Не полігони, а сегменти

В закладки
Аудио

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»

«Неможливо просто так взяти, і зробити Starship дванадцятигранним»
«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.

Попередньо «взяти на болтики» всю конструкцію і скласти її «на сухо» у вертикальному стані
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.

слід граням дати можливість одразу бути вигнутими
слід граням дати можливість одразу бути вигнутими

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

Засіб/Resource Операція Operation
1 Авто-трак
Auto-track
Доставка сталевих листів із
заводу
Delivery of steel sheets from the factory
2 Свердлувальний верстат
Driller
Свердлення монтажних отворів
під болти тимчасового кріплення по краях листа
Drilling of mounting holes for temporary bolts
at the edges of the sheet
3 Формувальні валки
Forming rolls
Протяжка листів крізь систему
формувальних валків до отримання бажаного профілю сегментних панелей
Stretching the sheets through the forming
roll system to obtain the desired profile of the segment panels
4 Автокран + автоплатформа
Mobile crane + platform
Доставка сегментних панелей до
збиральної вежі
Delivery of segment panels to the mounting tower
5 Автокран + електрична таль із монтажним
шаблоном
Mobile crane + electric hoist
with mounting template
Підйом сегментних панелей і
тимчасове закріплення на монтажному шаблоні у вертикальному стані всередині
монтажної вежі
Segment panel lifting and vertical fixation
on mounting template inside mounting tower
6 Персонал з гайковертами
Staff with wrenches
Збирання на гвинтові з’єднання
бокових граней сегментних панелей до замкнення циліндричного контуру
Assembling the side faces of the segment
panels on the screw connections and closing the cylindrical contour
7 Електрична таль + Персонал з гайковертами
Electric hoist + Staff with wrenches
Заведення всередину циліндра роздільних
діафрагм і їхнє фіксація на монтажних позиціях
Insertion diaphragms inside the cylinder and fixation
them in mounting positions
8 Персонал з гайковертами
Staff with wrenches
Остаточна підгонка всіх елементів
конструкції, жорстка затяжка всіх гвинтових з’єднань
Ultimate fit of all structural elements,
tightening of all screw connections
9 Зварювальники (зварювальний
робот)
Welders (Welding Robot)
Зварювання зовнішніх і
внутрішніх стиків панелей прямими вертикальними швами.
Welding of external and internal joints of
panels with a straight vertical seams
10 Зварювальники
Welders
Зварювання внутрішніх діафрагм
з оболонкою корпусу
Welding of inner diaphragms with shell
11 Персонал з гайковертами
Staff with wrenches
Видалення тимчасових гвинтів з
ребер жорсткості, формування системи розтяжок (за потреби)
Removal of temporary screws from the
stiffening ribs, forming a system of stretch marks (if necessary)

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

9
Войдите, чтобы видеть ещё 40 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Марк Уотни
Вечность назад

Ну, это уже получше предыдущего варианта. Но: 1) вероятность разрыва по шву вдоль оси цилиндра в 12 раз выше, чем в конструкции из отдельных колец, сваренных только одним швом (т.к. швов в 12 раз больше!).... (швы между кольцами я тут не учитываю, т.к. внтуреннее давление на них действует меньше с точки зрения разрыва, чем на шов для замыкания самого кольца, т.к. швы между кольцами "усиливаются" давлением соседних колец). Даже цельнометаллические баллоны или трубы обычно разрывает как раз по линии вдоль оси цилиндра... 2) смысл делать такую конструкцию будет только если каждый лист будет идти вдоль всей длины корпуса, иначе общая длина сварных швов практически мало измениться, а может и увеличится. Но если детать сразу по всей длине, то будет очень сложно вварить перегородки между баками из-за рёбер жёсткости! 3) сложность изготовления (гибки, прокатки) отдельных листов нержавейки. Вспомните, не зря Илон говорил, почему Киберпикап имеет "плоскую форму" деталей кузова - именно потому, что нержавейка плохо формуется. В общем, ваш варинт хоть и достаточно интересный, но на мой взгляд более сложный и дорогой в реализации (на те же "лишние" куски листов, которые будут работать как рёбра жёсткости, и на болты/заклёпки), чем существующий в настоящее время. Я предлагаю пока оставить всё как есть, но только усилить баки армированием (трубами вдоль оси цилиндра и, если этого окажется мало, по окружности).

Вернер фон Браун
Вечность назад

Я не спец, но сразу вижу глупости в "новом" предложении: зачем делать сварной шов на внутренних торцах загнутых кромок? Думаю специалист накопает больше. Яков, может все-таки специальные вопросы будут решать специалисты, например механники или сварщики-технологи? Какое у вас, если не секрет, образование ну или чем занимаетесь профессионально?

Юрий Г.
Вечность назад

Яків! Дуже цікаво було дивитись, які баталії розгортаються навколо форми Starship... Але доб'ю ідею остаточно... Ілона Маска якось спитали, чому він не робить Старшип зі спірально навитого листа. Він відповів, що товщина металу змінюється з висотою! Повір, дуже непросто зробити вертикальні листи змінної товщини! Знизу тиск рідини більший, ніж зверху (при висоті бака заповненого водою 20м, тиск буде 2 бари). При злеті (перевантаженні 2g) тис збільшиться у 2 рази... І це без наддуву, і без врахування ваги ступені зверху... Я працюю виконробом в монтажному підприємстві (доводилось виготовляти силоса)-і повір, немає нічого простішого ніж закатати лист на вальцях, і з'єднати його в ємність... Ребра жорсткості (зазвичай нарізані автоматичною плазморізкою), люки,фланці приварюються по факту, і це не складно...

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.