Насколько сильно могут сгибаться высокие тощие ракеты? (грубо, безопасно)

Ниже приведен GIF-файл, который я подготовил и использовал в предыдущем вопросе, и ответ кажется вполне разумным. При соотношении высоты к диаметру от 70 м до 3,7 м (почти 20:1) конструкция с учетом веса ориентирована в первую очередь на то, чтобы выдерживать осевые нагрузки (например, тяга + сопротивление) и допускает некоторую гибкость.

Но если он так сильно изгибается на ветру, что насчет полета?

Этот ответ ссылается на подробное, знающее моделирование Flightclub недавнего запуска Falcon 9. В какой-то момент, когда скорость ракеты (предположительно относительно вращающейся системы Земли) составляет около 1000 м/с, а давление должно быть примерно 0,06 или 0,07 бар на высоте 22 км, угол атаки оценивается в 4,6 градуса. Это создаст сокрушительную силу, но будет ли она изгибать ракету, поскольку обтекатель намного шире корпуса?

Насколько сильно могут сгибаться высокие тощие ракеты? (грубо, безопасно)

введите описание изображения здесь

Вы спрашиваете конкретно о том, насколько ракеты могут безопасно сгибаться, не ломаясь (если, скажем, гигантская летающая горилла схватит и согнет их в полете), или о том, насколько они должны сгибаться при типичных полетных нагрузках ( т.е. если не гигантские летающие гориллы)?
@IlmariKaronen Я хочу оставаться немного гибким (каламбур), чтобы не мешать публикации информативного ответа. Этот конкретный вопрос требует довольно специализированных знаний, и если я укажу слишком много, кто-то может просто не публиковать. У меня есть сильное ощущение, что, поскольку ракеты представляют собой высокооптимизированные конструкции , стремящиеся минимизировать вес конструкции, ожидаемый предел и безопасный предел не так уж далеки друг от друга.
Хммм - это определенно изгиб, или это движение соответствует допускам механизма зажима?
Я не могу ответить, насколько прогибаться можно. Но от напряжения зависит, сколько циклов изгиба возможно без разрушения. См. en.wikipedia.org/wiki/Fatigue_(material)#The_S-N_curve Хрупкий алюминий разрушится при напряжении 320 МПа только за один цикл, а при напряжении 150 МПа возможно 10000 циклов. Если первая ступень используется повторно, это зависит от конструкции, может ли эта ступень быть повторно использована 10 или 100 раз из-за выхода из строя из-за циклов изгиба. К сожалению, масса конструкции увеличится, если сцена рассчитана на большее количество циклов изгиба.
Связанный: гавно шаттла: youtube.com/watch?v=ExfjSuJxOP8
Связанный: Бенди Сатурн V: m.youtube.com/watch?v=PnsFFhKqXXo
Я слышал, что вице-президент Spacex описал F9 ​​как «шаткую, шаткую лапшу» (sic) в полете (из-за высокого соотношения сторон), и что это одна из самых больших проблем с динамикой, с которыми сталкивается Spacex.
@uhoh, к сожалению, это было сарафанное радио о личном замечании, оно так и осталось со мной, потому что я подумал, что это забавно, но, к сожалению, у меня нет ничего лучше этого.
@randomUsername да, я знаю, как это бывает, хорошо, спасибо! Я никогда не забуду это описание — летающая лапша! Надеюсь хотя бы аль денте
По теме: Раздавливание банки содовой с помощью гидравлического пресса: youtube.com/watch?v=YP_UBNwEoGs

Ответы (1)

Ничто не может быть совершенно негибким, не вызывая чрезмерной нагрузки на зацепы. Подобно использованию более длинного лома для получения рычага, передающего любую ветровую нагрузку непосредственно на прижимные зажимы и т. д. Движение, отображаемое на изображении, вероятно, представляет собой легкий ветерок, поскольку зажимной механизм отпускает и не влияет на саму ракету-носитель. . Обтекатель Falcon 9 имеет диаметр 5,2 м, движение, которое, по моим оценкам, составляет около 0,1 м при ветре 10 узлов с пределом скорости ветра 30 узлов, соответствует примерно 25% от допустимой нагрузки, что дает предполагаемый изгиб около 0,4 м для стека. . Максимальное сгибание будет варьироваться в зависимости от конструкционных материалов и конструкции.

Ответ на этот вопрос должен конкретно касаться вопроса «Сколько…» во время полета, а не на стартовой площадке. «Но если он так сильно изгибается на ветру, что насчет полета?» Можете ли вы решить структурную нагрузку во время полета?
Невозможно точно учесть динамические нагрузки в полете, если у вас нет инженерных проектов и вы не можете получить компьютерные модели материалов и конструкций. Я, конечно, не работаю в аэрокосмической отрасли и не могу их получить. Лучший ответ - чтобы ветер дул достаточно сильно, чтобы они захотели вернуть LV в сарай, и это, вероятно, находится в пределах 50-70% от максимально допустимого сгибания. Если кто-то из инженеров-конструкторов не сможет найти здесь ответа, на самом деле ответа быть не может.
@DarylMorning Если вы чувствуете, что не можете ответить на заданный вопрос, то почему вы все еще публикуете его? Вы можете запросить разъяснения у ОП в комментариях, но ответы на самом деле должны отвечать на вопрос, и после прочтения вашего я все еще не знаю больше, чем раньше.
Я пытался дать ОП предполагаемый ответ, основанный на общем вопросе: «Насколько сильно могут изгибаться высокие тощие ракеты?» к ракете Falcon 9, и теперь, когда я посмотрел на свой ответ, я понял, что удалил предложение из своего редактирования, которое сделало бы мой ответ немного более актуальным. Я собираюсь отредактировать свой ответ. В нынешнем виде мой ответ на самом деле почти ничего не говорит о том, что я хотел выразить.
Ответ обновлен, Mea Culpa.
Вы дали числа, которые относятся к тому, что уже видно на изображении, на котором ракета все еще находится на земле . Я повторю свой первый комментарий; Ответ на этот вопрос должен конкретно касаться вопроса «Насколько…» во время полета, а не на стартовой площадке. «Но если он так сильно изгибается на ветру, как насчет полета?» Можете ли вы рассмотреть структурную нагрузку во время полета ? "
Все изгибы засчитываются как разрушения, ветровая нагрузка будет приближена к МАКСИМАЛЬНО возможному изгибу. Тот факт, что LV не движется вперед, не имеет значения для самого фактического изгиба. Отношение допустимого % возможного изгиба до разрушения обычно составляет не более 150 % от заданных порогов. Как я уже сказал, без инженерных моделей ЛУЧШЕЕ, что мы можем сделать, — это сделать вывод или оценить. Это ЛУЧШИЙ ответ, возможный без точных цифр, которые SpaceX, вероятно, обеспечила с помощью соглашений о неразглашении. Мой ответ также дает методологию, которую я использовал, и ее можно использовать и для других «высоких тощих ракет».
@DarylMorning Я снова вернулся к этому вопросу, и я думаю, что это лучший возможный ответ без фактической публикации подробных технических данных о реальных конструкциях ракет, на что вы указали в начале. Спасибо за ответ!
Насколько сильно могут сгибаться высокие тощие ракеты? (грубо, безопасно)
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v