Shuttle űrhajó hajók

Az Külső tartály, rövidítve ET, olaszul külső tartály, az űrsikló egyik olyan alkotóeleme, amely hidrogént és folyékony oxigént tartalmaz.

külső tartály

A transzfer felszállása és felemelkedése során a külső tartály üzemanyagot és nyomás alatt lévő égési levegőt juttat a keringőben elhelyezkedő három fő hajtóműhöz (Space Shuttle Main Engine, rövidítve SSMI), amelyet 10 másodperc múlva a fő motorok kikapcsolnak (MECO).

A szilárd tüzelőanyagú rakétavetőketől eltérően a külső tartály nem használható fel újra, és a Föld légkörébe való újbóli belépéskor megsemmisül, mielőtt az Indiai-óceánnal vagy a Csendes-óceánnal ütközne, a tengertől távol.

Általános előadás

A tartály az űrsikló legnagyobb eleme, és ha tele van, akkor a legnehezebb. Három fő összetevőből áll:

  • oxigéntartály;
  • köztes nyomásmentes tartály, amely az elektromos alkatrészek nagy részét tartalmazza;
  • a hátsó hidrogéntartály .

Az üzemanyag-szállítási funkciók mellett a tartály az ingajárat is. Valójában szerkezeti támogatást nyújt a szilárd rakéta- és pálya-emelők rögzítéséhez. A gyermekülések két rögzítési pontja előre-hátra van elhelyezve, míg az orránál egy rögzítési pont van, az orbitornál pedig kettő. A farnál vannak olyan csatlakozások is, amelyek folyadékokat, gázokat, elektromos jeleket és áramot szállítanak a tartály és az Orbiter között. A pálya és a két SRB közötti jelek és parancsok szintén ezen a kapcsolaton mennek keresztül.

evolúció

Normál súlyú tartály

Az eredeti harckocsit informálisan nevezték Normál súlyú tartály SWT . Az első kettőt, amelyet az STS-1 és az STS-2 küldetések során használtak, fehérre festették. A harmadik STS-3 missziótól kezdve Lockheed Martin úgy döntött, hogy nem festi meg a tartályt, így körülbelül 272 kg-ot megtakaríthat. [1]

Az STS-4 küldetés után a súlyt csökkentették az anti-gejzírvezeték kiküszöbölésével (párhuzamosan az oxigénellátó vezetékkel, alternatív utat biztosítva a folyékony oxigén számára, hogy csökkentse az oxigéngáz felhalmozódását az ellátó vezetékben töltés közben tartály indítása előtt). A teljes hosszúság és átmérő változatlan maradt, miközben a tömeg elérte a 35 000 kg-ot (az utolsó küldetést tartalmazó jelentés, amelyben ilyen típusú külső tartályt alkalmaztak, STS-7).

Világos tartály

Az STS-6 küldetésből egy könnyebb harckocsit hívtak LWT Könnyű tartály . A legtöbb Shuttle-járaton használták, egészen a kolumbiai balesetig az STS-107 küldetésen. Ennek a tartálynak a súlya 30 000 kg volt. A tartály egyes részeit elvékonyították, és a szilárd nyomástartó karok súlyát erősebb, könnyebb és gazdaságosabb titánötvözet alkalmazásával csökkentették.

Szuper könnyű tartály

Szuper könnyű tartály SLW először 1998-ban alkalmazták az STS-91 misszión, és minden későbbi küldetéshez használták (az STS-99 és az STS-107 kivételével). Ugyanazon a projekten alapszik LWT, de szerkezetének nagy részében alumínium/lítiumötvözetet (Al-Cu-Li) (Al 2195) használ. Ez az ötvözet jelentős, mintegy 3175 kg tömegcsökkenést kínál, hátránya a gyártási idő (kb. 4 hónap) és a költségek (kb. 5 millió USD) növekedése LWT. Bár minden létező tartály ilyen típusú, egy későbbi használatra továbbra is rendelkezésre áll egy LWT tartály.

Műszaki adatok

SLWT specifikációk

  • Hossza: 46,9 m
  • Átmérő: 8,4 m
  • Üres tömeg: 26 559 k g
  • Felszállási súly: 762 136 k g

Oxigéntartály

  • Hossza: 16,6 m
  • Átmérő: 8,4 m
  • Térfogat (22 psig): 553 l
  • Tömeg (22 psig): 629 340 k g
  • Üzemi nyomás: 138-152 K Pa

Közbenső tartály

  • Hossza: 6,9 m
  • Átmérő: 8,4 m

Hidrogén tartály

  • Hossza: 29,5 m
  • Átmérő: 8,4 m
  • Kötet (29,3 psig): 1
  • Tömeg (29,3 psig): 106 261 k g
  • Üzemi nyomás: 221-235 K Pa

alkatrészek

A külső tartály három fő alkatrészből áll: az oxigéntartályból, a köztes tartályból és a hidrogéntartályból. Az oxigén- és hidrogéntartályok alumíniumötvözetből készülnek, Lockheed Martin tervezte 2195-ben, míg a köztes tartály Al 2090 alumíniumötvözetet használ.

Oxigéntartály

A folyékony oxigént tartalmazó tartály tetején helyezkedik el, és ovális alakú az aerotermodinamikai túlmelegedés csökkentése érdekében. A tartály térfogata 559 m³ 2,5 bar nyomáson és 90 K hőmérsékleten .

A tartály 430 mm-es folyadék-folyadék betápláló vezetéket küld a közbenső tartályba, majd a tartályon kívül a pályára kapcsolt jobb első karon keresztül. Ez a 430 mm átmérőjű vezeték 1264 kg/s áramlási sebességet tesz lehetővé, amikor az SSME 104% -on működik. Az aerodinamikai terhelések kivételével az összes terhelés az oxigéntartályból kerül átadásra a közbenső tartállyal való kapcsolódási ponton keresztül.

Közbenső tartály

Ez a komponens strukturális összeköttetésként működik az oxigéntartályok és a folyékony hidrogén között. Elsődleges feladata a Solid Rocket Booster vontatásából származó összes terhelés befogadása és elosztása, valamint a tartályok közötti átvitel. A két SRB elülső kampó 180 fokos helyzetben van a tartály közbenső szerkezetén. Az egyik kar átnyúlik a kereten, és mechanikusan a horgokhoz van rögzítve. Amikor az SRB-k kigyulladnak, ez a kar meghajlik a tolással, és ezeket a terheléseket a horgokra mozgatják.

A kampók mellett gyűrű alakú szerkezet található. A terhelések átkerülnek erre az alkatrészre, amely a tangenciális terheléseket átviszi a tartály közbenső felületére. Két panel említette, hogy a nyomólapok elosztják az SRB-k középső tengelyének terhelését az oxigén- és hidrogéntartályokhoz, valamint a szomszédos panelekhez.

Ez a tartály a műszerek védőrekeszeként is funkcionál.

Hidrogén tartály

A hidrogéntartály a tartály alsó részét foglalja el, és négy rekeszből áll, hengeres részből, rugós kupolából és egy hátsó kupolából. A rekeszeket négy gyűrű alakú szerkezet kapcsolja össze, amelyek befogadják és újraosztják a terheléseket. A rugó kupoláját a szomszédos rekesszel összekötő szerkezet elosztja azokat a terheléseket, amelyeket a tartály közbenső szerkezetén keresztül fejt ki, és összeköttetésként szolgál emellett a hidrogéntartály között is. A hátsó gyűrű az Orbiter által kiváltott terheléseket az Orbiter hátsó karján, az SRB terheléseket pedig a hátsó karokon keresztül fogadja. A másik három gyűrű elosztja az Oorbiter eszköz és az oxigénellátó vezeték ezen terheléseit. 3,02 Bar és 20,3 K .

A 430 mm átmérőjű hidrogénellátó vezeték 211 kg/s maximális áramlást tesz lehetővé.

Hővédelmi rendszer

A hővédő rendszer egy szigetelőhabból és ablációs anyagokból áll, a fenolos hőszigetelők mellett a hidrogéntartály hőáramának csökkentése és a levegő cseppfolyósodásának megakadályozása érdekében.

A kültéri tartályok hővédelmi rendszerének fejlesztése problematikus volt, és halálos gyengeségeket okozott a Shuttle missziók biztonságában. A NASA azért küzdött, hogy megakadályozza a habdarabok repülés közbeni repülését, miután (1995-ben meghozták) a klór-fluor-szénhidrogének (CFC-14) eltávolítását a hab összetételéből, ezen vegyületek környezeti okokból történő összegzése szerint. Ezért úgy döntöttek, hogy felhasználásra tanúsított és bevezetett HCFC 131b hidrogén-klór-fluor-szénhidrogént alkalmaznak. Az ezt az anyagot tartalmazó új habot először az ET-82 elülső kupolájában használták az 1996-os STS-79 repülés során, és az egész ET-88 tartályban használták, amelyet az 1997-es STS-86 misszió során használtak. .

Az STS-107 felszállása során egy darab szigetelőhab levált a tartályról, és nagy sebességgel elütötte a Space Shuttle Columbia szárnyának első szélét. Az ütközés több szénnel erősített lemezt rongált meg a pályán, és a megfordulás során a túlmelegedett gáz bejutott a szárnyszerkezetbe, ami a hajó megsemmisülését és az egész legénység elvesztését okozta.

2005-ben a problémát egyáltalán nem oldották meg: a misszió során a tartály fedélzetére szerelt STS-114 kamrák egy habdarabot rögzítettek, amely elszakadt a kidudorodó légterhelő rámpáktól, amelyek megakadályozzák a bizonytalan légáramlást. kábelházak közelsége. A tartály ezen része vastag habrétegekből áll, amelyeket kézzel felvittek, és a későbbi küldetések során kicserélték. A szivárgások jelenleg a NASA által "elfogadhatóak" a tankok jelenlegi kialakításában.

Sokszög biztonsági rendszer

Az első tartályok tartalmaznak egy adagolóeszközt, amely szükség esetén kiadagolható. A rendszer, a távoli biztonsági rendszer tartalmazott egy elektromos akkumulátort, egy vevőt/dekódert, antennákat és robbanóanyagokat. Az STS-88 küldetés óta a rendszert ismét nem szerelték fel a tartályra.

Jövőbeni felhasználás

Az űrsikló program 2011-es befejezését követően a NASA a Constellation Program külső tartályát használja, amely előírta a két Ares I és Ares V hordozórakéta használatát, de az Obama-adminisztráció költségvetésének csökkentése után törölték. Ezen vektorok első lépésében egy 5 szegmenses módosított SRB verziót használtak volna. A Shuttle külső tartályához kifejlesztett technológiát új hordozók tervezésére fogják használni. Ehelyett az űrhajó rendszer (SLS) tartályainak új verzióját fejlesztik ki, amely jelenleg tervezés alatt áll, és 2017-ben áll szolgálatba.