DE4015102A1

DE4015102A1 - Spherical propulsion fuel tank for satellite drive unit - contains sickle driven by selectively energised induction coils

Info

Publication number: DE4015102A1
Application number: DE4015102A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dr Hartmanns
Original assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1990-05-11
Publication date: 1991-11-14
Also published as: DE4015102C2

Abstract

The fuel tank (1) has connections for filling and pumping off coupled to an equatorial ring (4) within the tank (1). The tank contains a collector device for bubble-free pumping off under zero gravity conditions, provided by a magnetisable induction sickle (2). The outside of the fuel tank (1) has induction coils (5) supplied via an electronic control circuit for driving the sickle (2). The outer contour of the sickle matches the inner contour of the tank (1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kugelförmigen Treibstofftank für aggressive Flüssigkeiten, insbesondere Treibstoffe für Trieb werke von Satelliten, mit einem zum Füllen und Abpumpen des Treib stoffes dienenden Anschlußstutzen und einer innerhalb des Treib stofftanks angeordneten Sammelvorrichtung zum blasenfreien Abpum pen unter schwerelosen Bedingungen.The invention relates to a spherical fuel tank for aggressive liquids, especially fuels for drives works from satellites, with one for filling and pumping out the propellant substance serving connecting piece and one within the propellant Cloth tanks arranged for bubble-free pumping pen under weightless conditions.

Beim Betrieb von Satelliten ist es erforderlich Lageregelungen zu benutzen um Positions- und Lagekorrekturen der Satelliten vor nehmen zu können. Für diesen Zweck werden Kleintriebwerke einge setzt, welche mit exakt dosierten Impulsen die gewünschten Korrek turbewegungen ermöglichen. Der Betrieb dieser Kleintriebwerke ver langt aber Treibstoff, welcher in Tankvorrichtungen mitgeführt werden muß. Bei den Treibstoffen handelt es sich meistens um flüs sige Treibstoffe, die über Gaserzeuger die Triebwerke versorgen.Position control is required when operating satellites to be used for position and position corrections of the satellites to be able to take. Small engines are used for this purpose sets which correct corrections with precisely metered impulses enable door movements. The operation of these small engines ver but gets fuel that is carried in tank devices must become. The fuels are mostly fluids fuels that supply the engines via gas generators.

Beim Betrieb solcher Triebwerke muß aber dafür gesorgt werden, daß diese Triebwerke den erforderlichen Treibstoff ohne Fremdgase oder Vakuumblasen erhalten, was aber beim Abpumpen unter schwerelosen Bedingungen nur mit Hilfe von Zusatzmaßnahmen, wie Druckgas bzw. Leit- und Sammelvorrichtungen in Oberflächenspannungstanks oder Tankvorrichtungen, welche eine Rotation des Satelliten ausnutzen, möglich ist.When operating such engines, however, it must be ensured that these engines supply the required fuel without any foreign gases or Get vacuum bubbles, but what when pumping under weightless Conditions only with the help of additional measures, such as compressed gas or Guiding and collecting devices in surface tension tanks or Tank devices that take advantage of a rotation of the satellite, is possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Treibstoff tank für ein störungsfreies Abpumpen des Treibstoffes unter schwe relosen Bedingungen durch Ausnutzung eines Rotationseffektes zu schaffen. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Kennzei chenmerkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteil hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 7 zu entnehmen. The invention is therefore based on the object of a fuel tank for trouble-free pumping of fuel under sw relose conditions by taking advantage of a rotation effect create. This object is according to the invention by the indicator Chen features of claim 1 solved. Training and advantage adhesive embodiments of the invention are claims 2 to 7 refer to.

Bei dem erfindungsgemäßen kugelförmigen Treibstofftank wird der Treibstoff mit einer als Mitnehmer wirkenden Induktionssichel in nerhalb der Tankvorrichtung in Rotation versetzt, so daß sich der Treibstoff aufgrund der Zentrifugalkräfte im Äquatorbereich sam melt und von dort über einen Entnahmering abgepumpt werden kann.In the spherical fuel tank according to the invention, the Fuel with an induction sickle in rotated within the tank device so that the Fuel due to centrifugal forces in the equatorial area sam melt and can be pumped out from there via a sampling ring.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläu tert.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing tert.

Die Darstellung zeigt das Prinzip einer Tankvorrichtung mit einem kugelförmigen Tankkörper 1 aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff, in dem eine Induktionssichel 2 an ihren Spitzen drehbar gelagert ist. Die Induktionssichel 2 kann aus magnetisierbarem Werkstoff beste hen oder aus inertem Material, wie Titan und magnetisierbare In duktionskörper 3 enthalten. In dem kugelförmigen Tank befindet sich ein Entnahmering 4, welcher äquatorial ausgerichtet ist und mit nicht näher dargestellten Anschlußstutzen in Verbindung steht. Die Induktionssichel 2 ist in bezug auf den Entnahmering 4 in den Polen des kugelförmigen Tanks 1 reibungsarm gelagert und mit ihrer Außenkontur der Innenkontur des kugelförmigen Tanks angepaßt. Auf der Außenseite des kugelförmigen Tanks sind zwei ringförmige In duktionsspulen 5 vorgesehen und in Höhe der Induktionskörper 3 an gebracht. Diese Induktionsspulen 5 stehen mit einer elektronischen Steuerschaltung 6 in Verbindung und werden über diese Steuerschal tung mit elektrischer Energie zum Antrieb der Induktionssichel 2 versorgt.The illustration shows the principle of a tank device with a spherical tank body 1 made of non-magnetizable material, in which an induction sickle 2 is rotatably mounted at its tips. The induction sickle 2 can consist of magnetizable material or contain inert material such as titanium and magnetizable induction body 3 . In the spherical tank there is a removal ring 4 , which is aligned equatorially and is connected to connection pieces, not shown. The induction sickle 2 is mounted with low friction with respect to the removal ring 4 in the poles of the spherical tank 1 and its outer contour is adapted to the inner contour of the spherical tank. On the outside of the spherical tank, two annular induction coils 5 are provided and brought to the level of the induction body 3 . These induction coils 5 are connected to an electronic control circuit 6 and are supplied with electrical energy for driving the induction sickle 2 via this control circuit.

Beim Betrieb der Tankvorrichtung zur Versorgung von Triebwerken in Satelliten wird der im Tank vorhandene flüssige Treibstoff mit Hil fe der Induktionssichel 2 über die Induktionsspulen 5 in Rotation versetzt. Bei der Rotation orientiert sich der Treibstoff aufgrund der Fliehkraft im Äquatorbereich des Tanks und kann daher über den dort angeordneten Entnahmering 4 entnommen werden. Die Fliehkraft kann dabei auch als Förderkraft ausgenutzt werden, so daß eine zu sätzliche Druckbeaufschlagung nur dann nötig wird, wenn der Förder druck für die Förderleistung nicht ausreicht.When operating the tank device for supplying engines in satellites, the liquid fuel present in the tank is rotated with the aid of the induction sickle 2 via the induction coils 5 . During rotation, the fuel is oriented in the equatorial region of the tank due to the centrifugal force and can therefore be removed via the removal ring 4 arranged there. The centrifugal force can also be used as a conveying force, so that an additional pressurization is only necessary if the conveying pressure is not sufficient for the conveying capacity.

Wenn der Treibstoff rotiert, dann rotiert auch die Induktions sichel 2 und daher kann bei abgeschaltetem Antrieb die Rotations geschwindigkeit über die Induktionsspulen 5 gemessen werden. Mit einer weiteren Induktionsspule kann bei rotierendem Treibstoff und rotierender Induktionssichel 2 eine Gegenkraft auf die Induk tionssichel 2 ausgeübt werden, so daß die vom rotierenden Treib stoff auf die Induktionssichel 2 ausgeübte Kraft über die Induk tionsspulen 5 meßbar wird. Bei bekannter Rotationsgeschwindigkeit ist die auf die Induktionssichel 2 einwirkende Kraft der Treib stoffmenge proportional und daher ist eine Aussage über die Treibstoffmenge möglich. Eine weitere Möglichkeit zur Messung der Treibstoffmenge ergibt sich mit der Verringerung der Rotation über der Zeit, und zwar aufgrund der Oberflächenreibung des Treib stoffes mit der Tankwand. Eine genaue Füllstandskontrolle ist da her jederzeit durchführbar.When the fuel rotates, the induction sickle 2 also rotates and therefore the rotational speed can be measured via the induction coils 5 when the drive is switched off. With a further induction coil with a rotating fuel and rotating induction sickle 2 is a counter-force to the Induk tion sickle-2 can be applied, so that the force exerted on the induction sickle material 2 from the rotating drive spool tion about the Induk 5 is measured. If the rotational speed is known, the force acting on the induction sickle 2 is proportional to the amount of fuel and therefore a statement about the amount of fuel is possible. Another way to measure the amount of fuel is by reducing the rotation over time, due to the surface friction of the fuel with the tank wall. A precise level control can therefore be carried out at any time.

Weiterhin kann durch eine Entnahme der induzierten elektrischen Energie auch ein Speicher für elektrische Energie, insbesondere für Notfälle konzipiert werden. Bei einem solchen Energiespeicher rotiert nicht der Satellit mit dem Treibstoff, sondern der Treib stoff im Tank des Satelliten. Die Rotation des Treibstoffes kann auch zur Lagestabilisierung von Satelliten benutzt werden, aber um Korrekturmaßnahmen gegen Wechselwirkungen des Treibstoffspins über die Oberflächenreibung auf den Satelliten zu vermeiden ist es zweckmäßig zwei Tankvorrichtungen mit gegenseitigem Spin zu be nutzen. Der erfindungsgemäße Treibstofftank ist mit seiner Form nicht auf eine Kugel als Idealform beschränkt sondern der Begriff kugelförmig schließt auch ellipsoide Formen ein. Ein flacher el lipsoider Treibstofftank kann die erfindungsgemäßen Vorteile ge nauso ausnutzen wie ein kugelförmiger Tank.Furthermore, by removing the induced electrical Energy is also a store of electrical energy, in particular be designed for emergencies. With such an energy store it is not the satellite that rotates with the fuel, but the drive fabric in the satellite's tank. The rotation of the fuel can can also be used to stabilize the position of satellites, but around Corrective measures against interactions of the fuel spin over It is to avoid surface friction on the satellites expedient to be two tank devices with mutual spin use. The shape of the fuel tank according to the invention is not limited to a sphere as an ideal shape, but the term spherical also includes ellipsoidal shapes. A flat el Lipsoid fuel tank can have the advantages of the invention can be used just like a spherical tank.

BezugszahlenReference numbers

1 kugelförmiger Tank
2 Induktionssichel
3 Induktionskörper
4 Entnahmering
5 Induktionsspule
6 elektronische Steuerschaltung 1 spherical tank
2 induction sickle
3 induction bodies
4 extraction ring
5 induction coil
6 electronic control circuit

Claims

1. Spherical fuel tank for aggressive fluids liquids, in particular fuels for the engines of satellites, with a serving for filling and pumping the fuel to the connecting piece and arranged within the fuel tank for bubble-free pumping under weightless loading conditions, characterized in that the connecting piece with a Equatorial in the fuel tank ( 1 ) arranged removal ring ( 4 ) is connected and the collecting device consists of a magnetizable induction sickle ( 2 ) rotatably mounted perpendicular to the removal ring ( 4 ), and that on the outside of the thin-walled fuel tank made of non-magnetizable material ( 1 ) Induction coils ( 5 ) are arranged, which can be supplied with electrical energy for driving the induction sickle ( 2 ) via an electronic control circuit ( 6 ).

2. Spherical fuel tank according to claim 1, characterized in that the induction sickle ( 2 ) consists of a first material and induction body ( 3 ) made of magnetizable material at the level of the induction coils ( 5 ).

3. Spherical fuel tank according to claim 1 or 2, characterized in that the induction sickle ( 2 ) in the Po len of the spherical fuel tank ( 1 ) mounted with low friction and with its outer contour of the inner contour of the spherical fuel tank ( 1 ) is adapted.

4. Spherical fuel tank according to one of Ansprü che 1 to 3, characterized in that for generating a force acting on the induction sickle ( 2 ) counterforce another induction coil is attached to the outside of the fuel tank ( 1 ), and that in the induction coils ( 5 ) generated electrical signals serve as a measure of the amount of fuel present in the tank.

5. Spherical fuel tank according to one of Ansprü che 1 to 4, characterized in that the rotating fuel in the fuel tank ( 1 ) serves as an emergency storage by removing (reversal) electrical energy.

6. Spherical fuel tank according to one of the claims che 1 to 5, characterized in that the rotation of the propellant serves to stabilize the position of the satellite.

7. Spherical fuel tank according to one of the previously going claims, characterized in that a satellite with two tank devices, and that the sense of rotation (spin) the fuels to avoid corrective measures against each other who is judged.