Pistonless насос представляет собой тип насоса предназначен для перемещения текучих сред без каких - либо подвижных частей , кроме трех камер клапанов.
Насос содержит камеру с клапаном на впуске для перекачиваемой жидкости, выпускным отверстием с клапаном - оба находятся в нижней части насоса, и впускным отверстием для давления в верхней части насоса. Используется давление, такое как пар или гелий под давлением, чтобы пропустить жидкость через насос.
Вступление
НАСА разработало недорогой ракетный топливный насос, который имеет сравнимые характеристики с турбонасосом при более низкой стоимости на 80-90%. [1] Возможно, самым сложным препятствием для входа в бизнес жидкостных ракет является турбонасос. Конструкция турбонасоса требует больших инженерных усилий, а изготовление и испытание требует больших затрат. Запуск ракетного двигателя с турбонасосом - сложный процесс, требующий тщательной синхронизации многих клапанов и подсистем. Фактически, Beal Aerospace попыталась полностью избежать этой проблемы, построив огромный бустер с подачей давления. Их ракета-носитель никогда не летела, но инженерия, стоящая за ней, была надежной, и, если бы в их распоряжении был недорогой насос, они могли бы составить конкуренцию Boeing. Этот насос экономит до 90% массы резервуаров по сравнению с системой с подачей под давлением. Этот насос действительно оказался настоящим подарком для ракет. Благодаря использованию этого насоса ракете не нужно нести такой тяжелый груз и она может двигаться с очень высокой скоростью. [2]
Рабочий цикл
Цикл следующий:
- Жидкость входит и заполняет камеру через впускной клапан. Выпускной и напорный клапаны закрыты.
- Впускной клапан закрывается, выпускной и нагнетательный клапаны открываются. Препарат проталкивает жидкость через выпускной клапан.
- Когда камера опорожняется, предварительный клапан закрывается, а впускной клапан открывается, после чего закрывается выпускной клапан.
- Цикл повторяется.
Скорость откачки
Ракетным двигателям требуется огромное количество топлива при высоком давлении. Часто насос стоит дороже, чем упорная камера. Один из способов подачи топлива - использование дорогостоящего турбонасоса, упомянутого выше, другой способ - нагнетание давления в топливном баке. Для создания избыточного давления в большом топливном баке требуется тяжелый и дорогой бак. Однако предположим, что вместо создания давления во всем резервуаре, основной резервуар сливается в небольшую насосную камеру, в которой затем создается давление. Для достижения постоянного потока насосная система состоит из двух насосных камер, каждая из которых подает топливо на половину каждого цикла. Насос приводится в действие сжатым газом, который воздействует непосредственно на жидкость. Для каждой половины насосной системы камера заполняется из основного бака под низким давлением и с высокой скоростью потока, затем в камере создается давление, а затем жидкость подается в двигатель со средней скоростью потока под высоким давлением. Затем камера вентилируется, и цикл повторяется. Система спроектирована таким образом, что скорость потока на входе выше, чем на выходе. Это дает время для вентиляции, пополнения и повышения давления в одной камере, пока другая опорожняется. Макетный насос протестирован и работает отлично. Была спроектирована и изготовлена высокая версия, обеспечивающая скорость откачки 20 галлонов в минуту и 550 фунтов на кв.
Применение в ракетной технике
Это наиболее часто используется [ править ] для подачи ракетного топлива для ракетных двигателей . В этой конфигурации часто два насоса работают в противоположных циклах, чтобы обеспечить постоянный поток топлива к двигателю.
Насос имеет преимущество перед системой подачи под давлением в том, что резервуары могут быть намного легче. По сравнению с турбонасосом беспоршневой насос имеет гораздо более простую конструкцию и имеет менее строгие конструктивные допуски.
Преимущества
Почти все оборудование в этом насосе состоит из сосудов под давлением, поэтому вес невелик. В нем меньше 10 движущихся частей, и нет проблем со смазкой, которые могли бы вызвать проблемы с другими насосами. Дизайн и конструкция этого насоса просты и не требуются прецизионные детали. Это устройство имеет преимущество перед стандартными турбонасосами в том, что вес примерно такой же, затраты на установку, проектирование и испытания меньше, а вероятность катастрофического отказа меньше. Этот насос имеет преимущество перед конструкциями с подачей под давлением в том, что вес всей ракеты намного меньше, а ракета намного безопаснее, поскольку в баках с ракетным топливом нет необходимости находиться под высоким давлением. Насос может быть запущен после длительного хранения с высокой надежностью. Его можно использовать для замены турбонасосов для ракетного ускорителя или для замены баков высокого давления для двигателей дальнего космоса. Его также можно использовать для изменения орбиты спутника и удержания станции.
Недостатки
У бес поршневых насосов есть недостатки наряду с такими прекрасными преимуществами.
- Они не могут перекачиваться до более высокого давления, чем приводной газ (соотношение площадей 1: 1)
- Они не могут использовать ни ступенчатый цикл сжигания, ни цикл детандера.
- Цикл газогенератора также сложно интегрировать с беспоршневым насосом.
- Генерируемый газ должен быть химически совместим с обоими порохами.
- Этот газогенератор снижает период зажигания двигателя.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ "Успешные испытания топливного насоса ракеты НАСА проложили путь для 3-D печатного демонстрационного двигателя" . nasa.gov . 27 августа 2015 . Проверено 3 апреля 2020 .
- ^ Старки, Райан (2014). "Разработка демонстратора суборбитальных летных испытаний насоса поршневого ракетного двигателя". ResearchGate . DOI : 10.2514 / 6.2014-3784 .
Внешние ссылки
Смотрите также
Внешние ссылки
- [99.136.234.46/RocketPump/Pistonless_Rocket_Fuel_Pump.html]
- [1]
- Страница беспоршневых насосов Flometrics
- Документация на бесшумный насос