Con un millón de libras de empuje y muchos g de aceleración y una fracción significativa de ag de vibración, conectar el motor al cohete no puede ser trivial.
En el lanzamiento, la masa es muy alta y tal vez la inercia mantiene bajas las vibraciones de baja frecuencia, pero a medida que se agotan los propulsores, tal vez eso se vuelve menos efectivo.
¿Se transmite el empuje del motor a través de la tobera directamente al armazón del cohete? ¿Hay algún intento de amortiguar la vibración?
Acabo de encontrar este video después de ver el de la respuesta de @jlansey a continuación. Puede ver que el motor se mueve verticalmente, pero el marco de prueba no. Al menos en esta configuración de prueba, hay amortiguadores en alguna parte.
En esos automóviles de estilo antiguo que quemaban gasolina de finales del siglo XIX, XX y principios del XXI, los motores tenían soportes de motor : bujes o soportes de goma o algo similar que permitía al motor cierto grado de movimiento/vibración. ¿Los motores de cohetes en vehículos tripulados tienen algo análogo? Supongo que las limitaciones de vibración para los lanzamientos tripulados son más estrictas que para las misiones no tripuladas.
Encontré esta respuesta sobre el aislamiento de vibraciones de los SRB para ser potencialmente utilizados como vehículos de lanzamiento tripulados interesante y relacionado, pero se enfoca en ciertos modos de vibración característicos de los SRB que están casi terminados y básicamente son tubos huecos.
He logrado confirmar que al menos el montaje SSME al Space Shuttle Orbiter no tiene ningún amortiguador, como se muestra en este diagrama.
La parte superior del dispositivo se atornilla directamente a la estructura de empuje del Orbiter. La parte inferior se atornilla directamente al cabezal de potencia SSME. La interfaz es un cojinete esférico "simple". No hay disposición para ningún tipo de cumplimiento.
El dibujo es del libro de datos de bolsillo del motor principal del transbordador espacial Rocketdyne RI/RD87-142 , página 2-78.
Este documento tiene más información sobre el cojinete del cardán.
El cojinete de cardán proporciona un medio para unir el motor al vehículo mientras permite que el motor gire (gimballed) alrededor de sus dos ejes. Esto es necesario para orientar el vector de empuje del motor para la dirección del vehículo, a la manera del timón de un barco. El cojinete del cardán está atornillado al vehículo por su brida superior y al motor por su brida inferior. Soporta 7,480 libras de peso del motor y resiste más de 500,000 libras de empuje. Es una junta universal de rótula en la que las superficies esféricas cóncavas y convexas del asiento, el cuerpo y el bloque se entrelazan. El contacto deslizante se produce entre estas superficies a medida que se angula el rodamiento. Los insertos de Fabroid ubicados en las superficies de contacto deslizantes reducen la fricción que se produce durante la angulación del cojinete del cardán. El cojinete, que se instala durante el montaje del motor,
Recorté esta imagen para mostrar el área de la interfaz del motor. Puede ver el lado del vehículo del cojinete esférico en el centro de la abertura. ¡El patrón de pernos coincide con el dibujo!
Los dispositivos de varilla de empuje verdes son los actuadores de control de vector de empuje, los círculos rojos son cubiertas para los orificios donde se montan las turbobombas de baja presión.
Editar: información sobre la estructura de empuje desde aquí :
La estructura de empuje interna soporta los tres SSME. La sección superior de la estructura de empuje soporta el SSME superior y la sección inferior de la estructura de empuje soporta los dos SSME inferiores. La estructura de empuje interna incluye los SSME, las estructuras de armadura de reacción de carga, los accesorios de la interfaz del motor y la estructura de soporte del actuador. Admite las SSME, las turbobombas de baja presión SSME y las líneas de propulsión. Los dos puntos de conexión de popa del orbitador/tanque externo interactúan con los accesorios de los largueros.
La estructura de empuje interna se compone principalmente de 28 miembros de armadura unidos por difusión y mecanizados. En la unión por difusión, las tiras de titanio se unen bajo calor, presión y tiempo. Esto fusiona las tiras de titanio en una sola masa hueca y homogénea que es más liviana y resistente que una pieza forjada. Al observar la sección transversal de una unión por difusión, no se ve ninguna línea de soldadura. Es un metal base homogéneo, pero compuesto de piezas unidas por enlace por difusión. (En OV-105, la estructura de empuje interna es forjada). En áreas seleccionadas, la construcción de titanio está reforzada con puntales tubulares de boro/epoxi para minimizar el peso y agregar rigidez. Esto redujo el peso en un 21 por ciento, aproximadamente 900 libras.
Finalmente encontré una imagen decente de la estructura de empuje. Es del libro de Dennis Jenkins Space Shuttle, edición de 1992, página 140.
El proceso de arrancar un motor de cohete está altamente controlado y coreografiado. No arranca de 0 a varias g en un instante. Por lo general, toma uno o dos segundos. La combustión en sí también está muy optimizada para evitar que se acumulen inestabilidades, lo que minimiza la vibración. Aquí hay un video del transbordador espacial donde también encienden cada uno de los 3 motores en un momento ligeramente diferente (no sé si esto es común.
Otra razón final por la que probablemente no tengan amortiguadores es la eficiencia, no hay forma de absorber la fuerza sin una pérdida de eficiencia, generalmente como calor. La misma razón por la que las bicicletas de alto rendimiento no tienen amortiguadores.Marshall y los ingenieros norteamericanos idearon tres cambios en la segunda etapa. Instalaron un acumulador de gas helio en la línea LOX del motor central. Este depósito sirvió para amortiguar las oscilaciones de presión del fluido, manteniéndolas desfasadas con las vibraciones de la estructura de empuje y los motores.
Sí, usan amortiguadores. En este caso se llama "acumulador". El problema surgió durante el lanzamiento del Apolo 6". El "efecto de resonancia" u "oscilaciones pogp" apareció abruptamente durante los primeros 2 minutos de vuelo. El pogo surge fundamentalmente porque tienes fluctuaciones de empuje en los motores. Esas son características normales de los motores. los motores tienen lo que podría llamarse ruido en su salida porque la combustión no es del todo uniforme, por lo que tiene esta fluctuación en el empuje de la primera etapa como una característica normal de todos los motores encendidos.
Ahora, a su vez, el motor se alimenta a través de una tubería que saca el combustible de los tanques y lo alimenta al motor. La longitud de ese tubo es algo así como un tubo de órgano, por lo que tiene una cierta frecuencia de resonancia propia y realmente oscilará como lo hace un tubo de órgano.
La estructura del vehículo se parece mucho a un diapasón, por lo que si lo golpea bien, oscilará hacia arriba y hacia abajo longitudinalmente. En un sentido general, es la interacción entre las diversas frecuencias lo que hace que el vehículo oscile.
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