Main Engine Cutoff (MECO)
Die Abschaltsequenz
Um die Triebwerke so schnell und so sicher wie möglich abzuschalten, wurde die Abschaltsequenz entwickelt. In einem ersten Schritt wird die Turbine der Hochdruck-Sauerstoff-Turbopumpe durch langsames Schließen des Sauerstoffvorbrenner-Sauerstoffventils (MOV) gedrosselt, um den Sauerstofffluß schneller als den Wasserstofffluß zu reduzieren. Dadurch wird das Mischungsverhältnis der Treibstoffe reduziert und die Verbrennungstemperaturen gesenkt. Die initiale Schließrate des Sauerstoffvorbrenner-Sauerstoffventils (OPOV) ist auf 45 % je Sekunde limitiert damit die Schubdrosselung nicht mehr als 700.000 Pfund je Sekunde beträgt (ICD-Anforderung zum Schutz der Orbiter-Struktur vor Zerstörung).
Die anfängliche Schließrate des Wasserstoffvorbrenner-Sauerstoffventils (FPOV) ist so angepaßt, daß sichergestellt ist, daß die Sauerstoffseite zuerst heruntergefahren wird. Die Einstellungen des Sauerstoffvorbrenner- und des Wasserstoffvorbrenner-Sauerstoffventils während des restlichen Abschaltvorgangs erfolgt so, daß eine Balance von niedrigem Mischungsverhältnis der Treibstoffe und maximalem Sauerstoffdruckabfall gehalten wird, gerade so, daß kein heißes Gas zurück in den Oxidator fließt (Bild 1).
Bild 1: Die Turbinenleistung wird durch Schließen der Vorbrennerventile heruntergefahren. (Grafik: NASA via Biggs) |
Das Hauptsauerstoffventil (MOV) schließt so schnell wie möglich, um den gesamten Sauerstofffluß zu beenden. Die Schließrate ist jedoch auf 40 % je Sekunde limitiert, da zunächst noch ausreichen Sauerstoff fließen muß, um den Druck in der Hauptbrennkammer (MCC-Druck) höher als den Turbineneinlaßdruck zu halten. Jede weitere Verminderung des Druckes zurück zu den Turbinen würde einen Anstieg des Turbinendruckgradienten und potentiell eine überhöhte Turbinengeschwindigkeit zur Folge haben (Bild 2).
Bild 2: Beenden des Sauerstoffzufuhr durch Schließen des Hauptsauerstoffventils (MOV) (Grafik: NASA via Biggs) |
Das Kammerkühlventil wird teilweise geschlossen, um den Kühlfluß zur Hauptbrennkammer und der Düse zu erhöhen, da diese einer erhöhten Wärmebelastung durch die Triebwerksdrosselung ausgesetzt sind (Bild 3).
Bild 3: Erhöhung der Triebwerkskühlung durch teilweisen Schluß des Kammerkühlventils. (Grafik: NASA via Biggs) |
Das Hauptwasserstoffventil wird für eine Sekunde offen gehalten, damit ein wasserstoffreicher Shutdown sichergestellt wird. Danach werden Hauptwasserstoffventil und Kammerkühlventil so schnell wie möglich, ohne daß die Hochdruck-Wasserstoff-Turbopumpe beschädigt wird, geschlossen. Während die Hochdruck-Wasserstoff-Turbopumpe langsamer wird, ist es nötwendig, daß die Pumpe weiter pumpt. Sollte die Flußrate durch die Pumpe einen kritischen Wert unterschreiten, würde die überschüssige Energie durch Verdampfung des flüssigen Wasserstoffs freigesetzt werden. Die Umwandlung vom flüssigen in den gasförmigen Zustand würde zum Verlust der axialen Schubkontrolle und signifikanter innerer Reibung führen. Nach fünf Sekunden ist die Geschwindigkeit der Hochdruck-Wasserstoff-Turbopumpe niedrig genug (unter 7.000 upm), damit der "boilout"-Effekt keinen Schaden mehr anrichten kann (Bild 4).
Bild 4: Vermeidung des Boilout-Effektes durch langsamen Schluß des Hauptwasserstoffventils (MFV). (Grafik: NASA via Biggs) |
letztes Update: 11. September 2005, 20:39:41
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