Wie wirken sich Orbital-Boosts auf die strukturelle Integrität der ISS aus?

Ich bin seit meiner Zeit bei KSP neugierig auf diese Frage geworden, und die Suche hat nicht viel gebracht.

Im Simulator kann der Bau großer Stationen auch ohne simulierte Mikroatmosphäre dazu führen, dass diese schon beim geringsten Drehmoment instabil werden und anfangen zu "wackeln".

Es scheint im Spiel etwas übertrieben zu sein, aber irgendetwas sagt mir, dass ihre strukturellen Steifheits- und Biegsamkeitswerte vielleicht nicht so weit entfernt sind?

Als sie also die ISS bauten und die Länge der Station verlängerte, bis die Solaranlagen installiert waren, waren die Re-Boosts für das zusätzliche Drehmoment und den außermittigen Schub verantwortlich, vielleicht mit Drosselung?

Ich möchte nur sehen, ob die strukturelle Integrität jemals für Re-Boosts bei der aktuellen Größe der Station in Betracht gezogen wurde, ob es vielleicht ein Papier gibt?

Extra ist für Informationen zu außermittigen Schub- und Massenschwerpunktsüberlegungen und -kompensationen. (Aktive Systeme würden ein zusätzliches Drehmoment hinzufügen, wurde dies berücksichtigt?)

Meinst du wirklich "strukturelle Integrität"? Dinge können unerwünschte oder sogar unangenehme Vibrationen haben, ohne ihre strukturelle Integrität zu verlieren. Dinge können auch vibrieren, und diese Vibrationen können aufgrund von struktureller Dämpfung und innerer Reibung langsam abklingen, ohne "instabil" zu sein. Ich denke, das wird eine interessante Frage, aber die Terminologie muss vielleicht zuerst ein wenig angepasst werden.
@uhoh Ich denke, ich meine speziell "strukturelle Belastungen", insbesondere bei Verbindungsteilen wie den Docking-Adaptern, die sich zum Gesamtzustand der "strukturellen Integrität" summieren. Ich dachte, wenn ein Re-Boost nicht gedrosselt oder ein signifikantes Drehmoment oder Stress verursacht würde, könnte dies die Gesamtlebensdauer der Station beeinträchtigen und auch für zukünftige große interplanetare Lebensräume in Betracht gezogen werden.

Antworten (2)

Ja. Es wird berücksichtigt (sorry, ich weiß nicht genau wie viel, aber wahrscheinlich eine Menge - sie verfolgen zum Beispiel das Drehmoment an einzelnen Schrauben während des Baus). Sie hatten vor einiger Zeit einen Unfall, bei dem ein Triebwerk anfing zu feuern und wild zu oszillieren, was dazu führte, dass die ganze Station wackelte und zitterte, ein bisschen wie in KSP. Obwohl die aufgebrachten Kräfte die Konstruktionsbeschränkungen überschritten, zeigten spätere Analysen, dass kein wirklicher Schaden angerichtet worden war. Trotzdem muss für alle Beteiligten Braunhosenzeit gewesen sein.

Onboard-Aufnahmen des Vorfalls:

Hier können Sie Suni Williams über den Heimtrainer sprechen hören. Beachten Sie, dass sie erwähnt, dass es nicht direkt mit den Wänden gekoppelt ist, da die Bewegungen des Radfahrers Energie in die Struktur einbringen und die Solaranlagen dazu bringen würden, auf und ab zu vibrieren:

Wenn sie also auf die Vibrationen des Heimtrainers achten, verbringen sie sicherlich viel Zeit damit, alle Kräfte und Spannungen und Schwingungen zu berechnen, die bei einem Neustart auftreten.

Eine weitere interessante Belastungsquelle für die Struktur, die in KSP absolut nicht modelliert ist, besteht darin, dass die ISS so groß ist, dass sich die verschiedenen Enden oder Ecken auf deutlich unterschiedlichen Umlaufbahnen befinden und daher relativ zueinander driften möchten. Dies führt zu einer regelmäßigen, langsamen Kompression und Expansion der Struktur (und verursacht zweifellos ein paar Knarren und Knacken).

Nach dem Andocken werden beide Fahrzeuge für eine Weile in einen freien Drift versetzt, um unnötige Vibrationen, Drehmomente und Belastungen zu vermeiden. Das angedockte Fahrzeug kann sanft hin und her schaukeln und Energie durch Reibung abbauen, bevor es langsam eingezogen und fest verriegelt wird.

Tut mir leid, dass ich keine spezifischen Daten zum Re-Boost habe, aber die Aufmerksamkeit, die der Struktur geschenkt wird, ist SEHR detailliert, wie oben zu sehen ist, und daher erhält der Re-Boost zweifellos die angemessene Aufmerksamkeit.

Gute Antwort im Allgemeinen. Ich würde hinzufügen, dass es buchstäblich ein ganzes Team von Leuten gibt, deren Aufgabe es ist, genau das zu analysieren. Triebwerkszündungen, unterschiedliche Fluglagen, thermische Bedingungen, Andocklasten, Vibrationen aufgrund von Besatzungsaktivitäten, EVA-Lasten und unerwartete Abweichungen.

Dieses Papier beschreibt Tests aus dem Jahr 2010, bei denen Triebwerke auf der ISS speziell gezündet wurden, um die resultierenden Vibrationen zu analysieren und sie mit den theoretischen Modellen zu vergleichen.

Modalanalysen, Modellvalidierungen und Korrelationen werden für die verschiedenen Konfigurationen der Internationalen Raumstation (ISS) durchgeführt. Während der ISS-Stufe ULF4 wurden drei Dedicated Thruster Firings (DTF)-Tests durchgeführt; Dieses Dokument konzentriert sich auf die Analyse und die Ergebnisse des DTF S4-1A, das am 11. Oktober 2010 stattfand. Das Ziel dieser Analyse ist die Validierung und Korrelation analytischer Modelle, die zur Verifizierung der kritischen dynamischen Belastungen der ISS-Schnittstelle verwendet werden.

Ein weiteres Papier zur strukturellen Verifikation im Allgemeinen:

Dieses Papier soll dem Leser einen Überblick über einige der wichtigsten Entscheidungen geben, die während der strukturellen Überprüfungsplanung für die Elemente des US-On-Orbit-Segments (USOS) getroffen wurden, sowie die vielen durchgeführten strukturellen Tests und strukturellen Analysen zusammenfassen über seine wichtigsten Elemente.

Ich wollte nur sagen, dass das zweite Dokument, das Sie verlinkt haben, fantastisch ist, in sehr einfachem Englisch geschrieben und sehr leicht zu verstehen ist. Besonders interessant ist die Metrik „Leak Before Burst“. Dasselbe gilt für „dedizierte Testartikel, die später im Programm zu Flugartikeln umgebaut werden. […] Daher verlangte [das Programm], dass an keiner dieser Hardware Testlasten durchgeführt werden und dass Testlasten angewendet werden diese Elemente verursachen keine dauerhafte nachteilige Verformung.“