¿Cómo una construcción simple mantiene un cohete en el suelo?

Puedo responder a esta parte "¿Siempre se ha utilizado este mismo diseño (o similar) para tales pruebas?"

En los primeros días del programa, Shuttle ocasionalmente hacía una prueba de plataforma donde los motores principales se encendían brevemente.

Durante esta prueba (y en todos los demás momentos) la pila del transbordador/tanque externo/propulsor de cohetes sólidos se sujetó al lanzador móvil con ocho pernos. Cuatro de estos pernos conectaban el faldón de popa de cada Solid Rocket Booster al Mobile Launcher. Los pernos tenían 28 pulgadas de largo y 3,5 pulgadas de diámetro. Puede ver la publicación de sujeción que era la interfaz entre los pernos y el lanzador en la imagen a continuación.

Aquí se muestra un esquema del poste de sujeción y el perno.

Para un lanzamiento real, las tuercas se partían por la mitad mediante dispositivos pirotécnicos (2 por tuerca, por redundancia). Aquí hay una foto de las tuercas después del lanzamiento.

No estoy seguro de que pueda caracterizar con precisión esto como "simple", pero en general fue confiable. Soy consciente de un par de problemas que ocurrieron a lo largo de los años, los divertidos "colgamientos de pernos " y un incidente en STS-112 donde un conjunto de pirotecnia redundante no se disparó .

Supongamos 5*10^6 libras de empuje:

Entonces 4 alambres de acero de aproximadamente 60 mm de diámetro deberían ser suficientes.

Lo especial de un cohete no es su fuerza máxima a velocidad cero, sino el hecho de que la fuerza se genera de una manera que es independiente de la diferencia de velocidad en un medio en el que vuela el vehículo y se mantiene constante.

Fuente de la fuerza del alambre de acero:

Cable DIN3069 (DIN: Deutsche Industrie Norm, generalmente equivalente a alguna norma ISO)

Tabla de cargas de rotura (a partir de la página 21/22)

La parte superior naranja y los cables fuertes parecen ser un poco atípicos. Hay un video de F9-019 (Jason-3) en el mismo soporte. que muestra cables más delgados y sin tapa especial. Pero es una v1.1 de F9, por lo que algunas diferencias también pueden deberse a eso.

La parte más importante del mecanismo de sujeción son las abrazaderas que mantienen el cohete fijado al transportador/montador oa un banco de pruebas. Estos se adhieren directamente a la estructura octoweb justo encima de las campanas del motor. Hay una toma del lanzamiento en la introducción del webcast de SpaceX (puedes verla, por ejemplo, a los 7 segundos en el webcast de Thaicom 8 del que tomé esta imagen)

Este parece ser el viejo F9 v1.0 si no me equivoco. Más adelante en la intro hay otro detalle del lanzamiento a los 14s . Luego, en el mismo webcast, hay un primer plano de la versión actual a las 21:20 , pero desafortunadamente sin el lanzamiento real.

Acerca de la tapa naranja y los cables gruesos: se especula que se usa para simular el peso y algunos esfuerzos (por vibraciones, etc.) de la segunda etapa para verificar la integridad estructural de la etapa devuelta.

(Las imágenes usadas pertenecen a SpaceX)

El montaje de lanzamiento utilizado para los lanzamientos reales de SpaceX es capaz de mantener toda la potencia de la pila durante al menos 1 segundo antes de cada lanzamiento, y para las pruebas de fuego en caliente que suelen durar varios segundos.

Los de SpaceX son en algunos aspectos más simples (sin explosivos) pero en otros más complejos (se liberan a pedido) que los del transbordador espacial.

La pila en la imagen de arriba es la nueva plataforma de prueba en McGregor. Lo construyeron, pensamos probar un Falcon Heavy a pleno empuje, que es casi 5 millones de libras de empuje.

Usaron MUCHO concreto, excavado profundamente en el suelo, con mucha tierra/peso encima, para que el cohete no se lance con el soporte de lanzamiento conectado.