Wie würdet Ihr in einem "kleinen" Hybrid- oder Flüssigtriebwerk (bis 20 kNs oder so) die Förderung von flüssigem Sauerstoff realisieren?

- Kann man da ein Überdruckventil einbauen, dass erst bei 100 bar öffnet und so den Eigendruck des Sauerstoffs zur Förderung verwenden?
- Oder doch lieber ein anderes Gas wie CO₂ oder Helium, um es unter Druck zu setzen?
- Oder lohnt es sich schon, eine kleine Pumpe einzusetzen?

Oliver

Hi,

eine Pumpe lohnt sich erst wenn ein Gewicht, Sicherheit oder Preis Vorteil vorhanden ist.
LOX ist sehr kalt. Als Tankmaterial bietet sich da Alu an. Dies wird bei tiefne Temperaturen nicht so spröde wie Stahl, ist aber schlecht zu verarbeiten (schweißen).
Ein CFK Tank war ja für die Ventura Star geplant, aber so scheint es gecancelt wegen Materialprobleme.
Eine klasische Turbopumpe zieht eine Menge anderer Teile hinter sich her. Hochdruckgastank oder H2O2 + Verdampfer. Man könnte auch den Brennkamerdruck nehmen, dann sind aber wieder hochwarmfeste Werkstoffe zu verwenden.
Mir kam mal eine Idee, das man einen geringen Eigendruck des LOX nimmt (Dampfdruck im Tank), um das LOX in den Mantel des Motors einzuleiten. Dort wird es wegen der Hitze schlagartig verdampfen. Ein Ventil zum Tank schließt sich automatisch. Der Druck steigt weiter bis er den Brennkammerdruck erreicht hat. Das LOX/GOX strömt in die Brennkammer ein.
Danach so denke ich müßte der Druck im Mantel wieder fallen, und neues LOX strömt nach. Das ganze arbeitet wie ein Gysier.
Der große Nachteil bei diesem Prinzip wäre ein pulsierende Leistung. Man könnte ein zwei Mantel System bauen, wo durch eine Wippe jeweiles der Druck der einen Mantelkammer die andere Mantelkammer steuert. Das müßte eine doppelt so hohe Frequenz ergeben.

Gruß

Neil

Eigendruckförderung würde ich sagen ist das einfachste!

Zitat:

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Original geschrieben von Neil
... Als Tankmaterial bietet sich da Alu an. Dies wird bei tiefne Temperaturen nicht so spröde wie Stahl, ist aber schlecht zu verarbeiten (schweißen).

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HUCH? Alu kann man mindestens seit der 20er Jahren ganz prima schweißen (Zuerst autogen - wirklich was für Künstler, dann (und heutzutage) mit WIG).


Bei der vorgeschlagenen Eigendruckförderung kommt es halt sehr auf das Tankvolumen und die Fördermenge an. Besonders wenn letztere groß ist, führt die entnommene LOX-Menge schnell zu einem Druckabfall unter den Brennkammerdruck und dann muß man entweder nachheizen (was bei Apollo 13 zu bekannten Problemen führte), oder mit einem Innertgas den Druck ergänzen (üblicherweise He oder N2). Übrigens: auch bei Turbinenförderung muß man "oben" Gas nachfüllen, da sich sonst ein Unterdruck bildet für den die Tanks nicht unbedingt ausgelegt sind.

Hi,

mit schlecht verarbeiten meine ich, das es nicht so leicht wie andere Werstoffe verarbeitet werden kann. Sich man kann es schweißen, aber was muß man da alles mehr beachten als bei sagen wir mal Stahl?
Olivers Frage zielt mit Sicherheit auf eine Amateur Anwendung und nicht auf eine Profuanwendung. Daher mein Einwand. Wer kann bei sich zuhause Alu so gut schweißen, das man daraus einen sicheren Drucktank bauen kann.

Bei dem Punkt mit der Belüftung des Tanks fält mir noch ein, das solche dinge wie Kavitation und Schwingungen des Treibstoffes im Tank berücksichtigt werden müssen.

Gruß

Neil

Zitat:

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Original geschrieben von Neil
Olivers Frage zielt mit Sicherheit auf eine Amateur Anwendung und nicht auf eine Profuanwendung. Daher mein Einwand. Wer kann bei sich zuhause Alu so gut schweißen, das man daraus einen sicheren Drucktank bauen kann.

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...ich fürchte, die Frage könnte man auch verallgemeinern:
Wer von uns könnte irgendwelche Materialien zu Hause so verschweißen, daß man daraus einen sicheren Drucktank bauen kann? Das hat primär nichts mit dem Alu zu tun - denke ich.
(So habe ich zwar auch ein WIG-Schweißgerät, aber ich müßte noch viel üben bzw. einen Lehrgang besuchen, bevor ich mich an einen Drucktank wagen würde...)

Dampfdruckförderung ist zunächst einmal völlig ausreichend. Wir verwenden einen Stahltank mit Glasfaserwicklung und betreiben den bei 30bar. Sehr viel mehr ist zunächst kontraproduktiv. Man braucht ja auch Verbindungen und Ventile, die unter kryogenen Bedingungen diesen Druck aushalten. Je nach anfänglichem Gasvolumen reduziert sich der Druck während des Auströmvorgangs. Unterhalb von 15 bar arbeiten Hybride dann nicht mehr sehr effizient. Wenn irgendjemand die Thermodynamik des Auströmvorgangs interessiert soll er sich an mich wenden.