lunes, 16 de abril de 2012

XV - Acerca del efecto POGO

La palabra POGO, quizá en su primera aplicación se refiere a un juguete patentado a mediados de los 1950's que montado en él, brincaba arriba y abajo gracias a un resorte que posee en su interior. (Pogo Toy).

                                                    Juguete Pogo  (Pogo Toy)

También ha sido el acrónimo de otras aplicaciones como:
                           -Pressure Oscillation Gee Oscillation, en meteorologia.
                           -Partnership Observation Global Oceans, en ciencia.
                           -Polar Orbiting Geophysical Observatory, en geografia.
                           -Programmer Oriented Graphics Operation, en informatica e ingenieria.
                           -Project On Government Oversight, en administración gubernamental.
                           -Etc...

Más adelante se aplicó a ciertos movimientos convulsivos en un baile provocado por una música fuerte y repetitiva en que los danzantes dan saltos y chocan entre ellos. Concretamente se atribuye a un componente del conjunto "Sex Pistols" el "invento" de éstos pasos.

Pero centrándonos en el motivo de este Blog, el POGO aplicado a la motorística de los cohetes es un fenómeno indeseado que en sus inicios provocó accidentes en los vehiculos portadores. Que se sepa la primera victima reconocida fué un Redstone americano. Tambien los motores del Saturn V en la misión del Apollo 13 que sufrió este problema de manera particularmente severa con el final de una explosión de un tanque de oxígeno. Es un problema propio de los motores de combustible líquido.


                                                              Un motor del Saturn V

Esto nos hace pensar si desde un principio, cuando las alemanas V-2, que también tuvieron fracasos, ya sufrieron este fenómeno que quizá fuesen atribuidos a otras causas.

El Pogo es una oscilación vertical provocado por los depósitos de combustible y la acción del motor. Esta oscilación o vibración crea un ciclo vicioso, agitándo el combustible en los tanques, haciendo que el flujo sea irregular y el motor no funcione continuamente y que el efecto sea redundante de aceleración, perdida de alimentación, nueva aceleración y así "in crescendo" y en bucle continuo, llegando a la resonancia, realimentándose con las mismas vibraciones de la estructura y causando daños imprevisibles y catastróficos.

La delimitación del fenómeno se investigó mediante captadores de vibraciones en los diferentes lugares del cohete y determinar las causas. Las fuertes aceleraciones del despegue que se aplican al combustible de forma progresiva a medida que se vacian los depósitos hacen un "bouncing" u oscilaciones de las masas líquidas, progresivas y que van contra el fuerte empuje de los motores, en contraposición, de ahí el conflicto.

Conocido el problema llegaron las soluciones, en algunas ocasiones mediante mecanismos que amortiguan estas vibraciones en el conducto de bajada del Oxigeno desde el depósito al motor donde las vibraciones causaban el daño más destructivo. Los llamados "Sistemas de Corrección del Pogo" tambien mencionados como SCP.  Dispositivos que vemos en los Ariane 4 también en el conducto de bajada del UDMH.

Otra solución es la presurización de los depósitos o ambas soluciones conjuntamente, ésta y la del anterior párrafo. El Ariane utiliza los gases de salida de la combustión del generador de gas para la turbobomba de alimentación que utiliza los mismos combustibles del motor principal y añadiendo agua que los enfria y vaporiza para dirigirlos a la presurización de los depósitos.

Además se han instalado unos SCP en los conductos de bajada (construidos precisamente en Casa-Sevilla). En la siguiente ilustración hay una flechas y circulos que marcan dichos dispositivos reguladores y correctores.


                                                 
                               Esquema del conjunto propulsor de un Ariane 4


Ref.:  (XV) RMV / Inspirado en un articulo de la UPC firmado por nada menos que 32 personas  y la información obtenida de J.P. Livi, de SEP-Safran / NASA /

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