Haben die Apollo F-1 Triebwerke während des Fluges zugenommen?

Ich habe Wikipedia durchstöbert, als ich auf diese Infografik zur Rocketdyne F-1 gestoßen bin. Es gibt dem Motor ein Trockengewicht von 18.500 Pfund und ein Burnout - Gewicht von 20.180 Pfund, was bedeutet, dass der Motor im Flug irgendwie 1.680 Pfund zunimmt.

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Kann jemand bestätigen, was die Gewichtsabweichung verursacht? 1.680 Pfund Ruß, die an der Motorglocke haften, scheinen übertrieben.

Könnte es sein, dass Flüssigkeit in der Leitung eingeschlossen ist? Dh trocken, kein Brennstoff/Oxidationsmittel. Burnout, Restbrennstoff? 1680 lbs Kraftstoff in etwas von der Größe des F1, besonders mit den Kühlringen an der Hauptglocke, die glaubwürdig sein könnten. (Nehmen Sie eine Wasserdichte von 1680 lbs = 763 Kilo an, das sind 763 Liter Wasser. Das sind 214 Gallonen. Eigentlich nicht so viel.
Ich mache ungefähr 798 Liter perfekte LOX/RP-1-Verbrennungsreaktanten daraus, also sieht es so aus, als ob es funktioniert. Es ist ein bisschen enttäuschend, ich hatte auf einen erstaunlichen Einblick gehofft, und es ist nur eine komplette Klempnerarbeit. Ich gebe ihr ein paar Tage Zeit und wenn keine prickelnden Antworten kommen, nehme ich die Frage herunter.
Residual-Requisiten sind normalerweise die Antwort ...
Ich wette, das ist richtig. Das Shuttle hatte nach MECO viele eingeschlossene Stützen, die anschließend abgeladen wurden.
Ich hatte ein (wahrscheinlich falsches) Gerücht gehört, dass es möglich sei, die Shuttle-Triebwerke im Orbit mit dem eingeschlossenen Treibstoff kurzzeitig wieder zu zünden.

Antworten (2)

Der Unterschied in den Motorgewichten ist auf eingeschlossenes Treibmittel zurückzuführen. Unter Bezugnahme auf das Saturn V Flight Manual für SA-503 , Abbildung 2-21, können wir sehen, dass der Resttreibstoff in den 5 Triebwerken 2160 lbs LOX und 6585 lbs RP-1 beträgt. Wenn wir die Summe dieser Zahlen (8745) durch 5 dividieren, erhalten wir eine eingeschlossene Propellermasse pro Motor von 1749, was wahrscheinlich nahe genug an den 1680 lbs/Motor liegt, die in der obigen Grafik gezeigt werden.

Ich habe die entsprechende Tabelle für Ihre Bequemlichkeit unten reproduziert.

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Der Gewichtsunterschied ist auf Resttreibstoffe im Motor zurückzuführen. Der Motor kann hauptsächlich aus zwei Gründen nicht trocken laufen.

Der erste Grund sind die Lager in den Turbopumpen. Sie müssen ständig durch das Fördermedium gekühlt werden. Da dies ein LOX-Kerosinmotor ist, erfolgt die Kühlung mit Kerosin, wie auf Seite 11 (p.25 des pdf) dieses Dokuments zu sehen ist:

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19750012398.pdf

Die Sperrdichtung ist deutlich gekennzeichnet und befindet sich auf der Sauerstoffseite der Lager. In Kerosin kann ein überhitztes Lager allerlei Kopfschmerzen verursachen, wie z. B. thermische Belastung und als Folge kleine Absplitterungen, die etwas stromabwärts verzögern könnten.

Bei Wasserstoff-Sauerstoff-Motoren hingegen befinden sich Sauerstoff- und Wasserstoffpumpe auf getrennten Wellen, da die geringere Dichte von Wasserstoff eine höhere Drehzahl erfordert. In diesem Fall werden die Lager der LOx-Pumpe durch flüssigen Sauerstoff gekühlt und ein Trockenlauf ist katastrophal. Die Pumpe zündet sehr schnell. Dies geschah einmal auf einem Prüfstand für die SSME-Lager. Beachten Sie die gruselige Schriftart auf Seite 25 dieses PDF:

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20100023061.pdf

Der zweite große Grund, der mir einfällt, ist die regenerative Kühlung. Welche Treibmittel und welchen Druck Sie auch verwenden, die Verbrennungstemperatur ist bei weitem höher als die überlebenswerte Temperatur Ihrer Kammerwand. In der F1 wird die Kammer durch den Brennstoff gekühlt und die Düsenverlängerung wird durch einen Film aus abgeladenem Turbinenabgas gekühlt.

Wenn der Motor durch Schließen von Ventilen direkt nach den Pumpen abgeschaltet wird, bleibt der Kraftstoff in den Kühlrohren stehen, weil nichts ihn weiterbefördern kann.

Es ist möglich, die Kanäle mit einem Inertgas zu spülen, aber dann würden die Rohre mit Gas gefüllt, während der Motor noch brennt, was möglicherweise zu einem unsauberen Abschalten führen würde. Wahrscheinlich keine Explosion, da die Kühlkanäle jetzt mit Inertgas gefüllt sind, so dass ein Durchbrennen kein so großes Problem darstellt. Der zusätzliche Aufwand lohnt sich jedoch höchstwahrscheinlich nicht, insbesondere für eine erste Stufe.

Bei der Düsenverlängerung ist hier der Kühlbedarf nicht ganz so hoch und wird zunächst mit Gas gekühlt. Wenn die Hauptventile schließen, wird der Gasgenerator schnell von Treibmitteln entleert und die Kühlung der Düsenverlängerung stoppt. Da aber gleichzeitig die Brennkammer gelöscht wird, dürfte dies keine Probleme bereiten.

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