Хронология крушения пилотируемого космического корабля "Челленджер". Устройство шаттла. Основные характеристики твердотопливных ускорителей. Исследование методов и средств контроля качества резин. Принцип работы автогенераторного дефектоскопа ВД-10А.
Краткое сожержание материала:

Размещено на http:///

Оглавление

• Введение
• Глава 1. Описание происшествия и объекта контроля
• 1.1 Устройство «шаттла»
• 1.2 Хронология крушения
• 1.3 Причины аварии
• Глава 2. Выбор метода контроля
• 2.1 Объект контроля
• 2.2 Контроль качества эластомерных материалов
• 2.3 Различные методы контроля резин
• Глава 3. Автогенераторный метод электромагнитного контроля
• 3.1 Особенности метода
• 3.2 Преимущества выбранного метода
• 3.3 Схема прибора
• 3.4 Принцип работы
• 3.5 Автогенераторный дефектоскоп ВД-10А
• Вывод
• Список используемых источников
• Введение
• Несмотря на то, что всем было понятно, что полёты в космос всегда, хоть на заре космической эры, хоть в современных условиях, это операции повышенного риска, крушение шаттла «Челленджер» стало настоящим шоком для всего человечества. Эта катастрофа оказала особенное влияние как на дальнейшее развитие космонавтики, так и на общественное мнение.
• В США с шестидесятых годов прошлого века начала активно разрабатываться программа «Space Shuttle» - «Космический челнок», которая предусматривала создание многоразовых космических грузовых кораблей, способных подниматься в космос, а затем самостоятельно приземляться. Разработка шаттлов проходила сложно, на начальном этапе было много накладок и аварий, в том числе и унесших жизни людей. Однако постепенно использование многоразового космического корабля было налажено и к январю 1986 году было осуществлено 24 успешных полёта шаттлов. Двадцать пятым должен был стать полёт шаттла «Челленджер».
• Первоначально запуск шаттла «Челленджер» должен был быть осуществлён 23 декабря 1985 года, однако из-за сложных походных условий на месте запуска, во Флориде, старт корабля переносился на 25 января, затем на 26 января и был в итоге назначен на 28 января 1986 года. Старт корабля, командиром которого был майор военно-воздушных сил США Фрэнсис Дик Скоби, состоялся в плановом режиме 28 января в 11 часов 38 минут по местному времени. Полёт проходил нормально, приборы не показывали никаких отклонений, через 40 секунд после отрыва от земли командир корабля сообщил, что всё в порядке. Однако через 73 секунды полёта шаттл взорвался, разделившись на несколько частей, его обломки вместе с кабиной, в которой находились семеро членов экипажа, упали в Атлантический океан. Все члены экипажа погибли. Телекадры с крушением шатала позднее были многократно показаны по американскому телевидению.
• Глава 1. Описание происшествия и объекта контроля

1.1 Устройство «шаттла»

Рисунок 1 Габаритные размеры шаттла

«Шаттл» - это пилотируемый, многоразовый космический корабль, предназначенный для доставки людей и грузов на низкие околоземные орбиты и обратно. Американский флот «шаттлов» был создан и эксплуатируется Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и ее основными и вспомогательными подрядчиками. «Шаттл» является частью более общей космической транспортной системы (КТС), состоящей из экспериментальных установок и разгонных блоков для вывода спутников на более высокие орбиты и использующей стартовые и посадочные комплексы в Космическом центре им. Кеннеди на о. Мерритт (шт. Флорида) и Центр управления и космической подготовки им. Джонсона в Хьюстоне (шт. Техас).

Корабль «Шаттл» всегда летает с экипажем, в составе которого обычно командир, пилот, от двух до пяти специалистов (научных сотрудников; специалистов по операциям) и два или три специалиста по полезному грузу (научные сотрудники; специалисты по конкретным исследованиям). «Шаттл» состоит из трех основных элементов: воздушно-космического самолета «Орбитер», многоразовых ракетных ускорителей и сбрасываемого топливного блока.

Воздушно-космический самолет имеет три основных двигателя для вывода на орбиту, служебные системы и систему управления и наведения, а также теплозащиту, необходимую для возвращения на Землю. В «Орбитере» находятся экипаж и полезный груз. Летательный аппарат вместе с крыльями и шасси для посадки имеет длину 34,2 м, высоту 17,3 м и размах крыльев 23,8 м. Основной конструкционный материал; алюминий; используются также титан, композиционные и другие специальные легкие и прочные материалы. Сухая масса корабля варьируется в диапазоне от 80 977 до 82 166 кг. «Орбитер» состоит из трех основных частей: 1) носовой части, которая включает отсек экипажа, основное электронное оборудование и передние двигатели системы ориентации; 2) центральной части фюзеляжа с двумя крыльями, содержащей грузовой отсек и систему электропитания; 3) кормовой части, в которой находятся основные двигатели и вспомогательная система электропитания, а также вертикальное оперение (киль) и задние двигатели системы ориентации.

Отсек экипажа имеет три уровня. Самый верхний уровень; летная палуба, с которой происходит управление полетом. Во время взлета и приземления на ней находятся командир, пилот и два специалиста по операциям. Летная палуба имеет десять иллюминаторов: шесть передних (по три на командира и пилота), два верхних (для наблюдений) и два задних (для обзора грузового отсека). На средней палубе находятся шкафы, кухня, система переработки отходов, спальное помещение (спальные места или спальные мешки) и основание шлюзовой камеры, через которую космонавты выходят из корабля при проведении работ в открытом космосе. Во время взлета и спуска на средней палубе могут находиться до пяти человек. Боковой люк средней палубы служит для входа и выхода экипажа, когда корабль находится на Земле. Под средней палубой размещаются часть агрегатов системы жизнеобеспечения и кладовая.

Грузовой отсек. В нем могут располагаться космический аппарат или лабораторные модули до 5 м в диаметре и 18 м длиной. Вес полезной нагрузки зависит от высоты и наклонения выбранной орбиты полета корабля. Корабли могут выводить на околоземную орбиту до 25 000 кг; до 15 000 кг может быть возвращено на Землю.

Для перемещения громоздких предметов космонавты могут использовать дистанционный манипулятор; 15-метровую механическую руку (разработанную Канадским космическим агентством), которая в сложенном состоянии располагается вдоль стойки дверного проема грузового отсека. Спроектированный как некое подобие человеческой руки, манипулятор имеет плечо, плечевое сочленение, локтевой сустав, предплечье, кистевой сустав и концевые захваты. Каждое сочленение приводится в действие одним-тремя электромоторами в ответ на команды космонавта, управляющего манипулятором с задней части летной палубы. Плечо и предплечье выполнены из легких углепластиковых трубок. На земле «рука» не может поднять даже собственный вес, однако в космосе она доказала свою высокую эффективность при операциях выгрузки и погрузки спутников и доставки космонавтов для технического обслуживания спутников.

Двигатели. Три основных двигателя, расположенных в хвостовой части фюзеляжа, обеспечивают выведение корабля на орбиту. Вместе с внешним топливным блоком и магистралями подачи компонентов топлива они представляют собой основную двигательную установку. Тяга каждого из них составляет 1760 кН при 104% от номинальной мощности на взлете. Каждый двигатель имеет два низконапорных и два высоконапорных турбонасосных агрегата (ТНА), камеру сгорания с профилированным соплом и электронную систему управления.

Горючее (водород) и окислитель (кислород) из топливного блока поступают в низконапорный ТНА, который поднимает давление компонентов топлива перед поступлением в основной ТНА, после которого они поступают в камеру сгорания. Основные ТНА приводятся в действие за счет неполного сгорания основного расхода водорода с частью кислорода; при этом образуется обогащенная водородом паровая смесь. Этот пар вращает турбины, а потом поступает в камеру сгорания, куда подается и остаток кислорода. Предварительно жидкий водород проходит через охлаждающий тракт двигателя, где испаряется и после этого вместе с кислородом используется для приведения в действие низконапорных насосов. В таком поэтапном цикле газификации и сгорания почти вся химическая энергия топлива превращается в тягу, и коэффициент полезного действия двигателя достигает 98%. Дублированная электронная система управления контролирует работу клапанов и регулирует уровень тяги, задаваемый бортовыми компьютерами. Блоки управления также контролируют температуру и число оборотов турбины и могут отключить двигатель при угрозе аварии.

Три блока вспомогательных ракетных двигателей, работающих на гидразине и азотном тетроксиде, обеспечивают управление кораблем и его ориентацию. Система ориентации имеет 38 основных двигателей (14 в носовом блоке и по 12 в каждом из двух хвостовых блоков) тягой до 3,82 кН. Кроме того, 6 верньерных двигателей ориентации тягой до 0,1 кН используются для точной регулировки положения корабля. Двигатели системы ориентации позволяют управлять положением корабля путем поворота его относительно трех осей (тангажа, крена и рысканья) и линейного перемещения вдоль этих осей. Включение двигателей осуществляется по командам бортовых компьютеров, которые реагируют на действия экипажа по управлению кораблем. Двигатели системы ориентации позволяют разворачивать корабль относительно Солнца, Земли или открытого космоса с целью регулирования температуры или наведения на цель, а также совершать маневры при приближении к другому космическому аппарату. Эти двигатели используются также при спуске, дросселируются и, наконец, вы...