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.
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).
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.
Переходим к корпусу. Плитку укладываем вертикальными рядами внахлест, от краев к средине.
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.
Получаем солидный размер плиток по ширине, который ограничивается лишь их прочностью к давлению набегающего потока при горизонтальном планировании.
Идем далее.
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.
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.
- 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.
- 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).
- 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.