La presurización del tanque de propulsor es un aspecto crítico del diseño de cohetes de propulsante líquido. Muchos diseños usan helio a alta presión, calentado y recirculado; sin embargo, se pueden usar los propios gases propulsores, al menos en el caso de LH2, como se explica en esta respuesta . En el caso de Falcon 9, esto se menciona aquí y aquí , como aprendí en la discusión y los enlaces asociados con esta pregunta .
Otra pregunta ¿Por qué los sistemas alimentados a presión tienen que ser presurizados con helio o nitrógeno? aborda la cuestión de por qué la elección del gas de presurización debe ser helio o nitrógeno , y autopresurizado por su propio gas de evaporación. Esta es una pregunta diferente. Estoy preguntando sobre la función o propósito de la presurización y la importancia relativa de las dos posibilidades siguientes.
Pensé que la presión era necesaria solo para alimentar los propulsores a las bombas y otras tuberías del motor lo suficientemente rápido, pero luego vi esta línea en el artículo de CSMonitor: Explosión de lanzamiento de SpaceX rastreada en el sistema de helio. ¿Ahora que? :
Se inyecta helio en los tanques de combustible para mantenerlos estructuralmente sólidos mientras el lanzador quema combustible durante el vuelo. Este sistema aparentemente se filtró durante la prueba estática.
Pensándolo bien, la sobrepresión ciertamente ayudaría a mantener la rigidez del tanque. Cualquiera que haya visto el experimento " aplasta la lata " no puede olvidarlo.
Pregunta: ¿Es realmente necesaria la presurización de los tanques de combustible para la integridad estructural? Y si bien puede ser necesario mantener la presión por encima de la ambiental para evitar el pandeo, ¿se usa más presión positiva en el diseño mecánico de un cohete para endurecer sustancialmente la estructura?
arriba: Imagen del experimento " Crush the Can ", Ronald Lane Reese, Universidad Johns Hopkins (1999).
La estabilización de presión se utiliza en algunos cohetes y en diversos grados.
Tomemos un bote de goma como ejemplo. Los tubos del bote deben llenarse de aire para que el bote flote y lleve algo de carga. Pero para dar estabilidad al barco en las olas, se necesita cierta cantidad de presión. Mucha presión dentro de los tubos del bote los destruirá. La presión debe mantenerse entre ciertos límites.
El depósito de combustible de un cohete tiene que ser lo más ligero posible, una cierta presión en el interior hará que la estructura del depósito sea rígida frente a las fuerzas de flexión. Nuevamente, la presión debe mantenerse dentro de los límites, demasiado baja y los tanques pueden destruirse cuando se doblan (porque están hechos de metal, no de goma), demasiado alta y la presión misma destruye el tanque. Los límites de presión deben respetarse cuando el cohete se encuentra en el lanzamiento con los tanques vacíos, durante la carga de combustible, mientras el cohete espera el encendido y el LOX y el LH2 hierven, cuando el combustible se bombea a la cámara de combustión y también cuando el aire la presión exterior disminuye desde el nivel del mar hasta el vacío. No es la presión absoluta dentro del tanque lo que debe mantenerse, es la presión relativa hacia el exterior.
También se puede construir un tanque que sea estable cuando la presión en el interior sea igual a la presión en el exterior, pero será más pesado y, por lo tanto, la velocidad al apagar el motor será menor. Los tubos del bote de goma demuestran qué rigidez adicional es posible cuando la presión interior está por encima del límite inferior.
david hamen
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Mármol Orgánico
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