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Advanced Sensor Technologies for Cryogenic Liquid Propellant Flow Phenomena

Siegl, Martin und Gerstmann, Jens und Fischer, Alexander und Becker, David und Schmidt, Kathrin und Lindner, Gerhard und Fischerauer, Alice und Kandlbinder, Christoph und Fischerauer, Gerhard (2015) Advanced Sensor Technologies for Cryogenic Liquid Propellant Flow Phenomena. In: 66th International Astronautical Congress. International Astronautical Congress, 12.-16. Okt. 2015, Jerusalem, Israel.

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Kurzfassung

Sensors for various fluid physical quantities play a vital role in the management of cryogenic liquid propellants (hydrogen, oxygen, methane), used worldwide in launchers such as the European Ariane rockets. In addition, measurement devices are particularly central in all basic scientific fluid experimentation, investigating for instance liquid sloshing, free liquid surface movement, boiling or bubble formation. The results of these experiments in microgravity and on ground enable the efficient design of present-day cryogenic launcher (upper) stages and (as possible future applications) of long-term orbital propellant storage facilities, in-orbit refuelling stations and interplanetary cryogenic propulsion. These utilizations call for sensor technology to efficiently perform propellant mass gauging, determine fill-levels, temperature fields, phase change quantities and bubble formation in a nonintrusive fashion. An overview of various candidate cryogenic sensor technologies currently investigated by the authors is provided. Tomographic techniques based on sound waves and electrostatic fields are discussed with respect to their applicability in cryogenic liquids, potential applications areas, engineering challenges and corresponding validation tests. Fibre-optic technologies for visual observations and large scale, high resolution distributed temperature measurements are presented with first results of their validation in cryogenic liquids. New and improved insights into cryogenic liquid propellant behaviour are possible, as is shown based on experimental applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/98716/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:Copyright 2015 by Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR). Published by the IAF, with permission and released to the IAF to publish in all forms.
Titel:Advanced Sensor Technologies for Cryogenic Liquid Propellant Flow Phenomena
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Siegl, MartinDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerstmann, JensDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fischer, AlexanderDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Becker, DavidCoburg University of Applied Sciences and ArtsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, KathrinCoburg University of Applied Sciences and ArtsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lindner, GerhardCoburg University of Applied Sciences and ArtsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fischerauer, AliceUniversity of BayreuthNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kandlbinder, ChristophUniversity of BayreuthNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fischerauer, GerhardUniversity of BayreuthNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2015
Erschienen in:66th International Astronautical Congress
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:cryogenic, propellant, fiber-optic, ultrasound, CFD, tomography, sensors, measurements, hydrogen, nitrogen
Veranstaltungstitel:International Astronautical Congress
Veranstaltungsort:Jerusalem, Israel
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:12.-16. Okt. 2015
Veranstalter :International Astronautical Federation
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 - Leitprojekt - Forschungsverbund Oberstufe (alt)
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Transport- und Antriebssysteme
Hinterlegt von: Siegl, Martin
Hinterlegt am:22 Okt 2015 10:48
Letzte Änderung:31 Jul 2019 19:55

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