Альтернативная схема насоса для подачи топлива в ЖРД

Всё придумано до нас ;^))
Более того, уже сделано и летает:

Варбан, я не про ПАД, а про предложение автора темы.

Точно, оно почти 100%.Я побоялся ставить неуправляемые односторонние клапана, а тут работает. Почему никто не запатентовал раньше? В ракетотехнике есть патент сквоттинг?

>Вытеснять не запасенным газом, а газом из газогенератора.В газогенератор же компоненты подавать вытеснением.

Для высокого давления не выйдет, так как давление вытеснения должно быть больше давления в газогенераторе. Если предложенная мной подача 2-го компонента в бак и генерация давления прямо там не работает,то сделать еще 1 маленький газогенератор более высокого давления на компонентах топлива с насосной подачей, ну или пороховой , горящий все время пока ракета летит. Вначале Абдулла поджигает газогенератор высокого давления, если откажет - полет отменяется. Если генератор пороховой, то берем его с запасом ,газ генератора накапливается в 2-х небольших накопителях с обратными клапанами : для бака высокого и низкого давления, а избыточный газ сбрасываем сразу в сопло и создаем тягу. Фактически просто долго работающий РДТТ , из которого отбирается газ.
Вытеснительного топлива к основному в первом приближении надо как отношение объемов топлива и продуктов сгорания деленное на давление наддува, то есть 1/1000 / давление.

Вот куча давно известных беспоршневых насосов разных типов.
Фактически мужики использовали пульсометр для ЖРД.

---

Вытеснитель, устройство (аппарат) периодического действия, применяющееся для подачи жидкости за счёт вытеснения её давлением другой среды. Существует несколько разновидностей В.

Пневматический насос Монтежю, или монжус, состоит из резервуара, оборудованного четырьмя кранами, к которым присоединены трубы. При работе насоса жидкость из резервуара вытесняется под действием сжатого воздуха, поступающего из компрессора. При этом жидкость нагнетается в верхний бак. Затем резервуар заполняется жидкостью и цикл повторяется. Этот В. применяется в пищевой промышленности, в установках для регенерации смазочных масел и др., для подачи жидкости на большую высоту (до 300 м).

Пульсометр (рис.) имеет 2 камеры A1 и А2, к которым присоединена клапанная коробка с всасывающими и нагнетательными клапанами, и парораспределительную камеру В. В камерах поочерёдно осуществляются процессы всасывания и нагнетания.

Всасывание происходит в результате разности между давлением в камере и атмосферным давлением. Достоинства пульсометров: простота устройства, установки и обслуживания; недостатки — большой относительный расход пара. Пульсометры широко использовались для временных установок в строительстве, сельском хозяйстве и др., для всасывания воды на высоту 7—8 м и нагнетания до 50 м.


К В. относятся так называемые насосы Гемфри, в которых вытеснение воды происходит за счёт давления продуктов сгорания газа, природного или получаемого в газогенераторах. Подобные В. использовались для отсоса больших объёмов воды и перемещения их на небольшие высоты, например, при орошении и осушении площадей в сельском хозяйстве. В настоящее время заменены более мощными современными насосами.

---

Обратите внимание, что и насосы с газогенераторным вытеснением давно известны

Даже очень давно - "Подача воды под действием давления продуктов сгорания жидкого топлива была осуществлена в Великобритании в 1911 насосом Л. Гемфри".

А вот одно из предложений Оберта (описание не слишком внятное, схема оставляет желать еще большего, расчётов тут нет - но суть в целом ясна):

Насосы mn работают следующим образом (фиг. 56). Небольшой поршневый насос mn подает спирт попеременно в котлы m2 и m3 и постоянно — в котел n. Котлы m2 и m3 накачивают кислород в котел n (аналогично тому, как p1 и p2 накачивают спирт). На дне котлов m2 и m2 находятся куски натрия. При открытых вентилях m4 и m5 или m6 и m7 в котлы поступает кислород и куски натрия всплывают. Когда котлы m2 или m3 заполнены, вентили закрываются и через m8 или m9 над поверхностью кислорода поступает спирт. Воспламенение обеспечивается электрическими средствами. Сгорание поддерживается присутствием подходящего пористого тела*.

51.jpg @ epizodsspace.airbase.ru [кеш]

...

7. Значение насосов

Давление в камере сгорания должно быть высоким, а в резервуарах для топлива — значительно ниже. Назначение нагнетательных камер p1 и p2 заключается в приведении во взаимное соответствие обоих требований. Значение насосов возрастает вместе с увеличением габаритов ракеты. Большие ракеты сами по себе уже обладают необходимой величиной нагрузки на поперечное сечение, поэтому при их постройке можно итти на увеличение диаметра. При этом необходимое для жесткости внутреннее давление будет становиться меньше. Для ракет, у которых нагрузка на поперечное сечение выше 1,1 кг/см?, важно также, чтобы p0 было достаточно велико и тем больше, чем выше эта нагрузка. У водородных ракет насосы теряют свое значение, если вес установленных на ракете приборов велик по сравнению с весом топливных баков.

Если же вес приборов сравнительно мал, то насосы становятся в водородных ракетах особенно эффективными. Применение нагнетательных камер надо считать довольно удачным техническим решением проблемы. Поршневые насосы не смогли бы совершить такой работы.

 

А вот описание Рыниным работы этого же обертовского насоса:

Помпы mn работают следующим образом (фиг. 51): Небольшой насос m1 нагнетает спирт попеременно в два сосуда m2 и m3 и постоянно в баллон n. Сосуды m2,3 на подобие камер р1,2, накачивают кислород в n. На дне m2,3 набросаны куски натрия. При открытых клапанах m4,6 или m5,7 кислород устремляется в сосуды m2,3. Когда оба сосуда наполнятся кислородом, эти клапаны закрываются, и через открытые клапаны m8,9 спирт устремляется в кислород. Благодаря присутствию натрия начинается бурное горение, и кислород устремляется по l2,3 в баллон n, где и происходит соответствующая смесь кислорода со спиртом. В сосуде n также находится натрий, который превращает в пары весь спирт и кислород, благодаря чему через трубку l4 выходит горячий, обильный кислородом газ. Баллон n уложен внутри огнеупорным материалом. Снаружи же n окружен жидким кислородом. В трубке l4 имеются краны, регулирующие приток газа в h или i.

Примечание. Вместо натрия можно применить и электрическое зажигание.

 

Вот еще краткое описание безмашинных насосов, предлагавшихся Обертом, а также отзывы на них не кого-нибудь, а ни больше, ни меньше, как Глушко и Тихонравова - причём отзывы весьма положительные.

---

Результаты экспериментов Оберта, закончившихся испытанием первого в Европе жидкостного ракетного двигателя Кегельдюзе, обстоятельно рассматривались в книге Г.Э.Лангемака и В.П.Глушко "Ракеты, их устройство и применение" /30/. В главах, написанных Глушко, разобрана конструктивная схема этого двигателя. И хотя автор считал, что она вряд ли подойдет для будущих ракетных двигателей, он обратил внимание читателей на предложенные Обертом типы насосов, способы зажигания топлива в камере сгорания, а также на его идею покрытия внутренней стенки камеры /39, с. 83, 94-95, 98, 100/. В целом же Глушко полагал, что опыты Оберта выделяются из работ других немецких исследователей "научностью постановки" / 40, л. 18об /.

М.К.Тихонравов, как следует из его книги "Ракетная техника" / 41 /, также был хорошо информирован о работах немецких специалистов вообще и Оберта, в частности. Он обратил внимание читателей на некоторые его решения, которые необходимо учитывать при строительстве ракет и жидкостных ракетных двигателей.

По мнению Тихонравова, Оберт предложил интересную схему подачи топлива в камеру сгорания, "мимо которой трудно пройти всякому серьезному конструктору" /41, с. 26/. Тихонравов в отдельной главе / 41, с. 43-45 / обобщил идеи Оберта, касающиеся конструкции насосов, подробно рассмотрев ее преимущества и недостатки и подчеркнув, что насосы для двигателей будущих больших ракет будут конструироваться в соответствии с принципом, разработанным немецким ученым / 41, с. 45 /. Вот что он писал: "...Насос Оберта типа I есть взрывной насос. Оберт считает возможным натрий заменить электрической искрой. Недостатком такого насоса является смешение спирта (топлива) с кислородом: взрыв газовой смеси над жидкой может вызвать детонирующий взрыв последней. Несмотря на это, идея такого насоса показывает возможность обойтись без движущихся (кроме клапанов распределения) деталей, обойтись без вспомогательных агрегатов (вроде моторов с их специальным оборудованием), достигнуть непрерывности подачи и сделать подающий механизм по возможности простым и легким.

Насос Оберта типа II представляет собой кольцевой котел, герметически закрываемый после наполнения его топливом или жидким окислителем. Часть жидкости каким-либо способом испаряется, и образующийся под высоким давлением пар гонит жидкость к камере сгорания... Данная идея является очень плодотворной для конструирования насоса для легко испаряющихся жидких газов... Без сомнения, насосоы будущих больших ракет станут использовать этот принцип, отличающийся экономичностью... / 41, с. 44-45 /,

---

Из Раушенбаха - об опытых Оберта c насосами в Медиаше в начале 30-х. Впрочем, о результатах ничего не говорится.

Он вел опыты, которые, по его словам, мало интересны для неспециалистов, но представлялись крайне важными для ракетной техники. Первое, чем он занялся, были насосы для подачи топлива в камеру сгорания ракетного двигателя. Высокопроизводительные и мощные насосы должны были быть не поршневыми, а использовать для подачи топлива сжатый газ. Этот газ было нерационально иметь на ракете в виде сжатого газа, хранимого в специальных баллонах высокого давления, ведь это вело бы к увеличению пассивной массы ракеты, которое так нежелательно. Предполагалось, что потребный для насосной подачи газ будет получаться на самой ракете, путем сжигания топлива в отдельной маленькой камере сгорания. Опыты надо было вести с изделиями весьма малых размеров, так что Оберту приходилось, например, искать в Медиаше самое тонкое сверло и частично вести работы с использованием микроскопа. Здесь ему очень помогало то, что в свое время он освоил профессию слесаря.

 

Интересно также, что Оберту даже фактически заказывали разработку системы подачи для А-4 (альтернативную, хотя он поначалу не знал об этом).

Несмотря на всё это, безмашинные насосы в ракетостроении так и не прижились (о струйных эжекторных преднасосах не говорим).