Почему одни реактивные колеса герметизированы газом низкого давления, а другие вакуумом?

Этот ответ и этот ответ касаются вопроса. Реактивные колеса обычно работают в вакууме или они находятся под давлением? Герметичный или вентилируемый? и они оба упоминают, что иногда инерционные колеса уплотняются газом низкого давления (инертным), а не вакуумом.

edit: я нашел следующее в Sinclair et al. SSC07-X-3, 21-я ежегодная конференция AIAA/USU по малым спутникам :

Во многих небольших колесах-сателлитах используется герметичный корпус, заполненный газом низкого давления. Внутренняя атмосфера позволяет использовать смазочные материалы для подшипников с умеренным давлением паров, а также защищает детали от загрязнения или повреждения.

Газ будет создавать дополнительное трение в системе в дополнение к трению в подшипниках (и, возможно, вихревым токам), что означает дополнительную низкую мощность. Это также означает, что если питание двигателя недоступно в течение определенного периода времени, угловой момент будет быстрее возвращаться к космическому кораблю.

Таким образом, в некоторых приложениях должна быть некоторая польза от присутствия газа.

Этот ответ говорит:

Есть проблема с жидкими смазками: они испаряются в вакууме. По этой причине большинство узлов реактивных колес герметично герметизированы инертным газом низкого давления внутри контейнера.

Но я понимаю, что испарение на самом деле больше зависит от парциального давления рассматриваемого материала в газе, а не от общего давления окружающего инертного газа. Я не понимаю, как газ может препятствовать испарению.

Поэтому я не понимаю, почему одни реактивные колеса герметизируются газом низкого давления, а другие вакуумом. Каковы компромиссы и почему в одних случаях выбирается вакуум, а в других — газ низкого давления?

Таблица ниже (открыть в новом окне для полного размера) взята из Lubrication of Attitude Control Systems и первоначально была связана здесь . Это полезный обзор предмета, а значения давления паров различных смазочных материалов (некоторые более безвредны для вакуума, чем другие) указаны в нижней строке. Стоит прочитать PDF, это хорошая презентация проблем.

В исходном PDF-файле правая часть таблицы обрезана.

введите описание изображения здесь

Я подозреваю, что испарение может быть более сложным, чем то, что вы здесь написали. В условиях высокого вакуума ускользающие молекулы смазки, скорее всего, разлетаются по прямым линиям, пока не ударятся о корпус, а затем прилипнут к нему. Наличие корпуса, заполненного газом, по крайней мере, означает, что «парциальное давление» смазки имеет смысл. Другой случай, возможно, континуума против механики неконтинуума.
Прилипание @OrganicMarble носит временный характер; если молекула испарилась один раз, она будет делать это снова и снова... так что прилипание не означает застревание навсегда. Буферный газ низкого давления может изменить время, которое молекула тратит, прежде чем столкнуться с поверхностью, с миллисекунд до секунд, но она все равно довольно быстро столкнется с поверхностью и будет иметь такую ​​же возможность прилипнуть. Таким образом, парциальное давление одинаково верно в любом случае, в вакууме или без него. Предполагая, что все они имеют одинаковую температуру, скорость, с которой они ударяются, также будет одинаковой. Тем не менее, смотрите мое сообщение в баунти-баннере.
@uhoh Это действительно сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Смазка, вероятно, будет иметь более высокую температуру «где она должна быть», чем если бы она была сброшена на корпус, поэтому испарение будет происходить быстрее. Точно так же, если смазка действительно испаряется, то она (в основном) останется в газе, и если этот газ достигнет насыщения (вспомните точку росы с водой), то он будет препятствовать дальнейшему испарению.
@MikeBrockington хорошо, насыщение происходит одинаково независимо от того, присутствует ли другой газ. Давление пара - это давление пара, и в первом случае не имеет большого значения, парциальное ли это давление (в случае атмосферы) или полное давление (в случае отсутствия дополнительной атмосферы). Если, конечно, вы не играете с Энтонокс :-)

Ответы (1)

Я думаю, вы правы, давление газа не препятствует испарению смазочных материалов. То же самое верно для воздуха и водяного пара. Если мы сжимаем воздух снаружи до 200 бар, то конденсируется много воды, но парциальное давление воды такое же, оно зависит только от температуры, а не от давления окружающей среды. Если сжатый воздух снова расширить до 1 бар, он будет очень сухим. Не повышение давления позволяет воде сконденсироваться, а потеря объема.

Но если смазочные материалы не загерметизированы внутри отсека реактивного колеса, они будут продолжать испаряться в космос до тех пор, пока в подшипниках ничего не останется. Но если отсек герметичен с газом внутри или без него, испарение смазки прекратится, когда внутри отсека будет достигнуто давление пара. Испарение останавливает не газ, а закрытый отсек.

Спасибо - я почти уверен, что давление инертного газа не мешает обычному испарению. Но мой вопрос: " Почему одни реактивные колеса герметизированы газом низкого давления, другие - вакуумом? " Могут быть более сложные транспортные механизмы, а может быть, для какого-то теплового эффекта, я не знаю. Я хотел бы знать, почему кто-то поместил газ низкого давления вокруг колеса, которое должно поддерживать фиксированную скорость вращения в течение длительных периодов времени. Может ли драг быть хорошим по какой-то причине?
Холодная сварка может быть проблемой для некоторых комбинаций материалов в подшипнике. Для некоторых комбинаций может потребоваться газ низкого давления, другие могут использоваться в вакууме. Перенос тепла от вращающихся частей в вакууме только излучением может привести к перегреву подшипников. Избыток тепла приведет к испарению смазки.
Хорошо спасибо. Похоже, мы просто спекулируем здесь. Подождем авторитетного инженерного ответа, почему именно в одни герметичные блоки вводят газ, а другие остаются герметичными под вакуумом. До тех пор @DavidHammen все еще неправ :)
@uhoh, этот вопрос все еще кажется актуальным, у кого-нибудь есть какие-то дополнительные мысли?
@Puffin Мне все еще любопытно; Хотя я не знаю, что думают другие.
герметичный корпус может быть проще сделать, если он не должен выдерживать давление целой атмосферы перед запуском.
Почему одни реактивные колеса герметизированы газом низкого давления, а другие вакуумом?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v