En gravedad cero, el líquido en un tanque de combustible tiende a formar una gota en un lugar aleatorio, por lo que debe tomar precauciones para asegurarse de que la bomba de combustible pueda extraer combustible. En una pregunta reciente sobre las naves espaciales giratorias , @Erik sugirió que el giro se puede usar para obtener el combustible en el lugar para el arranque del motor.
Pero si hace girar una nave espacial a lo largo de su eje de empuje, el combustible termina hacia el exterior de la nave, o a 90 grados con respecto a la línea de empuje. Entonces, cuando enciende el motor, el combustible se moverá violentamente hacia el motor, potencialmente (si el tanque de combustible está lleno a menos del 50 %) alejándose de la entrada de combustible.
¿Cómo se hace esto en la práctica?
Arrancar motores de cohetes de combustible líquido en condiciones de gravedad cero es un problema no trivial que debe abordarse explícitamente durante el diseño. Hay una serie de enfoques comunes:
Use un sistema de propulsión auxiliar para realizar lo que a menudo se denomina una quema de asentamiento. El propósito de esta maniobra es proporcionar el empuje suficiente para forzar el propulsor hacia el sumidero o la línea de alimentación desde el (los) tanque(s) hasta el motor, y el vacío hacia el extremo opuesto. El truco es asegurarse de que el sistema proporcione suficiente empuje positivo durante el tiempo suficiente para garantizar una buena humectación del sumidero. Después del encendido, el empuje/aceleración del motor principal debe mantener el propulsor en el lugar correcto. (vea abajo)
Mantenga una aceleración positiva durante la marcha por inercia. Para los motores que se apagan y luego vuelven a arrancar (p. ej., después de una fase de inercia en el espacio), se puede usar una cantidad muy pequeña de empuje, no para asentar los propulsores per se, sino para mantenerlos asentados. En este caso, el empuje puede ser niveles de micro-g. La desventaja es que el empuje positivo debe mantenerse para toda la costa, por lo que aunque el empuje sea pequeño, debe estar activo durante mucho tiempo.
Dispositivos de gestión de propulsores. Los sistemas que no son cohetes, por ejemplo, los sistemas de propulsante líquido en los satélites, suelen utilizar otros métodos para mantener suficiente propulsor cerca del sumidero para que el sistema arranque. A menudo, estos pueden ser pantallas u otras características internas del tanque que usan fuerzas de tensión capilar o superficial para evitar que al menos parte del líquido se vaya flotando.
Por último, si el sistema de propulsión fuera resistente al ingreso de líquido, gas o flujo bifásico en el motor. Esto es bastante raro, pero si fuera el caso, el diseño teóricamente podría ignorar este problema.
La posición final del combustible líquido y/u oxidante en un tanque de combustible giratorio depende de la forma de las paredes del tanque. si el tanque se estrecha hacia la parte superior, el combustible se derramará hacia el fondo. Google " matraz de Erlenmeyer ", cristalería de química diseñada para permitir el remolino de líquidos sin riesgo de derrame.
Puedo recordar de los primeros días del programa espacial de los EE. UU., una referencia a lo que se llamó " quema de vacío ". Esto implica disparar un cohete muy pequeño (combustible sólido o gas). El pequeño empuje anima al combustible líquido principal a asentarse en el "fondo" del tanque, donde se encuentran las tomas de combustible.
¡Recuerdo esto particularmente porque la explicación del término incluía sacar las últimas gotas de un barril de vino o whisky!
Si los tanques de combustible y oxidante usan un sistema de desplazamiento positivo, como un pistón o un fuelle, no hay necesidad de una quema por asentamiento o vacío. Este es el caso de muchos (¿la mayoría?) de los propulsores de control de actitud, e incluso de algunos de los principales sistemas de propulsión.
Vikki
Hobbes