Vývoj nových technologií pro kryogenní raketové motory nízkého výkonu
Nové technologie pro kryogenní raketové motory
Trvání projektu: 2009 až 2012
Vedoucí projektu: Prof. Pavel Ripka
Technický řešitel a manažer: Dr. Vojtěch Petrucha
V rámci projektu In Space Propulsion -1 (ISP-1) se řešilo několik témat spadajících do oblasti kryogenních raketových motorů - spalování kryogenních pohonných hmot, kompatibilita, tribologie a křehnutí materiálů, akumulátory tepla a také elektrická palivová čerpadla. Naše skupina řešila instrumentaci pro on-line a off-line diagnostiku elektrického palivového čerpadla. Vyvíjené čerpadlo mělo maximální výkon přibližně dva kilowaty, přičemž při návrhu byla uvažována použitelnost pro čerpání kapalného vodíku nebo kapalného methanu, vlastní testování probíhalo z bezpečnostních a ekonomických důvodů s použitím kapalného dusíku. Celkem bylo přečerpáno přes 10 000 litrů LN2 v průběhu mnoha testů. Při vývoji čerpadla byly vyvíjeny a ověřovány mimo jiné tyto technologie: specifický elektrický motor, speciální bezkontaktní fóliové ložisko, kuličkové ložisko, miniaturní senzorické vybavení a hydraulika čerpadla. Pro provedení testů bylo na Universitě v Lutychu vytvořeno kompletní testovací pracoviště zajištující dodávku a odvod médií, řízení a monitorování testu.
ČVUT mělo za úkol vývoj a dodávku senzorického vybavení pro modul čerpadla, vysokofrekvenční záznam dat, jejich online vizualizaci, zpracování a vyhodnocení po ukončení testu. Pro celkové řízení testů a monitorování „nízkofrekvenčních“ veličin (teploty, tlaky, průtoky) byl rozšířen a upraven již existující ověřený systém Lutyšské univerzity.
Na čerpadle se monitorovala teplota v několika bodech (plášť kuličkového ložiska, prostor motoru, pláště, senzorického modulu), tlaky na vstupu, výstupu a uvnitř konstrukce čerpadla, vibrace, házení rotoru, úhlová poloha (otáčky) rotoru, proudy motorem a další. ČVUT dodalo kompletní vybavení pro zpracování analogových signálů vlastní konstrukce zohledňující specifické požadavky daného projektu a zařízení pro digitalizaci a prezentaci naměřených dat včetně software založené na platformě NI (LabView, LabWindows).
České vysoké učení technické v Praze
ČVUT v Praze je nejstarší technickou univerzitou v České republice, Fakulta elektrotechnická poskytuje skrze své bakalářské, magisterské a doktorské studijní programy kompletní vzdělání v oblasti elektrotechniky a informatiky. Spolupracuje s průmyslem na řešení konkrétních problémů, řeší projekty základního a aplikovaného výzkumu s domácím i zahraničním financováním. Katedra měření je jednou ze sedmnácti kateder FEL, v jejím rámci pracuje mnoho skupin se specifickým zaměřením, např. senzorika obecná a zaměřená na magnetické pole, metrologie, vestavné systémy, videometrie, nedestruktivní diagnostika, letecká a kosmická technika a další.
Co vám účast v projektu přinesla?
„Při řešení projektu jsme přímo spolupracovali s firmou Snecma - dodavatelem raketových motorů pro nosiče Ariane a elektrických iontových motorů pro družice, tedy špičkou v daném oboru. Díky tomu jsme měli možnost poznat mnohé technologie, procedury, projektové řízení typické pro tento segment průmyslu, což bylo v mnoha ohledech neocenitelné. V rámci projektových schůzek jsme navštívili několik pracovišť, kde probíhá špičkový výzkum v dané oblasti. Důraz na vysokou kvalitu odvedené práce, dodržení termínů i administrativa projektu kladly na tým velké nároky. Zkušenosti získané při řešení projektu dále uplatňujeme při výuce, vedení studentů a řešení dalších projektů na ČVUT.“