Die SSME: Herausforderungen und Triebwerksstart

Weiter geht es in der losen Reihe über die SSME:

Zwei wesentliche Herausforderungen gab es bei dem SSME. Das eine waren die extrem hohen auftretenden Drücke, bedingt dadurch dass der Großteil des Wasserstoffs noch vor dem Erreichen der Brennkammer in Gas umgewandelt wird und so sein Volumen vervielfacht (entsprechend den Druck) und gleichzeitig dürfte das Triebwerk nicht zu schwer sein, weil es bis in den Orbit transportiert wird. Betroffen waren vor allem die Hochdruckturbinen an denen die höchsten Drücke anlagen, weil sie den Treibstoff gegen den Brennkammerdruck pressen mussten. Das verdeutlichen die Drücke bei den ersten Exemplaren an folgenden Stationen: (mehr …)

WeiterlesenDie SSME: Herausforderungen und Triebwerksstart

Die SSME: Funktionsweise des Triebwerks

Weiter gehts mit meiner kleinen Reihe über das SSME (inzwischen auch als Aufsatz auf der Website). Diesmal über die Arbeitsweise des SSME. Wofür sich leider niemand fand (und das schon zum zweiten Mal), war ein Freiexemplar eines meiner Bücher. Ich hatte das als Preis für den 7 Millionsten Besucher vorgesehen, der anstatt einem Counter ein Lösungswort bekam, dass er mir zuschicken sollte. Gestern wars soweit die 7 Millionen sind überschritten (fast passend zum 15 jährigen Website Jubiläum), aber gemeldet hat sich niemand. Na ja vielleicht beim nächsten Datum. Das muss ich noch überlegen ob ich das auf 7,5 Millionen oder 7.777.777 setze…. Doch nun zum SSME:

Der Wasserstoff kommt vom Tank unter niedrigem Druck und passiert zuerst eine Niedrigdruck Turbopumpe (Low Pressure Fuel Turbopump LPFTP). Sie erhöht den Druck, hat aber auch die Aufgabe, Kavitation in den Leitungen und in der Hochdruck Turbopumpe (High Pressure Fuel Turbopump HPFTP) zu verhindern. Kavitation entsteht durch die schnell bewegenden Turbinenblätter. Es bilden sich Dampfblasen in der Flüssigkeit, die zusammenfallen und dabei Schockwellen erzeugen die Propellerblätter beschädigen können. Von der Niedrigdruckturbopumpe kommt der Wasserstoff dann zur Hochdruckturbopumpe. (mehr …)

WeiterlesenDie SSME: Funktionsweise des Triebwerks

Die SSME: Das Sicherheitskonzept

So, ich habe nun einen Aufsatz über die SSME fertiggestellt und muss ihn noch Korrekturlesen. Er ist ziemlich umfangreich geworden, über 90 Kbyte, nimmt man noch den über den Triebwerkscontroller hinzu dann sind es fast 110 kbyte – das würde bei einem anderen Autor wahrscheinlich schon für ein komplettes „Typenbuch SSME“  reichen. Ich habe eigentlich nur aufgehört, weil ich seit Abschalten der NASA Server nur noch auf meine schon gesicherten Dokumente zurückgreifen konnte. Daher werdet ihr in der nächsten Zeit noch einige Splitter mehr aus dem Aufsatz hier vorfinden: (mehr …)

WeiterlesenDie SSME: Das Sicherheitskonzept

Die SSME: Die Vorgeschichte

1972 wurde die Entwicklung des Space Shuttles beschlossen. Schon vorher gab es aber die Entwürfe für das Triebwerk. Nachdem bei den ersten Entwürfen die man 1969 für das spätere Space Shuttle hatte, noch das J-2 als Triebwerk ins Auge gefasst war, ging man rasch zu einem neuen neuen Triebwerk über. Der Grund war, dass neben der Nutzlast auch der Orbiter eine Umlaufbahn erreichen sollte. Wenn das Gefährt für diese hohe Nutzlastmasse nicht riesig sein sollte, musste das Triebwerk sehr viel leistungsstärker als das J-2 sein. Sehr bald wurde auch klar, das es schubstärker sein musste. Die Effizienz eines Triebwerks wird darin gemessen, wie schnell die Gase die Düse verlasen. Diese Ausstromgeschwindigkeit ist ein gutes Maß für die Treibstoffausbeute. Beim J-2 betrug sie bei den letzten Serienexemplaren 4216 m/s. Ein schon entwickeltes Upgrade, das J-2S versprach die Ausströmgeschwindigkeit auf 4275 m/s zu steigern. Erkauft wurde dieser kleine Anstieg mit einer Erhöhung des Brennkammerdrucks von 50 auf 82 Bar. Das SSME sollte 4480 m/s erreichen. Dafür musste der Brennkammerdruck auf 220 bar erhöht werden. (mehr …)

WeiterlesenDie SSME: Die Vorgeschichte

Der Space Shuttle Triebwerkscontroller

Eine Neuerung beim SSME war der Triebwerkscontroller. (Space Shuttle Main Engine Controller: SSMEC) Bisher waren Triebwerke von dem Bordcomputer in der Spitze der Rakete kontrolliert. Er hatte auch andere Aufgaben, wie die Berechnung der Aufstiegsbahn und die dadurch nötigen Korrekturen. Die SSME erhielten einen eigenen Computer der nur die Triebwerke überwachte und steuerte. Er erhielt vom Zentralrechner seine Instruktionen. Der Rechner war direkt an den Triebwerken angebracht. Das sparte Gewicht für die Verkabelung und Störungen auf den Leitungen konnten sich so nicht so stark auswirken. Auf der anderen Seite war die Elektronik auch den Belastungen die Triebwerke verursachen ausgesetzt. Das waren Vibrationen und vergleichsweise hohe Temperaturen.

Die Wahl auf einen Triebwerkscontroller fiel primär nicht um den Bordcomputer zu entlasten, sondern um die Triebwerke zu überwachen in einer Form, wie es bisher nicht möglich war. Vorher war es nur möglich, ein Triebwerk wenn es Abweichungen gab, abzuschalten. Doch wenn es soweit war, konnte es schon eine Beschädigung geben. Da die Triebwerke mehrmals verwendet werden sollten, war dies nicht akzeptabel. Darüber hinaus konnte es schon zu spät sein, um Schäden des Orbiters z.B. durch Splitter zu vermeiden. Der vierte Flug einer Falcon 9, bei dem ein Treibwerk so abgeschaltet wurde und Teile der Verkleidung sich ablösten, zeigt den Nachteil dieser Methode. Der Triebwerkskontroller sollte nicht das Triebwerk als ganzes, sondern jedes Einzelbauteil, von dem Druck in den Leitungen über die Ventile, Vorbrenner, Turbinen und Turbopumpen bis zur Brennkammer überwachen und ob die Parameter innerhalb der Vorgaben waren. So sollte ein Defekt, der meist in der Turbine begann und sich dann erst durch Druck- / Flussschwankungen in die Brennkammer fortsetzte, isoliert werden und das Triebwerk sauber heruntergefahren werden, bevor es zu einer Beschädigung kommt. (mehr …)

WeiterlesenDer Space Shuttle Triebwerkscontroller