Vodíková nádrž pro SLS zažije likvidační zátěž

Kvalifikační vodíková nádrž na stanovišti 4693 v MSFC, březen 2019

Na Marshallově středisku v Huntsville (stát Alabama) se připravuje zkouška, při které bude testovací exemplář vodíkové nádrže centrálního stupně rakety SLS zatížen nad návrhové limity, aby inženýři zjistili, kde už konstrukce nevydrží. Jelikož je testovací nádrž konstrukčně shodná s letovým hardwarem, pomohou tato data lépe porozumět odolnosti celé rakety. Asi není potřeba zdůrazňovat, že podobné údaje mají velký vliv na celkovou bezpečnost a také najdou využití při plánování dalších verzí rakety SLS.

V průběhu letošního roku odborníci z NASA a firmy Boeing vystavili testovací exemplář vodíkové nádrže rakety SLS celé řadě strukturálních zkoušek – bylo jich celkem 37 a simulovaly namáhání konstrukce při startu a letu. K namáhání nádrže se používaly hydraulické písty, které silou stovek tun stlačovaly nebo naopak natahovaly konstrukci vodíkové nádrže. Zkušební exemplář těmito zkouškami prošel na výbornou a ani následná inspekce neodhalila žádné praskliny, prohnutí či jiné poškození. Díky tomu byl návrh konstrukce schválen pro skutečný start. Nyní však přichází poslední část zkoušky – testovací tým chce zjisti, co vlastně nádrž vydrží.

65 metrů vysoká věž na Marshallově středisku slouží ke strukturálním zkouškám vodíkové nádrže centrálního stupně rakety SLS.

65 metrů vysoká věž na Marshallově středisku slouží ke strukturálním zkouškám vodíkové nádrže centrálního stupně rakety SLS.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Kosmický výzkum s sebou nesou rizika,“ říká Julie Bassler, manažerka Space Launch System Stages Office a dodává: „My děláme jinou formu výzkumu ještě před startem. Čeká nás zkouška, při které dojde k destrukci největší vodíkové nádrže jaká kdy byla vyrobena. Rozšíří se tím naše znalosti, díky čemuž budeme moci z rakety dostat maximální výkon, který bude potřeba pro dopravu astronautů k Měsíci a později i k Marsu.

Letový ekvivalent testované vodíkové nádrže se bude nacházet v centrálním stupni rakety SLS. Na výšku měří skoro 40 metrů, její průměr je téměř 8,5 metru a pojme 2 000 000 litrů hluboce zchlazeného vodíku, který bude po dobu více než osmi minut napájet čtveřici raketových motorů RS-25. Testovací exemplář, který je identický s letovým kusem, již poskytl certifikaci hned pro dvě verze rakety SLS – jak pro současnou, která je označována jako Block 1, tak i do budoucna připravovanou silnější verzi Block 1B. Testovací exemplář tedy svůj úkol splnil a už nebude potřeba, takže může být zničen. Inženýři momentálně připravují celou 65 metrů vysokou zkušební věž na závěrečný test, který má odhalit, kde jsou konstrukční limity této obří nádrže.

Plánovaný vývoj rakety SLS (uvedené termíny jsou již nereálné).

Plánovaný vývoj rakety SLS (uvedené termíny jsou již nereálné).
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

Výrobu testovacího exempláře zajistila stejně jako v případě letových kusů Michoud Assembly Facility v New Orleans a na Marshallovo středisko byla nádrž převezena vloni v prosinci na člunu. Tady byl testovací kus doplněn o tisíce senzorů, které při zkouškách měří namáhání, tlak, či teplotu. Ke slovu se dostaly i rychloběžné kamery a mikrofony, které zaznamenávají jakékoliv zvukové projevy prohýbání či praskání válcové stěny.

Testovací exemplář vodíkové nádrže rakety SLS určený ke strukturálním zkouškám po usazení do testovací konstrukce.

Testovací exemplář vodíkové nádrže rakety SLS určený ke strukturálním zkouškám po usazení do testovací konstrukce.
Zdroj: https://www.nasa.gov

Strukturální prvky centrálního stupně SLS jsou zbrusu nové, byly vyvinuty od nuly a proto jsou nezbytné zkoušky, které zajistí úspěch mise,“ říká Luke Denney, manažer kvalifikačních zkoušek z Test & Evaluation Group firmy Boeing a dodává: „Tyto zkoušky jsme navrhli tak, aby prověřily každý prvek stupně podle toho, jaké budou jeho unikátní podmínky během startu a letu.“ Nyní se chystá zkouška, která nemá v historii NASA obdoby – ještě nikdy se do stavu destrukce netestoval větší kus rakety. „Mechanismus selhání štíhlého vícesegmentového raketového stupně není příliš dobře znám,“ přiznává Mike Nichols, vedoucí inženýr, který na Marshallově středisku zodpovídá za zkoušky nádrže.

Odborníci samozřejmě mají k dispozici počítačové modely a kupu výpočtů, které předvídají, kde a jak by měla nádrž prasknout. Ale bez pečlivě řízené zkoušky to nikdy nebude jisté. „V kosmonautice (a hlavně té pilotované) jsme vždy na tenké hraně mezi výkonem a bezpečností,“ říká Neil Otte, hlavní inženýr z  SLS Stages Office a dodává: „Pokud dostaneme systém až do fáze, ve které selže, získáme tím dodatečné informace, které nám umožní kráčet po té hraně rozumněji. SLS budeme používat desítky let, takže je vhodné využít všech možností, které máme pro maximální pochopení systému, který se bude moci bezpečně a efektivně vyvíjet pro potřeby našich misí.

Vztyčování testovacího exempláře vodíkové nádrže na stanovišti 4693 Marshallova střediska.

Vztyčování testovacího exempláře vodíkové nádrže na stanovišti 4693 Marshallova střediska.
Zdroj: https://scontent.fprg2-1.fna.fbcdn.net

Aby ale nedošlo k mýlce – vodíková nádrž nebude prvním testovacím kusem SLS, který se dočká destruktivní zkoušky. Už dříve se tohoto závěrečného testu zúčastnila motorová sekce nebo intertank (díl spojující kyslíkovou a vodíkovou nádrž) – tyto díly selhaly při více než 140% očekávané zátěži. Inženýři nečekají, že by při destruktivní zkoušce vznikla v nádrži nějaká velká díra, stále ale existuje možnost, že k tomu dojde. Lidé v okolí tedy mohou slyšet hluk, který způsobí unikající dusík, který se při zkouškách používá k tlakování nádrží.

EDIT 7. prosince 10:30
Test již proběhl. Vodíková nádrž praskla až po pěti hodinách, když byla vystavena více než 260 % očekávaného letového zatížení.

Testovací vodíková nádrž praskla až poté, co byla vystavena více než 260 % očekávaného letového zatížení.

Testovací vodíková nádrž praskla až poté, co byla vystavena více než 260 % očekávaného letového zatížení.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://scontent.fprg2-1.fna.fbcdn.net/…84344216b564232f2cd816cc8cac0da&oe=5D4735B1
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/msfc_aerial_of_test_stand.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…/20160010361.Figure-1.SLS-Block-Development-Plan.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/msfc_011519_sls_lh2_lift-12.jpg
https://scontent.fprg2-1.fna.fbcdn.net/…a7b50c1fcf49c5666106a9699403badb&oe=5CB59394
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lh2_test.jpg

Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

51 komentářů ke článku “Vodíková nádrž pro SLS zažije likvidační zátěž”

  1. Alois napsal:

    Pohled do historie na největší vodíkové nádrže používaných nosičů. Saturn 5 – třetí stupeň S-4B 250 m3 vodíku, Saturn 5 – druhý stupeň S-II 1.000 m3 vodíku a raketoplán STS odhazovací nádrž ET 1.500 m3 vodíku.

  2. Vodíková nádrž pro SLS zažije likvidační zatez napsal:

    Saturn 5 první stupeň kolik ?

  3. Jiří Hošek napsal:

    Nádrž selhala po pěti hodinách, během nichž byla vystavena více než 260 % očekávaného letového zatížení. Fotografie roztržené nádrže po testu:
    https://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/nasa-engineers-break-sls-test-tank-on-purpose-to-test-extreme-limits.html

  4. Ketivab napsal:

    Test proběhl 5. prosince (NASA o něm informovala až dneska krátce po vydání tohoto článku) a nádrž vydržela úctyhodných 260% normální zátěže, než praskla. Takto vypadala nádrž po testu: https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lh2_test.jpg

  5. Aloi napsal:

    Další zajímavostí je, že druhý a třetí stupeň Saturnu 5 byly osazeny šesti motory J-2 v počtu pět a jeden, s tahem kolem 100 tun, motory 3 x selhaly za letu, 2x na stupni S-II a jednou na stupni S-4B, nosiče tuto “ anomálii “ zvládly bez havárie. Nejsem si úplně jist zda neselhaly na S-II dokonce třikrát.

  6. David napsal:

    Můžu Vás požádat o vyjasnění, co jsou ty „izolepou“ přilepené, nahodile rozmístěné krabičky mezi motory?

    https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/maf_20191107_artemis1-4thengine-209-epb.jpg

    • Jiří Hošek napsal:

      Na centrálním stupni je spousta vývojových a letových senzorů. Dopustím se spekulace, že senzory na fotografii můžou souviset s měřením vibrační odezvy konstrukce při modální zkoušce, která bude provedena v lednu během zavěšení stupně na jeřábu před ukotvením na stanoviště B-2 v SSC.

  7. B.Boruvka napsal:

    Skoda že nezveřejní video z testu

  8. Drto napsal:

    Úctyhodná rezerva pevnosti. Nějak mi ale chybí test destrukčního tlaku při maximálních vibracích tělesa nádrže. Technik nejsem, ale domnívám se, že rázy v kapalině mouhou odolnost značně snížit.

  9. Jarda napsal:

    Nikde nemuzu najit info o teplote nadrze pri testu. Asi ji nenaplnili tekutym vodikem, co?

  10. maro napsal:

    Samozřejmě ten dusík musel být kapalný. Tlakové zkoušky takového rozsahu se nemohou dělat plněním plynem. Plyn je stlačitelný, takže při tlakování funguje jako absorbér energie zrovna jako stlačovaná pružina. A všechna tato energie se uvolní při protržení. Kdyby tu nádobu naplnili na stejný tlak plynem, tak po roztržení na tom místě nezůstane vůbec nic. Ta natlakovaná energie by vše rozmetala do okolí. Při natlakování kapalinou prostě jenom pukne na jednom místě a konec. Zrovna jako v tomto případě.

  11. mirek napsal:

    to jako hned? sem si myslel, ze kdyz tam bylo x tisic litru kapaliny, ze se hned nevypari.viz treba: https://www.youtube.com/watch?v=Y2u2G7phDEE navic kdyz mi vypalovali bradavici kapalnym dusikem, tak to hezky kourlo. Tedy alespon si myslim, ze to byl dusik… at nejsem uplne za blba 🙂

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.