Окончательный вывод/описание причины аномалии SpaceX 1 сентября 2016 года? Что такое "пряжка"?

Я только что прочитал новый материал phys.org, в котором резюмируются выводы SpaceX о причине аномалии 1 сентября 2016 года.

Я цитирую цитаты в новостях из объявления SpaceX, в котором также цитируются следователи, поэтому я еще не уверен, что получаю правильную картину:

«Исследователи пришли к выводу, что переохлажденный LOX может скапливаться в этих пряжках под внешней оберткой. Под давлением кислород, скапливающийся в этой пряжке, может попасть в ловушку; в свою очередь, разрыв волокон или трение могут воспламенить кислород в внешней обертке, что приведет к выходу из строя COPV».

«Исследователи установили, что температура загрузки гелия была достаточно низкой для создания твердого кислорода (SOX), что усугубляет возможность захвата кислорода, а также вероятность воспламенения от трения».

Вопрос: Относится ли термин «изгибы» к существующим статическим вмятинам какого-либо вида в алюминиевом футеровке после изготовления или к пространствам, которые образуются из-за того, что алюминиевый лайнер фактически изгибается в процессе нагружения?

Обновление: статья «Флорида сегодня» за 2018 год. После взрыва на стартовой площадке в 2016 году компания SpaceX, обновляющая Falcon 9 для астронавтов , предполагает, что изогнулся именно бак (уменьшите громкость, чтобы избежать рекламы):

Изменения в операциях по загрузке гелием предотвратили повторение проблемы, которая, как считается, вызвала взрыв: пряжки в гелиевых баках, которые задерживали слякотный жидкий кислород в зазорах между баками и их композитными оболочками . Трение «или другие механизмы» воспламенили кислород в верхней ступени.

В то время как запуски Falcon возобновились довольно быстро, модернизированная гелиевая бутылка еще не завершила испытания и не получила одобрения НАСА для запуска экипажем.

введите описание изображения здесь

Дата следующего запуска была объявлена ​​​​8 января 2017 года, всего через несколько дней. План по предотвращению этого в ближайшем будущем состоит в основном из способов изменить процесс загрузки гелия, чтобы он не стал настолько холодным, что жидкий кислород в этих замкнутых пространствах просто не может замерзнуть в твердый кислород (SOX), или они также в первую очередь попытаетесь предотвратить образование этих карманов LOX между алюминиевым вкладышем и углеродной оберткой?


Алюминий в контакте с чистым кислородом, углерод в контакте с чистым кислородом, огромные напряжения, огромные вибрации, достаточно небольшого трения, чтобы началась реакция... нет физического барьера?

Постепенно он дошел до плача, во время которого он утверждал, что был глубоко тронут идеей обитаемой планеты с атмосферой, которая стремилась яростно сочетаться почти со всем, что было дорого жителям. Он говорил о Земле и элементе кислороде.

— Если подумать, мальчики, — прерывающимся тоном сказал он, — это то, что удерживает нас вместе больше, чем что-либо еще, кроме, может быть, гравитации. Нас мало, нас мало, счастливых немного, мы группа братьев — объединились в серьезном деле по защите нашей еды, крова, одежды и близких от соединения с кислородом».

-- Курт Воннегут, Да благословит вас Бог, мистер Розуотер (1965)

Я бы тоже хотел побольше узнать об этих "застежках". Если они высовываются в бак, как, черт возьми, это произошло? Я мог видеть «выпуклости», торчащие из бака, но «пряжки»?
Дифференциальное сокращение Al и CF?
Не эксперт, но я интерпретировал «пряжки» как пустоты, оставшиеся после обертывания, возможно, потому, что сама обертка немного погнулась. Я видел подобное, когда оборачивал лист чего-то вокруг цилиндра (хотя я говорю здесь об искусстве и ремесле, а не о ракетостроении!)

Ответы (3)

В этом контексте пряжки представляют собой пустоты между оберткой из углеродного композита и алюминиевым вкладышем.

композитный мир

Вот цитата из NASA ASAP:

Расследование SpaceX не выявило ни одной наиболее вероятной причины исходного события, вместо этого было выявлено несколько вероятных причин, связанных с гелиевыми баками COPV. Все вероятные причины были сходны в том, что они включали LOX, захваченный между внешней оберткой и вкладышем, с последующим воспламенением из-за трения или других механизмов.

Улики, обнаруженные в результате аварии, показали признаки пряжек на вкладыше COPV, где, вероятно, был захвачен LOX. Опираясь на результаты отчета, SpaceX смогла воссоздать событие изгиба во время теста COPV. Дополнительные испытания позволили SpaceX определить конкретные условия, которые могут привести к изгибу и захвату кислорода в зазоре между вкладышем и внешней оберткой.

Используя эти данные, SpaceX изменила конфигурацию загрузки гелия, процесс и элементы управления, чтобы гарантировать, что COPV не будут подвергаться воздействию этих выявленных условий, и, приняв на себя любой остаточный риск, успешно возобновила коммерческие запуски с существующей конструкцией COPV. Однако для дальнейшего повышения безопасности SpaceX и НАСА согласились с тем, что необходимо изменить конструкцию COPV, чтобы снизить риск миссий с экипажем на борту. Используя то, что они узнали из расследования несчастного случая, SpaceX модернизировала COPV, а НАСА начало строгую программу испытаний, чтобы охарактеризовать поведение нового COPV в криогенной кислородной среде.

СРОЧНЫЙ отчет

Я нашел один источник, который говорит:

«Каждый COPV состоит из внутреннего алюминиевого вкладыша с углеродной оболочкой».

Учитывая, что прочность на растяжение CF намного выше, чем у AL, вполне вероятно, что AL поддался в некоторой степени.

Строительство COPV

" Вопрос: относится ли термин "выпячивание" к существующим статическим вмятинам какого-либо рода в алюминиевом футляре после изготовления или к пространствам, которые образуются из-за коробления алюминиевого лейнера в процессе нагружения?" Похоже, ваш источник избегает определения «пустоты».
Если предположить, что два компонента находились в контакте до образования пряжки, какой из них сдвинулся, образовав пустоту?
Почти несомненно, что это будет лайнер, который прогнется. COPV обычно строят так, чтобы внешняя обмотка постоянно находилась под натяжением. Используя процесс, называемый автофретажем ( en.wikipedia.org/wiki/Autofrettage ), после завершения обертывания сосуд подвергается давлению, превышающему предел текучести вкладыша. Конечным результатом этого является то, что, когда сосуд высокого давления разгружается, вкладыш фактически находится под сжатием. Это снижает растягивающую нагрузку на вкладыш при загрузке судна.

Я читал, что пряжки были в обертке из углеродного волокна, но на нижней стороне, таким образом, «пряжки под оберткой».

хм... обертка может сгибаться? Я думаю, подойдет пряжка в виде металлической раковины. Разве углеродное волокно не залито эпоксидной смолой или чем-то твердым и хрупким?
Ах, пряжка означает изгиб/гибкость. CF жесткий, но при экстремальных температурах вещи гнутся.
Я заметил фразу « пряжки в баллонах с гелием , которые улавливали слякотный жидкий кислород в промежутках между баллонами и их композитными оболочками» в этой статье « Флорида сегодня » (уменьшите громкость, чтобы не раздражать рекламу мебели). Вы все еще думаете, что "пряжки" относятся к обертке, а не к самому баку?
Прочитав тот же материал, я пришел к выводу, что разная степень сжатия между разными материалами приводит к тому, что бинты ослабевают на некоторых этапах пломбирования. Если вы обмотаете воздушный шарик веревкой, а шарик сожмется, веревка может высвободиться, оставив зазор в том месте, где они когда-то были плотно прижаты. Я так понял пряжки.

Я нашел пряжки!

Из видео Скотта Мэнли « Самые глупые ошибки в исследовании космоса».

Вкратце: Металлический бак прогибается внутрь

Да, это было довольно забавно , когда ракета SpaceX взорвалась на стартовой площадке, но причина этого была в довольно сложной науке о материалах и физике.

На слайдах показана изогнутая стенка металлического баллона, наполненного газом (с углеродной оберткой):

При сильном внешнем давлении великая стена слегка прогибается, создавая пустоту.

Поскольку гелий холоднее, жидкий кислород может замерзнуть в твердый кислород.

Это ясно говорит о том, что да, металлический бак прогибается внутрь.

По мере загрузки гелия возрастающее давление выталкивает SOX, который не может вытекать, создавая дополнительную нагрузку на небольшие участки композитного покрытия.

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Хорошая находка! Наконец-то имеет смысл.