domingo, 5 de febrero de 2017

Conoce el Tanque Externo del Shuttle


NASA

El transbordador espacial usaba un enorme tanque externo, que contenía el combustible de hidrógeno liquido y oxigeno liquido, utilizado por sus motores principales. Era la espina dorsal de la lanzadera durante el lanzamiento, ya que proporcionaba apoyo estructural para la conexión con los cohetes de combustible solido y el transbordador. Además era el único componente que no se reutilizaba, dado que a los 8,5 minutos de vuelo, era desechado, y se quemaba en la atmósfera.


NASA STS-135

Al despegar, el tanque externo absorbía todas las cargas de empuje de los motores principales y de los dos cohetes de combustible solido. Cuando los cohetes de combustible solido se separaban a una altitud de 45 km, el transbordador seguía unido al tanque externo a una velocidad casi orbital a 113 kilómetros de la Tierra. Y cuando el tanque se vaciaba, se separaba y caía en una trayectoria pre-planificada para que se desintegrara, y que los restos cayeran en el océano.


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El tanque externo estaba unido a la nave espacial por unos adaptadores que fueron rediseñados tras el accidente del Columbia. A la izquierda el viejo sistema, que disponía de una rampa de espuma para evitar que el hielo de acumulara, pero precisamente esta espuma fue la que abrió un agujero en las alas del Columbia, que derivó en la ruptura del transbordador en su reentrada tras finalizar su misión. A la derecha el nuevo sistema, que usa unos calentadores en lugar de la espuma.



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El tanque externo era el elemento mas grande y pesado del transbordador, que tiene tres componentes principales: la parte del tanque que contiene el oxígeno líquido, un tanque intermedio que contiene la mayoría de los componentes eléctricos (intertank), y el depósito del tanque de hidrógeno liquido.


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El tanque tenía una dimensión de 47 metros de largo y un diámetro de 8,41 metros. Estaba unido al transbordador por tres puntos, de los cuales dos estaban a su popa. En esa popa de fijación, existían unos conductos umbilicales que transportaban los fluidos, gases, señales eléctricas, entre el tanque externo y el transbordador, además de comunicarse con los cohetes de combustible sólido.


NASA - Tanque externo misión STS-1 Columbia


Las placas umbilicales ayudaban a mantener la alineación de los diferentes componentes de conexión. Estas placas estaban atornilladas juntas, y cuando se daba la orden de desechar el tanque, los pernos se cortaban con explosivos.


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En el extremo delantero de cada tanque de propelente del tanque externo, existía una valvula de ventilación y alivio, que podía ser abierta antes del lanzamiento para una ventilación o por una presión excesiva del tanque. Después del despegue solo era operativa la función de alivio.



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Además de la válvula de ventilación y alivio, el tanque de oxigeno liquido tenía una válvula de tambor de ventilación que se abría durante la secuencia de separación del tanque externo. La fuerza de empuje que proporcionaba la apertura de la válvula, impartía una velocidad angular para que el tanque externo asistiera la maniobra de separación, proporcionando un control mas positivo de la aerodinámica a la reentrada del tanque externo.


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Para controlar el nivel de combustible, el tanque externo disponía de ocho sensores de agotamiento del combustible. Durante las actividades de prelanzamiento, el sistema probaba cada sensor de agotamiento de los propulsores. Si se encontraba algún fallo, indicaba una secuencia operativa que daba instrucciones al ordenador que pasara por alto el sensor que había fallado. 


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Durante el empuje del motor principal, el ordenador esta constantemente calculando la masa del vehículo, que va disminuyendo debido al uso del propelente del tanque externo.


NASA - Un Murciélago sobre la superficie del Tanque Externo del Shuttle

Bueno, el tanque de oxígeno liquido es una estructura monocasco de aluminio compuesto de un conjunto de paneles, accesorios mecanizados, y anillos, todos ellos unidos por una fusión de soldadura. Transporta el oxigeno liquido a través del tanque intermedio, fuera del tanque externo, y al transbordador por los umbilicales. La linea de alimentación permitía que el oxigeno fluyera el oxigeno liquido a 2.787 libras por segundo, permitiendo un caudal máximo de 17.592 galones por minuto. El volumen del tanque de oxigeno liquido era de 553.962 litros.


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El tanque intermedio o intertank es una estructura cilíndrica de aluminio y acero con bridas en cada extremo que une los tanques de oxigeno liquido y el tanque de hidrógeno. Funciona como un placa umbilical que antes del lanzamiento conectaba el brazo con la instalación del suelo para el suministro del gas, la detección de gases peligrosos, y el gas hidrógeno, durante las operaciones de tierra. Tiene una longitud de 6,858 metros de largo, y 8,4 metros de diámetro, con un peso de 5.488 kg.



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El deposito de hidrógeno liquido es una estructura de aluminio con cinco grandes marcos. Tiene 8,4 metros de diámetro, 29,5 metros de largo con un volumen de 1.515 litros cúbicos, además de un peso de 13.154 kg.


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Las siguientes cinco imágenes muestran varias etapas en el ensamblaje del tanque externo del transbordador espacial, en la fabrica de la NASA de New Orleans. Con anterioridad los tanques de hidrógeno liquido se fabricaban usando soldadura tradicional por fusión. La soldadura con agitación por fricción es diferente, dado que los materiales no se funden. Se utiliza una herramienta de pegado por soldadura de agitación por fricción para unir los paneles. Las juntas de soldadura son mas eficientes, produciendo un 80% de la resistencia del material base.


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Fuente: NASA


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