Solutions d'étanchéité aérospatiales pour les missions spatiales

Par Kingston Vickers

La gestion des fluides cryogéniques est le fondement des programmes spatiaux actuels et futurs. La disponibilité de ces fluides propulsifs au lancement, dans les dépôts orbitaux et sur la surface lunaire est essentielle pour les futures missions d'exploration humaine vers Mars. Les fluides cryogéniques se trouvent dans des réservoirs de carburant sous pression et des sous-systèmes de propulsion. Il est essentiel de maintenir la pression opérationnelle de ces carburants en toute sécurité et une surpression pourrait entraîner la perte catastrophique d'un vaisseau spatial. Une autre préoccupation concernant la gestion du carburant cryogénique est un processus appelé "boil-off". L'évaporation est le terme donné aux pertes de produit des systèmes de stockage de propergol cryogénique pendant les applications de missions spatiales de longue durée.

Dans les modèles de disques de rupture de marchandises, le diaphragme se rompt lorsqu'il est exposé à des pressions dépassant sa limite. Cet élément "frangible" a un impact profond sur la capacité de ces types de disques de rupture. Les charges de choc, les vibrations au lancement, les procédures d'interruption, les cycles d'ébullition opérationnels et la nécessité d'un service à long terme rendent la dépendance à l'égard d'un diaphragme mince et singulier comme solution de surpression quelque peu déconcertante au mieux.

Qu'il s'agisse d'applications terrestres, atmosphériques ou spatiales, l'impact de la température doit être pris en compte dans la protection contre les surpressions. Des complications apparaissent lors de la spécification de la température de rupture spécifique pour la pression des disques d'éclatement conventionnels.

La pression de rupture du disque frangible dépend uniquement de la résistance physique de la fine membrane. Ces disques de commodité présentent un risque de variation élevée de la pression d'éclatement spécifiée ; une température inférieure risque d'être supérieure à la pression d'éclatement nominale, une température supérieure risque d'être inférieure à la pression d'éclatement nominale.

En obscurcissant davantage cette spécification critique, les concepteurs doivent faire leur meilleur jugement quant aux conditions qui risquent le plus de provoquer un événement de surpression.

Cela peut être extrêmement difficile à prévoir dans les cas où des réactions chimiques incontrôlées ou des défaillances inattendues de composants se produisent. (par exemple, vannes, pompes, interrupteurs, etc.)

Les disques frangibles limitent la sécurité du système et restreignent le choix quant à l'endroit où le disque peut être physiquement placé dans le système. En raison de leur sensibilité thermique, les modèles frangibles doivent être placés très près de l'endroit où se produisent les conditions de perturbation attendues. Tout décalage de l'emplacement peut entraîner un transfert de chaleur et avoir un impact négatif sur la pression d'éclatement du disque.

Selon certains rapports, une différence de température de 100° F entraîne un décalage de 20% de la pression de rupture pour les conceptions frangibles classiques.

En revanche, les conceptions avancées de disques de rupture SAFE-SHEAR™ sont immunisées contre de nombreux paramètres d'application critiques qui détruisent les disques de rupture conventionnels/frangibles. Ces disques de rupture avancés peuvent résister à des millions de cycles de chocs, de vibrations, de cycles thermiques et de bousculades jusqu'à 95% de pression de rupture. Nos capacités en matière de disques de rupture permettent aux concepteurs de fluides cryogéniques d'optimiser la conception des cylindres pour les hautes pressions, garantissant ainsi la disponibilité d'un propergol et d'un oxydant adéquats pour activer les systèmes dépendant de la pression. Notre disque de rupture avancé accomplit cela tout en empêchant la perte de produit. Nos taux de fuite sont inférieurs à 10-8 centimètres cubes standard par seconde de GHe. (sccs)