PODĄŻAĆ DALEJ I SZYBCIEJ Z PIANĄ POLIURETANOWĄ W KOSMOSIE #3

NATRYSK PIANKI POLIURETANOWEJ

Natrysk pianki poliuretanowej. W przypadku każdej części, która wymaga nałożenia pianki, inżynierowie szukają trzech różnych opcji aplikacji w zależności od tego, jak duża jest część, jak skomplikowana i jak skomplikowana jest do niej dotarcie. Trzy możliwości to natrysk ręczny, natrysk zrobotyzowany i wylewanie piany. Cała powierzchnia zewnętrzna dużych zbiorników zawierających kriogeniczny propelent jest rozpylana za pomocą robota przy użyciu piany NCFI. Wchodzi do komory procesowej, a robot rozpyla od jednego końca do drugiego. Kopuły są wcześniej spryskiwane ręcznie. Duże areały, zewnętrzna strona zbiornika wewnętrznego i przednia osłona są spryskiwane automatycznie, podczas gdy inne części są spryskiwane ręcznie. Mniejsze elementy, takie jak wewnętrzne przewody paliwowe, zawory i wsporniki, będą izolowane pianką wylewaną. Pianka jest mieszana i wlewana do formy, zanim rozszerzy się, wypełniając kształt, w który wchodzi. NASA wykorzystuje unikalny proces drukowania 3-D do wykonywania niestandardowych form. Alldredge stwierdza: „Niektóre części mają unikalną geometrię lub znajdują się w miejscach rakiety, gdzie trudno jest pokryć je pianą natryskową. Formy z nadrukiem 3D pozwalają nam kształtować izolację w celu ochrony określonych części ”.

Zrobotyzowany natrysk pianki poliuretanowej przedniej kopuły Core Stage.

Zespół ekspertów NASA ma ogromne doświadczenie w rozpylaniu piany. Biorą każdy element, który otrzymuje zabezpieczenie termiczne, spryskują go, analizują, a następnie wspólnie z inżynierami ustalają najlepszy sposób nałożenia pianki. Podczas przeprowadzania zautomatyzowanych testów materiałów usuwają czynnik ludzki, aby osiągnąć pożądane właściwości materiału, zanim wprowadzą techników natryskiwania w celu oceny naturalnej zmienności i zapewnienia, że mają wytrzymały materiał. Istnieje bardzo duża konsekwencja awarii, więc inżynierowie bardzo dokładnie oceniają materiały, aby zapewnić dokładność. Zapotrzebowanie na ich pracę jest bardzo wysokie, a technicy przechodzą różne intensywne certyfikacje.

Inżynier TPS, Michael Alldredge, stwierdza prosto i rzeczowo: „Do wszystkiego używamy pianki natryskowej”. Całkowita grubość systemu ochrony termicznej SLS waha się od pół cala do dwóch cali, w zależności od konkretnego elementu, a niektóre zastosowania są nieco wyższe w niektórych miejscach. Michael z poczuciem humoru, a jednocześnie z powagą dodaje: „Nie ma miejsca na niekonsekwencje przy nakładaniu pianki. Musi być doskonały, ponieważ kiedy opuszcza stoisko w dniu premiery, nie można go ścigać i wprowadzać zmian ”. Amy Buck podsumowuje to stwierdzeniem: „Cały proces nakładania pianki zajmuje około trzech miesięcy, prace przygotowawcze trwają dłużej niż samo natryskiwanie. Spryskiwanie ręczne zajmuje tylko około 30 minut na każdą sekcję o szerokości czterech stóp ”.

TPS – TESTOWANIE PIANKI NATRYSKOWEJ

W styczniu tego roku inżynierowie z Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla NASA rozpoczęli aktywację poszczególnych elementów sceny przez kilka miesięcy, przeprowadzając serię wstępnych testów i testów funkcjonalnych, których celem było zidentyfikowanie wszelkich problemów. Te testy i kontrole nazywane są zbiorczo Green Run, które jest ostatnim testem przed lotem i zakończy się ogniem testowym, który będzie odtwarzał pierwszy lot etapu.

To testowanie i analiza krok po kroku zostało tymczasowo wstrzymane w marcu w odpowiedzi na przypadki COVID-19 na obszarze w pobliżu Stennis; jednak obecnie testy wracają pełną parą, zapewniając obowiązkowe testy, które zmniejszą ryzyko nie tylko pierwszego lotu, ale także misji Artemis, która wyląduje astronautów na Księżycu w 2024 r. Testy Green Run przyniosą rakietę SLS po raz pierwszy do życia, umożliwiając inżynierom ocenę nowego złożonego etapu, który rozpocznie księżycową misję Artemis I. Podczas testów inżynierowie ocenią wydajność i wytrzymałość pianki w ekstremalnych ciśnieniach i środowiskach pracy. Dwa etapy testowania, które bezpośrednio odnoszą się do oceny integralności pianki natryskowej, to próba generalna „na mokro” i etap gorącego ognia.

Na etapie prób przygotowawczych „na mokro” inżynierowie zademonstrują ładowanie, kontrolowanie i spuszczanie ponad 700 000 galonów kriogenicznych materiałów pędnych do dwóch zbiorników testowych na stanowisku testowym, a następnie przywrócą scenę do bezpiecznego stanu. Stąd inżynierowie oceniają, jak pianka reaguje, gdy aluminiowa konstrukcja, nadwozie pojazdu, kurczy się.

Podobnie jak w przypadku innych poprzednich misji, spodziewają się wzrostu szronu i oblodzenia w niektórych obszarach. Będą przyglądać się temu, co dzieje się w warunkach przedlotowych oraz w obszarach przejścia od tego, co Alldredge nazywa „zimnym zbiornikiem”, do struktury temperatury otoczenia między dwoma zbiornikami, a następnie przyjrzymy się obszarom o wysokiej kompresji i wysokich momentach zginania, aby zrozumieć, co pianka zrobi. Jest to test na pełną skalę, który oceni właściwości termiczne pianki, zwracając szczególną uwagę na wszelkie naprawy pianki, które mogą być potrzebne przed lotem. ”

Podczas testu Green Run Hot Fire, cztery silniki RS-25 podstawowego etapu będą pracować do ośmiu minut, generując 1,6 miliona funtów ciągu, czyli tyle, ile potrzeba na wyrzutni podczas startu. W tym teście NASA załaduje wszystkie kriogeniczne paliwa napędowe do pojazdu, przytrzyma podczas stabilizacji pojazdu i odpali wszystkie cztery silniki na ośmiominutowe spalanie. Jest to ten sam czas, w którym pojazd wznosi się w kosmos.

Inżynierowie mogą wtedy zobaczyć nie tylko chłód, ale także skutki promieniowania cieplnego oraz sposób, w jaki struktura zaczyna się rozszerzać i jak piana się z nią przemieszcza. Będą mogli zobaczyć wszystkie różne interakcje pianki w pojeździe. Alldredge mówi po prostu: „Zasadniczo podczas testów Green Run wyciągają nową rakietę, testują ją i upewniają się, że jest gotowa do lotu”.

Po testach Hot Fire, Core Stage zostanie wysłany barką do Kennedy Space Center w celu ostatecznych przygotowań do startu. Zespół Kennedy będzie odpowiedzialny za ułożenie i zintegrowanie pojazdu oraz zaaplikowanie większej ilości piany w razie potrzeby, a następnie przygotowanie do kolejnej próby generalnej na mokro i premiery. Większość pracy w firmie Kennedy to przygotowanie do lotu z minimalnymi naprawami.

Następnym razem, gdy silniki RS-25 odpalą, SLS wystartuje w epickim debiucie Artemidy I – pierwszej z serii coraz bardziej złożonych misji, które umożliwią ludzką eksplorację Księżyca i Marsa. W grę wchodzi wiele czynników; jednak obecnie Artemis I ma wystartować z Centrum Kosmicznego im. Kennedy’ego w 2021 r.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *