মহাকাশ যানের মুখ্য ইঞ্জিন (প্রথম পর্ব)

২২ শে আগস্ট, ২০১৬ দুপুর ১:৩৭

মহাকাশ যানের মুখ্য ইঞ্জিন পরীক্ষামুলক ভাবে চালুর সময়
এয়ারোজেট রকেটডাইন আর এস-২৫ বা স্পেস শাটল মুখ্য ইঞ্জিন নামেও পরিচিত । এটি একটি শীতলীকৃত তরল জ্বালানীর রকেট ইঞ্জিন যা নাসার মহাকাশ যানে ব্যবহৃত হয়েছিল এবং এর উত্তরসুরী স্পেস লঞ্চ সিস্টেমে ব্যবহারের পরিকল্পনা করা হয়েছিল। যুক্তরাষ্ট্রে রকেটডাইনের দ্বারা নির্মিত আর এস-২৫ শীতলীকৃত তরল হাইড্রোজেন এবং তরল অক্সিজেন জ্বালানী দহন করে লিফট অফ এর সময় প্রতিটি ইঞ্জিন কর্তৃক ১৮৫৯ কিলো নিউটন ৪১৮,০০০ ফুট পাউণ্ড ধাক্কা উৎপন্ন করে। যদিও আর এস-২৫ এর প্রচলন কাল ছিল ১৯৬০ এর কাছাকাছি সময়ে কিন্ত পূর্ণরুপে ইঞ্জিনের উন্নয়ন শুরু হয় ১৯৭০ এ। প্রথম ফ্লাইট এসটিএস-১ এর মাধ্যমে১৯৮১সালের ১২ইএপ্রিলে সংঘঠিত হয়। আর এস ২৫ এর কর্মক্ষম থাকা কালে বেশ কিছু উন্নয়ন এর মধ্য দিয়ে গেছে এর ইঞ্জিনের নির্ভরযোগ্যতা নিরাপত্তা এবং রক্ষণ কার্য উন্নত করার জন্য।এই ইঞ্জিন একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ঘাত (Isp) উত্পাদন করে ৪৫২ সেকেন্ড ৪.৪৩ কিমি সে. ধরে ভ্যাকুয়ামে, ৩৬৬ সেকেন্ড ৩.৫৯ কিমি সে. সমুদ্র সমতলে, এর ভর প্রায় ৩.৫ টন ৭,৭০০ পাউন্ড, এর সর্বোপরি ক্ষমতার মাত্রা এক শতাংশ প্রবৃদ্ধি হয় এবং শতকরা ৬৭ শতাংশ থেকে ১০৯ শতাংশ অবধি গতি বৃদ্ধিতে সক্ষম। আর এস-২৫ কাজ করে -২৫৩° সে -৪২৩° ফা তাপমাত্রা থেকে শুরু করে ৩৩০০° সে ৬০০০° ফা পর্যন্ত।মহাকাশ যানেআর এস-২৫' ব্যবহৃত হয়েছিল তিনটি ইঞ্জিনের সংযুক্তিতে যা কক্ষপথ যানের পশ্চাৎ অংশে স্থাপিত ছিল ।এক্সটারনাল ট্যাঙ্ক হতে জ্বালানী সরবরাহ করা হয়েছিল। মহাকাশ যানের উর্দ্ধগমণের পুরো সময় জুড়ে চালিকা শক্তির জন্য ইঞ্জিন গুলো ব্যবহৃত হয়েছিলএর সাথে অতিরিক্ত ধাক্কা প্রদান করা হয় দুইটি সলিড রকেট বুষ্টার এবং কক্ষপথ যানের দুইটি এজে১০-১৯০ স্পেস শাটল অরবিটাল ম্যানুভারিং সিস্টেম ইঞ্জিন দ্বারা। পরবর্তীতে প্রতি ফ্লাইটে ইঞ্জিন গুলো কক্ষপথ যান হতে সরিয়ে অন্য অভিযানে পুনঃব্যবহৃত হওয়ার আগে পরিদর্শন এবং পরিমার্জন করা হয়।
কাছ থেকে মহাকাশ যানের তিনটি ইঞ্জিন সংযুক্ত অবস্থায়
কার্যকরী উপাদান সমূহঃ
আর এস-২৫' ইঞ্জিন বিভিন্ন পাম্প, ভালভ এবং অন্যান্য উপাদান নিয়ে গঠিত যেগুলো একসাথে কাজ করে ঘাত সৃষ্টি করে। মহাকাশ যানের এক্সটারনাল ট্যাঙ্ক হতে জ্বালানী তরল হাইড্রোজেন এবং অক্সিডাইজার বা তরল অক্সিজেন কক্ষপথ যানে প্রবেশ করে আম্বিলিক্যাল ডিসকানেক্ট ভালভ হয়ে এবং সেখান থেকে প্রবাহিত হয় কক্ষপথ যানের মেইন প্রপালশন সিস্টেম বা এম পি এস সরবরাহ লাইনের মধ্য দিয়ে । যেখানে স্পেস লঞ্চ সিস্টেমে বা এস এল এস রকেটের মূল অংশ হতে জ্বালানী এবং অক্সিডাইজার সরাসরি প্রবাহিত হয় এম পি এস লাইনে। এম পি এস লাইন হতে পৃথক হয়ে আলাদা পথে জ্বালানী এবং অক্সিডাইজার প্রত্যেক ইঞ্জিনে যায়। প্রত্যেক শাখায় ভালভের অগ্রাংশ গুলো জ্বালানীকে ইঞ্জিনে প্রবেশ করতে দেয়।শুরুতে ইঞ্জিন হতে জ্বালানী লো প্রেসার ফুয়েল টার্বোপাম্প এবং লো প্রেসার অক্সিডাইজার টার্বোপাম্প বাএলপিএফটিপি এবং এলপিওটিপি এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। এবং সেখান থেকে হাই প্রেসার টার্বোপাম্প বাএইচপিএফটিপি এবং এইচপিওটিপি এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। হাই প্রেসার টার্বোপাম্প গুলো হতে জ্বালানী ইঞ্জিনের মধ্য দিয়ে বিভিন্ন পথে যায়। অক্সিডাইজার চারটি আলাদা ভাগে বিভক্ত হয়, অক্সিডাইজার হীট এক্সচেঞ্জার এর দিকে, তারপরে এটি চাপে এবং পোগো সঙ্কোচন ব্যবস্থায় অক্সিডাইজার ট্যাঙ্কে লো প্রেসার অক্সিডাইজার টার্বোপাম্পে বা এলপিওটিপি , হাই প্রেসার ফুয়েল টার্বোপাম্প প্রিবার্নার এর দিকে বিভক্ত হয়, যা থেকে এটি হট গ্যাস ম্যানিফোল্ড কুলিং সিস্টেমে মিলিত হওয়ার আগে ভাগ হয় এইচপিএফটিপি টারবাইনে এবং এইচপিওটিপি তে এবং তারপরে মেইন কম্বাসন চেম্বারে বা এম সিসি বা সরাসরি মেইন কম্বাসন চেম্বারে এম সিসি ইঞ্জেক্টরে পাঠানো হয়।

ইতিমধ্যে জ্বালানী মেইন ফুয়েল ভালভ এর মধ্য দিয়ে পূনঃ শীতলীকরণ ব্যবস্থায় প্রবাহিত হয় নজেল এবং এম সিসি এর দিকে বা চেম্বার কুল্যান্ট ভালভের মধ্য দিয়ে যায়। এম সিসি কুলিং সিস্টেম এর মধ্য দিয়ে যে জ্বালানী যায় তা তারপর এলপিএফটিপি টারবাইনে ফেরত যাওয়ার আগে হয় ফুয়েল ট্যাঙ্ক প্রেসারআইজেশন সিস্টেম বা হট গ্যাস ম্যানিফোল্ড কুলিং সিস্টেমে যায় যেখান থেকে এম সিসি তে যায়। নজেল কুলিং এবং চেম্বার কুল্যান্ট ভালভ সিস্টেমে জ্বালানী প্রিবার্নার এর মধ্য দিয়ে এইচপিএফটিপি টারবাইনে এবং এইচপিওটিপি তে পাঠান হয় হট গ্যাস ম্যানিফোল্ডে মিলিত হবার পূর্বেই যেখান থেকে এটি এম সিসি ইঞ্জেক্টরে যায়। ইঞ্জেক্টরে যাবার পর জ্বালানী মিশ্রিত এবং ইঞ্জেক্ট করে এম সিসি তে অগ্নিসংযোগ করা হয়। দহন করা জ্বালানী মিশ্রন সবেগে ইঞ্জিন নজেলে ছুঁড়ে দেয়া হয় যার চাপ থেকে ধাক্কা তৈরি হয়।

বায়ুসংযোগ অক্সিডাইজার ব্যবস্থা
লো-প্রেসার অক্সিডাইজার টার্বোপাম্প এলপিওটিপি একটি অ্যাক্সিয়াল ফ্লো পাম্প যা প্রায় ৫,১৫০ আর পি এম এ চলে হাই প্রেসার অক্সিডাইজার টার্বোপাম্পের উচ্চ চাপ যুক্ত তরল অক্সিজেনে চালিত ছয় ধাপ বিশিষ্ট টারবাইনের দ্বারা। এটি তরল অক্সিজেনের চাপ ০.৭ থেকে ২.৯ মেগা প্যাসকেলে (১০০-৪২০ পিএসআই) বাড়িয়ে দেয়, এইচপিওটিপি তে এলপিওটিপি হতে আসা প্রবাহকে। ইঞ্জিন চলার সময়, চাপ বৃদ্ধি প্রক্রিয়া এইচপিওটিপি কে উচ্চগতিতে কোন বুদবুদ সৃষ্টি ছাড়াই চালায়। এলপিওটিপি এর মাপ প্রায় ৪৫০X৪৫০ মি.মি.১৮X১৮ ইঞ্চি, যুক্ত থাকে দাহ্য জ্বালানী নির্গমনের ঝাঝাড়ি অংশের সাথে এবং ঊৎক্ষেপণ অংশের উপর বসিয়ে মজবুত অবলম্বনের সাথে যুক্ত করা হয়।

এইচপিওটিপি দুটি এক ধাপের সেন্ট্রিফিঊগাল পাম্প বা একটি মুখ্য এবং অন্যটি প্রিবার্নার পাম্প নিয়ে গঠিত যেগুলো একই শ্যাফটের সাথে যুক্ত এবং দুই ধাপের উষ্ণ গ্যাসের টারবাইন দ্বারা চালিত হয়। মুখ্য পাম্পটি তরল অক্সিজেনের ২.৯ থেকে ৩০ মেগা প্যাসকেলে ৪২০থেকে ৪৩৫০ পিএসআই চাপ বাড়িয়ে দেয় একইসাথে ২৮,১২০ আরপিএম গতিতে ঘুরে ২৩,২৬০ হর্স পা. ১৭.৩৪ মেগাওয়াট ক্ষমতা উৎপন্ন করে। এইচপিওটিপি হতে বিভক্ত প্রবাহ নির্গত হয়ে যার একটি এলপিওটিপি কে চালনা করে। অন্য একটি প্রবাহ মেইন অক্সিডাইজার ভালভ হয়ে এম সিসি তে যায়। অন্য একটি ক্ষুদ্র প্রবাহ যুক্ত হয়ে অক্সিডাইজার হীট এক্সচেঞ্জার এর দিকে যায়। একটি নিঃসরণ প্রতিরোধী ভালভের মধ্য দিয়ে তরল অক্সিজেন প্রবাহিত হয় যা হীট এক্সচেঞ্জারে প্রবেশ করতে বাধা দেয় এইচপিওটিপি টারবাইনের গ্যাসের তাপ ব্যাবহারের জন্য যথেষ্ট না হওয়া পর্যন্ত তরল অক্সিজেন কে গ্যাসে পরিনত করা হয়। গ্যাস একটি বহুধা বিভক্ত পথে যায় এবং তরল অক্সিজেন ট্যাঙ্কে চাপ যোগায়। অন্য একটি প্রবাহ এইচপিওটিপি দ্বিতীয় ধাপের প্রিবার্নার পাম্পে প্রবেশ করে তরল অক্সিজেনের চাপ ৩০-৫১ মেগা প্যাসকেলে ৪৩০০থেকে ৭৪০০ পাউন্ড বর্গ ইঞ্চি বাড়িয়ে দেয়। এটি অক্সিডাইজার প্রিবার্নার অক্সিডাইজার ভালভ এর মধ্য দিয়ে অক্সিডাইজার প্রিবার্নারে যায় এবং ফুয়েল প্রিবার্নার অক্সিডাইজার ভালভের মধ্য দিয়ে ফুয়েল প্রিবার্নারে যায়। এইচপিওটিপি প্রায় ৬০০X৯০০ মি.মি.২৪X৩৫ইঞ্চি মাপের হয়।

এইচপিওটিপি টারবাইন এবং এইচপিওটিপি পাম্প একই শ্যাফটের সাথে যুক্ত । টারবাইন অংশে জ্বালানী সমৃদ্ধ উষ্ণ গ্যাসে এবং মেইন পাম্পের তরল অক্সিজেনের মিশ্রন বিপজ্জনক হতে পারে ,তাই দুটি অংশ অপ্রশস্ত পথ দ্বারা আলাদা রাখা হয় এবং ইঞ্জিন চলার সময়, অবিরত হিলিয়াম গ্যাসের প্রবাহ চালনা করা হয়। দুটি ছিপি ছড়িয়ে পড়া রোধ করে টারবাইন ও অপ্রশস্ত পথের মাঝে এবং পাম্প ও অপ্রশস্ত পথের মাঝে ছিপি দুটি থাকে। হিলিয়াম গ্যাসের চাপ কমে গেলে ইঞ্জিন স্বয়ঃক্রিয় ভাবে বন্ধ হয়ে যায়।
জ্বালানী ব্যবস্থা
লো প্রেসার ফুয়েল টার্বোপাম্প একটি অ্যাক্সিয়াল ফ্লো পাম্প যা দুই ধাপের উষ্ণ হাইড্রোজেন গ্যাসের টারবাইন দ্বারা চালিত হয়। এটি তরল হাইড্রোজেনের চাপ বাড়িয়ে দেয় ০.২-১.৯ মেগা প্যাসকেল বা ৩০-২৭৬ পাউন্ড/বর্গ ইঞ্চি পর্যন্ত এবং এইচপিএফটিপি এর দিকে পাঠিয়ে দেয়। ইঞ্জিন চলার সময় এলপিএফটিপি হতে আসা চাপ এইচপিএফটিপিকে উচ্চগতিতে কোন বুদবুদ সৃষ্টি ছাড়াই চালায়। এলপিএফটিপি ১৬,১৮৫ আরপিএম গতিতে ঘুরে এর মাপ প্রায় ৪৫০x৬০০ মি.মি.বা ১৮X২৪ ইঞ্চি। এটি যুক্ত থাকে দাহ্য জ্বালানী নির্গমনের ঝাঝাড়ি অংশের সাথে এবং ঊৎক্ষেপণ অংশের উপর বসিয়ে মজবুত অবলম্বনের সাথে যুক্ত করা হয়।এইচপিএফটিপি একটি তিন ধাপের সেন্ট্রিফিঊগাল পাম্প যা দুই ধাপের উষ্ণ গ্যাসের টারবাইন দ্বারা চালিত হয়। পাম্পটি তরল হাইড্রোজেনের চাপ ১.৯-৪৫ মেগা প্যাসকেল বা ২৭৬-৬,৫১৫ পাউন্ড/বর্গ ইঞ্চি পর্যন্ত বাড়িয়ে দেয় এবং প্রায় ৩৫,৩৬০ আরপিএম গতিতে ঘুরে ৭১,১৪০ হর্স পা. শক্তি উৎপন্ন করে। টার্বোপাম্প হতে আসা প্রবাহ মেইন ভালভের মধ্য দিয়ে যায় এবং তা অতরপর তিনটি আলাদা পথে যায়। একটি এম সিসি তে যায় যেখানে হাইড্রোজেন ,চেম্বারের দেয়াল শীতল করে । তারপর তা এম সিসি থেকে এলপিএফটিপি তে যায় এবং এলপিএফটিপি টারবাইন কে চালায় । সব গুলো ইঞ্জিনের এলপিএফটিপি থেকে একটি ছোট প্রবাহ বহুধা বিভক্ত পথে হাইড্রোজেনের চাপ বজায় রাখতে তরল হাইড্রোজেন ট্যাঙ্কে যায়। বাকি হাইড্রোজেন। হট গ্যাস ম্যানিফোল্ডের অন্তঃ ও বহিঃ দেওয়ালের ভেতর শীতলতা বজায় রাখে এবং প্রধান দহন প্রকোষ্ঠে বাহিত হয়। একটি দ্বিতীয় হাইড্রোজেন প্রবাহ মেইন ফুয়েল ভালভ হতে ইঞ্জিন নজেলের মধ্য দিয়ে যায় শীতল রাখতে। তারপর এটি চেম্বার কুল্যান্ট ভালভ থেকে আসা তৃতীয় প্রবাহের সাথে মেশে। মিলিত প্রবাহ অক্সিডাইজার এবং ফুয়েল প্রিবার্নারে চালনা করা হয়। এইচপিএফটিপি এর মাপ প্রায় ৫৫০X১,১০০ মি.মি.বা২২X৪৩ ইঞ্চি। এটি হট গ্যাস ম্যানিফোল্ড এর সাথে ফ্ল্যাঞ্জ দিয়ে আটকান থাকে।
সূত্র,,ইন্টারনেট

২ টি +০/-০