2. Pogo-Suppressor
Der sogenannte
POGO-Effekt entsteht durch fortgeleitete Vibrationen der Triebwerke. Dadurch kommt es zu niedrigfrequenten Längsoszillationen des Treibstoffes in den Treibstoffleitungen oder zum Schwappen des Treibstoffes im Tank einer Rakete. Dies kann zu bedrohlichen Ausfällen, wie dem Abreißen des Treibstoffflusses zu den Triebwerken, führen.
Für das Space Shuttle wurde erstmals ein Pogo-Suppressor als Teil des Haupttriebwerkes entwickelt. Der Pogo-Suppressor verhindert die Übertragung der niedrigfrequenten Fließoszillationen in die Hochdruck-Turbopumpen und dadurch Schwankungen des Hauptbrennkammerdruckes und des Triebwerksschubs. Bei den Haupttriebwerken des Space Shuttle unterdrückt ein teilweise gefüllter Gasakkumulator diese Fließoszillationen. Der Gasakkumulator befindet sich zwischen Niederdruck-Sauerstoff-Turbopumpe und Hochdruck-Sauerstoff-Turbopumpe und ist mit Flanschen an der Versorgungsleitung der Hochdruck-Sauerstoff-Turbopumpe angebracht. Als Teil des Triebwerkes ist der Suppressor als Breitbandfilter zur Änderung der Frequenz der Sauerstoffversorgungsleitungen konstruiert.
Anordnung des Pogo-Suppressors im Haupttriebwerk und Schnittzeichnung. (Photo: Jim Fenwick) |
Das System besteht aus einem 17 dm3 (etwa die Größe eines Basketballes) großen kugelförmigen Akkumulator mit innerer Standröhre, einem Heliumvorladungsventil, einem Versorgungsventil für gasförmigen Sauerstoff und zwei Rezirkulationsisolierungsventilen, von denen sich eines im Orbiter befindet.
Der Akkumulator wird während des Herunterkühlvorgangs des Triebwerks teilweise durch Flüssigwasserstoff gekühlt. Er wird bis zum Überlaufspiegel der Standröhre gefüllt, was ausreicht, um einen Gasrückstrom zum Zeitpunkt des Triebwerksstarts zu verhindern.
Während des Triebwerksstarts wird der Akkumulator 2,4 Sekunden nach dem Startkommando zunächst mit Helium geladen, um einen Pogo-Schutz zu gewährleisten bis der Treibwerkswärmeaustauscher arbeitet und gasförmigen Sauerstoff liefert. Während des Triebwerkslaufs wird der Akkumulator durch einen kontinuierliche Fluß gasförmigen, 204 o C heißen Sauerstoffs aus dem Wärmeaustauscher versorgt, dessen Menge durch den Triebwerkszustand bestimmt wird.
Der Akkumulator wird bis zur Überlauföffnung der Standröhre mit flüssigem Sauerstoff gefüllt, dessen Spiegel durch die Standröhre im Akkumulator als Überlauf geregelt wird. Über die Standröhre wird die Füllmenge an gasförmigem Sauerstoff über den Leistungszustand des laufenden Triebwerks reguliert. Das System ist so konfiguriert, daß der gasförmige Sauerstoff durch eine niedrigen Flußrate ergänzt und eine ausreichende Füllung gasförmigen Sauerstoffs zum Zeitpunkt der maximalen Druckabnahme in der Verbindungsleitung von Nieder- und Hochdruck-Sauerstoff-Turbopumpe gewährleistet wird. Dadurch werden Unterschiede im Druck des Sauerstoffs in der Versorgungsleitung der Hochdruck-Sauerstoff-Turbopumpe ausgeglichen.
Während nahezu des gesamten Fluges sind somit gasförmiger heißer und flüssiger kalter (minus 184 o C) Sauerstoff in direktem Kontakt. Um die Gasmenge im Suppressor konstant zu halten, wird diese Mischung aus gasförmigem und flüssigem Sauerstoff kontinuierlich über die Sauerstoffentleerungsleitung des Triebwerks zum LPOTP-Einlauf zurückgeführt.
Der Pogo-Akkumulator wird bei Brennschluß des Triebwerks mit Helium druckbeaufschlagt, um einen positiven Druck am HPOTP-Einlaß zu gewährleisten, der ein Überdrehen der HPOTP im Vakuum verhindert.
Quellen:
Jim Fenwick: POGO. Threshold. Technical Articles by Boeing Rocketdyne, 1992
letztes Update: 25. Oktober 2004, 00:14:17
