ADVANTAGES OF HIGH-TEMPERATURE GENERATOR PRESSURIZATION OF LPG TANKS

  • Roman Petrenko Yuzhnoye State Design Office
Keywords: LIQUID PROPULSION SYSTEMS, TANK PRESSURIZATION SYSTEMS, LIQUEFIED NATURAL GAS

Abstract

Propellant tank pressurization systems are one of the most important and science-intensive parts of the propulsion system, the design of which significantly affects the LV mass perfection, the launch complex composition and the scope of its experimental development. The use of LOX-LNG propellants is promising due to the lower cost of LNG compared to kerosene, increased calorific value and other advantages that make it possible to reduce the cost of LV launch. However, in case of developing systems for supplying LNG for propulsion systems, at present (“Starship” launch vehicle, for example), it is not envisaged to use high-temperature generator systems for pressurizing tanks, which have structural simplicity, reliability and minimum weight. The use of these systems in a number of LVs made it possible to significantly simplify the designing propulsion systems, and to improve the energy characteristics of rockets in general. At the same time, the evaporative pressurization system used in Starship LV is known for a number of drawbacks, which significantly complicate the design of the propulsion system and increase its mass. A comparative study of the generator and evaporative systems for LNG tanks pressurization is shown, and their design features and the impact on the labor intensity of creating a propulsion system are considered. The composition of the combustion products was evaluated and the optimal operating mode of the generator was selected. Using a proven calculation method, the main characteristics of the considered pressurization systems were determined, their joint comparison confirms the significant advantage of high-temperature generator pressurization of LNG tanks, in terms of increasing the energy characteristics of the LV.

Author Biography

Roman Petrenko, Yuzhnoye State Design Office

Инженер-конструктор.

Сфера интересов – проектирование систем подачи топлива в жидкостные двигательные установки.

References

Пилипенко В. В., Заданцев В. А. Натанзон М. С. Кавитационные автоклебания и динамика гидросистем. Москва: Машиностроение, 1977. 287 с.

Михальчишин Р.В. Особенности пневмогидравлической системы подачи при использовании криогенных компонентов топлива кислород-метан. Космическая техника. Ракетное вооружение. 2017. №2. С. 35-40.

SpaceX - Starship: веб-сайт. URL: https://www.spacex.com/vehicles/starship/ (дата обращения: 16.10.2020).

Vulcan – Centaur: веб-сайт. URL: https://www.ulalaunch.com/rockets/vulcan-centaur (дата обращения: 16.10.2020).

Ariane 6 – Arianespace: веб-сайт. URL: https://www.arianespace.com/ariane-6 (дата обращения: 16.10.2020).

Беляев Н. М. Системы наддува топливных баков. Москва: Машиностроение, 1976. 335 с.

Pressurization systems for liquid rockets // NASA Lewis Research Center, Cleveland, 1975. – 175 p.

Detailed Diagram of the Raptor Engine (ER26, gimbal): веб-сайт. URL: https://amp.reddit.com/

/r/spacex/comments/cxkrtb/detailed_diagram_of_the_raptor_engine_er26_gimbal/ (дата обращения: 16.10.2020).

Ракетные системы РВСН. От Р-1 – к Тополю-М. 1946 – 2006 гг. Сборник материалов о развитии ракетного оружия в СССР и РФ. Составитель Г.И. Смирнов. Смоленск, 2006. 446 с.

Трусов Б. Г. Термодинамический метод анализа высокотемпературных состояний и процессов и его практическая реализация: Дисс. докт.техн.наук / МГТУ. Москва, 1984. 292с.

Катализатор, способ его приготовления и способ получения синтез-газа из метана: пат. 107332 РФ : МПК A01D 41/02, A01D 41/04, A01D 45/02. № 2009/000136; заявл. 20.03.2009; опубл. 23.09.2010.

Геращенко И. О. Эффективный метод получения синтез-газа паровой и пароуглекислотной конверсией метана: Дисс. канд. техн. наук. / Российский Государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина. Москва, 2012. 126 с

Меркулов А. П. Вихревой эффект и его применение в технике Москва: Машиностроение, 1969. 185 с.

Спосіб наддування парами кисню бака с рідким киснем: пат.119392 Україна: МПК B64D 37/24, F02k 9/50/ Мітіков Ю.О. – №а201710283; заявл. 24.10.17; опубл. 25.04.19 , бюл.8. – 5с.

Митиков Ю. А., Иваницкий Г. М. Расчет параметров системы наддува с учетом взаимодействия струи газа с компонентом топлива. Холодильна техніка і технологія. 2012. №3. С.46 – 50.

Кутателадзе С. С. Справочник по теплопередаче. Ленинград. 1959.

Published
2021-10-20
How to Cite
Petrenko, R. (2021). ADVANTAGES OF HIGH-TEMPERATURE GENERATOR PRESSURIZATION OF LPG TANKS. Journal of Rocket-Space Technology, 28(4), 54-61. https://doi.org/10.15421/452007
Section
Engines and power plants