Aktywne Wpisy
thruster +176
Nagana w #pracbaza
Hrówki przygotowują „imprezę integracyjna” i padł pomysł imprezy w stylu hawajskim a ja powiedziałem ze mam ich w dupie bo ja tu przychodzę po pieniądze a nie integrować się z ludźmi którzy nic dla mnie nie znaczą i bez mrugnięcia bym ich zwolnił jeżeli ode mnie by to zależało
Dyrektor #!$%@? i była rozmowa
#rozowepaski
Hrówki przygotowują „imprezę integracyjna” i padł pomysł imprezy w stylu hawajskim a ja powiedziałem ze mam ich w dupie bo ja tu przychodzę po pieniądze a nie integrować się z ludźmi którzy nic dla mnie nie znaczą i bez mrugnięcia bym ich zwolnił jeżeli ode mnie by to zależało
Dyrektor #!$%@? i była rozmowa
#rozowepaski
Kalorek +459
Aktywne Znaleziska
Dzisiaj o efekcie POGO.
Czym jest efekt POGO, czy też oscylacja POGO? To zjawisko występujące w silnikach rakietowych, które może być ekstremalnie niebezpieczne. Polega na krótkookresowych zmianach ciągu silnika spowodowanych nierównym przepływem paliwa do turbopomp. Małe zaburzenia przepływu występują zawsze i nie są groźne, bo masa rakiety jest ogromna i małe zmiany ciągu są niezauważalne.
Duży problem pojawia się jeśli zmiany te osiągną częstotliwość rezonansową rakiety. Może to spowodować uszkodzenie silnika, lub co gorsza, struktury całej rakiety. Efekt może też być mocno odczuwalny przez załogę.
Z POGO można walczyć na dwa sposoby: rozwiązywać przyczynę (związaną z konstrukcją rakiety lub silnika) albo tłumić oscylacje.
Jak powstaje POGO? Rozważmy taki prosty przypadek:
1) chwilowy wzrost ciśnienia paliwa powoduje większy jego przepływ do turbopompy silnika
2) chwilowo rośnie przyspieszenie co jeszcze bardziej zwiększa dopływ paliwa do silnika
3) jednocześnie zwiększa się ciśnienie zwrotne i ciśnienie w silniku chwilowo spada
4) ponieważ ciśnienie w silniku chwilowo spadło, więcej paliwa może dostać się do silnika - i wracamy do p. 1
Taka analogia: prowadzicie samochód z nogą na gazie i odpiętymi pasami. Wasze ciało jest całkowicie nieruchome. Nagle samochód przyspiesza, więc przesuwacie się w tył fotela, ale jednocześnie noga zsuwa się z pedału gazu. Samochód zwalnia, przesuwając was do przodu fotela, więc bardziej naciskacie na gaz, samochód przyspiesza... I tak dalej.
W nagłówku napisałem o locie na Księżyc, ale oscylacje POGO były znane w NASA już od wczesnych startów rakiet Titan II. Występujące tam POGO powodowało oscylacje wynoszące +2.5g i -2.5g z częstotliwością 13Hz. Problem rozwiązano stosując specjalne tłumiki i podnosząc ciśnienie paliwa, i myślano że jest rozwiązany na dobre.
POGO wróciło podczas misji programu Apollo, np. w bezzałogowej misji Apollo 6, gdzie wibracje silników F-1 (z pierwszego stopnia) spowodowały odpadnięcie fragmentów rakiety. Zaproponowano wykonanie sprytnych tłumików w zaworach rur z ciekłym tlenem, używając ciekłego helu z istniejących w rakiecie zbiorników. Niestabilności przepływu były absorbowane przez hel w przestrzeni widocznej po lewej stronie zaworu na obrazku. Rozwiązanie to jest genialne w swojej prostocie. Schemacik systemu POGO Suppresion dodaję jako zdjęcie do wpisu.
Swoją drogą, można też podejrzeć sposób w jaki NASA wybrała właśnie to rozwiązanie. Oto piękna tabelka z 10 zaproponowanymi rozwiązaniami i kryteriami na podstawie których odrzucano kolejne opcje.
Problemy z POGO pojawiały się nie tylko w silnikach F-1 (1. stopień) ale również J-2 (2. stopień). I tak np. w Apollo 10 środkowy silnik 2. stopnia został automatycznie wyłączony z powodu silnych wibracji. Podobnie stało się w Apollo 13, gdzie silnik wibrował tak gwałtownie (34g) że uległby zniszczeniu gdyby został wyłączony o jeden okres wibracji później. Dodawano kolejne tłumiki w rurach i zaworach aby zmniejszyć problem (nie można było przeprojektować silnika).
Walka z tym zjawiskiem nie należała do prostych i przyjemnych, bo każdy silnik i rakieta różnią się od siebie nieznacznie, a także wynoszą ładunki o innej masie, co wpływa na częstotliwość rezonansową. NASA wynalazła wiele urządzeń mających pomagać w redukcji tych szkodliwych oscylacji.
Problem POGO był jednak tak poważny, że przy projektowaniu wahadłowców (Space Shuttle) NASA postawiła wyraźny warunek: oscylacje muszą zostać wyeliminowane. Po raz pierwszy w historii budowy silnika rakietowego (RS-25 / SSME), urządzenia mające na celu eliminację POGO stały się jego integralną częścią. Specjalny tłumik (skomplikowany rezonator Helmholtza) został umieszczony pomiędzy turbopompami ciekłego tlenu, niskiego i wysokiego ciśnienia. Rozwiązanie okazało się skuteczne - wahadłowce były wolne od oscylacji POGO, które nie wystąpiły podczas żadnej z ponad stu ich misji.
Ot, taka mała ciekawostka która przybliża dlaczego loty w kosmos i projektowanie rakiet jest tak skomplikowanym zadaniem. Łączą się tu duże temperatury, prędkości, ogromne przepływy niebezpiecznych substancji, dynamika płynów, niesamowita ilość ruchomych części, turbopomp, rur, zaworów, i tak dalej.
Dla ciekawych źródła którymi się wspomagałem. Stamtąd pochodzi część historii i wykresy oraz tabelki.
1) Historia POGO opisana przez NASA - pdf
2) Saturn V flight manual - pdf
#nasa #eksploracjakomosu #rakiety #apollo
#gruparatowaniapoziomu #ciekawostki #inzynieria
#fizyka #mechanikaplynow
@00df00df: Słabo, to raczej analogia do przeciągnięcia w lotnictwie, czyli niestabilność układu w ujęciu dynamicznym.
Rezonans to są drgania wymagające minimalnej
https://github.com/chrislgarry/Apollo-11/
N1 jest doskonałym przykładem, że Rosjanie mieli olbrzymie problemy z POGO i nie udało im się finalnie tego rozwiązać... Tam też była kwestia, że Rosjanie w silnikach NK-33, wykorzystali nieco inny przepływ gazów, mający zwiększyć ich wydajność i to też im sporo krwi napsuło, bo o ile testowali jeden silnik na stanowisku, to wszystkich 33 z pierwszego stopnia, już nie...
Obecnie rakietą, która może przejawiać
NK-33 miał zamknięty cykl co było nowatorskie jak na tamte czasy, teraz jest wiele takich silników które są sprawdzone.
Merliny które produkuje SpaceX są tak niezawodne że nie mam żadnych obaw o problemy FH z ich powodu.
NK-33, podobnie jak F-1, był jednokomorowym silnikiem dużej mocy...
BTW - zawsze możesz zacząć budować modele rakietowe lub założyć własną firmę - coś na wzór SpaceX - Elon też jest programistą, a
Mimo wszystko jakoś nie obawiam się o FH - technika poszła do przodu, każdy silnik i każdy człon rakiety jest osobno testowany, a nie jak u ruskich, że przetestowali jeden silnik a do rakiety wsadziil 30 :)
Tak czy inaczej, na pewno będę z zapartym tchem śledził start FH.
@Mattijjah: No niezbyt podobnie, F-1 miał ponad 4x większy ciąg od NK-33.
Komentarz usunięty przez autora