Orbital ersättningsenhet

Orbital replacement units (eller on-orbit replaceable unit ) ( ORUs ) är nyckelelement i den internationella rymdstationen som lätt kan ersättas när enheten antingen passerar sin designlivslängd eller misslyckas. ORU:er är delar av huvudsystemen och delsystemen i de externa delarna av ISS, ingen är avsedd att installeras inuti de trycksatta modulerna. Exempel på ORU:er är: pumpar, lagringstankar, kontrollboxar, antenner och batterienheter. Sådana enheter ersätts antingen av astronauter under EVA eller av Dextre (SPDM) robotarm. Alla lagras på de tre externa stuvningsplattformarna (ESP) eller de fyra Express Logistics Carriers (ELC) monterade på den integrerade trussstrukturen (ITS).

Placering av ESP:er och ELC:er på den internationella rymdstationen .

Introduktion

ISS Integrated Truss Structure som beskriver alla Orbital Replacement Units in situ

Medan reservdelar/ORU rutinmässigt togs upp och ner under ISS:s livstid via rymdfärjans återförsörjningsuppdrag, låg det en stor betoning [ ^{förtydligande behövs ]} när stationen ansågs vara färdig.

Flera skytteluppdrag ägnades åt leverans av ORU:er med hjälp av stödbärarstrukturer/-pallar, varav några låg kvar i lastutrymmet, några som placerades ut och hämtades och andra pallar som var designade för att avlägsnas från nyttolastfacket av RMS och placeras på lastutrymmet. station.

Utplacerbara pallflygningar inkluderade STS-102 med extern stuvningsplattform ESP-1, STS-114 med ESP-2, STS-118 med ESP-2, STS-129 med Express Logistics Carrier ELC-1 och ELC-2, STS-133 med ELC-4 och STS-134 med ELC-3.

Andra sätt för ORU-leverans inkluderade:

Sidoväggsmonterade ORU:er, såsom BCDU:er, förs regelbundet och transporterades till ISS via EVA:er.

Dessutom tre flygningar av Integrated Cargo Carrier (ICC) som stannade kvar i lastutrymmet på flyg STS-102 , STS-105 och STS-121 ; en användning av ICC-Lite på STS-122 (en förkortad version av ICC); två användningar av ICC-Vertical Light Deployable på STS-127 som ICC-VLD och STS-132 som ICC-VLD2, som utplacerades och hämtades under uppdraget; och fem användningar av Lightweight MPESS Carrier (LMC) på STS-114 , STS-126 , STS-128 , STS-131 och STS-135 , LMC var inte designad för att användas och förblev i skyttelns nyttolastutrymme under hela flygningen .

Hittills, förutom rymdfärjans uppdrag, användes endast ett annat transportsätt av ORUs av stationen, det japanska lastfartyget HTV-2 levererade en FHRC och CTC-4 via sin exponerade pall (EP), och HTV-4 levererade en Main Bus Switching Unit (MBSU) och en Utility Transfer assembly (UTA).

Metoder för ORU-transport till ISS

Main Bus Switching Unit (MBSU) ORU på nyttolastfackets sidovägg under STS-120
ESP-2-plattformen monterad på Quest-modulen (pall utplacerad)
ELC-3 i greppet av Endeavours robotarm STS-134 (pall utplacerad)
ICC i den främre änden av nyttolastfacket STS-102 (hålls kvar i nyttolastfacket under hela flygningen)

ICC-Lite nyttolaststruktur STS-122 (behålls i nyttolastutrymmet under hela flygningen)
ICC-VLD på RMS under STS-127 (pall utplacerad och hämtad)
LMC på baksidan av nyttolastfacket STS-131 (hålls kvar i nyttolastfacket under hela flygningen)
HTV-2 exponerad pall med FHRC och CTC4 under preflight (pall utplacerad och hämtad)

Typer av ORU

Orbitala ersättningsenheter är delar av huvudsystemen och delsystemen i de externa delarna av ISS. Påverkar styrningen av kylsystemet, rörelsen och styrningen av solpanelerna och SARJ samt strömflödet genom hela stationen från solpaneler till värmeavvisningssystemet som en del av det externa aktiva termiska styrsystemet (EATCS ) . Samt lagringstankar för syre som en del av stationen Environmental Control and Life Support System ( ECLSS). ORU:er kan vara hårdvara som radiatorer, eller helt enkelt batterier eller kommunikationsantenner, i princip vilket element som helst som lätt kan tas bort och bytas ut vid behov.

Stationens utbytbara modulära karaktär gör att dess livslängd kan förlängas långt utöver dess ursprungliga designlivslängd, teoretiskt sett.

ORU:er och robotarmar

ORU:er som ska hanteras av Dextre har tillbehör utformade för att kunna gripas med ORU/Tool Changeout Mechanisms (OTCM) på änden av varje arm. H-fixturen är för massiva föremål och/eller för att stabilisera Dextre , den vanligaste är en Micro-fixtur (även känd som en Micro-square) och den Micro-Conical Fitting används i trånga utrymmen. En Modified Truncated Cone (MTC) Target används för att visuellt rada upp Dexters arm för att ta tag i en fixtur. Alla ORU med en gripfixtur kan flyttas av Canadarm2 .

Orbital replacement unit (ORU) reservdelar

(Vikt, beskrivning och aktuell plats för reservdelen på stationen)

Flera reservdelar

Flex Hose Rotary Coupler (FHRC) vikt ca. 900 lb × 1 enhet vardera på S1 & P1 Truss. FHRC tillhandahåller överföring av flytande ammoniak över Thermal Radiator Rotary Joint (TRRJ) mellan P1 (FHRC SN1001) & S1 (FHRC SN1002) fackverkssegment och värmeavvisningssystemradiatorerna (HRSRs).

Tre reservdelar – ESP-2 FRAM-7 (kölsida) FHRC SN1003, ESP-3 FRAM-2 (översida) FHRC SN1004, ELC-4 FRAM-5 (kölsida) FHRC SN0005 levererad av HTV-2.

Pumpmodul (PM) vikt 780 lb x 1 enhet vardera på S1 (nuvarande PM SN0006) & P1 (original PM SN0001 fortfarande på plats) takstolar. PM är en del av stationens komplexa External Active Thermal Control System (ETCS), som ger viktig kylning till intern och extern flygelektronik, besättningsmedlemmar och nyttolaster. Stationen har två oberoende kylslingor. De externa slingorna använder en ammoniakbaserad kylvätska och de interna slingorna använder vattenkylning.

Fyra originalreservdelar. Två oanvända pumpmoduler finns kvar – ELC-1 FRAM-7 (kölsidan) PM SN0007, ESP-2 FRAM-1 (översidan) PM SN0005. Två använda – ELC-2 FRAM-6 (kölsidan) PM SN0004 (installerad på ESP-2 FRAM-1 under STS-121, och togs sedan bort av Exp 24-besättningen för att ersätta den misslyckade ursprungliga PM SN0002 på S1 truss. SN0002 var återfördes till jorden av STS-135-besättningen. SN0004 ersatt av PM SN0006 och flyttad till MT POA av Exp 38-besättningen i december 2013. Flyttad till ESP-2 FRAM-1 av ISS-41 EVA-27 i oktober 2014. Byttes positioner med SN0005 av SPDM i mars 2015.); ESP-3 FRAM-3 (översidan) PM SN0006 (Installerad på ESP-3 FRAM-3 under STS-127, bytt mot trasig PM SN0004 från S1 truss av Exp 38 besättning dec. 2013).

Ammoniaktankmontering (ATA) vikt 1 702 lb x 1 enhet vardera på S1 (nu ATA SN0004) & P1 (nu ATA SN0002) takstolar. Den primära funktionen hos ATA är att lagra ammoniaken som används av det externa termiska styrsystemet (ETCS). Huvudkomponenterna i ATA inkluderar två ammoniaklagringstankar, isoleringsventiler, värmare och olika temperatur-, tryck- och kvantitetssensorer. Det finns en ATA per slinga på zenitsidan av trusssegmenten Styrbord 1 (loop A) och port 1 (loop B). ATA innehåller två flexibla kammare inbyggda i dess ammoniaktankar som expanderar när trycksatt kväve driver ut flytande ammoniak ur dem.

Två reservdelar – ELC-1 FRAM-9 (kölsida), ELC-3 FRAM-5 (kölsida) Observera också – förutom dessa två reservdelar, tog två andra Shuttle-uppdrag upp nya ATA och returnerade sedan de misslyckade ATA: STS- 128 ATA SN0004 upp/SN0002 ner (P1 truss original ATA) och STS-131 SN0002 upp/SN0003 ner (S1 truss original ATA).

Nitrogen Tank Assembly (NTA) vikt 550 lb vardera × 1 enhet vardera på S1 (nu NTA SN0005) & P1 truss (nu NTA SN0004). NTA tillhandahåller en gasformig kvävetillförsel under högt tryck för att kontrollera flödet av ammoniak ut ur ATA.

Två reservdelar – ELC-1 FRAM-6 (kölsida) NTA SN0002 (renoverad) ELC-2 FRAM-9 (kölsida) NTA SN0003 (renoverad) Notera också – förutom dessa två reservdelar ersatte två andra skytteluppdrag NTA:er. STS-122 levererade nya NTA SN0004 och returnerade sedan den utarmade P1 Truss NTA SN0003. STS-124 bytte ut den nya NTA SN0005 från ESP-3 FRAM 2 med den utarmade NTA SN0002 från S1 Truss. STS -126: s besättning returnerade denna utarmade NTA.

High-Pressure Gas Tank Assembly (HPGTA) vikt 1 240 lb x 5 enheter på uppdrag. Syre- och kvävgastankar med högt tryck ombord på ISS ger stöd för EVA och beredskapsmetaboliskt stöd för besättningen. Dessa högtrycks-O2 och N2 förs till ISS av högtrycksgastankarna (HPGT) och fylls på av rymdfärjan.

En reserv – ELC-3 FRAM-6 (kölsidan), en utarmad tank ELC-2 FRAM-4 (översidan) Observera att den utarmade tanken byttes ut mot den ursprungliga HPGTA som lanserades på ELC-2 vid FRAM-4.

Cargo Transport Container (CTC) kan var och en väga mellan 1 000 och 1 300 lb. En container som används för att transportera mindre ORU:er såsom fjärrstyrningsmoduler i bulk, som också kan användas under EVA eller av SPDM. NASA köpte 5 CTC för sådana leveranser.

Tre enheter – CTC-3 tidigare på ELC-2 FRAM-2 (översidan), flyttades senare till ESP-2 FRAM-3 via SPDM. CTC-2 på ELC-4 FRAM-2 (kölsidan), CTC-5 på ELC-3 FRAM-1 (översidan)

Pitch/Roll-Joint (P/R‐J) x 2 enheter på SSRMS . En handledsled med flera frihetsgrader, designad för att bytas ut i omloppsbana vid behov.

Två reservdelar – ESP-3 FRAM-1 (översida), ESP-2 FRAM-5 (kölsida)

Control Moment Gyroscope (CMG) vikt 600 lb × 4 enheter på Z1 Truss (två CMGs har ersatts, en av STS-114-besättningen och en andra av STS-118-besättningen). En CMG består av ett svänghjul av rostfritt stål med en diameter på 25 tum i ett stycke med en diameter på 220 pund som roterar med en konstant hastighet på 6 600 rpm och utvecklar ett vinkelmoment på 3 600 ft-lb-sekund (4 880 Nms) runt sin rotationsaxel. CMG:erna kan också användas för att utföra attitydmanövrar. CMG:erna är beroende av elektrisk kraft från det soldrivna elektriska delsystemet.

Två reservdelar – ELC-1 FRAM-5 (översidan) CMG SN104, ELC-2 FRAM-5 (översidan) CMG SN102 Obs: STS-118-besättningen levererade en CMG på ESP-3 och bytte ut den mot en misslyckad enhet på ITS-Z1 fackverk. Den misslyckade enheten placerades på ESP-2 FRAM-5 tills den returnerades av STS-122.[12]

S-band Antenna Support Assembly (SASA) vikt 256 lb vardera × 2 aktiva enheter och ytterligare en reserv på ISS. SASA består av sammansättningsberedskapsradiofrekvensgruppen (RFG, eller ACRFG), SASA-bom och avioniktråd.

Två reservdelar – ELC-3 FRAM-4 (översida), ELC-3 FRAM-7 (kölsida)

Likströmskopplingsenhet (DCSU) vikt 218 lb x 2 enheter vardera på de 4 IEA:erna. DCSU dirigerar batteriström till MBSU-distributionsbussen för att tillfredsställa effektbehov. Förutom primär strömfördelning har DCSU det ytterligare ansvaret att dirigera sekundär ström till komponenter på PV-modulerna.

Tre reservdelar – ESP-1 FRAM-2, ESP-2 FRAM-2 (översidan), ELC-2 FRAM-2 (översidan)

Batteriladdnings-/urladdningsenhet (BCDU) vikt 235 lb × 6 vardera på var och en av de 4 IEA:erna. BCDU är en dubbelriktad kraftomvandlare som har en dubbel funktion att ladda batterierna under soluppsamlingsperioder (isolering) och tillhandahålla konditionerad batterikraft till de primära kraftbussarna under solförmörkelseperioder.

Två reservdelar – ESP-3 FRAM-6 (kölsidan), ELC-1 FRAM-4 (översidan)

Main Bus Switching Unit (MBSU) vikt 220 lb × 4 enheter på S0 truss. MBSU:erna fungerar som distributionsnav för EPS-systemet. De fyra MBSU:erna ombord på ISS är alla placerade på styrbords noll (S0) fackverk. Var och en av MBSU tar emot primär effekt från två effektkanaler och distribuerar den nedströms till DDCU:erna.

Två reservdelar – ESP-2 FRAM-4 (översidan), ELC-2 FRAM-7 (placerad via SPDM, levererad av HTV-4 augusti 2013). MBSU på ESP-2 FRAM-6 (kölsidan) lades till av STS-120-besättningen, byttes sedan ut mot en misslyckad enhet från S0-fackverket av Exp 32-besättningen i slutet av 2012.

Utility Transfer Assembly (UTA) en processor som tillåter ström, signaler och data att flöda över SARJ med hjälp av rullringar inbyggda.

Två reservdelar – ESP-2 FRAM-8 (kölsida) ELC-4 FRAM-4 (kölsida) Utility Transfer Assembly (levereras av HTV-4 EP via SPDM augusti 2013)

Pump Flow Control Subassembly (PFCS) vikt 235 lb Varje extern slinga innehåller ett pump- och flödeskontrollsystem (PFCS) som innehåller de flesta kontroller och mekaniska system som driver EATCS. Det finns 2 pumpar per PFCS som cirkulerar ammoniak genom de yttre kylvätskeslingorna. Det finns 2 på varje IEA (x4) för totalt 8 aktiva enheter.

Tre originalreservdelar, nu två tillgängliga reservdelar – ESP-1 FRAM-1 plus 2 på ITS-P6 som ursprungligen användes av Early External Active Thermal Control System (EEATCS). En EEATCS-reserv på ITS-P6 byttes ut mot en läckande enhet på 2B-strömkanalen under en Exp 35 EVA 11 maj 2013. Andra EEATCS-reservdelar utvecklade ett elektriskt fel och ersattes av en extra reserv som lanserades på SpaceX CRS- 14 .

Flex slang roterande koppling (FHRC)
FHRC utan MLI-kåpa och in situ på TRRJ
Pumpmodul (PM)
PM-ritning
Ammoniaktankenhet (ATA)
ATA-ritning (omslaget borttaget)

Kvävetankenhet (NTA)
NTA-ritning (omslaget borttaget)
HPGT installeras på ISS
HPGTs på SL-pallettritningen
Lasttransportcontainer (CTC-2)
Inuti en CTC-låda

Pitch/roll joint (P/RJ)
P/RJ ritning
Styrmomentgyroskop (CMG)
CMG-ritning (locket borttaget)
S-bands antennstödsenhet (SASA)
SASA ritning

Likströmsbrytare (DCSU)
DCSU ritning
Batteriladdnings-/urladdningsenhet (BCDU)
BCDU-ritning
Main bus switching unit (MBSU)
MBSU ritning
Underenhet för pumpflödeskontroll (PFCS)
PFCS MLI har tagits bort
Utility Transfer assembly (UTA) högra hörnet av detta foto
Utility Transfer Assembly UTA preflight

Enstaka reservdelar

Mobil transportör släpande navelsystem-rulleenhet (MT TUS-RA) vikt 354 lbs. vid ELC-2 FRAM-8 (kölsidan) x 1 enhet på MT

TUS-rullenheten (TUS-RA) är i grunden en stor spole ungefär som en trädgårdsslangrulle som betalar ut kabeln när MT:n rör sig bort och rullar upp den igen när MT:n återvänder till fackverkets mitt. Detta är samma TUS-RA som hämtades under STS-121 . Den byttes ut och denna misslyckade enhet återfördes till jorden och renoverades för att senare flyga på ELC-2.

Latching End Effector (LEE) vikt 415 lbs. vid ELC-1 FRAM-1 (översidan) x 3 enheter på ISS (två på Canadarm2 och en på Dextre (SPDM) kaross)
Specialanpassad fingerfärdig manipulatorarm (SPDM) vid ELC-3 FRAM-2 (översidan) x 2 armar på SPDM
Heat Rejection System Radiator (HRSR) vikt 2 475 lbs. vid ELC-4 (översidan) x 3 enheter vardera på S1 & P1 Truss

Heat Rejection Subsystem (HRS) består av en bas, åtta paneler, vridmomentpanel, vridmomentarm, ett sammankopplat vätskesystem, en utlösningsmekanism av saxtyp och ett datorstyrt motor-/kabelutbyggnadssystem. En del av stationens externa aktiva termiska styrsystem (EATCS), HRS radiatorn avvisar värmeenergi via strålning.

Linjär drivenhet (LDU) vikt 255 lbs. vid ESP-3 FRAM-4 (översidan) x 1 på MT

LDU tillhandahåller driv- och stoppkrafter för den mobila transportören längs den integrerade fackverkskonstruktionsskenan.

Space-to-Ground ANTenna (SGANT) vikt 194 lbs. vid ESP-3 FRAM-5 (kölsida) x 2 enheter på Z1 Truss
Plasmakontaktorenhet (PCU) vikt 350 lbs. vid ELC-1 FRAM-2 (översidan) x 2 enheter på truss

Plasma Contactor Unit (PCU) används för att sprida den elektriska laddningen som byggs upp genom att tillhandahålla en elektriskt ledande "jordbana" till plasmamiljön som omger ISS. Detta förhindrar elektriska urladdningar och ger ett sätt att kontrollera risken för besättningens stötar under EVA. Det finns två PCU placerade på ISS Zenith 1 Truss, som båda drivs under EVA.