S -II (произносится как «S-two») — вторая ступень ракеты Saturn V. Он был построен компанией North American Aviation . Используя жидкий водород (LH2) и жидкий кислород (LOX), он имел пять двигателей J-2 по схеме «квинукс» . Вторая ступень разогнала Сатурн V через верхние слои атмосферы с тягой в 1 000 000 фунтов силы (4,4 МН).
Начало разработке S-II пришло в декабре 1959 года, когда комитет рекомендовал спроектировать и построить двигатель большой тяги, работающий на жидком водороде . Контракт на этот двигатель был отдан компании Rocketdyne , и позже он получил название J-2 . В то же время начал формироваться дизайн сцены S-II. Первоначально он должен был иметь четыре двигателя J-2, длину 74 фута (23 м) и диаметр 260 дюймов (6,6 м).
В 1961 году Центр космических полетов Маршалла начал поиск подрядчика на строительство сцены. Из 30 аэрокосмических компаний, приглашенных на конференцию, где были изложены первоначальные требования, только семь представили предложения месяц спустя. Три из них были устранены после рассмотрения их предложений. Однако затем было решено, что первоначальные характеристики всей ракеты были слишком малы, и поэтому было решено увеличить размер используемых ступеней. Это вызвало трудности для четырех оставшихся компаний, поскольку НАСА еще не приняло решение по различным аспектам сцены, включая размер и верхние ступени, которые будут размещены наверху.
11 сентября 1961 года контракт был заключен с компанией North American Aviation (которая также получила контракт на командно-сервисный модуль Apollo ), а производственный завод был построен правительством в Сил-Бич , Калифорния . [1] Планировалось изготовить 15 летных ступеней.
Также были разработаны планы строительства 10 последующих ступеней, от S-II-16 до -25, но финансирование их сборки так и не материализовалось. [2] Эти этапы поддерживали бы более поздние миссии «Аполлона», в том числе миссии программы «Аполлон» .
При полной загрузке топливом S-II имел массу около 480 т (1 060 000 фунтов). Аппаратное обеспечение составляло лишь 7,6% из них — 92,4% составляли жидкий водород и жидкий кислород. [3]
Внизу располагалась тяговая конструкция, поддерживающая пять двигателей J-2, расположенных по схеме «квинконс» . Центральный двигатель был зафиксирован, а остальные четыре были подвешены на шарнире , как и двигатели на ступени S-IC ниже.
Вместо использования промежуточного бака (пустого контейнера между баками), как у S-IC , в S-II использовалась общая переборка (аналогичная переборке ступеней S-IV и S-IVB ), которая включала как верхнюю часть бака LOX, так и верхнюю часть бака LOX. нижняя часть резервуара LH2. Он состоял из двух алюминиевых листов, разделенных сотовой структурой из фенольной смолы . Он изолировал разницу температур между двумя резервуарами в 126 ° F (70 ° C). Использование общей переборки позволило сэкономить 3,6 тонны веса как за счет исключения одной переборки, так и за счет уменьшения общей длины ступени. Общая конструкция переборки S-II была испытана в 1965 году на испытательном резервуаре с общей переборкой (CBTT), состоящем всего из двух баллонов LH2. [4]
Резервуар LOX представлял собой эллипсоидный контейнер диаметром 10 метров и высотой 6,7 метра, вмещавший до 83 000 галлонов США (310 м 3 ) или 789 000 фунтов (358 т) окислителя. [5] Он был сформирован путем сварки 12 выступов (больших треугольных секций) и двух круглых частей сверху и снизу. Кровь была сформирована путем помещения в резервуар с водой емкостью 211 000 литров с помощью трех тщательно спланированных серий подводных взрывов для придания формы каждой крови.
Танк LH2 состоял из шести цилиндров: пять имели высоту 2,4 метра, а шестой - 0,69 метра. Самой большой проблемой была изоляция. Жидкий водород должен храниться при температуре ниже 20 °C выше абсолютного нуля (-423 °F, или 20,4 К, или -252,8 °C), поэтому хорошая изоляция очень важна. Первоначальные попытки не увенчались успехом: были проблемы со склеиванием и воздушные карманы. Изначально сцена была утеплена сотовым материалом. Эти панели имели выфрезерованные сзади канавки, которые при заполнении продувались гелием. Последний метод заключался в нанесении изоляции вручную и обрезке излишков. Это изменение позволило сэкономить вес и время и полностью избежать проблем с воздушными карманами. Объем резервуара LH2 составлял 260 000 галлонов США (980 м 3 ) для хранения 153 000 фунтов (69 т) жидкого водорода.
S-II был построен вертикально, чтобы облегчить сварку и сохранить правильную форму больших круглых секций.