Proč si SpaceX vybralo pro chytání krytů pavoučí loď Mr. Steven?
Pokud sledujete dění okolo SpaceX, určitě Vám neunikla zajímavá loď Mr. Steven. Není se co divit, protože v posledních týdnech je plavidlu věnována čím dál tím větší pozornost. Zatímco speciálně upravené pontony ASDS ve flotile SpaceX momentálně podstupují základní údržbu, loď Mr. Steven má opravdu napilno. Co je však tato loď vlastně zač? A proč byla právě ona vybrána pro záchranu aerodynamických krytů? Tak i na to se podíváme v tomto článku.
Mr. Steven je moderní civilní plavidlo, které bylo vyrobeno v roce 2015 jako HSC, tedy High Speed Craft (“vysokorychlostní plavidlo”). Tyto lodě jsou specifické především svou rychlostí a použitím alternativních druhů lodních pohonů, jako jsou například vodní trysky. Loď Mr. Steven měla primárně sloužit pro převoz lodních posádek a materiálu na jiná plavidla nebo také na ropné a jiné plošiny.
Loď Mr. Steven, která je vybavena sítí pro zachycení přistávajího aerodynamického krytu (Foto: SpaceX)
Loď je vybavena zajímavým pohonem, na který se ještě později podíváme. Každopádně tento pohon je propojen s vodními děly v zadní části plavidla a Mr. Steven má díky tomu schopnost hasit požáry. Pohon však lze stejně dobře využít i jako velmi výkonné vodní čerpadlo. Hašení požáru může být celkem užitečná vlastnost, zvlášť pokud učíte přistávat části velké rakety zpět a zrovna se třeba netrefíte na plánované místo… To však není hlavní důvod, proč si právě tuto loď SpaceX vybrala do své flotily. Tím hlavním důvodem je především vysoká rychlost a výborná manévrovatelnost lodi.
Mr. Steven měří na délku 61 metrů a na šířku má 10 metrů. O pohon se starají 4 dieselové motory značky Caterpillar s typovým označením 3516C-HD, každý o výkonu 1920 kW při maximálních 1600 ot/min. Celkový výkon je 10 300 koňských sil. Tyto pohonné jednotky jsou situované na zádi plavidla v podpalubí. Za nimi už se nachází pouze propulzní část. Loď pod hladinou ale nemá schované klasické lodní šrouby ani kormidla, ale používá moderní proudový pohon neboli hydroreaktivní pohon. Mr. Steven je tedy v podstatě taková „raketa na vodě“. Loď obsahuje celkem čtyři vodní trysky od slavné společnosti Hamilton. Typové označení je Jet HT810.
Hamilton Jet HT1000 – obdobné vodní trysky používá i Mr. Steven (Foto: HamiltonJet)
Schéma pohonné jednotky HT810 (Úprava/popisky: Karel Zvoník)
Proudové propulzory jsou stále více využívané, protože mají oproti klasickým pohonům mnoho předností. Zde jsou některé zásadní výhody:
- Téměř nulová rychlost otáčení, zajišťuje otočení na místě o 360°
- Přesná kontrola ovládání ve všech rychlostech
- Vysoká efektivita při prudkém zastavení
- Při větším počtu instalovaných trysek je možný boční pohyb
- Dokonalá manévrovatelnost při držení plavidla na místě
- Pohon je při zvyšující se rychlosti více efektivní než klasické způsoby pohonu
- Plavidlo lze zastavit v plné jízdě v relativně krátkém čase
- Krom pohonu lodě lze propulzor využít i pro jiné účely, např. k vyčerpání vody z plavidla
Základní princip celého pohonu je celkem jednoduchý. Čerpadlo nasává trupem lodi vodu, kterou urychlí a vytlačuje zúženým profilem velkou rychlostí v zadní části trupu. Vzniklá síla tlačí loď logicky vpřed.
Směrem dále k přídi má Mr. Steven v podpalubí „schované“ tři agregáty na výrobu elektrické energie společnosti Caterpillar s označením C93 Tier 3. Každý o výkonu 250 kW. Ty, mimo jiné, dobíjejí výkonné baterie pro trojici dokormidlovacích zařízení společnosti Thrustmaster. Ty najdeme na přídi plavidla pod hladinou ponoru.
Schéma lodi Mr. Steven (Zdroj: SeaTran Marine)
Legenda:
- Vodní dělo
- Lodní můstek, nautické vybavení a prostory pro posádku
- Dokormidlovací zařízení Trustmaster
- Pracovní prostor
- Vodní trysky Hamilton Jet HT810
- Hlavní pohonné jednotky Caterpillar 3516C-HD
- Elektrické generátory Caterpillar C93
Trup lodi Mr. Steven je vyroben z kvalitní slitiny hliníku. Tato vlastnost plavidlu zaručuje nižší konstrukční hmotnost. Prázdná hmotnost je u lodi Mr. Steven asi 400 tun. Mimo jiné má slitina hliníku vysokou odolnost proti korozi a plavidlo se snadněji dostává do skluzu. Kombinace všech těchto faktorů dovoluje plavidlu v poměru ke svým rozměrům dosahovat celkem vysokých rychlostí. Za příznivých podmínek je totiž Mr. Steven schopný pohybovat se až 60 km/h. To je na vodě již pořádná rychlost a navíc má výborné manévrovací schopnosti. Toto jsou ty pravé důvody proč si SpaceX vybrala právě tento typ plavidla a nutno přiznat, že si nemohla vybrat lépe.
Čistě základní konstrukce lodi by však v žádném případě nestačila na záchranu drahých aerodynamických krytů. Mr. Steven prošel nutnými úpravami a na jeho operační palubu byla namontována ocelová „chapadla“. Do této ocelové konstrukce je natažena velká síť. Díky tomu si plavidlo v některých kruzích vysloužilo trefnou přezdívku „Pavoučí loď“. Do natažené sítě by měla přistávat část aerodynamického krytu na řiditelném padáku. Záměrně jsem napsal „měla“, protože zatím se to nepovedlo, což mimochodem svědčí o tom, že tento úkol nebude nejjednodušší.
Části krytu se zatím přistávat do sítě moc nechce, ale do vody padá velice ráda. Dobrou zprávou je, že část krytu, která se snáší na padácích k lodi, zůstává i po „žuchnutí“ do vody v celku. Zaměstnanci SpaceX tak mají posléze k dispozici materiál, který mohou následně rozebrat, důkladně prohlédnout a prozkoumat. Což už se také děje, jak jsme mohli vidět u poloviny krytu, který zůstal v celku po dopadu na hladinu při misi PAZ. Ten se momentálně nachází v přístavu v Los Angeles v místech budoucí továrny BFS. Zajímavostí je, že se díky tomu podařilo odhadnout, jaký padákový kluzák řízený GPS zřejmě SpaceX používá. Může to být Sherpa společnosti MMIST.
Cílem SpaceX je samozřejmě záchrana celého aerodynamického krytu. Jak toho chce společnost docílit, zatím s jistotou nevíme. Dá se pouze odhadnout, že i druhá polovina aerodynamického krytu bude používat podobný systém. Bude se tedy taktéž snášet na GPS řiditelném padáku, ten by se pouze otevíral o něco později. Posádka lodi Mr. Steven by tak měla cca 15 minut čas na odklizení půlky krytu a přípravu sítě na zachycení té další. Nejsou však vyloučeny ani jiné možnosti, například použití dalšího plavidla jako je Mr. Steven, nebo se celý plán nakonec ukáže jako nereálný a využije se úplně jiná alternativa. Kupříkladu záchyt snášejícího se krytu na padáku pomocí helikoptéry.
Údajný slajd s původním plánem záchrany krytů, který by využíval vrtulníky
SpaceX nedávno oznámila, že zahájí zkoušky shazování aerodynamického krytu z helikoptéry. Mr. Steven přitom bude čekat na vodě a pokusí se kryt zachytit do svých ocelových „chapadel“. Jak je vidět, společnost to v žádném případě nevzdává a po tom, co nedávno naučila přistávat své rakety, se teď pro změnu učí, jak nechat přistávat své aerodynamické kryty. Častou otázkou je, jestli se to vůbec vyplatí. Pokud si uvědomíme, že jedna půlka aerodynamického krytu SpaceX stojí 3 miliony dolarů, tak pak určitě ano.
Aerodynamický kryt po přistání do vody během mise Iridium-5 (Zdroj: Elon Musk)
Aerodynamický kryt je důležitou a složitou součástí rakety Falcon 9. Jeho záchranou by společnost mohla výrazně ušetřit. K tomu bude potřeba čas a množství zkoušek, které bude radost sledovat. Pokud se to totiž celé má nakonec podařit, bude potřeba naprosto precizní koordinace dvou na první pohled nesourodých oborů a my máme možnost tento „balet na vodě“ sledovat v podstatě v přímém přenosu. Nezbývá nám, než abychom společnosti v tak odvážném počínání drželi palce a přáli hodně štěstí. Bude ho potřebovat.
Parametry lodi Mr. Steven:
- Maximální délka lodního tělesa: 61,57 m
- Maximální šířka lodního tělesa: 10,36 m
- Brutto rejstříková tonáž: 496 t
- Čistá tonáž: 96 tun
- Hlavní pohonná jednotka: 4x Caterpillar 3516C-HD, celkem 10300 hp
- Elektrické generátory: 3x Caterpillar C93 Tier 3 – 250kW
- Dokormidlovací zařízení: 3x Thrustmaster, elektrický – 200 hp
- Vodní trysky: 4x Hamilton Jet HT810
- Kapacita: palivo – 237,3 m3, pitná voda 12,1 m3, posádka – nespecifikováno
- Maximální rychlost prázdného plavidla: 32 uzlů (59,3 km/h)
- Maximální rychlost plně naloženého plavidla: 23 uzlů (42,5 km/h)
Zdroje informací: SeaTran Marine (PDF1, PDF2), fórum Kosmonautix, Hamilton Jet (PDF, web)
Podpořte projekt ElonX
Zdravím, tyto lodě mívají obvykle zajímavé číslo ohledně spotřeby, dohledal doplnil bys prosím tuto informaci? děkuji a jinak perfektní članek
Mr.Steven má dohromady 7 velkých nádrží o celkové kapacitě paliva 257 tun. Spotřeba záleží na mnoha faktorech. V lodní dopravě se udává spotřeba paliva za hodinu a ta může být v normálním zatížení u jedné pohonné jednotky Mr. Steven odhadem 400-500 litrů. Motory Caterpillar 3516C-HD jsou vidlicové, přeplňované 16 válce, zdvihový objem je 78 litrů.
Vás ten obor fakt baví.🤗
Nejen, že mě to baví, on mě ten obor také živí :).
Díky za odpověď!
Zdá se, že v konstrukci lodí už není mnoho prostoru pro inovace. Jinak by určitě Elon při této příležitosti založil novou společnost 🙂
Je krásné sledovat, jak moc je znovupoužitelnost raket komplexní záležitost. Záchrana krytů možná bude nakonec složitější než záchrana prvních stupňů. 🙂
Opak je pravdou :). Elektromotory a hybridní pohony jsou na pořádku dne. Je zde velký prostor pro inovace. Lodní doprava není v žádném případě pravěký druh přepravy. https://newatlas.com/autonomous-electric-shipping-container-vessel/49477/
K tomu bych jen doplnil, Michael Romancov ve své přednášce (mimochodem je naprosto skvělá, což se dá říct o kterékoliv jeho přednášce) o námořní deprave uvádí, že víc jak 90% světového obchodu probíhá po světových oceánech. Čili, vlastně v množství zboží nemá absolutně konkurenci.
Očividně důvodem, proč se Elon chce dostat na Mars je, že mu nestačí 24 hodin ve dni 😀
Páči sa mi ako sa tu našlo zopár návrhov na opravu (ktoré by mne osobne, i keď laikovi, dosť zamotali hlavu), no autor sa nezľakol a ukázal že má problematiku zjavne naštudovanú a rozporuplnosť voľby svojich slov zmietol zo stola 🙂 …je chvályhodné poctivo zabezpečiť, aby bola voľba slov technicky presná 🙂
Děkuji. Lodní doprava je mi velice blízká. 🙂
“Dokormidlovacímu zařízení” se spíše říká příčný pohon.
Jinak super článek.
To není tak úplně pravda, protože se nejedná vždy jen o příčný pohon. Existují totiž také typy, které se otáčejí o 360°. Příčný pohon používají spíše modeláři. 🙂 http://www.nauticexpo.com/prod/veth-propulsion/product-31774-345692.html
https://cs.wikipedia.org/wiki/Dokormidlovac%C3%AD_za%C5%99%C3%ADzen%C3%AD
pekný článok..jedna vec, popisoval si aké sú výhody tej lody ale určite sú aj nejaké nevýhody nie?
Tipl bych, že hlavní nevýhodou bude vysoká cena.
Dala by sa niekde pohľadať cena takejto lode? Inak veľká vďaka za článok, veľmi zaujímavý a skvele zpracovaný.
Pokud budu vycházet z dat na NSF a kontraktu z roku 2013 tak s největší pravděpodobností bude cena lodi okolo 25 milionů dolarů. Tady se však přiznám, že jsem na tenkém ledě.
Ano, děkuji za postřeh. Tento druh pohonu má samozřejmě také své nevýhody. Největší nevýhodou je například horší účinnost při plavbě v zad. Tato nevýhoda částečně odpadá při použití více vodních trysek. Další nevýhodou je sací otvor v trupu plavidla, který se může ucpat. Nové trysky však už mají mechanický odstraňovač těchto nečistot, včetně zmiňovaného typu Hamilton.
Výborný článek, moc děkuji!
Supr článek. Právě ta touha a současně i schopnost jít do hloubky a přinést ucelené informace dělá z tohoto webu jeden z nejlepších technických webů. Děkuji!
Taková reakce mě těší a věřím, že minimálně stejně potěšila i Petra Melechina. Děkujeme za Vaši přízeň.
“Téměř nulová rychlost otáčení” – jakože to jezdí jen rovně? To asi ne…
Loď samozřejmě nepluje pouze směrem vpřed, ale dokáže se otočit téměř v nulové rychlosti o 360°. To u standardního typu pohonů při stání na místě není možné, protože kormidlo není účinné a plavidlo na změnu polohy kormidla, bez funkce propeleru, reaguje jen velmi, velmi málo.
U moderních výletních parníků jsou otočné lodní šrouby-pady, které otočku na místě myslím také umožňují.
Ano, ale to už právě není standardní typ pohonu. 🙂
To by chtělo přeformulovat, spíše něco jako “otáčení při nulové rychlosti”.
Moc hezky clanek, autorovi se povedl, a vidim, ze Petr rozsiruje svoje site. Supr. 🙂
Děkuji Vám a jsem opravdu rád, že se článek líbí.
Tak tak, jen ho chvalte, třeba pak napíše něco dalšího! 😀
Utekl ke konkurenci 😀 a chválou ho chceme udržet. 😀
Teď vážně, vím, že Dušan vždy uvádí, že ostatní dobré weby o kosmonautice nevidí jako konkurenci ale jako spřátelené stránky. A tomuto webu dělá vlastně u každého přenosu spacex reklamu. A Martin Gembec udělal při posledním přenosu Iridií totéž.
Máš naprostou pravdu Jirko. Naše weby spolu spolupracují a rozhodně se neberou jako konkurence.
Článek faj, stejně jako ostatní na tomto serveru. Jenom malé popíchnutí: loď nemá dno, ale kýl 🙂
Děkuji za reakci na článek, ale dovolím si nesouhlasit. Kýl není dno, kýlem je myšlena hlavní podélná výztuha kostry trupu ve dně plavidla. Pokud bych měl být tedy přesnější, měl jsem použít spíše termín dnová obšívka, ale pro potřeby článku jsem použil výraz dno.