Не полігони, а сегменти

Мозковий штурм, який я інспірував у своєму попередньому дописі дав позитивні і корисні результати, перш за все, мені самому. Хочу подякувати спільноті за розлогу і активну критику моїх «філософічних дослідів», без якої явлена ідея не мала би подальшого розвитку. А він є.

Для тих, хто не хоче занурюватися в історію обговорення, нагадаю коротко суть справи. Аварія під час кріогенних випробувань прототипу Starship SN3 збурила навколокосмічну громадськість ентузіастів і призвела до широкого обговорення її можливих причин та наслідків. Особисто мене вразила доволі сумнівна стійкість конструкції корпусу (а по суті цистерни) корабля, яка проявилась у видовищній аварії. За словами самого Маска катастрофа сталася через помилку в організації експерименту. Але як би там не було, випробування відбувалися статично, без перенавантажень космічного польоту, без впливу високих температур, вібрацій і всякого такого.

Коли я задумався над можливими способами підвищення міцності корпусу корабля, я зрозумів, що без вертикальних ребер жорсткості навряд чи щось вийде. Але наварювати металеві профілі всередині баків? Така ідея мені не сподобалася з багатьох причин. І тут я згадав шкільну геометрію і той факт, що всі правильні багатогранники самі по собі вже мають ребра. Ребра жорсткості. Так з’явилась ідея постановки уявного експерименту, яку коротко можна сформулювати так: А що, як корпус корабля не зварювати зі сталевих кілець, а складати з вертикальних пре-формованих П-подібних панелей?» Це мало би значно полегшити сам процес збирання всієї конструкції, забезпечити її вертикальними ребрами жорсткості, зменшити кількість зварних швів, перевівши їх з незручних кругових в комфортні лінійні.

Панство радо взялося «лупати сю скалу», але я успішно тримав оборону, аж поки до обговорення не долучився пан Andrey Girski, який привернув мою увагу до фактів, вплив яких я спочатку вважав незначним. Тепер для мене цілком очевидно, що мій улюблений полігон, навіть просто під вагою свого вмісту, намагатиметься набути форму циліндра. І все було б наче і не страшно, якби не приварені всередині діафрагми, що ділять загальну «трубу» на відсіки для компонентів палива і моторної групи. Гідростатичний тиск просто відриватиме пласку обшивку від тих пірамідальних діафрагм. Також дуже сумною виглядає доля самих ребер багатогранника. В той час, як вільні площини панелей намагатимуться перетворитись на сегменти кола, ребра намагатимуться опиратись неминучим деформаціям, і навряд чи довго їм це вдасться робити.

Ні, такі геройства нам не потрібні!

Я відчував, що ідея занадто красива, аби бути оптимальною. Тому і просив підказати мені її реальні «мінуси». Підказали! А отже, я з вдячністю до всіх коментаторів і з радістю в серці констатую: «Неможливо просто так взяти, і зробити Starship дванадцятигранним»

Чому з радістю?

Тому що ідея вертикального сегментування обшивки від того ніяк не постраждала. Так, нема сенсу робити багатогранні баки. Просто слід граням дати можливість одразу бути вигнутими. Рівнісінько на стільки, аби вони складали ідеальне коло після збирання. Тобто, ще в заводських умовах (або на землі Бока Чіка), під час формування П-подібного профілю листа, сформувати саму панель як 30-градусний (якщо панелей буде 12) сегмент кола з діаметром 9 метрів. В підсумку, збирання і зварювання корпусу з таких панелей нічим не відрізнятиметься від процедури, що я її змалював для призми. Так само попередньо «взяти на болтики» всю конструкцію і скласти її «на сухо» у вертикальному стані.

А потім погнати дядьків, нехай варять рівні, лінійні та красиві шви згори до низу.

1. Конструкція отримає всі «плюси», що їх несе призматичний варіант
2. Конструкція вивільниться від усіх «мінусів» призматичного варіанту
3. Конструкція отримає 12 вертикальних ребер жорсткості без додаткового наварювання профілів посилення
4. Конструкція отримає по всьому периметру безліч зручних точок кріплення розтяжок посилення. Наприклад, такими «вантами» можна додатково підважити денця баків, розподіливши через розтяжки, локальні навантаження на шви між діафрагмою та обшивкою, вздовж десятків метрів Т-подібних ребер жорсткості

До речі, якщо висоту панелей обшивки обрати рівною відстані між внутрішніми діафрагмами і заздалегідь сформувати зону контакту ребер жорсткості (підрізавши під потрібним кутом) можна конічну (сферичну) діафрагму посадити прямо на скошені ребра, та й приварити до них. На моє розуміння, це значною мірою зміцнить кріплення діафрагм, і ми більше не побачимо, як зі Старшіпа випадає дно, чи відлітає капелюх.

Пропоную панству з новими силами і неперевершеним завзяттям долучитись до вивчення цієї, вже модифікованої ідеї круглих полігонів. Звісно, якщо будуть час та натхнення.

По-операційний план складання корпусу космічного корабля з вертикальних панелей. On-operational plan for assembling the spacecraft hull from vertical panels