Entegre Kafes Yapısı - Integrated Truss Structure

ISS güneş enerjisi dizilerinin ve çelik kafes yapısının EVA görünümü. Beyaz kaplama, mikro meteorlardan korunmak için Kevlar panellerdir.
Patlatılmış görünümde Ağustos 2021 itibariyle ISS öğeleri.

Entegre Kafes yapı ( ITS ) arasında Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) bağlı sekansını düzenlenmiş bir doğrusal oluşur kafes çeşitli basınçsız bileşenler, lojistik taşıyıcıları olarak monte edildiği radyatör , güneş panelleri ve diğer ekipmanlar. ISS'ye bir veri yolu mimarisi sağlar. Yaklaşık 110 metre uzunluğunda olup alüminyum ve paslanmaz çelikten yapılmıştır .

Kafes bileşenleri

2019 yılında kafes çelik yapı, iskele tarafı radyatörler ve güneş enerjisi dizilerinin yüksek irtifa görünümü

Tüm kafes kiriş bileşenleri, planlanmış uç konumlarına göre adlandırılmıştır: başucu için Z, sancak için S ve iskele için P, numara sıralı konumu gösterir. S0 makası, Destiny'nin başucu konumuna merkezi olarak monte edildiğinden ve ne sancak ne de iskele tarafı olduğundan yanlış bir adlandırma olarak kabul edilebilir .

Üretme

NASA Astronot Reid Wiseman, kafes yapısının çelik çerçevesini inceliyor

ISS makas segmentleri edildi fabrikasyon onun tesislerinde Boeing Huntington Beach, California , MICHOUD Meclisi Tesisi içinde New Orleans, Louisiana , Marshall Uzay Uçuş Merkezi'nden içinde Huntsville, Alabama ve içinde Tulsa, Oklahoma . Kafesler daha sonra son montaj ve kontrol için Kennedy Uzay Merkezi'nin Uzay İstasyonu İşleme Tesisine nakledildi veya sevk edildi .

Yapısal çerçeve, hassas döküm , çelik sıcak haddeleme , sürtünmeli karıştırma ve TIG kaynak işlemleri dahil olmak üzere çeşitli imalat işlemleri kullanılarak yapılmıştır .

Z1 kafes

Z1 kafes
Z1 Truss modülün üstünde

Ekim 2000'de STS-92'de başlatılan ilk kafes parçası Z1 kafes kirişi . Kontrol momenti jiroskopu (CMG) tertibatları, elektrik kabloları, iletişim ekipmanı ve uzay istasyonunun statik elektrik yükünü nötralize etmek için tasarlanmış iki plazma kontaktörü içerir. .

Z1 kafes kirişin bir diğer amacı, STS-120 sırasında P5 kafes kirişin sonuna taşınana kadar "P6 kafes kiriş ve güneş dizisi" için geçici bir montaj konumu olarak hizmet etmekti. Ana kafes kirişin bir parçası olmasa da, Z1 kafes kiriş, ISS için ilk kalıcı kafes işi yapısıydı, bir kirişe çok benziyordu ve istasyonun ana kafes kirişlerinin veya omurgalarının gelecekte eklenmesi için zemin hazırlıyordu. Paslanmaz çelik, titanyum ve alüminyum alaşımlarından yapılmıştır.

Z1 kafes kirişinin büyük kısmı basınçsızken, en alt noktasını Unity'nin başucu portuna bağlayan bir Ortak Yanaşma Mekanizması (CBM) portuna sahiptir ve astronotların Unity ile kafes arasındaki elektriksel topraklama kayışlarını sorunsuz bir şekilde bağlamasına izin veren küçük bir basınçlı kubbe içerir. bir EVA. Ek olarak, Z1'in CBM'sinin içindeki kubbe, depolama alanı olarak kullanılabilir.

Z1 makası ayrıca öne bakan bir Manuel Yanaşma Mekanizması (MBM) halkasına sahiptir. Bu MBM bir liman değildir ve basınçlı veya elektrikle çalışmaz, ancak herhangi bir pasif CBM'yi bağlamak için bir el aleti ile çalıştırılabilir . Z1 kafesin MBM'si, STS-98 sırasında Destiny laboratuvarı Unity düğümüne yanaşırken , PMA-2'yi geçici olarak tutmak için yalnızca bir kez kullanıldı . Nisan 2002'de yakındaki S0 makasının kurulumundan bu yana, MBM'ye erişim engellendi.

Ekim 2007'de, P6 kafes elemanının Z1'den bağlantısı kesildi ve P5'e taşındı; P6 şimdi kalıcı olarak P5'e bağlanacak. Z1 makası artık yalnızca CMG'leri, iletişim ekipmanını ve plazma kontaktörlerini barındırmak için kullanılmaktadır; ayrıca, Z1 artık yalnızca Unity'ye (Düğüm 1) bağlanıyor ve artık diğer uzay istasyonu öğelerini barındırmıyor.

Aralık 2008'de, Ad Astra Rocket Şirket onun bir uçuş test sürümünü yerleştirmek için NASA ile bir anlaşma duyurdu VASIMR reboost görevlerini devralacak istasyondaki iyon iticilerimden. 2013 yılında, itici modülünün 2015 yılında Z1 makasının üzerine yerleştirilmesi amaçlandı. NASA ve Ad Astra, VASIMR motorunun geliştirilmesi için 2015 yılında üç yıla kadar bir sözleşme imzaladı. Ancak, 2015 yılında NASA uçuş planlarını sonlandırdı. VF-200'ü ISS'ye. Bir NASA sözcüsü, ISS'nin "motorların istenen performans seviyesi için ideal bir gösteri platformu olmadığını" belirtti. ( Yörüngesini korumak için bir iyon iticisi kullanan bir uzay aracı örneği , motoru çok düşük bir yörüngeyi korumasını sağlayan Gravity Field ve Steady-State Ocean Circulation Explorer idi.)

STS-92 mürettebatı tarafından Uluslararası Uzay İstasyonuna kurulan Z1 Truss'un farklı görünümlerini gösteren bir animasyon.
Bu 2001 fotoğrafı, Z1 Kafes'in güneş enerjisi dizileri ve modüller arasında kritik bir unsur olduğu kafes kirişinin alternatif konfigürasyonunu göstermektedir.
Sefer 11 komutanı Sergei K. Krikalev , Z1 kafes kubbesinin içinde.

S0 makas

S0 makas
ABD laboratuvarına bağlanan S0 kafes çelik montaj yapısı

S0 kirişi ( Merkez Entegre Kafes Montajı Sancak 0 Kafes olarak da adlandırılır ), Uzay İstasyonunun merkezi omurgasını oluşturur. Nisan 2002'de STS-110 sırasında Destiny Laboratuvar Modülünün üstüne eklenmiştir . S0, gücü basınçlı istasyon modüllerine yönlendirmek ve modüllerden gelen ısıyı S1 ve P1 Kafeslerine iletmek için kullanılır. S0 kirişi ISS'ye kenetlenmemiştir, ancak dört Modülden Kafes Yapısına (MTS) paslanmaz çelik payanda ile bağlanmıştır.

P1, S1 kafes kirişler

S1 kafes
P1 kafes

P1 ve S1 kafes kirişleri ( Liman ve Sancak Tarafı Termal Radyatör Kafesleri olarak da adlandırılır ) S0 kirişine bağlıdır ve Canadarm2 ve astronotları uzay istasyonu ile birlikte çalışma sahalarına taşımak için arabaları içerir . Her biri 290 kg (637 lb) susuz amonyak üç ısı atma radyatöründen geçirmektedir. S1 makası STS-112'de Ekim 2002'de, P1 makası ise Kasım 2002'de STS-113'te fırlatıldı. S1 ve P1 yapılarının detaylı tasarımı, testi ve inşaatı McDonnell Douglas (şimdi Boeing) tarafından Huntington'da yapıldı. Plaj, CA. Yapı için ilk parçalar 1996'da kesildi ve ilk kafes kirişin teslimatı 1999'da gerçekleşti.

P2, S2 makasları

P2 ve S2 kafes kirişleri, Space Station Freedom'ın orijinal tasarımında roket iticileri için konumlar olarak planlandı . ISS'nin Rus kısımları da bu yeteneği sağladığından , Space Station Freedom tasarımının yeniden başlatma kabiliyetine artık o konumda ihtiyaç duyulmadı. Yani P2 ve S2 iptal edildi.

P3/P4, S3/S4 makas tertibatları

P3/P4 Truss'un bileşenleri ve ayrıntılı olarak açılması (Animasyon)
P3/P4 kafes
S3/S4 makas

P3/P4 kafes düzeneği, Uzay Mekiği Atlantis STS-115 görevi tarafından kuruldu , 9 Eylül 2006'da fırlatıldı ve P1 segmentine bağlandı. P3 ve P4 segmentleri birlikte bir çift güneş dizisi , bir radyatör ve güneş dizilerini hedefleyecek ve P3'ü P4'e bağlayan bir döner eklem içerir. Kurulumu sırasında döner mafsal boyunca güç akışı yoktu, bu nedenle P4 güneş paneli kanatları tarafından üretilen elektrik istasyonun geri kalanında değil, yalnızca P4 segmentinde kullanılıyordu. Daha sonra Aralık 2006'da, istasyonun STS-116 tarafından büyük bir elektrik yeniden kablolaması bu gücü tüm şebekeye yönlendirdi. P3/P4'ün ayna görüntüsü olan S3/S4 kiriş tertibatı, 11 Haziran 2007'de yine Uzay Mekiği Atlantis tarafından STS-117 uçuşu , 13A görevi sırasında kuruldu ve S1 kiriş segmentine monte edildi.

Başlıca P3 ve S3 alt sistemleri, Segmentten Segmente Bağlantı Sistemini (SSAS), Solar Alpha Döner Bağlantıyı (SARJ) ve Basınçsız Kargo Taşıyıcı Bağlantı Sistemini (UCCAS) içerir. P3 kafes segmentinin birincil işlevleri, iki UCCAS platformuna bağlı yüklere mekanik, güç ve veri arayüzleri sağlamaktır; SARJ aracılığıyla güneş takibi veya dizilerin güneşi takip edecek şekilde döndürülmesi için eksenel indeksleme; Mobil Taşıyıcı için hareket ve şantiye yerleşimi . P3/S3 birincil yapısı, altıgen şekilli bir alüminyum yapıdan yapılmıştır ve dört bölme ve altı longon içerir . S3 truss , ilk olarak 2009 zaman diliminde başlatılan ve kurulan EXPRESS Lojistik Taşıyıcı konumlarını da destekler .

P4 ve S4 Fotovoltaik Modüllerinin (PVM) ana alt sistemleri, iki Solar Array Wings (SAW), Fotovoltaik Radyatör (PVR), Alpha Joint Interface Structure (AJIS) ve Modified Rocketdyne Truss Eklenti Sistemi (MRTAS) ve Beta'yı içerir. Gimbal Meclisi (BGA).

P5, S5 kafes kirişler

P5 kafes
S5 makas

P5 ve S5 kafes kirişleri, sırasıyla P6 ve S6 kafes kirişlerini destekleyen konektörlerdir. P3/P4 ve S3/S4 kafes kiriş tertibatlarının uzunluğu, Uzay Mekiği'nin kargo bölmesi kapasitesi ile sınırlıydı , bu nedenle kafes kirişi uzatmak için bu küçük (3,37 m uzunluğunda) konektörlere ihtiyaç duyuldu. P5 makası, STS-116 görevinin ilk EVA'sı sırasında 12 Aralık 2006'da kuruldu . S5 truss, STS-118 göreviyle yörüngeye getirildi ve 11 Ağustos 2007'de kuruldu.

P6, S6 makasları

P6 makas
Yer değiştirmeden sonra P6 makası
S6 makas

P6 kirişi, P4 kirişinde SAW'nin etkinleştirilmesinden önce istasyon için gerekli elektriği üreten büyük bir Solar Array Wing (SAW) içerdiğinden eklenecek ikinci kiriş segmentiydi . Başlangıçta Z1 kirişine monte edilmişti ve SAW'si STS-97 sırasında uzatılmıştı , ancak SAW, STS-116 ve STS- sırasında P4 ve S4 kafes kirişlerindeki SAW'lara yer açmak için her seferinde bir buçuk kat katlandı. 117 sırasıyla. Mekik görevi STS-120 (montaj görevi 10A ), P6 kirişini Z1'den ayırdı, onu P5 kirişine yeniden monte etti, radyatör panellerini yeniden yerleştirdi ve SAW'larını yeniden yerleştirmeye çalıştı. Bir SAW (2B) başarıyla konuşlandırıldı, ancak ikinci SAW (4B), devreye almayı geçici olarak yaklaşık %80'de durduran önemli bir yırtılma geliştirdi. Bu daha sonra düzeltildi ve dizi artık tamamen konuşlandırıldı. Daha sonraki bir montaj görevi (sıra dışı STS-119 ), dördüncü ve son güneş enerjisi dizileri ve radyatörleri sağlayan S6 kirişini S5 kirişi üzerine monte etti.

Makas Galerisi

Kafes alt sistemleri

Güneş dizileri

Bir akordeon gibi katlanmış güneş dizisinin yakından görünümü.

Uluslararası Uzay İstasyonu arasında 'in ana kaynağı enerji dört büyük ABD yapımı dan fotovoltaik diziler bazen olarak anılacaktır halen istasyonda, Güneş Dizi Wings (SAW). İlk dizi çifti, 2000 yılının sonlarında STS-97 sırasında Z1'in üzerine başlatılan ve kurulan P6 kafes segmentine eklenmiştir . P6 segmenti, Kasım 2007'de STS-120 sırasında P5 makas segmentine cıvatalanarak nihai konumuna taşındı . İkinci dizi çifti Eylül 2006'da STS-115 sırasında başlatıldı ve kuruldu , ancak Aralık 2006'da istasyonun elektrik kablolarının yeniden döşenmesi sırasında STS-116'ya kadar elektrik sağlamadılar . Üçüncü dizi çifti Haziran 2007'de STS-117 sırasında kuruldu . Son bir çift STS-119'da Mart 2009'da geldi . Rus yapımı Bilim Güç Platformu aracılığıyla daha fazla güneş enerjisi mevcut olacaktı , ancak iptal edildi.

Güneş dizisi kanatlar her biri, uzun geniş 12 m (39 ft) ile 34 m (112 ft) kütlesinin yaklaşık 1100 kg (2400 Ib) sahip, ve yaklaşık 30 üretebilir kW arasında DC gücü. Aralarında dağıtım direği bulunan iki fotovoltaik battaniyeye bölünürler. Her battaniyede 16.400 silikon fotovoltaik hücre vardır , her hücre 8 cm x 8 cm ölçülerindedir ve her biri 4.100 diyotlu 200 hücreden oluşan 82 aktif panelde gruplandırılmıştır .

Her bir battaniye çifti, uzaya kompakt teslimat için bir akordeon gibi katlandı . Yörüngeye girdikten sonra, her bir battaniye çifti arasındaki yerleştirme direği, diziyi tam uzunluğuna kadar açar. Beta Gimbal Meclisi (BGA) olarak bilinen Gimbal'ler , Uluslararası Uzay İstasyonuna maksimum güç sağlamak için dizileri Güneş'e bakacak şekilde döndürmek için kullanılır .

Zamanla, kanatlardaki fotovoltaik hücreler, 15 yıllık hizmet ömrü için tasarlanmış olarak kademeli olarak bozuldu. Bu P6 makas kanatları güçlendirmek için 2000 ve 2006 yılında P6 ve P4 Kafes ile, piyasaya ilk dizilerle özellikle dikkat çekicidir, Haziran 2021 yılında NASA iki ölçek büyütme versiyonlarını başlattı Açma Güneş dizisiyle gemiye SpaceX Dragon 2 görevi SpaceX CRS-22 ve SpaceX CRS-25 ve SpaceX CRS-26'da dört tane daha fırlatmaya hazırlanıyor . Bu diziler daha hafiftir ve mevcut dizilerden daha fazla enerji üretir. Kanatların orta kısmı boyunca uzunluklarının üçte ikisine kadar yerleştirilmek üzere tasarlanmıştır. P6 kafes direk kutularına yeni diziler için destek braketleri takma çalışmaları Expedition 64 üyeleri tarafından başlatıldı . İlk iki diziyi P6 braketlerine yerleştirme ve yerleştirme çalışmaları , Expedition 65'ten Shane Kimbrough ve Thomas Pesquet tarafından üç uzay yürüyüşünde başarıyla gerçekleştirildi .

Solar alfa döner eklem

Alfa ortak güneşi takip etmek için güneş diziler sağlayan ana döner eklem ise; nominal çalışmada alfa eklemi her yörüngede 360° döner (ancak ayrıca bkz . Gece Planörü modu ). Bir Solar Alpha Döner Bağlantısı (SARJ), P3 ve P4 makas segmentleri arasında, diğeri ise S3 ve S4 makas segmentleri arasında yer alır. Çalışırken, bu eklemler, güneşe doğru yönlendirilmiş dıştan takma kiriş segmentlerinde güneş dizisi kanatlarını tutmak için sürekli olarak döner. Her bir SARJ 10 fit çapındadır, yaklaşık 2.500 pound ağırlığındadır ve yatak tertibatları ve bir servo kontrol sistemi kullanılarak sürekli olarak döndürülebilir. Hem iskele hem de sancak tarafında, tüm güç SARJ'deki Hizmet Aktarma Tertibatından (UTA) geçer. Rulo halka tertibatları, verilerin ve gücün dönen arayüz üzerinden iletilmesine izin verir, böylece asla gevşemek zorunda kalmaz. SARJ, Lockheed Martin ve taşeronları tarafından tasarlandı, üretildi ve test edildi .

Solar Alpha Döner Mafsalları, ITS'nin dış bölümlerinin Güneş'i döndürmesine ve izlemesine izin veren Tahrik Kilidi Takımları içerir . DLA bir bileşeni a, pinyon bir olarak hizmet devir halkası ile birleşir boğa dişli . Her SARJ'de yörüngede yedeklilik sağlayan iki yarış halkası ve iki DLA vardır, ancak alternatif yarış halkasını kullanmak için DLA'ları ve Trundle Rulman Tertibatlarını ( TBA'ları) yeniden konumlandırmak için bir dizi uzay yürüyüşü gerekecektir . STS-122 üzerinde ISS'ye yedek bir DLA getirildi .

2007'de, sancak SARJ'de ve iki beta yalpa tertibatından (BGA) birinde bir sorun tespit edildi. Bağlantı mekanizmasındaki bir paletin aşırı ve erken aşınması nedeniyle hasar meydana geldi. SARJ, sorun teşhisi sırasında donduruldu ve 2008'de sorunu çözmek için palete yağlama uygulandı.

Güç koşullandırma ve depolama

Sıralı şönt birimi (SSU), güneşlenme periyotları sırasında - dizilerin güneşi işaret etme periyotları sırasında güç topladığı zaman - toplanan güneş enerjisini kabaca düzenlemek için tasarlanmıştır. 82 ayrı dizi veya güç hattı dizisi, güneş enerjisi dizisinden SSU'ya yol açar. Her bir dizinin çıkışını şöntleme veya kontrol etme, aktarılan güç miktarını düzenler. Düzenlenmiş voltaj ayar noktası, IEA'da bulunan bir bilgisayar tarafından kontrol edilir ve normalde yaklaşık 140 volta ayarlanır. SSU, tüm çalışma koşulları için çıkış voltajını maksimum 200 V DC'nin altında tutmak için bir aşırı voltaj koruma özelliğine sahiptir. Bu güç daha sonra BMRRM üzerinden IEA'da bulunan DCSU'ya iletilir. SSU 32 x 20 x 12 inç (81 x 51 x 30 cm) boyutlarında ve 185 pound (84 kg) ağırlığındadır.

S4, P4, S6 ve P6 Kafesleri üzerinde yer alan her bir pil takımı, 24 adet hafif lityum iyon pil hücresinden ve ilgili elektrikli ve mekanik ekipmandan oluşur. Her akü grubu 110 Ah (396.000  C ) (başlangıçta 81 Ah) ve 4 kWh (14 MJ) etiket kapasitesine sahiptir  . Bu güç, sırasıyla BCDU ve DCSU aracılığıyla ISS'ye beslenir.

Piller, istasyonun yaşam destek sistemlerini ve deneylerini sürdürmek için asla güçsüz kalmamasını sağlar. Yörüngenin güneş ışığı kısmında piller yeniden şarj olur. Nikel-hidrojen pillerin tasarım ömrü 6,5 yıldı, bu da istasyonun beklenen 30 yıllık ömrü boyunca birden çok kez değiştirildikleri anlamına geliyor. Bataryalar ve batarya şarj/deşarj üniteleri, Boeing ile sözleşme kapsamında Space Systems/Loral (SS/L) tarafından üretilmektedir . P6 makasındaki Ni-H2 piller, 2009 ve 2010'da Uzay Mekiği misyonları tarafından getirilen daha fazla Ni-H2 pil ile değiştirildi. Nikel-hidrojen pillerin tasarım ömrü 6,5 yıldır ve %35 deşarj derinliğinde 38.000 şarj/deşarj döngüsünü aşabilir. Her bir pil 40 x 36 x 18 inç (102 x 91 x 46 cm) ölçülerindeydi ve 375 pound (170 kg) ağırlığındaydı.

2017'den 2021'e kadar nikel-hidrojen piller, lityum iyon pillerle değiştirildi . 6 Ocak 2017'de Expedition 50 üyeleri Shane Kimbrough ve Peggy Whitson , ISS'deki en eski pillerden bazılarını yeni lityum iyon pillere dönüştürme sürecini başlattı. Expedition 64 üyesi Victor J. Glover ve Michael S. Hopkins , kampanyayı 1 Şubat 2021'de tamamladı. İki pil teknolojisi arasında bir takım farklılıklar var. Bir fark, lityum iyon pillerin iki kat şarjı kaldırabilmesidir, bu nedenle değiştirme sırasında yalnızca yarısı kadar lityum iyon pile ihtiyaç duyulmuştur. Ayrıca, lityum iyon piller, eski nikel-hidrojen pillerden daha küçüktür. Li-Ion piller tipik olarak Ni-H2 pillerden daha kısa ömürlü olmalarına rağmen, dikkate değer bir bozulmaya uğramadan önce çok sayıda şarj/deşarj döngüsünü sürdüremedikleri için, ISS Li-Ion piller 60.000 döngü ve on yıllık kullanım ömrü için tasarlanmıştır; orijinal Ni-H2 pillerin tasarım ömrü 6,5 yıldır.

Mobil Taban Sistemi

Mobil Taban Sistemi (MBS), Canadarm2 ve Dextre robotik kollarını S3 ve P3 makasları arasında 108 metrelik raylardan aşağı taşıyan bir platformdur ( Mobil Taşıyıcı üzerine monte edilmiştir ) . Rayların ötesinde Canadarm2, alfa döner mafsalı aşabilir ve S6 ve P6 kafes kirişindeki kıskaç fikstürlerine yer değiştirebilir . STS-120 sırasında Astronot Scott Parazynski , 4B güneş dizisindeki bir yırtılmayı onarmak için Orbiter Boom Sensörünü kullandı.

Kafes ve güneş enerjisi dizisi montaj sırası

eleman Uçuş Lansman tarihi uzunluk
(m)
Çap
(m)
Kütle
(kg)
Z1 kafes 3A— STS-92 11 Ekim 2000 4.6 4.2 8755
P6 kafes — güneş dizisi 4A— STS-97 30 Kasım 2000 18.3 10.7 15.824
S0 makas 8A— STS-110 8 Nisan 2002 13.4 4.6 13.971
S1 kafes 9A— STS-112 7 Ekim 2002 13.7 4.6 14,124
P1 kafes 11A - STS-113 23 Kasım 2002 13.7 4.6 14.003
P3/P4 kafes—güneş dizisi 12A— STS-115 9 Eylül 2006 13.7 4.8 15.824
P5 kafes-ara parçası 12A.1— STS-116 9 Aralık 2006 3.37 4.55 1.864
S3/S4 kafes—güneş dizisi 13A— STS-117 8 Haziran 2007 13.7 10.7 15.824
S5 kafes-ara parçası 13A.1— STS-118 8 Ağustos 2007 3.37 4.55 1.818
P6 kafes—güneş dizisi (yer değiştirme) 10A— STS-120 23 Ekim 2007 18.3 10.7 15.824
S6 kafes—güneş dizisi 15A - STS-119 15 Mart 2009 13.7 10.7 15.824
ISS Kafes Bileşenleri

Teknik planlar

Ayrıca bakınız

Referanslar