Fragen / Technisches zum Space Shuttle

Diskutiere Fragen / Technisches zum Space Shuttle im Raumfahrt Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Danke euch dür die Erklärungen wegen dem Tank!
KnightFlight

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Danke euch dür die Erklärungen wegen dem Tank!
 

el-muetzo

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Da bedank ich mich auch mal für die Erklärungen, es ist immer wieder lesenswert!
Zwei andere Fragen "bedrücken" mich als Modellbauer:
1. Wo finde ich eine passable Zeichnung vom inneren des ETs? Ist diese: http://www.nasa.gov/centers/marshall/images/content/119006main_External_Tank_Cutaway_5530x2060.jpg hier eventuell korrekt?
2. such ich eine Zeichnung mit Maßen vom Transfer Vehicle, wo kann man eine solche finden?

Liebe Grüße, Mütze
 
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Airtoair

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Da bedank ich mich auch mal für die Erklärungen, es ist immer wieder lesenswert!
Zwei andere Fragen "bedrücken" mich als Modellbauer:
1. Wo finde ich eine passable Zeichnung vom inneren des ETs? Ist diese: http://www.nasa.gov/centers/marshall/images/content/119006main_External_Tank_Cutaway_5530x2060.jpg hier eventuell korrekt?
2. such ich eine Zeichnung mit Maßen vom Transfer Vehicle, wo kann man eine solche finden?

Liebe Grüße, Mütze
Zu 1: Da die Zeichnung von der offiziellen Homepage der NASA stammt, dürfte sie sicher korrekt sein...

Der ET unterlag übrigens seit dem Beginn des Shuttle Programms einigen Designänderungen: Ab STS-6 kam der "Light-Weight Tank" (LWT) zum Einsatz, bei dem nebst leichteren Materialien und Legierungen u.a. auch der Schwappschutz, die sog. "anti-slosh baffles", im LO2-Tank geändert wurde.
Seit STS-91 steht der "Super Light-Weight Tank" (SLWT) im Einsatz. Auch hier werden nochmals leichtere Materialien und Legierungen verarbeitet. Auch der Schwappschutz im LO2-Tank wurde nochmals geändert. Zudem wurde das Design der Innenseite des LH2-Tanks geändert, so dass die heute bekannte karoartige Struktur entstand, wie sie ja auch auf der oben erwähnten Zeichnung gut zu erkennen ist, die offensichtlich einen SLWT darstellt.
Zum Vergleich ist hier noch eine Zeichnung vom ursprünglichen Design des ET: http://history.nasa.gov/SP-407/p38.htm Ich denke, die angesprochenen Aenderungen des Schwappschutzes im LO2-Tank und der Struktur des LH2-Tanks sieht man sofort.
Hier schliesslich noch eine Zeichnung vom LWT, wo gut zu erkennen ist, dass der Schwappschutz anders aussieht als beim ursprünglichen Design, aber auch noch umfangreicher war als später beim SLWT. Die Struktur des LH2-Tanks ist immer noch gleich wie beim ursprünglichen Tank: http://www.awesomestories.com/images/user/c17c6ddf3d.jpg

Interessantes Detail: Die Abflussleitungen sowohl im LO2- wie auch im LH2-Tank liegen nicht genau in der Mitte des jeweiligen Tankbodens, sondern liegen über der X-Achse des ET. Dies ist bei allen Versionen des ET gleich geblieben.

Weitere Zeichnungen findest Du u.a. hier: http://www.lockheedmartin.com/ssc/michoud/ExternalTank/index.html
und hier: http://www.capcomespace.net/dossiers/espace_US/shuttle/sts/ET/external_tank.htm (u.a. technische Zeichnungen, die Du anklicken kannst um sie zu vergrössern).
Ansonsten kannst Du auch mal eine Bildersuche auf google durchführen mit dem Begriff "External Tank" (genau so mit den Anführungsstrichen), da kriegst Du jede Menge Treffer.

Zu 2 kann ich Dir leider nicht weiterhelfen, ausser dem Tipp auch hier vielleicht mal die Google Bildersuche zu bemühen, falls Du dies nicht schon gemacht hast.
 
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manuma

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Kurz noch zur Erklärung der Unterschied zwischen einem "Direct Insertion Aufstiegsprofil" und einem "Standard Insertion Aufstiegsprofil". Bei der Standard Insertion, welche man ganz am Anfang flog, war kurz nach MECO eine OMS Zündung notwendig, um den Orbit im Apoägäum entsprechend anzupassen. Später war dann nochmals eine OMS-Zündung notwendig, um den Orbit im Perigäum entsprechend anzupassen. Also waren beim Standard Insertion zwei OMS-Zündungen notwendig.

Beim heutigen Direct Insertion Aufstiegsprofil hat man bereits die richtige Höhe im Apoägäum erreicht und muss später nur noch eine OMS-Zündung durchführen, um den Orbit im Perigäum anzupassen. STS-41C war der erste Orbiter, der ein solches Direct Insertion Aufstiegsprofil flog.

Wieso man am Anfang das Standard Insertion Aufstiegsprofil anwandte, ist ganz einfach. Am Anfag des Programms waren die SSME´s noch nicht so schubstark wie heute, außerdem traute man am Anfang den SSME´s noch nicht so, weswegen man diese nicht auf maximalen Schub hochfuhr.

Gruß ;)
 

manuma

Testpilot
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Zum besseren Verständnis der beiden Aufstiegsprofile habe ich mal zwei Datensätze herausgesucht. Wenn es Fragen dazu gibt, beantworte ich diese natürlich gerne. Die Unterschiede im Apogäum nach MECO ergeben sich aus den unterschiedlichen Missionszielen (STS-1:Erprobungsflug und STS-41-C: Satellitenreperaturmission), aber man sieht sehr schön, dass man damals einen OMS Burn brauchte um den Orbit im Apogäum anzupassen. Desweiteren hob man mit dem OMS-1 Burn auch bereits das Perigäum an (bei Bedarf gibt es noch mehr Datensätze)


So sah das Aufstiegsprofil bei STS 1 (war ein Standard Insertion, also 2 OMS-Burns, aus):

Orbithöhe nach MECO
In Nautischen Meilen: 80 x13
In Kilometer: 148x24

Orbithöhe nach OMS-Burn 1 (Nach diesem Burn war immer noch kein stabiler Orbit erreicht)
In Nautischen Meilen: 130x57
In Kilometer: 240x105

Orbithöhe nach OMS-Burn 2 (Nach diesem Burn war ein stabiler Orbit erreicht)
In Nautischen Meilen: 130x130
In Kilometer: 240x240

Kurz noch zu den Zeiten von MECO und der beiden OMS-Burns (Zeiten in Mission Elapsed Time):
MECO erfolgte: 00:08:32
OMS-1 erfolgte: 00:10:32 (Wie gesagt erfolgte der OMS-1 Burn kurz nach MECO)
OMS-2 erfolgte: 00:44:00 (Danach war ein stabiler Orbit erreicht)


So sah das Aufstiegsprofil bei STS-41-C (das erste Direct Insertion, also nur noch 1 OMS-Burn) aus:

Orbithöhe nach MECO
In Nautischen Meilen: 285x30
In Kilometer: 528x56

Der OMS-1 Burn fällt bei Direct Insertion weg.

Orbithöhe nach OMS-Burn 2 (Nach diesem Burn war ein stabiler Orbit erreicht)
In Nautischen Meilen: 286x120
In Kilometer: 530x222

Zu den Zeiten der beiden Events (Zeiten in Mission Elapsed Time):
MECO erfolgte: 00:08:12
OMS-2 erfolgte: 00:43:53 (Nach dem Burn war ein stabiler Orbit erreicht)

Gruß ;)

Kurz zur Begriffserklärung:
MECO= Brennschluss der Haupttriebwerke
Apogäum: Erdfernste Punkt
Perigäum: Erndnächste Punkt
OMS= Orbital Maneuvering System http://de.wikipedia.org/wiki/Orbital_Maneuvering_System
 
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Azubi

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Hey,
super Erklärungen, ich hätte allerdings noch eine Frage zur Nutzlast. Und zwar, so wie ich es veratsnden habe wird die Nutzlast immer erst am Launch Pad montiert, liege ich da richtig? Wenn dem so ist, gibt es dafür einen Grund? Wäre es nicht leichter das schon im VAB zu tun?
Ich dank euch schonmal, Lg tobi
 
mcnoch

mcnoch

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Hey,
super Erklärungen, ich hätte allerdings noch eine Frage zur Nutzlast. Und zwar, so wie ich es veratsnden habe wird die Nutzlast immer erst am Launch Pad montiert, liege ich da richtig? Wenn dem so ist, gibt es dafür einen Grund? Wäre es nicht leichter das schon im VAB zu tun?
Ich dank euch schonmal, Lg tobi
Nein, es würde den Schwerpunkt des Space Shuttle Verbandes ungünstig verändern, so dass es beim Transport mit dem Crawler zu Problemen kommen würde, zum anderen hat man am Startturm einfach auch mehr Zeit und Platz für diese spezielle Aufgabe. Ich habe für dich (und andere) extra zur Illustration ein Bild dazu in den Thread für STS-128 eingestellt.
 

Azubi

Flieger-Ass
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Ahh ok vielen Dank. An solche Infoprmationen wie in diesem Faden kommt man sonst kaum :TOP:
 

manuma

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Dann mache ich mal weiter mit den Space Shuttle Solid Rocket Boostern (SSRB´s). Kommen wir mal zur Zündung eines SSRB´s, welches ein sehr komplexer Prozess ist.

Die Zündung eines SSRB´s kann nur erfolgen, wenn ein Sperrstift von jedem SRB Safe and Arm Device entfernt wird. Da an einem Shuttle zwei SSRB vorhanden sind, müssen also zwei Sperrstifte entfernt werden. Dies sind mechanische Sicherungen, welche von der Bodenmannsschaft entfernt werden. Bei T-5 Minutes geht dann das SRB Safe and Arm Device in die Stellung "Arm", es wird also scharf gestellt. Dies ist eine weitere Sicherungsmaßnahme, um ein irrtümliches Zünden der SSRB´s zu verhindern. Das SRB Safe and Arm Device befindet an der Spitze der SSRB. Das Signal zum Zünden der SSRB´s erfolgt aber nur, wenn

- die SSME (Space Shuttle Main Engine) auf oder über 90 % Schub hochgefahren sind
- die SSME auch sonst einwandfrei funktionieren
- am Pyrotechnic Initiator Controll (PIC) keine Unterspannung vorliegt
- das Launch Processing System (LPS) auch sonst keine Fehlfunktion anzeigt

Zum Zünden der SSRB´s müssen 3 Signale ausgesandt werden. 1 Entsicherungskommando und 2 Zündkommandos (die NASA sagt dazu "Fire 1 Command" und "Fire 2 Command"). Von den Computern des Orbiters (General Purpose Computers oder GPC´s) wird erstmal ein Entsicherungssignal ausgesandt. Dieses Entsicherungssignal geht dann an den Master Events Controller (MEC). Der MEC wandelt das Signal dann in einen 28 Volt Gleichstrom um für den PIC. Im Pyrotechnic Initiator Controller lädt sich daraufhin ein Kondensator auf 40 Volt auf. Nun wird vom PIC das "Fire 1 Command" zurück an die GPC´s des Orbiters gesendet. Das "Fire 1 Command" vom PIC erfolgt nur, wenn das Entsicherungskommando von den GPC´s fehlerfrei übermittelt wurde. Nun erhalten die GPC´s des Orbiters das "Fire 1 Command", welches natürlich ebenso fehlerfrei übermittelt sein worden muss. Im Übrigen muss sich der Kondensator auf Minimum 20 Volt aufladen, ansonsten erfolgt auch keine Zündung.

Diese Signale sind hauptsächlich dafür da, um zu sicherzustellen, dass der Signalweg zwischen den GPC´s und den PIC´s in Ordnung ist. Somit ist dann auch ausgeschlossen, dass nur 1 SSRB zündet, weil wenn bei einem der SSRB der Signalweg nicht in Ordnung ist, erfolgt kein "Fire 2 Command".

Wir gehen nun aber mal davon aus, dass die Signalwege zu beiden SSRB´s in Ordnung sind. Die GPC´s des Orbiters senden nun das "Fire 2 Command". Dieses läuft dann über den MEC zum SRB Safe and Arm Device. Im SRB Safe and Arm Device werden werden dadurch 2 kleinere Sprengladungen (NASA Standard Detonators oder NSD´s) gezündet. Es sind 2 NSD´s aus Redundanzgründen, wenn nur 1er zündet reicht das auch schon. Durch die Zündung des NSD´s entsteht ein Flamme, welche entlang eines Flammentunnels läuft und an dessen Ende eine Pyrotechnische Ladung entzündet. Durch diese Zündung wird der Treibstoff im "Igniter Initator" entzündet. Durch die Verbrennung des Treibstoffes im Igniter Initiator wird der "Solid Rocket Motor Initiator" gezündet, wodurch sich eine Flamme entlang des gesamten SSRB ausbreitet und schließlich den eigentlichen Treibstoff entzündet. Wenn das alles geschehen ist, gibt es nur eins: LIFTOFF


Also fassen wir nochmal zusammen, ausgehend vom "Fire 2 Command":

1) Von den GPC´s wird ein Signal an den MEC gesendet
2) Vom MEC wird ein Signal an das SRB Safe and Arm Device gesendet, welches sich an der Spitze des SSRB befindet
3) Im SRB Safe and Arm Device werden nun die beiden NSD´s gezündet
4) Nun läuft eine Flamme durch einen Flammen-Tunnel und entzündet dort eine pyrotechnische Ladung
5) Dandurch wird Treibstoff im "Igniter Initiator" entzündet
6) Durch die Verbrennung dieses Treibstoffes wird der Solid Rocket Motor Initiator entzündet
7) Dadurch entsteht eine Flamme entlang des gesamten SSRB´s und dieses entzündet dann den eigentlichen Treibstoff

Die drei SSME´s (Haupttriebwerke) müssen binnen 3 Sekunden nach Zündung ein Schublevel von mindestens 90% erreichen. Erfolgt dies bei nur einem Haupttriebwerk nicht, wird der Start automatisch abgebrochen.

Ein SSRB hat eine Länge von ca. 45,5 Meter und ein Durchmesser von ca. 3.7 Meter. Beim Start wiegt ein SSRB ca. 590.000 Kilogramm, davon entfallen ca. 499.000 Kilogramm auf den Treibstoff. Wenn dieser ausgebrannt ist, hat der SSRB noch ein Gewicht von ca. 91.000 Kilogramm.

Wie immer, wenn es noch Fragen dazu gibt, können diese gerne gestellt werden.

Gruß ;)
 
Junkers-Peter

Junkers-Peter

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Wirklich klasse Erklärungen, manuma!:TOP:
Vielleicht habe ichs überlesen, aber welchen Schub bringen die Booster?
Und lässt sich der Schub - ähnlich wie bei Triebwerken mit Flüssigtreibstoff - irgendwie regeln, oder ist der eher digital.:D

Ach so, ist mir grad noch eingefallen: Auf Videos vom Start sieht man solche eher horizontalen Sprüh-/Funkengarben unter den Haupttriebwerken des Shuttles. Welchen Zweck haben diese?

Damit man weiß, was ich meine, mal ein Video. Die Funken so ab 1:13 meine ich
http://www.youtube.com/watch?v=dkHRGIZAkKg

Peter
 
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manuma

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Wirklich klasse Erklärungen, manuma!:TOP:
Vielleicht habe ichs überlesen, aber welchen Schub bringen die Booster?
Und lässt sich der Schub - ähnlich wie bei Triebwerken mit Flüssigtreibstoff - irgendwie regeln, oder ist der eher digital.:D

Ach so, ist mir grad noch eingefallen: Auf Videos vom Start sieht man solche eher horizontalen Sprüh-/Funkengarben unter den Haupttriebwerken des Shuttles. Welchen Zweck haben diese?

Peter
Der Schub des Boosters beträgt kurz nach dem Start 13,8 MN (MN ist die Abkürzung für Mega-Newton). Dies entspricht 13.800 Kilonewton. Das Vulcain-2 Triebwerk, welches bei der Ariane 5 Rakete zum Einsatz kommt, hat einen Schub von 1340 Kilonewton. Nur mal als Vergleichswert.

Zum Schub eines Feststoffboosters muss man folgendes beachten:
1) Feuer frisst sich von innen nach außen, d. h. der Treibstoff brennt zu den Boosterwänden hin ab
2) Für einen möglichst großen Schub braucht man eine möglichst große Abbrandfläche

Ja, der Schub lässt sich regeln. Der Schubverlauf bei Feststoffraketen wird von der Abbrandfläche bestimmt. Im obersten Segment beim SSRB eines Shuttle befindet sich ein Hohlraum. Dieser Hohlraum ist sternenförmig, somit hat der Festtreibstoff entlang dieses Hohlraumes auch Sternspitzen. Ist ja klar. Dies sorgt für eine sehr große Abbrandfläche bei der Zündung. Nach der Zündung des SSRB´s ist der Schub erstmal sehr groß. Nun sind nach einer gewissen Zeit die Sternspitzen abgebrannt und die Abbrandfläche wird kleiner. Dies führt folglich dazu, dass der Schub des Boosters geringer wird. Der Schubverlauf wird so in etwa vorprogrammiert. Es kommt aber immer mal wieder vor, dass ein Booster mehr oder weniger Schub als geplant entwickelt. Dies ist aber kein allzu großes Problem.

Dieser Funkenregen hat weder was mit Zündung der SSME´s noch der SSRB´s zu tun. Man verwendet zur Kühlung der Triebwerke flüssigen Wasserstoff. Dies ist zunächst mal ein geschlossenes System, d. h. flüssiger Wasserstoff fließt zurück in den Tank, den gasförmigen Wasserstoff entsorgt man über die Vent Line. Dies allerdings nur bis zum Zeitpunkt der Triebwerkszündung. Sollte zum Zeitpunkt der Triebwerkszündung Wasserstoff aus der Brennkammer austreten, würde dies durch den Funkenregen sofort verbrannt, bevor Knallgas entstehen kann.

Gruß ;)
 
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manuma

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Also im obersten Segment des SSRB befindet sich ein sternförmiger Hohlraum. In den anderen 3 Segmenten hat der Hohlraum soweit ich informiert bin, die Form eines Doppelkegels. Somit hat man wie gesagt beim Liftoff eine sehr große Abbrandfläche und somit starken Schub. Macht beim Liftoff auch Sinn.

Nun wird im Verlauf der Brennzeit die Abbrandfläche zwar auch kleiner, aber dann greift etwas weiteres. Je mehr Treibstoff abbrennt, desto größer wird der Brennraum.

Ein Beispiel:
Du hast einen zylinderförmigen Hohlraum. Nun zündest Du die Feststoffrakete. Da sich das Feuer von innen nach außen frisst, wird zwar mit der Zeit deine Abbrandfläche immer größer, dein Brennraum aber aber auch, was dazu führt, dass dein Druck im Booster sinkt.

Das ist eine komplizierte Sache bei Feststoffraketen den Schubverlauf vorzuprogrammieren. Der Schubverlauf ist beim Shuttle-Start so, dass während MaxQ (Area of Maximum Aerodynamic Pressure on the Vehicle) der Schub der SSRB´s zurückgeht. In dieser Phase werden auch die SSME´s im Schub auf ca. 65 % heruntergefahren, um die aerodynamischen Belastungen auf das Shuttle zu reduzieren.

EDIT: Also im 4ten Booster Segment hat der Hohlraum eine Sternenform und in den anderen Segmenten hat der Hohlraum die Form eines Doppel-Kegelstumpfs. So stimmt es jetzt.

Gruß ;)
 
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Junkers-Peter

Junkers-Peter

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Vielen Dank für die Erläuterungen.:)
13800 kN: ungefähr das Doppelte eines F-1-Triebwerkes der Saturn V. Ordentlich.

Also ist das bei den Feststoffboostern keine Regelung im engeren Sinne, sondern eine - abstrakt formuliert - Programmsteuerung. Der Schubverlauf läßt sich während des Starts nicht von außen verändern wie z.B. bei Flüssigkeitstriebwerken durch Drehzahländerung der Förderpumpen.

Viele Grüße
Peter
 

manuma

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Ja genau. Der Schuberlauf lässt sich dann im Flug bei Feststoffraketen nicht mehr nachregeln. Der Festtreibstoff besteht aus folgenden Komponenten:

- Ammoniumperchlorat (dieses ist der Oxidator, d. h. diese Substanz stellt den Sauerstoff zur Verfügung)-Anteil nach Gewicht: 69,6%
- Aluminium (dieses ist der eigentliche Treibstoff)-Anteil nach Gewicht: 16 %
- Eisenoxid (dieses ist der Katalysator)-Anteil nach Gewicht: 0,4 %
- Polymer (dieses soll die Treibstoffmischung zusammenhalten)-Anteil nach Gewicht: 12,04 %
- Epoxidharzhärter - Anteil nach Gewicht: 1,96 %

Ein jeder SSRB besteht aus 4 Motorsegmenten. Die Befüllung läuft so ab, dass die jeweiligen Segmente beider SSRB´s immer paarweise mit Festtreibstoff befüllt werden. Dies hat den Grund, dass man einen möglichst gleichmäßigen Schub der beiden SSRB´s haben möchte. Wie schon gesagt, ist der Schub der Booster während des Fluges dann nicht mehr nachregelbar.

Zu einer "Thrust Imbalance", d. h. der linke SSRB liefert geringfüig mehr Schub als der rechte SSRB und umgekehrt, kann es allerdings trotzdem kommen. Dies gleicht man durch die Schubvektorsteuerung (TVC) der SSRB´s und SSME´s aus.

Hier habe ich noch ein Diagramm gefunden über den Schuberlauf der SSRB´s. Die Daten stammen vom letzten Flug der Columbia (STS-107). Columbia hatte damals das Spacehab dabei, war also keine ISS-Mission.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/0/07/Srbthrust2.jpg

Der Schuberlauf kann je nach Missionsziel natürlich abweichen. Dies ist nur 1 Beispiel. Schön zu sehen, dass es an ein paar Stellen zu einer "Thrust Imbalance" kam. Dies war der Untersuchungskomission auch aufgefallen, hat aber keine Rolle gespielt. Der Schub wird in diesem Diagramm in Pfund angegeben, dies ist aber nicht weiter störend. Auf jeden Fall sieht man mal schön den Schubverlauf.

Gruß ;)
 

manuma

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Dann kommen wir mal zur Electrical Power Distribution eines SSRB.

Ein SSRB braucht für zahlreiche Komponenten Strom, bspw. für die Steuerungselektronik der Hydraulic Power Unit. Im SSRB gibt es keinerlei Komponenten, welche Strom erzeugen können. Also muss der Strom für die SSRB´s vom Orbiter kommen.

Im Orbiter gibt es 3 Brennstoffzellen (auf engl. Fuel Cells - Abkürzung: FC), welche Strom erzeugen. Jede dieser 3 Brennstoffzellen im Orbiter erzeugt einen 28 Volt Gleichstrom. Im Orbiter gibt es 3 Main DC-Buses, welche da wären
- Main A (MN A)
- Main B (MN B)
- Main C (MN C)

Das DC ist Abkürzung für den englischen Begriff "Direct Current", also auf deutsch Gleichstrom. Die 3 Brennstoffzellen speisen Ihren erzeugten 28 Volt Gleichstrom auf diese 3 Main DC Buses ein.

Ein SSRB verfügt über die SRB Buses A, B, C. Nun sieht die "Power Distribution" erstmal folgendermaßen aus:

- Vom Orbiter Main DC Bus A fließt Strom zum SRB Bus A
- Vom Orbiter Main DC Bus B fließt Strom zum SRB Bus B
- Vom Orbiter Main DC Bus C fließt Strom zum SRB Bus C

Nun gibt es für den Fall, dass ein Main DC Bus ausfällt, noch folgende Backups:
- Vom Orbiter Main DC Bus C könnten zusätzlich aus die SRB Buses A und B mit Strom versorgt werden
- Vom Orbiter Main DC Bus B könnte zusätzlich der SRB Bus C mit Strom versorgt werden

So ist gewährleistet, dass für den Fall, dass ein Orbiter Main DC Bus ausfällt, trotzdem auf allen SRB Buses Strom fließen würde.

Im Normalfall fließt auf den SRB Buses ein 28 Volt Gleichstrom, maximal darf die elektrische Spannung 32 Volt sein, 24 Volt ist das Minimum.

Fragen hierzu dürfen natürlich gerne gestellt werden.

Gruß ;)
 
Schorsch

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Hab den ganzen Thread durchforstet aber nichts gefunden: OMS und MECO, was ist das?
Main-Engine-Cut-Off?
Orbit-M...-Speed?
 
mcnoch

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Dann komme ich mal zur SSRB Seperation. Dies geschieht normalerweise nach 2 Minuten und 3 Sekunden im Flug.

Ein SSRB ist am oberen Ende an einem Punkt mit dem ET verbunden, am unteren Ende über 3 Punkte mit dem ET verbunden. Zusätzlich gibt es pro SSRB vier Booster Seperation Motors, welche den Booster sicher vom Shuttle wegbringen sollen. Pro SSRB gibt es 8 BSM´s, 4 davon befinden sich im Frustum und 4 im Aft Skirt. Da es zwei SSRB´s gibt, sind es also 16 Booster Seperation Motors.

Die Seperation Sequence wird durch die Computer im Orbiter initiert. Die Seperation Sequence wird eingleitet, wenn über die Druck Signalumsetzer (Pressure Transducer) gemeldet wird, dass der Druck im SSRB auf einen Wert von 50 PSI gefallen ist. Dies ist die primäre Logik, nach der Booster abgetrennt wird (die NASA nennt dies Primary Cue). Der Druck muss in beiden SSRB´s auf einen Wert von 50 PSI gefallen sein, bevor die SSRB Seperation initiert wird.

Die zweite Logik (das ist das Backup) ist die Zeit, welche seit SSRB Zündung vergangen ist. Nach einer bestimmten Zeit würde dann auch die SSRB Seperation eingeleitet werden. Das ist wie gesagt das Backup und nicht die primäre Logik.

Das läuft nun so ab:

0 Sekunden:
- Der Druck im Booster fällt auf einen Wert von 50 PSI

0,8 Sekunden später:- Die Schubvektorsteuerung der beiden SSRB´s geht in die Nullstellung
- Nun ändert sich auch die Steuerungslogik. Bisher konnte die Schubvektorsteuerung der SSRB´s zum Steuern eingesetzt werden, mit Seperation der beiden Booster fällt dies nun weg. Die Steuerungslogik geht nun in die Konfiguration für den zweiten Abschnitt des Aufstieges.
- Der Orbiter wird in seiner aktuellen Attitude gehalten.

2,5 Sekunden später:
- Nun kommt das Kommando zum Zünden der Pyros, damit die Booster abgetrennt werden. Gleichzeitig kommt auch das Kommando zum Zünden der Booster Seperation Motors (BSM´s). Das Zünden der Pyros und der BSM´s erfolgt 30 Millisekunden nach dem Kommando der Computer dazu gegeben wurde.

6,5 Sekunden später:
- Der Orbiter geht in die normale Attitude Reference über, d. h. der Orbiter passt seine Attitude wieder entsprechend des Aufstiegsprofils an.

Wie gesagt, ist ein SSRB am vorderen Ende über einen Bolzen mit dem ET verbunden. Pro SSRB gibt es einen Forward Attachment Point und am ET gibt es natürlich zwei Forward Attachment Points, da 2 SSRB´s. An den beiden Enden des Bolzen ist jeweils ein NSD (NASA Standard Detonator) angebracht.

Am unteren Ende des SSRB (Aft Attachment) befinden sich ein External Tank Attach Ring. Dieser ET Attach Ring befindet sich zwischen dem 1. Boostersegment (Aft Segment) und dem 2. Boostersegment (Aft Center Segment). Die Verbindung zwischen SSRB und ET erfolgt an dieser Stelle über 3 Struts. Namentlich: Lower Strut, Diagonal Strut und Upper Strut. Pro Strut gibt es 1 Bolzen (also 3 Bolzen da 3 Struts). Diese Bolzen haben natürlich jeweils auch ein NASA Standard Detonator an Ihren beiden Enden. Die Upper Strut beinhaltet auch die Umbilical Interface zwischen SSRB, ET und dem Orbiter. Über diese Umbilical Interface erfolgt die Übertragung von Strom an die Booster, der Datenaustausch, etc.

Bei der Booster Seperation werden dann diese NSD´s gezündet und somit werden die Verbindungen zwischen SSRB und ET gelöst. Gleichzeitig zünden die BSM´s, sodass es eine "Clean Seperation" gibt. Die BSM´s sind kleine Feststoffmotoren, welche für 1,02 Sekunden feuern. Jeder dieser BSM´s hat eine Länge von ca. 79 Zentimeter und einen Durchmesser von ca. 33 Zentimeter. Die Booster Seperation Motors werden von ATK Launch System Group hergestellt.

Hier habe ich nochmals ein Bild des External Tank Attach Ring, auf dem schön die 3 Struts zu sehen sind.

Hier gibt es noch ein Bild, auf dem auch zu sehen ist, wo sich der External Tank Attach Ring befindet:
http://www.coolrocketry.com/images/Shuttle/110687main_srb_diagram.gif

Fragen können natürlich wie immer gestellt werden / Bildquelle: NASA

Gruß ;)
 
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manuma

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Commander (CDR) und Pilot (PLT) können auch selber die Booster Seperation kommandieren. Am Center-Panel (Panel C3) muss der Schalter (Auto/Man) auf Man gestellt werden und danach der "SRB Sep Pushbutton" gedrückt werden. Bei diesem Pushbutton handelt es sich um einen "Guarded Switch", d. h. es ist ein Kunstoffdeckelchen drüber, welches man zuerst hochklappen muss. Dies hat den Grund, dass bei bei Betätigung dieser Pushbuttons die Booster abtrennen. Da befindet sich auch keinerlei Elektronik dazwischen, sondern es ist eine direkte Leitung. Wie bei der automatischen SSRB Seperation zünden hier auch die NSD´s und die BSM´s. Die manuelle SSRB Seperation ist bis heute kein einziges Mal betätigt worden.

Diese manuelle SSRB Seperation Funktion ist ein Backup, sollte, aus welchen Gründen auch immer, die automatische Seperation nicht funktionieren.

Hier gibt es noch ein Bild auf dem ein feuernder Booster Seperation Motor zu sehen ist /Bildquelle: NASA

Gruß ;)
 
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manuma

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Dann komme ich mal zum Descent und der Recovery eines SSRB. Nachdem die beiden SSRB´s in einer Höhe von 45-50 Kilometer abgetrennt wurden, steigen diese noch auf eine Höhe von ca. 67 Kilometer. Nun fallen die SSRB´s zur Erde zurück.

Die eigentliche Recovery-Sequence beginnt mit der Aktivierung des High-Altitude Baroswitch. Dieser sorgt dafür, dass die 3 "Nose Cap Thruster", kurz zünden und somit die Nose Cap des SSRB separiert wird. Dies führt dazu, dass sich der Pilot Parachute entfaltet. Das ganze geschieht in einer Höhe von 15704 Fuß (ca. 4790 Meter) und 225 Sekunden nach SSRB Seperation. Der Pilot Parachute hat einen Durchmesser von 11,5 Fuß (ca. 3,5 Meter). Dies geschieht 0,6 Sekunden nach Einleiten der Recovery-Sequence.

Dieser Pilot Parachute bringt nun genügend Kraft auf, an einem Gurt zu ziehen, wodurch der "Zero-Second Cutter" aktiviert wird. Nun wird eine Schlinge gekappt, mit welcher der "Drogue Parachute" im Frustum befestigt ist. Nun wird der "Drogue Parachute" an seinen 3,95 Meter langen Leinen rausgezogen. Dies geschieht 1,8 Sekunden nach einleiten der Recovery-Sequence. Dieser ist nach dem Rausziehen aber noch nicht entfaltet. Das Rausziehen des Drogue Parachutes geschieht in einer Höhe von ca. 4554 Metern.

Nun entfaltet sich der Drogue Parachute nach 2,7 Sekunden erstmal auf 60 %, nach 8,8 Sekunden auf 80 % und nach 13,3 Sekunden auf volle 100 %. Dieser Drogue Parachute bringt den SSRB nun in die richtige Lage und stabilisiert ihn. Der Drogue Parachute hat einen Durchmesser von 54 Fuß (ca. 16,5 Meter) und ein Gewicht von 1.200 Pfund. Der Drogue Parachute ist in einer Höhe von ca. 2956 Metern dann voll entfaltet.

Wenn der "Drogue Parachute" den SSRB nun stabilisiert hat und somit das Aft Skirt nach unten zeigt (man nennt das "Tailfirst Attitude"), zündet sich eine kleine Sprengladung und das Frustum wird separiert. Das Zünden der Sprengladung wird durch den "Low-Altitude-Baroswitch" ausgelöst.

Innerhalb des Frustum befindet sich die Main Parachute Support Structure (MPSS), in der sich auch die 3 Main Parachutes befinden. Mit der Seperation des Frustum werden die Leinen, über welche die Main Parachutes mit dem SSRB verbunden sind, entfaltet. Diese Leinen haben eine Länge von ca. 62 Metern. Wenn diese Leinen nun entfaltet sind, werden die Main Parachutes aus dem Frustum rausgezogen. Diese 3 Main Parachutes sind dann aber noch nicht entfaltet. Das Rausziehen der Main Parachutes erfolgt 21,7 Sekunden nach der Separation der Nose Cap in einer Höhe von ca. 1.966 Meter. Die Main Parachutes entfalten sich zunächst auf 15 %, danach auf 37 % und schließlich auf volle 100 %. Jeder der 3 Main Parachutes hat einen Durchmesser von 136 Fuß (ca. 41 Meter).

Schließlich wird noch die Nozzle (Düse) des SSRB abgesprengt und nach ca. 295 Sekunden nach SSRB Seperation gleitet der SSRB ins Meer. Die Geschwindigkeit mit welcher der SSRB auf dem Wasser aufkommt sind ca. 25 Meter pro Sekunde. Beim Aufkommen des SSRB auf dem Wasser sollten nun noch die Main Parachutes abgetrennt werden. Dabei werden die "Parachute Attach Fittings" entfaltet. An jedem Fitting befindet sich eine redundante Sprengladung, welche nun zünden soll und somit die Main Parachutes vom SSRB separieren soll. Dies hat aber schon ein paar Mal nicht funktioniert und die Main Parachutes wurden nicht separiert.

Mit der Seperation des Frustum werden die SRB Recovery Aids aktiviert. Diese umfassen einen "Radio Beacon" sowie "Flashing Lights". Das Radio Beacon macht es möglich, dass der SSRB in einer Entfernung von ca. 16,5 Kilometer geortet werden kann. Die Flashing Lights kann man nachts aus einer Entfernung von ca. 9 Kilometern erkennen. Das Frustum verfügt ebenfalls über solche Recovery Aids.

Wenn hoffentlich keiner der beiden SSRB´s gesunken ist, was auch schon vorkam, werden diese von den beiden Schiffen "Liberty Star" und "Freedom Star" eingesammelt und zum KSC zurückgebracht. Insgesamt werden folgende Komponenten zurückgebracht, welche alle schwimmfähig sind:

- die beiden SSRB´s
- die beiden Frustums
- die beiden Drogue Parachutes
- die 6 Main Parachutes
- die beiden Pilot Parachutes

Diese Komponenten werden auch wiederverwendet. Nicht wiederverwendet werden die Nozzle und die Nose Cap. Selbige 2 Komponenten werden auch gar nicht geborgen. Jedes der beiden Schiffe schafft je einen SSRB zurück. Hier auf dem Bild sieht man die Liberty Star, wie Sie einen SSRB zurück zum KSC bringt.

Der Aktivierung des "High-Altitude Baroswitch", des "Low-Altitude-Baroswitch" als auch das Aktivieren der Recovery Aids erfolgt durch die "Integrated Electronic Foward Assembly".

In diesem Link gibt es Foto vom "Zero-Second-Cutter":
http://www.collectspace.com/collection/artifacts_sts_sts6cutter.html

Ich hoffe, es möglichst verständlich erklärt zu haben. Wenn etwas nicht verstanden wird, fragt auch nach.

Bildquelle: NASA

Gruß ;)
 
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