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Enhanced development of a catalyst chamber for the decomposition of up to 1.0 kg/s hydrogen peroxide

Bozic, Ognjan und Porrmann, Dennis und Lancelle, Daniel und May, Stefan (2016) Enhanced development of a catalyst chamber for the decomposition of up to 1.0 kg/s hydrogen peroxide. CEAS Space Journal, 8 (2), Seiten 77-88. Springer. doi: 10.1007/s12567-015-0109-x. ISSN 1868-2502.

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Offizielle URL: http://link.springer.com/article/10.1007/s12567-015-0109-x/fulltext.html#copyrightInformation

Kurzfassung

A new innovative hybrid rocket engine concept is developed within the AHRES program of the German Aerospace Center (DLR). This rocket engine based on hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB) with metallic additives as solid fuel and high test peroxide (HTP) as liquid oxidizer. Instead of a conventional ignition system, a catalyst chamber with a silver mesh catalyst is designed to decompose the HTP. The newly modified catalyst chamber is able to decompose up to 1.0 kg/s of 87.5 wt.% HTP. Used as a monopropellant thruster, this equals an average thrust of 1600 N. The catalyst chamber is designed using the self-developed software tool SHAKIRA. The applied kinetic law, which determines catalytic decomposition of HTP within the catalyst chamber, is given and commented. Several calculations are carried out to determine the appropriate geometry for complete decomposition with a minimum of catalyst material. A number of tests under steady-state conditions are carried out, using 87.5 wt.% HTP with different flow rates and a constant amount of catalyst material. To verify the decomposition, the temperature is measured and compared with the theoretical prediction. The experimental results show good agreement with the results generated by the design tool. The developed catalyst chamber provides a simple, reliable ignition system for hybrid rocket propulsion systems based on hydrogen peroxide as oxidizer. This system is capable for multiple re-ignition. The developed hardware and software can be used to design full scale monopropellant thrusters based on HTP and catalyst chambers for hybrid rocket engines.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/100294/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:This paper is based on a presentation at the 4th (International) Space Propulsion Conference, May 19–22, 2014, Cologne, Germany.
Titel:Enhanced development of a catalyst chamber for the decomposition of up to 1.0 kg/s hydrogen peroxide
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bozic, Ognjanbozic.ognjan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Porrmann, Dennisdennis.porrmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lancelle, Danieldaniel.lancelle (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
May, Stefanstefan.may (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2016
Erschienen in:CEAS Space Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:8
DOI:10.1007/s12567-015-0109-x
Seitenbereich:Seiten 77-88
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Kordulla, Wilhelmwilhelm.kordulla (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer
Name der Reihe:CEAS Space Journal
ISSN:1868-2502
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Hydrogen Peroxide, Catalyst Chamber, Hybrid Rocket Engine, Monopropellant Thruster
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben AHRES (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge
Hinterlegt von: Bozic, Dr.-Ing. Ognjan
Hinterlegt am:06 Jul 2016 16:33
Letzte Änderung:21 Nov 2023 10:28

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