Der Gasgeneratorauspuff der vier äußeren Motoren von Saturn I, warum nicht wie die vier inneren Motoren zur Seite entlüften?

Ungefähr 04:58in Scott Manleys neuem Video NASA Might Be Give Away A Saturn I Rocket – Here’s Why I Love This Vintage Booster sagt er:

Die vier Triebwerke in der Mitte dieser Druckplatte (Ebene?) auf der Unterseite sind also befestigt; Sie halten nur ihre Position. Die vier auf der Außenseite sind kardanisch aufgehängt und bieten die gesamte Roll-, Gier- und Nicksteuerung.

Es gibt noch einen weiteren interessanten Unterschied bei diesen Motoren. Die vier Motoren in der Mitte stoßen ihre Gasgeneratorabgase über die Seite aus; Da kommen diese kleinen Fackeln aus der Seite.

Aber die äußeren verwenden einen Gasgenerator-Auspuff um die Spitze der Düse herum, also sieht es aus wie eine Filmkühlung … dunkel, und dann kommt das Licht hier durch.

Ich finde das großartig, und ich habe nie ganz herausgefunden, warum diese Entscheidung getroffen wurde, und ich vermute, dass es etwas mit dem Gimbaling der Motoren zu tun hat. Sie wollten nicht, dass der superheiße Auspuff auf irgendetwas auftrifft.

Frage: Ich verstehe nicht, was die Herausforderung wäre, die Abgase des Gasgenerators von den vier äußeren Triebwerken nach außen und weg von der Rakete zu richten , so dass sie selbst dann, wenn sie kardanisch aufgehängt sind, nichts treffen würden. Warum wäre das so schwierig gewesen? Wie könnte dies eine vorgeschlagene Erklärung für diese 4-gegen-4-Konfiguration sein?

Ich habe einige Screenshots und einige Pfeilanmerkungen von Dingen hinzugefügt, auf die in den Blockzitaten verwiesen wird.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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Beachten Sie, dass der Turbopumpenauspuff der Innenbordmotoren in verschiedenen Versionen des Saturn I / IB auf verschiedene Arten geleitet wurde . Ich weiß nicht, ob dies etwas Licht auf die Frage wirft.

Antworten (2)

Das Konstruktionsziel für das Gasgenerator-Abgassystem beider Arten von H-1-Motoren bestand darin, zu verhindern, dass die brennstoffreichen Gasgeneratorabgase im Flug unter der Basis des Boosters rezirkulieren. Die nicht kardanischen Motoren hatten feste Rohrleitungen, um den Auspuff an der Seite des Boosters abzulassen. Die kardanischen Motoren konnten diese feste Installation nicht haben, stattdessen waren sie mit einem "Aspirator" ausgestattet, der die Abgase des Gasgenerators in die Hauptabgasfahne leitete, wo sie verbrannt wurde.

Der H-1C-Motor, die feste Innenbordeinheit, hatte einen gekrümmten Abgaskanal, um die Turbinenabgase zu transportieren, und der H-1D-Motor, die kardanisch aufgehängte Außenbordeinheit, montierte eine Einheit, die als Aspirator bekannt ist. Die Innenbordmotoren leiteten einfach die Turbinenabgase über Bord. Das Abgas des Außenbordmotors wurde in Sammler oder Aspiratoren geleitet, die sich an der Austrittsebene der Düse befanden. Für den H-1D-Aspirator wählten die Konstrukteure eine geschweißte Gehäusebaugruppe aus Hastelloy C, die an der Außenseite der Schubkammer angebracht ist und sich über die Austrittsebene der Schubkammer hinaus erstreckt. Der Aspirator verhinderte, dass die brennstoffreichen Abgase des Gasgenerators während des Fluges in das Heck des Raketenboots rezirkulierten. Stattdessen verschmolzen die Gase mit der Abgasfahne des Motors.

Referenz: Stages to Saturn Kapitel 4 – Allgemeine Beschreibung des H-1-Motors.

Dieses Bild zeigt die feste Leitung, die verwendet wird, um die GG-Abgase des inneren Motors von den Motoren, die nicht mit Aspiratoren ausgestattet sind, über Bord zu leiten.

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Bildquelle (Hervorhebung von mir)

Dieses Schema zeigt den Aspirator.

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Bildquelle

Der H1-C (Innenbordmotor), der beim S1-B (8 gepfeilte Lamellen) verwendet wird, entleert seine Turbinenabgase direkt neben der Motorglocke (siehe OP-Diagramm oder Rocketdyne H-1-Handbuch, Abb. 1-5 und 1-20). und wird von einem kleinen Zweibein verspannt. Die 4 kleinen Federn in den Videos von Finless- und 4-Fin-Versionen müssen etwas anderes tun. Jedenfalls würde das seitliche Verrohren des kardanisch aufgehängten Turbinenabgases am Bootsheck vorbei keine Strebe nach dem Wärmetauscher zulassen, was zu schwach wäre.
@amIch sehe ein Diagramm, das zur Antwort hinzugefügt wurde.

Sie möchten bei einem kardanisch aufgehängten Motor keinen zur Seite zeigenden Auspuff, da dieser Auspuff eine beträchtliche Kraft auf den kardanisch aufgehängten Mechanismus ausübt, wodurch es viel einfacher wird, den Motor in eine Richtung zu bewegen als in die andere.

Sie möchten auch nicht, dass der Auspuff zur Seite zeigt, wenn Sie ihn nach unten richten und seinen Schub nutzen können. Die interessantere Frage wäre also, was zu der Entscheidung geführt hat, die vier inneren Turbopumpenauslässe nach außen zeigen zu lassen?

Ihr Punkt zum Drehmoment ist genau richtig, aber beachten Sie auch, dass der seitliche Auspuff in den Videos von einem Ellbogen nach unten gerichtet ist. Der Grund dafür, es in den freien Luftstrom zu leiten, war, dass es sich nicht in den Niederdruckbereichen über den Motoren ansammeln würde - aber beachten Sie, dass die S1-B-Innenbordmotoren es nicht an den Seiten herausleiten, sondern es einfach außen herumwirbeln der Basis jeder H1-C-Motorglocke. Dies darf kein Niederdruckgebiet wie die Außenseite der Basis jedes H1-D sein.
Der Gasgeneratorauspuff der vier äußeren Motoren von Saturn I, warum nicht wie die vier inneren Motoren zur Seite entlüften?
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