Was bedeutet "selbstdruckbeaufschlagend" in Bezug auf Treibmitteltanks?

Dieser Begriff ist mir schon ein paar Mal begegnet. IIRC, flüssiger Wasserstoff, ist "selbstdruckbelastend", andere Kraftstoffe jedoch nicht. Anscheinend müssen wir, wenn ein Treibmittel selbst unter Druck steht, keine komplexen Rohrleitungen bauen, um den Tank wieder unter Druck zu setzen, wenn das Treibmittel aufgebraucht ist.

Ich verstehe, dass ein Tank normalerweise adiabat gekühlt wird, wenn sein Druck abfällt (da das Treibmittel vom Motor verbraucht wird), und der Tank daher aufgrund des extremen Temperaturunterschieds schließlich reißen würde. Daher ist es wichtig, den Tank unter Druck zu halten, auch wenn der Kraftstoff aufgebraucht ist. Was ich nicht verstehe, ist, wie ein bestimmtes Treibmittel "selbst unter Druck setzen" kann, obwohl wir dieses Treibmittel verbrauchen.

Welche Brennstoffe und Oxidationsmittel setzen sich selbst unter Druck und welche nicht? Und warum und wie?

PS Chemie und Mathematik sind in Ihrer Antwort in Ordnung. Ich habe auch keine Angst.

Antworten (2)

Auf dieser Seite ist das bestimmende Merkmal einer sich selbst unter Druck setzenden Flüssigkeit (auch als „Dampfdruckbeaufschlagung“ oder „VaPak“ bezeichnet) ihr hoher Dampfdruck. Speziell für ein Oxidationsmittel:

Lachgas (N2O) ist das vielversprechendste Oxidationsmittel, das sich selbst unter Druck setzen kann, da es relativ energiereich ist und sein Dampfdruck bei Raumtemperatur etwa 750 psi beträgt.

Es gibt auch einen experimentellen Aufbau und einige Diagramme unter dem obigen Link, die zeigen, wie sich der Druck stabilisiert, wenn der Kraftstoff abfließt.

Hier ist ein weiterer Artikel, der das Konzept, die Vorteile und Herausforderungen der Verwendung eines VaPak-Systems viel ausführlicher erklärt (was interessant ist, aber nicht wirklich das, wonach Sie fragen, daher werde ich keine Informationen herauskopieren). Sie hatten einige Hinweise auf Tests, die Kraftstoffe erwähnten, die ich unten aufführe.

Um Ihre Frage zu beantworten, habe ich Verweise auf Folgendes gesehen, die sich selbst unter Druck setzen (Verknüpfung mit der Referenz). Ich weiß nicht, welche Treibstoffe tatsächlich für den Flug verwendet wurden, da die Verbindungen, die ich gefunden habe, entweder theoretisch sind oder von Testschüssen stammen.

Treibstoff

Oxidationsmittel

Ich bin mir nicht sicher, ob ich an den ersten Link gedacht habe. Es hört sich so an, als würden sie über Drucktanks sprechen, um das Treibmittel in die Brennkammer zu drücken, wie für kleine Triebwerke oder alles, was klein genug ist, um eine Turbopumpe zu vermeiden. Also druckgespeiste Systeme. Woran ich dachte, waren große Tanks für große Raketen, die Turbopumpen benötigen, die unmöglich durch druckgespeiste Systeme ersetzt werden können, um den in großen Raketentriebwerken erforderlichen Massendurchsatz zu erreichen.
Die Physik der Druckbeaufschlagung des Tanks ist die gleiche, unabhängig davon, ob Sie diesen Druck verwenden, um Ihren Motor anzutreiben oder einfach um die Integrität des Tanks aufrechtzuerhalten. Je schneller der Druck abfällt (z. B. wenn eine Turbopumpe den Kraftstoff absaugt), desto schneller verdampft der Kraftstoff, um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Daher glaube ich nicht, dass es eine sinnvolle Unterscheidung zwischen druckgespeisten und Turbopumpenmotoren gibt Tankdruck für diese Diskussion.
@ DrZ214 Sie meinten wahrscheinlich die autogene Druckbeaufschlagung: en.wikipedia.org/wiki/Autogenous_pressurization
@1337joe Ich bin mir nicht sicher, ob ich verstehe, worum es bei VaPak geht. Sie sagen, es sei "geringes Gewicht" und seit den 60er Jahren bekannt. Und doch nicht weit verbreitet. Der N2O-Dampfdruck von 50 bar bei Raumtemperatur passt nicht zu einem Tank mit geringem Gewicht - glauben sie, dass die Leute schwere Gasflaschen fliegen werden? Diese sind furchtbar schwer. Hochdrucktanks sind heute Synonyme für entweder billige und schwere oder leichte und teure Tanks. Disclaimer - Ich habe das verlinkte Paper von "Ralph Ewig" nicht vollständig gelesen.

Flüssiger Wasserstoff verdampft im Tank, bis der Druck ausgeglichen ist.

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