaw shape
shape of a surface crack or corner crack
NOTE For a surface crack, the flaw shape is expressed as a/2c, where a is the crack depth and 2c is the crack length.
For a corner crack, the flaw shape is expressed as a/c, where a is the crack depth and c is the crack length
2.27
fracture control
application of design philosophy, analysis method, manufacturing technology, verification methodology, quality
assurance, and operating procedures to prevent premature structural failure caused by the propagation of
cracks or crack-like flaws during fabrication, testing, transportation, handling and service
2.28
fracture mechanics
engineering discipline that describes the behaviour of crack
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 14623
Première édition
2003-12-01
Systèmes spatiaux — Réservoirs et
structures sous pression — Conception
et fonctionnement
Space systems — Pressure vessels and pressurized structures —
Design and operation
Numéro de référence
©
ISO 2003
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Termes et définitions . 1
3 Exigences générales. 8
3.1 Introduction . 8
3.2 Exigences de l'analyse des systèmes . 8
3.3 Exigences générales de conception . 9
3.4 Exigences particulières des réservoirs sous pression à surbobinage composite. 14
3.5 Exigences sur les matériaux. 17
3.6 Exigences de fabrication et de contrôle des procédés. 19
3.7 Exigences de l'assurance de la qualité. 20
3.8 Exigences opérationnelles et de maintenance . 21
3.9 Exigences de réactivation. 23
3.10 Exigences de prolongation de la durée de vie utile . 23
4 Exigences particulières. 24
4.1 Généralités. 24
4.2 Réservoirs sous pression . 24
4.3 Structures sous pression. 31
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 confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité 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 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. 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 du présent document 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.
L'ISO 14623 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 20, Aéronautique et espace, sous-comité SC 14,
Systèmes spatiaux, développement et mise en œuvre.
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Introduction
Dès les débuts de l'ère spatiale, le contrôle des risques a été d'une très grande importance dans les vols,
avec ou sans équipage. Le développement rapide des activités spatiales, avec les technologies
correspondantes, a exigé l'utilisation de sources d'énergie toujours plus importantes. De telles activités
peuvent être dangereuses et pourraient causer des dommages aux personnes, ainsi qu'à l'environnement et
aux domaines public et privé. Il faut donc mettre au point des outils et des méthodes pouvant évaluer les
situations dangereuses et fournir des recommandations réalistes en matière de sécurité et de contrôle des
risques. Par ailleurs, la construction de systèmes spatiaux tels que les satellites de communication et les
dispositifs de lancement, est très coûteuse; il est nécessaire d'atteindre une grande fiabilité pour ces missions.
La grande variété des disciplines professionnelles reliées à de telles activités exige des Normes
internationales pour protéger les populations terrestres contre les effets de tout accident pouvant se produire
à la suite de la défaillance d'un matériel sous très haute pression.
L'analyse et la conception des réservoirs et des structures sous pression utilisés dans l'espace reposent sur
de nombreux éléments historiques. La présente Norme internationale établit les méthodes recommandées
pour ces techniques, que ce soit pour les réservoirs métalliques traditionnels ou pour les nouveaux réservoirs
sous pression à surbobinage composite. L'accent est mis tant sur la conception elle-même que sur le
fonctionnement, que l'on veut fiable et sécuritaire.
NORME INTERNATIONALE ISO 14623:2003(F)
Systèmes spatiaux — Réservoirs et structures sous pression —
Conception et fonctionnement
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale a été établie en fonction de l'expérience et de la pratique générales. Elle
spécifie des exigences générales et particulières relatives aux réservoirs métalliques sous pression, aux
réservoirs sous pression à surbobinage composite avec des liners métalliques et aux structures métalliques
sous pression utilisées dans les systèmes spatiaux. Elle ne s'applique pas aux composants sous pression
(conduites, raccords, vannes, tuyaux flexibles, etc.), ou au matériel spécialisé sous pression (batteries,
caloducs, cryostats et réservoirs scellés).
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
2.1
admissible sur la base «A»
valeur de la résistance mécanique au-dessus de laquelle au moins 99 % de l'ensemble des valeurs doit se
situer, selon un taux de confiance de 95 %
cf. admissible sur la base «B» (2.6)
2.2
essais d'acceptation
essais formels requis sur le matériel de vol pour vérifier si les matériaux, les procédés de fabrication et
l'exécution des travaux sont conformes aux spécifications et que le matériel est bon pour acceptation pour
l'utilisation prévue
2.3
charge autorisée (contrainte)
charge (contrainte) maximale pouvant être subie dans un environnement donné par un matériau ou une
structure sans rupture, effondrement ou déformation dommageable
NOTE Les charges (contraintes) autorisées correspondent habituellement à la résistance ultime, à la résistance au
flambement et à la limite d'élasticité conventionnelle minimale, respectivement, selon la moyenne statistique.
2.4
charge appliquée (contrainte)
charge (contrainte) effectivement appliquée à une structure, dans un environnement de fonctionnement
2.5
autofrettage
opération de calibrage de réservoir par laquelle une déformation sous pression est utilisée pour provoquer un
écoulement plastique du liner métallique superposé dans le composite afin de produire une contrainte initiale
de compression du liner métallique
2.6
admissible sur la base «B»
valeur de la résistance mécanique au-dessus de laquelle au moins 90 % de l'ensemble des valeurs doit se
situer, selon un taux de confiance de 95 %
cf. admissible sur la base «A» (2.1)
2.7
rupture fragile
mode de rupture catastrophique d'un matériau ou d'une structure qui se produit habituellement sans
déformation plastique préalable et à très haute vitesse
NOTE La rupture est habituellement caractérisée par une surface de rupture plate qui présente peu ou pas de lignes
de cisaillement (surface de rupture oblique) et à des niveaux de contrainte moyens se situant sous ceux d'un écoulement
général.
2.8
facteur d'éclatement
facteur de multiplication appliqué à la pression de fonctionnement maximale prévue (MEOP) ou la pression de
calcul maximale (MDP), afin d'obtenir la pression d'éclatement de calcul
NOTE 1 Le facteur d'éclatement est synonyme de facteur de sécurité de calcul.
NOTE 2 La pression d'éclatement de calcul (2.16), référencée parfois comme pression d'éclatement, est synonyme
de «pression de rupture».
2.9
résistance à l'éclatement après impact
BAI
pression d'éclatement effective d'un réservoir en matériau composite et surbobiné, après qu'il a subi un
impact
2.10
composant
unité fonctionnelle considérée comme une entité aux fins d'analyse, de fabrication, d'entretien ou de tenue
d'archives
2.11
réservoir sous pression à surbobinage composite
réservoir sous pression présentant un système composite à base de fibres qui englobe partiellement ou
totalement un liner
NOTE Le liner sert de barrière d'étanchéité aux fluides et peut, ou ne peut pas, supporter des charges de pression
substantielles. Le surbobinage composite supporte généralement les pressions ou les charges environnementales.
2.12
condition critique
état environnemental le plus grave en termes de charges, de pressions et de températures imposées à des
systèmes, sous-systèmes, des structures ou des composants pendant leur durée de vie utile
2.13
crique critique
forme précise de crique, suffisamment grande pour qu'une propagation instable se produise en fonction d'une
charge et d'un environnement précis
2.14
facteur d'intensité de contrainte critique
facteur d'intensité de contrainte auquel une rupture instable se produit
2 © ISO 2003 — Tous droits réservés
2.15
tolérance aux dommages
capacité d'un matériau ou d'une structure à résister à une défaillance causée par des défauts, des criques,
des délaminages, des dommages par impact ou d'autres dommages mécaniques, pendant une période
précise d'utilisation sans réparation
2.16
pression d'éclatement de calcul
pression d'éclatement
«pression de rupture»
pression différentielle que doit subir le matériel, sans éclatement, dans un environnement de fonctionnement
donné
NOTE La pression d'éclatement de calcul est égale à la MEOP ou MDP multipliée par un facteur de sécurité
d'éclatement de calcul.
2.17
facteur de sécurité de calcul
facteur de sécurité
facteur de multiplication appliqué à la charge limite ou à la MEOP/MDP
2.18
pression déstabilisatrice
pression différentielle qui produit des contraintes de compression dans le matériel sous pression
2.19
déformation
toutes déformations structurelles, déflexions, ou tous déplacements empêchant une partie de la structure ou
d'un système de fonctionner comme prévu
2.20
essai de développement
essai visant à fournir des renseignements pour la conception servant à vérifier la validité des techniques
analytiques et des paramètres estimés de conception, à détecter les caractéristiques de réponses imprévues
de la part des systèmes, à évaluer les changements de conception, à déterminer la compatibilité des
interfaces, à éprouver les procédures et les techniques de qualification et d'acceptation, à vérifier la
technologie de fabrication, ou à établir des critères d'acceptation et de rejet
2.21
rupture ductile
genre de rupture d'un matériau ou d'une structure qui est généralement précédée par une déformation
plastique significative
2.22
liner métallique à réponse élastique
liner métallique d'un réservoir sous pression à
...
Questions, Comments and Discussion
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