Човникові кораблі кораблів

Зовнішній бак, в абревіатурі ET, італійською мовою зовнішній бак, є компонентом космічного корабля, що містить водень та рідкий кисень.

кораблів

Під час зльоту та підйому човника зовнішній бак забезпечує паливом та повітрям згоряння під тиском три основні двигуни (головний двигун космічного човника, скорочено SSMI), розташовані на орбіті, і через 10 секунд викидаються головними двигунами, що вимикаються (MECO.

На відміну від ракетних підсилювачів на твердому паливі, зовнішній резервуар не можна використовувати багаторазово, він руйнується під час повторного потрапляння в атмосферу Землі до удару з Індійським або Тихим океаном, далеко від моря.

Загальна презентація

Танк є найбільшим елементом космічного корабля, і коли він заповнений, найважчим. Він складається з трьох основних компонентів:

  • кисневий бак;
  • проміжний резервуар без тиску, що містить більшість електричних компонентів;
  • резервуар для водню в кормі .

На додаток до функцій подачі палива, бак є також човником. Насправді він забезпечує структурну підтримку для кріплення твердих ракетних і орбітальних підсилювачів. Дві опорні точки для дитячих крісел розташовані вперед-назад, тоді як на Орбітері є одна точка кріплення до носа і дві до корми. На кормі також є з'єднання, які несуть рідини, гази, електричні сигнали та електрику між резервуаром та орбітальним апаратом. Сигнали та команди між орбітальним апаратом та двома СРБ також проходять через ці з'єднання.

еволюція

Стандартний ваговий бак

Оригінальний танк був неофіційно відомий як Стандартний ваговий бак SWT . Перші два, що використовувались у місіях STS-1 та STS-2, були пофарбовані в білий колір. З третьої місії STS-3 Lockheed Martin вирішив не фарбувати танк, заощадивши близько 272 кг. [1]

Після місії STS-4 вага була зменшена шляхом усунення лінії проти гейзерів (паралельно лінії подачі кисню, забезпечуючи альтернативний шлях для рідкого кисню, щоб зменшити накопичення кисневого газу в лінії подачі під час наповнення перед запуском). Загальна довжина та діаметр залишились незмінними, а вага досягла 35000 k g (звіт, що містить останню місію, в якій використовувався цей тип зовнішнього резервуара, STS-7).

Легкий танк

З місії STS-6 зателефонував легший танк LWT Легкий танк . Він використовувався на більшості рейсів човників, поки Колумбія не зазнала аварії на місії STS-107. Вага цього резервуару становила 30000 кг. Деякі деталі танка були стоншені, а вага твердих опорних підсилювачів зменшена за рахунок використання більш міцного, легкого та економічного титанового сплаву.

Суперлегкий танк

Суперлегкий танк SLW вперше був використаний у 1998 році для місії STS-91 і використовувався для всіх наступних місій (крім STS-99 та STS-107). Він базується на тому ж проекті dell ' LWT, але більшу частину своєї структури використовує сплав алюміній/літій (Al-Cu-Li) (Al 2195). Цей сплав забезпечує значне зменшення маси приблизно на 3175 кг, а недоліком є ​​збільшення часу виробництва (приблизно 4 місяці) та витрат (приблизно 5 млн. Дол. США) порівняно з LWT. Незважаючи на те, що всі існуючі цистерни цього типу, резервуар LWT все ще доступний для подальшого використання.

Технічні дані

Технічні характеристики SLWT

  • Довжина: 46,9 м
  • Діаметр: 8,4 м
  • Вага порожнього: 26,559 к г.
  • Злітна вага: 762 136 k g

Кисневий бак

  • Довжина: 16,6 м
  • Діаметр: 8,4 м
  • Об'єм (22 фунт/кв. Дюйм): 553 л
  • Маса (22 фунт/кв. Дюйм): 629 340 k g
  • Робочий тиск: 138-152 К Па

Проміжний бак

  • Довжина: 6,9 м
  • Діаметр: 8,4 м

Бак з воднем

  • Довжина: 29,5 м
  • Діаметр: 8,4 м
  • Об'єм (29,3 фунт/кв. Дюйм): 1
  • Маса (29,3 фунт/кв. Дюйм): 106261 k g
  • Робочий тиск: 221-235 K Па

компоненти

Зовнішній резервуар складається з трьох основних компонентів: кисневого бака, проміжного резервуара та водню. Баки для кисню та водню виготовлені з алюмінієвого сплаву, розробленого Локхідом Мартіном у 2195 році, тоді як у проміжному резервуарі використовується алюмінієвий сплав Al 2090.

Кисневий бак

Резервуар з рідким киснем розміщений зверху і має овальну форму для зменшення аеротермодинамічного перегріву. Об'єм цієї ємності становить 559 м³ при тиску 2,5 бар і температурі 90 К. .

Резервуар направляє лінію подачі рідини-рідини 430 мм у проміжний резервуар, а потім поза резервуар через правий передній важель, з'єднаний з орбітою. Ця лінія діаметром 430 мм забезпечує швидкість потоку 1264 кг/с, коли SSME працює на рівні 104%. Всі навантаження, крім аеродинамічних, передаються з кисневого бака через межу з'єднання з проміжним баком.

Проміжний бак

Цей компонент діє як структурна ланка між кисневими баками та рідким воднем. Його основна функція - приймати і розподіляти всі вантажі, отримані від тяги ракети-носія твердої ракети, і передавати їх між цистернами. Два передні гачки SRB розташовані на 180 градусів на проміжній конструкції бака. Одна рука проходить крізь раму і механічно закріплюється на гачках. Коли СРБ засвічуються, ця рука зігнута натисканням і ці вантажі переміщуються на гаки.

Поруч із гачками є кільцева конструкція. Навантаження переносяться на цей компонент, який передає тангенціальні навантаження на проміжну поверхню резервуара. Дві панелі згадували, що штовхаючі панелі розподіляють навантаження від центральної осьової осі SRB на кисневі та водень баки та на сусідні панелі.

Цей резервуар також виконує функцію захисного відсіку для контрольно-вимірювальних приладів.

Бак з воднем

Бак для водню займає нижню частину резервуара і складається з чотирьох відділень з циліндричною секцією, пружинним куполом і заднім куполом. Відсіки з'єднані між собою за допомогою чотирьох кільцевих конструкцій, які приймають і перерозподіляють навантаження. Конструкція, яка з'єднує пружинний купол із сусіднім відділенням, розподіляє навантаження, що діють через проміжну конструкцію резервуара, а також служить з'єднанням між ним та резервуаром для водню. Кормове кільце приймає навантаження, спричинені Orbiter, через заднє плече Orbiter і SRB навантаження на задніх плечах. Інші три кільця розподіляють ці навантаження пристрою Орбітера та лінії подачі кисню. 3,02 Бар і 20,3 К .

Лінія подачі водню діаметром 430 мм забезпечує максимальний потік 211 ​​кг/с.

Система теплового захисту

Система термозахисту складається з ізолюючої піни та матеріалів для абляції, на додаток до фенольних теплоізоляторів для зменшення теплового потоку у водневому баку та запобігання зрідженню повітря.

Розробка системи теплового захисту для відкритих цистерн була проблематичною і стала причиною фатальних слабких місць у безпеці місій човника. NASA намагається запобігти розриву шматочків піни в польоті після рішення (прийнятого в 1995 р.) Про видалення хлорфторуглеводнів -11 (CFC-14) із складу піни, згідно з підсумовуванням цих сполук з екологічних причин. Тому було вирішено використовувати гідрохлорфторвуглець HCFC 131b, який був сертифікований для використання та представлений. Нова піна, що містить цю речовину, вперше була використана в передньому куполі ЕТ-82 під час польоту STS-79 в 1996 році і була використана у всьому танку ЕТ-88, який використовувався в місії STS-86 у 1997 році. .

Під час зльоту STS-107 шматок ізолюючої піни відірвався від бака і на великій швидкості влучив у передній край крила Space Shuttle Columbia. Удар пошкодив кілька армованих вуглецем плит на орбіті, і під час розвороту перегрітий газ потрапив у конструкцію крила, спричинивши руйнування корабля та втрату всього екіпажу.

У 2005 році проблема взагалі не була вирішена: під час місії в камерах STS-114, встановлених на борту танка, зафіксувався шматок піни, який відірвався від випуклих навантажувальних рамп, призначених для запобігання нестабільному потоку повітря в близькість до кабельних корпусів. Ця частина резервуара складається з товстих шарів піни, нанесених вручну, і була замінена в наступних місіях. В даний час витоки є "прийнятними" НАСА в поточній конструкції танків.

Полігонна система безпеки

Перші баки містять дозуючий пристрій для дозування, якщо це необхідно. Система, віддалена система безпеки, включала електричну батарею, приймач/декодер, антени та вибухівку. З місії STS-88 система знову не монтувалася на танку.

Майбутнє використання

Після завершення програми космічного човника в 2011 році NASA використовуватиме зовнішній резервуар у програмі "Сузір'я", яка передбачала використання двох пускових установок Ares I і Ares V, але була скасована після зменшення бюджету адміністрації Обами. Першим кроком цих векторів була б використана 5-сегментна модифікована версія SRB. Технологія, розроблена для зовнішнього резервуару Shuttle, буде використана для проектування нових носіїв. Натомість буде розроблена нова версія танків системи космічного запуску (SLS), яка зараз перебуває на стадії розробки та введе в експлуатацію в 2017 році.