Vnější nádrž amerického raketoplánu

External Tank (v angličtině  : „  vnější nádrž  “ ) byl jedním ze tří složek raketoplánu . Připojené k orbiter , dodává se tři hlavní SSME motorů z na družici se kapalný vodík (dále jen palivo ) a kapalný kyslík (dále oxidačního ) během výstupu z nádoby. Tato nádrž se skládala ze tří částí, nádrže na kapalný kyslík vpředu, nádrže na kapalný vodík vzadu a mezilehlé části mezi nimi. Je to jediná část raketoplánu, která nebyla znovu použita, protože byla zničena během svého pádu v atmosféře . Je to také jediný prvek, který po celou dobu trvání programu nezaznamenal žádné selhání.

Geneze vnější nádrže

Vnější nádrž byla jednou ze tří složek amerického raketoplánu . Na konci roku 1970 , kdy byla ještě ve fázi definice, zadala NASA studii společností Boeing a Grumman, která měla porovnat raketoplány pomocí vnější a vnitřní vodíkové nádrže. U kapalného vodíku byl problém mnohem komplikovanější než u kapalného kyslíku, protože zabíral mnohem více místa. Závěry byly pro externí tank velmi příznivé, levnější a bezpečnější. Poté byl přijat princip skladování obou pohonných hmot ve vnější nádrži. Kromě toho se NASA rozhodla omezit náklady na vývoj, že tento tank nebude znovu použitelný, na rozdíl od dvou dalších složek raketoplánu: orbiteru a posilovače prášku.

Vlastnosti

Vnější nádrž byla válcovitá konstrukce vyrobená ze slitiny hliníku s kuželovým nosem, která měřila 46,88 metrů dlouhý a průměr 8,40 metrů. Skládalo se ze 138 částí, rozdělených do tří podsestav: nádrže na kapalný kyslík, nádrže na kapalný vodík a části mezi nádržemi, které obě nádrže oddělovaly.

Nádrž na kapalný kyslík

Nádrž na kapalný kyslík ( anglicky  : „  Liquid Oxygen Tank  “ ) byla monokoková struktura hliníkové slitiny. To vede, přes potrubí 42,5  cm v průměru (v angličtině  : „  kapalný kyslík feedline  “ ), který běžel mimo vodíkovou nádrž, na SSME motory z raketoplánu přes pupeční zátkou, která se nachází v dolní části vodíkové nádrže, na vpravo, což umožnilo dodávku 1114  kg kyslíku za sekundu do motorů SSME. Tato část nádrže, umístěná v přední části sestavy tvořené raketoplánem, měla aerodynamický tvar, aby omezila odpor a zahřívání během výstupu. Kapalný kyslík zaujímal objemu 553  m 3 , v nádrži, která měřila 8,40  m v průměru, 16,64  m dlouhý a zváží 45,400  kg vyprázdnit. Naplněný 549 407  litry kapalného kyslíku vážil 625 650  kg .

Mezitanková část

Sekce mezi nádržemi (v angličtině  : „  intertank  “ ) byla beztlaká komora umístěná, jak naznačuje její název, mezi nádrží na kapalný kyslík a nádrží na kapalný vodík. Bylo v něm umístěno vybavení a zahrnovalo také horní upevňovací body dvou posilovačů . Mezitanková část byla dlouhá 6,86 m, průměr 8,40 m a váží 5 445  kg .

Nádrž na kapalný vodík

Pokud jde o kyslíkovou nádrž, nádrž na kapalný vodík ( anglicky  : „  Liquid Hydrogen Tank  “ ) byla semi-monokoková konstrukce vyrobená ze slitiny hliníku. Komora obsahující kapalný vodík byla umístěna ve spodní části vnější nádrže. Nasávání vodíkové nádrže umožňovalo dodávat motory SSME rychlostí 179 039  litrů za minutu. Vodík tank byl 29,47 metrů dlouhý a 8,4 metrů v průměru, váží 13,050  kg vyprázdnit a má objem 1,514.5  m 3 . Naplněný 1 476 836  litry kapalného vodíku vážil 104 308  kg .

Tepelná izolace

Obsah nádrží LOX (kapalný kyslík) a LH2 (kapalný vodík) je díky izolaci hliníkové konstrukce vrstvou ablativní pěny udržován pod -183  ° C a -253  ° C. Kromě udržování teploty tato izolační pěna zabraňuje tvorbě ledu na stěnách nádrže, který - uvolněný během intenzivních vibrací během vzletu - by mohl poškodit raketoplán. Každá nádrž má ventil pro uvolnění přebytečného tlaku LOX a LH2. Rameno převyšované víčkem zakrývajícím horní část nádrže shromažďuje přepad kyslíku vypouštěný z jeho průduchu, což zde opět riskuje vytváření ledových skvrn. A konečně, když stroj opustí, ablativní pěna se rozpadne třením vzduchu, což omezuje ohřev nádrže.

Jedná se však přesně o bloky pěny, které, když se oddělily, rozbily žáruvzdorné dlaždice tepelného štítu orbity a způsobily nehodu v Kolumbii . Zařízení následně prošlo mnoha úpravami, ale po celou dobu kariéry raketoplánu zůstávalo předmětem zájmu NASA .

U misí STS-1 a STS-2 byla tepelná izolace vnější nádrže pokryta bílou barvou zpomalující hoření. Od STS-3 již tato barva nebyla aplikována, což snížilo hmotnost nádrže o 272  kg a mírně snížilo náklady na její výrobu.

Různé verze

Bylo vyrobeno několik verzí externí nádrže, aby se snížila hmotnost a umožnil raketoplánu zvýšit jeho nosnost:

Výrobní

Implementace

Během výstupu raketoplánu došlo k oddělení vnější nádrže od orbiteru těsně předtím, než dosáhl dostatečné rychlosti, aby se mohl umístit na oběžnou dráhu. Vnější tank proto neobíhal a začal klesat bezprostředně po provedení suborbitálního letu . Tato trajektorie umožňovala jistotu, že nádrž spadla zpět do Atlantského oceánu , daleko od jakékoli obydlené oblasti. Raketoplán použil k dokončení oběžné dráhy své pomocné motory. V době oddělení mezi nádrží a raketoplánem byl ventil v přední části nádrže LOX otevřený, což vedlo k malému tahu, který byl nutný k jeho posunutí od Orbiteru i k jeho pádu. Na nádrži bylo osm senzorů vyčerpání, čtyři v každé nádrži, umístěné ve spodní části nádrže LH2 a na předním přívodním potrubí nádrže LOX.

Opětovné použití projektů

Shuttle-C byl návrh NASA otočit raketoplánu montáž do bezobslužného odpalovacího zařízení pro náklad. To mimo jiné použitím vnější nádrže raketoplánu.

Galerie

Poznámky a odkazy

  1. (in) „  Informační list: Externí tank raketoplánu  “ [PDF] , Lockheed Martin Space Systems Company,dubna 2007(zpřístupněno 3. března 2017 )
  2. (in) Jenkins 2001 , str.  421
  3. (in) Jenkins 2001 , str.  422-424

Zdroje

Podívejte se také

Související články