Domanda:
Potenza shuttle in partenza?
anonymous
2010-12-18 11:15:14 UTC
Volevo sapere la forza che sprigiona uno shuttle in partenza e come fa a non bruciarsi la base di lancio date le levatissime temperature che si raggiungono nella fase di lancio
Cinque risposte:
sparviero
2010-12-18 18:56:20 UTC
Parlare di potenza è improprio visto che i motori a razzo forniscono spinta. Eventualmente per ottenere una potenza bisognerebbe moltiplicare la spinta per la velocità di volo, che però al momento iniziale del lancio è nulla. Quindi parliamo di spinta che è meglio.

Lo Space Shuttle è spinto nelle sue fasi di lancio da 2 tipi di propulsori.

-SSME(space shuttle main engine) contrariamente alla loro denominazione di "principali" forniscono meno spinta rispetto ai booster, però hanno ottime prestazioni in termini di impulso specifico(453s nel vuoto e 363 a livello del mare) essendo a bipropellente liquido criogenico (ossigeno e idrogeno liquidi sono l'accoppiata migliore)

Però impulso specifico grande non significa che anche la spinta sia grandissima. Inoltre la coppia criogenica ha anche bassa densità e quindi significa che serve un serbatoio molto grande per contenerlo...e un serbatoio grande pesa quindi per le fasi iniziali del lancio allo shuttle serve della spinta aggiuntiva.

-SRB(solid rocket booster). Forniscono più dell'80% della spinta al momento del decollo. Il Loro impulso specifico massico è nettamente inferiore a quello dei motori criogenici essendo solamente di 269s. Però La spinta fornita è grandissima, è un tipo di motore molto semplice, economico ed affidabile.

Comunque sommando i 3 propulsori criogenici e i 2 booster la spinta complessiva al momento del lancio è di circa 34,8 meganewton, cioè circa 3500 tonnellate di spinta.



Per la base di lancio in realtà le temperature sono un problema meno drammatico di quanto sembri.

I razzi chimici(come anche tutti gli altri termodinamici) funzionano così: c'è una camera di combustione in cui avvengono le reazioni che generano gas caldissimi(tipicamente le temperature si aggirano sui 2500-3000K, cioè 2200-2700°C). Poi questi gas caldi vengono accelerati da un ugello che in pratica riesce a trasformare l'energia interna(temperatura) in energia cinetica(velocità). Da questo si capisce che il gas dall'ugello esce a temperature sicuramente più basse rispetto a quelle della camera di combustione. Sarebbe desiderabile ottenere un getto il più freddo possibile perchè questo significherebbe riuscire a sfruttare una maggiore quantità di quell'energia, che ormai è stata spesa, anzichè sprecarla per "riscaldare" l'ambiente. Ovviamente più di tanto non si riesce a convertire quell'energia interna del gas in energia cinetica quindi quello che esce non è propriamente un getto freddo, si viaggia comunque su valori attorno ai 1000°C(considerando che l'acciaio fonde attorno ai 1300/1500°C).

Inoltre bisogna tenere presente che le strutture della piattaforma di lancio vengono investite dai gas caldi per un periodo di tempo piuttosto breve(a 6 secondi dal lancio i motori principali, poi il transitorio d'accensione dei booster di un paio di secondi e dopo il distacco per qualche secondo ancora mentre lo shuttle si allontana). E non vengono investite direttamente.

Infatti sotto i getti dei razzi c'è un grande contenitore di acqua la cui funzione principale non è quella di smaltire il calore dei getti evaporando ma più importante è la funzione di assorbire ed evitare che le vibrazioni acustiche siano riflesse verso il veicolo, cosa che avrebbe conseguenze distruttive sul veicolo. Però anche se la funzione di raffreddamento non è la principale comunque l'acqua evaporando sottrae calore.Curiosamente i russi pare non adottino la stessa soluzione, hanno risolto lo stesso problema usando piattaforme sporgenti da un dislivello e con i vettori sospesi e non appoggiati alla rampa.
Anaxilas
2010-12-19 00:11:45 UTC
La spinta di ogni singolo SSME, cioè di ogni motore dell'orbiter (ne ha tre) può essere variata al momento del lancio da 1600 a circa 1900 kilonewton.

Si tratta di una spinta veramente bestiale, considera che una massa di un kg vicino la superficie terrestre pesa intorno ai 9,80 Newton, qui parliamo di Kilonewton.

Non è tanto il problema delle alte temperature, che sono efficacemente dissipate, ma quello delle onde sonore. Sotto la rampa dello shuttle esiste un sistema chiamato Sound Suppression System. Tale sistema è stato inventato solo dopo che ci si era accorti che il grande fragore scaturito dai motori in fase di lancio discorceva (e non di poco) le pareti metalliche della "fossa" che c'è sotto la rampa per lo scarico della "fiammata".

In pratica 15 secondi prima del lancio si versa in una vasca sottostante lo Shuttle, una grande quantità di acqua, che poi servirà come soppressore di onde acustiche (e dunque di vibrazioni).
anonymous
2010-12-19 16:25:45 UTC
e chi ha detto che non si brucia o non si danneggia?
?
2010-12-18 19:41:46 UTC
Lo space shuttle è un mezzo spaziale il quale sfrutta la potenza del motore a reazione ovvero sfrutta l'energia di una reazione chimica.Esso è dotato di 3 razzi:due Solid fuel Rocket Booster cioè razzi che per dare una spinta sfruttano la reazione tra elementi solidi:il perclorato di ammonio e l'alluminio.L'ultimo razzo cioè il Serbatoio Esterno sfrutta a massimo la potenza di due liquidi:l'ossigeno e l'idrogeno.All'accensione dei motori dei razzi vengono espulsi indietro,ad alta velocità,dei gas e poi vengono bruciati gli elementi presenti nel motore dei razzi i quali danno una spinta contraria cioè in avanti allo shuttle.Nella partenza vengono bruciate molte tonnellate di combustibile raggiungendo - in poco tempo - la fantastica velocità dei 20.000 km/h.Uno shuttle riesce ad arrivare alla velocità massima di 40.000 km/h.I due razzi a combustibile solido si staccano dalla navicella dopo 2 minuti all'altezza di 65 km.Il razzo esterno si stacca dopo 8 minuti all'altezza di 100 km.Se vuoi vedere un video del lancio dello shuttle dalla cabina dell'equipaggio ho l'id del video internet: http://www.youtube.com/watch?v=iwfsFtpAC…

Onde evitare che la base si bruci date le elevatissime temperature, tutto il suo scafo è rivestito da migliaia di mattonelle in materiale siliceo. Solo con questo modo si è riusciti a far si che l’orbiter riesca a sopravvivere ai circa 1500° centigradi che raggiungono alcuni suoi punti dello scafo al rientro.
Babi
2010-12-18 19:26:05 UTC
Per quanto riguarda la seconda parte della tua domanda (peraltro molto interessante!):

"Quando i tre propulsori si accendono, l'enorme calore dello scarico trasforma una grande quantità d'acqua del sistema di soppressione in vapore che si sprigiona dalla piattaforma di lancio. I tre propulsori devono raggiungere il 100% della spinta entro 3 secondi dall'accensione; se tutto procede come previsto, al momento del lancio vengono attivati i razzi a combustibile solido."

http://it.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle

Riguardo alla spinta in fase di lancio:

"Il Solid Rocket Booster, in sigla SRB, è il razzo che fornisce l'83% della spinta allo Space Shuttle durante la fase di decollo. È attualmente il più grande e il più potente razzo a propellente solido che abbia mai volato, e il più potente propulsore a razzo (sia solido che liquido). Ogni SRB produce 1,8 volte circa la spinta del propulsore F-1 utilizzato nel razzo Saturn V.

Ogni SRB ha una spinta al decollo (a livello del mare) di circa 12,45 MN e poco dopo il lancio la spinta aumenta fino a 13,78 MN - 14,67 MN. "

http://it.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_Solid_Rocket_Booster


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