System tłumienia akustycznego () – zespół struktur stosowanych na stanowiskach startowych rakiet nośnych, mający na celu redukcję energii akustycznej generowanej podczas startu. W chwili zapłonu silników rakietowych gazy wylotowe przekraczają prędkość dźwięku, co prowadzi do powstawania fal uderzeniowych w wyniku kolizji strumienia gazów z powietrzem. Wytwarzany w ten sposób hałas może osiągać poziom około 200 dB, a odbite od powierzchni stanowiska startowego fale akustyczne są w stanie wywołać drgania zagrażające integralności rakiety, ładunku użytecznego oraz załogi. Dla zachowania bezpieczeństwa ładunku całkowity dopuszczalny poziom mocy akustycznej wynosi około 145 dB.
W celu rozproszenia mocy akustycznej podczas startu rakiety nośnej stosuje się systemy rozprowadzające duże ilości wody na powierzchnię stanowiska startowego oraz w jego rejonie. Woda absorbuje i tłumi fale dźwiękowe, ograniczając odbicia i rezonanse.
Implementacja
Roskosmos Na kosmodromie Bajkonur, od 1978 roku budowano kompleks startowy przeznaczony do wynoszenia rakiety Energia, który został wyposażony w rozbudowany system tłumienia akustycznego. Instalacja ta była zasilana z trzech naziemnych zbiorników o łącznej pojemności 18 000 m³ dostarczających wodę z maksymalnym natężeniem przepływu 18 m³/s.
NASA
Space Transportation System W ramach programu Space Transportation System na stanowiskach startowych LC-39A i LC-39B w Centrum Kosmicznym Johna F. Kennedy’ego zastosowano rozbudowany system tłumienia akustycznego. System ten uwalniał w czasie startu około 1,1 milionów litrów wody w ciągu zaledwie 41 sekund. Dane z misji STS-1 wykazały, że fala nadciśnienia wywołana pracą trzech silników RS-25 oraz segmentowych rakiet pomocniczych spowodowała utratę 16 i uszkodzenie 148 płytek osłony termicznej, co wymusiło modernizację systemu tłumienia akustycznego na obu platformach startowych.
Zmodernizowany układ, który funkcjonował do końca programu, korzystał ze zbiornika o pojemności 1,1 miliona litrów, z którego woda była uwalniana na 6,6 sekundy przed zapłonem głównych silników. Przepływała ona przez rurociągi o średnicy 2,1 m, a następnie przez sześć wież o wysokości 3,7 m, kierując strumienie na stanowisko startowe. Pełne opróżnienie systemu następowało w ciągu 41 sekund, a skuteczność tłumienia akustycznego sięgała redukcji do około 142 dB.
Charakterystyczne białe obłoki widoczne podczas startu wahadłowca nie stanowiły dymu, lecz parę wodną powstałą w wyniku gwałtownego odparowania olbrzymich ilości wody przez gazy wylotowe.
Antares Stanowisko startowe 0A w ośrodku Wallops Flight Facility wyposażone jest w wieżę wodną o wysokości 94 m i pojemności 950 000 litrów, która jest jedną z najwyższych tego typu konstrukcji na świecie. Dysze wodne umieszczone są pierścieniowo pod dyszami silników i kierują wodę bezpośrednio w strumień spalin, zapewniając przepływ do 15 m³/s. Dodatkowe zbiorniki o łącznej pojemności 380 000 litrów mogą być wykorzystywane podczas testów static-fire. Woda niewyparowana gromadzona jest w osadniku o powierzchni 1200 m², gdzie poddawana jest analizie przed odprowadzeniem.
Space Launch System Po zakończeniu programu Space Transportation System, stanowisko LC-39B zostało zmodernizowane dla potrzeb rakiety Space Launch System. SLS wykorzystuje dodatkowy silnik RS-25 oraz pięciosegmentowe boostery rakietowe, co wymusiło opracowanie nowego systemu tłumienia akustycznego. Modernizacja objęła wymianę około 400 kilometrów kabli miedzianych na 92 kilometry światłowodów oraz zwiększenie pojemności systemu do 1,5 milionów litrów. Maksymalne natężenie przepływu osiąga 4,2 milionów litrów na minutę. W grudniu 2018 roku przeprowadzono test systemu, wykorzystując 1,7 milionów litrów wody.
JAXA Japońska Agencja Badań Kosmicznych realizuje w ośrodku Noshiro Rocket Testing Center projekt określany jako dążenie do „najcichszego startu rakiety na świecie”. Obejmuje on instalację wodnego systemu tłumienia akustycznego oraz ścian akustycznych pochłaniających dźwięk. W 2017 roku przeprowadzono eksperyment H3 Scaled Acoustic Reduction Experiment, który dostarczył dodatkowych danych dotyczących charakterystyki hałasu generowanego podczas startu.
Przypisy
Kategoria:Astronautyka Kategoria:Akustyka