Ich habe da mal ne Frage bezüglich flüssigem Sauerstoff als Oxidator:
Da flüssiger Sauerstoff abdampft, wenn man ihn nicht mehr kühlt müsste sich der Druck in einem geschlossenen Tank erhöhen. Benötigt man dann noch ein Treibgas? Man könnte ja ein auf z.B. 100Bar eingestelltes Sicherheitsventil an den Tank anbauen, damit dieser nicht explodiert und man trotzdem genügend Druck für einen ausreichenden Massendurchsatz hat. Oder gibt es dabei Probleme? Wie verfährt man normalerweise?
MfG J.Funke

Geändert von J.Funke am 01. April 2014 um 08:13

Hallo Funke,

mit flüssigen Sauerstoff hast du jede menge Probleme, das erste ist schon mal wie bekomme ich überhaupt den LOX in den Tank. Und es kommt auf dein Missionsprofil an was du machen willst. Willst du LOX lange rumstehen lassen? Wenn ja brauchst du unbedingt ein Überdruckventil und Isolation.
Auch wenn du ihn nicht rumstehen lassen willst brauchst du einen stabilen Drucktank. Der Druck steigt am Anfang rasant an, wird aber etwas später abgefedert weil mit ansteigendem Druck auch die Siedetemperatur steigt. Außerdem bei Vergrößerung des Volumens leistet das System Volumenarbeit und damit sinkt die Temperatur im Gasvolumen wieder ein bisschen.

Grob gesagt, du hast hier ein sehr ungeregelten Massestrom. Aber ich kenne dein System nicht und weis nicht was ausreichender Massendruchsatz für dich sein würde...

Normalerweise besteht so ein System immer aus einem zusätzlichen Bedrückungstank und 100 bar scheint mir zu wenig, aber hängt von dem ab was du machen willst. Man könnte eventuell einen Selbstbedrückung einbauen, hängt aber wieder von deiner Rakete ab, Größe und Schub.

Viele Grüße
Alex

Vielen Dank für die schnelle Antwort!
Ich wollte das einfach mal wissen weil ich gerade dabei bin einen Hybridantrieb zu entwickeln und später auch vorhabe, einen Flüssigkeitsantrieb zu bauen. Außerdem habe ich auch ein paar Probleme dabei, meinen Tank mit flüssigem Lachgas vollzubekommen. Wenn ich die Gasflasche umdrehe, sodass das Flaschenventil zum Boden zeigt kommt meist garkein Lachgas mehr durch und weil Sauerstoff effizienter ist habe ich darüber nachgedacht, ihn vielleicht an Stelle von Lachgas zu nutzen.

Geändert von J.Funke am 01. April 2014 um 09:57

Wie sieht dein Betankungsvorgang aus? Wie kühlst du den N2O runter?
Mit kalten Flüssigkeiten macht sich Betankung von unten immer am besten.

Ein vier Meter langer PTFE-Schlauch verläuft von unten durch die Brennkammer und mündet in einem Loch, das mit dem Tank verbunden ist. Bisher kam immer teils flüssiges teils gasförmiges Lachgas durch, der gasförmige Anteil ist aber größer. Die Flasche liegt dabei leicht mit dem Ventil zum Boden geneigt. Gekühlt habe ich bisher nichts. Ich habe davon gehört, dass es helfen könnte, die Flasche zu kühlen, wusste aber nicht, dass dies zwangsweise erforderlich ist. Womit kühlt man den das Gas i.d.R. ?
MfG

Geändert von J.Funke am 01. April 2014 um 11:46

Hi,

in der Startprozedur vom Space Shuttle kommt ein Punkt vor, wo die O2 Tanks verschlossen werden. Es baut sich dann in der Tat ein gewisser Druck auf. Der ist aber nicht zum fördern da.
In den Anfängen der Raketentechnik hat man in der Tat darüber nachgedacht mittels Wärmetauscher soviel O2 verdampfen zu lassen um damit fördern zu können. Man ist dann aber davon abgekommen, weil eine Druckgasförderung mit Helium viel besser funktioniert hat. Bei größeren Volumen kommen dann Pumpen zum Einsatz. Hier kann der Tankdruck niedriger sein als Brennkammerdruck und somit kann der Tank leichter sein.

Zu deinem N2O Umfüllproblem.
So wie ich das verstanden habe, ist dein Tank am oberen Ende verschlossen. Bei den Monotube Motoren befindet sich oben immer ein sehr kleines Loch, wo die Dampfphase abdampfen kann. Der Tank ist ja nie richtig leer. Da ist immer ein Gas drin. Sei es N2O vom letzten mal oder einfach Luft. Diese Luft muss wo hin. Wenn du da jetzt von unten N2O rein drücken lässt, so drückt sich dieses Gas solange zusammen bis ein Druckausgleich zustande gekommen ist.
Jetzt steht deine große Flasche N2O auf dem Kopf. Es sollte sich also für den Druckausgleich eigentlich die Flüssigphase rüber drücken. Das würde sie auch gerne tun, doch leider hast zwischen Quelle und Ziel Querschnittsveränderungen und ein 4m langen Schlauch. Alle Teile haben Umgebungstemperatur. Wenn du also das Quellventil öffnest, strömt N2O da raus und wird sofort gasförmig, weil es sich im Schlauchvolumen ausdehnen kann, und weil der Schlauch warm ist. Erst wenn der Schlauch runter gekühlt wurde kann das N2O als Flüssigphase weiter fließen.

Jetzt mal an dieser Stelle ein großen Tip nicht am Rande.
Laß das mit dem umfüllen sein. Das kann dir, wenn du Pech hast, Körperteile oder das Leben kosten. Das System steht unter einem sehr hohen Druck. Es besteht aus Metall. Also eigentlich ist es eine "Rohrbombe". Da würde ich persönlich nachher nicht in die Hand nehmen wollen oder in der Nähe sein.
Besser ist, du baust einen Motor nach dem Monotube Design mit einer Abdampföffnung. Diesen kannst du wie du es beschrieben hast dann betanken, aber bitte mit einem System welches du aus sicherer Entfernung steuern kannst. Sei es mit Magnetventile oder Kugelhähne.
Ziel sollte es auf alle Fälle sein nicht in der Nähe von unter Druck stehenden Teilen zu stehen. Man kann diese Teile nicht so gut prüfen wie die Profis und kann sich daher nicht sicher sein das sie halten.

Dann rate ich dringend mehr Fachwissen anzueignen. je mehr man weiß, desto unwahrscheinlicher wird es, das aus Unwissenheit etwas schief geht. Lesen schadet nicht, aber das nicht lesen in diesem Fall schon.

Gruß

Neil

P.S.: Es kann auch sein, das Dreck in deiner großen Flasche ist, und dein Flaschenventil ein Filter eingebaut hat, der dann verstopft. Daher besser die Flasche nicht auf dem Kopf stellen sondern maximal in einem 45° Winkel mit Ventil nach unten. Dann rieselt der Dreck daneben.
Es gibt im übrigen auch Flaschen mit Steigrohr. wäre für diesen Fall die bessere Lösung.

Moin,

@Funke, ich würde dir auch raten nochmal alles durchzudenken. Dein flüssiger N2O den du am Boden siehst befindet sich im Siedeverzug, da deine Flasche + Inhalt wahrscheinlich Umgebungstemperatur hat.

Wenn du die Flasche entleerst und die Flüssigkeit erreicht Umgebungsdruck ist die Flüssigkeit überhitzt, d.h. die Temperatur ist über der Siedetemperatur.

Hier mal ein paar Daten:

Saturation Properties
Temperature (K) Pressure (MPa)
184.46 0.10000
272.87 3.1000

So eine Flüssigkeitsrakete ist echt extrem komplex. Ich studiere das und werkel auch an einer rum und ich bin davon überzeugt, dass man alleine sowas nicht zustande bekommt. Man muss von vielen Disziplinen viel Ahnung haben.

@Neil Ich habe oben in meinem Tank einen Auslass (ein Gewinde, in dem eine nicht gedichtete Schraube sitzt, sodass das n2o langsam entweichen kann) und ich verwende zum befüllen ein Magnetventil, welches ich hinter einer Hütte in 10m Entfernung fernsteuere zusätzlich zu den 4m Schlauch. Ich bin sehr sicherheitsbewusst und bin mir über die Explosionsgefahr im Klaren und ich würde mich nie einem unter Druck stehenden Tank nähern. Mein Hybrid ist im Übrigen ein Monotube mit dem Unterschied, dass ich statt Dichtringen einen Spezial-Aluminiumkleber verwende, der unter Luftabschluss trocknet und man die Brennnammer vom Tank trennen kann.

Dann noch zwei Fragen:
1. Womit kühlt man den Schlauch?
2. Wo gibt es Literatur mit erweitertem Fachwissen zum Raketenbau sowohl auf theoretischer als auch auf praktischer Ebene? Wo erfährt man z.B. wie Systeme in Raketen der Raumfahrtbehörden funktionieren usw. ? Man muss ja schließlich nicht das Rad neu erfinden.

Vielen Dank für die Antworten!
MfG

PS: Ich kenne übrigens wen, der Drucktanks prüft aber leichte, ungeprüfte Tanks und zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen sind mir lieber.

Geändert von J.Funke am 01. April 2014 um 17:29

Hallo J.Funke,

magst du ein paar Fotos deines Aufbaus hier einstellen? Ich denke, dann wird es leichter sein, deine Fragen zu beantworten. Und nebenbei können die anderen Forumisten sicherlich auch etwas von dir lernen.

Grüße,

Hagen

Geändert von Trevize am 01. April 2014 um 17:18

Ich hatte auch mal mit dem Gedanken gespielt, was ich machen würde, wenn ich eine eigen Rakete bauen würde. Und wie du sagst man muss das Rad ja nicht neu erfinden und so dachte ich mir eventuell die A2 von Werner von Braun nachzubauen. Leider gibt es nicht mehr viele Pläne, hier wäre dann auch die nötige Herausforderung.

http://www.astronautix.com/lvs/a2.htm

Sonst gibt es unendlich viele Bücher, eine ordentliche Bibliothek hat davon sicher genug. Empfehlen kann ich so recht keins, es gibt meiner Meinung nicht DAS Buch. Die NASA hat auch viel altes Zeug freigegeben. Über die Dokumentennr kommt man meist weiter.

Vllt eins mit dem ich viel gearbeitet habe: Space Propulsion Analysis and Design