Tyhmiä kysymyksiä avaruussukkulan rakenteesta

Seuraa 
Viestejä8848
Liittynyt26.3.2009

Taas on Endeavourin suuresta polttoainetankista irronnut useita lämpöeristeen palasia ja mahdollisesti vaurioittanut sukkulan lämpökilpeä:

http://www.mtv3.fi/uutiset/ulkomaat.sht ... /07/916549

Tämä alkaa olla jo sääntö eikä poikkeus. Jo kauan sitten esitin NASA:lle tyhmän kysymyksen, "miksei lämpöeristettä laiteta säiliön sisäpuolelle ?". Koskaan en saanut vastausta, joten kysymys lienee ollut erityisen tyhmä. Onhan siinä tietenkin pari haittapuoltakin, kuka arvaa ?

Muita hyviä kysymyksiä sukkulasta ? Olen paikan päällä Cape Kennedyssä taas syyskuun alussa ja yritän viisastaa (jos mahdollista ) itseäni vielä lisää.

Sivut

Kommentit (23)

Hannu Tanskanen
Seuraa 
Viestejä8848
Liittynyt26.3.2009

No, itseäni lainaten; jos säiliön dimensiot olisivat samat ja lämpöeristekerros sisäpuolella, peltiä menisi enemmän ja säiliö painaisi enemmän. Vai onko minulla ajatusvirhe ? En myöskään ole koskaan selvittänyt itselleni, mikä on säiliön rakenne sisällä, vety - ja happitankit luonnollisesti erillisinä, mutta ovatko ne suorassa kontaktissa ulkoseinään vai esim. pallomaisia erillisiä tankkeja ? Pallomuotohan on raketin apupainesäiliöissä, typpeä vaikkapa. Lämpöeriste, onko se esim. polyuretaania vai jotain "eksoottisempaa" ?

Vierailija

Rakettien tankkiongelmasta on siinä von Braun dokkarissa juutuubissa. Niissä oli se että tehdäkö kaksi pallopäätyistä sylinteriä vai toinen pallo ja toinen kovera sitä vasten. Siitä on siitä seliä.

Minäkin asentaisin eristeen ulkopintaan kun esim happi on reaktiivinen aine. Vaahtomuju muutenkin suuttimissa ei ole hyvä.

Hannu Tanskanen
Seuraa 
Viestejä8848
Liittynyt26.3.2009

Juu, unohdin sanoa,etten suinkaan tarkoittanut LOX:n ja LH:n olevan siellä kontaktissa eristysmassaan. Mutta tarkoitin eristettä noiden sisäsäiliöiden ja ulkokuoren välissä. Ne epäilemättä ovat pyöreäpäätyisiä,kuten Saturnus-5:n säiliöt, kuten voi nähdä tuossa Capen halliin pystytetyssä (tai vaakasuorassa) yksilössä.

Hannu Tanskanen
Seuraa 
Viestejä8848
Liittynyt26.3.2009

Voisi olla eräs ajateltavissa oleva syy, mutta en oikein usko. Sukkula lentää alailmakehässä vain lyhyen aikaa, koko matka kiertoradalle vie vain hieman yli 8 minuuttia. Kun kiinteää polttoainetta käyttävät apuraketit, "boosterit" irtoavat, nopeus on muistaakseni n. 2 Mach ja silloin sukkula lienee noin kymmenessä kilometrissä, ainakin 7x suurentavalla prismakiikarilla ne näkyvät auringossa hohtavilta "neuloilta", paljain silmin näkee irtoamisen vain savujuovien erkaantumisesta. Tietenkin aerodynaamista ilmakehää riittää noin 90 kilometriin asti, joten ehkä se kuumenee kun Mach luku moninkertaistuu aina kiertoradan n. 25 Machiin asti. Tyhjentynyt säiliö palaa ilmakehään ja palaa siinä jossain Intian yläpuolella. Jos eristepinta kuumenisi voimakkaasti, irtoavat palat kai olisivat vielä suurempi ongelma, mutta niitä irtoaa vain aivan kohta lähdön jälkeen. Mutta, varmasti ratkaisu on järkevin, uskon suunnittelijoiden olevan päteviä alallaan. "Q"-pisteen kohdallahan, jossa työntövoima on maksimissa, tehoa höllätään värähtelyn vaimentamiseksi, tällöin voi ongelmaksi tulla polttoaineen sinkoaminen säiliöiden yläpäähän, ilmiöllä on ihan oma nimensäkin, en nyt muista, joten homma on hoidettava tarkkaan ohjelman avulla.

Heksu
Seuraa 
Viestejä5463
Liittynyt16.3.2005

Minulla on jotenkin sellainen mielikuva, ettei vaahtoeriste alunperin kuulunut säiliöön ensinkään, tai että sen koostumusta on oleellisesti muutettu jälkeenpäin.

offmind
Seuraa 
Viestejä14568
Liittynyt19.8.2008
Heksu
Minulla on jotenkin sellainen mielikuva, ettei vaahtoeriste alunperin kuulunut säiliöön ensinkään, tai että sen koostumusta on oleellisesti muutettu jälkeenpäin.

Ehkä mielikuva syntyi siitä, että ensimmäisillä lennoilla tankki oli maalattu valkoiseksi?

http://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shut ... ion_system

Thermal isolators are required for liquid hydrogen tank attachments to preclude the liquefaction of air on exposed metal, and to reduce heat flow into the liquid hydrogen.
(...)
The middle cylinder of the oxygen tank, and the propellant lines, could withstand the expected depths of frost accumulation condensed from humidity, but the orbiter could not take the damage from ice breaking free.

“He was a dreamer, a thinker, a speculative philosopher...or, as his wife would have it, an idiot.” Douglas Adams

Vierailija

http://www.pwrengineering.com/articles/pogo.htm

As the engine moves upward, pressure at the turbopump propellant inlet increases, producing a force that acts upward on the propellant and downward on the engine and structure. This increased pressure causes additional flow into the engine that is burned in the main thrust chamber, and in turn, produces an additional upward force on the vehicle structure. Thus, if the upward force from the engine is greater than the downward force at the engine fuel inlet, the engine acts like negative structural damping with potential for pogo. To result in instability or divergent oscillation may also require frequency matching or tuning of the feed system resonance with a structural resonance. Since tuning and detuning occur naturally during a flight as the propellant in the tanks is consumed, the phenomenon itself could be transient.
Värähtelytyyppi, joka aiheutuu polttoaineen pumppuun aiheuttamasta muuttuvasta paineesta.

Vierailija
Hannu Tanskanen
No, itseäni lainaten; jos säiliön dimensiot olisivat samat ja lämpöeristekerros sisäpuolella, peltiä menisi enemmän ja säiliö painaisi enemmän. Vai onko minulla ajatusvirhe ? En myöskään ole koskaan selvittänyt itselleni, mikä on säiliön rakenne sisällä, vety - ja happitankit luonnollisesti erillisinä, mutta ovatko ne suorassa kontaktissa ulkoseinään vai esim. pallomaisia erillisiä tankkeja ? Pallomuotohan on raketin apupainesäiliöissä, typpeä vaikkapa. Lämpöeriste, onko se esim. polyuretaania vai jotain "eksoottisempaa" ?



Tässä on kuva ulkoisen polttoainetankin rakenteesta: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sts_et_cutaway.jpg

Hannu Tanskanen
Seuraa 
Viestejä8848
Liittynyt26.3.2009

Kyllä, siitä huomaamme, kuinka paljon suurempi on vetytankki, johtuen nesteytetynkin vedyn alhaisesta tiheydestä, muistini mukaan vain n. 70 kg/m3 (hiilivedyillä noin 800-850 kg/m3).

Palaan tuohon kysymykseeni kuumodulin moottorin liekin näkymättömyydestä. Kuumahan sekin on, mutta liekin emittoima säteily ei todennäköisesti ole näkyvän valon alueella.
Jos polttoaineena olisi hiilivety, hiiliatomi säteilisi tuolla karheasti 500 nanometrin alueella, eli keltaisena, mutta hydratsiinissa (N2H2) ja typpitetroksidissa (N2O4 - eli typpidioksidin NO2 dimeerisessä muodossa, hydratsiinikin on monometylhydratsiinia näissä itsestään syttyvissä eli hypergoolisissa polttoaineissa) on vain vety, typpi ja happiatomeja. Vedyn absorptio ja siis emittoima säteily on ultravioletin alueella (AA spektrofotometrin vetylampulla analyyseja ajaneena muistini mukaan noin 210 nm), typellä ja hapella myös joko
UV:n tai IR:n alueella, en ole tarkistanut. Muita teorioita ?

Vierailija

No joo, eiköhän se suurin syy ole siinä, että avaruussukkula on jo eläkeiässä, joten sen tankkeihin ei kehitetä enää yhtään mitään mikä maksaisi prosenttiakaan siitä kuin tankkien uudelleen suunnittelun kaikkine testeineen, aerodynaamisine laskelmineen, turvallisuusseikkoineen jne.

On aika keskittyä uuteen. Sukkula (valitettavasti) joutaa Concorden rinnalle museoon.

IsoJussi
Seuraa 
Viestejä987
Liittynyt16.3.2005

Avaruussukkula polttaa aika jumalattoman määrän polttoainetta muutaman ensimmäisen sekunnin aikana. Olisiko aivan älyttömän vaikeata tehdä muutaman kilometrin mittainen maglev-rata, joka kaareutuisi ylöspäin ja antaisi sukkulalle vaikka 400 km/h alkunopeuden, josta sitten jatkettaisiin niillä omilla moottoreilla eteenpäin. Hyötykuormaa saisi aivan eri tavalla mukaan.

Same shit, different day...

Vierailija
IsoJussi
Avaruussukkula polttaa aika jumalattoman määrän polttoainetta muutaman ensimmäisen sekunnin aikana. Olisiko aivan älyttömän vaikeata tehdä muutaman kilometrin mittainen maglev-rata, joka kaareutuisi ylöspäin ja antaisi sukkulalle vaikka 400 km/h alkunopeuden, josta sitten jatkettaisiin niillä omilla moottoreilla eteenpäin. Hyötykuormaa saisi aivan eri tavalla mukaan.

Saturn 5 -raketin eka vaihe polttaa 15tonnia sekunnissa.
Ei ihme, että sen raketin tekijät eivät oikein uskoneet silmiään, kun 110metrinen, 15metriä paksu jööti nousee ilmaan...

Kummassa muuten on paremmat äänet: Sukkulassa vai kuuraketissa?

Himputti sitten sitä Nixonia, joka otti varat pois von Braunilta. Oltaisiin nyt jo Marsissa ilman Nixonia...

Vierailija
IsoJussi
Avaruussukkula polttaa aika jumalattoman määrän polttoainetta muutaman ensimmäisen sekunnin aikana. Olisiko aivan älyttömän vaikeata tehdä muutaman kilometrin mittainen maglev-rata, joka kaareutuisi ylöspäin ja antaisi sukkulalle vaikka 400 km/h alkunopeuden, josta sitten jatkettaisiin niillä omilla moottoreilla eteenpäin. Hyötykuormaa saisi aivan eri tavalla mukaan.



Ensimmäinen ongelma on se että useimmat satelliitit ja muut hyötykuormat on tarkoitettu pidettäväksi vain pystyasennossa ja rikkoutuvat jos niihin kohdistetaan voimia väärässä asennossa. Tämä johtuu yleensä siitä että ne on tehty mahdollisimman kevyiksi. Enpä usko sukkulankaan tankkeineen ja buustereineen kestäisi tuollaista laukaisutyyliä. eikä sellaista enää kannatakaan alkaa suunnitella kun sukkula alkaa kohta olla eläkkeellä.

Tuollainen laukaisurata olisi hyödyllisempi jos sillä saataisiin paljon enemmän alkunopeutta kuin tuo 400 km/h, tyyliin vaikkapa 1000-1500 m/s niin se vähentäisi jo polttoaineen kulutusta hyvin merkittävästi.

Perusvaatimushan on se huikea n. 7,9 km/s nopeus joka on saavutettava kiertorataa varten. Siihen ei auta kuin raaka voima eikä se tule tyhjästä. rakettien massat ovat suurelta osalta polttoainetta, mutta sitä on oltava että saadaan massa kiihtymään paikaltaan tarvittavaan vauhtiin.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat