Космически кораби на совалката

The Външен резервоар, в съкращение ET, на италиански външен резервоар, е компонент на космическата совалка, който съдържа водород и течен кислород.

По време на излитане и изкачване на совалката външният резервоар осигурява гориво и въздух за горене под налягане към три основни тласкача (главния двигател на космическата совалка, накратко SSMI), разположени в орбиталния апарат и се изхвърля след 10 секунди от изключените основни двигатели (изключен основен двигател, в MECO).

За разлика от ракетите-носители на твърдо гориво, външният резервоар не може да се използва многократно, като се унищожава при повторно навлизане в земната атмосфера преди удар с Индийския или Тихия океан, далеч от морето.

Обща презентация

Резервоарът е най-големият елемент на космическата совалка, а когато е пълен, най-тежкият. Състои се от три основни компонента:

кислороден резервоар;
междинен резервоар без налягане, съдържащ повечето електрически компоненти;
резервоара за водород в кърмата .

В допълнение към функциите за подаване на гориво, резервоарът е и носител на совалката. Всъщност той осигурява структурна опора за закрепване на твърди ракетни и орбитни усилватели. Двете опорни точки за детските седалки са разположени напред-назад, докато има една точка за закрепване към носа и две към кърмата в Orbiter. На кърмата също има връзки, които пренасят течности, газове, електрически сигнали и електричество между резервоара и орбита. Сигналите и командите между орбиталния апарат и двата SRB също преминават през тези връзки.

еволюция

Резервоар със стандартно тегло

Оригиналният резервоар беше неофициално известен като Резервоар със стандартно тегло SWT . Първите две, използвани в мисиите STS-1 и STS-2, бяха боядисани в бяло. От третата мисия STS-3, Lockheed Martin реши да не боядисва резервоара, спестявайки около 272 кг. [1]

След мисията STS-4 теглото беше намалено чрез премахване на линията против гейзер (успоредна на линията за подаване на кислород, осигурявайки алтернативен път за течен кислород, така че да се намали натрупването на кислороден газ в захранващата линия, докато се пълни резервоар преди изстрелване). Общата дължина и диаметър останаха непроменени, докато теглото достигна 35 000 k g (доклад, даден за последната мисия, в която е използван този тип външен резервоар, STS-7).

Лек резервоар

От мисията STS-6 се обади по-лек танк LWT Лек резервоар . Използва се при повечето полети на совалката, чак до катастрофата в Колумбия при мисията STS-107. Теглото на този резервоар беше 30 000 k g. Някои части на резервоара бяха изтънени и теглото на твърдите подпорни рамена беше намалено чрез използване на по-здрава, по-лека и икономична титанова сплав.

Супер лек резервоар

Супер лек резервоар SLW е използван за първи път през 1998 г. при мисията STS-91 и е използван за всички следващи мисии (с изключение на STS-99 и STS-107). Той се основава на същия проект dell ’ LWT, но използва алуминиева/литиева сплав (Al-Cu-Li) (Al 2195) за голяма част от структурата си. Тази сплав предлага значително намаляване на масата с приблизително 3175 кг, като недостатъкът е увеличаването на времето за производство (приблизително 4 месеца) и разходите (приблизително 5 милиона щатски долара) в сравнение с LWT. Въпреки че всички съществуващи резервоари са от този тип, LWT резервоар все още е достъпен за по-нататъшна употреба.

Технически данни

Спецификации на SLWT

Дължина: 46,9 m
Диаметър: 8,4 m
Тегло на празното: 26,559 k g
Тегло при излитане: 762 136 k g

Кислороден резервоар

Дължина: 16,6 m
Диаметър: 8,4 m
Обем (22 psig): 553 l
Маса (22 psig): 629 340 k g
Работно налягане: 138-152 K Pa

Междинен резервоар

Дължина: 6,9 m
Диаметър: 8,4 m

Водороден резервоар

Дължина: 29,5 m
Диаметър: 8,4 m
Обем (29,3 psig): 1
Маса (29,3 psig): 106 261 k g
Работно налягане: 221-235 K Pa

компоненти

Външният резервоар се състои от три основни компонента: резервоар за кислород, междинен резервоар и резервоар за водород. Резервоарите за кислород и водород са изработени от алуминиева сплав, проектирана от Lockheed Martin през 2195 г., докато междинният резервоар използва алуминиева сплав Al 2090.

Кислороден резервоар

Резервоарът, съдържащ течен кислород, е разположен отгоре и има овална форма за намаляване на аеротермодинамичното прегряване. Обемът на този резервоар е 559 m³ при налягане от 2,5 бара и температура от 90 K .

Резервоарът изпраща 430 mm линия за подаване на течност към междинния резервоар и след това извън резервоара през дясното предно рамо, свързано с орбитата. Тази линия с диаметър 430 mm позволява скорост на потока от 1264 kg/s, когато SSME работи при 104%. Всички товари, с изключение на аеродинамичните, се прехвърлят от кислородния резервоар през интерфейс с междинния резервоар.

Междинен резервоар

Този компонент действа като структурна връзка между кислородните резервоари и течния водород. Неговата основна функция е да приема и разпределя всички товари, получени от сцеплението с твърд ракетен усилвател, и да ги прехвърля между резервоари. Двете предни куки от SRB са разположени на 180 градуса върху междинната структура на резервоара. Едното рамо се простира през рамката и е механично закрепено към куките. Когато SRB светят, тази ръка се огъва чрез натискане и тези товари се преместват върху куки.

В съседство с куките има пръстеновидна структура. Товарите се прехвърлят към този компонент, който пренася тангенциалните натоварвания към междинната повърхност на резервоара. Два панела споменаха, че тласкащите панели разпределят товара на центрираната аксиална ос на SRB към резервоарите за кислород и водород и към съседните панели.

Този резервоар функционира и като защитно отделение за измервателните уреди.

Водороден резервоар

Резервоарът за водород заема долната част на резервоара и се състои от четири отделения с цилиндрична секция, пружинен купол и заден купол. Отсеците са свързани помежду си посредством четири пръстеновидни конструкции, които приемат и преразпределят товара. Конструкцията, свързваща купола на пружината със съседното отделение, разпределя натоварванията, които се прилагат през междинната конструкция на резервоара, а също така служи като връзка между него и резервоара за водород. Кормовият пръстен получава натоварени от Orbiter товари през задното рамо на Orbiter и SRB товари в задните рамена. Останалите три пръстена разпределят тези натоварвания на устройството Oorbiter и линията за подаване на кислород. 3.02 Bar и 20.3 K .

Линията за подаване на водород, с диаметър 430 mm, позволява максимален поток от 211 kg/s.

Система за термична защита

Системата за термична защита се състои от изолационна пяна и аблационни материали, в допълнение към фенолните топлоизолатори за намаляване на топлинния поток в резервоара за водород и предотвратяване на втечняване на въздуха.

Разработването на система за термична защита за външни резервоари е проблематично и е причина за фатални слабости в безопасността на мисиите на совалката. НАСА се бори да предотврати счупването на парчета пяна в полет след решението (взето през 1995 г.) за отстраняване на хлорофлуорвъглеводороди -11 (CFC-14) от състава на пяната, според сумирането на тези съединения по екологични причини Поради това беше решено да се използва HCFC 131b хидрохлорфлуоровъглерод, който беше сертифициран за употреба и въведен. Новата пяна, съдържаща това вещество, е използвана за първи път в предния купол на ET-82 по време на полет STS-79 през 1996 г. и е използвана в целия резервоар ET-88, използван в мисията STS-86 през 1997 г. .

По време на излитането на STS-107, парче изолационна пяна се отдели от резервоара и удари с висока скорост предния ръб на крилото на космическата совалка Колумбия. Ударът е повредил няколко армирани с въглерод плочи в орбита и по време на обръщането прегрялият газ е влязъл в структурата на крилото, причинявайки разрушаване на кораба и загуба на целия екипаж.

През 2005 г. проблемът изобщо не беше решен: по време на мисията STS-114 камерите, монтирани на борда на резервоара, записаха парче пяна, което се откъсна от изпъкналите въздушни товарни рампи, които са предназначени да предотвратят хаотичен въздушен поток близост до кабелни корпуси. Тази част на резервоара се състои от дебели слоеве пяна, нанесена на ръка и е заменена в следващите мисии. Понастоящем течовете са "приемливи" от НАСА в настоящия дизайн на резервоарите.

Полигонна система за безопасност

Първите резервоари съдържат устройство за дозиране за дозиране, ако е необходимо. Системата, дистанционната система за безопасност, включва електрическа батерия, приемник/декодер, антени и експлозиви. От мисията STS-88 системата не беше монтирана отново на резервоара.

Бъдеща употреба

След приключването на програмата за космическа совалка през 2011 г., НАСА ще използва външния резервоар в Програмата за съзвездие, която предвиждаше използването на двете пускови установки Ares I и Ares V, но беше отменена след намаляване на бюджета на администрацията на Обама. Първата стъпка от тези вектори би използвала 5-сегментна модифицирана версия на SRB. Технологията, разработена за външния резервоар на совалката, ще бъде използвана за проектиране на нови превозвачи. Вместо това ще бъде разработена нова версия на резервоарите за космическа система (SLS), която в момента е в процес на проектиране и ще влезе в експлоатация през 2017 г.