Space Shuttle Solid Rocket Booster: Rozdiel medzi revíziami

Smazaný obsah Přidaný obsah
EmausBot (diskusia | príspevky)
Eryn Blaireová (diskusia | príspevky)
d aktualizácia, štylistika
Riadok 1:
[[Súbor:STS-114 booster recovery.jpg|náhľad|Motor SRB po vytiahnutí z mora pri misii [[STS-114]]]]
'''Space Shuttle Solid Rocket Booster''' je druh [[solid rocket booster]]a (skr. '''SRB'''). Boli to štartovacie motory [[space Shuttle|amerického raketoplánu]]. Ich úlohou jebolo udeliť raketoplánu počiatočný impulz pri štarte. IdeIšlo o dva identické [[raketový motor na tuhé pohonné látky|motory na pevné pohonné hmoty]], ktoré sa pripájajúpripájali k hlavnej palivovej nádrži [[Space Shuttle External Tank|External Tank]] a oddeľujúoddeľovali sa od nej približne 2 minúty po štarte vo výške asi 45 kilometrov. Podobne, ako [[družicový stupeň raketoplánu|družicový stupeň]], aj motory SRB boli znovu použiteľné. Obidva motory spoločne poskytujúposkytovali 71,4% vztlaku pri štarte a v priebehu prvej fázy výstupu.
 
SRB sa prevážajúprevážali po [[železnica|železnici]] do firmy Thiokol v [[Utah]]u kvôli rozmerom demontované a po naplnení a prevezení späť na [[Florida|Floridu]] boli znova zmontované.
 
== Vývoj ==
Štartovacie stupne a ich motory vyvinula a vyrába firma Thiokol (teraz [[Morton Thiokol]], súčasť koncernu Alliant Techsystems, Inc.), [[Brigham City]], [[Utah]] ([[Spojené štáty|USA]]). Prvé návrhy konštrukcie raketoplánu počítali s družicovým a štartovacím stupňom. Z finančných dôvodov však bol tento návrh zmenený a štartovací stupeň nahradili dva motory na tuhé pohonné látky. Technické požiadavky na realizáciu SRB napísalo v roku [[1973]] [[Marshallove výskumné stredisko]] [[NASA]]. Z [[ekonomika|ekonomických]] dôvodov bolo potrebné, aby sa motor boldal niekoľkonásobne použiteľnýpoužiť. Z tohoto dôvodu bolo rozhodnuté, že po oddelení motorov od ET a ukončení ich funkcie budú motory pristávať za pomoci [[padák]]ov na [[more|morskú]] hladinu, aby mohli byť vytiahnuté a pripravované na nové použitie.
 
== Popis motora ==
Každý zo štartovacích stupňov SRB (Solid Rocket Booster) má dĺžku {{m|45.46|m}}, priemer {{m|3.8|m}} a vzletovú hmotnosť 590 ton (prázdna hmotnosť 87 ton). Pôvodný návrh obmedzoval priemer motora na 3,66 metra.
 
Motor SRB z väčšej časti tvorí [[raketový motor]] SRM (Solid Rocket Motor) spaľujúci tuhé pohonné látky (zmes tvorenú 12,04 % [[polybutadienakrylát]]u, 16,00 % práškového [[hliník]]a a 69,6 % [[chloristan amónny|chloristanu amónneho]]; ďalej potom 0,40 % [[oxid železitý|oxidu železitého]] ako [[katalyzátor]]a a 1,96 % epoxidového vytvrdzovača). Po zážihu už nie jenebolo možné horenie tohototohto paliva zastaviť. Ťah motora jebol ovládateľný vďaka tvaru zrna pohonnej látky, ktorý zaisťujezaisťoval maximálny ťah pri štarte. V čase približne T+50 sekúnd sa ťah znižujeznižoval asi o tretinu, aby nedošlo k preťaženiu lode v čase maximálneho [[aerodynamika|aerodynamického]] namáhania. Potom začnezačal ťah opäť stúpať. Pohonná hmota môžemohla horieť pri vonkajšej teplote medzi 4{{--}}32 °C, s optimom pri 15,5 °C. Prázdna hmotnosť SRM je 67.,5 tony.
 
Stavebne sa motory skladajú z piatich segmentov, ktoré boli zostavované dohromady v raketovej montážnej hale [[Vehicle Assembly Building]]. Medzi segmentmi sú tesniace krúžky. Pôvodne boli používané 2 tesniace krúžky, po [[STS-51-L|havárii Challengera]] (pozri nižšie) sa začali používať tri., pretože Právepráve netesnosť týchto krúžkov spôsobila haváriu. Horný segment obsahujeobsahoval iniciačnú a zážihovú zložku, k spodnému je pripojená vychyľovateľná [[ablácia|ablatívne]] chladená expanzná dýza (expanzný pomer 1:11,3, vychyľovateľnosť 8°). Hmotnosť dýzy je 10,8 ton. Doba činnosti motorov SRB, pevne daná množstvom pohonnej látky, je približne 120 sekúnd. Každý z motorov SRB v okamžiku vzletu raketoplánu vyvíjavyvíjal ťah 11,8 [[Newton|MN]]. Prierez stredového kanálu palivového zrna mal tvar jedenásťcípej hviezdy; po ohorení cípov, zhruba v T +50 s po štarte, sa ťah motoru samovoľne znižujeznižoval.
 
Na povrchu spaľovacej komory SRM boli lineárne nálože, ktoré mohli byť odpálené v prípade havárie raketoplánu počas štartu odpálené, rozpoliť spaľovaciu komoru rozpolia a tým ukončiaukončiť činnosť motora, aby nedopadol na obývané miesta.
 
Každý SRB mal dve integrované elektronické sústavy, jednu v prednej časti a jednu v zadnej. Nad horným segmentom je pod kužeľovým aerodynamickým krytom umiestená časť riadiacej elektroniky, fázovač, predné oddeľovacie motory, systém oddeľujúci kužeľovitý nos, návratný [[maják]] a svetlá, parašutistický [[fotoaparát]] a [[padák]]ový systém. Tento systém umožňujeumožňoval bezpečné pristátie vypotrebovaných motorov na morskú hladinu. Ďalšia časť elektroniky je umiestnená v priestore okolo expanznej dýzy, kde je tiež umiestnené turbočerpadlo [[Hydraulický pohon|hydrauliky]] na vychyľovanie dýzy motora. Každá dýza sa môže vychýliť o 8° vo všetkých osiach. Po oddelení od ET systém prechádzaprechádzal na vlastnú batériu. V hornom a spodnom prístrojovom úseku sú tiež umiestnené vždy štvorice malých raketových motorov na rýchle oddelenie SRB od externej palivovej nádrže ET. Na niekoľkých miestach sú motory chránené tepelnou ochranou, ktorá chránichránila motor pred zahrievaním sa pri prelete [[atmosféra Zeme|atmosférou]], aj pred [[plameň]]mi z motorov SSME.
 
Na SRB sú dve nezávisle uložené hydraulické energetické sústavy. Každá sa skladá z pomocnej energetickej jednotky, modulu pre zásobu paliva, hydraulického čerpadla, hydraulickej nádrže a hydraulickej tekutej rôznorodej sústavy. Pomocné energetické jednotky (APU) vyrábajú mechanickú energiu pre hydraulické čerpadlo.
 
Stupne SRB boli z boku pripojené k externej nádrži ET prostredníctvom troch rúrkových konštrukcií, jednej v prednej a dvoch v zadnej časti SRB. Spodný (zadný) spoj jebol tvorený dvoma výkyvnými svorkami a diagonálnym pripevnením. Horný (predný) spoj jebol pripevnený k prednému koncu vonkajších nádrží predným „lemom“ motora. Pred štartom jebol každý motor pripevnený k pohyblivej štartovacej plošine štyrmi skrutkami a maticami, ktoré sa v okamihu štartu rozpojarozpolili malým výbuchom. Detonáciu matíc spúšťajúspúšťali príkazy vysielané palubným počítačom cez hlavný kontrolný systém a do kontrolného pyrotechnického systému na mobilnej plošine.
 
== Priebeh činnosti motorov ==
K zážihu motorov SRB môžemohlo dôjsť len vtedy, keď jebol zadaný ručný blokovací pin každého SRB a odstrániaodstránili sa oporné prostriedky. Pozemský tím zadávazadával tento pin v priebehu predštartovných operácií. V čase T-5 minút sa bezpečnostné príchytné zariadenie presuniepresunulo do odistenej polohy. Príkazy pre zápalzážih raketových motorov boli zadané až vtedy, keď tri SSME dosiahnudosiahli 90 % alebo vyššejvyššiu úrovneúroveň ťahu, nedôjdea nedošlo k žiadnemu zlyhaniu SSME nebo iným problémom.
 
Po dokončení práce SRM vo výške {{km|45|m}} sa výbušnými skrutkami oddeliaoddelili spoje s nádržou ET a zapáliazapálili sa dve štvorice pomocných raketových motorov, ktoré SRB vzdialiavzdialili do bezpečnej vzdialenosti od raketoplánu. SRB [[zotrvačnosť]]ou vystúpajúvystúpali do výšky približne {{km|66|m}}. Potom sa [[voľný pád|voľným pádom]] vracajúvracali na zem. Približne 225 s po oddelení od ET vo výške {{km|4.8|m}} na povel barorelé sa odhodíodhodil predný aerodynamický kryt a vypustívypustil sa výtažný a potom aj stabilizačný padák s priemerom {{m|16.6|m}}. Vo výške {{km|1.8|m}} sa odhodíodhodil stabilizačný padák a otvoriaotvorili sa tri hlavné padáky, každý s priemerom {{m|41.5|m}}. Tie zaistiazaistili pristátie SRB rýchlosťou {{m|25|m}}/s, približne {{km|260|m}} od miesta štartu. [[Vzduch]] vo vnútri spaľovacej komory zaistízaistil, že sa nepotopianepotopili. Potom boli odvlečené záchrannými loďami do [[Port Canaveral]] a odovzdané na demontáž a opätovné naplnenie tuhými pohonnými látkami. Motor mal plánovanú životnosť 20 štartov, jeho padákový systém iba 10.
 
[[Súbor:Challenger STS 51 L launch.JPG|right|thumb|Štart raketoplánu Challenger STS-51-L. Zreteľne je vidieť obláčik spalín z netesnosti spojov motora.]]
Riadok 31:
== Havária raketoplánu Challenger ==
{{hlavný článok|Havária raketoplánu Challenger}}
Chyba na tesnení medzi segmentmi SRB bola príčinou havárie [[Challenger (raketoplán)|raketoplánu Chalenger]]. Spoje medzi segmentmi musiamuseli zaistiť tesnosť proti prenikaniu rozžeravených spalín. Boli dvoch typov: stále, ktoré sú kompletované už vo výrobnom závode a prevádzkové, kompletované až na kozmodróme. Spoj je tesnený dvakrát: vnútorná tepelná izolácia je zaliata špeciálnym tmelom a plášť má osobitný spoj. Dolná časť prevádzkového spoja má na priereze tvar písmena U, do ktorého zapadá vrchná časť v tvare I. Vo vnútri spoja na strane bližšej k palivu sú obe časti tesnené dvojicou [[o-krúžok|o-krúžkov]] s priemerom {{m|3.66|m}} a s hrúbkou {{mm|6.4|m}}. Pri návrhu konštruktéri predpokladali, že tlakom plynov bude vnútorné rameno spodnej časti U pritláčané k zapadajúcej časti vrchného segmentu. V praxi sa ale ukázalo, že viac sa rozpína slabšia zapadajúca vrchná časť. Tesnenie, pôvodne navrhnuté na zaťaženie tlakom, muselo teda vyrovnávať naopak rozpínanie. Materiál tesniacich krúžkov ale nebol schopný dostatočne rýchlo reagovať pri nízkych teplotách. To sa stalo práve pri tragickom poslednom štarte Chalengera, ktorý prebehol pri mrazoch -14 °C. Tesniace krúžky pri tejto teplote nevyrovnali rozpínanie obalu a nezadržali tlak plynov, ktoré prenikli izolačným tmelom. Unikajúce spaliny postupne prepálili spoj medzi SRB a hlavnou palivovou nádržou ET. Motor SRB visiaci voľne na hornom spoji narazil špicou do hlavnej palivovej nádrže a rozrazil ju. Z nádrže začal vytekať vodík a kyslík, ktorý sa okamžite vznietil. 73 sekúnd po štarte raketoplán explodoval. Zahynulo všetkých sedem [[astronaut]]ov na palube.
 
=== Opatrenia na zvýšenie bezpečnosti SRB ===
Po nehode Challengera boli vykonané detailné štruktúrne analýzy na rizikových dieloch SRB. Analýzy boli primárne zamerané na oblasti, kde boli zistené anomálie v priebehu poletovej inšpekcie [[hardvér]]u.
 
Pomocné motory SRB, ktoré boli príčinou nehody, prešli 155-timi zmenami. Najvýraznejšou z nich bolo to, že medzi segmentmi motoru sa namiesto dvoch tesniacich krúžkov začali používať tri. Objavili sa aj návrhy na úplne novú konštrukciu motorov, či dokonca na úplne nové pomocné motory, ale z finančných dôvodov boli tieto návrhy zamietnuté a ostalo sa pri motoroch SRB. Za ďalšie krízové oblasti bol označený pripevňovací [[prstenec]], ktorým je vonkajšia palivová nádrž spojená so SRB. Krízové miesta boli nájdené taktiež v oblasti niektorých uzáverov, ktorými je prstenec pripevnený k „schránke“ motoru. Príčiny týchto porúch boli pripisované silnému nárazu na vodnú hladinu. Aby sa dané javy opravilieliminovali a zaistila sa vyššia sila a odolnosť motorov, bol pripevňovací prstenec prestavaný, aby obklopoval celú schránku motora. Pôvodne prstenec tvaru písmena C obklopoval len 270° schránky.
 
Dodatočne boli vykonané aj testy na zadnom „leme“. V priebehu prestavby boli pripevnené spevňovacie priehradky a kovanie do zadného prstenca lemu. Tieto dve úpravy pridali cca {{kg|225}} k váhe každého SRB.