ПопулярнеРедакціяСвіже
КращеОбговорюване

Нерешенные проблемы Старшипа

Этот текст также доступен на русском языке
1

Читая статьи помаленьку накапливается много интересного. Писать в комментариях, получится слишком длинные и без картинок долго объяснять. Так что созрела статья, выношу на ваше обсуждения и технический разбор.

Как бы не ругали FAA с задержкой разрешения на полет, в конечном итоге все к лучшему, а то Маск впопыхах мог бы разнести всю криоферму с нулевой ступенью. Увлекшись инновациями, Илон пренебрег базовыми принципами ракетостроения, и теперь на ровным месте получает лишние проблемы. Решение о креплении термоплитки зашло в тупик, после каждого испытания происходит местная их замена, снова испытания и снова трещины, отслоения. Решил Маск во время тестового полета вывести на орбиту старлинк-2, опять не задача, нарушение прочности корпуса. Отказался от газоотвода – приходится тестировать марки бетона. После прожига 14 движков, потребовалось увеличения защитного вал, чтоб уберечь криобазу. Плазменный удар в 31 раптор под стартовым столом воронку не прожег, но бетон снова приходится менять, и это менее пятидесяти процентов тяги. Теперь усиленно штурмуют водяное затопление, которое имеет практически все стартовые площадки, хоть как-то снизить удар. А за неделю перед этим спохватились, что ни разу не заправляли его полностью, а это 5000 тонн, и на каждый захват на стартовым столе приходится по 250 тонн. Пришлось изобретать устройство для теста.

Это все очевидные вещи, показаны нам в роликах, твитере, а что внутри компании можно только догадываться, постоянные перепланировки, тесты, модернизации … А впереди еще создание топливозаправщика на орбите (похоже СН26 будет им и уже готов), жилого модуля на 100 человек. Конечно, у него все получится, а вот со сроками напряг, задерживаться уже некуда, SLS запущена, Артемида сдвинулась с мертвой точки, деньги от НАСА потекли, 2025 год не за горами.

Я бы попросил Serge N  выпустить обобщенный космовестник, что проделали в Спейс Х, ожидая разрешения от федерльных служб. Было бы очень интересно, от чего уберегла эта задержка.

Зная, что Илон Маск каждое утро начинает с чашечки кофе или как советует Паша, с чашечки гидразина, за просмотром сайта Альфа Центавра, решил опубликовать свою отложенную статью, думал уже просроченную, ат нет, проблемы остались. Может что и возьмет на заметку.

Плитка. Пойдем другим путем :). Илон говорил, о том, что Старшип вероятнее развалится из-за повреждений на подвижных частях, хотя по итогу испытаний они трещат на швах корпуса.

рис.1
рис.2

На этих фото сотни индивидуальных плиток! Даже бегло приглядевшись можно обнаружить на сколько сложно и неровно они лежат. №1 видна тень, это значит, что плитка всей толщиной вышла из слоя, и таких мест много. №2 в торце крепления видна белая подкладка, уложенная под плитку, а это значит, что плазме будет легко проникнуть до металла.

Как строителя купольщика, меня интересует вопрос, почему у Старшипа все плитки шестиугольные? Проще в укладке квадратные или ромбические. (на шаттле и буране они квадратные. Ваши предположения плз.)

Второе. Граненые купола на 8-16 сторон изготавливать проще, так как у них сторона от ребра до ребра плоская, а изгиб получаем только от основания к носу, плитка будет одинаковая, только обрезай по краям, сужаясь к носу. В данном случаи обрезанные плитки, так же будут одинаковы. Сейчас для старшипа носовая часть так же сваривается из 16-ти трапецеидальных пластин в кольца, далее уже кольца сваривают в общий обтекатель. Зачем штамповать (профилировать) эти пластины, просто взять рулон и вырезать цельный плоский лепесток на всю длину, от основания до вершины, как делаю я для купола, уберутся все поперечные швы, а при сваривании по ребрам, они не деформируют форму, внутренние стрингеры, реданы установить проще. При делении носовой части на 32 стороны (почти круг), получим ширину в основании 80-90 см (допустимая ширина одной плитки), и к носу они совсем сбегутся, (рассчитать золотую средину по количеству сторон).

рис. 3

Плитку берем большого размера, тогда и температурные расширение получим большие. На гранях многоугольника оставляем разрывы в качестве деформационного шва, который закрываем сверху плиткой, образуя невысокие продольные реданы, которые при взлете не окажут сопротивления.

рис.4

Переходим к корпусу. Плитку укладываем вертикальными рядами внахлест, от краев к средине.

рис.5

В твите Маску предлагали рыбью чешую, он ответил, что плитка лишком толстая. Я поддерживаю его, даже если бы она была тонкой, знаю по опыту, две трети ее уходит на закрытие предыдущего ряда. При взлете она создаст большое количество вихрей, а при спуске (полет на пузе) на них будет воздействовать боковая нагрузка.

Продолжу. Часть внутренних продольных реданов вынести наружу, и за них производить крепления. Каждый ряд плиток не будет стеснен, передавать вибрацию друг дружке, это даст возможность увеличить их размеры, замена которых производится быстро и в любом месте. (В настоящее время при замене, они подшлифовывают индивидуально) Ширину плиток рассчитываем, так чтоб ложились по касательной к окружности корпуса, толщина плиток мне неизвестна, гугл не выдал, пришлось самому высчитывать по фото, вышло около 7см.

рис. 6

Получаем солидный размер плиток по ширине, который ограничивается лишь их прочностью к давлению набегающего потока при горизонтальном планировании.

Идем далее.

рис.7

 От носа, вдоль миделя корабля до основания, делаем ребро, шириной необходимой для отвода плазмы от корпуса. Механизация, крепление крыла окажется в тени (или вообще ее можно углубить в корпус рис.4, встраивая в каркас корпуса, убираем лишний вес выносного подвеса), что позволит снять трудоемкую термоизоляцию с корневой подвижной части, а также всю защиту что выше по всему корпусу (рассматриваем горизонтальное положение в полете), а это более метра шириной. Возможно, разницы по весу не заметим, плитки будет меньше, но добавится каркас. В данный момент вся плитка выше миделя корабля не участвует в торможении, только защищает от плазмы, а предлагаемое ребро серьезно добавит сопротивления и отведет плазму от корпуса, и превратит круглый корпус корабля из удобообтекаемого в неудобный.

Предположим ширину 0.5м на двух сторонах получим 50кв.м. Просматривая полет СН15, замечаем, что для стабилизации полета, крылья двигались только вверх и не более двадцати градусов, отрицательного угла не было вообще, поэтому ребра не помешают маневренности. Да, возможно наличие ребра добавит трудности в управлении, так отклонением на 5 градусов вверх всего ребра должно компенсировать (или придется увеличивать площади стабилизаторов, здесь фантазии уже не прокатят, требуются рассчеты).   В данной конфигурации Старшип избавиться от индивидуальных плиток, и корпус может свободно дышать при разных температурах.

 Да, когда смотрю на фото СН без плитки, то в глаза бросаются их деформированные плоские листы поверхности стабилизаторов, а это приведет к их выпучиванию при небольшом нагреве. Если стабилизаторам придать небольшой изгиб, это выровняет поверхности и добавит жесткости, плитка приляжет надежнее. А при нагреве крыльев, они будут слегка изгибаться, добавляя места расширению термоплитки, так как металл будет расширятся по меньшему диаметру.

P.S. Если вы внимательно прочли, то должен был возникнуть вопрос, а как компенсировать расширение плитки по длине? Пока не придумал, скорее всего на соединениях колец оставлять деформационные швы и закрывать накладками. Раз Маск решил не складывать решетчатые рули, то и небольшие обтекаемые кольца по корпусу не добавят существенного сопротивления. Кстати, когда я изготавливал СЛА, то на подкосы наклеивали толстые параллельные нити, они создавали местные завихрения предотвращая срыв ламинарного потока. Марлины при изгибах тела создают кольцевые вихри, которые работают как подшипники, что дает возможность развивать 110км/час. Здесь конечно скорость на больших значениях Рейнольдса.

Переходим к выгрузке Старлинков-2.

Почему Маск зациклился на загрузке спутников друг на друга. Давай повернем их набок, и дверца влезет меж ребер жесткости, не ослабляя главный вертикальный каркас.

 Размеры старлинк-2 не нашел, судя по габаритам щели дозатора в корпусе, это 60 см, получается толщина спутника не более 50 см.

только такое.

 Диаметр корабля 9 метров, отнимем от него полметра на толщину каркаса корпуса. Получаем внешний диаметр обоймы барабана для размещения старлинков 8 метров. Ширина старлинк-2 около метра, это 6 метров внутренний диаметр барабана, и длинна окружности которой составит 19 метров. При толщине спутников в полметра, по кругу влезет 38 штук и во второй внутренний ряд еще 19 итого 57 спутников х 1.25тонны = 71 тонна. Делаем барабан в два яруса – 114 старлинков 142 тонны. Обращая внимание что внешний диаметр барабана имеет 8 метров, это 25 метров окружности, против 19 метров внутреннего, это на 16см шире каждый сегмент, есть возможность спутники сделать трапециевидными, тогда в окружность поместиться больше спутников. Например на толстый край укладываем солнечные панели, правда со внутренним рядом возникнут проблемы. Сам барабан будет состоять из трех дисков, нижний будет опираться на дно бака, где уложена кольцевая рельса, средний и верхний с направляющими рейками. В сравнении с кассетой в две стопки, в барабане мы выигрываем по весу.

  1. Не требуется силовых подъемников для поднятия 100 тонн ( в количестве 2 шт. На Земле вращать барабан при загрузке предлагаю от внешнего устройства , а на орбите достаточно маломощного привода.
  2. Уменьшаем вес самого спутника. Судя по видео от Спейсов в кассете спутник опирается краями, и вся его масса, распределенная на трех метрах длинны, принимает нагрузку от ускорения. При массе 1.25 тонны каркас работая на изгиб, должен выдержать 3-4 тонны. При установке в барабан, спутники будут стоять вертикально, ребром, что не требует усиления (на вертикальный лист жести можно больше закрепить веса, а горизонтально сам согнется под собственным весом).
  3. Такой барабан легко разбить на секции по высоте, и заполнять тысячами кубсатов и выгружать адресно в любой точке космоса. Как ваше мнение, возможно ли вставлять вышибные патроны, чтоб помочь досылать кубсаты на более высокие орбиты, масса Старшипа для мелочи должна позволить. Шлюз загрузки-выгрузки можно без изменения каркаса расширить, для спутников с другими габаритами.

Газоотвод. Раз его не предусмотрели раньше, то в данным момент предлагаю установить в центре металлическую шестиугольную пирамиду, в которую под давлением закачивать воду.

 Для направления пламени меж колон, прогибаем верхние стороны. В стенках пирамиды насверливаем сотни отверстий для выхода воды или пара. Пламя будет ударять по металлу и кипятить воду, которая будет не только охлаждать саму конструкцию, но и выходя в виде пара мощными струями, гасить пламя и ударные волны изнутри пекла.

 Для удобства обслуживания комплекса, пирамиду сделаем перевозимой из шести частей. Водопровод подводим от колон с разводкой под шесть пирамидок, так как идеальная герметизация не нужна и имеется приличный вес, их достаточно  опустить наверх сосков.

Или так.

 Внутри каждой по внешней наклонной плоскости, которая принимает огненный шторм, прокладываем трубы с забором воды с самого низа, и выходят в вершине пирамиды. Пламя по пирамиде будет стекать до основания, нагреет воду, превращая ее в пар, который создаст избыточное давление, и вытолкнет воду через трубы, охлаждая поверхность. Здесь на сайте читал, что мощное огневое воздействие при старте длится 4 секунды. При испытаниях оно длилось 7 секунд. Объема в десятки кубов хватит на все время взлета.

Чтоб металл меньше подвергался обжиганию, покрываем «фольгой» из вольфрама, или уже с пользой дела, вместо бетона испытываем термостойкую плитку Старшипа. Пирамида не только спасет бетон и окружающую среду от обломков, но и плавно изменит направление струям огня, с вертикального “в лоб”, где средним некуда деться, есть вероятность отражения в двигательный отсек, на горизонтальное, скользящее.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

37

Це користувацький матеріал, який було написано учасником спільноти, що не входить до складу редакції чи адміністрації. Підтримуючи авторів оцінками, ви допомагаєте нашій спільноті розвиватися.

Увійдіть, щоб читати ще 100 коментарів, брати участь в обговореннях та не бачити рекламу.
Ідейний Джон Інспракер
Вечность назад

Я вижу автору статьи нужно сразу идти к Илону и всем тем инженерам и делать все самаому и рассказывать как нужно. Читая таких гуру сразу видно великий инженер. Про плитку термозащиты автор явно не знаком с таким понятием как аэродинамика. И при наборе скорости те вихри что будут создаваться на краях будут неконтролируемы, к тому же, сам Старшип покрыт плиткой только с одной стороны, что создаст дисбалан и добавит напряжения з за турбулентного потока со стороны плитки. Неужели автор думает что инжинеры этого не учли, либо модель корабля не проходила имитацию в CFD системах. Без фейлов, всяких проблемм на стартовой площадке НЕВОЗМОЖНЫ ИННОВАЦИИ. Поэтому и строят их много, много тестов, много всяких доработок, много итераций для того что бы в будущем добиться идеального соотношения надежности, веса, полезной нагрузки. И не забывайте что это прототип а не готовая система. Такого до СпейсХ никто никогда не делал и легко критиковать со стороны. Я просто снимаю перед инженерами шляпу. В данном случае они делают невозможное. Все прорехи в конструкции что счас вполне решаемы. Даже если было бы разрешение FАА раньше на запуск, далеко не факт что они бы уже запустили ракету. Это очень опытная компания, которая идет, падает, поднимается и делает следующий шаг решая проблемму за проблеммой. Посмотрите на Фалкон 9. Все смеялись с идеи вертикальной посадки….и вот прошло несколько лет.

Зворушливий Сергій Корольов
Вечность назад

>Как бы не ругали FAA с задержкой разрешения на полет, в конечном итоге все к лучшему, а то Маск впопыхах мог бы разнести всю криоферму с нулевой ступенью.  Это не обязательно так. Маск и ко работают быстрее, чем отрасль может обработать их запросы. Когда у тебя есть разрешение на работы, то куда проще планировать. А то они подготовили к пуску железо, а разрешения нет. Что делать? Ждать или работать по старинке? Они не ждут. Текущее железо разбирают и с дополнениями новое делают и далее - ждут. Было бы разрешение 2 года назад, то возможно были бы попытки пуска с Раптором 1-й версии. Если не в попыхах, то у тебя получается СЛС в 10 раз дороже и в 5 раз дольше. >Увлекшись инновациями, Илон пренебрег базовыми принципами ракетостроения, и теперь на ровным месте получает лишние проблемы Я надеюсь, что ниже таки будут аргументы для такой позиции. >Решение о креплении термоплитки зашло в тупик, после каждого испытания происходит местная их замена, снова испытания и снова трещины, отслоения. Цель - дешево и быстро. Тупик ли это - я не знаю. Может они таки выйдут на что-то, а может и нет - потеря времени. Но куча опыта. >Решил Маск во время тестового полета вывести на орбиту старлинк-2, опять не задача, нарушение прочности корпуса. Какое такое ещё нарушение прочности? Какие-то выдумки. >Отказался от газоотвода – приходится тестировать марки бетона. Посмотрим, что получится, но похоже на то, что это ошибка. Однако же на Мысе такой же подход, а это 2-я площадка. Как-то крайне странно для неверного первичного решения. >Плазменный удар в 31 раптор под стартовым столом воронку не прожег, но бетон снова приходится менять, и это менее пятидесяти процентов тяги. При старте Старшип не будут держать столько времени, а набрали 100% тяги и отпустили, секунд 5. Может и на это расчёт. >А за неделю перед этим спохватились, что ни разу не заправляли его полностью, а это 5000 тонн, и на каждый захват на стартовым столе приходится по 250 тонн.  Я прошу прощения, но вы крайне далеки от темы или просто выдумываете. Проводить полную заправку с полной интеграцией - это финальный этап перед пуском - стандарт отрасли. Не стандарт - прожиг всех движков перед стартом. Сравните с новыми ракетами. СЛС только как вариант. Там такая же процедура, а то и меньше. Спейсы заправляли все баки отдельно и до этого. WDR - это тест не только заправки, а и полноценная предпусковая подготовка перед пуском. Они провели все процедуры, за исключением зажигания. Странная претензия. >Это все очевидные вещи, показаны нам в роликах, твитере, а что внутри компании можно только догадываться, постоянные перепланировки, тесты, модернизации …  Сравните с чем-то подобным по сложности. СЛС ближайший вариант. Эту ракету концептуально начали придумывать ещё в 80-х годах прошлого века. Потом в начале этого века - была под другим названием - Арес. Арес-1 - как пробник, а потом Арес-5. Считайте сколько лет. Старшип же, реально взялись после 1-го полёта людей на Крю Дрегон. до этого - малые ресурсы. Мне сложно понять, как на этом фоне могут быть претензии такого рода. >жилого модуля на 100 человек. Такие решения никто на планете Земля не воплощал. Планка то высокая, может когда-то будет. Но сейчас это далеко не в приоритете. >Я бы попросил Serge N выпустить обобщенный космовестник, что проделали в Спейс Х, ожидая разрешения от федерльных служб. Было бы очень интересно, от чего уберегла эта задержка. Сомневаюсь, что это есть в публичном пространстве. Где-то глубоко в закромах Спейсов нужно искать. >Зачем штамповать (профилировать) эти пластины, просто взять рулон и вырезать цельный плоский лепесток на всю длину Потому что при входе в атмосферу будет сильный нагрев, а это расширение. >Переходим к корпусу. Плитку укладываем вертикальными рядами внахлест, от краев к средине. Плитки не должны касаться друг друга. Маск Додду говорил про чешую Дракона, они не хотят это делать - переутяжеление. >Диаметр корабля 9 метров, отнимем от него полметра на толщину каркаса корпуса.  Диаметр для ПН - 8м (из ТТХ). >В сравнении с кассетой в две стопки, в барабане мы выигрываем по весу. Крайне сложный механизм. Не уверен, что он лучший.

Зоряна Лілу
Вечность назад

Про конус я тоже думал. Идея с вертикальным диспенсером Стралинков - оооочень понравилась! Не уверен, что понял всё, что вы предлагаете, по плиткам, "буду перечитвать и много думать", но, на первый взгляд, там тоже есть интересные и рациональные идеи. Идея аэродинамического ребра тоже понравилась, сразу элегантно решается проблема защиты поворотного крепления крыльев, но тут нужно уже считать как будет вести себя плазма обтекая кромку ребра. Не будет ли срывать плитки, защищающие ребро. Можно дать вам совет, пожалуйста? Можно попробовать донести ваши мысли до Маска через Твиттер. Такое уже случалось. Помните случай, когда ему посоветовали в Твиттере при манёвре "belly flap" включать не один двигатель, а два, на случай если один не запустится и, потом, отключать не нужный? Маск заметил этот твит, похвалил идею и, сейчас, они так и делали на последних испытаниях. Может и вам повезёт? В любом случае, ваши идеи мне очень понравились!

Показать скрытые комментарии

Загружаем комментарии...

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Зареєструйтесь на сайті щоб не бачити рекламу, створювати та відслідковувати теми, зберігати статті в особисті закладки і брати участь в обговореннях
Якщо не виходить увійти тут, спробуйте за посиланням.