ES2414059T3 - Depósito de combustible para líquidos criogénicos - Google Patents

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Abstract

Vehículo espacial con un depósito de combustible para almacenar líquidos criogénicos para elfuncionamiento del vehículo espacial y con un gas propelente que sirve de medio transportador, con al menos undispositivo de extracción en forma de un recipiente de reserva (2) rellenable y con una separación del combustibledel gas propelente por la tensión superficial y por las fuerzas hidráulicas originadas, caracterizado porque comopared del depósito de combustible están dispuestos dos semicoquillas (1, 1') que están unidas entre ellas formandoun recipiente de alojamiento (7) toroidal, y porque el dispositivo de extracción está dispuesto como recipiente dereserva (2) en la zona inferior en el lado exterior de la pared de depósito como semicoquilla (1'), y porque en lasemicoquilla (1') están previstos taladros (12, 13) para la comunicación con el recipiente de reserva (2).

Description

Depósito de combustible para líquidos criogénicos.
La invención se refiere a un vehículo espacial con un depósito de combustible para almacenar líquidos criogénicos para el funcionamiento y con un gas propelente que sirve de medio transportador, con al menos un dispositivo de extracción en forma de un recipiente de reserva rellenable y con una separación del combustible del gas propelente por la tensión superficial y las fuerzas hidráulicas originadas.
En los vehículos espaciales, frecuentemente, gases propelentes sirven para transportar el combustible de los depósitos de combustible a las cámaras de combustión o de reacción. En el caso de líquidos criogénicos, como gas propelente habitualmente se usa helio (He) que impulsa el recipiente de combustible y de esta manera hace pasar el combustible a presión al sistema de tuberías que conduce al propulsor correspondiente. En un depósito de este tipo, como se conoce por ejemplo por el documento DE10117557A1, es importante una separación completa y segura entre el gas propelente que sirve de medio transportador y el combustible que llega al propulsor, porque es imprescindible que este último esté libre de inclusiones de gases ajenos durante su encendido.
Por su mayor efectividad junto a su menor peso, a ser posible, se prefieren los combustibles criogénicos a los combustibles líquidos convencionales como por ejemplo el MMH. Sin embargo, una desventaja de los combustibles criogénicos es que al contrario de los combustibles convencionales no pueden almacenarse a temperaturas ambiente. El hidrógeno líquido que también se denomina LH2, por ejemplo, pasa al estado gaseiforme a una temperatura de aproximadamente 30 K, de modo que es imprescindible un aislamiento suficiente del depósito de combustible para garantizar la aptitud para el almacenaje durante un período de tiempo suficiente. Algo similar ocurre con el oxígeno líquido (LOX) que se usa junto con el LH2 y se almacena en depósitos separados. Un aislamiento del depósito de combustible durante un almacenamiento más prolongado es necesario por las aportaciones de calor, entre otras cosas por la irradiación solar y componentes calientes como los propulsores.
Al contrario de un uso de combustibles no criogénicos, aptos para el almacenaje, en los combustibles criogénicos, la pared de depósito que generalmente es más caliente puede conducir a la ebullición del líquido cerca de la pared del depósito, lo que dificulta un transporte del combustible sin burbujas. Por lo tanto, especialmente el aislamiento térmico del recipiente de reserva que constituye el dispositivo de extracción para evitar la formación de gas dentro del recipiente de reserva y la realización de chapas guía dispuestas dentro del recipiente de reserva exige requisitos especiales a un depósito de este tipo. Estas chapas guía se disponen dentro del recipiente de reserva de tal forma que el líquido se posicione de forma estable en el recipiente de reserva y las burbujas de gas se vuelvan a expulsar del recipiente de reserva volviendo al depósito. Este efecto de sujeción se ve fomentado por el cambio local de la presión capilar.
Un problema adicional consiste en el transporte de combustible sin burbujas bajo el estado de la ingravidez. Un transporte de combustible sin burbujas se puede conseguir por ejemplo mediante una aceleración preliminar por medio de cohetes adicionales que se llevan adicionalmente. Esta aceleración preliminar conduce a la reorientación y el posicionamiento del líquido cerca del tubo de salida. El procedimiento del encendido comprende en primer lugar que se produce una fase de enfriamiento del sistema de conductos a la temperatura de funcionamiento, seguido de la fase de encendido en sí de los propulsores. En la fase de enfriamiento se transporta combustible líquido, en mayor medida frío, del depósito de combustible al sistema de conductos. También para esta fase de enfriamiento, la invención puede suministrar ilimitadamente combustible. El encendido del propulsor se produce sólo cuando después del enfriamiento a la temperatura de funcionamiento esté libre sin burbujas el sistema completo.
Según el documento FR2865018A1 se conoce una disposición con una disposición de aspiración que bajo condiciones estacionarias proporciona líquidos y que para su capacidad de funcionamiento depende del campo gravitacional de la tierra. Esta disposición no se puede transmitir a un transporte de combustible para un funcionamiento espacial con ingravidez ni se puede emplear para el transporte de combustible aprovechando fuerzas hidráulicas y fuerzas capilares.
La invención tiene el objetivo de realizar un vehículo espacial con un depósito de combustible del tipo mencionado al principio, de tal forma que al usar combustibles criogénicos, alternativamente a una aclaración preliminar, quede garantizado un transporte de combustible sin burbujas mediante el aprovechamiento de fuerzas hidrostáticas y de fuerzas capilares.
La invención consigue este objetivo porque como pared del depósito de combustible están dispuestas dos semicoquillas que están unidas entre ellas formando un recipiente de alojamiento toroidal, y el dispositivo de extracción está dispuesto como recipiente de reserva en la zona inferior en el lado exterior de la pared de depósito como semicoquilla, y en la semicoquilla están previstos taladros para la comunicación con el recipiente de reserva.
La realización del dispositivo de extracción previsto en el depósito de combustible según la invención presenta la ventaja de que es capaz de transportar combustible incluso con velocidades de rotación muy elevadas alrededor del eje longitudinal del depósito de la etapa de cohete dotada de un depósito de este tipo. Así queda garantizado un transporte seguro de combustible con un comportamiento no nominal de la etapa. El dispositivo de extracción según la invención, completamente montado, puede ensayarse en un puesto de ensayo separado. Además, no se necesitan componentes adicionales dentro del depósito de combustible, más bien, el dispositivo de extracción se dispone como componente separado desde fuera en la semicoquilla exterior que forma la pared de depósito. En depósitos grandes como el depósito ESC-A LH2 del Ariane 5, estas semicoquillas habitualmente se componen de segmentos individuales, de modo que el recipiente de reserva puede introducirse de forma ajustada en uno de los segmentos antes de que se ensamblen las semicoquillas.
La renuncia a una aceleración preliminar y, por tanto, a llevar cohetes adicionales separados permite un ahorro de peso adicional y, por consiguiente, una mayor carga útil con un reencendido múltiple. El recipiente de reserva garantiza un posicionamiento estable del combustible en la salida y no limita el número de reencendidos, ni siquiera en caso de grados de llenado residual muy pequeños en el depósito. Por lo tanto, el número de posibles reencendidos depende tan sólo de la cantidad de combustible necesaria respectivamente. El depósito según la invención resulta adecuado de la misma manera tanto para guardar combustible criogénico como el LH2, como para guardar oxígeno líquido en forma de LOX.
En las formas de realización preferibles según las reivindicaciones subordinadas 2 a 4 de la invención, el dispositivo de extracción está provisto de un aislamiento y de una trampa térmica y por tanto resulta especialmente adecuado para los depósitos toroidales y depósitos con fondo intermedio que en forma similar se están empleando o se emplearán por ejemplo como depósitos de LH2 en la etapa orbital criogénica ESC-A o la ESC-B planeada del Ariane
5.
Otras formas de realización de la invención se caracterizan por las reivindicaciones subordinadas 5 a 10.
A continuación, el vehículo espacial según la invención con un depósito de combustible se describe en detalle con la ayuda de un ejemplo de realización representado en el dibujo. Muestran:
la figura 1 un detalle de un depósito de combustible LH2 con un dispositivo de extracción,
la figura 2 un dispositivo de extracción según la figura 1, visto desde arriba y en sección en la zona del adaptador de tamiz,
la figura 3 un detalle de un dispositivo de extracción según las figuras 1 y 2 en una representación tridimensional y
la figura 4 un detalle del tubo de salida dentro del dispositivo de extracción según las figuras 1 a 3, que está realizado como llamado tubo de calor.
En el depósito de combustible representado en sección parcial en la figura 1 se trata de un depósito para el alojamiento y el almacenamiento de un combustible criogénico como elemento parcial de un depósito toroidal, como el que en forma similar constituye por ejemplo la parte inferior del depósito de LH2 en la etapa orbital actual ESC-A del Ariane 5. Generalmente, los depósitos toroidales se caracterizan porque cuatro depósitos de combustible, respectivamente dos para LH2 y dos para LOX, forman juntos la forma de un toroide. Con esta realización del depósito, en el ejemplo de realización representado aquí, para cada depósito de combustible se usaría una salida separada.
El depósito de combustible representado en la figura 1 se compone de dos semicoquillas 1 y 1' que están unidos entre ellos formando un depósito de alojamiento 7 toroidal. En la zona de unión de las dos semicoquillas 1 y 1', la pared del depósito forma por tanto una curvatura muy fuerte, de modo que en el estado ingrávido, preferentemente se acumulan líquidos en esta zona. Además, en esta zona es especialmente alta la diferencia de presión capilar, de modo que se produce un efecto de bombeo en dirección a esta esquina. Por lo tanto, esta zona del depósito de combustible resulta especialmente adecuada para disponer aquí un dispositivo de extracción en forma de un recipiente de reserva 2 rellenable, como está representado en la figura 1.
Para garantizar un transporte perfecto incluso durante fases de vuelo con altas velocidades de rotación, el recipiente de reserva 2 está dispuesto desde fuera en la pared de depósito 1', de tal forma que el líquido se acumula preferentemente en dicho recipiente de reserva 2 también durante una mera solicitación en barrena. El recipiente de reserva 2 está realizado con doble pared para minimizar la aportación de calor a dicho recipiente de reserva 2, como se describe en detalle a continuación.
El combustible se aspira del recipiente de reserva 2 a través de un tamiz 3 provisto de pliegues, es decir, "plisado". El tamiz tiene tanto la función de un tamiz de suciedad, como la de una trampa de burbujas que evita en mayor medida que entre gas en el recipiente de reserva 2 desde un conducto de combustible 4 que durante largas fases balísticas está lleno de vapor. El conducto de combustible 4 se denomina también tubo de salida que según la figura 3 se encuentra fuera del recipiente de reserva2, desembocando en éste y finalizando en el adaptador de tamiz 3. El gas que ha entrado del conducto de combustible 4 al recipiente de reserva 2 se evacua al depósito de alojamiento 7 del depósito de combustible a través de chapas 5 y 6 previstas en el recipiente de reserva 2. De esta manera queda garantizada una humectación del tamiz 3 durante fases balísticas. Para garantizar un caudal suficientemente grande por el tamiz 3, la superficie del tamiz debe ser lo más grande posible. Por esta razón, como se puede ver en la figura 2, a la derecha y la izquierda del tubo de salida 4 dentro del recipiente de reserva 2 están dispuestos dos elementos de tamiz 17 cilíndricos con sección transversal estelar, que también se califican de plisados. El tubo de salida 4 está realizado como llamado tubo de calor en su zona parcial que se extiende dentro del recipiente de reserva 2 y posee una superficie exterior provista de ranuras longitudinales. De esta forma, el calor que entra desde el tubo 4 se emite mejor al líquido. El líquido evaporado en la pared del tubo, que en la figura 4 está designado por el signo de referencia 15, se sustituye por líquido siguiente que fluye por las fuerzas capilares que actúan, de modo que la superficie se vuelve a humectar en esta zona y se evita que se seque la superficie del tubo; al mismo tiempo, por este proceso se evacua el calor del tubo 4. De esta manera se reduce la aportación de calor a lo largo del tubo 4 en dirección al adaptador de tamiz 3. Además, en la fase de enfriamiento realizada durante el reencendido en sí, el tubo ha de enfriarse en menor medida.
Para minimizar la entrada de calor residual, como se puede ver en la figura 1, el recipiente de reserva 2 está realizado con doble pared y con aislamiento por vacío. Debido a la mayor presión interior del depósito de aproximadamente 3 bares, por razones estructurales, el recipiente de reserva 2 estar realizado como elemento de coquilla. Antes del despegue, para un mejor aislamiento térmico puede conectarse una bomba de vacío al fondo que puede hacerse funcionar en el fondo durante esta fase y cortarse justo antes del despegue. Dentro de la pared 8 del recipiente de reserva 2, realizada con doble pared, está previsto además un aislamiento multicapas adicional en forma de una llamada 'Multi-Layer-Insulation' (MLI) que aísla contra el calor de radiación. Además, el recipiente de reserva 2 está termoaislado adicionalmente desde fuera mediante espuma aislante 9.
Como se puede ver en la figura 3, dentro del recipiente de reserva 2, a una distancia de aproximadamente seis a ocho milímetros con respecto a la pared del recipiente de reserva, está dispuesta una chapa 6 en forma de L. Taladros en dicha chapa 6 permiten el paso por la misma. Nervios transversales 5 perpendiculares refuerzan la chapa 6 en forma de L fomentando además la expulsión de gas del recipiente de reserva 2. Según la figura 2, los nervios transversales 5 están dispuestos de forma ligeramente cónica unos respecto a otros hacia el depósito. El efecto capilar logrado de esta manera fomenta adicionalmente la expulsión de gas o de vapor del recipiente de reserva 2. En el ángulo de la chapa 6 en forma de L se encuentra el tamiz 3 plisado que a través de dos chapas finales perpendiculares y el tubo de salida 4 está unido con la chapa 6 en forma de L.
La chapa 6 está unida con la pared interior 10 del recipiente de reserva a través de distanciadores 14. Estos distanciadores 14 se encuentran a la máxima distancia posible del tamiz 3 plisado para desacoplar el tamiz 3 térmicamente mejor de la pared de depósito 1, 1' caliente. Además, los distanciadores 14 están fabricados de tal forma que garantizan un aislamiento óptimo entre la pared 8 del recipiente de reserva y la chapa 6 en forma de L.
El tamiz 3 está delimitado en una forma similar a la de una sección cilíndrica, por la pared 8 del recipiente de reserva y, por otra parte, por una chapa 11 perforada. Esto fomenta por su efecto capilar la rehumectación del tamiz 3. Las burbujas de gas originadas son expulsadas del recipiente de reserva 2 de vuelta al recipiente de alojamiento 7 del depósito de combustible, a través de la hendidura entre la pared interior 10 del recipiente de reserva y la chapa 6 en forma de L.
Los orificios 12, 13 preferentemente circulares u ovalados en la pared de depósito 1' hacia el recipiente de reserva 2 permiten un intercambio tanto de líquido como de gas entre estas dos zonas. El gas o el vapor puede volver a través de estos orificios al depósito de alojamiento 7 del depósito de combustible, y el líquido procedente del depósito de alojamiento 7 del depósito de combustible puede complementar el volumen de gas. Varios orificios 12 más grandes, cuyo diámetro corresponde aproximadamente al diámetro del tubo de salida 4 están previstos en las zonas inferior y superior del recipiente de reserva 2 y varios orificios 13 más pequeños están previstos en la parte central del recipiente de reserva 2.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Vehículo espacial con un depósito de combustible para almacenar líquidos criogénicos para el funcionamiento del vehículo espacial y con un gas propelente que sirve de medio transportador, con al menos un dispositivo de extracción en forma de un recipiente de reserva (2) rellenable y con una separación del combustible del gas propelente por la tensión superficial y por las fuerzas hidráulicas originadas, caracterizado porque como pared del depósito de combustible están dispuestos dos semicoquillas (1, 1') que están unidas entre ellas formando un recipiente de alojamiento (7) toroidal, y porque el dispositivo de extracción está dispuesto como recipiente de reserva (2) en la zona inferior en el lado exterior de la pared de depósito como semicoquilla (1'), y porque en la semicoquilla (1') están previstos taladros (12, 13) para la comunicación con el recipiente de reserva (2).
  2. 2.
    Vehículo espacial según la reivindicación 1, caracterizado porque el recipiente de reserva (2) está realizado con doble pared y con aislamiento por vacío.
  3. 3.
    Vehículo espacial según la reivindicación 2, caracterizado porque, en la zona de vacío, el recipiente de reserva (2) está aislado adicionalmente por una lámina aislante multicapas.
  4. 4.
    Vehículo espacial según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el recipiente de reserva (2) está aislado hacia fuera por medio de espuma aislante (9).
  5. 5.
    Vehículo espacial según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el recipiente de reserva (2) está prevista una chapa (6) cónica que tiene aproximadamente forma de L y en cuyo ángulo está dispuesta una chapa (11) recortada a modo de un recorte de cilindro.
  6. 6.
    Vehículo espacial según la reivindicación 5, caracterizado porque las chapas (6, 11) están provistas de agujeros.
  7. 7.
    Vehículo espacial según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque un tamiz (3) cilíndrico y plisado está fijado a la chapa (6) en forma de L mediante placas finales a la derecha y la izquierda, y adicionalmente en la zona de un tubo de salida (4).
  8. 8.
    Vehículo espacial según la reivindicación 5, caracterizado porque varias chapas (5) están dispuestas cónicamente en la chapa (6) en forma de L, no presentando éstas ningún contacto con la pared de depósito (1).
  9. 9.
    Vehículo espacial según la reivindicación 6, caracterizado porque están previstos puntos de sujeción
    (14) para la fijación de las chapas (6, 11) a una distancia máxima del tamiz (3) que funciona como punto de extracción.
  10. 10. Vehículo espacial según la reivindicación 1, caracterizado porque el tubo de salida (4) está realizado como tubo de calor en su zona que se extiende por el interior del recipiente de reserva (2) y está provisto de ranuras longitudinales en su superficie exterior.
ES06805282T 2005-09-17 2006-09-13 Depósito de combustible para líquidos criogénicos Active ES2414059T3 (es)

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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007005539B3 (de) * 2007-02-03 2008-08-14 Astrium Gmbh Tank zur Lagerung kryogener Flüssigkeiten oder lagerfähiger flüssiger Treibstoffe
DE102008026320B3 (de) * 2008-06-03 2009-12-03 Astrium Gmbh Tank zur Lagerung kryogener Flüssigkeiten und lagerfähiger Treibstoffe
FR2933475B1 (fr) 2008-07-04 2010-08-27 Snecma Systeme de stockage de liquide cryogenique pour engin spatial
DE102009019002B3 (de) * 2009-04-16 2010-11-25 Astrium Gmbh Blasenfalle für Treibstofftanks in Raumflugkörpern
US8534489B2 (en) * 2011-03-21 2013-09-17 Hamilton Sundstrand Space Systems International, Inc. Demisable fuel supply system
US8511504B2 (en) * 2011-03-21 2013-08-20 Hamilton Sundstrand Corporation Demisable fuel supply system
DE102011119921B3 (de) 2011-11-25 2012-12-06 Astrium Gmbh Raketenstufe mit Flüssigantriebssystem
US9108144B2 (en) 2013-05-21 2015-08-18 Astrium Gmbh Tank for separating liquid from gas under weightless conditions
EP2806204B1 (de) * 2013-05-22 2017-05-24 Astrium GmbH Tank zur Separation von Flüssigkeiten im Orbit
JP6590502B2 (ja) * 2015-03-31 2019-10-16 三菱重工業株式会社 宇宙航行体用の推進薬タンク及び宇宙航行体
FR3061260B1 (fr) * 2016-12-26 2019-05-24 Gaztransport Et Technigaz Cuve etanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide
US11092111B1 (en) 2018-12-10 2021-08-17 United Launch Alliance, L.L.C. Vapor retention device
CN116249858A (zh) 2020-05-12 2023-06-09 环球氢公司 用于存储，运输，及使用氢的系统和方法
US11420757B2 (en) 2020-08-21 2022-08-23 Universal Hydrogen Co. Systems and methods for multi-module control of a hydrogen powered hybrid electric powertrain
CA3199672A1 (en) 2020-10-30 2022-05-05 Universal Hydrogen Co. Systems and methods for storing liquid hydrogen

Family Cites Families (84)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2732071A (en) * 1956-01-24 Tank bleeder
CA683854A (en) 1964-04-07 Clark George Liquid reservoirs for aircraft
US2107390A (en) * 1935-12-13 1938-02-08 John A Rosmait Apparatus for and method of agitating pulp stock
US2163988A (en) * 1937-10-21 1939-06-27 Stacey Cromwell Safety apparatus for motor vehicles
US2519393A (en) * 1947-03-14 1950-08-22 Noyes Howard Bladder type tank or cell
US2643022A (en) * 1947-08-15 1953-06-23 Union Carbide & Carbon Corp Radiation shield supports in vacuum insulated containers
US2711756A (en) * 1949-10-26 1955-06-28 Mcgraw Electric Co Baffle plate for tanks
US2943815A (en) * 1954-11-19 1960-07-05 Sud Aviation Aerodynes, more particularly pilotless aerodynes
US2884937A (en) * 1956-11-16 1959-05-05 Jr Harry S Myers Standpipe propellant tank
US3084472A (en) * 1958-04-24 1963-04-09 Walter G Feik Water circulating device
US3020950A (en) * 1958-11-19 1962-02-13 Daimler Benz Ag Fuel tank construction, especially for motor vehicles
US3180084A (en) * 1961-02-13 1965-04-27 Ciary Corp Thrust device
US3202160A (en) * 1961-05-24 1965-08-24 Dynatech Corp Method and apparatus for orienting fluids in zero gravity fields
US3234728A (en) * 1963-02-08 1966-02-15 Douglas Aircraft Co Inc Zero-gravity propellant feed system
US3232560A (en) * 1963-02-25 1966-02-01 Aerojet General Co Recoverable space vehicle
US3234853A (en) * 1963-10-18 1966-02-15 Joseph S Aber Hydraulic cylinder actuator
US3296809A (en) * 1965-08-23 1967-01-10 Aerospace Corp Device for pouring liquefied gas
US3315845A (en) * 1965-09-27 1967-04-25 Bendix Corp Convoluted spherical barrier for liquid storage tank
US3457864A (en) * 1967-05-01 1969-07-29 Bernard F Price Pressure control for installation in wells
FR2143534B1 (es) * 1971-06-28 1975-06-06 Bvs
US3933448A (en) * 1971-08-20 1976-01-20 Peri Leonard J Di Gas separator for liquid supply
US3744738A (en) * 1971-09-16 1973-07-10 Nasa Zero gravity liquid transfer screen
US3854905A (en) 1972-04-24 1974-12-17 Rca Corp Storage system for two phase fluids
US4027494A (en) * 1975-09-12 1977-06-07 Nasa Low gravity phase separator
US4272257A (en) * 1976-12-06 1981-06-09 Hughes Aircraft Company Liquid-vapor separator
US4101045A (en) * 1977-04-12 1978-07-18 Baltek Corporation Cryogenic container
US4148196A (en) * 1977-04-25 1979-04-10 Sciex Inc. Multiple stage cryogenic pump and method of pumping
US4394966A (en) * 1978-05-09 1983-07-26 Snyder Industries, Inc. Spraying apparatus having a fluid storage tank with agitator and anti-vortex tank fittings
US4168718A (en) * 1978-07-11 1979-09-25 Nasa Passive propellant system
US4253490A (en) * 1979-03-26 1981-03-03 Sun Petroleum Products Company Vortex eliminator
FR2484961A1 (fr) * 1980-06-20 1981-12-24 Europ Propulsion Reservoir a tension superficielle
NL8100955A (nl) * 1981-02-27 1982-09-16 Pielkenrood Vinitex Bv Meerfasenafscheider.
FR2504210A1 (fr) * 1981-04-17 1982-10-22 Dassault Avions Procede d'epuration du liquide actif des circuits hydrauliques de commande et dispositif epurateur pour la mise en oeuvre de ce procede
JPS58500A (ja) * 1981-06-22 1983-01-05 三菱電機株式会社 人工衛星搭載用液化ガスタンク
DE3146262A1 (de) * 1981-11-21 1983-05-26 Erno-Raumfahrttechnik Gmbh, 2800 Bremen "treibstofftank"
CH652774A5 (fr) * 1983-05-19 1985-11-29 Sig Schweiz Industrieges Machine de chantier ferroviaire dont le chassis roulant est equipe d'un dispositif pour lever et riper une voie ferree.
DE3402292C2 (de) * 1984-01-24 1986-01-23 Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren kleiner Mengen eines tiefsiedenden, verflüssigten Gases
US4790472A (en) * 1984-10-11 1988-12-13 Allied Signal Inc. Methods for manufacturing a toroidal pressure vessel
US5587228A (en) * 1985-02-05 1996-12-24 The Boeing Company Microparticle enhanced fibrous ceramics
US4715399A (en) * 1984-10-29 1987-12-29 Jaekle Jr Don E Liquid-propellant management system for rockets and space vehicles
US4617031A (en) * 1985-02-26 1986-10-14 Chevron Research Company Hybrid double hydrocyclone-gravity gas/liquid separator
US4790350A (en) * 1986-02-04 1988-12-13 Arnold Charles M Combat rapid assembly fuel tank
US4733531A (en) * 1986-03-14 1988-03-29 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Liquid-propellant management system with capillary pumping vanes
US4743278A (en) * 1986-06-16 1988-05-10 Ford Aerospace & Communications Corporation Passive propellant management system
US4709723A (en) * 1986-07-17 1987-12-01 Hancor, Inc. Septic tank for alternative sewer systems
US4768541A (en) * 1986-11-03 1988-09-06 Martin Marietta Corporation Means of expelling parallel tanks to low residuals
DE3717289A1 (de) * 1987-05-22 1988-12-01 Karlsruhe Wiederaufarbeit Behaelter zur aufnahme von feststoffhaltigen suspensionen
US4898030A (en) * 1988-04-05 1990-02-06 Ford Aerospace Corporation Propellant remaining gaging system
US4848987A (en) * 1988-08-16 1989-07-18 Administrator, National Aeronautics And Space Administration Vortex motion phase separator for zero gravity liquid transfer
US4901762A (en) * 1988-10-03 1990-02-20 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Liquid-propellant management apparatus
DE3837137A1 (de) * 1988-11-02 1990-05-03 Erno Raumfahrttechnik Gmbh Treibstofftank zur lagerung aggressiver fluessigkeiten
FR2655956B1 (fr) * 1989-12-19 1992-04-17 Europ Propulsion Reservoir a effet capillaire de coque.
FR2656381B1 (fr) * 1989-12-22 1994-06-03 Aerospatiale Dispositif d'alimentation en ergol liquide pour vehicule spatial, adapte a la prediction de sa fin de vie.
JP2643553B2 (ja) * 1990-07-24 1997-08-20 ヤマハ株式会社 楽音信号処理装置
JP2755812B2 (ja) * 1990-10-30 1998-05-25 三菱重工業株式会社 宇宙用液体タンク
JPH0480797U (es) * 1990-11-26 1992-07-14
FR2678895B1 (fr) * 1991-07-08 1993-11-12 Propulsion Ste Europeenne Reservoir a tension superficielle, a debits de sortie multiples.
US5209115A (en) * 1991-09-11 1993-05-11 Intelsat Liquid detector for thin-walled tanks operating in zero gravity
US5279323A (en) * 1991-12-19 1994-01-18 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Liquid management apparatus for spacecraft
US5263329A (en) * 1991-12-19 1993-11-23 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Flow management apparatus for cryogenic liquid
CN1070257A (zh) * 1992-09-18 1993-03-24 中国科学院上海技术物理研究所 一种新型低温液体制冷器
US5441219A (en) * 1993-05-27 1995-08-15 Martin Marietta Corporation Method for attaching metallic tubing to nonmetallic pressure vessel, and pressure vessel made by the method
AUPN802196A0 (en) * 1996-02-12 1996-03-07 Minister For Agriculture For The State Of New South Wales, The Anhydrous ammonia distributor
US5743096A (en) * 1996-04-11 1998-04-28 Vacuum Barrier Corporation Controlled dosing of liquid cryogen
US5901557A (en) * 1996-10-04 1999-05-11 Mcdonnell Douglas Corporation Passive low gravity cryogenic storage vessel
US6536468B1 (en) * 1997-09-22 2003-03-25 Kinetics Chempure Systems, Inc. Whirlpool reduction cap
US6014987A (en) * 1998-05-11 2000-01-18 Lockheed Martin Corporation Anti-vortex baffle assembly with filter for a tank
US6298868B1 (en) * 1999-05-18 2001-10-09 Lockheed Martin Corporation Multifunctional valve and use of same in reaction control system
DE10008985A1 (de) * 2000-02-25 2001-08-30 Linde Ag Speicherbehälter
US6745983B2 (en) * 2000-05-25 2004-06-08 Zachary R. Taylor Integrated tankage for propulsion vehicles and the like
FR2809475B1 (fr) * 2000-05-26 2002-08-30 Air Liquide Procede de fabrication d'un reservoir pour fluide cryogenique et reservoir ainsi obtenu
DE10040755C2 (de) * 2000-08-19 2002-06-27 Astrium Gmbh Treibstofftank
DE10117557A1 (de) * 2001-04-07 2002-10-17 Astrium Gmbh Behälter zur Lagerung kryogener Flüssigkeiten
JP4586300B2 (ja) * 2001-05-18 2010-11-24 株式会社Ｉｈｉ 液体用タンク
US6499288B1 (en) * 2001-06-12 2002-12-31 Andrew F. Knight Pressurizer for a rocket engine
FR2829706B1 (fr) * 2001-09-20 2003-10-31 Air Liquide Separateur de phases gazeuse et liquide, et ensemble de production d'energie a base de pile a combustible pourvu d'un tel separateur
US6591867B2 (en) * 2001-09-21 2003-07-15 The Boeing Company Variable-gravity anti-vortex and vapor-ingestion-suppression device
FR2840384B1 (fr) * 2002-06-03 2004-09-17 Eads Launch Vehicules Reservoir pour fluide sous pression comprenant deux compartiments et procede de fabrication d'un tel reservoir
US6708502B1 (en) * 2002-09-27 2004-03-23 The Regents Of The University Of California Lightweight cryogenic-compatible pressure vessels for vehicular fuel storage
DE10353382A1 (de) * 2003-11-14 2005-06-16 Linde Ag Speicherbehälter für kryogene Medien
FR2865018B1 (fr) 2004-01-09 2006-06-23 Air Liquide Station de remplissage de dioxyde de carbone liquide vers un reservoir mobile
DE102005035356B3 (de) * 2005-07-28 2006-10-19 Eads Space Transportation Gmbh Treibstofftank
DE102005062092B3 (de) * 2005-12-22 2007-03-29 Eads Space Transportation Gmbh Treibstofftank
DE102007005539B3 (de) * 2007-02-03 2008-08-14 Astrium Gmbh Tank zur Lagerung kryogener Flüssigkeiten oder lagerfähiger flüssiger Treibstoffe

Also Published As

Publication number Publication date
CN101268302B (zh) 2010-08-18
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DE112006003074A5 (de) 2008-09-11
CN101268302A (zh) 2008-09-17
EP1924804B1 (de) 2013-04-10
EP1924804A1 (de) 2008-05-28
BRPI0616028A2 (pt) 2011-06-07
JP4934672B2 (ja) 2012-05-16
JP2009507705A (ja) 2009-02-26
WO2007031064A1 (de) 2007-03-22

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