Неголосний інсульт приватної космонавтики - ВІЙНА та СВІТ
малюнок):
Внизу, жирним шрифтом, він повідомив, що компанія зіткнулася "з найскладнішою та заплутаною аварією за чотирнадцять років". Другий твіт ще дивовижніший: "Зокрема, намагаємося зрозуміти (причину) тихого удару за кілька секунд до появи спалаху. Можливо він пролунав на борту ракети або десь ще".
Десь ще. Найскладніша і заплутана аварія. У цьому повідомленні найцінніша інформація "негучний удар" (the quieter bang sound - можна ще літературніше перекласти - приглушений звук розриву, приглушена бавовна). Якщо американські інженери не знають, у чому причина "негучного удару", доведеться розповісти, що знають українські інженери. Тут і далі те, чого мене вчили.
Якщо фахівці SpaceX досі не сказали, що трапилося в районі стикування магістралей заправки та дренажу з другим ступенем, то це великий, тому що вони напевно знають причину. (Чому вони мовчать, скажу в кінці запису). За моїм досвідом, який у мене вдовбали мої вчителі, рідкий кисень, зважаючи на його високу щільність (1140 кг/куб.м при нормальній температурі кипіння кисню 90К = -183С) є вельми "гідроударною" рідиною. Тому від гріха подалі всі діаметри магістралей і швидкості заправки підбираються таким чином, щоб у найвужчих перерізах швидкість кисню не перевищувала 2 м/с.
Оскільки Сокіл-9 спочатку конструктивно є переобтяженою ракетою, для підвищення енергетики пусків і можливості виведення на орбіту будь-якого прийнятного корисного навантаження, компанія SpaceX була змушена застосувати як паливо переохолоджену гас і як окислювач переохолоджений кисло. За рахунок переохолодження, масківці заправляють в ту ж ракету приблизно на 15% більше кисню і на 2.5% більше гасу.
При цьомущільність рідкого кисню не 1140 кг/куб.м, проте 1300 кг/куб.м. Одночасно з підвищенням густини, зростає і в'язкість рідкого кисню. В'язкіший кисень при тому ж тиску тече повільніше, значить, для збереження циклограми (часу) заправки, масківці були змушені "піддавити" насоси і збільшити тиск заправки. Відповідно швидкість потоку переохолодженого рідкого кисню теж збільшилася.
Назвати точні цифри не можу - я не знаю, як сильно вони форсували режими заправки - але точно те, що швидкості заправки рідкого кисню підвищеної щільності зросли - припускаю, що на 10-15%.
А це, хлопці, чудові умови для виникнення гідроудару. Як виникає гідроудар по рідкому кисню? Якщо в трубопроводі є газовий міхур (а він обов'язково виникає при будь-якій затримці - кисень інтенсивно кипить у теплих магістралях на початку заправки), то через незначну щільність газу в порівнянні з рідиною, при відкритті клапана, газ просвистує через клапан, рідкий кисень під тиском спрямовується по трубі - і всієї несжимаемой масою ударяється об "вузькість" - там, де гальмується, - або у вигнутому гнучкому рукаві заправної магістралі, або в замку стикування з бортом, або в бортовому клапані.
Енергія удару описується знайомою всім школярам формулою кінетичної енергії - масу рідини, що розігналася, треба помножити на квадрат швидкості потоку і поділити навпіл. Яка ж це може бути енергія? У магістралі довжиною в сотню метрів (а висота Сокола-9 становить 70 м - з усіма загинами та наземними ділянками виходить якраз мінімум 100 м - ще раз - це мінімум, реально більше) при діаметрі труби заправки, скажімо, в 100 мм (для невеликий другий щаблі) кожен погонний метр труби містить 10 (десять) кілограміврідкого кисню, відповідно, у трубі завдовжки 100 метрів – розганяється одна тонна окислювача (малолітражний автомобіль). Якщо швидкість у трубі нікчемних 3 метри на секунду, то це у звичних нам розмірностях становить 11 км/год (швидкість бігуна у парку).
А тепер візьміть свою машину, розженіть до слабкої швидкості 11 км/год і впиляєтеся в бетонний стовп. Що станеться? Бампер, мінімум, некруто. Ось те ж саме відбувається і з вузлами стикування заправних магістралей - якщо трапляється гідроудар по рідкому кисню. магістралі заправки рідкого кисню (можливо, замків стикувального вузла або ділянки бортової магістралі) з течією зварних швів, з одночасним порушенням герметичності вузла стикування сусідньої магістралі заправки гасу (там все дуже поруч), змішанням кисню до керосину , всередині борту) - і наступним займанням пародіскостного "коктейлю".
Другою, не менш неприємною для SpaceX, версією є аварія дренажу бака з переохолодженим киснем і руйнування кисневого бака. У цій версії є каламутне місце - якщо гас був герметичний, то такого вибуху не могло бути. систему гарантованого пуску двигуна другого ступеня, але для цього потрібно розуміти компонування другого ступеня і де бортовики змонтували ємності з триетилборатом і триетилалюмінієм).
А тепер – чому SpaceX змушена глухоЯкщо це гідроудар на заправці, якщо це гідроудар на переохолодженому кисні, то це непереборна конструктивна помилка - треба або зменшувати витрати заправки, збільшувати час заправки і різко збільшувати втрати кисню за рахунок випаровування - заново перевіряти всі дренажі, знову все - а це місяці та місяці важкої роботи, жодних пусків, суцільні витрати - але, найнеприємніше, треба щось так пояснити мільйонам допитливих фанатів приватного космосу, щоб вони ні про що не здогадалися.
Це нетривіальне завдання, але, я впевнений, блискуча PR-служба SpaceX з цим завданням впорається.
| . |
| Микола | 14.09.16 08:16 |
Ем, а раніше вони як ракети заправляли і ті злітали? Чи це лотерея? | |
| . |
| Alanv | 14.09.16 13:06 |
| . |
| slavchik | 15.09.16 14:11 |
| "При цьому щільність рідкого кисню вже не 1140 кг/куб.м, а всі 1300 кг/куб.м. Одночасно з підвищенням щільності, зростає і в'язкість рідкого кисню.В'язкіший кисень при тому ж тиску тече повільніше, значить, для збереження циклограми (часу) заправки, масківці були змушені "піддавити" насоси і збільшити тиск заправки.Відповідно, швидкість потоку переохолодженого рідкого кисню теж збільшилася. | |
| . |
| Alanv | 15.09.16 14:56 |
| Як я розумію, справа саме і є в кінетичній енергії можливогогідроудару (переохолоджений дуже легко закипає, газ на відміну від рідини миттєво проходить через клапан, на "порожнє місце" влітає з дикою швидкістю рідина). Якщо за зростанням щільності падає швидкість - кінетична енергія зберігається. Додай до колишньої швидкості і. | |
| . |
| WalterPPK | 15.09.16 19:49 |
| Тут справа над щільності рідкого кисню і його течії по трубах. Справа в тому, що методика заправки ракет вилизана до блиску, регламентується все до кольору нижньої білизни обслуговуючого персоналу. Саме тому під час заправки ракети не вибухають уже півстоліття. Ілон Маск цієї методики не читав штолі? Чи він свою вигадує? Якщо так, то це далеко не останній феєрверк. Астронавтів шкода. | |
| . |
| ti-robot | 16.09.16 05:38 |
| А тепер правильне пояснення проблеми, що виникла. | |
| . |
| Biv | 18.09.16 05:35 |
| Твіт більше схоже на плагіат з "Вінні-Пух і день турбот", ніж на думку фахівців: - Цікаво, що це так бумкнуло? Не міг же я один наробити стільки шуму! І де, цікаво знати, моя повітряна кулька. І звідки, цікаво, взялася ця ганчірочка. |