La tuerca frangible es un componente utilizado en muchas industrias, pero más comúnmente por la NASA [ cita requerida ] , para cortar conexiones mecánicas. Es, por definición, una tuerca frangible explosivamente . El perno permanece intacto mientras que la tuerca en sí se divide en dos o más partes. [1]
Las tuercas frangibles aseguraban los propulsores sólidos del transbordador espacial , que estaban atornillados a la plataforma de lanzamiento móvil (MLP) hasta el despegue. En el transbordador, se separaban utilizando detonadores estándar de la NASA (NSD) y cartuchos de refuerzo explosivos. El transbordador espacial utilizó dos NSD y cartuchos de refuerzo para la tuerca frangible sobre cada uno de los cuatro pernos de 28 pulgadas de largo (71 cm) y 3,5 pulgadas de diámetro (8,9 cm) que sujetaban cada SRB al MLP. Una vez que se produjo la detonación, el transbordador se elevó y se liberó del MLP. La tuerca rota y los fragmentos de la detonación fueron capturados por material de absorción de energía, como espuma metálica , encerrado en un contenedor de explosión para evitar daños al transbordador. En caso de falla del NSD o de separación incompleta de la tuerca del perno, el SRB tenía suficiente empuje para romper el perno y lanzarse sin obstáculos.
En el lanzamiento, dos dispositivos pirotécnicos o explosivos "rompen" una tuerca frangible en dos mitades, lo que permite que el perno, que está bajo alta tensión, se expulse hacia el sistema de postes de sujeción y libere el transbordador espacial del MLP. Una serie de factores actúan para reducir o interrumpir la velocidad de expulsión del perno. En el despegue, un perno que no se expulse antes del primer movimiento del transbordador espacial, que ocurre aproximadamente entre 200 y 250 milisegundos después de la ignición, se atasca y/o se aprieta y provoca un bloqueo. [2]
Cada tuerca frangible tiene dos huecos separados 180 grados entre sí, donde se instalan un dispositivo pirotécnico, o cartucho de refuerzo, y un detonador. Al despegar, cada detonador recibe una señal de "disparo", que a su vez activa los cartuchos de refuerzo, lo que hace que la tuerca frangible se fracture. Aunque en realidad solo se necesita uno para disparar y romper la tuerca frangible, se utilizan dos cartuchos de refuerzo/detonadores para tener redundancia. Se ha determinado que la diferencia en el tiempo de funcionamiento del cartucho de refuerzo de los dos lados disminuye la velocidad inicial del perno y se ha determinado que es un factor importante que contribuye a que los pernos se enganchen. [2]
La tuerca frangible ha sido modificada para incorporar un conjunto de cruce que "vincula" pirotécnicamente los dos cartuchos detonadores/reforzadores en cada tuerca frangible, lo que da como resultado la detonación de ambos lados en 50 microsegundos o menos, frente a 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, lo que reduce la probabilidad de que se enganche un perno. Después de completar una extensa calificación de componentes y pruebas de certificación del sistema para demostrar que se había logrado el objetivo de diseño de 50 microsegundos o menos, el diseño del sistema de cruce fue aprobado para el vuelo. El primer vuelo que utilizó este nuevo diseño ocurrió en el STS-126 . El sistema de cruce se instaló en las ocho ubicaciones de sujeción de los propulsores de combustible sólido. [2]
También se utilizaron tuercas frangibles para separar los dos elementos estructurales de popa del tanque externo antes de la inserción orbital. Los pernos de sujeción se introducían mediante la fuerza explosiva de los NSD y un resorte en una cavidad del puntal del tanque. Las tuercas y todas las piezas residuales de los NSD quedaban atrapadas en un conjunto de cubierta dentro del transbordador.
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