astratalent.eu

The Vonkajšia nádrž, v skratke ET, v taliančine vonkajšia nádrž, je zložka raketoplánu, ktorá obsahuje vodík a kvapalný kyslík.

Počas vzletu a stúpania raketoplánu dodáva vonkajšia nádrž palivo a stlačený spaľovací vzduch trom hlavným tlačným zariadeniam (hlavný motor raketoplánu, skrátene SSMI) umiestneným v obežnej dráhe a po 10 sekundách sa vysunie vypnutými hlavnými motormi (hlavný motor je vypnutý, v MECO).

Na rozdiel od raketových zosilňovačov na tuhé palivo nie je vonkajšia nádrž opakovane použiteľná a je zničená pri opätovnom vstupe do zemskej atmosféry pred dopadom do Indického oceánu alebo Tichého oceánu, ďaleko od mora.

Všeobecná prezentácia

Nádrž je najväčším prvkom raketoplánu a keď je plná, najťažšou. Skladá sa z troch hlavných komponentov:

nádoba s kyslíkom;
stredná beztlaková nádrž obsahujúca väčšinu elektrických komponentov;
nádrž na vodík v zadnej časti .

Okrem funkcií dodávky paliva je nádržou aj nosič raketoplánu. V skutočnosti poskytuje štrukturálnu podporu pre pripevnenie zosilňovačov pevných rakiet a obežných dráh. Dva kotviace body pre detské sedačky sú umiestnené tam a späť, zatiaľ čo jeden je pripevňovací bod k luku a dva k zadku pri prístroji Orbiter. Na korme sú tiež prípojky, ktoré prenášajú kvapaliny, plyny, elektrické signály a elektrinu medzi nádržou a Orbiterom. Signály a príkazy medzi orbiterom a dvoma SRB tiež prechádzajú týmito spojeniami.

vývoj

Zásobník štandardnej hmotnosti

Pôvodný tank bol neformálne známy ako Zásobník štandardnej hmotnosti SWT . Prvé dva použité v misiách STS-1 a STS-2 boli vymaľované na bielo. Od tretej misie STS-3 sa Lockheed Martin rozhodol nádrž nefarbiť, čo ušetrilo asi 272 kg na váhe. [1]

Po misii STS-4 sa hmotnosť znížila odstránením anti-gejzírového vedenia (rovnobežne s prívodným vedením kyslíka, čo poskytuje alternatívnu cestu pre kvapalný kyslík, aby sa znížila akumulácia plynného kyslíka v prívodnom potrubí pri plnení. tank pred spustením). Celková dĺžka a priemer zostali nezmenené, zatiaľ čo hmotnosť dosiahla 35 000 kg (správa vzhľadom na poslednú misiu, v ktorej bol použitý tento typ externej nádrže, STS-7).

Ľahký tank

Z misie STS-6 sa volal ľahší tank LWT Ľahký tank . Používalo sa to na väčšine letov Shuttle, až kým sa zrútila Kolumbia na misii STS-107. Hmotnosť tejto nádrže bola 30 000 k g. Niektoré časti nádrže boli zriedené a hmotnosť pevných podporných ramien zosilňovača sa znížila použitím silnejšej, ľahšej a ekonomickejšej titánovej zliatiny.

Super ľahký tank

Super ľahký tank SLW bol prvýkrát použitý v roku 1998 na misii STS-91 a bol použitý pre všetky nasledujúce misie (okrem STS-99 a STS-107). Je založený na rovnakom projekte dell ‘ LWT, ale pre väčšinu svojej štruktúry používa zliatinu hliníka/lítia (Al-Cu-Li) (Al 2195). Táto zliatina ponúka výrazné zníženie hmotnosti približne o 3 175 kg, pričom nevýhodou je predĺženie výrobného času (približne 4 mesiace) a nákladov (približne 5 miliónov USD) v porovnaní s LWT. Aj keď sú všetky existujúce nádrže tohto typu, je nádrž LWT stále k dispozícii na neskoršie použitie.

Technické dáta

Špecifikácie SLWT

Dĺžka: 46,9 m
Priemer: 8,4 m
Prázdna hmotnosť: 26 559 k g
Vzletová hmotnosť: 762 136 k g

Nádoba s kyslíkom

Dĺžka: 16,6 m
Priemer: 8,4 m
Objem (22 psig): 553 l
Hmotnosť (22 psig): 629 340 k g
Pracovný tlak: 138-152 K Pa

Medziľahlá nádrž

Dĺžka: 6,9 m
Priemer: 8,4 m

Vodíková nádrž

Dĺžka: 29,5 m
Priemer: 8,4 m
Objem (29,3 psig): 1
Hmotnosť (29,3 psig): 106 261 kg
Pracovný tlak: 221-235 K Pa

komponenty

Vonkajšia nádrž sa skladá z troch hlavných komponentov: kyslíková nádrž, stredná nádrž a vodíková nádrž. Nádrže na kyslík a vodík sú vyrobené z hliníkovej zliatiny, ktorú navrhol Lockheed Martin v roku 2195, zatiaľ čo medzistanica využíva hliníkovú zliatinu Al 2090.

Nádoba s kyslíkom

Nádrž obsahujúca kvapalný kyslík je umiestnená na vrchu a má oválny tvar, aby sa znížilo aerotermodynamické prehriatie. Objem tejto nádrže je 559 m3 pri tlaku 2,5 bar a teplote 90 K .

Tank vyšle prívodné potrubie kvapalina-kvapalina 430 mm do medzilehlej nádrže a potom von z nádrže cez pravé predné rameno pripojené k obežnej dráhe. Táto linka s priemerom 430 mm umožňuje prietok 1264 kg/s, keď SSME pracuje na 104%. Všetky náklady, s výnimkou aerodynamických, sa prenášajú z kyslíkovej nádrže cez rozhranie s medzilehlou nádržou.

Medziľahlá nádrž

Táto zložka funguje ako štrukturálne spojenie medzi kyslíkovými nádržami a kvapalným vodíkom. Jeho primárnou funkciou je prijímať a rozdeľovať všetky zaťaženia odvodené z trakcie Solid Rocket Booster a prenášať ich medzi nádržami. Dva predné háky SRB sú umiestnené v uhle 180 stupňov na strednej konštrukcii nádrže. Jedno rameno prechádza cez rám a je mechanicky pripevnené k háčikom. Keď sa SRB rozsvietia, toto rameno sa ohne stlačením a tieto bremená sa presunú na háky.

S hákmi susedí prstencová štruktúra. Zaťaženia sa prenášajú na tento komponent, ktorý prenáša tangenciálne zaťaženia na stredný povrch nádrže. Dva panely uviedli, že tlačné panely rozdeľujú zaťaženie vycentrovanej axiálnej osi SRB na nádrže s kyslíkom a vodíkom a na susedné panely.

Táto nádrž slúži aj ako ochranný priestor pre prístrojové vybavenie.

Vodíková nádrž

Vodíková nádrž zaberá spodnú časť nádrže a skladá sa zo štyroch oddelení s valcovou časťou, pružinovej kupoly a zadnej kupoly. Oddelenia sú navzájom spojené pomocou štyroch prstencových štruktúr, ktoré prijímajú a redistribuujú zaťaženie. Konštrukcia, ktorá spája pružinovú kupolu so susedným oddelením, rozdeľuje zaťaženie, ktoré pôsobí cez strednú štruktúru nádrže, a slúži tiež ako spojenie medzi ňou a vodíkovou nádržou. Zadný prstenec prijíma záťaže vyvolané Orbiterom cez zadné rameno Orbitera a záťaže SRB v zadných ramenách. Ďalšie tri krúžky rozdeľujú tieto záťaže prístroja Oorbiter a prívodného vedenia kyslíka. 3,02 bar a 20,3 K. .

Prívodné potrubie na vodík s priemerom 430 mm umožňuje maximálny prietok 211 kg/s.

Systém tepelnej ochrany

Systém tepelnej ochrany sa skladá z izolačnej peny a ablačných materiálov, navyše k fenolickým tepelným izolátorom na zníženie tepelného toku vo vodíkovej nádrži a zabránenie skvapalneniu vzduchu.

Vývoj systému tepelnej ochrany vonkajších nádrží bol problematický a bol príčinou fatálnych slabín v bezpečnosti misií Shuttle. Po rozhodnutí (prijatom v roku 1995) o odstránení chlórofluorokarbónov -11 (CFC-14) zo zloženia peny sa NASA usilovne snažila zabrániť rozbitiu kúskov peny počas letu (podľa súhrnu týchto zlúčenín z ekologických dôvodov). Preto sa rozhodlo použiť hydrochlorid HCFC 131b, ktorý bol na použitie certifikovaný a zavedený. Nová pena obsahujúca túto látku bola prvýkrát použitá v prednej kupole ET-82 počas letu STS-79 v roku 1996 a bola použitá v celej nádrži ET-88 použitej v misii STS-86 z roku 1997. .

Počas vzletu STS-107 sa kúsok izolačnej peny oddelil od nádrže a vysokou rýchlosťou narazil do predného okraja krídla raketoplánu Columbia. Náraz poškodil niekoľko uhlíkom vystužených dosiek na obežnej dráhe a počas cúvania sa prehriaty plyn dostal do konštrukcie krídla, čo spôsobilo zničenie lode a stratu celej posádky.

V roku 2005 sa problém vôbec nevyriešil: počas misie zaznamenali komory STS-114 namontované na palube nádrže kúsok peny, ktoré sa odtrhlo od vydutých nakladacích rámp vzduchu, ktoré sú navrhnuté tak, aby zabránili nepravidelnému prúdeniu vzduchu v blízkosť káblových skríň. Táto časť nádrže pozostáva z hrubých vrstiev peny nanášaných ručne a bola nahradená v nasledujúcich misiách. V súčasnej dobe sú úniky NASA pri súčasnej konštrukcii nádrží „prijateľné“.

Polygónový bezpečnostný systém

Prvé nádrže obsahujú dávkovacie zariadenie na dávkovanie, ak je to potrebné. Systém, diaľkový bezpečnostný systém, obsahoval elektrickú batériu, prijímač/dekodér, antény a výbušniny. Z misie STS-88 nebol systém opäť namontovaný na nádrž.

Budúce použitie

Po dokončení programu raketoplánov v roku 2011 použije NASA vonkajšiu nádrž v programe Constellation, ktorý umožňoval použitie dvoch nosných rakiet Ares I a Ares V, ale bol zrušený po znížení rozpočtu Obamovej administratívy. Prvý krok týchto vektorov by využíval 5-segmentovú modifikovanú verziu SRB. Technológia vyvinutá pre externú nádrž Shuttle sa použije na návrh nových nosičov. Namiesto toho bude vyvinutá nová verzia tankov systému na vypúšťanie kozmických rakiet (SLS), ktorá je momentálne v štádiu návrhu a do služby sa dostane v roku 2017.