DE19632801A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verdichtung eines flüssigen Treibstoffs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verdichtung eines flüssigen Treibstoffs

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Description

Antriebssysteme unter Verwendung von tiefgekühltem, flüssi­ gem Sauerstoff und/oder Wasserstoff, wie das Space-Shuttle, Atlas/Centaur, Delta usw., werden aktuell aus Anlagenvor­ ratstanks gefüllt, und sie können anschließend in den Flug­ tanks abkühlen, um Wärme freizusetzen, wie sie von der Flüssigkeit als Ergebnis von Wärmelecks der Übertragungslei­ tung zur Umgebung und der Abkühlung der Tankwand absorbiert wurde. Ein Kühlen des Flüssigkeitsvolumens ist erwünscht, um die Flüssigkeitsdichte zu erhöhen, damit im Tank mehr Im­ pulsmasse eingelagert werden kann, und um auch den Flüssig­ kelts-Dampfdruck zu verringern, so daß der Tankbetriebsdruck und das Tankgewicht minimiert sind.
Wärmefreisetzung aus dem Flüssigkeitsvolumen ist ein relativ langsamer Prozeß, da er vom natürlichen Konvektionsmechanis­ mus und der Verdampfung an der Flüssigkeitsoberfläche ab­ hängt. Das Ausmaß der Flüssigkeitskühlung durch Oberflächen­ bedampfung ist auch durch den Strömungswiderstand des Belüf­ tungssystems (Belüftungsventil und Leitung) und den Umge­ bungsdruck (1014 hPa) begrenzt. Eine Verringerung des Strö­ mungswiderstands des Belüftungssystems zum Verbessern der Abkühlzeit und zum Minimieren der schließlich erreichten Volumentemperatur führt zu einer relativ großen Konstruktion für das Belüftungsventil und die Leitung, was einen Mehrauf­ wand für das Nutzgewicht des Flugobjekts darstellt. Die ak­ tuellen Einrichtungen zum Verdichten tiefgekühlter Flüssig­ keiten durch Verdampfung sind einfach, jedoch ist der Prozeß auf die Sättigungsdichte und den Flüssigkelts-Dampfdruck beim Atmosphärendruck beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten eines flüssigen Treibstoffs zu schaffen, die zu hoher Flüssigkeitsdichte bei gleichzei­ tig geringem Gewicht der Kühlvorrichtung führen.
Diese Aufgabe ist hinsichtlich der Vorrichtung durch die Lehre von Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Lehre von Anspruch 10 gelöst.
Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum weiteren Abküh­ len flüssigen Treibstoffs unter den normalen Siedepunkt ge­ schaffen, um die Größe und das Gewicht des Vorratstanks und des angetriebenen Objekts zu verringern. Die Neuerung umfaßt ein im Tank liegendes Umwälzsystem und eine auf dem Boden positionierte Kühleinheit. Von der Oberseite des Tanks wird warme Flüssigkeit abgezogen, und diese wird über den Vertei­ ler des Umwälzsystems und eine Übertragungsleitung zur am Boden befindlichen Kühleinheit transportiert. Anschließend wird die Flüssigkeit in der am Boden befindlichen Kühlein­ heit abgekühlt und unter Verwendung einer Umwälzpumpe am Bo­ den des Tanks in diesen zurückgeleitet. Die eintretende, unterkühlte Flüssigkeit verdrängt die wärmere Flüssigkeits­ schicht über ihr, bis die gesamte Tankflüssigkeitsmasse auf die gewünschte höhere Dichte und das niedrigere Dampfdruck­ niveau unterkühlt ist. Die höhere Flüssigkeitsdichte führt zu einer kleineren Tankgröße, und der niedrigere Dampfdruck führt zu niedrigerem Tankbetriebsdruck. Diese beiden Effek­ te, nämlich das kleinere Tankvolumen und der niedrigere Be­ triebsdruck, führen zu einem leichteren Tank und demgemäß zu einer leichteren Flugobjektkonstruktion. Die unterkühlte, dichtere Flüssigkeit ermöglicht auch eine Verkleinerung des Durchmessers des Hauptspeisesystems sowie von Raketenmotor­ komponenten (Pumpe, Ventile, Leitungen) , was weiter zu einer Gewichtsverringerung des gesamten Systems beiträgt. Da die Abkühlung des Flüssigkeitsvolumens mittels einer Umwälzströ­ mung erzielt wird, kann auch die zum Verdichten des Treib­ stoffvolumens erforderliche Zeit deutlich im Vergleich mit der beim viel langsameren Konvektionswärmeübertragungsprozeß verringert werden. Das Verringern der zum Verdichten des flüssigen Treibstoffs erforderlichen Zeit führt zu einem kürzeren Beladevorgang und niedrigeren Abschußkosten.
Da der Umwälzverteiler, der an der Oberseite des Tanks liegt, während des Vorgangs der Tankabkühlung und -befüllung auch als Belüftungssystem dienen kann, kann das Belüftungs­ ventil, das normalerweise auf dem Tank liegt, an den Boden verlegt werden. Das Anbringen des Belüftungsventils am Boden statt am Flugtank führt zu einer zusätzlichen Gewichtsver­ ringerung des Flugobjekts und zu niedrigeren Betriebskosten, da das Belüftungsventil wiederverwendet und leicht ausge­ tauscht werden kann.
Dank der Erfindung kann tiefgekühlter, flüssiger Treibstoff im Tank eines Raketenflugobjekts unterkühlt werden, wodurch die Dichte des Flüssigkeitsvolumens erhöht werden kann und der Flüssigkeitsdampfdruck verringert werden kann.
Außerdem können die Größe und das Gewicht der Vorratstanks des Raketenflugobjekts unter Verwendung des dichteren Zu­ stands des Treibstoffs und des niedrigeren Tankbetriebs­ drucks verringert werden.
Außerdem kann das Gewicht eines Raketenmotors unter Verwen­ dung dichteren Treibstoffs verringert werden.
Schließlich kann das Gewicht eines Raketenflugobjekts ver­ ringert werden, und die Nutzlast kann erhöht werden.
In der Figur ist schematisch ein erfindungsgemäßes Treib­ stoff-Verdichtungssystem dargestellt.
In der Figur ist ein Flugobjekttank 1 dargestellt, der eine tiefgekühlte Flüssigkeit 25 enthält. Diese Flüssigkeit 25 trat ursprünglich über eine Haupt-Anlagenversorgungsleitung 20, die mit einer nicht dargestellten Quelle verbunden ist, in den Tank 1 ein. Wenn ein Füll- und Ablaßventil 19 geöff­ net ist, läuft Flüssigkeit durch eine Hauptspeiseleitung 17 und beginnt damit, den Tank 1 zu kühlen und zu füllen. Ein am Boden befindliches Lüftungsventil 5 ist während der Bela­ dung des Tanks 1 geöffnet, da die Siedemenge, wie sie auf­ grund des Befüllens des warmen Tanks und des Abkühlens des­ selben auftritt, Überdruck im Tank hervorrufen würde. Wenn das Belüftungsventil 5 offen ist, entweicht das im Tank 1 erzeugte Gas durch eine Belüftungsleitung 13 in eine Anla­ genleitung 14, in der es wieder aufgefangen werden kann oder aus der es abgelassen werden kann. Das Wegnehmen des Belüf­ tungsventils vom Tank 1 und das Anbringen desselben am Boden verringert das Gewicht des Flugobjekts, an dem der Tank 1 angebracht ist. (Am Tank 1 ist ein Notentspannventil 3 für Druckentspannung während eines Flugs im Fall eines Ausfalls des Drucksystems während des Anstiegs des Flugobjekts ange­ bracht. Das Notentspannventil 3 wird nicht am Boden verwen­ det. Es ist nur vorhanden, um das Flugobjekt nach dem Abhe­ ben zu schützen.) Wenn das Flüssigkeitsniveau im Tank 1 über einen Umwälzverteiler 2 ansteigt, tritt ein Übergang vom Einströmen von Gas in eine Umwälzleitung 4 in ein Einströmen einer Flüssigkeit auf. Die Flüssigkeit 25 im Tank 1 muß den Umwälzverteiler 2 bedecken, damit sie in ihn eintreten kann und in der Umwälzleitung 4 aus dem Flugobjekt in die Kühl­ anlage auf dem Boden transportiert wird. Dann wird das auf dem Boden befindliche Belüftungsventil 5 geschlossen, ein Wärmeaustauscher 11 und eine Umwälzpumpe 7 werden gestartet, und es beginnt ein Unterkühlen der Flüssigkeit mittels des Wärmeaustauschers 11.
Die Strömung von der Umwälzleitung 4 zu einem Wärmeaustau­ schertank 30 ist in zwei Pfade aufgeteilt. Ein Pfad dient für ein Flüssigkeitsbad 26 im Wärmeaustauschertank 30, das dazu verwendet wird, die Flüssigkeit im Wärmeaustauscher 11 durch Verdampfen zu kühlen. Diese Strömung durchläuft ein Pumpenabtrennventil 6, ein Wärmeaustauscher-Strömungsein­ stellventil 8 und eine Dosieröffnung 9 zum Erwärmen des Aus­ tauschertanks 30. Ein Kompressor 10 mit einem Motor 40 ver­ ringert den Druck im Wärmeaustauschertank auf ≈14 hPa über dem Tripelpunktdruck des Fluids, so daß nur Flüssigkeit und Dampfphase (keine feste Phase) im Wärmeaustauschertank 30 vorhanden sind. Dieses niedrige Druckniveau im Wärmeaustau­ schertank 30 verringert auch die Badtemperatur und den Druck der in den Wärmeaustauschertank 30 eintretenden Flüssigkeit, und zwar aufgrund des Übergangs der Flüssigkeit auf den niedrigen Baddruck. Der vom Wärmeaustauschertank 30 ausgege­ bene Dampf wird anschließend mittels der Leitung 14 an eine für die Umgebung geeignete Auffangvorrichtung (nicht darge­ stellt) für Umwälz- oder Entsorgungszwecke, oder zum Verwer­ fen, gegeben, falls dies sicher ist. Ein Flüssigkeitsniveau­ sensor 12 innerhalb des Wärmeaustauschertanks 30 wird dazu verwendet, das Wärmeaustauscher-Strömungseinstellventil 8 einzustellen, das die Menge an Flüssigkeit im Flüssigkeits­ bad 26 so dosiert, daß sie Wärmeaustauscherrohre 11 bedeckt.
Eine Variation der vorstehend erörterten Kühlmittelströmung besteht darin, eine andere Flüssigkeit als die gekühlte Flüssigkeit zum Erzeugen einer niedrigeren Wärmeaustauscher­ badtemperatur zu verwenden. Als Beispiel führt die Verwen­ dung von flüssigem Stickstoff, der bei Unteratmosphärendruck siedet, zu einer viel niedrigeren Badtemperatur als flüssi­ ger Sauerstoff, der beim selben Druck siedet. Demgemäß führt die Verwendung von flüssigem Stickstoff zum Kühlen von flüs­ sigem Sauerstoff zu einer niedrigeren Temperatur von flüssi­ gem Sauerstoff, zu höherer Dichte und zu niedrigerem Dampf­ druck als dann, wenn flüssiger Sauerstoff als Kühlfluid ver­ wendet wird. Wenn eine andere Flüssigkeit verwendet wird, wird die Kühlmittelströmung von einem Kühlmittel-Vorratstank (nicht dargestellt) über das Wärmeaustauscher-Strömungsein­ stellventil 8 und die Strömungsdosieröffnung 9 zugeführt.
Der zweite Pfad für Flüssigkeit von der Umwälzleitung 4 ist ein solcher über das Pumpenabtrennventil 6 und die Umwälz­ pumpe 7 zu Wärmeaustauscherschlangen 11, die durch die bei kälterer Temperatur siedende Flüssigkeit im Flüssigkeitsbad 26 gekühlt werden. Die gekühlte Flüssigkeit verläßt den Wär­ meaustauschertank 30 über eine Rücklaufleitung 16 zur Haupt­ speiseleitung 17 für Einleitung an der Unterseite des Flug­ objekttanks 1. Die relativ hohe Umwälzströmung von Flüssig­ keit 25 im Tank 1, wie durch Pfeile im Tank veranschaulicht, führt zu einer viel schnelleren Abkühlung der Flüssigkeit 25, als dies derzeit möglich ist. Aktuelle Systeme stützen sich auf eine Flüssigkeitsbewegung durch natürliche Konvek­ tion, wie durch Verdampfung an der Flüssigkeitsoberfläche hervorgerufen. Da der Kompressor im Wärmeaustauschertank 30 eine Abkühlung der Flüssigkeit auf eine niedrigere Tempera­ tur erlaubt, als es Abkühlen durch Verdampfen ermöglicht, kann ferner die Flüssigkeit 25 im Tank 1 kälter und damit dichter sein, als dies andernfalls möglich wäre. Dadurch kann der Flugobjekttank 1 mehr Treibstoff mitnehmen. Die Be­ füll- und Abkühlzeiten werden durch dieses Kühlverfahren für den Treibstoff verringert, was eine Ersparnis hinsichtlich der Verweilzeit des Flugobjekts ist. Ferner kann das Fenster für Abschußzeitpunkte dadurch erweitert werden, daß die Tanks für längere Zeitspannen voll und gekühlt gehalten wer­ den können.
Wenn sich die Flüssigkeit im Flugobjekttank 1 abkühlt und sie fest wird, muß mehr Treibstoff in den Tank 1 gefüllt werden. Mehr Treibstoff muß auch hinzugefügt werden, um den­ jenigen zu ersetzen, der über den Kompressor und Belüftungs­ leitungen verlorengeht, wenn dieselbe Flüssigkeit als Kühl­ mittelfluid verwendet wird.
Um dem System weiteren kälteren, dichteren, flüssigen Treib­ stoff zuzuführen, tritt der Treibstoff von der Quelle über die Haupt-Anlagentransportleitung 20 in das System ein. Das Füll- und Ablaßventil 19 wird geschlossen, und ein am Boden befindliches Auffüllventil 18 wird geöffnet, was es ermög­ licht, daß der Treibstoff durch die Wärmeaustauscherschlan­ gen 11 fließt, um gekühlt und verdichtet zu werden, bevor er über die Hauptspeiseleitung 17 in den Tank 1 eintritt.
Eine wahlweise vorhandene Triebwerks-Kühlleitung 50 kann da­ zu verwendet werden, die Triebwerkspumpen und -ventile vor einem Zündvorgang dadurch zu kühlen, daß ein Teil der Um­ wälzströmung zum Kühlen der Triebwerkskomponenten abgezweigt wird. Derzeit sind an Bord befindliche Umwälzpumpen oder nicht an Bord befindliche Lecksysteme erforderlich, um das Triebwerk vor dem Start auf der Temperatur der tiefgekühlten Flüssigkeit zu halten. Die Umwälzpumpen- oder Lecksysteme arbeiten für viele Stunden, um zu gewährleisten, daß sich die Triebwerkskomponenten vor dem Zünden auf der Flüssig­ keitstemperatur befinden. Mittels der am Boden befindlichen Kühleinheit kann die Umwälzpumpe 7 für den erforderlichen Druckanstieg sorgen, um die Strömung über die Triebwerkskom­ ponenten zuzuführen. Durch Rohrverlegung und Strömungsher­ beiführung unterkühlter Flüssigkeit von der Hauptspeiselei­ tung 17 durch die Triebwerke können die an Bord befindlichen Umwälzpumpen oder das nicht an Bord befindliche Lecksystem weggelassen werden, was zu zusätzlichen Ersparnissen beim Fahrzeuggewicht und den Kosten führt.
Während der Kühlung des Flüssigkeitsvolumens und dem Ver­ dichtungsprozeß wird der Flugobjekttank 1 mittels eines nicht kondensierbaren Gases 22 wie Helium auf das Triebwerk-Vorverdichtungsniveau gebracht. Der Tank 1 wird unter Druck gesetzt, um unterkühlte Flüssigkeit am Einlaß des Umwälzver­ teilers 2 zu liefern, wobei an der Umwälzpumpe ein positiver Nettosaugdruck geliefert wird und im Tank ein Überdruck ge­ liefert wird. Es existieren zwei weitere Vorteile, die da­ durch erzielt werden, daß Flüssigkeit 25 in den unter Druck befindlichen Tank 1 eingefüllt wird. Einer der Vorteile ist der, daß zusätzliches Tankvolumen zum Beladen mit mehr Flüs­ sigkeitsmasse verfügbar ist, da das Tankvolumen mit dem Druck zunimmt.
Der andere Vorteil des Befüllens des unter Druck stehenden Tanks 1 für 1 bis 2 Stunden, während der flüssige Treibstoff 25 gekühlt wird, besteht darin, daß in den Leerraum des Tanks 1 mehr Helium-Druckgas eingefüllt werden kann, als dies bei derzeitigen Abschuß-Flugobjekten erfolgt, wie beim Space Shuttle, das während der letzten 2-3 Minuten unter Druck gesetzt wird. Durch Einfüllen der unter Druck stehen­ den Flüssigkeit für eine längere Zeitspanne kann das Helium­ gas bis auf nahe die Temperatur des Flüssigkeitsvolumens ab­ kühlen, was zu einem dichteren Gas führt, das in dasselbe Volumen eingefüllt ist. Der Vorteil, wenn mehr Heliumgas mit flüssigem Sauerstoff zusammen vorliegt, ist der, daß weniger gasförmiger Sauerstoff dazu erforderlich ist, den Tank wäh­ rend des Anstiegs unter Druck zu setzen, was beim Abschalten des Triebwerks zu einer leichteren Gasmasse und zu mehr Flüssigkeit führt, die als Impuls-ausübender Treibstoff zur Verfügung steht. Sowohl die geringere Gasmasse als auch der zusätzliche, Impuls-ausübende, flüssige Treibstoff führen zur Möglichkeit weiterer Nutzlastbeförderung.
Die Verwendung von Helium mit flüssigem Wasserstoff führt nicht zu einer geringeren Gasmasse, jedoch ist dies immer noch von Vorteil, da das Leerraumgas beim Triebwerksstart und beim Abhebeübergang stabiler ist, da es mit nicht kon­ densierbarem Heliumgas gesättigt ist.
Da der unterkühlte flüssige Sauerstoff und der Wasserstoff dichter als die Flüssigkeit am normalen Siedepunkt sind, können Triebwerks-Turbopumpen kleiner sein oder sie können bei niedrigerer Drehzahl arbeiten, was zu einer Zunahme der Lebensdauer der Einheit führt. Dadurch kann eine weitere Gewichtsverringerung des Flugobjekts erzielt werden, da die Größe der Einheit der Triebwerkskomponenten verringert wer­ den kann, wenn unterkühlte, dichtere Treibstoffe verwendet werden.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Flüssigkeitsverdichtung in einem Flug­ objekttank für flüssigen Treibstoff, mit:
  • - einem Flugobjekttank (1) zum Aufnehmen eines flüssigen Treibstoffs (25) und
  • - einem Wärmeaustauscher (26) zum Kühlen des flüssigen Treibstoffs;
gekennzeichnet durch
  • - einen Umwälzverteiler (2) im Tank zum Ableiten von flüssi­ gem Treibstoff aus dem Tank;
  • - eine Umwälzleitung (4), die den Umwälzverteiler im Tank mit dem Wärmeaustauscher verbindet, um flüssigen Treibstoff zum Wärmeaustauscher zu transportieren, damit er dort ge­ kühlt wird; und
  • - eine Rücklaufleitung (16), die den Wärmeaustauscher mit dem Tank verbindet, um gekühlten, flüssigen Treibstoff zum Tank zu transportieren und um die Temperatur des Treibstoffs in diesem zu erniedrigen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) der Wärmeaustauscher aus folgendem besteht:
  • a1) einem Wärmeaustauschertank (30) zum Aufnehmen eines flüssigen Kühlmittels (26);
  • a2) einer Wärmeaustauscherschlange (11) im Wärmeaustauscher­ tank, die in das flüssige Kühlmittel eingetaucht ist;
  • b) die Umwälzleitung (4) in einen ersten Teil zum Zuführen von flüssigem Treibstoff zum Wärmeaustauschertank und einen zweiten Teil zum Transportieren von flüssigem Treibstoff zum Wärmeaustauscher unterteilt ist;
  • c) ein Kompressor (10) am Wärmeaustauschertank angebracht ist, um den Dampfdruck und die Temperatur des flüssigen Treibstoffs zu erniedrigen, um dadurch den flüssigen Treib­ stoff in der Wärmeaustauscherschlange zu kühlen; und
  • d) die Rücklaufleitung (16) mit der Wärmeaustauscherschlange verbunden ist, um den gekühlten, flüssigen Treibstoff zum Flugobjekttank (1) zurückzuführen.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hauptspeiseleitung (20) mit dem Flugobjekttank (1) verbunden ist, um diesen aus einer Quelle flüssigen Treibstoffs aufzufüllen, nachzufüllen und abzulas­ sen.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Umwälzpumpe (7) mit der Um­ wälzleitung (4) verbunden ist, um den flüssigen Treibstoff durch das System zu pumpen.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Notbelüftungsventil zur Belüf­ tung am Flugobjekt-Treibstofftank (1) vorhanden ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein am Boden befindliches Belüf­ tungsventil (5) mit der Umwälzleitung (4) verbunden ist, um den Flugobjekttank (1) zu belüften.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Flugobjekttank (1) über einen oberen und einen unteren Teil verfügt, wobei der Umwälzver­ teiler (2) nahe dem oberen Teil und die Rücklaufleitung (16) nahe dem unteren Teil liegt, um den flüssigen Treibstoff im Tank umzuwälzen.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitsniveausensor (12) ein Wärmeaustauscher-Strömungseinstellventil (8) ansteuert, um die Wärmeaustauscherschlangen (11) im in den flüssigen Treibstoff eingetauchten Zustand zu halten.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) der Wärmeaustauscher aus folgendem besteht:
  • a1) einem Wärmeaustauschertank (30) zum Aufnehmen eines flüssigen Kühlmittels (26);
  • a2′) einer Wärmeaustauscherschlange (11) im Wärmeaustau­ schertank, die in ein Kühlmittel eintaucht, das die Wärme­ austauscherschlange umgibt und einen niedrigeren Siedepunkt aufweist als der flüssige Treibstoff innerhalb der Wärmeaus­ tauscherschlange, um diesen flüssigen Treibstoff zu kühlen;
  • c) ein Kompressor (10) am Wärmeaustauschertank angebracht ist, um den Dampfdruck und die Temperatur des flüssigen Treibstoffs zu erniedrigen, um dadurch den flüssigen Treib­ stoff in der Wärmeaustauscherschlange zu kühlen; und
  • d) die Rücklaufleitung (16) mit der Wärmeaustauscherschlange verbunden ist, um den gekühlten, flüssigen Treibstoff zum Flugobjekttank (1) zurückzuführen.
10. Verfahren zur Flüssigkeitsverdichtung in einem Flugob­ jekttank für flüssigen Treibstoff, gekennzeichnet durch:
  • - Aufbewahren eines flüssigen Treibstoffs (25) in einem Flugobjekttank (1)
  • - Transportieren des flüssigen Treibstoffs vom Tank über eine Umwälzleitung (4) an einen Wärmeaustauscher;
  • - Kühlen des flüssigen Treibstoffs (26) im Wärmeaustauscher und
  • - Transportieren des gekühlten, flüssigen Treibstoffs vom Wärmeaustauscher über eine Hauptspeiseleitung (17) an den Flugobjekttank, um dadurch den flüssigen Treibstoff im Flug­ objekt zu kühlen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch:
  • - Einfüllen eines Bads aus flüssigem Kühlmittel (26) in den Wärmeaustauscher;
  • - Hindurchführen von flüssigem Treibstoff durch eine Wärme­ austauscherschlange (11) , die in das Kühlmittelbad einge­ taucht ist; und
  • - Verringern des Dampfdrucks im Wärmeaustauscher durch einen Kompressor, um dadurch den flüssigen Treibstoff im Wärmeaus­ tauscher durch Verdampfen zu kühlen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, gekenn­ zeichnet durch Belüften der Umwälzleitung (4).
13. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch das Durchpumpen von flüssigem Treibstoff durch die Wärmeaustau­ scherschlange (11).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102954820A (zh) * 2011-08-17 2013-03-06 总装备部工程设计研究总院 一种低温绝热贮罐液位测量系统
CN106352233A (zh) * 2016-11-03 2017-01-25 北京航天试验技术研究所 一种氢氧火箭试验用多液氢贮罐并联加注方法

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2785034B1 (fr) * 1998-10-23 2000-12-22 Gaz Transport & Technigaz Procede pour eliminer l'evaporation d'un gaz liquefie stocke dans une cuve etanche et isotherme, et dispositif pour sa mise en oeuvre
US6151900A (en) * 1999-03-04 2000-11-28 Boeing Northamerican, Inc. Cryogenic densification through introduction of a second cryogenic fluid
US6164078A (en) * 1999-03-04 2000-12-26 Boeing North American Inc. Cryogenic liquid heat exchanger system with fluid ejector
US6073450A (en) * 1999-03-04 2000-06-13 Boeing North American Combined diffuser and recirculation manifold in a propellant tank
US6131395A (en) * 1999-03-24 2000-10-17 Lockheed Martin Corporation Propellant densification apparatus and method
US6116030A (en) * 1999-06-18 2000-09-12 Lockheed Martin Corporation Vacuum pump and propellant densification using such a pump
US6453681B1 (en) 2000-01-10 2002-09-24 Boeing North American, Inc. Methods and apparatus for liquid densification
US6532750B1 (en) * 2000-07-12 2003-03-18 Phpk Technologies Inc. Method and system for densifying cryogenic propellants
US7347053B1 (en) 2001-01-17 2008-03-25 Sierra Lobo, Inc. Densifier for simultaneous conditioning of two cryogenic liquids
US7043925B2 (en) * 2001-01-17 2006-05-16 Sierra Lobo, Inc. Densifier for simultaneous conditioning of two cryogenic liquids
US6374618B1 (en) 2001-02-07 2002-04-23 The Boeing Company Cryogenic fluid supply from supercritical storage system
US6823679B2 (en) * 2003-01-27 2004-11-30 The Boeing Company Anti-icing fluid injection nozzle
CN1867799A (zh) * 2003-10-17 2006-11-22 梅塞尔集团有限公司 用气体充装压力容器的方法
US7784269B1 (en) * 2006-08-25 2010-08-31 Xcor Aerospace System and method for cooling rocket engines
US7824725B2 (en) 2007-03-30 2010-11-02 The Coca-Cola Company Methods for extending the shelf life of partially solidified flowable compositions
KR100868075B1 (ko) * 2007-10-24 2008-11-11 한국항공우주연구원 가압용 디퓨져 및 이를 이용한 액체 추진제 발사체
CN101684889B (zh) * 2008-09-26 2011-11-16 周立军 一种低温贮槽装置
CN101684887B (zh) * 2008-09-26 2012-01-11 周立军 低温贮槽装置
CN101684890B (zh) * 2008-09-26 2012-01-11 周立军 低压贮存高压输供低温贮槽
CN101684888B (zh) * 2008-09-26 2012-02-01 周立军 一种低压贮存高压输供低温贮槽装置
US20100326097A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Nguyen Han V Methods and systems for densifying a liquid fuel using a liquid nitrogen bath
FR2984452B1 (fr) * 2011-12-14 2014-06-13 Snecma Dispositif et procede de pressurisation
US20130239544A1 (en) * 2012-02-02 2013-09-19 David B. Sisk Distributed pressurization system
FR3000995B1 (fr) * 2013-01-11 2015-07-24 Snecma Circuit d'alimentation en ergol et procede de refroidissement
CN103231815B (zh) * 2013-04-27 2015-06-10 北京空间飞行器总体设计部 一种水升华器工质自动充装系统和方法
US9150349B2 (en) 2013-08-20 2015-10-06 Bakercorp Storage apparatus having tank with tapered bottom and axle assembly
RU2537204C1 (ru) * 2013-11-12 2014-12-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" Способ захолаживания бака с криогенным топливом при испытании ракетной установки
US10605203B2 (en) * 2014-09-25 2020-03-31 Patched Conics, LLC. Device, system, and method for pressurizing and supplying fluid
CN104976929B (zh) * 2015-05-11 2017-05-31 上海宇航系统工程研究所 一种模拟气源装置
WO2018051566A1 (ja) * 2016-09-14 2018-03-22 株式会社Ihi 電動アシスト液体燃料ロケット推進システム
CN106595759B (zh) * 2016-12-07 2019-02-01 上海宇航系统工程研究所 一种低温推进剂贮存技术地面试验系统
WO2018132785A1 (en) 2017-01-16 2018-07-19 Praxair Technology, Inc. Refrigeration cycle for liquid oxygen densification
US11338943B2 (en) * 2018-10-05 2022-05-24 The Boeing Company Concurrent rocket engine pre-conditioning and tank loading
FR3114355A1 (fr) * 2020-09-23 2022-03-25 Safran Ensemble de stockage cryogénique de carburant liquéfié
CN112937927B (zh) * 2021-02-25 2022-07-12 北京空间飞行器总体设计部 一种月面高温环境用水升华热排散系统
CN114348301B (zh) * 2021-12-20 2023-07-21 上海空间推进研究所 利用分子筛排气的双层轻质碘贮箱
US11939938B2 (en) * 2022-06-06 2024-03-26 Blue Origin, Llc Liquid level equalization for propellant tanks

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2640627A (en) * 1949-01-15 1953-06-02 Vadolt Trust Vapor recovery system for fuel tanks
US3389555A (en) * 1962-01-22 1968-06-25 Marquardt Corp Hydrogen conversion and restorage work cycle
US3733838A (en) * 1971-12-01 1973-05-22 Chicago Bridge & Iron Co System for reliquefying boil-off vapor from liquefied gas
JPS5590797A (en) * 1978-12-27 1980-07-09 Hitachi Ltd Reliquefaction for low-temperature liquefied gas storage tank
JP3492388B2 (ja) * 1992-12-24 2004-02-03 東京瓦斯株式会社 液化天然ガスの出荷用中継サテライト基地
US5398515A (en) * 1993-05-19 1995-03-21 Rockwell International Corporation Fluid management system for a zero gravity cryogenic storage system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102954820A (zh) * 2011-08-17 2013-03-06 总装备部工程设计研究总院 一种低温绝热贮罐液位测量系统
CN102954820B (zh) * 2011-08-17 2015-10-28 总装备部工程设计研究总院 一种低温绝热贮罐液位测量系统
CN106352233A (zh) * 2016-11-03 2017-01-25 北京航天试验技术研究所 一种氢氧火箭试验用多液氢贮罐并联加注方法
CN106352233B (zh) * 2016-11-03 2020-07-10 北京航天试验技术研究所 一种氢氧火箭试验用多液氢贮罐并联加注系统

Also Published As

Publication number Publication date
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FR2739172A1 (fr) 1997-03-28

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