AMOS 6 - Falcon 9-029 - Канаверал SLC-40 - 3-4 сентября 2016

[pk13]

Старый пишет:
Зачем изотензоид? Зная что рваться должна боковая цилиндрическая поверхность её как следует, с избытком, обмотали кольцевой намоткой. Поэтому оторвалось днище.

Прошлые поставщики похоже так и делали:

[Сергей]

LRV_75 пишет:

Сергей пишет:

Feol пишет:
Если не заменят баллоны или не перепроектируют полностью, то ещё раз взорвётся.

Нет необходимости, достаточно ввести достаточный предварительный наддув гелиевого баллона перед закачкой ЖК в бак.

Если следовать логике Feol, то это будет вторая заплатка (после замены крепежей на очень прочные ) в несовершенной конструкции системы наддува гелием. Имхо конечно

Здесь важна не логика, а конкретный расчет конкретной конструкции из композиционного материала с учетом термо-напряжений, современными средствами считается без проблем при условии , если эти средства использует опытный специалист. Предварительный наддув уже упоминали в этой теме для титановых шар-баллонов для гелия, так же, чтобы нивелировать термо-напряжения. Так что предварительный наддув давно известен и давно используется (в России как минимум).

[Not]

Сергей пишет:  современными средствами считается без проблем при условии , если эти средства использует опытный специалист.

Вы, как обычно, преувеличиваете возможности "современных средств", в оценке поведения композитного баллона в переохлажденном кислороде. Проблема в том, что каждая партия волокна и матричного наполнителя несколько отличаются по параметрам, и "современные средства" это учесть не могут, равно как не могут учесть халатность сборщиков, поэтому, как правило, ограничиваются статистическими исследованиями партии баллонов.

Или вы намекаете, что специалист в СпейсЕкс попался неопытный?  

[Сергей]

Дмитрий В. пишет:
Вопрос только два:
!) Как могло оторваться нижнее (верхнее) днище у цельномотанного кокона?
2) Почему оторвало днище, если первой должна была вскрыться цилиндрическая обечайка вдоль образующей?

Штуцер пишет:

Старый пишет:
обмотали кольцевой намоткой.

Дмитрий В. пишет:
Не берусь утверждать со всей определенностью, но, если память не изменяет, изотензоид спиральной намоткой можно получить при определенных сочетаниях геометрии емкости, в противном случае цилиндрическая намотка неизбежна.

Если баллон сделан из изотропного материала постоянной толщины, то как и писал Дмитрий В., максимальные окружные напряжения в цилиндрической обечайке, продольные в два раза меньше(по сопромату). Но более точный расчет на основании теории упругости дает максимум эквивалентных напряжений в в зоне стыка цилиндрической обечайки с эллипсоидальным днищем и поэтому частенько днище имеет слегка утолщенный цилиндрический участок , вынося кольцевой сварной шов на цилиндрическую обечайку ( но это для металлических относительно тонкостенных  баллонов. Для композитных из видео в данной теме видно, что спиральная намотка ведется с малым углом относительно продольной оси баллона и предназначена для восприятия осевой нагрузки от внутреннего давления, дополняется цилиндрической намоткой, которая воспринимает окружные усилия. Однако по результатам испытаний на видео видно, что первым отлетает днище. Если у баллона  разные по диаметру полюсные отверстия, то без дополнительного местного усиления, при разрушающих испытаниях будет отлетать днище всегда с одной стороны. Для равнопрочности (если это необходимо) в ручную укладывают дополнительные ленты для восприятия продольных нагрузок и усиления слабой зоны.Так что , как уже писали и Старый, и Штуцер, и Дмитрий В. из композита можно усилить любое слабое место, немного только увеличивается трудоемкость.

[Штуцер]

Сергей пишет:
Если баллон сделан из изотропного материала постоянной толщины, то как и писал Дмитрий В., максимальные окружные напряжения в цилиндрической обечайке, продольные в два раза меньше(по сопромату). Но более точный расчет на основании теории упругости дает максимум эквивалентных напряжений в в зоне стыка цилиндрической обечайки с эллипсоидальным днищем и поэтому частенько днище имеет слегка утолщенный цилиндрический участок

.... вот это всё не нужно. Лейнер не несет нагрузок. Он обеспечивает герметичность и является каркасом для намотки. Я правильно понимаю?  

[Сергей]

Not пишет:

Сергей пишет:современными средствами считается без проблем при условии , если эти средства использует опытный специалист.

Вы, как обычно, преувеличиваете возможности "современных средств", в оценке поведения композитного баллона в переохлажденном кислороде. Проблема в том, что каждая партия волокна и матричного наполнителя несколько отличаются по параметрам, и "современные средства" это учесть не могут, равно как не могут учесть халатность сборщиков, поэтому, как правило, ограничиваются статистическими исследованиями партии баллонов.

Или вы намекаете, что специалист в СпейсЕкс попался неопытный?

Разброс параметров и волокна , и матричного наполнителя для партии определяют стандартными испытаниями  однонаправленных кольцевых образцов углепластика, вы это  знаете, так что учесть можно. Конечно халатность сборщиков не учтешь, так как не знаешь , в чем она проявится. Что касается современных средств, вполне возможно, что их в данном случае вообще не использовали, сочли возможным ограничиться простеньким расчетом ( и не учли термо-напряжения) и выборочными разрушающими испытаниями( но они не адекватны реальному нагружению в соответствии с циклограммой), приемо-сдаточными испытаниями каждого баллона внутренним давлением. Статистика конечно важна, тем более она учитывает конкретные условия производства,
применяемую технологию и даже человеческий фактор. По части квалификации исполнителя - неизвестно специалисты СпейсХ вообще то считали баллон или просто дали ТЗ поставщику, а сами ограничились собственными разрушающими испытания части баллонов в защиту партии. Вот сейчас как раз случай проверить расчетом результаты экспериментов по разрушению баллонов с программными дефектами по адгезии. Вообще дефекты по адгезии для композитного баллона непонятно как обнаружить, так как, если нет явного отслоения, а просто пониженная прочность, ее не обнаружишь. Проще после экспериментального подтверждения версии разрушения ввести обязательный достаточный предварительный наддув.

[Дмитрий В.]

Штуцер пишет:

Сергей пишет:
Если баллон сделан из изотропного материала постоянной толщины, то как и писал Дмитрий В., максимальные окружные напряжения в цилиндрической обечайке, продольные в два раза меньше(по сопромату). Но более точный расчет на основании теории упругости дает максимум эквивалентных напряжений в в зоне стыка цилиндрической обечайки с эллипсоидальным днищем и поэтому частенько днище имеет слегка утолщенный цилиндрический участок

.... вот это всё не нужно. Лейнер не несет нагрузок. Он обеспечивает герметичность и является каркасом для намотки. Я правильно понимаю?  

Ну, какую-то нагрузку лейнер несет по-любому.
Мне лично интересно, насколько велик выигрыш в массе композитного баллона высокого давления по сравнению с обычным титановым? И есть ли выигрыш по стоимости?
Лично я сделал бы погружные баллоны для гелия именно шаровыми из титанового сплава, и не геморроился бы с армированием.

[Сергей]

Штуцер пишет:
Лейнер не несет нагрузок. Он обеспечивает герметичность и является каркасом для намотки. Я правильно понимаю?

Так как толщина оболочек мала по сравнению с радиусом баллона , то приближенно можно считать , что окружная относительная деформация  Sok одинакова и у алюминия , и углепластика (при совместной работе), и ее можно посчитать приближенно по формуле : Sok=P*D/2*(Ea*Ta+Ek*Tk)
где Р - давление в баллоне, D - внутренний диаметр баллона; Ea,Ta - модуль упругости и толщина обечайки для алюминиевого лейнера, с индексом k - аналогично для композитной оболочки.
Окружное напряжение в композитной оболочке Gok = Ek*Sok; 

Окружное напряжение в алюминиевой оболочке Goa = Ea*(Sok + alfa*delta С) ; 

где alfa - коэффициент линейного расширения алюминия,   delta С - разница температур между температурой ЖК и температурой лейнера при намотке углеродных лент.
В продольном  направлении Sp обечайки вдвое меньше.Остальное аналогично. Если задаться характеристиками материалов можно посчитать и деформации, и напряжения, и толщины, приближенно разумеется.

[Сергей]

Дмитрий В. пишет:
Ну, какую-то нагрузку лейнер несет по-любому.
Мне лично интересно, насколько велик выигрыш в массе композитного баллона высокого давления по сравнению с обычным титановым? И есть ли выигрыш по стоимости?
Лично я сделал бы погружные баллоны для гелия именно шаровыми из титанового сплава, и не геморроился бы с армированием.

Мне то же это интересно, но то, что нашел в открытой печати как по углепластику, так и по титановым сплавам, резко отличается от того ,что я знал из личного опыта. Надо искать американские источники, иначе не сравнить. Еще остановило, что титановые сплавы не рекомендуются для контакта с кислородом.

[Штуцер]

Сергей пишет:

Штуцер пишет:
Лейнер не несет нагрузок. Он обеспечивает герметичность и является каркасом для намотки. Я правильно понимаю?    

Так как толщина оболочек мала по сравнению с радиусом баллона , то приближенно можно

Теория более менее понятна. Существует масса ухищрений, чтобы обеспечить неразрушение и герметичность лейнера.
Например, некий обзор тут.

http://www.freepatent.ru/patents/2353851

Дмитрий В. пишет:
Мне лично интересно, насколько велик выигрыш в массе композитного баллона

Для этого нужны в первую очередь характеристики баллона с Фалкона.
1. Объем.
2. Pном, Pмакс
3. Масса
4 Рабочий диапазон температур.

Тогда можно сравнить с существующими титановыми.

[Дмитрий В.]

Сергей пишет:

Дмитрий В. пишет:
Ну, какую-то нагрузку лейнер несет по-любому.
Мне лично интересно, насколько велик выигрыш в массе композитного баллона высокого давления по сравнению с обычным титановым? И есть ли выигрыш по стоимости?
Лично я сделал бы погружные баллоны для гелия именно шаровыми из титанового сплава, и не геморроился бы с армированием.

Мне то же это интересно, но то, что нашел в открытой печати как по углепластику, так и по титановым сплавам, резко отличается от того ,что я знал из личного опыта. Надо искать американские источники, иначе не сравнить. Еще остановило, что титановые сплавы не рекомендуются для контакта с кислородом.

А у Зенита из чего шарбаллоны?

[Туман Андромедов]

Дмитрий В. пишет:
А у Зенита из чего шарбаллоны?

Титановый сплав.

[Дмитрий В.]

Туман Андромедов пишет:

Дмитрий В. пишет:
А у Зенита из чего шарбаллоны?

Титановый сплав.

Вот. И они погружены в ЖК. И никаких проблем с ними не было.

[Штуцер]

Кстати, это не ШБ от Н-1?
 
Его объем, няп, похож на объем баллонов сабжа.
Тут может Вован прояснить.

[Сергей]

Дмитрий В. пишет:
А у Зенита из чего шарбаллоны?

Туман Андромедов пишет:
Титановый сплав.

Дмитрий В. пишет:
Вот. И они погружены в ЖК. И никаких проблем с ними не было.
               
                  

Из своей практики ничего не знаю про титановый сплав в ЖК, прочитал на сайте какого то нашего производителя сплавов. Возможно фокус в двухслойной оболочке, поверх титана защитный материал.

[Not]

Сергей пишет:

Not пишет:

Сергей пишет:современными средствами считается без проблем при условии , если эти средства использует опытный специалист.

Вы, как обычно, преувеличиваете возможности "современных средств", в оценке поведения композитного баллона в переохлажденном кислороде. Проблема в том, что каждая партия волокна и матричного наполнителя несколько отличаются по параметрам, и "современные средства" это учесть не могут, равно как не могут учесть халатность сборщиков, поэтому, как правило, ограничиваются статистическими исследованиями партии баллонов.

Или вы намекаете, что специалист в СпейсЕкс попался неопытный?    

Разброс параметров и волокна , и матричного наполнителя для партии определяют стандартными испытаниями однонаправленных кольцевых образцов углепластика

однонаправленных кольцевых - это как?

образцы углепластика испытывать смысла никакого нет, испытывают баллон(ы) из партии углепластика.

так какими стандартными средствами считается композитный баллон?

[Kromberg]

Как справедливо заметил opinion, для того, чтобы бак окислителя не "схлопнулся", в газовой подушке переохлаждённого ЖК должен присутствовать газ, не конденсирующийся при данных температуре и давлении.
Следовательно, даже при выключенном двигателе, уже должен производиться наддув гелия с небольшим расходом, то есть в режиме дросселирования.

Может для амеров это и в диковинку ("awfully lot" нового), но мы же знаем, как может гудеть водопроводный стояк при не полностью закрытом кране...
А совпадение колебаний дросселирующего клапана (или гармоники) с резонансной частотой одного из баллонов ("резонатор Гельмгольца"   ) как раз и могло привести к его разрушению...

[Сергей]

Not пишет:
однонаправленных кольцевых - это как?

Мотается кольцо из однонаправленного материала - нить, полоса, по памяти внутренний диаметр кажется 150 мм (или 250 мм - не помню уже), одевается на раздвижную оправку и испытывается на растяжение.

Not пишет:
образцы углепластика испытывать смысла никакого нет

Эти испытания проводят для подтверждения характеристик исходных материалов в партии - и ровницы, и связующего, так сказать комплексное испытание, прежде чем мотать сами изделия. Разумеется это не единственные испытания, но все я уже не помню, много времени прошло.

Not пишет:
так какими стандартными средствами считается композитный баллон?

Про стандартные я ничего не говорил. Можно на коленке, испытал - подмотал  и т.д. Но в этом случае должны быть максимально приближенные к реальным условиям испытания. Есть закрытые методики для расчета коконов на основе теории упругости с учетом траектории намотки. Из современных вычислительных комплексов могу быть использованы программы типа  ANSYS, но не обязательно, они дорогие. А вообще можно порыться в справочниках, если нужна предварительная прикидка, а потом сбагрить в отдел прочности, не хай отрабатывают зарплату, не тот случай, когда они не могут. Но если сбагрить некому, можно и самому разработать методику, не самое сложное , что приходилось делать.

[Штуцер]

Kromberg пишет:
Следовательно, даже при выключенном двигателе, уже должен производиться наддув гелия с небольшим расходом, то есть в режиме дросселирования.

В вакууме проблемы схлопывания бака нет.
Другое дело, что давление в баке необходимо для повторного запуска двигателя.
Также есть необходимость иметь большее давление в баке О, чем в баке Г в случае совмещенных днищ.

[ZOOR]

Kromberg пишет:
Как справедливо заметил opinion, для того, чтобы бак окислителя не "схлопнулся", в газовой подушке переохлаждённого ЖК должен присутствовать газ, не конденсирующийся при данных температуре и давлении.
Следовательно, даже при выключенном двигателе, уже должен производиться наддув гелия с небольшим расходом, то есть в режиме дросселирования.

Может для амеров это и в диковинку ("awfully lot" нового), но мы же знаем, как может гудеть водопроводный стояк при не полностью закрытом кране...
А совпадение колебаний дросселирующего клапана (или гармоники) с резонансной частотой одного из баллонов ("резонатор Гельмгольца"    ) как раз и могло привести к его разрушению...

В баке должны стоять демпфирующие перегородки, гасящие все колебания. Резонанс там найти будет сложновато. Легче поверить в дефект шар-баллона