Gab es einen Mechanismus, um Brennstoffzellen-Reaktanten auf dem Shuttle-Orbiter abzulassen?

Bezogen auf meine letzte Frage: Warum war die Zeit im Orbit des Space Shuttle Orbiters begrenzt?

Mir wurde gesagt, dass ein begrenzender Faktor für die Zeit im Orbit darin besteht, dass die kryogenen Gase, die von den Brennstoffzellen des Shuttles als Reaktanten verwendet werden, abgelassen werden, wenn sie aufgrund des Druckaufbaus (durch Erwärmung) nicht verwendet werden. Mir wurde gesagt, dass 1) ein System mit geschlossenem Kreislauf [1] zu sein , nichts damit zu tun hat, 2) das Kühlsystem [1] der Brennstoffzellen im Normalbetrieb nicht berücksichtigt wird, wenn es [wenig bis] keine Entnahme gibt.

F: Gab es einen Mechanismus zum Ablassen von Brennstoffzellen-Reaktanten auf dem Shuttle?
Wenn ja, welche Voraussetzungen waren erforderlich?

1: spaceflight.nasa.gov/shuttle/reference/shutref/orbiter/eps/pwrplants.html

Antworten (2)

Die Power Reactant Supply and Distribution (PRSD) alias Kryotanks auf dem Orbiter hatten Entlastungsventile, die Verteiler speisten, die über Bord entlüftet wurden, H2 auf der Steuerbordseite, O2 auf der Backbordseite, beides über den Flügeln. Dies zeigt die Steuerbordseite.

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Hier ist eine Zeichnung, die das Überbordrelief aus dem Press Manual zeigt .

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Die andere Antwort bezieht sich auf die "Verteiler-Entlastungsventile", die es einem isolierten Kryo-Verteiler mit Überdruck ermöglichten, zurück in die Tanks zu entlasten. Es war kein Tank- oder Überbord-Druckentlastungssystem.

Die Entlastungsventile des H2-Tanks knackten bei 302 psig, das O2 bei 1005 psig. Normaldruck war ~ 250 für H2, 850 für O2.

AFAIK, das ist in der Geschichte des Programms noch nie passiert. EGIL (die für das elektrische System zuständige Flugkontrollstelle) wäre in große Schwierigkeiten geraten. Die PRSD-Tanks waren vakuumisoliert (ich weiß, es klingt überflüssig, aber der Orbiter arbeitete in der Atmosphäre) und der normale Gebrauch hielt die Tanks unter dem Rissdruck. Tatsächlich schalteten normale Ops Heizungen ein, um den Druck aufrechtzuerhalten .

Siehe hier https://space.stackexchange.com/a/39233/6944 für Informationen zu Kryotanks und Normalbetrieb

Sie könnten auch Reagenzien durch die Brennstoffzellen selbst entlüften – dies wurde als „Spülen“ bezeichnet. Die Ventile, die das taten, waren jedoch nicht druckbetätigt, sie wurden von der Besatzung geöffnet. Diese Reinigung wurde routinemäßig bei jedem Flug durchgeführt.

Quelle: Diagramm – Shuttle Operational Data Book Vol IV, auch bekannt als Crash Book und persönliche Notizen.

Nachtrag, der zeigt, wie ein normaler Druckverlauf in den Tanks war:

Ich habe ein Diagramm hinzugefügt, das die tatsächlichen Kryotankdruckdaten von STS-88 zeigt. Aufgetragen ist der Druck in den 5 O2-Kryotanks, die Grafik deckt ca. 30 Minuten ab. Zu Beginn befinden sich die Heizungen eines Tanks in AUTO und die Heizungen laufen zyklisch, um den Brennstoffzellenbedarf zu decken. Als die Besatzung die Heizungen für einen Test abschaltete, fiel der Druck und alle 5 Tanks lieferten den Bedarf. Als die Besatzung die Heizungen wieder auf AUTO stellte, nahm der eine Tank den gesamten Bedarf auf.

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Das sind schöne Infos. Wie wird bei den Rückschlagventilen (mit den Pfeilen) die Krümmerentlastung zurück zu den Tanks geleitet? Hier nicht abgebildet?
@ymb1 Das Rückschlagventil soll einen undichten Tank vom Verteiler trennen, damit ein undichten Tank nicht das gesamte System ausbläst. Der normale Durchfluss vom Tank zum Verteiler erfolgt durch dieses Rückschlagventil. Nehmen wir für die Entlastung des Verteilers an, dass der Druck an der mit der eingekreisten 1 markierten Stelle im Diagramm hoch ist. Das Entlastungsventil des Verteilers würde sich öffnen, sodass der Reaktant hindurch und in die Leitung fließen kann, die den Tank und das Rückschlagventil verbindet.

Es gab Entlastungsventile für die Kryotanks:

Die Reaktanden strömen von den Entlastungsventil-/Filterpaketen durch vier Reaktantventilmodule: zwei Wasserstoff (Wasserstoffventilmodule 1 und 2) und zwei Sauerstoff (Sauerstoffmodule 1 und 2). Jedes Ventilmodul enthält ein Rückschlagventil für jede Kryotankleitung, um zu verhindern, dass die Reaktanden im Falle eines Tanklecks von einem Tank zu einem anderen Tank fließen. Dadurch wird ein Totalverlust der Reaktanden verhindert. Die Sauerstoffventilmodule enthalten auch das Umgebungskontroll- und Lebenserhaltungssystem Atmosphärendruckkontrollsystem 1 und Sauerstoffversorgung 2. Jedes Modul enthält auch ein Verteilerventil und Brennstoffzellen-Reaktionsventile.

Die Verteiler-Entlastungsventile sind eine eingebaute Sicherheitsvorrichtung für den Fall, dass ein Verteilerventil und Brennstoffzellen-Reaktionsventile aufgrund einer Fehlfunktion geschlossen werden. Die in den Verteilerleitungen eingeschlossenen Reaktanten würden durch die interne Hitze des Orbiters aufgewärmt und einen Überdruck aufbauen. Das Entlastungsventil des Verteilers öffnet bei 290 psi für Wasserstoff und 975 psi für Sauerstoff, um den Druck zu entlasten und den eingeschlossenen Reaktanten zu ermöglichen, in ihre Tanks zurückzufließen.

Von https://science.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/sts-eps.html

Ein Entlastungsventil kann zum Tank zurückgeführt werden , um den Reaktandendruck zu begrenzen, der zu den Brennstoffzellen fließt. Oder es kann etwas anderes sein. Aber geht es explizit nach außen ab? Daher das "Was waren die erforderlichen Bedingungen?" Mein Punkt: So wie es ist, kann niemand ohne weitere Details sicher sein, dass es richtig ist, selbst wenn es so ist.
Danke für das zusätzliche Zitat: "Zurück zu ihren Tanks fließen" ist wie ich erwartet hatte, dh nicht die Entlüftung, auf die angespielt wurde, dass sie verloren geht. Ich denke, die Antwort kann davon profitieren, die Unterscheidung in der Eröffnungszeile klarer zu machen.
Bei Tanküberdruck bleibt nichts anderes übrig, als das Gas über das Entlastungsventil nach außen abzulassen. Das Bersten eines Tanks sollte bei Überdruck auf jeden Fall verhindert werden.
Zurück zur Ausgangsfrage: Und das würde explizit einfach passieren, wenn die Brennstoffzelle nicht genutzt wird? (Also ein begrenzender Faktor für die Zeit im Orbit?) Nichts bestätigt das bisher.
Wenn im Tank ein Überdruck herrscht, der durch ein Entlastungsventil abgelassen werden soll, geht dieses Gas verloren. Wenn Gas verloren geht, um einen Überdruck zu verhindern, ist die Zeit im Orbit begrenzt. Ein Gasverlust für die Brennstoffzellen ohne Auswirkungen auf die maximale Zeit im Orbit ist unmöglich.
Die andere Antwort lautet: Tatsächlich schalteten normale Operationen Heizungen ein, um den Druck aufrechtzuerhalten . / Dies widerspricht dem, was Sie geschrieben haben: "[Der] Bestand an überkritischem Sauerstoff und Wasserstoff eines Shuttles würde langsam wärmer werden, der Druck steigt und etwas Gas sollte abgelassen werden, um den Druck unter dem Grenzwert zu halten." – und hier hast du das falsche Ventil verwendet. Ich hoffe, dies unterstreicht mein Problem. Oft habe ich falsche Antworten gegeben, nie war es eine große Sache, sie zurückzuziehen.
@ ymb1 Die andere Antwort widerspricht NICHT dem, was ich geschrieben habe. Sie haben ein Problem gefunden, wo keines ist.
Gab es einen Mechanismus, um Brennstoffzellen-Reaktanten auf dem Shuttle-Orbiter abzulassen?
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