[发明专利]用于低温液体的动力燃料容器

说明书

本发明涉及一种动力燃料容器、尤其是用于储存空间飞行器工作所用的低温液体的容器，具有一种作为输送介质使用的驱动气体以及具有呈可重复充注的储备器形式的至少一个取出装置，在所述动力燃料容器中在利用表面张力的情况下引起动力燃料与驱动气体的分离。

在空间飞行器中，驱动气体经常用于将动力燃料从动力燃料容器输送到燃烧室或反应室。对于低温液体，作为驱动气体通常使用氦(He)，氦对动力燃料罐加载并且氦由此将动力燃料压到通到各自的发动机的管道系统中。在例如由DE 101 17 557 A1公知的这种容器中重要的是在此作为输送介质使用的驱动气体与到达发动机中的动力燃料之间的完全且可靠的分开，因为所述动力燃料在其点火时必须绝对不夹杂外界气体。

由于在重量较小的同时其效率较高，低温动力燃料可能优于传统的液态动力燃料，例如MMH。但在低温动力燃料中不利的影响是，与传统的动力燃料不同，这种低温动力燃料不能在室温下储存。也被称为LH2的液态氢例如在约30K的温度时转变到气态，由此，动力燃料容器的足够的隔热是必要的，以便保证足够时间段上的储存能力。类似情况也适用与LH2一同使用并且储存在分开的容器中的液态氧(LOX)。由于主要通过太阳辐射和热部件例如发动机造成的热量引入，在储存时间较长的情况下动力燃料容器的隔热是必要的。

与使用能储存的非低温动力燃料不同，在低温动力燃料中，通常较热的容器壁可导致在容器壁附近液体沸腾，由此使无气泡的动力燃料输送变难。因此，尤其是构成取出装置的储备器的用于避免在储备器内部形成气体的隔热和设置在储备器中的引导板的构型对这种容器提出了特别的要求。这些引导板在此这样设置在储备器内部，使得液体在储备器中稳定地定位并且气体泡从储备器被驱出返回到容器中。通过毛细压力的局部变化支持这种保持作用。

一个附加问题是在失重状态下无气泡的动力燃料输送。无气泡的动力燃料输送例如可以通过借助于所携带的辅助火箭的预加速度来实现。该预加速度于是引起液体在排出管附近的重新定向和定位。点火过程在此首先包括：将管路系统冷却到工作温度的冷却阶段接着进行发动机的真正点火阶段。在冷却阶段，最大程度上冷的液态动力燃料从动力燃料容器输送到管路系统中。并且对于该冷却阶段，本发明也可以不受限制地提供动力燃料。仅当在冷却到工作温度之后整个系统无气泡时才进行发动机的点火。

本发明的任务在于，这样构造开头所述类型的动力燃料容器，使得该动力燃料容器在使用低温动力燃料时除了预加速度外通过利用静压力以及毛细力保证无气泡的动力燃料输送。

本发明通过一种动力燃料容器来解决该任务，在该动力燃料容器中，取出装置设置在容器壁的外侧上的下部区域中。该储备器通过容器壁中的优选圆形的开口与动力燃料容器的内部相连接，由此，液体可流动到储备器中。

在本发明的优选实施形式中，储备器设置有一个隔热装置以及一个热量捕集器并且由此尤其适用于环形的容器以及具有中间底部的容器，这种容器以类似形式例如作为LH2容器用于或者将来用于Ariane 5的低温末级ESC-A中或计划的ESC-B中。

在根据本发明的动力燃料容器中设置的取出装置的构型在此具有优点：该取出装置即使在绕容器纵轴线的旋转率非常高的情况下也能够给装备有这种容器的火箭级输送动力燃料。因此，即使在该级的非正常特性的情况下也保证可靠的动力燃料输送。已经完全组装好后，可以在一个分开的测试台中来检验根据本发明的取出装置。另外，在动力燃料容器内部不需要其它构件，而是将取出装置作为分开的构件在外部安置在容器壁上。在大容器中，如在Ariane 5的ESC-A LH2容器中，容器壳通常由几个区段组成，由此，在容器壳组装好之前可以将储备器压入到这些区段中的一个中。

放弃预加速度并且由此放弃携带分开的辅助火箭可实现附加的重量节省并且因此可实现在多次再点火时较高的有效负荷。储备器保证动力燃料在排出口处稳定地定位并且不限制再点火的次数，在容器中的剩余充填度非常小的情况下也不限制。因此，可能的再点火的次数仅仅取决于相应所需的动力燃料量。根据本发明的容器在此以相同方式不仅适用于保存低温动力燃料、如LH2，而且适用于保存LOX形式的液态氧。

下面要借助于附图中所示的实施例对根据本发明的动力燃料容器进行详细说明。附图表示：

图1具有取出装置的LH2动力燃料容器的一个局部，

图2根据图1的取出装置，从上面观察并且在筛适配器的区域中被剖开，

图3根据图1和图2的取出装置的一个局部的三维视图，以及

图4根据图1至图3的取出装置内部的排出管的一个局部，该排出管构造成所谓的热管。