Космический энергетический объект - Википедия - Space Power Facility

Космический энергетический комплекс НАСА с RATF показан ближе всего, затем MVF и модальная пластина, затем камера Thermo-Vac

Космический энергетический объект (SPF) это НАСА установка, используемая для тестирования аппаратуры космического полета в условиях моделирования запуска и космического полета. SPF является частью станции НАСА Plum Brook, которая, в свою очередь, является частью Исследовательский центр Гленна. Станция Plum Brook и SPF расположены недалеко от Сандаски, Огайо (Оксфорд Тауншип, Эри Каунти, Огайо ).

SPF может моделировать условия запуска космического корабля, а также условия 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
Механические вибрационные испытания
Модальное тестирование
Электромагнитные помехи и проверка совместимости

Термовакуумная испытательная камера

В Космический энергетический объект (SPF) это вакуумная камера построен НАСА в 1969 году. Его высота составляет 122 фута (37 м), а диаметр - 100 футов (30 м). пуля -образное пространство. 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 тестирования. двигательная установка космического корабля системы. Недавнее использование включает тестирование систем посадки подушек безопасности для Марс-следопыт и Марсоходы, Дух и возможность, в смоделированных атмосферных условиях Марса.

Установка была спроектирована и построена для испытаний как ядерного, так и неядерного космического оборудования 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 высокими энергиями, испытания на разделение ракетных обтекателей, испытания системы Mars Lander, испытания развертываемого солнечного паруса и испытания оборудования Международной космической станции. SPF находится 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, спектр солнечного излучения с помощью дуговых ламп мощностью 400 кВт и холодную среду (-320 ° F (-195,6 ° C)) с криогенным холодным кожухом с изменяемой геометрией.

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

Весной 2013 г. SpaceX провел обтекатель испытание на разделение в вакуумной камере.^[1]

Алюминиевая испытательная камера

Алюминиевая испытательная камера представляет собой герметичный сосуд из алюминиевой пластины диаметром 100 футов (30 м) и высотой 122 фута (37 м). Разработанная для внешнего давления 2,5 фунта на квадратный дюйм (17 кПа) и внутреннего давления 5 фунтов на квадратный дюйм (34 кПа), камера изготовлена из алюминия типа 5083, который на внутренней поверхности покрыт ¹⁄₈ в (3,2 мм) алюминия типа 3003 для коррозионной стойкости. Этот материал был выбран из-за его низкого сечения поглощения нейтронов. Плита пола и вертикальная оболочка имеют общую толщину 1 дюйм (25 мм), 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.

Бетонный корпус камеры

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 вне камеры, в то же время, когда внутри нее возникает вакуум. 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 затрубного 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 клип на YouTube:Падение камня и перьев на космическом энергетическом объекте НАСА

Функция электромагнитных помех / совместимости (EMI / EMC)

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 этого объект стал не только самой большой в мире вакуумной камерой, но и крупнейшим в мире испытательным центром EMI / EMC. В 2011 году НАСА GRC успешно выполнила калибровку алюминиевой вакуумной камеры.^[3] с использованием методологий IEC 61000-4-21.^[4] В результате этих действий SPF может 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 были подтверждены в серии испытаний на большой мощности, проведенных в камере для проверки ее возможностей. Камера SPF в настоящее время готовится к испытаниям на восприимчивость к излучению EMI модуля экипажа для Артемида 1 НАСА Космический корабль Орион.

Мешалка в режиме ЭМИ в термовакуумной камере
Монтаж оборудования ЭМИ в термовакуумной камере

Реверберационная акустическая испытательная установка

Стенд для реверберирующих акустических испытаний имеет 36 управляемых азотом рупоров для имитации высоких уровней шума, которые будут возникать при запуске космического корабля и в условиях сверхзвукового подъема. RATF способен обеспечивать общий уровень звукового давления 163 дБ в пределах 101500 кубических футов (2870 м³) камера.

Обтекатель SpaceX Falcon 9 был первым испытательным изделием, 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

Механическая вибрационная установка НАСА MVF

Установка для испытания на механическую вибрацию (MVF) представляет собой трехосную систему вибрации. 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 за счет использования 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 указанных 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 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 космического энергетического объекта НАСА

Модальный испытательный центр

В дополнение к таблице синусоидальных колебаний 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) наверху 19 футов (5,8 м) из бетона, который привязан к земле с помощью анкеров на глубине 50 футов (15 м).

Было использовано более 21 000 000 фунтов (9 500 т) каменных 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) на 19 футов (5,8 м) бетона, которая затем прикрепляется к глинистому сланцу с помощью натянутых анкеров длиной 50 футов (15 м).
Стол для механической вибрации - модальный тест (бесплатно)
Статья об испытаниях на вибрацию - Модальные испытания

Зона сборки

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.