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Sep 25, 2023

Préparation de l'adaptateur

La NASA se prépare à appliquer une isolation en mousse pulvérisée (SOFI) à l'extérieur de

La NASA se prépare à appliquer de l'isolant en mousse pulvérisée (SOFI) à l'extérieur de l'adaptateur d'étape du véhicule de lancement (LVSA) qui volera dans le cadre du lanceur spatial (SLS) lors de la mission d'exploration-1 (EM- 1). Le LVSA est une structure d'espacement conique d'environ trente pieds sur trente pieds qui relie le haut de l'étage central SLS à l'étage supérieur du système de propulsion cryogénique provisoire (ICPS) qui volera sur EM-1.LVSA :

Construit par la NASA et le maître d'œuvre Teledyne Brown Engineering, le LVSA commencera bientôt les préparatifs au National Center for Advanced Manufacturing dans le bâtiment 4707 du Marshall Space Flight Center (MSFC) à Huntsville, Alabama, pour quelques mois de travail d'application de mousse.

Après quelques travaux supplémentaires chez Marshall, le LVSA sera expédié au Kennedy Space Center (KSC) en Floride l'année prochaine.

L'article de vol est la deuxième unité complétée; la première unité, un article de test structurel, a été utilisée dans des tests structurels intégrés à Marshall cette année avec les autres éléments qui relient le vaisseau spatial Orion à l'ICPS et au SLS. Dans le bâtiment 4707 à Marshall, une zone propre est prête pour les travaux d'application de mousse.

La NASA et Teledyne Brown ont récemment terminé le soudage majeur du LVSA à l'Advanced Weld Facility de Marshall. La structure est principalement composée de seize panneaux en alliage d'aluminium 2195.

"2195 panneaux [et] 2219 anneaux", a noté Jon Street, responsable de la fabrication du LVSA au sein de la direction de l'ingénierie Marshall. "C'est un anneau segmenté en bas [et] une pièce forgée solide qui est usinée en un anneau à l'avant." (2219 est un autre alliage d'aluminium qui est largement utilisé sur les structures SLS Core Stage.)

En raison de ses dimensions, l'adaptateur devait d'abord être soudé en deux cônes, avant et arrière, qui ont ensuite été soudés pour compléter la structure.

"Je n'ai pas d'outil qui puisse atteindre vingt-huit pieds de haut", a ajouté Street. "Nous construisons d'abord le cône avant avec des soudures verticales et il y en a huit. Cela prend environ cinq semaines pour le faire. Fondamentalement, ce que nous faisons, c'est de souder sept des joints, puis nous devons le mesurer pour déterminer le final longueur d'arc pour le haut et le bas que nous devons faire pour maintenir un cône.

"Cela prend environ une semaine de numérisation et d'analyse. Ensuite, nous coupons ce dernier et nous le soudons. Donc, une fois que vous faites ce cône, vous êtes coincé avec ce cône, donc le diamètre supérieur et inférieur doit être [correct] ."

"Je le construis comme un gâteau - je retire l'avant, reconfigure l'outil, puis je construis l'arrière, et c'est un cône, donc j'essaie d'atteindre un diamètre cible, mais je n'essaie pas d'obtenir trop petit ou trop court non plus. Alors je dois gérer tout ça.

"Une fois que nous avons soudé ces deux ensemble, je veux m'assurer que la bride est centrée - l'axe vers le haut du cône - puis une fois que j'ai soudé ce bas, je coupe cette zone de joint médiane et charge le cône supérieur dessus, et puis commencez à couper jusqu'à ce que j'obtienne les deux pièces là où j'en ai besoin. Parce que vous devez avoir les panneaux assez plats - vous ne pouvez pas avoir de "marche" dedans.

"La partie conique avec laquelle les gens ont des problèmes est que si je la coupe pour qu'elle corresponde à un diamètre, je pourrais la couper pour qu'elle soit trop courte. Vous ne pouvez pas la souder à moins d'avoir les deux diamètres corrects, donc le plus grand défi était de maintenir axial centre et parallélisme."

Les panneaux ont été soudés à l'aide d'un soudage par friction-malaxage conventionnel, tandis que les soudures circonférentielles des anneaux vers le haut et le bas ont utilisé un soudage par friction-malaxage auto-réactif. Les anneaux en haut et en bas de l'adaptateur, également appelés brides, sont des points de fixation structurels aux autres parties du lanceur.

La bride inférieure est essentiellement identique aux brides qui seront sur les éléments de la scène principale et sera boulonnée à la bride supérieure de la jupe avant lors de l'intégration du véhicule dans le bâtiment d'assemblage du véhicule au Kennedy Space Center en Floride. La bride supérieure de l'adaptateur se fixera avec un joint frangible à l'ICPS.

Pendant le vol, la pile Orion-ICPS se séparera de l'étage central au niveau de la bride supérieure du LVSA, le LVSA restant attaché à l'étage central.

Pose de mousse TPS :

Contrairement aux tests statiques du STA effectués au sol, l'unité de vol a besoin d'une protection thermique contre le chauffage atmosphérique qu'elle verra pendant l'ascension, elle a donc reçu une couche d'apprêt en vue de l'application d'une isolation en mousse pulvérisée par-dessus.

"Il y a des charges thermiques assez élevées à certains endroits", a déclaré Mindy Nettles, le responsable SLS de la LVSA, à propos de l'exigence d'isolation. "Nous n'avons aucune exposition à la cryo, c'est juste le chauffage de l'ascension."

Une fois le travail commencé, la première tâche consiste à préparer la surface, en commençant par le nettoyage.

"La première chose que nous ferons est une lingette au solvant. Nous essuyerons tout le matériel avec un… nettoyant que nous utilisons pour ces substrats", Michael Frazier, chef de la division des matériaux non métalliques chez Marshall's Materials and Processes Lab ajouté.

Ensuite, les zones de soudure où les panneaux ont été assemblés côte à côte et de haut en bas seront peintes avec un apprêt.

"Les panneaux sont pré-apprêtés et nous remplirons ensuite les zones de soudure", a déclaré Amy Buck, experte en systèmes de protection thermique au laboratoire des matériaux et des procédés de Marshall. "Nous roulerons ce matériau avec seulement des rouleaux à peinture - c'est pourquoi nous avons essayé de minimiser la zone que nous devions faire.

"Ainsi, les panneaux ont été pré-apprêtés avec un processus de pulvérisation, puis nous effectuerons le processus de laminage sur les plages de soudure. Et une fois que nous aurons terminé, nous commencerons l'application de mousse."

"Nous avons une équipe de techniciens très qualifiés qui sont prêts à faire ce travail."

Le type de mousse à vaporiser utilisé sur le LVSA sera un vaporisateur manuel. Bien que similaire en chimie, chacun des trois processus d'application de mousse utilisés sur le matériel SLS a sa propre formulation.

Outre la mousse de pulvérisation manuelle, il existe une mousse pulvérisée par robot (également appelée "pulvérisation automatique") qui est utilisée à l'installation d'assemblage de Michoud à la Nouvelle-Orléans sur les barils des grands réservoirs de propulseur Core Stage, et une mousse de coulée qui est utilisée pour le matériel avec des formes plus complexes, comme les conduites d'alimentation et les vannes de propulseur Core Stage.

La mousse à pulvérisation manuelle a été choisie pour le LVSA pour plusieurs raisons.

"C'est l'un des plus gros pulvérisateurs manuels jamais réalisés", a expliqué Buck. "Nous n'avons pas l'équipement pour faire la pulvérisation automatique dans cette installation. L'équipement automatique que nous avons ici chez Marshall est beaucoup plus petit, nous avons donc dû revenir à un processus manuel pour faire l'article plus volumineux ici. Nous allons donc diviser divisez-le en sections et faites une section à la fois. »

"Cette mousse de pulvérisation manuelle que nous avons ici est plus robuste en ce qui concerne les températures et les humidités dans lesquelles vous pouvez l'appliquer", a ajouté Frazier. "Nous pouvons appliquer cela à température ambiante. La mousse appliquée par robot qui va sur les réservoirs [Core Stage propulseur] [nécessite] une cabine à température et humidité contrôlées pour effectuer cette opération.

"Ils sont pulvérisés à des températures beaucoup plus élevées, en termes d'environnement, et à des humidités beaucoup plus faibles que ce que nous sommes capables de faire ici avec la mousse à pulvérisation manuelle. [La pulvérisation manuelle] nous donne plus de portée, plus de capacité pour appliquer de la mousse."

De plus, étant donné que le véhicule SLS Block 1 n'est prévu pour voler qu'une seule fois, la production de cet adaptateur d'étage est un travail "unique", tout comme l'opération de moussage pour celui-ci.

Les pulvérisations se feront à la main ; deux techniciens debout sur un élévateur alterneront à l'aide d'un pistolet à main.

"Nous avons une unité de distribution portable qui transportera les matériaux en mousse", a déclaré Buck. "Il y aura deux matériaux composants qui resteront séparés jusqu'à ce qu'ils arrivent dans le pistolet. Ainsi, lorsqu'ils se rejoindront dans le pistolet, ils iront directement sur le substrat, puis réagiront et s'élèveront. Donc, en fait, ils commencent immédiatement lorsqu'ils pénètrent dans le pistolet. le pistolet."

Les matériaux resteront au sol avec des tuyaux pour chacun allant jusqu'au pistolet où ils sont combinés.

"Ce sera un pistolet pulvérisateur, deux gars actionnant un pistolet", a expliqué Buck.

"Ils s'éteindront au fur et à mesure qu'ils monteront. Le matériau qui se trouve dans les deux tambours restera au sol avec l'équipement de pompage proprement dit sera également au sol et le matériau passera ensuite par des tuyaux. Il n'y aura que deux les gars et un tuyau avec le pistolet."

L'équipe s'est entraînée pour le travail en pulvérisant sur un panneau d'essai.

"Nous avons l'un des panneaux - un seizième de l'article complet - dans notre autre centre de développement et nous avons pulvérisé dessus pour que tout soit parfait", a-t-elle expliqué. "Nous pulvérisons toute la superficie, puis ici où se trouve cette rampe, là où elle va vers la bride [inférieure], nous en pulvériserons également une partie.

"Ainsi, nos techniciens en mousse pulvérisée ont travaillé sur la façon de fabriquer cette rampe à partir d'un processus manuel dans un filet de pulvérisation, afin qu'ils n'aient pas à revenir en arrière et à raser [la mousse] pour obtenir cette rampe. Ils vont construire tout en pulvérisant l'article. »

Pour le LVSA, les techniciens pulvériseront des bandes alternées sur un panneau à la fois.

"[Pour] cette opération particulière, nous allons masquer seize bandes verticales, car c'est à peu près la limite que le gars peut faire dans le chariot dans lequel il va monter", a expliqué Frazier. "Donc, nous masquons tout sauf les bandes sur lesquelles nous allons travailler. Nous pulvériserons cette bande puis nous retirerons le masquage."

"Nous allons en fait alterner un espace pour ne pas pulvériser sur l'article à côté. Et puis après avoir fait ces seize pulvérisations alternées, nous reviendrons et ferons celles qui sont entre les deux.

"Nous utilisons ce que nous appelons un tie-coat - vous devez en fait préparer la surface de la mousse que vous avez pulvérisée. Vous la coupez, puis vous la nouez, c'est un matériau adhésif que vous mettez là-dedans. Vous laissez cela sécher et ensuite vous pulvérisez de la mousse dans ces seize autres segments alternés que vous avez."

Au fur et à mesure qu'ils accumulent la mousse, ils utiliseront un outil pour mesurer jusqu'à ce qu'ils atteignent l'épaisseur spécifiée.

"Nous avons une jauge dualscope, qui est une jauge à courants de Foucault", a noté Frazier. "Nous touchons en fait la surface de la mousse et elle peut lire la distance au métal qui se trouve derrière elle sur le substrat."

Les travaux sont prévus pour durer quelques mois.

"Nous aurons l'article jusqu'en décembre pour y travailler, pour le pulvériser", a déclaré Buck. "Nous avons environ deux mois de travail sur la mousse et environ un mois d'apprêt."

Comme pour la peinture de maison, la plupart du temps, il s'agit de s'installer pour faire un spray.

"Il y a probablement plus de temps passé à préparer le matériel et à le préparer qu'à l'opération réelle de mettre la mousse et la peinture. C'est plus de masquage, d'enlèvement et de durcissement, de laisser les choses passer par le processus normal, puis de vérifier Il y a beaucoup de [travail en plus] simplement d'appliquer le matériau au matériel.

Prochaines étapes:

Une fois l'application de la mousse terminée, le LVSA sera déplacé vers une autre zone pour des travaux supplémentaires.

"Quand nous aurons terminé, nous passerons à un autre bâtiment, plus haut, et nous fixerons l'assemblage de joints fragiles", a déclaré Nettles. "Teledyne Brown finira ensuite des travaux à l'intérieur du cône, certaines plateformes internes qui doivent servir au travail pour arriver à l'étape de cryopropulsion (l'ICPS) puis nous monterons à bord de la barge Pegasus et nous irons au Cap ."

Nettles a déclaré que le voyage en barge pour l'adaptateur de Marshall à Kennedy est actuellement prévu pour l'été de l'année prochaine.

Le LVSA prendra éventuellement sa place sur la fusée du VAB à Kennedy, lorsqu'il sera empilé sur la scène principale. Il sera soulevé dans High Bay 3 et positionné au-dessus de la jupe avant, où les travailleurs sur une plate-forme surélevée au niveau E installeront 360 boulons autour de la circonférence où les brides des deux pièces se rencontrent.

Le même type de mousse pulvérisée manuellement sera ensuite utilisé pour "fermer" les brides boulonnées.

Quelque temps plus tard, l'ICPS sera soulevé dans la cellule d'intégration High Bay 3 et attaché à l'assemblage de joint frangible sur le dessus du LVSA.

(Images: NASA et Philip Sloss via L2 qui comprend des présentations, des vidéos, des graphiques et des mises à jour internes - interactives avec de vrais ingénieurs SLS - sur le SLS et le HLV, disponibles sur aucun autre site. Rendu SLS par l'artiste L2 Nathan Koga. La galerie complète des images L2 de Nathan (SpaceX Dragon vers MCT, SLS, Commercial Crew et plus) peuvent être * trouvées ici *))

Pour rejoindre L2, cliquez ici : //www.nasaspaceflight.com/