Pro potřeby příští těžkotonážní rakety, americké SLS, dokonce vzniklo několik unikátních pracovišť, kde budou vznikat jednotlivé díly pro nosič Space Launch System. Jedná se o složité konstrukce, které ani zdaleka nepřipomínají běžné svářečky, které najdeme v nejrůznějších dílnách. Tady se svařuje na mnohem vyšší úrovni – ať už se bavíme o přesnosti či kvalitě, ale také o rozměrech svařovaných dílů.
Hned na začátek musíme říct, že se pro potřeby rakety SLS bude používat svařování třením. Tato metoda se použila již při konstrukci první lodi Orion, která má letos podstoupit zkušební let. Svěřování třením, přesněji řečeno pak třecí svařování promíšením (Friction stir welding) je metoda patentovaná roku 1991. Celý princip spočívá v přiložení obou svařovaných ploch k sobě a jejich pevném upnutí. Následně se k místu, kde se oba povrchy stýkají silně přitlačí rameno s rotujícím koncem. Při tření kolíku o svařovaný povrch vzniká velké množství tepla. To se postará o změknutí svařovaného materiálu (nedochází přitom k tavení) a část jej ulpí na kolíku. Ten jej rotačním pohybem automaticky přenese do mezery mezi oběma povrchy. Rotující kolík se pomalu posouvá po celém sváru a vytváří tak pevné spojení obou dílů.
Výhod tohoto svařování je hned několik – v první řadě musíme jmenovat vysokou pevnost a kvalitu sváru, jeho minimální deformaci nebo pružnost, vysokou trvanlivost, žádné nebezpečné výpary. Velkým pozitivem je i to, že se do sváru nepřidává žádný další materiál. Svár je tvořen stejnou hmotou jako svařovaný výrobek. Není divu, že se tahle metoda začala prosazovat i v kosmonautice. Raketa SLS jistě nebude prvním místem, kde se tento typ svařování použije – využívá ji například i společnost SpaceX pro své rakety Falcon 9.
Čím ale bude sváření pro SLS unikátní, bude jeho zázemí. Není se co divit, SLS bude skutečně masivní a tomu musí odpovídat i pracoviště. V závodě Michoud Assembly Facility, kde v minulých desetiletích vznikaly třeba první stupně raket Saturn, nebo externí nádrže pro raketoplány proto vyrostlo hned několik velkých stanovišť, která budou zajišťovat svařování jednotlivých dílů pro první stupeň těžkotonážního nosiče. Samozřejmostí bude i přítomnost nedestruktivních kontrolních metod, které budou zjišťovat, zda všechny sváry vypadají jak mají a zda se v některém náhodou neobjevily odchylky.
Jako první zmíníme stanoviště Enhanced Robotic Weld Tool v něm budou vznikat kupolovité konce nádrží na kapalný kyslík a vodík. Samotné stanoviště se skládá ze dvou částí. První z nich je Circumferential Dome Weld Tool, které udělá obvodové sváry a druhým je Gore Weld Tool, kde se jednotlivé klíny z hliníkové slitiny svaří dohromady a společně vytvoří polovinu koule.
Stanoviště Enhanced Robotic Weld Tool už má za sebou výrobu prvního kusu určeného pro zkoušky strukturální pevnosti. Pro každý start rakety SLS bude zapotřebí vyrobit čtyři tyto kupolovité sekce – kyslíková i vodíková nádrž potřebují horní i dolní zakončení.
K tomu, aby vznikly několik metrů vysoké nádrže ale potřebujeme kromě výše zmíněných kupolovitých zakončení i válcovité stěny. O jejich svařování se bude starat nově postavené tři patra vysoké stanoviště Vertical Weld Center. Jeho hmotnost přesahuje 150 tun a bude zajišťovat svařování plátů jednak pro samotné nádrže, ale i pro propojku mezi nádržemi a také horní a spodní část prvního stupně. Ostatně i Vertical Weld Center už má svou premiéru úspěšně za sebou. Před několika týdny zde úspěšně svařili bloky, které vytvořily první zkušební válec. Váha 4 tuny a výška sedm metrů byla pro nové stanoviště jen zahřívací – v ostrém provozu se totiž na jednu kyslíkovou nádrž prvního stupně použije pět takových válců postavených na sebe. K tomu ještě nahoře a dole doplněné o půlkulaté konce.
Aby byla celá konstrukce dostatečně pevná, je potřeba první stupeň vyztužit s pomocí prstenců. Jejich dalším úkolem je pevné spojení kupole se stěnami nádrže. Tyto prstence vznikají na dalším stanovišti, které se označuje jako Segmented Ring Tool. Ve srovnání s dříve zmíněnými svářecími centry možná vypadá jednoduše, ale pro raketu SLS budou hrát výrobky z něj klíčovou úlohu v bezpečnosti. Hlavním úkolem prstenců je dodat celé konstrukci požadovanou tuhost, jelikož hlavně při startu budou na raketu působit intenzivní síly a konstrukce jim musí odolat bez poškození.
Na závěr jsme si nechali největší pracoviště, které zatím teprve vzniká. Nese označení Vertical Assembly Center a během roku 2014 by mělo být dokončeno. 51 metrů vysoké a 23 metrů široké centrum bude místem, kde se všechny výše popsané segmenty svaří dohromady. Spojí se zde kupole, prstence, válcovité stěny i kryty vnějších částí nad, pod a mezi nádržemi. Součástí této věžovité konstrukce budou i přístroje, které budou důkladně zkoumat kvalitu svárů a nedestruktivními metodami kontrolovat, zda se někde neobjevila chyba. Vertical Assembly Center se po dokončení stane jedním z největších pracoviště na světě, které se zaměřuje na svařování třením. Z něj budou vycházet kompletní první stupně rakety SLS, které bude následně čekat cesta na Floridu.
První raketa Space Launch System by měla startovat v roce 2017. Bude se jednat o nejslabší variantu nosiče – na nízkou oběžnou dráhu dopraví „jen“ 70 tun nákladu, což je skoro 3x víc, než nejsilnější americká raketa současnosti. Postupným vylepšováním dosáhne SLS nosnosti 130 tun na nízkou oběžnou dráhu a stane se tak nejsilnější raketou v dějinách lidstva. S její pomocí budou američtí astronauti létat k asteroidům, možná i k Marsu. SLS bude dozajista vynášet i velké vědecké sondy do vzdálených částí Sluneční soustavy. Všechny verze nového nosiče ale vzniknou na stanovištích, která jsme si popsali výše. Na závěr videoreportáž ze stavby Vertical Assembly Center:
Zdroje informací:
http://www.nasa.gov/centers/marshall/news/news/releases/2013/13-080.html
http://cs.wikipedia.org/wiki/Třecí_svařování_promíšením
http://www.nasaspaceflight.com/2014/01/praise-maf-transition-ahead-sls-production/
Zdroje obrázků:
http://www.sciencenewsline.com/news/images/2013062501309000.jpg
http://upload.wikimedia.org/…Orion_Spacecraft_Joined_By_Friction_Stir_Welding.jpg
http://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2013/03/Z34.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/756686main_ERWT_-_GWT_1920x1080.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/756682main_ERWT_-_CDWT_1920x1080.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/files/2013%2012%2009-SLS-BoeingDome-5565×3710.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/756716main_VWC_1920x1080.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/756694main_SRT_1920x1080.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/756698main_VAC_1080x1920.jpg
Psáno pro Kosmonautix a osel.cz
Diskuze:
