Moon Outpost

用于太空任务的航空航天密封解决方案

作者:金斯敦-维克斯

低温液体管理是当前和未来空间项目的基础。这些推进液在发射时、在轨道仓库中以及在月球表面的可用性,对于未来人类探索火星的任务至关重要。低温液体存在于加压燃料箱和推进剂子系统中。保持这些燃料的安全运行压力是至关重要的,超压事件可能导致航天器的灾难性损失。关于低温燃料管理的另一个问题是一个叫做 "沸腾 "的过程。沸腾是指在长期的空间任务应用中,低温推进剂储存系统的产品损失。

在商品爆破片设计中,膜片在承受超过其极限的压力时就会破裂。这种 "易碎 "元件对这些类型的爆破片的能力有深刻的影响。冲击载荷、发射时的振动、中止程序、运行中的沸腾循环,以及长期服务的要求,使得依赖一个薄薄的单一膜片作为过压解决方案充其量是有点令人不安的。

无论在地面、大气层还是空间应用中,温度的影响都必须被纳入超压保护的考虑范围。在指定传统易碎品爆破片压力的具体破裂温度时,会出现复杂的情况。

可锻铸铁圆片的破裂压力完全取决于薄隔膜的物理强度。这些商品圆片在规定的爆破压力上有很高的变化风险;较低的温度风险高于额定爆破压力,较高的温度风险低于额定爆破压力。

进一步模糊了这一关键规格,设计者必须对最有可能发生超压事件的条件做出最佳判断。

在发生失控的化学反应或意外的部件故障的情况下,这可能是非常难以预测的。(例如,阀门、泵、开关等)。

易碎盘限制了系统的安全性,也限制了对盘在系统中实际放置位置的选择。 由于其热敏感性,易碎品的设计必须放在非常接近预期破坏条件发生的地方。 任何位置上的偏移都会导致热传递,并对易碎品爆破压力产生负面影响。

有报告称,对于传统的易碎品设计来说,100°F的温差会产生20%的破裂压力偏差。

相比之下,先进的SAFE-SHEAR™爆破片设计对破坏传统/无形爆破片的许多关键应用参数具有免疫力。这些先进的爆破片可以承受数百万次的冲击、振动、热循环以及高达95%的爆破压力的荡涤。我们的爆破片能力使低温流体设计人员能够优化气缸设计以适应高压,从而确保有足够的推进剂和氧化剂来激活依赖压力的系统。我们先进的爆破片在实现这一目标的同时,还能防止产品损失。我们的泄漏率低于10-8标准立方厘米/秒的GHe。(sccs)

增强的安全功能和泄漏保护是通过其操作方法实现的。当来自液体或气体的内部压力达到预定的(和校准的)压差时,一个精确调整的贝勒维尔弹簧反转,迫使膜片进入锯齿状冲孔,从而释放出系统压力。这种运行机制使先进的爆破片能够提供显著的爆破精度。我们的SAFE-SHEAR™爆破片可以在1至10,000磅/平方英寸(0.007至690巴)的爆破压力下设置±1%,并在-457至1,000°F(-270至540°C)的温度范围内提供公差。

Animated Burst Disc

一旦冲头刺穿膜片,爆破片就会迅速释放所有压力。为了防止在有最低压力操作要求的应用中出现损失,或者在系统处于远程且无法重新充电的情况下,我们可以将泄压阀与爆破片集成在一起。我们的泄压阀可以防止所有产品压力的损失,因此允许依赖压力的部件继续运行。与其他冗余系统相比,我们的爆破片/泄压阀组件可节省多达80%的重量。

NASA认为我们这种先进的圆盘相当于两个泄压阀,让一个泄压阀满足NASA的两个容错要求(参考NASA有效载荷安全要求NHB 1700.7;NASA-JSC NSTS/ISS 18798;JCS Letter TA-88-074)。- "有效载荷的首选防爆盘设计是采用反转膜对抗切割边缘以确保破裂的设计。历史上的使用和经验表明,这种类型的防爆盘可以被认证为一种高度可靠的压力释放装置。"

爆破片的空间应用需要材料解决方案,以承受腐蚀性的火箭燃料、氧化剂和其他恶劣的液体。结构材料可以包括铝、不锈钢、超级合金和PTFE。

除了我们的载人航天应用,包括国际空间站,其他使用我们SAFE-SHEAR™技术的航天器、卫星和飞机包括。

  • RRM3轨道补充燃料任务Astronaut Thumbs Up and Satellite with K-Port Seal
  • 卡西尼号飞船
  • 哈勃太空望远镜
  • 斯皮策望远镜
  • 广域红外测量探测器
  • 火星全球测量仪
  • 重力探测器-B
  • V-22鹗式飞机/KC-390