La NASA smorza le oscillazioni di Ares I


#1

Gli ingegneri della NASA e quelli dei suoi vari appaltatori nell’ambito del progetto Constellation, hanno ideato diverse soluzioni per impedire che le oscillazioni generate dal propulsore principale solido di Ares I possano sincronizzarsi con la naturale risonanza del resto del veicolo, generando così un pericolo per gli astronauti che occupano il Crew Exploration Vehicle Orion.

La Constellation Program Control Board ha predisposto una base d’azione formale per la mitigazione di queste oscillazioni durante il meeting del 17 Dicembre scorso. Il progetto del vettore Ares I verrà quindi aggiornato per includere delle molle isolanti a forma di “C” ed uno smorzatore per il serbatoio dell’ossigeno liquido, per impedire che le vibrazioni originate dallo stadio principale di Ares I possano raggiungere il veicolo Orion ed il suo equipaggio.

La problematica delle oscillazioni di Ares I è nota fin dal 2007, anche perché esse sono un fenomeno comune nei motori a propellente solido, che tendono a “risuonare” come le canne di un organo mentre il loro propellente brucia dall’interno verso l’esterno. I progettisti dei razzi, mediamente rinforzano i vari giunti oppure appesantiscono il veicolo per impedire la propagazione di queste vibrazioni longitudinali.

Benché le valutazioni dei dati raccolti dal test DM-1 del 10 Settembre 2009 e dell’Ares I-X test flight del 28 Ottobre 2009 non abbiano evidenziato l’insorgenza di fenomeni oscillatori pericolosi, il Constellation team ha voluto comunque intraprendere le azioni correttive citate.
Jeff Hanley, Constellation program manager, ha spiegato che gli C-spring isolators fungeranno da shock absorbers per mettere fuori fase Ares I, mentre l’LOX damper contrasterà il responso acustico del veicolo assorbendo e disturbando le oscillazioni.

I progettisti hanno lavorato attentamente a questo problema e predisporranno il disegno del vettore per accomodare l’hardware del sistema di mitigazione delle oscillazioni in un secondo momento, se necessario.

Fonte: NASA.


#2

Speriamo sia un lavoro che servirà…
Di quanto appesantiscono la struttura del vettore questi accorgimenti


#3

rimango ogni giorno più perplesso sull’uso degli SRB come primo stadio di ares I … ancora una volta si avrà un razzo a combustibile solido su un veicolo Manned… e non importa se SOTTO o DI LATO… è agghiacciante essere consapevoli che una volta acceso non si possa spegnere fino all’esaurimento del combustibile in esso contenuto… in questi mesi di frequentazione del forum ho appreso molte informazioni e queste mi conducono a pensare che l’uso dei razzi a combustibile solido dovrebbero essere destinati al solo uso “cargo” , certo Orion sarà dotato di LAS, un sistema che “dovrebbe” estrarre la capsula dal complesso in caso di problemi…gli ingegneri (che non sono più gli “dei” dell’Apollo c.f.r. Riding Rockets ) avranno calcolato tutto… ma a me, povero e comune mortale, viene un brivido freddo a pensare che il tutto avvenga mentre un SRB a 5 elementi stà spingendo alla massima potenza sotto alla capsula… e che soprattutto un SRB “suoni” come una canna d’organo (cosa che ho appreso ora) e che rischi di mandare in risonanza la struttura. mi piacerebbe sapere cosa ne pensano gli Astronauti di questa cosa, leggere Riding Rockets (una droga :slight_smile: ) mi ha aperto un pò gli occhi sulla NASA

Sicuramente gli ingegneri presenti sul forum diranno che sono tutti problemi risolvibili “ingegneristicamente” io uso solo il buon senso di una persona comune :stuck_out_tongue_winking_eye:


#4

Non concordo per nulla, in caso di malfunzionamento, qualsiasi malfunzionamento, l’unico scenario possibile è l’espulsione con il LAS e che lo stadio sia solido o liquido non esiste nessuna differenza di scenario una volta che qualche cosa non dovesse funzionare…
C’è però una grossa differenza fra i due tipi di propulsione, quella solida è estremamente più affidabile.


#5

Scusami ma gli ingegneri che paragoni a dei avevano progettato i cinque F1 del Saturn F-1 come “single-start” cioè motori che possono essere accesi una sola volta e spenti se non al termine del suo ciclo di funzionamento.

Per dovere di informazione ricordo che durante i test di funzionamento statico dei motori F1( iniziati nel Marzo 1959 e protratti per 7 anni), si evidenziò una grave instabilità della combustione causata dalle alte frequenze di onde sonore che si creavano all’interno della camera di combustione.
Il problema fu poi risolto apportando opportune modifiche alle forme degli iniettori, così facendo l’F è poi divenuto quel motore affidabile di cui tutti abbiamo memoria.


#6

non sono io a paragonarli a Dei, ma l’autore del libro citato… e il titolo di “dei”, sempre secondo l’autore era ironico, sono gli stessi ingegneri che hanno progettato lo Shuttle con tutti i suoi pregi e difetti in termini di sicurezza. Sul fatto che i missili a combustibile solido siano più sicuri concordo con Albyz, è un dato di fatto! Le mie perplessità sono dovute al fatto che al giorno di oggi non poter spegnere in emergenza un motore è abbastanza strano… non contemplo lo scenario in cui l’SRB dovesse “esplodere” (spegnere non servirebbe a nulla) ma ad esembio in un drastico calo di potenza o una traiettoria off nominal sarebbe cosa buona e giusta poter spegnere la maledetta candela :stuck_out_tongue_winking_eye: e permettere una separazione più sicura e più morbida. Sono solo opinioni le mie non scannatemi!


#7

Beh…in realtà gli SRB possono essere “spenti”… esistono infatti le cariche per “aprire” l’involucro e di fatto annullare la spinta quindi spegnere il motore
Non si tratta di un semplice spegnimento ma di una “distruzione” del vettore, comunque si ha l’effetto voluto di fermare la corsa del razzo. Ovviamente non è un sostituto del LAS che infatti è stato progettato ed inserito in ARES I


#8

Infatti, se dovessa andare male qualche cosa gli SRB basta aprirli che si spengono.

Un motore con conbustibile liguido hai anche il problema del sebatorio che potrebbe esplodere anche se si dovesse spegnere il motore…

joe


#9

Non scanno nessuno (anche se da patologo faccio di peggio :stuck_out_tongue_winking_eye:) il tono da post è sempre più duro a parità ripetto al linguaggio parlato, alla prima occasioene se ne parla davanti una buona birra :beer:


#10

Beh è irrilevante spegnere o no lo stadio in quanto il LAS, che in qualsiasi caso viene attivato, ha tempi di reazione minori rispetto ad uno spegnimento ed alla relativa diminuzione di spinta dello stadio propulsivo.
Essendo poi il LAS a propellente solido la spinta non è modulabile per cui quella impressa sarà sempre la medesima (ovviamente la massima) in ogni situazione d’emergenza.


#11

capito! offro io! :beer: pilgrim però…per quanto ti sia possibile…tieni le tue zampette dorate lontano dal mio sterno :stuck_out_tongue_winking_eye:


#12

Posso autoinvitarmi?
Una birra non si rifiuta mai! Soprattutto se condita da chiacchere “spaziali”…


#13

certo più si è e più ci si diverte, su nel cosmo.


#14

Scusa Alberto, ma quello studio dell’USAF di cui ci avevi parlato qualche settimana fa non evidenziava il fatto che l’esplosione di un razzo a propellente solido avrebbe causato la distruzione della capsula subito dopo l’accensione del LAS?
Da quello che avevo capito in quell’occasione, con un razzo a propellente liquido l’espansione dei detriti e dell’onda d’urto sarebbe stata diversa, ed incidentalmente meno pericolosa (logicamente sempre a livello relativo).


#15

da quel che avevo capito non ci sarebbe stata nessuna esplosione, piccole cariche avrebbero lacerato l’involucro dell’SRB facendo calare di colpo la pressione interna e quindi azzerando la spinta… o tu ti riferisci ad un “incidente esplosivo”?


#16

Si, credo però il discorso fosse mirato sulla questione “possibilità di spegnimento o no” dello stadio, il problema in quel caso di esplosione riguardava i possibili danneggiamenti ai paracadute da parte di particelle incandescenti di propellente incombusto a causa della maggior dimensione della nuvola di detriti in alcune condizioni e in alcune fasi del volo.


#17

In allegato due schemi di installazione degli smorzatori a “C”. Appena lo trovo vi posto anche il “LOX damper”


dual_plane1.jpg


#18

Qui alcuni schemi, pag 8:
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20090036982_2009035208.pdf


#19

Molto Molto interessanti!
Sembra una soluzione affidabile anche se (a spanne) un po’ sovradimensionata rispetto alle vibrazioni previste dopo gli ultimi test…


#20

Non ho elementi per valutare se un motore a combustibile solido sia piu’ affidabile di uno a combustibile liquido, mi sembra plausibile per la maggiore semplicita’, anche se forse ci sono meno modi di abortire il lancio “a bassa energia”.

Pero’ non posso fare a meno di ricordare che le uniche perdite di vite umane che ci siano state nel corso di un lancio nella storia dell’astronautica sono quelle del Challenger, proprio dovute ai problemi di un SRB.

Per contro e’ interessante ricordare l’episodio della Soyuz 18a e di come, nonostante l’incredibile e fantozziana sequenza di disastri pazzeschi, tutto l’equipaggio e’ riuscito a riportare la pelle a casa. Il fatto che il lancio in questione sia stato fatto con propellenti liquidi probabilmente non centra molto (l’incidente e’ avvenuto a quasi 200km di altezza quando eventuali booster sarebbero gia’andati da un pezzo), ma quantomeno testimonia la robustezza e i margini di progetto della Soyuz di cui i sovietici avrebbero dovuto andare fieri invece che nascondere l’episodio.