Naveta spațială Solid Rocket Booster
Solid Rocket Booster , în acronim SRB , este racheta care a furnizat 83% din forța navetei spațiale în timpul fazei de decolare. În prezent, este cea mai mare și mai puternică rachetă cu propulsor solid vreodată și cea mai puternică propulsie de rachete (atât solidă, cât și lichidă ) din lume. Fiecare SRB produce de aproximativ 1,8 ori forța propulsorului F-1 folosit în racheta Saturn V.
Structura
Cele două SRB-uri sunt reutilizabile și asigură forța principală a Shuttle-ului, detașându-se de acesta din urmă la o înălțime de 45,7 km. De asemenea, transportă întreaga greutate a rezervorului extern și a Orbiterului și transmit greutatea încărcăturii prin structura lor către Platforma de lansare mobilă . Fiecare RBS din spațiu are un impuls de 14,67 MN . O reținere are o lungime de 45,5 m și un diametru de 3,7 m, cu o greutate de lansare de 570 de tone, egală cu 60% din masa totală la decolare. Greutatea combustibilului fiecărei sisteme de siguranță pentru copii este de 499 t, iar greutatea la bord este de aproximativ 87 t. La șaptezeci și cinci de secunde după separarea de Shuttle, SRB-urile ating apogeul la o înălțime de aproximativ 67 km și se întorc la sol încetinite de o parașută. Au impact asupra oceanului la aproximativ 226 km distanță și sunt recuperate ulterior.
Principalele elemente care alcătuiesc această rachetă sunt elicea (carcasă, combustibil, sistem de aprindere, duză), structura, sistemul de separare, instrumentele de operațiuni pentru zbor, avionica, încărcăturile pirotehnice, sistemul de decelerare. sistemul de control al vectorului și sistemul de distrugere a siguranței.
Fiecare rachetă este conectată la rezervorul extern la înălțimea structurii de pupa prin două suporturi laterale și o conexiune diagonală. Pe platforma de lansare, fiecare rachetă este, de asemenea, conectată la platforma de lansare mobilă de la marginea exterioară frontală cu patru cârlige explozive care sunt detașate la decolare.
Un SRB este format din șapte segmente de oțel produse individual, asamblate în perechi de către producător și trimise la Kennedy Space Center printr-un tren pentru asamblarea finală. Segmentele sunt conectate împreună printr-un suport circular închis cu trei inele O (două au fost utilizate înainte de accidentul Challenger ) și un mastic special rezistent la căldură.
Componente
Fiecare Solid Rocket Booster are patru posturi de fixare inserate în posturile corespunzătoare de pe platforma de lansare mobilă. Cârligele țin platforma și rachetele împreună și au piulițe la fiecare capăt. Una dintre ele conține un detonator care este activat atunci când rachetele sunt lansate. Dacă există o defecțiune care împiedică eliberarea stâlpilor, forța rachetelor este încă suficientă pentru a le sparge, eliberând vehiculul de pe platformă.
Comanda de aprindere este trimisă de pe computerele orbitatorului prin intermediul controlerelor de eveniment master către controlerele inițiator pirotehnice ale platformei mobile care activează explozivii.
Distributie electrica
Distribuția energiei electrice către RBS are loc printr-o conexiune (în curent continuu ) cu sistemele orbitatorului. Fiecare SRB are trei autobuze numite A , B și C , precum și cele trei autobuze de pe orbitator. Fiecare autobuz furnizează energie corespondentului, cu mecanisme de redundanță pentru a garanta furnizarea de energie către amplificatoare, chiar dacă unul dintre autobuzele orbiterului eșuează.
Tensiunea nominală operațională este 28 ± 4V .
Unități hidraulice
Există două unități hidraulice de putere (HPU ) independente, fiecare constând dintr-o unitate auxiliară de alimentare, un modul de alimentare cu combustibil, o pompă hidraulică, un rezervor hidraulic. APU-urile (unitățile de alimentare auxiliare ) sunt alimentate cu hidrazină și generează puterea mecanică unei pompe hidraulice care furnizează presiune pentru sistemul hidraulic al amplificatoarelor. Cele două HPU-uri și cele două sisteme hidraulice alimentează capătul frontal al fiecărui amplificator, între con și marginea anterioară. HPU-urile intră în acțiune la 28 de secunde de la lansare (T -28s) până când amplificatoarele sunt separate de orbiter și rezervorul extern.
HPU-urile și sistemul lor de alimentare sunt izolate unele de altele. Fiecare rezervor de combustibil conține 10 kg de hidrazină și este presurizat cu azot gazos la o presiune de 2,8 MPa , care oferă forța de a scoate combustibilul din rezervor către linia de distribuție a combustibilului pentru a menține o sursă de combustibil sub presiune către APU.
Supapa de izolare a combustibilului se deschide la pornirea APU pentru a permite curgerea combustibilului către pompă, supapele de control și generatorul de gaz. Acțiunea catalitică a acestuia din urmă descompune combustibilul și creează un gaz fierbinte. Acesta este trimis la turbina cu gaz în două trepte a APU. Combustibilul este trimis în principal prin linia de bypass de pornire până când viteza APU este astfel încât presiunea de ieșire a pompei să fie mai mare decât cea a liniei de bypass. În acest moment, tot combustibilul este trimis la pompa de combustibil.
Turbina APU furnizează energie mecanică unei transmisii care acționează pompa de combustibil, pompa hidraulică și pompa de ulei. Acesta din urmă lubrifiază transmisia în sine. Eșapamentul turbinei fiecărui APU curge către exteriorul generatorului de gaz, răcindu-l și ulterior este direcționat spre exterior printr-o conductă.
Când viteza APU atinge 100%, supapa de control primară este închisă, iar viteza este controlată de electronică. Dacă supapa nu se închide, există o supapă de control secundară care preia controlul APU atunci când atinge viteza de 112%.
Fiecare HPU dintr-un amplificator este conectat la servomotoare. Un HPU servește ca sursă de energie hidraulică primară pentru servomotor, în timp ce cealaltă este redundantă. De fapt, fiecare servomotor are o supapă care permite celui de-al doilea HPU să furnizeze energie dacă presiunea sistemului principal scade sub 14 MPa . APU-urile și HPU-urile sunt reutilizabile pentru 20 de misiuni.
Pompa hidraulică funcționează la 3600 rpm și asigură o presiune hidraulică de 21 MPa ; există o supapă de siguranță care evită suprapresiunea sistemului hidraulic și se deschide dacă sunt atinse 26 MPa .
Controlul impingerii
Cele două servomotoare prezente în fiecare amplificator vă permit să controlați duza. Porțiunea sistemului de control al zborului Shuttle care controlează forța de ridicare direcționează forța celor trei motoare principale ale orbitatorului și a celor două duze de rapel pentru a controla atitudinea și calea de urcare. Comenzile sistemului de direcție sunt transmise șoferilor ATVC, care trimit semnale către servomotoarele amplificatoarelor și ale motoarelor principale. Sistemele au patru canale de transmisie a comenzilor de zbor și patru canale ATVC care controlează șase drivere ATVC pentru cele trei motoare principale și patru drivere pentru amplificatoare.
Propulsor
Propulsorul este format dintr-un compus de perclorat de amoniu ( oxidant , 69,6% în greutate), aluminiu ( combustibil , 16%) , oxid de fier ( catalizator , 0,4%), un polimer (un liant care acționează și din combustibilul secundar, 12,04%) și un agent epoxidic (1,96%).
Funcții
Aprinde
Aprinderea poate avea loc numai atunci când un dispozitiv de blocare de siguranță situat pe braț și dispozitivul sigur al fiecărui sistem de siguranță pentru copii este îndepărtat manual, sarcină încredințată echipajului de la sol în timpul activităților de pre-lansare. AT - 5 minute în siguranță și dispozitivul pentru braț este adus în poziția brațului . Comenzile de aprindere a motorului cu combustibil solid sunt trimise atunci când cele trei motoare principale ale Shuttle-ului au o tracțiune de cel puțin 90%, dacă niciun motor principal nu este defect și / sau Controlerul inițiatorului pirotehnic ( PIC ) este setat la tensiune scăzută și nu există un sistem de procesare a lansării ( LPS ) blocuri.
Comenzile sunt trimise de pe computerele orbiter prin intermediul Master Events Controllers ( MEC ) către dispozitivul safe and arm , care activează încărcările pirotehnice. Aprinderea dispozitivelor pirotehnice este controlată prin descărcarea unui condensator . Comanda de pornire PIC este trimisă dacă sunt prezente trei semnale în același timp. Acestea sunt arm , fire1 și fire2 și sunt generate de computerele orbitatorului către MEC, care la rândul său încarcă condensatorii PIC.
Când încărcarea pirotehnică de aprindere, conținută în braț și dispozitivul sigur , este pornită, aceasta aprinde combustibilul din inițiatorul de aprindere și produsele de ardere ale acestui combustibil aprind inițiatorul motoarelor cu combustibil solid, care aprinde combustibilul.
Comenzile MPS sunt trimise de la computerele de bord la T-6.6 secunde. Toate cele trei propulsoare principale trebuie să ajungă la 90% în trei secunde, altfel oprirea este efectuată și încep procedurile de siguranță. La T-3 secunde se trimite comanda fire1 . La T-0 secunde, cele două amplificatoare sunt pornite, după controlul celor patru computere de bord. Profilul de împingere al amplificatoarelor este conceput pentru a reduce împingerea în zona de presiune aerodinamică maximă pentru a reduce stresul mecanic al aeronavei.
Sistem de securitate
Un sistem de siguranță, denumit Range Safety System, vă permite să distrugeți amplificatoarele sau o parte din acesta cu ajutorul explozivilor, dacă racheta este scăpată de sub control, pentru a limita pericolul pentru oameni de pe sol din cauza căderii de fragmente, explozii sau materiale periculoase. Sistemul a fost activat la 37 de secunde după distrugerea orbitatorului Challenger în 1986 , în urma accidentului .
În fiecare amplificator există un sistem RSS, care primește două semnale de comandă (numite braț și foc ) transmise de la stația de la sol. Sistemul este format din două antene, receptoare / decodificatoare de comandă, un braț și un dispozitiv sigur și doi detonatori. Comenzile sunt recepționate de antene și sunt redirecționate către decodoarele care validează comenzile și activează încărcările pirotehnice.
Cele două sisteme prezente în fiecare rapel sunt legate astfel încât dacă un rapel primește semnalul valid, acesta este trimis și celuilalt sistem.
Coborâre și recuperare
Secvența de recuperare începe cu activarea unui senzor de înălțime care, la rândul său, determină evacuarea capacului frontal și desfășurarea parașutei pilot. Acest lucru se întâmplă la o înălțime de 4.787 m, aproximativ 218 secunde după separarea de navetă. Parașuta pilot extrage la rândul său o altă parașută de stabilizare, care reorientează și stabilizează rapelul pentru a utiliza parașutele principale.
Impactul cu apa are loc după 279 de secunde de la separare la o viteză de 23 m / s, la o distanță de 241 km de coasta Floridei. Impactul are loc cu amplificatorul cu capul în jos, care atinge apa mai întâi cu fața. În acest fel, aerul rămâne blocat în interiorul rapelului, ceea ce permite rachetei să plutească, scăpând la aproximativ 10 m de apă.
Două nave de salvare , special echipate pentru această sarcină, Steaua Libertății și Steaua Libertății , recuperează amplificatoarele și le transportă la uscat. Pentru a face acest lucru, aerul este pompat și apa este golită în rapel, astfel încât să își asume poziția orizontală și să poată fi transportată cu ușurință.
Challenger dezastru
Una dintre rachetele cu combustibil solid a provocat prăbușirea navei spațiale Challenger, care a dus la distrugerea navei și la moartea astronauților în 1986 în timpul urcării.
Ca urmare a investigațiilor, au fost identificate elemente critice în proiectarea amplificatoarelor. În special, o garnitură pe un inel O de rapel s -a rupt la 73 de secunde după lansare, provocând evacuarea gazelor arse. Modificările puse în aplicare de NASA pentru revenirea la zbor a navetelor spațiale au remediat aceste erori de proiectare.
Utilizări și modificări viitoare
Booster avansat pentru rachete solide
Amplificatoarele avansate de rachete solide urmau să fie noi rachete cu combustibil solid pentru naveta spațială după dezastrul Challenger. Ar fi trebuit să producă mai multă forță pentru a crește sarcina utilă pe care naveta o poate transporta pe orbită. Proiectul a fost anulat în favoarea utilizării „Super Light -weight Tank” (SLWT), un rezervor extern foarte ușor.
Orbite polare
Pentru a oferi forța necesară pentru lansarea unei navete spațiale pe orbita polară de la Pad-ul de lansare 6 de la baza Vandenberg din California , au fost proiectate SRB-uri modificate care cântăresc mai puțin decât cele obișnuite. Cu toate acestea, după închiderea complexului de lansare Vandenberg pentru Shuttle, aceste modificări au fost incluse în amplificatoarele utilizate astăzi, împreună cu cele implementate după accidentul Challenger.
Programul constelației
În 2005 , NASA a anunțat începerea dezvoltării unui vector pentru lansarea unui vehicul de explorare cu echipaj („Vehicul de explorare a echipajului”, care a evoluat ulterior în nava spațială Orion ) pe orbita terestră joasă și mai târziu pe Lună . Acest transportator ar fi trebuit să utilizeze boostere de rachete solide pe 5 segmente, derivate din cele utilizate pentru naveta spațială. Modificările ulterioare ale programului au introdus doi operatori, Ares I și Ares V. Primul va fi folosit pentru a transporta Orion pe orbita scăzută a Pământului, în timp ce cel de-al doilea va purta Etapa de plecare a Pământului și Modulul Lunar Altair . Ares V va folosi o pereche de boostere cu cinci segmente, împreună cu cinci propulsoare RS-68 .
Notă
Luată de la NASA, Solid Rocket Boosters , la science.ksc.nasa.gov . Adus 29.06.2008 .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Space Shuttle Solid Rocket Booster
