Fiabilidad de pernos explosivos e iniciadores redundantes

Los pernos explosivos se utilizan a menudo para la separación de la etapa y la carga útil. Si solo uno de los muchos pernos explosivos utilizados no se rompe en dos pedazos, la carga útil del cohete puede perderse. ¿Se utiliza más de un detonador para iniciar las cargas explosivas de estos pernos, junto con circuitos eléctricos separados para el control? Varios iniciadores y sus conexiones agregarán muy poco peso, pero la probabilidad de falla debería ser mucho menor.

Los cables adicionales pesarían mucho más que los detonadores adicionales.
Recuerdo haber leído sobre dispositivos como el detonador estándar de la NASA . Dichos dispositivos pirotécnicos y su equipo de activación asociado son bastante elaborados y complejos para garantizar que se garantice prácticamente al 100 % que no se dispararán cuando no se supone que deben hacerlo, pero que se garantice prácticamente al 100 % que se dispararán total y completamente cuando lo hagan. se supone que. En otras palabras, se invirtió mucho diseño para garantizar que estos dispositivos fueran tan infalibles como cualquier otra cosa que pudiera hacerse.
@Anthony X gracias por el enlace a la página de Wikipedia. Hay otro enlace a este PDF osti.gov/scitech/servlets/purl/71636 Incluso se hicieron fotos en serie de rayos X de alta velocidad para estudiar la ignición de los detonadores. El intervalo de tiempo entre dos destellos de rayos X fue de 1 microsegundo o menos.
Quizás de interés tangencial; el programa de televisión británico (yo) Top Gear perdió su orbitador (construyeron un transbordador en un garaje usando un Reliant Robin Car como orbitador) cuando uno de los tres pernos explosivos no detonó. Puedes verlo aquí: youtube.com/watch?v=pJdrlWR-yFM

Respuestas (3)

A veces pueden hacer su trabajo demasiado bien, o explotar algunas cosas cuando se supone que no deben hacerlo, pero nunca he oído hablar de una falla. Normalmente se usan en un par redundante disparado casi simultáneamente donde cualquiera de los dos hará el truco. La electrónica que los dispara también es redundante. Si su pirotecnia no hace su trabajo, estaré dispuesto a apostar 20: 1 a que se debió a que a) no había energía, o b) el software o el controlador hicieron un boo boo y no intentaron dispararlo .

Si se usa un par redundante de detonadores y uno falla pero el otro enciende el piro, ¿es posible descubrir después que uno de los dos falló?
Usualmente no....
A modo de comentario de Organic Marble en otra Q, parece que uno de un par redundante en una plataforma de lanzamiento del transbordador falló en STS-112 . Es más fácil notarlo en un pirotecnia que permanece en el suelo, presumiblemente.
Para cualquier otra persona que se pregunte: "La causa más probable de esta anomalía es una conexión intermitente abierta o de alta resistencia en la ruta de cobre HDP SYS A FIRE 1 en la interfaz del protector del conector 50J61 20-6 al conector GSE. [...] a no se pudo identificar la causa única de la falla"

Encontré un documento sobre ese tema:
Apollo Spacecraft & Saturn V Launch Vehicle Pyrotechnics / Explosive Devices

Algunas citas:

  • Más de 210 artefactos pirotécnicos por Misión Apolo.
  • Todos los dispositivos requerían alta confiabilidad y seguridad.
  • La mayoría de los dispositivos se clasificaron como críticos para la seguridad de la tripulación o críticos para la misión.
  • Cuando no era posible una redundancia completa del sistema, se usaban cartuchos redundantes o cartuchos individuales con iniciadores duales.
  • Por lo general, dos sistemas separados y eléctricamente independientes operaban en paralelo y proporcionaban redundancia completa en el circuito de disparo.
  • Nunca se detectaron fallas de ningún dispositivo pirotécnico durante ninguna de las misiones Apolo.
@Jan Doggen gracias por editar, se ve mucho mejor ahora.
Me parece que leí en alguna parte que durante el programa del transbordador hubo una falla pirotécnica: la tuerca frágil de uno de los postes de sujeción del SRB no se encendió. Dice aquí: en.wikipedia.org/wiki/Frangible_nut que tal falla no obstaculizaría el lanzamiento, pero aún así, una falla de cualquier dispositivo de este tipo en cualquier lugar podría sugerir la posibilidad de una falla eventual de otro dispositivo de este tipo en algún lugar más crítico.
@AnthonyX es probable que haya leído sobre un problema que ocurrió con los pirotecnia en una tuerca de sujeción SRB. Cada nuez tenía 2 sistemas pirotécnicos independientes que se suponía que disparaban simo. Cualquiera de los sistemas era adecuado para hacer el trabajo. Una vez, un sistema en una nuez no se disparó. Fue rastreado hasta un protector de conector defectuoso en el circuito.

Sé de al menos una falla pirotécnica de la NASA, aunque podría decirse que no fue realmente culpa de los pirotécnicos en sí. Ocurrió en el lanzamiento del Skylab 1 en 1973, la propia estación espacial no tripulada en ese momento en un Saturno V modificado. El anillo entre etapas entre la primera y la segunda etapa no pudo separarse de la segunda etapa porque la carga de forma lineal (LSC) solía cortar ellos separados no dispararon completamente.

Había detonadores en ambos extremos del LSC. Cuando se disparó el primero, la detonación se propagó parcialmente alrededor del anillo hasta que fue detenida por una sección de LSC que había sido dañada por el impacto del escudo de micrometeoritos que se había desprendido del Skylab 63 segundos después del lanzamiento. (El impacto provocó que una sección del explosivo se quemara, no detonara). Aunque la segunda señal de disparo se envió 100 ms después de la primera, el anillo se había separado lo suficiente como para separar los conectores eléctricos, por lo que la señal de disparo no llegó al segundo detonador. (Supongo que la segunda señal de disparo se retrasó para minimizar las fuerzas de choque en la estructura).

El anillo adaptador, que pesaba alrededor de 5 toneladas, permaneció unido al lanzador durante todo el camino hasta la órbita. Esto provocó serios problemas térmicos alrededor de los motores, pero lo toleraron. Y afortunadamente hubo margen de masa suficiente para que el lanzamiento tuviera éxito; si esta hubiera sido una misión lunar Apolo, el margen de masa más pequeño habría forzado un aborto.

Este es un buen ejemplo de cómo las fallas pueden acumularse rápidamente de maneras imprevistas, engañando a los ingenieros de diseño incluso cuando incluyen redundancia.

Consulte "Informe de evaluación de vuelo del vehículo de lanzamiento Saturn V SA-513 Skylab 1", MPR-SAT-FE-73-4. Lo encontré en línea.