Wie halten Raketen ihren Treibstoff in einem flüssigen Zustand?

Welche Maßnahmen würden Ingenieure ergreifen, um sicherzustellen, dass LOX und andere ähnliche Kraftstoffe während des Fluges unter ihrem Siedepunkt gehalten werden?

Es ist nicht möglich, LOX und LH2 nur durch Isolierung unter ihrem Siedepunkt zu halten. Eine Maschine in die Rakete einzubauen, um siedende Gase zu verflüssigen, wäre zu schwer. Unterkühltes LOX und LH2 können nach dem Start für kurze Zeit unter ihrem Siedepunkt bleiben.

Antworten (2)

Da kleine Mengen an LOX abkochen, wird Wärme aus dem verbleibenden Volumen entfernt. Boiloff kühlt die Flüssigkeit aktiv und hilft, den Rest flüssig zu halten. Raketen haben typischerweise Belüftungsöffnungen, um bei der Steuerung der Verdampfungsrate zu helfen, und Flüssigkeitszufuhrleitungen, um verlorene Flüssigkeit zu ersetzen, während sie auf dem Pad warten.

Während des Fluges übersteigt die Verbrauchsrate alle Verdampfungsverluste und ist kein Problem.

Kryogene Treibmittel werden nicht für Langzeitfunktionen im Flug verwendet, daher ist dies auch nach dem Start kein Problem. Lagerfähige Treibmittel wie feste Brennstoffe oder Hydrazin werden verwendet, wenn eine Langzeitlagerung erforderlich ist.

Unterkühlte Raketen wie die Falcon 9 können die Treibmitteltemperaturen nicht so leicht bewältigen. Wenn sich das Treibmittel erwärmt, dehnt es sich aus, bevor es abkocht, sodass es nicht unbegrenzt halten kann, während es Flüssigkeiten wie eine Rakete nahe dem Siedepunkt nachfüllt. Stattdessen müssen sie das Laden des Treibmittels zeitlich so einstellen, dass es kurz vor dem Start endet, und ein verzögerter Start würde normalerweise zu einem Peeling führen, während das erwärmte Treibmittel abgelassen und durch kaltes Treibmittel ersetzt wird.

Die Unterkühlung von LOX und LH2 kann in den Tanks der Rakete erfolgen, indem kaltes Heliumgas aus dem Boden der Tanks geblasen wird. Das Nachfüllen sollte kurz vor dem Start erfolgen.
@Uwe Ich habe diese Technik schon einmal gehört, aber noch nie davon gehört, dass sie in der Praxis verwendet wird. Gibt es Fahrzeuge, die das machen?
@Saiboogu: Ich habe keine Informationen über Fahrzeuge, die das in der Praxis tun. Aber ich bin mir nicht sicher, ob es in der ersten Stufe der Saturn-V-Rakete für LOX verwendet wurde, siehe und dies .
LH2 mag eine unwahrscheinliche oder ungeeignete Wahl für ein speicherbares Treibmittel sein, aber es wurde bei Apollo (Servicemodul) mit LOX verwendet, um Brennstoffzellen für elektrische Energie anzutreiben. Beachten Sie, dass Apollo-Missionen bis zu 12 Tage dauerten.
@AnthonyX Ich habe dieses Dokument über Apollo-Scrub-Verfahren gefunden, in dem erwähnt wird, dass CSM-Kryogenik bei Scrub-Turnarounds berücksichtigt wird und manchmal nachgefüllt werden muss. Zur Speicherdauer oder Methoden habe ich noch nichts gefunden. Immer noch suchend.

Ergänzend zu Saibogus Antwort entwickelt ULA derzeit eine Technologie namens Integrated Vehicle Fluids (IVF), die Boiloff-Gas verwendet, das normalerweise während der Küstenphasen der zweiten Stufe abgelassen wird. Das Abgas wird mithilfe eines Verbrennungsmotors zur Stromerzeugung sowie zum Antrieb von Triebwerken zur Reaktionssteuerung und zur Druckbeaufschlagung von Tanks verwendet.