Dlouhé měsíce (tedy spíše roky) jsme se na našem webu průběžně věnovali strukturálním zkouškám jednotlivých dílů rakety SLS – a nyní se tato kapitola blíží ke svému konci. Z celé řady testů totiž zbývá jen poslední, při kterém inženýři na Marshallově středisku v Hunstville, stát Alabama, posunou zátěž testovací kyslíkové nádrže centrálního stupně až na její limity. V zájmu výzkumu totiž dojde k destrukci testovacího kusu, který je konstrukčně shodný s letovými exempláři. Nádrž je uzavřena ve speciální konstrukci, která připomíná klec a při zkoušce na ni budou působit hydraulické systémy. Ty ji budou stlačovat, natahovat a ohýbat, aby bylo možné zjistit, jaký tlak vydrží. Aplikované síly simulují zátěž, kterou skutečné nádrže zažijí při startu. Během zkoušky bude nádrž z bezpečnostních důvodů naplněna vodou, která bude simulovat kapalný kyslík použitý ve skutečné raketě.
„Posouváme nádrže raket na jejich limity a ničíme je, protože posunutí na hranici možností nám dává data, se kterými můžeme stavět rakety chytřeji,“ vysvětluje Neil Otte, hlavní inženýr oddělení testování stupňů SLS na Marshallově středisku a dodává: „Když dnes zničíme nádrž na Zemi, získáme cenné údaje pro bezpečné a efektivní lety SLS v rámci programu Artemis k Měsíci.“
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Už dříve zástupci NASA a Boeingu vystavili nádrž 23 zkouškám, které simulovaly skutečné letové podmínky a nádrž vše zvládla na jedničku. Její konstrukce je vybavena tisícovkami senzorů, které měří napětí, tlak či teplotu. Různá místa snímají rychloběžné kamery a mikrofony, jejichž úkolem je zaznamenat každé vyboulení či prasknutí obřího válce. Závěrečná zkouška počítá s využitím sil, které budou větší, než za letu očekávané. Bude to podobné, jako když proběhla destrukční zkouška vodíkové nádrže, jejíž prasknutí slyšeli i někteří obyvatelé Huntsville.
Touto zkouškou bude zakončena série testů, které prověřily strukturální pevnost rakety SLS odshora dolů a prokázaly, že nosič je připraven. Dokončení posledního testu tedy bude velkým milníkem. Zkoušky strukturální kvalifikace začaly v květnu 2017, kdy byla otestována horní část rakety – Stupeň ICPS, adaptér Orionu OSA a adaptér LVSA pro spojení s centrálním stupněm a pak následovaly další, větší kusy. Základní zkoušky pro Artemis I byly dokončeny letos v březnu ještě před omezeními kvůli COVID-19. Zástupci NASA a Boeingu se na místo vrátili za začátku června, aby připravili destrukční test.
Strukturální zkoušky pomáhají ověřit správnost počítačových modelů a dokazují, že hardware přežije start. Tyto testy už za sebou mají tři velké části centrálního stupně – motorová sekce, intertank a vodíková nádrž. Zbývá už jen nádrž na kyslík, která už má dokončené základní zkoušky a její poslední test zakončí celou zkušební kampaň. „Testy nádrže na kapalný kyslík a další zkoušky na objevení bodu selhání veškerý hardware prověřily skutečně důkladně,“ říká April Potter, projektová manažerka strukturálních zkoušek vodíkové a kyslíkové nádrže SLS a dodává: „NASA má nyní více informací, na kterých může stavět a posunout průzkum dál než kdy dříve.“
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/artist_concept_test_stand_4697.jpg
https://www.nasa.gov/…/files/thumbnails/image/msfc_070919_sls_loxsta_standinstall-28large.jpg
Takhle si představuji moderní konstrukční postup. Počítačový návrh, pak konstrukce špičkovou technologií, poté zkoušky na provozní parametry a nakonec cílená destrukce. Systém pokus-omyl patří někam na první dekády minulého století.
No myslím že úplně takhle to nefunguje. Počítačový návrh a výpočty se dělají všude. Na počítači se ale v praxi nedá nasimulovat a spočítat vše, protože vytvořit počítačový model tak přesný aby to odpovídalo reálu úplně nejde. A pak je tu problém s náklady na špičkovou technologii když ještě nemáte tu optimální variantu finálního provedení. Provozní zkoušky se dělají a i ta destrukce většinou taky.
To je naivní představa. Můžete si to dovolit jen v oblastech, kde je dost zkušeností, takže vůbec víte, co a jak navrhnout. Pokud jste mimo známá teritoria, tak musíte prostě zkoušet, zkoušet a zkoušet. A z toho teprve získáte data, která můžete použít pro návrh konstrukce. Pár příkladů:
– de Havilland Comet (únava materiálu)
– stárnutí předepjatých konstrukcí (pár spadlých mostů)
– dynamické aerodynamické jevy (most Tacoma Narrows)
– hořlavost materiálů v čistém kyslíku (Apollo 1)
– Janibekovův efekt (taková blbost, ale nenapadlo by vás to spočítat, i když to samozřejmě jde a Rusové ho tajili, měli strach že to platí i pro Zemi)
a tak dál….
Džanibekovův efekt (ty přepisy z azbuky, omlouvám se)
Práve naopak ono to ide. Lenže je potrebný ohromný výpočtový výkon ktorý zatiaľ nemáme. Je známe že ak máš dostatok výkonu dokážeš nasimulovat komplet všetko aj ďalší nezávislý svet. Je dokonca možné že aj naša realita je len simulácia. Ešte pár rokov alebo možno desaťročí potrvá než budeme schopní postaviť dostatočne výkonné počítače.
A zase naopak se uvádí že ta náročnost výpočetního výkonu roste se simulovaným objemem tak rychle, že to pro cokoli většího simulovat přesně jako realita nikdy nepůjde.
Konstrukční týmy běžně konstruují mnohem složitější úkoly, než je taková jednoduchá tlaková nádoba. Máte-li jeden pokus se sondou k Jupiteru, žádná druhá šance není. Žádný z těch týmů nepostupuje metodou pokus-omyl. Obhajovat tuto metodu v dnešní době 3D modelování, se vším co k tomu patří, je k smíchu. Dle mých zkušeností se tato metoda neobjevuje ani tak u inovativních návrhů, objevuje se vždy, když konstruktér nemá potřebné znalosti a zkušenosti, případně se jedná o politiku výstředního šéfa.
Je něco jiného ověřovat testováním funkčnost výrobku, dosažení předpokládaných parametrů a vyloučení nepředvídaných efektů a jevů a nebo se snažit udělat z testů součást návrhu.
Vy mi nerozumíte. 3D modelace je výborná v případech, kdy máte perfektní popisy vlastností materiálů pro daný provozní rozsah. Ale to je v kosmonautice stále poměrně řídké. Např. chování různých slitin je známé třeba do -40 st C, pro -160 se musí zjistit, ale pro tenký materiál se zase může lišit a nečekané jevy mohou nastat při různých teplotách vně a uvnitř nádoby. Přívodní trubky mohou být nerezové, ale jiné materiály mohou být výhodnější (třeba měď). Vlastnosti izolace se mohou ve velkých měřítkách lišit od provedených testů na vzorcích – proto shořela Columbie.
Představa, že v 3D modelaci počítáte realitu, je naivní a k smíchu. Počítáte jen to, co tam někdo naprogramoval.
Ste kompletne mimo. V prípade NASA testujú RS-25 a nádrže z raketoplánu + motory na tuhé palivo už odskúšané. Takže nič zásadne nové. A testujú to už roky a roky a nič z toho. Teda aspoň zatiaľ. Kdežto v prípade Elona Muska je to úplne nová raketa a úplne nové motory. Teda celá úplne nová koncepcia.
Vážně si myslíte, že konstrukce centrálního stupně SLS a nádrží v něm je shodná s nádrží raketoplánu?
Technologicky možno nie ale koncepčne áno.
Tak minimálně se liší technologie svařování, což hned vedlo k tomu, že první nádrž mohli zahodit – asi si to předtím dost 3D nenamodelovali 🙂
Asi by bylo vhodné doplnit, že žádné „zahození“ nádrže se nekonalo. Šlo o dvě vodíkové nádrže svařené v rychlém sledu za sebou – kvalifikační a letovou. Kvalifikační nádrž selhala po pěti hodinách, během nichž byla vystavena více než 260 % očekávaného letového zatížení. Letová nádrž byla uskladněna a po vynikajících výsledcích testů kvalifikační nádrže bylo rozhodnuto opravit svary a použít jako letovou nádrž pro CS-3.
Jojo,V. napíše jednu větičku a hned je o zábavu postaráno 🙂
Dá rozum, že všichni kombinují obě metody. Kdyby byly počítačové návrhové systémy dokonalé, není co testovat, že.
Rozdíl je jen v tom, jestli dělám téměř kopii něčeho ověřeného, nebo novou věc. To potom je víc iterací a občas nějaká ta slepá ulička.
Moje osobní zkušenost ale je, že pokud se nějaký opravdu těžký test nechá na konec, může se taky stát, že nedopadne tak, jak si všichni malovali. A pak se už hodně těžko věci napravují.
Každý další typ rakety je „nový“. Konstrukční principy jsou stále stejné. V použitelných materiálech platí totéž, jejich vlastnosti jsou známy s dostatečnou přesností.
Tak hezky jste nám to tady popsal. Ano takto to funguje, pokud máte neomezený zdroj financí a času. Pokud to budete dělat pro sebe, tak budete přemýšlet jak to udělat lépe a rychle a použijete zkratky. Ono samo o sobě něco testovat po mechanické stránce dva roky už hovoří samo za sebe. Další věc je to, že pokud máte jasné zadání, že to musí fungovat, tak nebudete řešit cenu, čas a v tomto případě hmotnost. Prostě to uděláte pevnější a máte klid a ještě budete za toho schopného. No a nakonec je tam ještě jedna věc, pokud narazíte na něco, co je moc složité, tak to obejdete, že to sice bude na škodu věci je věc jedna, ale vy jste zase za toho schopného, protože výsledek funguje. Je to sice větší, těžší, ale z vašeho se to přece neplatí. Krásná ukázka tohoto přístupu je centrální stupeň SLS a nosník, který je mezi nádržemi. Proč udělat nosník skrz a společnou přepážku? Kdepak, moc práce, moc rizika, raději to uděláme takhle, sice je to řešení na nic, ale co. NASA zaplatí tak jako tak.
Údaj o celkově dvouleté sérii testů se týkal všech čtyř jednotlivých dílů centrálního stupně SLS. Konkrétně nádrž na kapalný kyslík, o které je článek, byla usazena do testovacího stanoviště 12.7.2019 a série 23 zkoušek skončila v březnu 2020.
Vedení traverzy spojující obě SRB skrz nádrž centrálního stupně by mohlo vést k roztrhání nádrže během startu.
Vycházím z faktů, uvedených v článku, že všechny testy, před nyní plánovaným posledním, dopadly na jedničku. Těch testů bylo dle článku 23. Z toho plyne, že počítačový model nádrže byl vskutku dobrý. Dále z toho plyne, že uvedené zkoušky měly a také potvrdily správnost počítači navržené finální konstrukce a nebyly určeny k “ získávání zkušeností “ pro budoucí konstrukci. Navíc byly prováděny na skutečném dvojníku letové nádrže nikoli na nějakém jejím torzu.
Víte o tom, že vůbec nemusíte mít pravdu? Ono totiž z toho plyne jen to, že to funguje, ale ne to, že je to tak správně. Ono totiž v kosmonautice správně znamená nejen pevnost, ale co nejnižší hmotnost a jelikož to vydrželo v testech více, tak je to vlastně špatně.
Data z testů mohou být využita pro budoucí optimalizaci.
Jaka je vubec posledni verze terminu prvniho startu, konec roku 2020 nebo zacatek 2021?
Mnohem zajimavejsi start Artemis-2, kdy by mel byt prekonan vyznamny rekord a clovek se dostane historicky nejdale od Zeme, nas ceka bohuzel az za dalsi dva roky, a to jeste kdyz vse pujde dobre.Jako realista bych prihodil rok ci dva.Konecne kdy ze se na samem zacatku tohoto projektu planoval prvni start SLS? 2016? 🙂
Aktuálně se hovoří o listopadu 2021.
Během Artemis II se mají lidé dostat historicky nejdál za Měsíc, ale zda současně půjde o dosud nejdelší vzdálenost od Země, není v tuto chvíli jisté. Záleží na datu startu.
Dvouletý interval mezi Artemis I a Artemis II se aktuálně zkrátil. Nyní záleží na rychlosti obnovení práce v MAF na CS-2.
Rok 2016 nebyl plán NASA, ale původní požadavek Kongresu. Tehdejší reakce NASA byla, že datum 2016 není reálné.
Diky panove za odpovedi,listopad 2021 je relativne strasne daleko,tak uvidime zda to nesklouzne do dalsiho roku.
Příčinou posledního skluzu byl výskyt nemoci COVID-19 na Stennisově středisku (15 potvrzených případů) a průchod tropické bouře Cristobal. Aktuálně je zde připravováno zapnutí avioniky letového centrálního stupně SLS pro Artemis I (letové počítače, řídicí elektronika, počítače pro sběr letových dat a monitoring stavu stupně). Půjde o druhý test z řady osmi testů kampaně Green Run.