Jak čerpají motory palivo z nádrží v beztížném stavu?

Vše, co souvisí se stroji, které nás dostanou na oběžnou dráhu

Jak čerpají motory palivo z nádrží v beztížném stavu?

Příspěvekod boban » 04 úno 2018, 10:12

Pokud je raketa v beztížném stavu, pak si myslím, že se palivo v nádržích se rozptýlí po celé nádrži. Jak to mohou turbočerpadla motorů čerpat při svém opětovném startu? A to je to palivo ještě smícháno s héliem!
boban
Vesmírný nováček
Vesmírný nováček
 
Příspěvky: 1
Registrován: 19 lis 2017, 19:28

Re: Jak čerpají motory palivo z nádrží v beztížném stavu?

Příspěvekod Pospíšil » 04 úno 2018, 10:46

Existuje několik metod.
Jednou z nich je použití malých motorků na tuhá nebo kapalná paliva, tzv. ullage motory které celému stupni udělí velmi malý impuls, jež ale stačí k tomu, aby se pohonné látky shromáždily opět na dně nádrže.

Další konstrukční finta je do nádrže umístit pružnou membránu, která odděluje palivo od tlakovacího plynu. Tím je zaručeno, že se palivo nesmíchá s plynem a zůstane kompaktní ve spodní části nádrže u saciho otvoru i při 0g. Dá se to ale použít jen u malých a středně velkých objemů.
(během doplňování této možnosti Alchyk totéž popsal o něco podrobněji v příspěvku níže)

Běžnou metodou taky bývá menší přečerpávací/vyrovnávací nádržka uvnitř velké palivové nádrže, která má například za úkol vyrovnávat dynamické rázy v kapalině během nestabilního hoření nebo vypínání motorů a zabránit tak nežádoucímu efektu "pogo oscilací". Tyto menší nádržky a přívodní potrubí k motoru zůstávají trvale naplněné, takže palivo uvnitř stačí pro další restart motoru na parkovací dráze.

Je to podobné, jako v palivové nádrži vašeho (moderního) auta, kde jsou všechny prvky uvnitř (sací koš, podávací čerpadlo, filtr, zpětný ventil, regulátor tlaku, palivoměr) integrovány do cca 2 litrového hrnce, vsazeného do otvoru v nádrži. Tento hrnec je čerpadlem stále plněn palivem - je stále plný (rezerva paliva), takže nedojde ke krátkému přerušení dodávky paliva do motoru ani když už máte nádrž téměř prázdnou, projedete ostrou zatáčku a zbytky paliva vám v nádrži lítají sem a tam.

http://i.ebayimg.com/images/i/141858176840-0-1/s-l1000.jpg
---


"Mystery creates wonder and wonder is the basis of man's desire to understand." Neil Armstrong
Uživatelský avatar
Pospíšil
Zkušený vesmírný veterán
Zkušený vesmírný veterán
 
Příspěvky: 5394
Registrován: 22 črc 2012, 19:00
Bydliště: Pardubice

Re: Jak čerpají motory palivo z nádrží v beztížném stavu?

Příspěvekod Dugi » 04 úno 2018, 11:32

Vítám tě na našem fóru a doufám, že se ti tu bude líbit. Vlákno za pár hodin přesunu do vlákna určeného pro otázky.
Obrázek

"Země je kolébkou života, ale nelze žít věčně v kolébce ..." - Konstantin Eduardovič Ciolkovskij
Uživatelský avatar
Dugi
Administrátor
Administrátor
 
Příspěvky: 22743
Registrován: 23 říj 2009, 15:36
Bydliště: Jihlava

Re: Jak čerpají motory palivo z nádrží v beztížném stavu?

Příspěvekod Alchymista » 04 úno 2018, 12:06

Ďalšou z možností je rozdelenie nádrže na dva priestory oddelené pružnou membránou. V jednom priestore je palivo/okysličovadlo, v druhom tlakový plyn zabezpečujúci pretlakovú dodávku paliva do motoru.
Priestory môžu tiež byť oddelené pohyblivým piestom, alebo palivo môže byť umiestnené v pružnom vaku, alebo vlnovci, obklopenom tlakovým alebo i "netlakovým" plynom. Podobné prvky sa vyskytujú v palivovej inštalácii aj ako prostriedky kompenzácie tlakových rázov v potrubiach a nádržiach pri činnosti regulačných ventilov.

Na vytvorenie malého zrýchlenia, o ktorom píše kolega Pospíšil, sa dá využiť napríklad aj odpadný plyn z turbočerpadlového agregátu. V takom prípade sa problém zdanlivo len presunie z palivového systému motoru na palivový systém turboagregátu, je ale treba brať na úvahy, že v systéme turboagregátu sa pracuje so sto až tisíc krát menším objemom paliva, čo riešenie problemov značne uľahčuje aj v prípade, že turboagregát a motor využívajú rôzne palivové zmesy. A keď už zlyhá skoro všetko, vždy môžu byť použité motory na TPH a pyrotechnické systémy.

Väčšinou je pre konkrétnu misiu vopred známe, ako bude pohonný systém pracovať a tomu je možné prispôsobiť konštrukciu nádrží - v jednom systémy môžu byť použité nádrže rôznej konštrukcie a počas práce pohonného systému sa budú prepínať.
Voľba toho-ktorého riešenia je podmienená aj objemami a druhmi paliva, s ktorým sa bude pracovať, a tiež "časovými merítkami" použitia motorov. Inak sa bude tento problém riešiť u stupňa, ktorý nesie desiatky ton skvapalnených plynov, napríklad kyslíku a vodíku, a spáli ich o niekoľko minút až hodín - a inak u stupňa či sondy, ktorá nesie pár kilogramov hydrazinu alebo UDMH+NOx a spáli ich až o niekoľko rokov.
Alchymista
Zkušený vesmírný badatel
Zkušený vesmírný badatel
 
Příspěvky: 501
Registrován: 14 zář 2016, 01:01

Re: Jak čerpají motory palivo z nádrží v beztížném stavu?

Příspěvekod Amper » 04 úno 2018, 14:08

boban píše:A to je to palivo ještě smícháno s héliem!


Palivo musi byt v tekutem stavu. Helium pro tlakovani nadrzi je ve stavu plynnem. Takze "smichanim" bych to nenazval. Ano, kulicky paliva se pohybuji v heliove atmosfere ale to nema na funkci motoru vliv.
Uživatelský avatar
Amper
Zkušený vesmírný veterán
Zkušený vesmírný veterán
 
Příspěvky: 1608
Registrován: 20 črc 2012, 12:53
Bydliště: Plzeň

Re: Jak čerpají motory palivo z nádrží v beztížném stavu?

Příspěvekod Alchymista » 05 úno 2018, 17:03

celkom by ma zaujímalo, prečo padla voľba práve na helium ako pracovný tlakový plyn? Nepracuje sa s ním práve jednoducho, je tiež celkom drahý...
napadá ma tento súbor dôvodov:
- je ľahký, takže len veľmi málo ovplyvňuje polohu tažiska
- je za každých okolností plynný
- je málo rozpustný vo vode a zrejme aj v palivových komponentoch - to znižuje problemy s bublinkami plynu a kavitáciou v čerpadlách
- má vysokú rýchlosť zvuku a malú viskozitu, takže prúdi rýchlo aj tenkými (a teda ľahkými) trubkami
Alchymista
Zkušený vesmírný badatel
Zkušený vesmírný badatel
 
Příspěvky: 501
Registrován: 14 zář 2016, 01:01

Re: Jak čerpají motory palivo z nádrží v beztížném stavu?

Příspěvekod Amper » 05 úno 2018, 17:05

- protoze dusik ma teplotu varu moc podobnou te u kysliku
- je inertni
Uživatelský avatar
Amper
Zkušený vesmírný veterán
Zkušený vesmírný veterán
 
Příspěvky: 1608
Registrován: 20 črc 2012, 12:53
Bydliště: Plzeň


Zpět na Rakety a raketové motory

Kdo je online

Uživatelé procházející toto fórum: Žádní registrovaní uživatelé a 2 návštevníků