Как орбитальные разгоны влияют на структурную целостность МКС?

Мне стал интересен этот вопрос с тех пор, как я работал на KSP, и поиск не дал многого.

В симуляторе строительство больших станций даже без имитации микроатмосферы может привести к тому, что они станут неустойчивыми даже от малейшего крутящего момента и начнут «раскачиваться».

В игре это кажется немного преувеличенным, но что-то подсказывает мне, что их значения структурной жесткости и гибкости могут быть не такими уж и далекими, возможно?

Итак, поскольку они строили МКС, и длина станции увеличивалась до тех пор, пока не были установлены солнечные батареи, учитывались ли повторные наддувы дополнительным крутящим моментом и смещением центра тяги, возможно, с дросселированием?

Я просто хочу посмотреть, рассматривалась ли когда- либо структурная целостность при повторных бустерах при нынешних размерах станции, может быть, есть документ?

Extra предназначен для информации о смещении центра тяги и центра масс и компенсациях. (Активные системы добавят дополнительный крутящий момент, это рассматривалось?)

Вы действительно имеете в виду "структурную целостность"? Вещи могут иметь нежелательные или даже неприятные вибрации, не теряя при этом своей структурной целостности. Вещи также могут вибрировать, и эти вибрации могут медленно затухать из-за структурного демпфирования и внутреннего трения, не будучи «нестабильными». Я думаю, что это будет интересный вопрос, но, возможно, сначала придется немного скорректировать терминологию.
@uhoh Думаю, я конкретно имею в виду «структурные напряжения», особенно на соединительных частях, таких как стыковочные адаптеры, которые в сумме влияют на общее состояние «структурной целостности». Я подумал, что если повторное ускорение не будет дросселировано или не вызовет значительного крутящего момента или напряжения, это может повлиять на общий срок службы станции, а также будет учитываться для любых будущих крупных межпланетных мест обитания.

Ответы (2)

Да. Считается (извините, не знаю точно сколько, но наверное МНОГО - отслеживают крутящий момент на отдельных болтах при строительстве например). Некоторое время назад они попали в аварию, когда двигатель начал работать и дико колебаться, заставляя всю станцию ​​раскачиваться и трястись, как это происходит в KSP. Хотя приложенные силы превышали расчетные ограничения, более поздний анализ показал, что реального ущерба нанесено не было. Тем не менее, должно быть, пришло время коричневых брюк для всех участников.

Бортовые кадры инцидента:

Здесь вы можете послушать, как Суни Уильямс рассказывает о велотренажере. Обратите внимание, что она упоминает, что он не связан напрямую со стенами, потому что движения велосипедиста передают энергию конструкции и заставляют солнечные батареи вибрировать вверх и вниз:

Так что, если они обращают внимание на вибрации велотренажера, они наверняка тратят много времени на расчет всех сил, напряжений и колебаний, связанных с перезагрузкой.

Еще одним интересным источником деформации конструкции, который абсолютно не моделируется в KSP, является то, что МКС настолько велика, что разные ее концы или углы находятся на существенно разных орбитах и ​​поэтому хотят дрейфовать друг относительно друга. Это вызывает регулярное, медленное сжатие и расширение конструкции (и, несомненно, вызывает несколько скрипов и хлопков).

После стыковки оба автомобиля на некоторое время отправляются в свободный дрейф, чтобы предотвратить ненужную вибрацию, крутящий момент и нагрузку. Пристыкованное транспортное средство может мягко раскачиваться вперед и назад и рассеивать энергию за счет трения, прежде чем медленно втянуться и надежно зафиксироваться.

Извините, у меня нет конкретных данных о повторном усилении, но внимание, уделяемое структуре, ОЧЕНЬ подробное, как видно выше, и поэтому, без сомнения, повторное усиление получает соответствующее внимание.

Хороший ответ в целом. Я бы добавил, что есть буквально целая команда людей, работа которых и состоит в том, чтобы анализировать именно это. Запуски двигателей, различные положения в полете, температурные условия, стыковочные нагрузки, вибрации из-за действий экипажа, нагрузки в открытом космосе и любые неожиданные отклонения.

В этой статье описываются испытания, проведенные в 2010 году, когда двигатели МКС запускались специально для анализа возникающих вибраций и сравнения их с теоретическими моделями.

Модальный анализ, проверка моделей и корреляции выполняются для различных конфигураций Международной космической станции (МКС). На этапе ULF4 МКС было проведено три испытания запуска специальных двигателей (DTF); Этот документ будет посвящен анализу и результатам DTF S4-1A, который произошел 11 октября 2010 года. Целью этого анализа является проверка и сопоставление аналитических моделей, используемых для проверки динамических нагрузок на критические интерфейсы МКС.

Еще одна статья о структурной проверке в целом:

Этот документ предназначен для того, чтобы дать читателю обзор некоторых ключевых решений, принятых во время планирования структурной проверки элементов американского орбитального сегмента (USOS), а также обобщить многочисленные структурные испытания и структурный анализ, которые были выполнены. на ее основных элементах.

Я просто хотел сказать, что вторая статья, на которую вы ссылаетесь, фантастична, написана на очень простом английском языке и очень проста для восприятия. Метрика «Утечка перед взрывом» особенно интересна. То же самое и с «предназначенными для испытаний изделиями, которые позже будут преобразованы в летные изделия в программе». [...] Следовательно, [программа] требовала, чтобы никакие испытания предельных нагрузок не проводились на каком-либо из этого оборудования и чтобы испытательные нагрузки применялись к эти элементы не вызывают постоянной вредной деформации».