Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Космический энергетический комплекс НАСА с RATF показан ближе всего, затем MVF и модальная пластина, затем камера Thermo-Vac

Space Power Facility ( SPF ) - это объект НАСА , используемый для тестирования оборудования космических полетов в условиях моделирования запуска и космического полета. SPF является частью станции NASA Plum Brook, которая, в свою очередь, является частью Исследовательского центра Гленна . Станция Plum Brook и SPF расположены недалеко от Сандаски, штат Огайо ( городок Оксфорд, округ Эри, штат Огайо ).

SPF может моделировать среду запуска космического корабля, а также среду в космосе. НАСА разработало эти возможности под одной крышей, чтобы оптимизировать тестирование оборудования космических полетов и минимизировать транспортные проблемы. Space Power Facility стал «единым окном» для квалификации летного оборудования для пилотируемых космических полетов. Этот объект предоставляет возможность выполнять следующие экологические испытания:

  • Термовакуумные испытания
  • Акустическое тестирование реверберации
  • Механическое испытание на вибрацию
  • Модальное тестирование
  • Электромагнитные помехи и проверка совместимости

Термовакуумная испытательная камера [ править ]

Space Power Facility ( SPF ) представляет собой вакуумная камеру , построенное НАСА в 1969 г. Он стоит 122 футов (37 м) в высоту и 100 футов (30 м) в диаметре, приложив пулю -образного пространства. Это самая большая в мире термовакуумная камера. Первоначально он был введен в эксплуатацию для исследования ядерной энергетики в условиях вакуума, но позже был списан. Недавно он был повторно введен в эксплуатацию для испытаний двигательных систем космических кораблей . Недавнее использование включает тестирование систем посадки с подушками безопасности для Mars Pathfinder и Mars Exploration Rovers , Spirit и Opportunity в смоделированных атмосферных условиях Марса.

Установка была спроектирована и построена для испытаний как ядерной, так и неядерной космической техники в смоделированных условиях низкой околоземной орбиты. Хотя объект был разработан для испытаний ядерной техники, за всю его историю проводились только неядерные испытания. Некоторые из программ испытаний, которые были выполнены на объекте, включают эксперименты с высокой энергией, испытания разделения ракетных обтекателей, испытания системы Марс Лендер, испытания развертываемого солнечного паруса и испытания оборудования Международной космической станции. SPF расположен в Исследовательском центре НАСА Гленна на территории Плам-Брук.

Установка может поддерживать высокий вакуум (10 -6 торр , 130 мкПа); имитировать солнечное излучение с помощью решетки кварцевых нагревательных ламп мощностью 4 МВт, солнечный спектр с помощью дуговых ламп мощностью 400 кВт и холодную среду (-195,6 ° C) с изменяемой геометрией криогенного холодного кожуха.

Средство доступно на возмещаемой основе за полную стоимость правительству, университетам и частному сектору.

Весной 2013 года компания SpaceX провела испытание на разделение обтекателя в вакуумной камере. [1]

Алюминиевая испытательная камера [ править ]

Алюминиевая испытательная камера представляет собой герметичный сосуд из алюминиевой пластины диаметром 100 футов (30 м) и высотой 122 фута (37 м). Предназначен для внешнего давления 2,5 фунтов на квадратный дюйм (17 кПа) и внутренним давлением 5 фунтов на квадратный дюйм (34 кПа), камера изготовлена из типа 5083 алюминия , который является плакированный на внутренней поверхности с 1 / 8  в (3.2 мм) толщиной Алюминий типа 3003 для коррозионной стойкости. Этот материал был выбран из-за его низкого сечения поглощения нейтронов. Плита пола и вертикальная оболочка имеют толщину 1 дюйм (25 мм) (общая), а оболочка купола - 1 3 ⁄ 8.  дюйм (35 мм). По окружности к внешней поверхности приварены алюминиевые конструкционные элементы Т-образного сечения, глубиной 3 фута (0,9 м) и шириной 2 фута (0,6 м). Двери испытательной камеры имеют размер 50 на 50 футов (15 на 15 м) и имеют двойные дверные уплотнения для предотвращения утечки. Пол камеры был рассчитан на нагрузку 300 тонн.

Бетонная камера [ править ]

Бетонное ограждение камеры служит не только радиологической защитой, но и первичным вакуумным барьером от атмосферного давления. Камера диаметром 130 футов (40 м) и высотой 150 футов (46 м) была спроектирована таким образом, чтобы выдерживать атмосферное давление за пределами камеры при одновременном возникновении внутри нее вакуума. Толщина бетона варьируется от 6 до 8 футов (от 1,8 до 2,4 м) и содержит врезанный герметичный стальной барьер. Двери камеры имеют размеры 50 на 50 футов (15 на 15 м) и имеют надувные уплотнения. Во время испытания пространство между бетонным ограждением и алюминиевой испытательной камерой откачивается до давления 20 торр (2,7 кПа).

  • Интерьер космического энергообъекта.

  • Стандартный кожух Кентавра в Космическом Энергетическом Центре.

  • Пластина мусорщика для камеры SPF Thermo-Vac НАСА

  • Насос VacCryo с камерой SPF Thermo-Vac НАСА, вид из подвала кольцевого пространства

  • Термовакуумные турбомолекулярные насосы НАСА с камерой SPF

Брайан Кокс из BBC Human Universe снял эпизод с падением камня и перышка в Space Power Facility. Ниже представлен видеоролик на YouTube: Rock and Feather Drop на космическом энергетическом объекте НАСА.

Функции электромагнитных помех / совместимости (EMI / EMC) [ править ]

Разработанная специально как крупномасштабная термовакуумная испытательная камера для квалификационных испытаний транспортных средств и оборудования в космических условиях, в конце 2000-х было обнаружено, что уникальная конструкция внутренней алюминиевой вакуумной камеры SPF также делает ее чрезвычайно большой и электрически сложный радиочастотный резонатор с превосходными реверберирующими радиочастотными характеристиками. В 2009 году эти характеристики были измерены NIST и другими [2], после чего установка стала не только самой большой в мире вакуумной камерой, но и самой большой в мире испытательной лабораторией EMI / EMC. В 2011 году НАСА GRC успешно выполнила калибровку алюминиевой вакуумной камеры [3] с использованием методик IEC 61000-4-21. [4]В результате этих действий SPF способен выполнять тесты EMI на восприимчивость к излучению для транспортных средств и оборудования в соответствии с MIL-STD-461 и может достигать пределов MIL-STD-461F выше примерно 80 МГц. Весной 2017 года характеристики и калибровки малой мощности 2009 и 2011 годов подтвердили свою правильность в серии мощных испытаний, проведенных в камере для проверки ее возможностей. Камера SPF в настоящее время готовится к испытаниям на восприимчивость к излучению EMI модуля экипажа Artemis 1 космического корабля НАСА Orion .

  • Мешалка в режиме EMI ​​в термовакуумной камере

  • Монтаж оборудования ЭМИ в термовакуумной камере

Реверберационная акустическая испытательная установка [ править ]

Стенд для реверберирующих акустических испытаний имеет 36 управляемых азотом рупоров для имитации высоких уровней шума, которые будут возникать во время запуска космического корабля и в условиях сверхзвукового подъема. RATF способен обеспечивать общий уровень звукового давления 163 дБ в камере объемом 101500 кубических футов (2870 м 3 ).

  • Обтекатель SpaceX Falcon 9 был первым образцом для испытаний, в котором использовалась Реверберационная акустическая испытательная лаборатория НАСА (RATF).

  • Реверберационная акустическая испытательная установка

  • Ларри Оппер перед одним из 25 Гц. Рога в РАТФ

  • Виброакустическая диспетчерская НАСА на космическом энергетическом объекте

Установка для испытаний на механическую вибрацию [ править ]

Механическая вибрационная установка НАСА MVF

Установка для испытаний на механическую вибрацию (MVF) представляет собой трехосную вибрационную систему. Он будет применять вибрацию по каждой из трех ортогональных осей (не одновременно) с одним направлением, параллельным оси тяги при запуске Земли (X), с частотой 5–150 Гц, 0–1,25 г-пик по вертикали и 5–150 Гц 0 -1,0 г-пик для горизонтальных осей. Вертикальное сотрясение, или ось тяги, достигается с помощью 16 вертикальных приводов, производимых TEAM Corporation, каждый из которых способен выдерживать 30 000 фунтов силы (130 кН). 16 вертикальных приводов позволяют проводить испытания изделий весом до 75 000 фунтов (34 000 кг) при ранее заявленных пределах частоты и амплитуды. Горизонтальное встряхивание достигается за счет использования 4 горизонтальных приводов TEAM Corporation. Горизонтальные приводы используются во время вертикальных испытаний для противодействия поперечным осевым силам и опрокидывающим моментам.

  • Установка механической вибрации с установленным столом

  • Установка управляющего акселерометра

  • Один из 16 вертикальных приводов и сферических соединительных узлов для МВФ космического энергообъекта

  • Вертикальный привод

  • Горизонтальный привод TEAM для установки механической вибрации

Виброакустическая конструкция космической энергетической установки НАСА

Модальное испытательное оборудование [ править ]

В дополнение к таблице синусоидальной вибрации доступен модальный пол с фиксированным основанием, достаточный для испытуемого объекта диаметром 20 футов (6,1 м). Стационарная испытательная установка для модальных испытаний представляет собой стальной пол толщиной 6 дюймов (150 мм) на поверхности 19 футов (5,8 м) из бетона, который привязан к земле с помощью анкеров, растянутых на глубину 50 футов (15 м).

Было использовано более 21 000 000 фунтов (9 500 т) анкеров и 6 000 000 фунтов (2 700 т) бетона, использованных при строительстве испытательного стенда с неподвижным основанием и испытательного стенда на механическую вибрацию.

  • Модальная испытательная установка представляет собой стальную плиту диаметром 6 дюймов (150 мм) поверх 19 футов (5,8 м) бетона, которая затем прикрепляется к глинистому сланцу с помощью натянутых скальных анкеров длиной 50 футов (15 м).

  • Стол для механической вибрации - модальный тест (бесплатно)

  • Статья об испытаниях на вибрацию - Модальные испытания

Зона сборки [ править ]

Макет SPF Facility идеально подходит для выполнения нескольких тестовых программ. Установка имеет два больших высоких отсека, примыкающих к каждой стороне вакуумной камеры. Преимущество наличия обеих областей в том, что это позволяет одновременно готовить два сложных теста. Один тест может быть подготовлен в высоком отсеке, в то время как другой тест проводится в вакуумной камере. Большие дверцы камеры обеспечивают доступ к испытательной камере с любого высокого отсека.

Виброакустическая конструкция космической энергетической установки НАСА

Ссылки [ править ]

  1. ^ Разделение обтекателя SpaceX в вакуумной камере SPF - YouTube.com
  2. ^ NIST TN-1558 - Электромагнитная оценка космического энергетического объекта НАСА на станции Плам-Брук, проведенная Коепке, Галеном Х .; Лэдбери, Джон; Камелл, Деннис; Кодер, Джейсон; Хаммершмидт, Крисс; Дириен, Рэндалл; Герриери, Джефф.
  3. ^ NASA TM-2014-218363 - Space Power Facility Reverberation палата Отчет калибровки
  4. ^ IEC 61000-4-21: 2011 - Электромагнитная совместимость (ЭМС) - Часть 4-21: Методы испытаний и измерений - Методы испытаний камеры реверберации

Внешние ссылки [ править ]

  • Кожух Skylab в Космической электростанции Plum Brook
  • Галерея изображений НАСА с SPF
  • Подробные возможности объекта