Resumen

Hemos utilizado la tomografía de capacitancia eléctrica (ECT) para instrumentar un tanque de demostración que contiene queroseno y hemos demostrado con éxito que la ECT puede, en tiempo real, (i) medir la masa del propulsor con una precisión superior al 1% del total en una serie de campos de gravedad, (ii) visualizar la distribución del propulsor, y (iii) rastrear con precisión el centro de masa del propulsor (CoM). Hemos demostrado que la capacidad de rastrear el CoM permite determinar las fuerzas de chapoteo, y argumentamos que esto dará lugar a cambios disruptivos en el diseño de un tanque de propulsor y su uso en una nave espacial. Las pruebas en tierra, junto con los datos de las fuerzas de slosh en tiempo real, permitirán mejorar el diseño del tanque para minimizar y mitigar las fuerzas de slosh, manteniendo al mismo tiempo la masa del tanque al mínimo. Los tanques inteligentes totalmente instrumentados podrán proporcionar entradas de vectores de fuerza a un sistema de navegación inercial de la nave espacial; esto a su vez (i) eliminará o reducirá los errores de navegación, (ii) reducirá el tiempo de espera para el asentamiento incierto del chapoteo, ya que se conocerán las fuerzas de chapoteo reales, y (iii) simplificará el hardware de control del chapoteo, reduciendo así la masa total. La ECT puede ser muy adecuada para las aplicaciones de medición de líquidos en el espacio. Las mediciones son independientes y no se ven afectadas por la orientación o los niveles de g. La electrónica y los conjuntos de sensores pueden tener una masa reducida y, lo que es más importante, la técnica no disipa calor en el propulsor, lo que la hace intrínsecamente segura y adecuada para los líquidos criogénicos. Debido a las limitaciones de operar en la gravedad terrestre, no ha sido posible comprobar la precisión numérica exacta de la fuerza de chapoteo que actúa sobre la nave. Por ello, estamos llevando a cabo otro proyecto para (i) construir un prototipo de "tanque inteligente para el espacio" integrado, (ii) realizar pruebas de slosh en gravedad cero o microgravedad, (iii) desarrollar el sistema para pruebas comerciales en tierra, y (iv) calificar el ECT para su uso en el espacio.

• Materias:Reacciones químicas Minería de datos Aerodinámica Ingeniería aeroespacial Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Chemical reactions Data mining Aerodynamics Aerospace engineering Aeronautical Engineering
• Palabras claves:fuerza de slosh, diseño de tanques de propulsión, tomografía de capacitancia eléctrica, hardware de control de slosh, asentamiento incierto de slosh, tanque inteligente instrumentado, precisión numérica exacta, medidas de la masa del propulsor, centro de masa, determinación de slosh
• Keywords:slosh force, propellant tank design, electrical capacitance tomography, slosh control hardware, uncertain slosh settling, instrumented smart tank, exact numerical accuracy, measures propellant mass, centre of mass, determination of slosh