Флудопровод Super Heavy/Starship B 18/S39 – двенадцатый полет

[Inti]

Ну вот, а теперь контрольный выстрел - означает ли это, что корпус СШ менее жесткий чем корпус Сатурна-5 ?

Да может и менее жёсткий когда пустой. А когда под давлением то может и более жёсткий.
Вот развёрнутый ответ от ИИ:

Короткий ответ: да — корпус Super Heavy (СШ) менее жёсткий и значительно менее прочностно-жёсткий на единицу площади, чем корпус первой ступени Saturn V.
Но это нормально и ожидаемо, потому что два носителя используют совершенно разные конструктивные подходы, материалы и уровни давления в баках.
Разберём подробно.
🧱 1. Материал: сталь 301 vs алюминиевые сплавы 2014/2219
Super Heavy

• Сталь 301/304L
• Толщина: ~4 мм (фактически 3.6–4.0 мм)
• Плотность стали 8.0 г/см³
• Сталь на крио становится крепче, но тяжёлая

Saturn V (S-IC первая ступень)

• Алюминиевые сплавы 2014-T6, 2219-T87
• Толщина: 2.5–4.5 мм, но алюминий в 3 раза легче
• Использовалась жёсткая силовая схема:
  
  • мощные стрингеры
  • шпангоуты
  • кольцевые наборы
  • отдельные силовые панели

Итог:
👉 Saturn V имел в разы более развитый силовой каркас, чем гладкий цилиндр Super Heavy.
🧯 2. Уровень давления в баках
Super Heavy / Starship

• давление в баках: ~2–3 бар
• это делает конструкцию надувной — давление работает как элемент жёсткости (как у воздушного шара, но на порядок прочнее)

Saturn V (RP-1 / LOX)

• давление: ~0.3–0.5 бар
• бак не был «надувным»
• корпус должен был держать нагрузки сам по себе

Из этого следует:
👉 Жёсткость Saturn V обеспечивалась металлом.
👉 Жёсткость Super Heavy — давлением внутри бака + минимальной структурой.
🔧 3. Разница в конструктивной схеме
Super Heavy:

• гладкий цилиндр
• минимум стрингеров
• цельносварные кольца
• «монокок» из стали
• опирается на криопрессуризацию для сохранения формы

По сути это криобаллонная конструкция, хотя не такая крайняя, как у ракеты Atlas.
Saturn V:

• жёсткая клёпано-сварная структура
• развитые стрингеры
• мощные шпангоуты
• элементы изгиба и восприятия локальных нагрузок
• существенно более жёсткое основание под двигатели F-1

[nonconvex]

Ну вот, а теперь контрольный выстрел - означает ли это, что корпус СШ менее жесткий чем корпус Сатурна-5 ?

Да может и менее жёсткий когда пустой. А когда под давлением то может и более жёсткий.

Может или не может? Что происходит с отсеками, где внутреннего давления нет? Зачем СХ нужны мощные стальные (!) шпангоуты в кислородном баке, и где ИИ в нем  нашел "гладкий цилиндр"?

[Дмитрий В.]

У СШ стрингеры приварные, и сделаны, имхо, из того же листа стали, что и корпус.

они тяжелее по идее

В каком смысле? Тяжелее чего?

Я не специалист в материаловедении, так что пришлось заставить ИИ прошерстить мнения других людей на других форумах, цель была сравнить mass-ratio у стального Старшипа и алюминиевого НГ. Ну и судя по мнениям, у них mass-ratio не должны так уж сильно отличаться, причём вполне возможно что у Старшипа ситуация даже лучше за счёт его больших размеров - хотя это не точно потому что никаких определённых цифр для НГ не было найдено. В любом случае, у стали есть два больших преимущества - большая прочность при очень низких и очень высоких температурах.

Кому интересна развёрнутая аргументация ИИ, жмите спойлер 

Спойлер

ChatGPT said:
Вы всё правильно уловили — массовое соотношение (mass ratio) у New Glenn и Starship действительно может оказаться ближе друг к другу, чем кажется, несмотря на сталь у Starship и алюминиево-литиевые сплавы у New Glenn. Разберём по сути, почему.
📌 1. Почему mass-ratio у них не так сильно отличается
Mass ratio = (полная масса) / (сухая масса)
Он определяется не только материалом, а сочетанием:

• выбора топлива
• давления и размеров баков
• структурной схемы
• требований к повторному использованию
• тепловой защиты
• массовых резервов под прочность
• минимизации оборудования и обвязки

И вот здесь оказывается, что материал корпуса — лишь один фактор среди многих.
✔ Что говорят модели и экспертные оценки
(точных данных по New Glenn действительно нет — Blue Origin скрывает всё, включая сухую массу)
Starship

• сухая масса корабля ≈ 120–130 т
• сухая масса без обшивки на ранних прототипах была 85–90 т
• полная масса ≈ 1250 т
• mass ratio ≈ 10:1

Super Heavy

• сухая масса ≈ 200–230 т
• полная масса ≈ 3600–3900 т
• mass ratio ≈ 17–19:1

New Glenn (1 ступень)
Экспертные оценки в инженерных сообществах дают:

• сухая масса 1-ой ступени 55–70 т
• полная масса ≈ 1050–1100 т
• mass ratio ≈ 15–19:1

То есть диапазоны пересекаются, поэтому вывод вполне логичный:
👉 С точки зрения mass ratio New Glenn и Super Heavy — почти одного порядка.
📌 2. Почему у Starship mass ratio может быть даже лучше, несмотря на сталь
Вы правильно заметили ключевую вещь:
Сталь выигрывает на больших размерах.
Почему?

• С увеличением диаметра и толщины стенок прочность растёт линейно, а объём топлива — кубически.
   → у больших ракет структура легче «по удельному отношению» к топливу.
• Нержавеющая сталь 301/304L прекрасно держит:
  
  
  • криогенные температуры (прочность увеличивается)
  • высокие температуры при входе в атмосферу
  Это позволяет:
  
  
  • использовать тонкие стенки
  • отказаться от тяжёлой тепловой защиты на баке
  • не ставить дорогостоящие композиты
• Криокамеры Starship работают как силовой элемент, а не как отдельный корпус.
   Это экономит массу.

В итоге:
👉 На больших диаметрах (9 м у Starship vs 7 м у NG) сталь может оказаться даже эффективнее, чем алюминий.
📌 3. Преимущества алюминия (New Glenn)
Не всё так однозначно. Алюминий/Al-Li имеет плюсы:

• он легче стали
• проще обрабатывать
• технологически проверен на Falcon 9
• меньше проблем с коррозией
• легче в производственной логистике (тонны металла, транспортировка, сварка)

Но есть недостатки:
❌ алюминий теряет прочность при низких температурах
❌ нуждается в сложных теплоизоляциях
❌ плохо переносит циклы охлаждения-нагрева
Поэтому, вопреки ожиданиям, у New Glenn корпус в итоге может быть не намного легче.
📌 4. Итог: кто «лучше»?
Если возможно выразить в одном предложении:

New Glenn и Starship имеют mass ratio одного порядка, но Starship потенциально выигрывает за счёт большого диаметра и прочности стали на крио-режимах.

А прорыв стали — это не в удельной массе, а в том, что она:

• выдерживает сверхохлаждение
• выдерживает вход в атмосферу
• удешевляет производство
• допускает огромные конструкции (9 м диаметр)
• открывает путь к многократному использованию

Если хотите, могу сделать:
🔸 Таблицу сравнения mass-ratio
🔸 Сравнение материалов Starship vs NG в цифрах
🔸 Расчёт mass-ratio по модели Tsiolkovsky
🔸 Отдельно по первой и второй ступени для обоих носителей
Скажи, что именно нужно.

[свернуть]

Что-то как-то цифры весового совершенства слабо вяжутся с околонулевой (для супертяжа) грузоподъёмностью.

[cross-track]

Что-то как-то цифры весового совершенства слабо вяжутся с околонулевой (для супертяжа) грузоподъёмностью.

Околонулевая достигнутая, или околонулевая расчетная?

[Streamflow]

Инти, вправьте мозги своему искусственному идиоту (и себе тоже). Не было в баках Сатурна-5 разрежения. Ошибка в данных на порядок.

[Дмитрий В.]

Что-то как-то цифры весового совершенства слабо вяжутся с околонулевой (для супертяжа) грузоподъёмностью.

Околонулевая достигнутая, или околонулевая расчетная?

Судя по той табличке, что была опубликована не так давно, расчетная. Ну, потом когда-нибудь и будет 100+. Может быть....

[Alex-DX]

Не было в баках Сатурна-5 разрежения

относительно земного давления, как в манометре для накачки шин. 

[Дмитрий В.]

ТЗП не мешает 1й ступени "алюминиевому" Фэлкон-9

нижняя часть которого титановая

Где почитать про титан в хвостовом отсеке?

[Дмитрий В.]

Не было в баках Сатурна-5 разрежения

относительно земного давления, как в манометре для накачки шин.

И абсолютное и избыточное давление в баках Сатурна было сильно выше атмосферного

[cross-track]

Что-то как-то цифры весового совершенства слабо вяжутся с околонулевой (для супертяжа) грузоподъёмностью.

Околонулевая достигнутая, или околонулевая расчетная?

Судя по той табличке, что была опубликована не так давно, расчетная. Ну, потом когда-нибудь и будет 100+. Может быть....

В таблице для второй версии было 35 тонн, а не 0.

[Streamflow]

Не было в баках Сатурна-5 разрежения

относительно земного давления, как в манометре для накачки шин.

И абсолютное и избыточное давление в баках Сатурна было сильно выше атмосферного

Вот именно

[Streamflow]

Относительно полезной нагрузки Старшипа:  Еще в 1997 году в первом номере нового общеевропейского журнала Aerospace Science and Technologies у меня вышла статья о неэффективности двухступенчатых многоразовых ракетных систем выведения полезных нагрузок на низкую околоземную орбиту при возвращении первой ступени на место старта. Примерно в то же время у меня был спор со Старым на эту тему на этом (допожарном) форуме.

Теперь я с интересом смотрю на развитие программы Старшип, сильно осложненное некомпетентностью теперешнего руководства СпейсХ, которое в последнем варианте бустера перешло все границы. Но всегда готов признать свою неправоту при пред'явлении надлежащих доказательств.

[cross-track]

Относительно полезной нагрузки Старшипа:  Еще в 1997 году в первом номере нового общеевропейского журнала Aerospace Science and Technologies у меня вышла статья о неэффективности двухступенчатых многоразовых ракетных систем выведения полезных нагрузок на низкую околоземную орбиту при возвращении первой ступени на место старта. Примерно в то же время у меня был спор со Старым на эту тему на этом (допожарном) форуме.
Теперь я с интересом смотрю на развитие программы Старшип, сильно осложненное некомпетентностью теперешнего руководства СпейсХ, которое в последнем варианте бустера перешло все границы. Но всегда готов признать свою неправоту при пред'явлении надлежащих доказательств.

Так бустер Ф9 иногда возвращается на место старта. Это доказательство?)

[Дмитрий В.]

Что-то как-то цифры весового совершенства слабо вяжутся с околонулевой (для супертяжа) грузоподъёмностью.

Околонулевая достигнутая, или околонулевая расчетная?

Судя по той табличке, что была опубликована не так давно, расчетная. Ну, потом когда-нибудь и будет 100+. Может быть....

В таблице для второй версии было 35 тонн, а не 0.

А до этого 15, емнип. И то и другое значение - "околонулевые" по сравнению с заявлявшимися 100+ или 150+.

[cross-track]

Что-то как-то цифры весового совершенства слабо вяжутся с околонулевой (для супертяжа) грузоподъёмностью.

Околонулевая достигнутая, или околонулевая расчетная?

Судя по той табличке, что была опубликована не так давно, расчетная. Ну, потом когда-нибудь и будет 100+. Может быть....

В таблице для второй версии было 35 тонн, а не 0.

А до этого 15, емнип. И то и другое значение - "околонулевые" по сравнению с заявлявшимися 100+ или 150+.

Так это же была не конечная ПН, а промежуточная. Это уже неоднократно обсуждалось.

[blik]

Ну вот, а теперь контрольный выстрел - означает ли это, что корпус СШ менее жесткий чем корпус Сатурна-5 ?

Да может и менее жёсткий когда пустой. А когда под давлением то может и более жёсткий.
Вот развёрнутый ответ от ИИ:

Короткий ответ: да — корпус Super Heavy (СШ) менее жёсткий и значительно менее прочностно-жёсткий на единицу площади, чем корпус первой ступени Saturn V.
Но это нормально и ожидаемо, потому что два носителя используют совершенно разные конструктивные подходы, материалы и уровни давления в баках.
Разберём подробно.
🧱 1. Материал: сталь 301 vs алюминиевые сплавы 2014/2219
Super Heavy

• Сталь 301/304L
• Толщина: ~4 мм (фактически 3.6–4.0 мм)
• Плотность стали 8.0 г/см³
• Сталь на крио становится крепче, но тяжёлая

Saturn V (S-IC первая ступень)

• Алюминиевые сплавы 2014-T6, 2219-T87
• Толщина: 2.5–4.5 мм, но алюминий в 3 раза легче
• Использовалась жёсткая силовая схема:
  
  • мощные стрингеры
  • шпангоуты
  • кольцевые наборы
  • отдельные силовые панели

Итог:
👉 Saturn V имел в разы более развитый силовой каркас, чем гладкий цилиндр Super Heavy.
🧯 2. Уровень давления в баках
Super Heavy / Starship

• давление в баках: ~2–3 бар
• это делает конструкцию надувной — давление работает как элемент жёсткости (как у воздушного шара, но на порядок прочнее)

Saturn V (RP-1 / LOX)

• давление: ~0.3–0.5 бар
• бак не был «надувным»
• корпус должен был держать нагрузки сам по себе

Из этого следует:
👉 Жёсткость Saturn V обеспечивалась металлом.
👉 Жёсткость Super Heavy — давлением внутри бака + минимальной структурой.
🔧 3. Разница в конструктивной схеме
Super Heavy:

• гладкий цилиндр
• минимум стрингеров
• цельносварные кольца
• «монокок» из стали
• опирается на криопрессуризацию для сохранения формы

По сути это криобаллонная конструкция, хотя не такая крайняя, как у ракеты Atlas.
Saturn V:

• жёсткая клёпано-сварная структура
• развитые стрингеры
• мощные шпангоуты
• элементы изгиба и восприятия локальных нагрузок
• существенно более жёсткое основание под двигатели F-1

Да будет битва ИИ

 

Материал	Плотность (г/см³)	Ориентировочный предел текучести при 80К (МПа)	Ориентировочный удельный предел текучести (МПа·см³/г)
Нержавеющая сталь 301 (отожженная)	~7.88	~400–600 МПа (оценочно)	~50–76
Алюминиевый сплав 2024 (T4/T351)	~2.78	~300–400 МПа (оценочно)	~108–144
Алюминиевый сплав 7075 (T6)	~2.81	~450–550 МПа (оценочно)	~160–196

Нержавейка сильно проигрывает. Добавка на теплозащиту для алюминия на характерных скоростях 1й ступени незначительна, порядка 1.5% от массы начала  спуска.

[Streamflow]

Относительно полезной нагрузки Старшипа:  Еще в 1997 году в первом номере нового общеевропейского журнала Aerospace Science and Technologies у меня вышла статья о неэффективности двухступенчатых многоразовых ракетных систем выведения полезных нагрузок на низкую околоземную орбиту при возвращении первой ступени на место старта. Примерно в то же время у меня был спор со Старым на эту тему на этом (допожарном) форуме.
Теперь я с интересом смотрю на развитие программы Старшип, сильно осложненное некомпетентностью теперешнего руководства СпейсХ, которое в последнем варианте бустера перешло все границы. Но всегда готов признать свою неправоту при пред'явлении надлежащих доказательств.

Так бустер Ф9 иногда возвращается на место старта. Это доказательство?)

Так Ф9 не многоразовый (не полностью многоразовый) аппарат, так что не считается. Хотя на практике получилось, да, неплохо.

К тому же Ф9 все же обычно стремятся сажать на удаленную платформу. Ну, а для Блю Ориджин  - это без вариантов.

[AlexNB]

Ну вот, а теперь контрольный выстрел - означает ли это, что корпус СШ менее жесткий чем корпус Сатурна-5 ?

Да может и менее жёсткий когда пустой. А когда под давлением то может и более жёсткий.
Вот развёрнутый ответ от ИИ:

Короткий ответ: да — корпус Super Heavy (СШ) менее жёсткий и значительно менее прочностно-жёсткий на единицу площади, чем корпус первой ступени Saturn V.
Но это нормально и ожидаемо, потому что два носителя используют совершенно разные конструктивные подходы, материалы и уровни давления в баках.
Разберём подробно.
🧱 1. Материал: сталь 301 vs алюминиевые сплавы 2014/2219
Super Heavy

• Сталь 301/304L
• Толщина: ~4 мм (фактически 3.6–4.0 мм)
• Плотность стали 8.0 г/см³
• Сталь на крио становится крепче, но тяжёлая

Saturn V (S-IC первая ступень)

• Алюминиевые сплавы 2014-T6, 2219-T87
• Толщина: 2.5–4.5 мм, но алюминий в 3 раза легче
• Использовалась жёсткая силовая схема:
  
  • мощные стрингеры
  • шпангоуты
  • кольцевые наборы
  • отдельные силовые панели

Из этого следует:

Да будет битва ИИ

 

Материал	Плотность (г/см³)	Ориентировочный предел текучести при 80К (МПа)	Ориентировочный удельный предел текучести (МПа·см³/г)
Нержавеющая сталь 301 (отожженная)	~7.88	~400–600 МПа (оценочно)	~50–76
Алюминиевый сплав 2024 (T4/T351)	~2.78	~300–400 МПа (оценочно)	~108–144
Алюминиевый сплав 7075 (T6)	~2.81	~450–550 МПа (оценочно)	~160–196

Нержавейка сильно проигрывает. Добавка на теплозащиту для алюминия на характерных скоростях 1й ступени незначительна, порядка 1.5% от массы начала  спуска.

Уточнение, большинство алюминиевых сплавов тоже криогенно упрочняемые.
По моему мнению, нержавейка была выбрана из технологических соображений. Сварка нержавейки на воздухе значительно проще и эффективнее, чем алюминиевых сплавов, большинство которых или условно свариваемые или требуют дополнительной термообработки после сварки.

[AlexNB]

А прорыв стали — это не в удельной массе, а в том, что она:

• выдерживает сверхохлаждение

Жидкий водород выдержит?

Разве что в одноразовом варианте - из-за охрупчивания.

SpaceX обсуждала варианты перехода Starship-H на LH₂ для межпланетных миссий — но МАСК ПРЯМО СКАЗАЛ, что сталь нужно будет менять на что-то другое, иначе баки развалятся.

Странное заявление, с учетом того, что на той же Энергии часть водородных трубопроводов и сильфоны были из той же нержавейки.  Не говоря уж водородном баке Центавра

[blik]

Уточнение, большинство алюминиевых сплавов тоже криогенно упрочняемые

В таблице это учтено и для нержавейки и для алюминия