Tnsp és üzemanyag boom
A készülék LPRE-jének meglehetősen sokféle változata létezik, működésük fő elvének egységével. Tekintsük a készüléket és az LPRE elvét egy olyan kétkomponensű motorra, amelynek szivattyúteljesítménye a leggyakoribb, és amelynek rendszere klasszikus. Az LRE egyéb típusai (a három komponens kivételével) a megfontolt egyszerűsített változatok, és leírásukban elegendő egyszerűsítésre utalni.
Az 1. ábrán. Az 1. ábra egy folyékony rakétamotor sematikus ábrázolása.
Hajtóanyagok - üzemanyag (1) és az oxidálószer (2) tápláljuk a tartályok a centrifugális szivattyúk (3, 4) által meghajtott gázturbina (5). Alatt nagy nyomású üzemanyag szolgáltatott alkatrészek a fúvókafej (12), - a csomópont, amely kiszolgálja a fúvókát, amelyen keresztül a komponensek fecskendeznek be az égéstérbe (13) összekeverjük, és elégetjük és melegítjük magas hőmérsékleten gáznemű munkaközeget, amely kitágul a fúvóka, elvégzi a munkát és átalakítja a gáz belső energiáját az irányított mozgásának kinetikus energiájává. A fúvókán (14) keresztül a gáz nagy sebességgel jár, és a nyomást a motorhoz továbbítja.
A V-2 rakéta rakétamotorának turbószivattyú-szerelvénye (TNA) a szakaszban. A turbinák forgórésze középen van. A szivattyúk rotora mindkét oldalán
Az üzemanyag rakéta motor rendszer tartalmazza az összes elemet szolgáló, hogy tüzelőanyagot szállít az égéstérbe - tüzelőanyag-tartályok, csővezetékek, egy turbószivattyú egység (TPU) - álló szerelvény szivattyúk és turbinák szerelt egyetlen tengelyen, a fúvóka és a szelepek szabályozzák az üzemanyag-ellátás .
A tüzelőanyag-ellátás szivattyúzása nagy nyomást eredményezhet a motorházban, tíz atmoszféra és 250 atm (LRE 11D520 LV Zenit) között. A nagynyomás a munkaközeg nagyobb mértékű terjeszkedését biztosítja, ami előfeltétele a nagy fajlagos impulzus érték elérésének. Ezenkívül az égéskamrában magas nyomás mellett a motornyomás legjobb értékét érik el - a tolóerő aránya a motor súlyához viszonyítva. Minél nagyobb a paraméter értéke, annál kisebb a motor dimenziója és tömege (ugyanabban a tolóerőnél), annál nagyobb a tökéletesség mértéke. A szivattyúrendszer előnyei különösen nyilvánvalóak a nagy nyomású LRE-ben, például a hordozható járművek meghajtási rendszerében.
Az 1. ábrán a THA turbinából származó kipufogógázokat a fúvókafejön keresztül az égetőkamrába az üzemanyag-komponensekkel (11) együtt tápláljuk. Ezt a motort zárt hurkú motornak nevezik (egyébként - zárt ciklussal), amelyben az összes üzemanyag-fogyasztás, beleértve a TNA hajtásban használt energiát is, áthalad az LPRE égési kamráján. A turbina kilépőnyílásánál a nyomásnak nyilvánvalóan magasabbnak kell lennie, mint az LPRE égési kamrájában, és a turbinát szállító gázgenerátor (6) bemeneténél még nagyobb. (- feleslegben üzemanyag, hogy csökkentsék a termikus terhelést a turbina egy másik komponensek aránya általában), hogy megfelel ezeknek a követelményeknek, az azonos alkatrészek, mint tüzelőanyag (nagy nyomású), amely működik önmagában LRE használhatjuk, hogy a turbina.
A zárt ciklus alternatívája egy nyitott ciklus, amelyben a turbina kipufogógáz közvetlenül a környezetbe kerül elágazó csövön keresztül. Végrehajtása a nyílt ciklusú technikailag könnyebb, mert a munka nem kapcsolódik a turbina bővítő operatőri munka, és ebben az esetben a TNA akár saját független üzemanyag-ellátó rendszer, amely egyszerűsíti az indítási eljárás során a meghajtási rendszer. De a rendszer zártláncú kissé jobb fajlagos impulzus, és ez teszi a tervezők leküzdeni a technikai nehézségek azok végrehajtásáról, különösen a nagy motorok rakéták, amelyek különösen magas követelményeket támaszt ez a mutató.
Az 1. ábrán látható áramkörben. 1 egy THA szivattyú mindkét komponenst, amely megengedett abban az esetben, ha az összetevők arányos sűrűséggel rendelkeznek. A rakéta tüzelőanyag-összetevőként használt legtöbb folyadék esetében a sűrűség 1 ± 0,5 g / cm3 tartományban változik, ami lehetővé teszi egy turbó hajtás használatát mindkét szivattyú esetében. Kivételt képeznek a folyékony hidrogén, amely 20 ° K hőmérsékleten 0,071 g / cm3 sűrűségű. Az ilyen könnyű folyadékhoz olyan szivattyú szükséges, amely teljesen más jellemzőkkel rendelkezik, beleértve a sokkal nagyobb forgási sebességet is. Ezért, ha a hidrogént tüzelőanyagként használják, minden komponenshez független TNS-t biztosítunk.
Alacsony tolóerő (és ennélfogva alacsony üzemanyag-fogyasztás) turbószivattyú egység túlságosan „keménykezű” elem romló tömeg jellemzi a meghajtási rendszer. Egy alternatív szivattyúzó üzemanyagrendszer szolgál kizárási, amelyben a tüzelőanyag-áram az égéstérbe biztosítja töltőnyomás a tüzelőanyag-tartályok által termelt sűrített gáz, rendszerint nitrogén, amely nem gyúlékony, nem mérgező, nem oxidálószerrel, és viszonylag olcsón gyártható. A nyomás alá helyezés tartályok folyékony hidrogén, hélium használunk, mint a többi gáz hőmérsékleten folyékony hidrogén kondenzáljuk, és átalakulnak folyékony.
Figyelembe véve a motor mûködését egy kiszorításos tüzelőanyag-leadó rendszerrel az 1. ábrán látható áramkörbõl. 1 TSNA megszűnt, és a tüzelőanyag-összetevők felől a tartályok közvetlenül a fő rakéta motor szelepek (9) és (10). A nyomás a tartály áthelyező takarmány magasabb lesz, mint az égéstérben, kannák - erősebb (és nehezebb), mint abban az esetben az üzemanyag-szivattyú rendszer. A gyakorlatban az üzemanyag-ellátással rendelkező motor égési kamrájában a nyomás 10-15 ° C-ra korlátozódik. Jellemzően az ilyen motorok viszonylag kicsi vontatással rendelkeznek (10 tonna alatt). Az előnyök a leszorító rendszer egyszerű konstrukció és a motor fordulatszámát, válaszul a ravaszt parancs, különösen abban az esetben, hipergol hajtóanyag alkatrészeket. Az ilyen motorok az űrszondák manőverezésére szolgálnak a világűrben. Méretkizárásos rendszert alkalmaztuk mindhárom meghajtási Hold Apolló - overhead (Rod 9760 kg), a leszálló (Rod 4760 kg), és a felszállás (Rod 1 950 kg).
A V-2 rakéta rakétamotorának turbószivattyú-szerelvénye (TNA) a szakaszban. A turbinák forgórésze középen van. A szivattyúk rotora mindkét oldalán
Az LPRE elindítása egy felelős művelet, amely súlyos következményekkel járhat abnormális helyzetek végrehajtása során.
Ha az üzemanyag komponensei öngyulladnak, vagyis kémiai égési reakcióba lépnek, és fizikai érintkezésbe kerülnek egymással (pl. Heptil / salétromsav), az égési folyamat megindítása nem okoz problémát. De abban az esetben, ha az alkotórészek nem ilyenek, szükség van egy külső gyújtóindítóra, amelynek működését pontosan össze kell hangolni a tüzelőanyag-összetevőknek az égéstérhez történő eljuttatásával. Az el nem égett üzemanyag-keverék nagy romboló hatású robbanóanyag, és a kamrában való felhalmozódása súlyos balesetet fenyeget.
Az üzemanyag meggyulladása után az égés folyamatos folyamatának fenntartása önmagában történik: a tüzelőanyag, amely újra belép az égéstérbe, a korábban bevezetett részek égése által okozott magas hőmérséklet meggyullad.
Az égési kamrában lévő tüzelőanyag kezdeti gyújtására az LPRE bevezetésekor különböző módszereket alkalmaznak:
A használata piroforos komponensek (általában a kiindulási foszfor-gyúlékony, piroforos reagáltatjuk oxigén), amely az elején a motor beindítása vezetjük be a kezelőkamrába egy speciális, további kiegészítő injektor a tüzelőanyag-rendszer, és a megkezdése után az égési táplált fő komponenseket. Egy további üzemanyagrendszer jelenléte bonyolítja a motor berendezését, de lehetővé teszi annak ismételt újraindítását.
Elektromos gyújtó a keverőfej közelében lévő égőkamrába helyezve, amely bekapcsoláskor elektromos ív vagy nagyfeszültségű szikrakibocsátások sorozatát hozza létre. Egy ilyen gyújtó egyszeri. Az üzemanyag meggyulladása után ég.
Pirotechnikai gyújtó. A kamrában lévő keverőfej közelében van egy kis pirotechnikai tűzgolyó, amelyet elektromos biztosíték gyújt meg.
A motorindító motor megfelel a gyújtásnak és az üzemanyag-ellátottságnak.
Futó nagy rakéta motor a szivattyú üzemanyagrendszer több lépésből áll: először megkezdődik és növekszik TSNA-k (a folyamat is állhat több fázisból), majd váltott főszelepek expander, általában két vagy több szakaszban, egy fokozatos dial rudat fokozatról lépéseket a normálisra.
Viszonylag kis motorok esetén az LPRE kimenetét azonnal 100% -os tolóerővel kezdik, az úgynevezett "ágyú".
Ábra. 1 Kétkomponensű folyékony rakétamotoros rendszer
1 - oxidáló vonal
2 - üzemanyag-vezeték