close

Vores nyhedsbreve

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.
rumfart på den anden måde cs banner bloghoved

En utæt raket

Kære læsere,

Det her skulle have været bloggen om resultaterne af TEOS tilsætning. Men der opstod den anden dag behov for at kigge på et andet sæt data og lige pludselig havde det udviklet sig til en lille blog. Så TEOS-resultaterne må vente nogle dage endnu. Istedet får I her lidt nyt om Nexø II, den utætte raket.

De af jer der går til fodbold, håndbold eller lignende foreningsaktivitet har sikkert prøvet at døje med et dårligt knæ eller lignende. I CS har vi i de sidste par måneder gået og døjet lidt med en utæt raket…

Det er højtrykssystemet som har haft et par små lækager. De fleste har vi fundet og udbedret, men der er stadig lidt lækager, som vi ikke rigtig kan hitte ud af at gøre noget ved. Vi har grublet en del over forskellige scenarier, såsom at tage højtrykskompressoren med til havs og fylde helium på indtil en time før skuddet går! Men spørgsmålet er hvor stor en læk kan vi egentlig tillade os at have på Nexø II’s DPR-system?

Lad os regne lidt på det.

Illustration: Thomas Pedersen

Der læksøges i højtrykssystemet på Nexø II.

Nexø II har to identiske tanke til LOX og ethanol, de er på tilsammen 133 liter. Når motoren kører vil brændstof strømme ud og helium vil strømme ind for at sikre konstant tryk i tankene. For Nexø II er trykket i tankene ca. 20 bar. Når alt brændstof er opbrugt vil brændstoftankene altså rumme 133 liter helium ved 20 bar, altså 2660 standard liter (SL) helium. Som minimum skal vi altså bruge 2660 SL til at drive Nexø II’s motor i dens optimale driftpunkt.

Nexø II har en ganske fin tryktank på 20 liter med ca. 300 bar helium. Det vil sige at vi har 6000 SL til rådighed. Når en gas ekspandere, så køles den desværre af. Dermed fylder den ekspanderede og kolde gas mindre end den ”burde”. I runde tal, ved udtømning fra 300 bar og ned til 20 bar, så vil vi kunne udnytte ca. 65% af den ækvivalente gas-volumen vi har ombord. Så nok har vi nominelt 6000 SL ombord, men vi kan kun gøre brug af omkring 3640 SL ((300 bar – 20 bar) x 20 liter x 0.65).

Der er dog stadig pæn stor margen ned til de krævede 2660 SL, vi har faktisk råd til at lække omkring 1000 SL helium.

Og hvor utæt er Nexø II så? Jo, det har vi selvfølgelig målt på. Vi har lavet en stribe test med nitrogen, men den sidste og afgørende test der har kørt de sidste par dage, den var med helium.

Illustration: Thomas Pedersen

Tryk og temperatur fra DPR-systemet på Nexø II.

I første graf ses trykket i DPR-tanken over 100 timer. Det ses at vi tryksætter den til ca. 345 bar, hvorefter trykket aftager. Efter ca. 23 timer er trykket faldet til 275 bar og vi trykker den op til 345 bar igen. Årsagen hertil skal findes i grafen over temperaturen længst til højre. Som det ses når vi næsten 40 grader under den første tryksætning, det gør jo at gassen ”fylder mere”, og trækker sig sammen når gassen køler af til rum-temperatur. Ved anden tryksætning, hvor der kun lige toppes op, ser vi at temperaturen kun stiger ca. 10 grader, her er temperatureffekten altså væsentlig mindre. Dermed får vi et bedre billede af, hvor stor en del af tryktabet der skyldes tab af gas og hvor stor en del der skyldes temperaturen.

Kigger man igen på den første graf, vil man se at der også er en rød og en gul kurve. Disse kurver viser trykudviklingen, såfremt den kun skyldtes temperaturen. Vi kan altså direkte se hvor mange bar vi taber til temperatur og hvor mange vi taber via en læk. Hvor lækker gassen så hen? Jo, på graf nummer to ses trykket i brændstoftankene. Det er svært at se, men der er to kurver som ligger lige oveni hinanden. Det ses at trykket stiger op til 11 bar ved ca. 45 timer. Her har en venlig sjæl ventileret brændstoftankene manuelt. Så vi har altså en læk til tankene, men den er ikke stor nok til at forklare helt lækagen, vi har altså også en læk til omverdenen.

På plot nummer tre ses i øvrigt gasmængden ombord i DPR-tanken i SL. Som det ses så når vi næsten 6900 SL ved 345 bar. Det der er interessant er så, hvor lang lagertid har Nexø II fra optankning af DPR-tanken og til at vi har tabt for meget helium?

Vi har beregnet at vi skal minimum bruge 2660 SL (ekspanderet) til flyvningen. Derudover så kan de sidste 20 bar (400 SL) ikke bruges, da der her er ligevægt mellem DPR-tank og brændstoftanke. Regner vi de 2660 ekspanderede SL om til tryksatte SL via vores 65% udnyttelsesestimat og lægger de 400 SL til, så får vi at tanken ved lift off minimum skal indeholde 4500 SL, ækvivalent til 225 bar. Fra graferne ser vi at vi faktisk skal helt ud omkring slutningen af dataloggen på 100 timer for at ramme så lavt. Bemærk dog at sidste tryksætning var ved 23 timer, så vi har altså ca. 75 timer fra opfyldning af DPR-tank og til at få skuddet afviklet.

Det betyder at vi kan tanke DPR-tanken op dagen i forvejen og selvom den vil tabe en del, så har vi stadig masser af helium om bord til at skyde med.

Thomas Pedersen
er civilingeniør fra DTU fra 2006 og har en Ph.D. indenfor mikro- og nanoteknologi fra DTU Nanotech, og er nu ansat samme sted som seniorforsker. Thomas har bygget raketter siden 1999 og blev en del af Copenhagen Suborbitals i 2009. Han er et af flere medlemmer af Copenhagen Suborbitals, der skriver på denne blog.

Det er vi i færd med at planlægge.

Sagen er at sidste år var dele af myndighederne lidt utilfredse med at kunne læse vores planer i medierne, førend de selv havde sagt god for datoerne. Det vil vi gerne undgå i år. Derfor skal vi lige have klappet datoerne af med myndighederne førend vi proklamere en officiel opsendelsesdato.

Jeg håber vi kan annoncere en dato om ca. 2-3 uger når vi har været hele vejen rundt hos myndighederne, men det kan også trække ud længere end det.

  • 13
  • 0