¿Conclusión/descripción final de la causa de la anomalía de SpaceX del 1 de septiembre de 2016? ¿Qué es una "hebilla"?

Acabo de leer el nuevo artículo de phys.org que resume las conclusiones de SpaceX sobre la causa de la anomalía del 1 de septiembre de 2016.

Estoy citando citas en la noticia que provienen de un anuncio de SpaceX que cita más a los investigadores, por lo que no estoy seguro de estar obteniendo la imagen correcta todavía:

"Los investigadores concluyeron que el LOX súper frío puede acumularse en estas hebillas debajo de la envoltura. Cuando se presuriza, el oxígeno acumulado en esta hebilla puede quedar atrapado; a su vez, la rotura de fibras o la fricción pueden encender el oxígeno en la envoltura, lo que hace que falle el COPV".

"Los investigadores determinaron que la temperatura de carga del helio era lo suficientemente baja como para crear oxígeno sólido (SOX), lo que aumenta la posibilidad de que el oxígeno quede atrapado, así como la probabilidad de ignición por fricción".

Pregunta: ¿El término "pandeo" se refiere a muescas estáticas existentes de algún tipo en el revestimiento de aluminio fabricado, o a los espacios formados por el revestimiento de aluminio que realmente se pandea durante el proceso de carga?

Actualización: el artículo de Florida Today de 2018 Después de la explosión de la plataforma de lanzamiento de 2016, la actualización de SpaceX Falcon 9 para astronautas sugiere que es el tanque el que se abrochó (baje el volumen para evitar anuncios):

Los cambios en las operaciones de carga de helio evitaron que se repitiera el problema que se creía que había causado la explosión: pandeos en los tanques de helio que atrapaban oxígeno líquido fangoso en los espacios entre los tanques y sus envolturas compuestas . La fricción "u otros mecanismos" encendió el oxígeno en la etapa superior.

Si bien los lanzamientos de Falcon se reanudaron con bastante rapidez, una botella de helio rediseñada aún no ha completado las pruebas ni ha obtenido la aprobación de la NASA para los lanzamientos tripulados.

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La próxima fecha de lanzamiento ahora se ha anunciado como el 8 de enero de 2017, a solo unos días de distancia. ¿El plan para evitar que esto suceda en el futuro inmediato consiste principalmente en formas de cambiar el proceso de carga de helio para evitar que se enfríe tanto que el oxígeno líquido en estos espacios atrapados simplemente no pueda congelarse en oxígeno sólido (SOX), o son ¿También va a intentar evitar que se formen estas bolsas de LOX entre el revestimiento de aluminio y la envoltura de carbono en primer lugar?


Aluminio en contacto con oxígeno puro, carbono en contacto con oxígeno puro, grandes tensiones, grandes vibraciones, solo se necesita un poco de fricción para iniciar una reacción... ¿ninguna barrera física?

Poco a poco se convirtió en un ataque de llanto, durante el cual afirmó estar profundamente conmovido por la idea de un planeta habitado con una atmósfera que estaba ansiosa por combinarse violentamente con casi todo lo que los habitantes apreciaban. Hablaba de la Tierra y del elemento oxígeno.

“Cuando lo piensan, muchachos”, dijo entrecortadamente, “eso es lo que nos mantiene unidos más que cualquier otra cosa, excepto tal vez la gravedad. Nosotros pocos, unos pocos felices, una banda de hermanos, nos unimos en el serio asunto de evitar que nuestra comida, refugio, ropa y seres queridos se combinen con el oxígeno”.

--Kurt Vonnegut, Dios te bendiga, Sr. Rosewater (1965)

Me gustaría saber más sobre estas "hebillas" también. Si sobresalen en el tanque, ¿cómo diablos sucedió eso? Pude ver "bultos" que sobresalían del tanque, pero ¿"hebillas"?
¿Contracción diferencial de Al y CF?
No soy un experto, pero interpreté las "hebillas" como vacíos que quedan después de envolver, posiblemente porque el envoltorio se combó un poco. He visto algo similar al envolver una hoja de algo alrededor de un cilindro (aunque estoy hablando de arte y artesanía aquí, ¡no de ciencia espacial!)

Respuestas (3)

En este contexto, las hebillas son huecos entre la envoltura de compuesto de carbono y el revestimiento de aluminio.

mundocompuestos

Aquí hay una cita de la NASA ASAP:

La investigación de SpaceX no encontró una sola causa más probable del evento iniciador, sino que identificó varias causas creíbles relacionadas con los tanques de helio COPV. Todas las causas creíbles fueron similares en el sentido de que involucraban LOX atrapado entre la envoltura y el revestimiento con la subsiguiente ignición por fricción u otros mecanismos.

La evidencia recuperada del percance mostró indicios de hebillas en el forro COPV donde probablemente quedó atrapado LOX. A partir de los hallazgos del informe, SpaceX pudo recrear un evento de hebilla durante una prueba de COPV. Las pruebas adicionales permitieron a SpaceX identificar condiciones específicas que causarían una pandeo y atraparían el oxígeno en el espacio entre el revestimiento y la envoltura.

Usando estos datos, SpaceX modificó su configuración, proceso y controles de carga de helio para garantizar que los COPV no estuvieran expuestos a estas condiciones identificadas y, aceptando cualquier riesgo residual, reanudó con éxito los lanzamientos comerciales con el diseño COPV existente. Sin embargo, para mejorar aún más la seguridad, SpaceX y la NASA acordaron que era necesario rediseñar el COPV para reducir el riesgo de las misiones con tripulación a bordo. Usando lo que aprendieron de la investigación del percance, SpaceX rediseñó el COPV y la NASA inició un riguroso programa de prueba para caracterizar el comportamiento del nuevo COPV en el entorno de oxígeno criogénico.

Informe lo antes posible

Encontré una fuente que dice:

“Cada COPV consta de un revestimiento interior de aluminio con una cubierta de carbono”.

Dado que la resistencia a la tracción de CF es mucho más alta que AL, es probable que AL haya cedido en cierta medida.

COPV construcción

" Pregunta: ¿El término "pandeos" se refiere a hendiduras estáticas existentes de algún tipo en el revestimiento de aluminio fabricado, o a los espacios formados por el revestimiento de aluminio que realmente se pandea durante el proceso de carga? Parece que su fuente evita definir "un vacío".
Suponiendo que los dos componentes estaban en contacto antes de la formación del pandeo, ¿cuál se movió para formar el vacío?
Casi sin duda sería el forro el que se doblaría. Los COPV generalmente se construyen de modo que la envoltura esté permanentemente bajo tensión. Usando un proceso llamado autofrettage ( en.wikipedia.org/wiki/Autofrettage ), una vez que se completa el envoltorio, el recipiente se presuriza más allá del límite elástico del revestimiento. El resultado final de esto es que cuando se descarga el recipiente a presión, el revestimiento está realmente bajo compresión. Esto reduce la tensión de tracción en el revestimiento cuando se carga el buque.

Mi lectura fue que las hebillas estaban en la envoltura de fibra de carbono, pero en la parte inferior, por lo tanto, las "hebillas debajo de la envoltura".

hmm... ¿el envoltorio es algo que se puede doblar? Estoy pensando en una hebilla como una carcasa de metal. ¿La envoltura de fibra de carbono no está curada con epoxi o algo duro y quebradizo?
Ah, hebilla significa doblar/flexionar. CF es rígido, pero bajo temperaturas extremas, las cosas se doblan.
Me di cuenta de la frase " hebillas en tanques de helio que atraparon oxígeno líquido fangoso en los espacios entre los tanques y sus envolturas compuestas" en este artículo de Florida Today (baje el volumen para evitar molestos anuncios de muebles). ¿Sigues pensando que "hebillas" se refiere a la envoltura y no al tanque en sí?
Mi lectura de ese mismo material me llevó a creer que las diferentes tasas de contracción entre los diferentes materiales causaron que las envolturas se aflojaran en algunas etapas del llenado. Si envuelves una cuerda alrededor de un globo y el globo se encoge, la cuerda puede soltarse y dejar un espacio donde antes estaban ajustados. Eso es lo que entendí que eran las hebillas.

¡He encontrado algunas hebillas!

Del video de Scott Manley Los errores más tontos en la exploración espacial

tl; dr: El tanque de metal se dobla hacia adentro

Sí, fue algo divertido cuando SpaceX hizo explotar un cohete en la plataforma, pero la razón de eso se debió a una física y ciencia de materiales bastante complicada.

Las diapositivas muestran una pared combada de un tanque de metal lleno de gas (con envoltura de carbono):

Si la presión exterior es grande, la pared se dobla ligeramente, creando un vacío.

Debido a que el helio es más frío, el oxígeno líquido puede congelarse en oxígeno sólido.

Eso dice claramente que sí, el tanque de metal se dobla hacia adentro.

A medida que se carga el helio, el aumento de la presión expulsa el SOX, que no puede fluir, lo que agrega tensión adicional a las pequeñas regiones de la cubierta compuesta.

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¡Buen descubrimiento! Tiene sentido por fin.