Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.
rumfart på den anden måde cs banner bloghoved

Klassisk dejligt cryo raket problem...

Kære læsere...

Her kommer en dræbende kedeligt indlæg...

I går fik alle ventiler vi skal bruge til HEAT.

Vi skal til at køre på LOX. Det er som bekendt -183 C. Vores venner i industriventil branchen kan godt klare ventiler til arktiske temperaturer - men dette er altså lige et tak værre...

En normal industriel kugleventil - udført i rustfrit stål og pakket med teflon har overrakende nok ingen traumer ved at åbne og lukke ved de temperaturer. Jeg tror egentligt heller ikke den ville give op hvis det var flydende brint vi ville give den. Det kan godt være der står + 120 til - 50 på ventilen, men hvis man fjerner det lille skilt og tester den på alle måder viser det sig at den har det fint i et cryogent miljø. Fabrikanten har bare ikke besværret sig med at få det certificeret - men den kan sagtens.

Lidt ligesom fabrikanten af Apollo 13´s LM jo ikke kunne garentere at den kunne alt det nye den fejlslagne mission krævede - men det ku den altså aligevel godt.

Problemet er aktuatoren. Det er en dobbeltvirkende pneumatisk stempelaktuator. Den er - lige som den ventil der styrer trykluften til den smurt med en kvalitetsfedt - men bliver den rigtigt kold er der fare for at det fedt bliver til beton.

Den bliver langt fra - 183 C men måske - 20 eller - 60 alt efter hvor meget den er i kontakt med varmere luft uden på. I alle fald er det et problem der skal kikkes på.

Løsning 1: Fjern alt fedt.

Vi affedter naturligvis alt der er i mediekontakt TOTALT, men ikke nødvendigvis de indre dele af aktuatoren hvor der aldrig kan komme LOX. I meget ilt udstyr løser man smøreproblemer ved at forbyde smøring - f.eks. på reduktions ventiler til gasformig oxygen - så det er måske en løsning her. Den vil nok blive mere utæt og leve kortere - men det er en mulighed.

Løsning 2: Hold den varm.

Der forsvinder nok ikke mere end nogle få watt gennem akselen hen til ventilen - den er trods alt også rustfri og det leder ikke varme udpræget godt. Vi kan sætte et varmelegeme på som holder aktuatoren varm, omend der vil opstå nogle temperatur gradienter. Det kunne også sagtens virke. Man kunne f.eks. bruge en "polyswitch" som er en modstand der bliver ikke-ledende ved ca + 50 C. Bolt den på og giv den noget juice, og den holder temperaturen oppe.

Løsning 3, Spørg leverandøren af LOX -

Denne model er ikke så farbar da de ikke møder dette problem på vores måde - de kan bare sætte en halv meter aksel hen til en aktuator - for de har ingen pladsmangel. Det er den enkle fornuftige løsning, som vi desværre ikke kan bruge.

Sikkert er det at vi skal teste forskellige løsninger til vi har noget der ubetinget fungerer.

Peter Madsen

Kunne det ikke være en ide at "punktere" kuglen i kuglehaner til den ene side så man ikke får problemer med det volumen LOX der kan komme til at stå inde i kuglen i lukket tilstand? Var det ikke en ide at tjekke om man evt. kunne få fedt der opfylder betingelserne og så erstatte fedtet med nyt fedt.
Hvilke ventiler aktuatorer bruger nasa ?

Henry

  • 0
  • 0

LNG branchen har lidt at de samme problemer, men LNG er "kun" -161 grader C.
Der er actuatoren fjernet lidt fra ventilen med et afstandstykke.
De bruger også austenitisk "rustfrit" stål (certificeret ved -160 deg. C), og det arbejder fint også ved
-200 grader C.
Spørg jeres leverandør om LNG ventiler og løsning på jeres problemer.

  • 0
  • 0

Der findes flere typer fedt til lave temperaturer på markedet. Men hvor mange gange skal aktuatoren arbejde i løbet af rakettens levetid ? Skal den så smøres overhovedet ?

  • 0
  • 0

Det behøver jo altså ikke at være en aksel, det er bare den "termiske afstand",der skal være lang.

Kan der blive plads til to skiver, blot forbundet i periferien i nogle punkter, som kobling imellem aktuator og ventil ?

Passende materialevalg til skiver og forbindelsespunkter må kunne lave en termisk bro af rimelig størrelse.

(Den ville også skærme aktuatoren mod evt. LOX-sprøjt).

Venlig hilsen

Claus

  • 0
  • 0

Sæt en stiv rustfri fjeder imellem, ligesom de der håndtag på gamle brændeovne...

  • 0
  • 0

Lad os lige være enige om at der ikke er LOX i aktuatoren - den ar bare kold, derfor og kun derfor er fedtsmøring ude. Grafitpulver er en mulighed, men jeg mangler et varenummer og et firmanavn -

Smøremidler der er kompatible med LOX - listen er kort -
kun LOX er kompatibelt - og bruges ofte som smøring i LOX turbinepumper. Var der LOX til stede ville grafit også være ude af billedet...

Jeg har også tænkt på et hul i kuglen - men ved ikke om det er nødvendigt eller om den selv lækker det ud hvis den lukkes om noget LOX.

Noter at rumfærgergens cryoventiler er af kugletypen.
NASA bruger hydraulik til aktuering - begribeligvis varmt.

Peter Madsen

  • 0
  • 0

hej hvornår bliver raketten sendt op og bliver den offentlig, jeg kunne nemlig godt tænke mig at se danmarks første rumraket :)

  • 0
  • 0

Det behøver jo altså ikke at være en aksel, det er bare den "termiske afstand",der skal være lang.
Kan der blive plads til to skiver, blot forbundet i periferien i nogle punkter, som kobling imellem aktuator og ventil ?
Passende materialevalg til skiver og forbindelsespunkter må kunne lave en termisk bro af rimelig størrelse.

Et forsøg med citer!

Det du foreslår, er nok et tyndvæget rør, og det vil isolere allerede ved en længde på ~10 gange godstykkelsen.

Men det hele er meget meget mere indviklet, og man behøver ALLE funktionskrav i ALLE driftsformer for at foreslå konstruktionsløsninger.

På dampturbiner med ventiler på 600 C og aktuator på 40 C, kan man finde løsninger, et par gange lige så katatrofale som på landingsstel.

Mvh Tyge

  • 0
  • 0

Men det hele er meget meget mere indviklet, og man behøver ALLE funktionskrav i ALLE driftsformer for at foreslå konstruktionsløsninger.

Det gik da fint !

Enig, et af problemerne med to skiver er f.eks. at en is-dannelse imellem de to skiver kan kortslutte termisk,så man skal tænke sig om, men iøvrigt er dit eksempel fra dampturbinerne da relevant, vi har bare forskudt temperatur-intervalet.

Venlig hilsen

Claus

  • 0
  • 0

Vi har checket nogle af forslagne - grafit f.eks. virker kun smørende når der er fugtighed til stede. Det er der ikke ved - 183 C, så vi lander på en model med den størst mulige termiske afstand ( spændeskiver af plast indlagt mellem dele, og varmetilførsel per elektrisk varmelegeme. Det bliver i alle fald udgangspunktet for vores eksperimenter.

Jeg tror ikke vi midster mange watt gennem akslen og de øvrige forbindelser, så pumper vi lige så mange inden i den anden ende kan det sikkert køre.

Det ved vi når vi har prøvet det grundigt efter.

Peter Madsen

  • 0
  • 0