Entiendo de muchos sitios que en la primera etapa del Saturno V, el tanque RP1 fue presurizado por tanques de helio de alta presión, pero los tanques LOX fueron presurizados usando oxígeno gaseoso. ¿Es esto correcto? Si es así, ¿por qué?
Se utilizó helio para presurizar el tanque RP-1 para ahorrar peso. El nitrógeno es mucho más barato pero su densidad es de 1.250 kg/m , el helio es 0,1785 kg/m , por lo que se ahorran 1.071 kg por cada metro cúbico de volumen del tanque vacío.
Presurizar un tanque de combustible con oxígeno puro es una mala idea, solo se pueden usar gases inertes como nitrógeno o helio.
El volumen del tanque de la primera etapa RP-1 del Saturno V fue de 770 m , por lo que se ahorraron 824 kg al usar helio en lugar de nitrógeno. Durante el vuelo la presión de la botella fue de 3 bar en lugar de 1 bar, por lo que se ahorró tres veces el peso, 2.474 kg.
Por lo tanto, el gas noble más ligero, el helio, es la solución óptima.
Los tanques de helio comprimido se montaron dentro del tanque LOX. La baja temperatura aumentó la densidad del helio, por lo que se podría usar un tanque más pequeño y liviano para almacenar más helio a la misma presión. Para evitar exceder la presión nominal del tanque, la carga de helio solo podía terminarse cuando los tanques estaban fríos.
Los tanques de propulsor incluían puntos especiales de llenado y drenaje para manejar líneas de servicio pesado utilizadas para llenar los grandes buques a altas tasas; hasta 7300 litros (2000 galones) de RP-1 por minuto. Si se hubiera dejado a su suerte dentro del tanque, el RP-1 se habría asentado en estratos de temperaturas variables, una situación altamente indeseable, por lo que el S-IC incorporó un sistema de acondicionamiento de combustible para "revolver" más de 730 000 litros (200 000 galones). ) de RP-1 suavemente burbujeando nitrógeno gaseoso continuamente a través de las líneas de alimentación y el tanque de combustible antes del lanzamiento. Para garantizar un arranque y funcionamiento adecuados del motor, un sistema de presurización de combustible contribuyó a una buena presión en las entradas de la turbobomba de combustible donde 10 líneas de combustible (dos por motor) canalizaban RP-1 a los motores a 4900 litros (1350 galones) por segundo. Durante la cuenta regresiva, la presurización fue suministrada por una fuente terrestre, pero durante el vuelo, se suministró helio a presión desde botellas alargadas almacenadas, no en el tanque de combustible, sino sumergidas en el tanque de oxígeno líquido (LOX). En este medio, el helio líquido en las botellas estaba en un ambiente mucho más compatible, porque la temperatura fría de los contenedores de helio líquido podría haber congelado el combustible RP-1. Había ventajas adicionales en su ubicación en el tanque LOX más frío. Sumergidos en oxígeno líquido, el efecto criogénico sobre las botellas de aluminio permitía cargarlas a presiones más altas. porque la baja temperatura de los contenedores de helio líquido podría haber congelado el combustible RP-1. Había ventajas adicionales en su ubicación en el tanque LOX más frío. Sumergidos en oxígeno líquido, el efecto criogénico sobre las botellas de aluminio permitía cargarlas a presiones más altas. porque la baja temperatura de los contenedores de helio líquido podría haber congelado el combustible RP-1. Había ventajas adicionales en su ubicación en el tanque LOX más frío. Sumergidos en oxígeno líquido, el efecto criogénico sobre las botellas de aluminio permitía cargarlas a presiones más altas.También eran más ligeros, porque el entorno criogénico permitía la fabricación de botellas de helio con la mitad del espesor de pared de una botella no criogénica. Producidas por Martin Company, las cuatro botellas de helio, de 6 metros de largo y 56 centímetros de diámetro, eran extensiones de aluminio de longitud única. Los conductos transportaban el helio enfriado a través de los intercambiadores de calor de los motores F-1 y luego transportaban el helio gaseoso expandido y calentado de regreso a la parte superior del tanque de combustible para obtener la presión de vacío.
De esta página de la NASA .
Porque todo lo que tienes que hacer para obtener oxígeno gaseoso es tomar oxígeno líquido y calentarlo un poco. Eso significa simplemente extraer un poco de gasolina del motor y enviarla de regreso al tanque para mantener la presión de vacío donde debe estar.
Compare eso con RP-1, que en realidad no se vaporiza lo suficiente como para obtener la presión donde debe estar. Para eso, tenían que suministrar gas vacío.
Felipe Ngai