ES2205607T3 - Deposito de combustible. - Google Patents

Abstract

EN UN DEPOSITO DONDE SE ALOJAN POR SEPARADO UN MEDIO LIQUIDO Y UN GAS IMPULSOR EMPLEADO COMO MEDIO DE EXPULSION DEL LIQUIDO SE REDUCE (AL MINIMO) LA PERMEACION DE LOS VAPORES DE LIQUIDO A TRAVES DE UNA MEMBRANA QUE SIRVE DE PARED DE SEPARACION A LA CAMARA PARCIAL QUE CONTIENE EL GAS DE IMPULSION, PORQUE ESTA ULTIMA SE PONE A TEMPERATURA MEDIANTE EL DISPOSITIVO CORRESPONDIENTE Y SE MANTIENE EN ESTA, QUE ES LIGERAMENTE SUPERIOR A LA TEMPERATURA DEL MEDIO LIQUIDO. EL DEPOSITO ES ADECUADO PRINCIPALMENTE COMO DEPOSITO DE CARBURANTE PARA SATELITES Y ESTACIONES ORBITALES.

Description

Depósito de combustible.

La invención se refiere a un contenedor para la admisión separada de un medio líquido así como de un medio gaseoso como gas de extracción, especialmente un depósito para el almacenamiento de combustibles y oxidantes para el funcionamiento de motores en satélites. Los contendedores presentan al menos una pared de separación en forma de membrana que divide el espacio interior del depósito en espacios parciales. El documento DE-4 027 306 A muestra un contenedor de este tipo.

Para el control de y/o la estabilidad en la posición de satélites y estaciones orbitales se emplean numerosos motores, que realizan los movimientos de control necesarios mediante escasos y exactos impulsos dosificables. Para el funcionamiento de estos motores, los satélites arrastran con ellos, en depósitos de combustible, combustibles principalmente líquidos y, dado el caso, oxidantes correspondientes. Para la expulsión de los combustibles y oxidantes de los depósitos se usan por lo general gases a presión, por lo que el problema radica en que estos se pueden mezclar con los combustibles y oxidantes.

Para garantizar una separación entre los gases a presión y el combustible y/u oxidante, se dividen los depósitos de combustible mediante membranas flexibles en dos o más espacios parciales, de los cuales uno contiene el combustible o el oxidante y el otro espacio parcial se solicita con el gas a presión, cuya presión de extracción actúa a través de la membrana sobre el combustible.

Especialmente en el caso de combustibles de cohetes y satélites basados en hidracina y en el caso de oxidantes basados en tetraóxido de nitrógeno, la separación de estas sustancias tiene lugar normalmente desde el gas a presión o gas de extracción solicitado mediante membranas poliméricas. En los materiales poliméricos de este tipo no se puede evitar por completo una impregnación de los vapores del combustible o de oxidante a través de la membrana hacia el espacio parcial que contiene el gas a presión. Este proceso se favorece especialmente mediante las oscilaciones de temperatura inevitables en cualquier sistema técnico y su influencia sobre las diferentes capacidades térmicas del combustible y/u oxidante líquido y medio de extracción gaseoso. Los vapores vertidos de este modo en el espacio del gas se condensan allí, por lo que pueden conducir a una pérdida irrelevante de combustible y/u oxidante. Esto podría evitarse mediante el uso de membranas de materiales no permeables en lugar de las membranas poliméricas permeables. Este requisito lo cumplen sólo las membranas metálicas, en las que, no obstante, debido a los frecuentes procesos de deformación podría conducirse con fuertes distorsiones a fatigas del material y, por ello, a la formación de fisuras.

Por tanto, el objetivo de la invención es configurar un depósito de combustible del tipo mencionado al comienzo, en el que se reduzca a un mínimo absoluto la impregnación de vapores del combustible y/u oxidante al espacio parcial que contiene el gas de extracción.

La invención alcanza este objetivo por el hecho de que prevé que, en un depósito de combustible de este tipo, el espacio parcial previsto para la admisión del medio de extracción gaseoso se equipa con un dispositivo para el ajuste y el mantenimiento de una temperatura alta frente a la temperatura del medio líquido, según el objeto de la reivindicación 1.

Debido a que, en el contenedor conforme a la invención, el espacio parcial que contiene el medio de extracción gaseoso se mantiene permanentemente a una temperatura, que es más alta que la temperatura del medio líquido, se evita de un modo fiable la posibilidad de una condensación de los vapores del combustible y/o del oxidante en este espacio parcial. El contenedor según la invención es adecuado, por este motivo, en primer lugar para el uso en sistemas de cohetes y satélites, aunque en principio puede emplearse en todos los casos, en los que se prevea un transporte así como una extracción controlada por presión de un medio líquido.

A continuación, se explicará la invención más detalladamente en conexión con un ejemplo de realización representado en el dibujo. Para ello, la figura muestra, en representación principal, un corte vertical a través de un contenedor 1 esférico para la admisión de un medio líquido 2. Este fluido se separa mediante una membrana polimérica semiesférica 3 de un espacio parcial 4, que contiene un medio gaseoso, que sirve como gas de extracción para la expulsión del medio líquido 2 a través de una tubuladura 5. La entrada del gas de extracción, que es un gas inerte como nitrógeno o helio, se lleva a cabo a través de otra tubuladura 6.

Como se puede reconocer a partir de la figura, el contenedor 1, que es en el caso del ejemplo de realización descrito aquí un depósito para la admisión de hidracina para un motor de regulación de posición de un satélite o de una estación orbital, se envuelve en algunas partes de su superficie exterior, debajo de la que se encuentra el espacio parcial 4 con el gas de extracción, por un dispositivo 7 para la regulación de la temperatura. Con ayuda de un dispositivo de control y recalentamiento que funciona eléctricamente, se precalienta ligeramente esta región parcial del contenedor 1 antes del aprovisionamiento de combustible frente a la temperatura del medio líquido 2 y, a continuación, se mantiene permanentemente a una temperatura, que se encuentra levemente o aproximadamente a 3 grados por encima de la temperatura del líquido.

Precisamente, a lo largo del tiempo, debido a que la impregnación no se puede evitar por completo, el vapor del combustible se difunde a través de la membrana 3 hacia el espacio parcial 4, si embargo el líquido 2 es el lugar más frío y, debido a la dependencia de la temperatura de la presión del vapor, también por este motivo el lugar con la presión parcial más baja. Los vapores del combustible que entran en el espacio parcial 4 aceptan cualquier presión del vapor, que permita la temperatura del medio líquido 2.

Ya que la temperatura del gas de extracción en el espacio parcial 4 se mantiene permanentemente en un valor por encima de la temperatura del medio líquido 2 y, con ello, también por encima del valor de equilibrio de la curva de la presión del vapor, prácticamente se excluye una condensación. Por ello, no obstante, se suprime igualmente el gradiente de presión para los vapores del combustible como fuerza motriz para el proceso de impregnación a través de la membrana 3, y este proceso se detiene de modo que se llega prácticamente a que no exista ninguna pérdida de combustible. Importante para la detención de este efecto es, en este sentido, influir sobre la temperatura de la superficie de la membrana 3 de modo que ésta siempre presente en su superficie dispuesta hacia el gas de extracción una temperatura ligeramente superior a la del lado del líquido.

La temperatura del lado del gas incide en la temperatura de la superficie de la membrana debido al transporte térmico. Esto sucede a medida que se interfiere la temperatura del lado del líquido debido a la conductividad térmica del material de la membrana. Con ello, puede reconocerse que la membrana usada depende de la conductividad térmica; es momentáneo con qué diferencia de temperatura se ha de mantener el lado del gas más caliente que la superficie de la membrana orientada hacia el líquido. La condensación puede evitarse mediante una escasa diferencia de temperatura (pocos grados Celsius) entre la superficie del lado del gas y la temperatura de equilibrio del lado del líquido.

Claims (3)

1. Contenedor (1) para la admisión separada de un medio líquido (2) así como de un medio gaseoso como gas de extracción, especialmente depósito para el almacenamiento de combustibles y oxidantes para el funcionamiento de motores en satélites, con al menos una pared de separación (3) en forma de membrana que divide el espacio interior del depósito en espacios parciales, caracterizado porque el espacio parcial (4) previsto para la admisión del medio de extracción gaseoso se equipa con un dispositivo (7) para el ajuste y el mantenimiento de una temperatura alta frente a la temperatura del medio líquido (2).

2. Contenedor según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (7) comprende un dispositivo de recalentamiento eléctrico.

3. Contenedor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la diferencia de temperatura se puede ajustar en un escaso número de grados.