בתשובה לצפריר כהן, 01/10/16 10:29
 |
|
 |
||
|
||||
 |
עכשיו כשאתה מעלה את זה, קצת מפתיע אותי שהאופטימום היום של מספר השלבים הוא שלושה, כשכל שלב שונה מאוד משני האחרים, ולא נניח עשרה, או מאה, שלבים דומים (או מחולקים למעט קבוצות שבכל אחת מהן השלבים דומים). הערך בויקיפדיה מדבר על החיסרון ברב-שלביות, שכל חיבור הוא נקודת סיכון גבוה לכשל (שיפוצץ את הרכב כולו, אני מניח), אבל נדמה לי (כהדיוט) שבחיבור סדרתי של אלמנטים פשוטים יחסית דווקא אפשר להגיע לביטחון גבוה באמינות. היתרון שאני מניח (כהדיוט) שיש בריבוי שלבים הוא אופטימיזציה אנרגטית. |  |
 |
 |
|
|
|
||
|
||||
|
כל שלב כולל לא רק דלק אלא גם מערכת הצתה נפרדת שגם לה בטח יש משקל לא זניח. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
גם אני חושב שמדובר באופטימיזציה. למשל: כל שלב מניע בתנאי סביבה שונים לכן לכל שלב ניתן לבנות מערכת הנעה הטובה ביותר לתנאי הסביבה באותו שלב. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כשאתה יושב על משהו במשקל כמה טונות, שטס במהירות של (הרבה) אלפי קמ"ש, כיבוי וניתוק מנוע וחלק מהגוף, והצתת אחד חדש, היא פעולה מסובכת, מורכבת ומסוכנת. היא רחוקה מאד ממילים כמו 'פשטות' ו'אמינות'. והצתת מנוע רקטי, גם בעולם הדיגיטלי שלנו, היא פעולה מאד מאד "אנלוגית" וקשה לתכנון וחיזוי מדויק. קל וחומר כשאתה רוצה לבצע אותה בתנאים הקיצוניים האלה. אפילו ממה שאתה שומע בתקשורת קל להסיק שסטטיסטיקת הכשלונות היא אחד למאה ואולי פחות. שים מאה מנועים רקטיים על טיל והבטחת (טוב, כמעט) כשלון ודאי. וכן, הoverhead של מנוע לכל שלב, ושל אובדן הדחף במעבר בין שלבים, םן הם מקטינים את היעילות כאן. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
בחלל אין משמעות למהירות. רק לתאוצה (או תאוטה). אי לכך, כיבוי וניתוק מנוע מהגוף והצתתו של מנוע חדש באלפי קמ''ש אינן מסובכות כהוא זה יותר מאשר פעולות זהות במהירות אפסית. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
דא עקא, שעיקר החלפת שלבי הטיל עוברים באטמוספירה ולא בחלל. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
זה לא נכון. בד''כ רק השלב הראשון מאיץ את הטיל באטמוספירה, כאשר מהשלבים השני ואילך התאוצה מתבצעת בתנאי כמעט ריק (אחת מהסיבות להשתמש במס' מנועים מלכתחילה היא העובדה שפרמטרי העבודה האופטמליים של מנוע שתוכנן ללחץ אטמוספרי שונים מאלו של מנוע שמתוענן לעבוד בריק). אני כמובן מחריג את מעבורות החלל מסיבות מובנות. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
תבדוק שוב. בסטורן 5 למשל, השלב השני *מסתיים* בגובה 185 ק"מ, שם עוד יש אטמוספירה גם אם דלילה, אבל ההחלפה בין הראשון לשני מתבצעת נמוך הרבה יותר, כנראה מתחת 50 קילומטר, שזה לגמרי בתוך האטמוספירה. עכשיו, כל השאלה התחילה בלמה לא להחליף את שני השלבים האלה בעשרות שלבים, מה שאומר שעשרות שלבים היו אמורים להתנתק ולהתניע בתוך האטמוספירה, ועל כך עניתי כראוי בתגובתי המקורית. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
זאת לא הסיבה. הסיבה היא אופטימיזציה. כל שלב מוסיף משקל (מנועים, משאבות וכו'), אבל חוסך יותר כאשר הוא מנותק (כי משקל מיכל הדלק מיותר ברגע שהשתמשו בדלק). לכן משתמשים במס' מועט של שלבים. בגלל זה גם ירדו עם הזמן, מ4 שלבים טוריים בסאטורן 5 (3 של המשגר ו 1 של החללית עצמה) ל2 מקבילים במעבורת החלל (רקטות ההאצה והמעבורת עצמה. ה"טיל" כביכול שהמעבורת רוכבת עליו אינו אלא מיכל דלק נתיק). טכנולוגיית המעבורת גם מאיינת את הטיעון הטכנולוגי שלך, מכיוון ש(1) המאיצים הם מנועי דלק מוצק - לא מכבים אותם אלא הם מפסיקים לפעול ברגע שה"דלק" נגמר, ו (2) הם כאמור פועלים במקביל למנועי המעבורת, ומוצתים יחד עאיתם בזמן השיגור, כך שכל התהליך שתיארת (כיבוי, ניתוק והדלקה) פשוט לא קיים. למותר לציין שבשני המקרים שמעבורות אכן התפוצצו, זה לא קרה בשלב ההתנתקות, ושלעומת זאת הסאטורן 5 מעולם לא נכשל, למרות פעולות ה"כיבוי ניתוק הדלקה" הדרושות. ד"א, לאחרונה (עם ביטול תכנית המעבורות), חזרו לטכנולוגיה הישנה והאמינה של משגר טורי, עם הסויוז ה4 שלבי שמשמש גם את האירופאים. גם משגר הפלקון נשוא הכתבה הוא משגר טורי,דו שלבי (וגם הכשלון האחרון שלו לא היה בשלב הניתוק), כאשר יש תכניות להפוך אותו לתלת שלבי מקבילי (הצמדת שני משגרים תואמים צמודים בשני צדדיו) (והערת צד, תבדוק שוב. בגובה של 50 ק"מ התנגדות האויר זניחה לחלוטין יחסית לכח המנועים, צפיפות האויר יורדת בצורה אקספוננציאלית בערך בסדר גודל אחד כל 15 ק"מ, כלומר אנחנו מדברים על פחות מאלפית מצפיפות האויר על פני הקרקע) |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
טכנולוגיית המעבורת לא מאיינת כלום, כי כל השאלה כאן מראש היתה למה לא להשתמש בעשרות שלבים, והאופטימיזציה שאתה מתאר בדיוק מראה שזה לא כדאי. הסאטורן חמש אולי לא נכשל, אבל הרבה משגרים אחרים כן נכשלו, בשלב ההצתה של אחד המנועים או המעבר ביניהם. בגובה חמישים ק''מ התנגדות האוויר אמנם קטנה יותר משעל הקרקע עשרות מונים, אבל רחוקה מלהיות זניחה. זאת אותה התנגדות ששרפה את הקולומביה וריסקה אותה לחתיכות בגובה של שישים קילומטר לערך. ונכון שזה היה בכניסה ולא בהמראה, אבל לאויר לא אכפת, ככה הוא מתנהג כשמשהו עובר דרכו במהירות של כמה קילומטר בשנייה. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כאן כבר אתה חורג מגדר הטעות בתום לב לעבר הסילוף - פשוטו כמשמעו. ירדן כתב "עכשיו כשאתה מעלה את זה, קצת מפתיע אותי שהאופטימום היום של מספר השלבים הוא שלושה, כשכל שלב שונה מאוד משני האחרים, ולא נניח עשרה, או מאה, שלבים דומים (או מחולקים למעט קבוצות שבכל אחת מהן השלבים דומים). הערך בויקיפדיה מדבר על החיסרון ברב-שלביות, שכל חיבור הוא נקודת סיכון גבוה לכשל (שיפוצץ את הרכב כולו, אני מניח), אבל נדמה לי (כהדיוט) שבחיבור סדרתי של אלמנטים פשוטים יחסית דווקא אפשר להגיע לביטחון גבוה באמינות. היתרון שאני מניח (כהדיוט) שיש בריבוי שלבים הוא אופטימיזציה אנרגטית." ואתה ענית "כשאתה יושב על משהו במשקל כמה טונות, שטס במהירות של (הרבה) אלפי קמ"ש, כיבוי וניתוק מנוע וחלק מהגוף, והצתת אחד חדש, היא פעולה מסובכת, מורכבת ומסוכנת. היא רחוקה מאד ממילים כמו 'פשטות' ו'אמינות'. והצתת מנוע רקטי, גם בעולם הדיגיטלי שלנו, היא פעולה מאד מאד "אנלוגית" וקשה לתכנון וחיזוי מדויק. קל וחומר כשאתה רוצה לבצע אותה בתנאים הקיצוניים האלה. אפילו ממה שאתה שומע בתקשורת קל להסיק שסטטיסטיקת הכשלונות היא אחד למאה ואולי פחות. שים מאה מנועים רקטיים על טיל והבטחת (טוב, כמעט) כשלון ודאי. וכן, הoverhead של מנוע לכל שלב, ושל אובדן הדחף במעבר בין שלבים, םן הם מקטינים את היעילות כאן." ובכן, ירדן צדק ואתה (וגם ויקיפדיה) טעיתם, הסיבה לכך שמשגרים רב סדרתיים מסתפקים ב2 עד 4 שלבים היא אופטימיזציה אנרגטית ולא אמינות - עם יותר מדי שלבים, המשקל שחוסכים ע"י השלכת מכל הדלק מתקזז עם המשקל "שמבזבזים" על המנועים, המשאבות וכו'. הוא גם צדק בכך שחיבור סדרתי של אלמנטים פשוטים דווקא מאפשר להגיע לבטחון גבוה באמינות. התיאור שלך שגוי ב3 מקומות - 1. "כשאתה יושב על משהו במשקל של כמה טונות" - אין קשר בין משקל המשגר לבין אמינות חלקיו או סיבוכיות הפעולה של "כיבוי, ניתוק והדלקה". 2 "במהירות של הרבה אלפי קמ"ש" - גם לכך אין משמעות, וזו כבר עובדה פיזיקלית. כל המערכות המכניות והאלקטרוניות (וגם הביולוגיות - בני האדם שבתוך החללית) רגישות לכוחות G (תאוצה) ולא למהירות. אתה אמנם לא הראשון שמתבלבל בין הדברים (בראשית עידן הקיטור היו רופאים שטענו שגוף האדם לא יעמוד במהירות המסחררת של 30 קמ"ש). 3. "שים מאה מנועים רקטיים על טיל והבטחת (טוב, כמעט) כשלון ודאי", כאן זה פשוט שגוי אמפירית - גם הסאטורן 5 האמריקאי וגם הסויוז הרוסי, מרובי המנועים והשלבים (שבהם אכן יש רצף של כיבוי מנועי הדלק הנוזלי, ניתוקם והדלקת מנועי השלב הבא) נהנים מאמינות מופלגת ביחס למעבורת החלל מעוטת השלבים אך המתוחכמת ומסובכת. הסאטורן 5 מעולם לא נכשל, ולעומתו 2 מעבורות חלל - של אותה סוכנות חלל - התפוצצו וקטלו את כל טייסיהן. ובהערת אגב שגית גם בתגובתך האחרונה - מנועי השלב הראשון של הסאטורן 5 מתנתקים ב9600 קמ"ש, לעומת זאת המעבורת חודרת לאטמוספרה ב30,000 קמ"ש - יותר מפי 3 (וכח הגרר כידוע פרופורציוני לריבוע המהירות). |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
2. כבר עניתי לך על זה, כשאתה טס באויר, למהירות יש משמעות. זה שאתה לא מקשיב לא מעלים את הטיעון. ניהוג של מטוס או טיל בשני מאך לא דומה לניהוג של מטוס או טיל במאתיים קמ"ש. בגלל המהירות (היחסית מול האויר) ולא בגלל התאוצה. אז אתה יכול לחסוך לנו את התנשאות מנוע הקיטור שלך. תן לקוראים כאן את הקרדיט שאתה לא היחיד שלמד מכניקה 101. 3. זה שאתה מערבב ועושה סלט מעוד גורמים כמו סיבוכיות ושאר ירקות ובסוף מסיק מסקנות סטטיסטיות ממספרים קטנים לא הופך את הטיעון שלך לתקף יותר, אלא פחות. והסאטורן חמש הוא לא הטיל היחידי בהיסטוריה. בשביל סטטיסטיקה אמינה כדאי שתתחשב גם בכל שאר מאות או אולי אלפי השיגורים שלא כללו סאטורן 5. ובדיקה בויקיפדיה מגלה שאפילו לגביו הסטטיסטיקה שלך שגויה - מתוך 13 משימות, אחת כשלה, זאת של אפולו 6, אמנם בלתי מאוישת. משם: "Second unmanned test flight; J-2 engine problems caused early shutdown of two engines in second stage, and prevented third stage restart." אז מה יש לנו: כשלון אחד מתוך 13 - בדיוק בגלל המנוע - מול 2 כשלונות מתוך 135 טיסות של המעבורת. אני אשאיר לך לעשות את המתימטיקה. ואגב, אני לא טענתי שאין כאן גם שיקולים אנרגטיים. רק הוספתי עוד כמה לאלה של ירדן. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
2. אתה רק מחזק את הטיעון שלי. ניהוג משמעו תאוצה (אולי כדאי לך לחזור על מכניקה 101?) 3. תקרא מה שכתבת, ובמיוחד 2 המלים test flight. אבל - מכיוון שאתה מודה שירדן צדק, והשיקול העיקרי הוא אנרגטי - אניח לך בשלב זה. מודה ועוזב ירוחם. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
2. משפט חסר משמעות. איבדת כל קשר עם הטיעון ואתה מפלפל מילים לא קשורות. 3. קצת כמו מה שכתבתי ב2. אגב, צריך לתקן את הסטטיסטיקה שהזכרתי לגבי במעבורת. רק אחת מתוך ה-135 טיסות נכשלה בשיגור, ובזה אנחנו עוסקים כאן. את המילה "העיקרי" אתה הוספת, אבל שיהיה. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
2. אתה הולך ומידרדר. 14 מתוך 18 האסטרונאוטים שנהרגו במהלך משימות חלל - טסו במעבורות. לעומת זאת, אף אסטרונאוט - לא אמריקאי ולא רוסי - לא נהרג בגלל כשל ברצף ה"כיבוי, ניתוק, הצתה" שהצגת כאילו הוא לא אמין אינהרנטית (ולא קיים במעבורות). 3. כאן אתה כבר מגחיך את עצמך. הצ'לנג'ר כידוע התפוצצה בשיגור בגלל כשל באטם של אחד המאיצים, שקרה בגלל שהוא קפא על הקרקע (עקב תנאי מזג אויר), ואפשר לגזים לוהטים להגיע למיכל הדלק הניתק (דבר שלא היה יכול לקרות בטכנולוגיה של משגר רב שלבי טורי, פשוט בגלל המבנה הטורי). הקולומביה התפוצצה בגלל שגוש קצף מבודד ממיכל הדלק, התנתק בזמן ההמראה ופגע באחד ממגיני החום שלה. שוב - דבר כזה לא היה יכול לקרות במשגר רב שלבי טורי, פשוט בגלל המבנה שלו. בקיצור, לי נראה שניסית למחזר את הבדיחה של סטיב בושמי מ"ארמגדון" , רק עם קצת פחות כשרון. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
טוב, אני רואה שהתגובה שלך לסעיף 2 עוד פחות רלבנטית מהקודמת ופחות קשורה למה שאני אמרתי, אז נראה לי שהמשך הכיוון הזה לא יביא אותו לשום מקום. קצת דומה לגבי 3. אז נראה לי שנסכים לא להסכים, אבל אני אנסה לסכם על מה אנחנו לא מסכימים (בעיקר כי אתה זורה הרבה פרטים לא רלבנטיים בדרך). השאלה היתה למה משתמשים במעט שלבים בשיגור לחלל, ולא במאה שלבים מודולריים ופשוטים. לגבי השאלה, אתה טוען שהאמינות (או חוסרה) של מנועים רקטיים, והאמינות של ההפרדה והמעבר בין שלבים, הם לא גורמים משמעותיים באופטימיזצית מספר השלבים. אני טוען שהם גורמים מאד משמעותיים. נראה לי שזה מסכם ומבהיר את עמדותינו. לפני סיום, אביא לכאן מחקר שמציין כי הסיבות העיקריות לכשלון שיגורים בין 1980-2000 הן כשל מנוע, כשל הפרדת שלבים, וקצת כשלים אוויוניים. וכתוצאה מהמחקר הזה, חלק משיקולי התכנון של המשגר הדו-שלבי של SpaceX, הפלקון 9, הם " Falcon 9 features a simple two-stage design to והקוראים מוזמנים לשקול את דעתם בהתאם לכך, בבואם לתכנן משגר מרובה שלבים בעתיד1.minimize the number of stage separations. " 1 אני לא צוחק, ייתכנו קוראים שאכן יעסקו בזה. |
|
|
|
| חזרה לעמוד הראשי | המאמר המלא |
| מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים | |
 RSS מאמרים |
כתבו למערכת |
אודות האתר |
טרם התעדכנת |
ארכיון |
חיפוש |
עזרה |
תנאי שימוש
|
© כל הזכויות שמורות |