Nuez frangible - Frangible nut

La tuerca frangible es un componente utilizado en muchas industrias, pero más comúnmente por la NASA , para cortar conexiones mecánicas. Es, por definición, una nuez explosivamente partible . El perno permanece intacto mientras que la tuerca se divide en dos o más partes.

Transbordador espacial

Las tuercas frangibles aseguraron los propulsores de cohetes sólidos (SRB) del transbordador espacial , que estaban atornillados a la plataforma del lanzador móvil (MLP) hasta el despegue. En el transbordador, se separaron mediante un detonador estándar de la NASA (NSD). El transbordador espacial usó dos NSD para la tuerca frangible encima de cada uno de los cuatro pernos de 28 pulgadas de largo (71 cm) y 3,5 pulgadas de diámetro (8,9 cm) que sujetan cada SRB al MLP. Una vez que ocurrió la detonación, el transbordador se liberó del MLP. La tuerca rota y cualquier fragmento de la detonación fue capturado por material de absorción de energía, como espuma metálica , para evitar daños en la lanzadera. En caso de falla del NSD, o espacio incompleto entre la tuerca y el perno, el SRB tenía suficiente empuje para romper el perno y lanzar sin obstáculos.

También se utilizaron tuercas frangibles para la separación de los dos accesorios estructurales de popa del tanque externo antes de la inserción orbital. Los pernos de fijación fueron impulsados ​​por la fuerza explosiva de los NSD y un resorte en una cavidad en el puntal del tanque. Las tuercas y todas las piezas residuales de las NSD quedaron atrapadas en un conjunto de cubierta dentro de la lanzadera.

En el lanzamiento, dos dispositivos pirotécnicos o explosivos "rompen" una tuerca frangible en dos mitades, permitiendo que el perno, que está bajo alta tensión, se expulse al sistema de postes de sujeción y libere el transbordador espacial del MLP. Varios factores actúan para ralentizar o interrumpir la velocidad de expulsión del perno. En el despegue, un perno que no se expulsa antes del primer movimiento del transbordador espacial, que ocurre aproximadamente 200-250 milisegundos después de la ignición, se atasca y / o se pellizca y resulta en un bloqueo.

Cada tuerca frangible tiene dos huecos separados 180 grados, donde se instalan un dispositivo pirotécnico o cartucho de refuerzo y un detonador. En el despegue, cada detonador recibe una señal de "fuego", que a su vez inicia los cartuchos de refuerzo, provocando la fractura de la tuerca frangible. Aunque en realidad solo se requiere uno para disparar y romper la tuerca frangible, se utilizan dos cartuchos de refuerzo / detonadores para redundancia. Se ha determinado que la diferencia en el tiempo de funcionamiento del cartucho de refuerzo de los dos lados disminuye la velocidad inicial de los pernos y se determina que es un factor importante que contribuye a que los pernos se cuelguen.

La tuerca frangible ha sido modificada para incorporar un ensamblaje cruzado que pirotécnicamente "une" los dos cartuchos de refuerzo / detonadores en cada tuerca frangible, lo que resulta en la detonación de ambos lados dentro de 50 microsegundos o menos, en comparación con una diferencia típica de aproximadamente 250 microsegundos experimentada antes de esta modificación de diseño. Con la reducción del tiempo, se logra una mayor velocidad inicial, reduciendo así la probabilidad de que el perno se cuelgue. Después de completar una extensa prueba de calificación de componentes y certificación del sistema para demostrar que se había logrado el objetivo de diseño de 50 microsegundos o menos, se aprobó el diseño del sistema de cruce para el vuelo. El primer vuelo de este nuevo diseño está en STS-126. El sistema de cruce está instalado en las ocho ubicaciones de sujeción de los propulsores de cohetes sólidos.

Referencias

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