Questão:
O paramagnetismo do oxigênio líquido já foi considerado no projeto de motores ou tanques?
uhoh
2016-03-03 11:23:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

NOTA: Estou perguntando se esta propriedade material alguma vez foi considerada. Eu não estou perguntando "você você acha que deveria ser considerado". Tenho certeza de que alguém considerou isso, e espero rastrear algumas informações sobre isso - um relatório, papel, até mesmo uma anedota. Como um todo, as pessoas que lançam foguetes são extremamente cautelosas e raramente pensam " bem, provavelmente não importará, então é melhor não calcularmos. " Alguém pode olhar este artigo antes de dizer que não há efeito. Procurando na Internet "gratuita" (não atrás de um acesso pago) para a suscetibilidade de LOX, encontrei um valor de Chi = 0,0035 aqui que não é realmente "pequeno" de forma alguma!

Nesta resposta a esta pergunta de física, encontrei um link para este vídeo do YouTube em que o oxigênio líquido é derramado entre os pólos de um ímã permanente de laboratório. O oxigênio líquido fica preso entre os pólos, resistindo à gravidade e à pressão da fervura nas superfícies dos pólos.

Fiquei tão surpreso quanto o cara do vídeo!

div >

Visto que LOX é "magnético" (uso coloquial), há considerações de design no tanque, transporte e motor? Os próprios componentes podem ter campos magnéticos - motores e solenóides, por exemplo. Na "ausência de peso" da órbita, existe alguma interação significativa entre um tanque parcial cheio de LOX e o campo magnético da Terra?

Outro vídeo com mais LOX "preso" desta vez (leia mais aqui):

magnetic LOX anyone?

div>
Freqüentemente, temos partes de nossa espaçonave feitas de ferro. Se isso não for um problema, por que o LOX seria?
@Hohmannfan Quantos desses são líquidos, dezenas ou centenas de milhares de quilogramas, e não pregados? Se você tem certeza que a resposta é "não, * nunca * é considerado", por favor, deixe uma resposta e eu aceito.
XD. Não tenho certeza, portanto, apenas um comentário. Ferro e LOX podem se comportar de forma diferente [carece de fontes?].
A LOX representa a maior parte da massa de um foguete até quase desaparecer. Sendo um líquido, pode responder de maneiras que uma parte sólida, sendo 1000 vezes mais leve e aparafusada, não o faria. Além de componentes internos de motores e solenóides, quais partes de seus foguetes são substancialmente ferromagnéticas?
Bem, em nossas análises do sistema de propulsão do ônibus espacial, consideramos alguns efeitos bem pequenos - como a flutuabilidade do ET na atmosfera sensível - mas não consideramos esse efeito. No entanto, as bombas e válvulas elétricas não eram comuns no sistema de propulsão principal do ônibus espacial. Exceto por alguns solenóides, a maioria das válvulas era pneumática ou hidráulica. As bombas que encheram o ET na plataforma eram elétricas, no entanto.
Obrigado pela informação @OrganicMarble. Pode ser que isso tenha sido considerado muito antes e depois se tornado um "conhecimento coletivo" geral de que não era um problema. A maioria dos motores e solenóides mantém seu fluxo dentro de qualquer maneira. Ainda assim, parece que deveria haver alguma regra geral de projeto - nenhum campo magnético acima de 1 kg em tanques LOX e linhas de transferência apenas por exemplo, por precaução.
Eu encontrei um estudo sobre os efeitos da aplicação de um ímã em um motor de foguete: [Efeito do Paramagnetismo e Diamagnetismo no Desempenho Teórico do Foguete] (https://www.researchgate.net/publication/245435600_Effect_of_Paramagnetism_and_Diamagnetism_on_Theoretical_Rocket_Performance). Não encontrei estudos sobre o uso de ímãs para expansão, ou a influência do campo magnético da Terra no oxigênio líquido em um tanque em órbita.
Obrigado por isso - vou dar uma olhada. Acho que vai abordar principalmente a dinâmica da combustão, ao invés de armazenamento e transporte refrigerados, mas é um bom começo. Ullage é uma boa escolha !! Isso é interessante! Acontece que (eu encontrei uma caixa com versos de envelope em branco), se alguém não estiver com muita pressa - ou seja, se você * não * estiver no meio da separação de estágio / ignição do segundo estágio - e você tiver alguma energia elétrica sobressalente, O enchimento LOX é certamente possível e pode ser bastante suave. Infelizmente, parece que H2, querosene e a maioria dos outros combustíveis potenciais não serão tão cooperativos.
@Hobbes Sim - esta é praticamente uma resposta "sim, foi considerada". Obrigado por analisar todas essas outras coisas também!
Quatro respostas:
PearsonArtPhoto
2016-03-03 19:19:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

LOX é paramagnético, não totalmente magnético. O que isso significa? É necessário um ímã extremamente grande para ter qualquer efeito. A única consideração de projeto que precisaria ocorrer seria não ter um ímã poderoso perto da válvula do propulsor, ou realmente em qualquer lugar perto dela. Não teria nenhum propósito real útil para isso e, portanto, não é necessário. O magnetismo desses materiais paramagnéticos é dificilmente mensurável com equipamentos muito sensíveis.

Eu adicionei um comentário no início da pergunta para reiterar que estou procurando informações sobre * ser * considerado e não * você acha que deveria ser considerado. *
O paramagnetismo é linear, então os efeitos são proporcionais. Uma afirmação como "... ímã extremamente grande para ter qualquer efeito" é simplesmente errada. Minha pergunta é sobre como os engenheiros abordaram essa propriedade do material - já que há dezenas ou centenas de toneladas dela em questão. Espero encontrar algumas respostas de engenharia que usem matemática, e não apenas palavras fortes. * School for Champions * tem algumas informações interessantes, obrigado por isso! Mas, para esta questão em particular, gostaria de me limitar às discussões quantitativas.
Nos vídeos, vemos um professor levitar gramas de LOX com um ímã permanente da sala de aula (sim, o segundo é grande, mas isso é apenas para obter uma área maior do pólo). Os campos têm provavelmente cerca de 5 kilogauss. Isso realmente não está de acordo com "* mal mensurável com equipamentos muito sensíveis *" - são gramas flutuando contra 1 G de gravidade! Acho que o problema é que a maioria das tabelas de suscetibilidade mantêm a temperatura constante, então elas comparam o oxigênio * gás * com outros sólidos. O líquido é aproximadamente 1000 vezes mais denso e, ao contrário do ferromagnetismo, que é um fenômeno coletivo, ele geralmente escala apenas com a densidade - átomos por volume.
... e escalas como 1 / T dando outro fator de aproximadamente 3.
Almaadin
2017-05-10 20:52:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Confira este artigo e as fontes citadas: Simulação de reorientação de LOX usando posicionamento magnético positivo https://link.springer.com/article/10.1007/BF02908417 Parece que foi estudado.

Além disso:

O resumo da Simulação de posicionamento magnético positivo para sistemas de gerenciamento de fluidos baseados no espaço ( https: // doi .org / 10.1016 / j.mcm.2010.01.002) Jeffrey G. Marchetta, Amanda P. Winter, Mathematical and Computer Modeling, 51, (9–10), maio de 2010, 1202-1212

Estudos experimentais e computacionais mostraram que um campo magnético suficientemente forte pode influenciar um líquido magneticamente suscetível. Uma simulação aprimorada integra um modelo de campo eletromagnético e um modelo de fluxo incompressível para prever a reorientação de fluido usando campos magnéticos realistas. Campos de fluxo são apresentados incorporando vários campos magnéticos realistas para verificar e validar a conectividade dos modelos integrados.

As conclusões são tiradas sobre a fidelidade da simulação integrada na modelagem de fluxos de fluidos induzidos magneticamente. A simulação é usada para modelar a aplicação do posicionamento magnético positivo de LOX em um experimento de gravidade reduzida utilizando um campo magnético realista. São apresentadas previsões de experimentos pré-vôo do desempenho do campo magnético na reorientação da LOX e são feitas recomendações para projetos futuros.

O artigo aborda cálculos de dinâmica de magnetofluido significativos e descreve uma proposta Experiência de voo da aeronave parabólica ORBITEC MFM LOX .


A foto foi tirada em gravidade terrestre. Na mictrogravidade, a LOX tentaria escalar todo o ímã, que provavelmente precisaria ser protegido pelo quartzo.

enter image description here

acima: "Fig. 4. Perfil LOX para um contêiner de quartzo de 0,0962 m de comprimento e 0,0354 m de altura com um enchimento de fluido de 30% influenciado por um ímã NdFeB." aqui.

enter image description here

acima: "Fig. 7. Altura da superfície livre medida ao longo do comprimento do recipiente de quartzo." aqui.

Ei, isso é fantástico! Afinal, não sou louco, ou pelo menos não sou o único :) Só poderei ler isso por alguns dias. Se você puder incluir algumas citações usando aspas em bloco (você adiciona um ">" no início de cada parágrafo), isso realmente tornaria esta resposta mais valiosa.
Na verdade, se este é o mesmo trabalho ou semelhante, você também pode adicionar este link à sua resposta. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.616.8302&rep=rep1&type=pdf Algumas capturas de tela das figuras também seriam excelentes. Ah, isso é em 2010 e ** não tem acesso pago!: ** http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0895717710000087
Almaadin, é bom ver que você foi capaz de ajudar o OP, mas para garantir o futuro, exigimos que nossas respostas sejam um pouco mais elaboradas. Se você pudesse trazer mais informações de suas fontes para esta resposta, ajudaria a torná-la mais apropriada para o site.
@called2voyage Eu adicionei alguns. Embora Almaadin devesse, achei que seria bom ter certeza de que os futuros leitores possam ver alguns detalhes por trás do que está acontecendo.
user32569
2019-07-28 07:05:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Os tanques de oxigênio no Saturn V tinham pás anti-turbulência para evitar que o lox formasse vórtices. Eles eram considerados indesejáveis ​​tanto para fins de fluxo quanto para evitar campos magnéticos dispersos.

Meu pai dirigia a fábrica de lox na área de foguetes de Woomera, na Austrália. Ele me disse que os tubos lox para os foguetes Blue Streak e Black Knight tinham que ser aterrados para evitar faíscas de EMF desenvolvidas por lox fluindo através deles.

SE - stop firing the good guys
2016-03-03 14:53:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bem, pelo menos eu não estaria preocupado com o campo magnético da Terra. O motivo é o seguinte: há muitos pequenos ímãs a bordo da ISS, usados ​​em centenas de pequenos experimentos. Esses ímãs são transportados para lá com foguetes. Um ímã de geladeira típico tem cerca de 5mT, cerca de 100 vezes mais forte que o campo magnético da Terra. Se aqueles ímãs fossem perigosos de transportar para a estação, eles não teriam feito isso.

Além disso, existem muitas outras partes magnéticas em um foguete, por exemplo, aquelas feitas de aço. Eu nunca ouvi falar sobre o campo magnético da Terra causando problemas por causa disso. Porém, pequenas partes de metal não são líquidas e não representam a maior parte da massa do foguete, de modo que não é necessário um argumento válido.

Os ímãs ao redor de um duto podem aumentar a resistência nele, mas como mostrado no vídeo, os ímãs mal neutralizam a gravidade normal. Os dutos são geralmente de alta pressão, tornando a força que empurra a LOX muito maior do que os ímãs podem resistir.

Isso já foi considerado? Bem, agora você tem :)

Obrigado pelo seu tempo, mas minha pergunta foi formulada com cuidado. Eu * não * estou perguntando se * você * consideraria isso, estou perguntando "* O paramagnetismo do oxigênio líquido já foi considerado no projeto de motores ou tanques? *". Tenho certeza de que realmente foi considerado! Provavelmente mais de um cálculo foi feito e possivelmente existe um relatório. Você também não deve comparar mais de 10.000 kg de um líquido criogênico de missão crítica com um ímã de geladeira.


Estas perguntas e respostas foram traduzidas automaticamente do idioma inglês.O conteúdo original está disponível em stackexchange, que agradecemos pela licença cc by-sa 3.0 sob a qual é distribuído.
Loading...