Integrovaná vazníková struktura - Integrated Truss Structure

Pohled EVA na solární pole ISS a konstrukci ocelového vazníku. Bílý plášť jsou kevlarové panely chránící před mikrometeoroidy

Prvky ISS od srpna 2019^{[Aktualizace]}.

The Integrovaná vazníková struktura (SVÉ) z Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) se skládá z lineárně uspořádané posloupnosti spojených krovy na které jsou namontovány různé beztlaké komponenty, jako jsou logistické nosiče, radiátory, solární pole a další vybavení. Dodává ISS a autobus architektura. Je přibližně 110 metrů dlouhý a je vyroben z hliník a nerezová ocel.

Součásti vazníků

Všechno krov komponenty byly pojmenovány podle jejich plánovaných koncových pozic: Z pro zenit, S pro pravobok a P pro port, přičemž číslo označuje sekvenční pozici. Krov S0 lze považovat za nesprávné pojmenování, protože je namontován centrálně na zenitovou pozici Osud a není ani na pravoboku, ani na levoboku.

Výrobní

Astronaut NASA Reid Wiseman kontroluje ocelovou konstrukci krovu

ISS příhradové segmenty byly vymyslel společností Boeing ve svých provozovnách v Huntington Beach, CA, Michoud New Orleans, LA, Huntsville, AL a Tulsa, OK. Krovy byly poté transportovány nebo odeslány do Kennedyho vesmírného střediska Zařízení na zpracování vesmírné stanice pro finální montáž a pokladnu.

Konstrukční rámec byl vyroben pomocí několika výrobních procesů, včetně investiční casting ocel válcování za tepla, třením a mícháním, a TIG svařování procesy.

Z1 krov

Z1 krov

Z1 Truss je nad modulem

Na palubu vystřelil první krov, krov Z1 STS-92 v říjnu 2000. Obsahuje gyroskop kontrolního momentu (CMG) sestavy, elektrické vedení, komunikační zařízení a dvě plazmové stykače určené k neutralizaci statického elektrického náboje vesmírné stanice.

Dalším cílem krovu Z1 bylo sloužit jako dočasná montážní poloha pro „krov P6 a solární pole“ až do jeho přemístění na konec krovu P5 během STS-120. Ačkoli nebyl součástí hlavního vazníku, byl nosník Z1 první trvalou příhradovou konstrukcí pro ISS, velmi podobný nosníku, který připravil půdu pro budoucí přidání hlavních vazníků nebo páteřů stanice. Je vyroben z nerezové oceli, titanu a slitin hliníku.

Zatímco většina krovu Z1 je bez tlaku, má a Společný mechanismus kotvení (CBM) port, který spojuje jeho nadir s zenitovým portem Jednota a obsahuje malou tlakovou kopuli, která umožňovala astronautům připojit mezi sebou elektrické zemnící pásky Jednota a krov bez EVA.^[1][2] Kopuli uvnitř CBM Z1 lze navíc použít jako úložný prostor.^[3]

Krov Z1 má také kroužek manuálního mechanismu kotvení (MBM) směřující dopředu.^[4] Tento MBM není port a není pod tlakem ani elektricky napájen, ale lze jej ovládat ručním nástrojem k ukotvení jakéhokoli pasivního CBM k tomu.^[5] MBM krovu Z1 byl použit pouze jednou k dočasnému držení PMA-2, zatímco Osud laboratoř byla ukotven na Jednota uzel během STS-98. Od instalace blízkého krovu S0 v dubnu 2002 byl zablokován přístup k MBM.

V říjnu 2007 byl prvek vazníku P6 odpojen od Z1 a přesunut do P5; P6 bude nyní trvale spojen s P5. Krov Z1 se nyní používá výhradně k umístění CMG, komunikačních zařízení a plazmových stykačů; dále se Z1 připojuje nyní pouze k Jednota (Uzel 1) a již neobsahuje jiné prvky vesmírné stanice.

V prosinci 2008 se Raketová společnost Ad Astra oznámila dohodu s NASA o umístění její letové zkušební verze VASIMR iontový propulz na stanici, aby převzal povinnosti reboostu. V roce 2013 měl být propulzní modul umístěn v roce 2015 na vrchol krovu Z1.^[6] NASA a Ad Astra podepsaly v roce 2015 smlouvu na vývoj motoru VASIMR až na tři roky.^[7] V roce 2015 však NASA ukončila plány létání s VF-200 na ISS. Mluvčí NASA uvedl, že ISS „nebyla ideální demonstrační platformou pro požadovanou úroveň výkonu motorů“.^[8] (Příklad kosmické lodi, která používala iontový propeler k udržení jeho oběžné dráhy byla Průzkumník gravitačního pole a ustáleného stavu oceánu, jehož motor mu umožňoval udržovat velmi nízkou oběžnou dráhu.)

Přehrát média Animace zobrazující různé pohledy na krov Z1, kterou na Mezinárodní vesmírnou stanici nainstalovala posádka STS-92.

Tato fotografie z roku 2001 ukazuje alternativní konfiguraci vazníku, ve kterém byl Z1 Truss kritickým prvkem mezi solárními poli a moduly

Expedice 11 velitel Sergej K. Krikalev uvnitř kupole Z1 krovu.

S0 krov

S0 krov

Konstrukce z ocelového nosníku S0 připojená k americké laboratoři

Krov S0 (nazývaný také Středová integrovaná příhradová sestava Pravobok 0 Příhradová konstrukce) tvoří centrální páteř vesmírné stanice. Byl připevněn na horní straně Destiny Laboratory Module v době STS-110 v dubnu 2002. S0 se používá k směrování energie k modulům tlakové stanice a vedení tepla z modulů do vazníků S1 a P1. Nosník S0 není ukotven k ISS, ale je spojen se čtyřmi vzpěrami z nerezové oceli Module to Truss Structure (MTS).

Krovy P1, S1

Krov S1

P1 krov

Krovy P1 a S1 (nazývané také Příhradové a pravé boční příhradové nosníky) jsou připojeny k nosníku S0 a obsahují vozíky pro přepravu Canadarm2 a astronauti na pracoviště spolu s vesmírnou stanicí. Každý z nich má průtok 290 kg (637 lb) bezvodý amoniak přes tři radiátory pro odvádění tepla. Nosník S1 byl spuštěn dne STS-112 v říjnu 2002 a krov P1 byl spuštěn dne STS-113 v listopadu 2002. Podrobný návrh, test a konstrukci struktur S1 a P1 provedla společnost McDonnell Douglas (nyní Boeing) v Huntington Beach v Kalifornii. První díly byly pro konstrukci vyříznuty v roce 1996 a dodávka prvního krovu proběhla v roce 1999.

Krovy P2, S2

Krovy P2 a S2 byly plánovány jako umístění raketových trysek v původním provedení pro Svoboda vesmírné stanice. Jelikož tuto schopnost poskytovaly také ruské části ISS, restartovat v tomto místě již nebyla potřeba design svobody vesmírné stanice. P2 a S2 byly tedy zrušeny.^[9]

Sestavy příhradových konstrukcí P3 / P4, S3 / S4

Přehrát média

Komponenty a vývoj krovu P3 / P4 v detailu (animace)

Krov P3 / P4

S3 / S4 krov

Sestavu vazníku P3 / P4 instaloval Raketoplán Atlantis STS-115 mise zahájená 9. září 2006 a připojená k segmentu P1. Segmenty P3 a P4 společně obsahují dvojici solární pole, radiátor a rotační kloub který zamíří na solární pole a spojí P3 s P4. Po jeho instalaci neprotékala žádná energie přes rotační kloub, takže elektřina generovaná křídly solárního pole P4 byla používána pouze na segmentu P4 a ne na zbytek stanice. V prosinci 2006 pak došlo k hlavnímu elektroinstalaci stanice STS-116 nasměroval tuto sílu do celé sítě. Sestava vazníku S3 / S4 - zrcadlový obraz P3 / P4 - byla instalována 11. června 2007 také Raketoplán Atlantis během letu STS-117, mise 13A a namontován na krovu segmentu S1.

Mezi hlavní subsystémy P3 a S3 patří systém připojení segmentu k segmentu (SSAS), Solar Alpha Rotary Joint (SARJ) a Unpressurized Cargo Carrier Attach System (UCCAS). Primárními funkcemi segmentu P3 krovu je poskytovat mechanické, energetické a datové rozhraní pro užitečné zatížení připojené ke dvěma platformám UCCAS; axiální indexování pro sledování slunce nebo otáčení polí za sluncem prostřednictvím SARJ; pohyb a ubytování na pracovišti pro Mobilní transportér. Primární struktura P3 / S3 je vyrobena z hliníkové konstrukce ve tvaru šestiúhelníku a obsahuje čtyři přepážky a šest longons.^[10] Nosník S3 také podporuje Logistický přepravce EXPRESS umístění, která budou nejprve spuštěna a nainstalována v časovém rámci 2009.

Mezi hlavní subsystémy fotovoltaických modulů P4 a S4 (PVM) patří tyto dva Solar Array Wings (SAW), Fotovoltaický radiátor (PVR), Alpha Joint Interface Structure (AJIS) a Modified Rocketdyne Truss Attachment System (MRTAS) a Beta Gimbal Assembly (BGA).

Krovy P5, S5

P5 krov

S5 krov

Krovy P5 a S5 jsou konektory, které podporují vazníky P6 a S6. Délka příhradových sestav P3 / P4 a S3 / S4 byla omezena kapacitou nákladového prostoru Raketoplán, takže tyto malé konektory jsou potřebné k prodloužení vazníku. Krov P5 byl instalován 12. prosince 2006, během prvního EVA mise STS-116. Krov S5 byl vynesen na oběžnou dráhu misí STS-118 a nainstalován 11. srpna 2007.

Krovy P6, S6

P6 krov

P6 krov po přemístění

S6 krov

Krov P6 byl druhým segmentem krovu, který byl přidán, protože obsahuje velký Solar Array Wing (SAW), který generoval základní elektřinu pro stanici před aktivací SAW na nosníku P4. Původně byl namontován na krovu Z1 a během roku měl prodlouženou SAW STS-97, ale SAW byl složen, po jedné polovině, aby se uvolnilo místo pro SAW na krovech P4 a S4, během STS-116 a STS-117 resp. Shuttle mise STS-120 (montážní mise 10A ) odpojil příhradový nosník P6 od Z1, namontoval jej zpět na příhradový nosník P5, znovu nasadil jeho panely chladiče a pokusil se znovu nasadit jeho PILY. Jeden SAW (2B) byl úspěšně nasazen, ale druhý SAW ​​(4B) vyvinul významnou slzu, která dočasně zastavila nasazení na přibližně 80%. To bylo následně opraveno a pole je nyní plně nasazeno. Pozdější montážní mise (mimo pořadí STS-119 ) namontoval nosník S6 na nosník S5, který poskytoval čtvrtou a poslední sadu solárních panelů a radiátorů.

Galerie krovů

• 

  Z1 krov (výše) a Jednotkový modul (níže) z STS-92 v říjnu 2000

• 

  The S0 krov (výše) z STS-110 17. dubna 2002

• 

  ISS Krov S1 prvek se instaluje na STS-112 10. října 2002

• 

  ISS P1 krov prvek se instaluje na STS-113 28. listopadu 2002

• 

  The Sestava vazníku P3 / P4 se instaluje během STS-115 13. září 2006. Astronauti dávají obrazu měřítko.

• 

  Nově nainstalovaný Sestava vazníku S3 / S4 během prvního EVA mise STS-117 11. června 2007.

• 

  Raketoplán Objev je Canadarm-1 robotické rameno předá příhradový díl P5 k Mezinárodní vesmírné stanici Canadarm-2 během raketoplánu STS-116 v prosinci 2006.

• 

  Raketoplán Usilovat během mise se blíží k Mezinárodní vesmírné stanici STS-118 s příhradovou částí S5 připravenou k instalaci.

• 

  Pohled EVA na konstrukční ocelovou konstrukci

• 

  Výroba koncového kusu S3 v NASA Michoud

Příhradové subsystémy

• 

  Mezinárodní vesmírná stanice dne 5. listopadu 2007 po přemístění sestavy krovu P6 (zcela vpravo) o STS-120

• 

  Vesmírná stanice ukazující dokončenou sestavu krovu (stav k březnu 2009)

Solární pole

Detailní pohled na solární pole složené jako akordeon.

The Mezinárodní vesmírná stanice je hlavním zdrojem energie pochází ze tří ze čtyř velkých amerických výrobců fotovoltaická pole v současné době na stanici, někdy označované jako Solar Array Wings (VIDĚL). První dvojice polí je připojena k příhradovému segmentu P6, který byl spuštěn a nainstalován na vrchol Z1 koncem roku 2000 během STS-97. Segment P6 byl v listopadu 2007 přemístěn do své konečné polohy, přišroubovaný k segmentu krovu P5 STS-120. Druhá dvojice polí byla spuštěna a nainstalována v září 2006 během roku STS-115, ale dodávali elektřinu až STS-116 v prosinci 2006, kdy stanice dostala elektrické vedení. Třetí pár polí byl nainstalován během STS-117 v červnu 2007. Poslední pár dorazil v polovině března 2009 STS-119. Více solární energie mělo být k dispozici prostřednictvím internetu ruština -postavený Vědecká energetická platforma, ale bylo zrušeno.^[10]

Každé z křídel Solar Array Wings je 34 m (112 stop) dlouhé a 12 m (39 stop) široké a je schopné generovat téměř 32,8 kW z DC Napájení.^[11] Jsou rozděleny do dvou fotovoltaických přikrývek, mezi nimiž je stožár nasazení. Každá deka má 16 400 křemík fotovoltaické články, každá buňka o rozměrech 8 cm x 8 cm, seskupena do 82 aktivních panelů, z nichž každá se skládá z 200 buněk, se 4 100 diody.^[10]

Každý pár přikrývek byl složen jako akordeon pro kompaktní dodávku do vesmíru. Jakmile se na oběžné dráze rozloží stožár rozmístění mezi každou dvojicí přikrývek, pole se rozloží na celou délku. Závěsy, známý jako Beta Gimbal Assembly (BGA) jsou zvyklí točit se pole tak, aby směřovala ke Slunci, aby poskytla maximální energii Mezinárodní vesmírné stanici.

Solární alfa rotační kloub

The Alfa kloub je hlavní rotační kloub umožňující slunečnímu poli sledovat slunce; při nominálním provozu se alfa kloub otočí o 360 ° na každou oběžnou dráhu (viz také Režim Noční kluzák ). Jeden solární alfa rotační spoj (SARJ) je umístěn mezi příhradovými segmenty P3 a P4 a druhý je umístěn mezi příhradovými segmenty S3 a S4. Pokud jsou v provozu, tyto klouby se neustále otáčejí, aby udržely křídla solárního pole na vnějších příhradových segmentech orientovaných směrem ke Slunci. Každý SARJ má průměr 10 stop, váží přibližně 2500 liber a lze jej nepřetržitě otáčet pomocí ložiskových sestav a servořízení. Na obou stranách na levoboku a na pravoboku veškerá energie protéká Utility Transfer Assembly (UTA) v SARJ. Roll kroužek Sestavy umožňují přenos dat a energie přes rotující rozhraní, takže se nikdy nemusí uvolňovat. SARJ navrhl, postavil a otestoval Lockheed Martin a jeho subdodavatelů.^[10]

Solar Alpha Rotary Joints obsahují Drive Lock Assemblies, které umožňují vnějším segmentům ITS otáčet a sledovat slunce. Součástí DLA je a pastorek který zapadá do závodního kruhu, který slouží jako a býčí zařízení. V každém SARJ jsou dva závodní prsteny a dva DLA, které poskytují redundanci na oběžné dráze, nicméně řada vesmírné procházky by bylo nutné přemístit DLA a Sestavy kuličkových ložisek (TBA) k využití alternativního závodního kruhu. Na ISS byla přinesena náhradní DLA STS-122.^[12]

V roce 2007 byl zjištěn problém na pravoboku SARJ a v jedné ze dvou sestav beta kardanového kloubu (BGA).^[13] K poškození došlo v důsledku nadměrného a předčasného opotřebení stopy ve spojovacím mechanismu. SARJ byl během diagnostiky problému zmrazen a v roce 2008 bylo na trať aplikováno mazání, aby se problém vyřešil.^[14]

Úprava a skladování energie

Sekvenční směšovací jednotka (SSU) je navržena k hrubé regulaci solární energie shromážděné během období slunečního záření - když pole shromažďují energii během období zaměřených na slunce. Ze solárního pole do SSU vede sekvence 82 samostatných řetězců neboli elektrických vedení. Posunutí nebo ovládání výstupu každého řetězce reguluje množství přenášené energie. Nastavená hodnota regulovaného napětí je řízena počítačem umístěným na IEA a je normálně nastavena na přibližně 140 voltů. Jednotka SSU má funkci přepěťové ochrany, která udržuje výstupní napětí maximálně 200 V DC za všech provozních podmínek. Tato síla je poté předána přes BMRRM do DCSU umístěného v IEA. SSU měří 32 x 20 x 12 palců (81 x 51 x 30 cm) a váží 185 liber (84 kg).^{[Citace je zapotřebí ]}

Každá baterie sestává z 38 odlehčených nikl-vodíkových článků a přidruženého elektrického a mechanického vybavení. Každá sestava baterie má kapacitu typového štítku 81Ah (291,600 C ) a 4 kWh (14 MJ).^[15] Tato energie je dodávána do ISS prostřednictvím BCDU a DCSU. Baterie mají konstrukční životnost 6,5 roku a mohou překročit 38 000 cyklů nabíjení / vybíjení při 35% hloubce vybití. Každá baterie měří 102 x 91 x 46 cm a váží 170 kg.^[16]

Mobilní základní systém

Mobile Base System (MBS) je platforma (namontovaná na Mobilní transportér ) pro robotická ramena Canadarm2 a Dextre nesl je 108 metrů po kolejích mezi krovem S3 a P3.^[17] Za kolejnice může Canadarm2 překročit alfa otočný kloub a přesunout se do drapáky na krovu S6 a P6. Během STS-120 jel astronaut Scott Parazynski Senzor výložníku Orbiter opravit slzu v solárním poli 4B.

Sekvence montáže krovu a solárního pole ^[18]

Komponenty ISS Truss

Viz také

• Vědecká energetická platforma - Zrušený modul ISS
• Výroba Mezinárodní vesmírné stanice - Výroba prvků ISS
• Shromáždění Mezinárodní vesmírné stanice
• Seznam vesmírných letů na Mezinárodní vesmírnou stanici - článek na Wikipedii

Reference

externí odkazy

• NASA Blikat ITS Interactive