Fagstoff

Påkjenning på nyttelast under oppskyting

Publisert: 01.09.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Den påkjenningen en nyttelast har ved en rakettoppskyting, er sterkt avhengig av rakettypen. For enkelte forskningsraketter kan akselerasjonen være så høy som 150 ganger tyngde-akselerasjonen på jordoverflata, 150 g, og det stiller store krav til den mekaniske konstruksjonen for den instrumentering som skal være med. For bæreraketter som skal brukes til bemannede romferder må akselerasjonen holdes lav, godt under 10 g. Ved siden av akselerasjon er det mange andre typer påkjenning, ikke minst støy og vibrasjoner. Overgangen fra lufttrykk på jordoverflaten til vakuum kan også være problematisk når utstyr om bord skal "utluftes", og det kan bli store termiske påkjenninger. En generell behandling av dette temaet er omfattende, og det vil derfor som et eksempel bli gitt en oversikt av de påkjenningene nyttelasten utsettes for i en bestemt bærerakett, Vega. Brukermanualene for hver rakettype vil bestemme forholdene ved en bestemt oppskyting.

Akselerasjon for VegarakettenAkselerasjon.
Opphavsmann: Arianespace

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Temteratur økning på grunn av luftfriksjonTemperaturøkning på grunn av luftfriksjon etter fjerning av kapslene på lasterommet.
Opphavsmann: Arianespace

Akselerasjon

Figuren viser det typiske forløpet for akselerasjonen i lengderetning (longitudinalt)under oppskyting. For en nyttelast på 300 kg vil den ikke overskride 5,5 g. Statisk akselerasjon i sideretning (lateralt) vil ikke overstige 0,5 g, og da er det tatt hensyn til påvirkning av vindkast.

Bæreraketter kan også bli utsatt for POGO-effekten (se Begrep). Den kan gi høyere verdier for longitudinal akselerasjon, og det kan i verste fall ødelegge raketten.

Periodiske (sinusformede) svingninger

Rakettmotorene kan gi svingninger, både i lengderetning og i sideretning. Maksimumsverdiene for forskjellige frekvenser er gitt i tabellen

 

Retning Longitudinalt Lateralt
Frekvensbånd (Hz) 5–45 45–100 5–25 25–100
Sinusamplitude (g) ≤ 0,8 ≤ 1,0 ≤ 0,8 ≤ 1,0

Støy

På bakken før oppskyting kan nyttelasten bli utsatt for støy fra ventilasjonssystemer og lignende, men nivået vil ikke overstige 94 dB.

Under oppskytingen vil det være sterk støy fra rakettmotorene og den vil bli overført til nyttelasten via den mekaniske strukturen.  Maksimalverdien for støyen inne i lasterommet er gitt av tabellen. Disse nivåene vil vare i mindre enn 30 sekund.

Akustisk støyAkustisk støy i lasterommet.
Opphavsmann: Arianespace
Dette er høye verdier. Smerteterskelen for støy ligger på ca. 130 dB.

Støt

Nyttelasten vil hovedsakelig bli utsatt for støt når de første rakettrinnene skilles og når hylsteret for lasterommet kastes av. Dette skyldes at det brukes små sprengladninger til disse operasjonene. Det kraftigste støtet, og det som bestemmer dimensjoneringen av nyttelasten, er det som oppstår når nyttelasten blir frigjort fra bæreraketten.

Lufttrykk

Lufttrykket i lasterommet vil variere under oppskyting, fra 1 atmosfæres trykk på bakken til vakuum. Ventilasjonen av lasterommet er utformet slik at lufttrykket ikke skal minke for hurtig, og variasjonshastigheten skal være mindre enn 50 mbar/s.

Termisk

På bakken, før oppskyting, holdes temperatur og luftfuktighet innen gitte grenser, 23 °C ± 2 º for temperaturen og 55 % ± 5 % for relativ fuktighet.

Under oppskyting vil kapselen rundt nyttelasten bli oppvarmet på grunn av atmosfærisk friksjon, men selve nyttelasten er beskyttet. Kapselen vil bli beholdt så lenge etter utskyting at nyttelasten ikke skal bli utsatt for en temperatur på over 1135 W/m2. Denne verdien er beregnet på grunnlag av en molekylstrøm mot ei plate normalt på luftstrømmen. Etter at kapselen er fjernet vil temperaturen synke som vist på figuren.

Dessuten vil det bli en oppvarming på grunn av solstrålingen. Når 4. trinnet med nyttelasten går i overføringsbaner kan pekeretningen velges slik den er best av hensyn til nyttelasten. Det er også mulig å rotere nyttelasten langsomt for å fordele oppvarmingen, som for et grillspyd.

Elektromagnetisk miljø

Det er oppgitt grenser for nivået for elektrisk felt på grunn av raketten og radioutstyret på utskytingsrampen. Nyttelasten må testes for å verifisere at den kan tåle den definerte påkjenning.

Relatert innhold

Generelt