Können sich aufgrund unzureichender Strömung aus den Tanks Gasblasen in den Kraftstoff- und Oxidationsmittel-Raketentriebwerkspumpen bilden?

In einem Raketentriebwerk mit gestuftem Verbrennungszyklus werden der Brennstoff und das Oxidationsmittel Turbopumpen zugeführt, die wiederum von einem Vorbrenner angetrieben werden. Meine Frage ist, wie sie sicherstellen, dass der Kraftstoff und das Oxidationsmittel immer in den richtigen Mengen in den Motor eingespeist werden.

Wie in muss es eine maximale Durchflussrate geben, mit der die Pumpen Kraftstoff und Oxidationsmittel in den Motor drücken können. Es muss auch eine maximale Durchflussrate geben, mit der die Tanks Kraftstoff und Oxidationsmittel in die Pumpen drücken können. Aber würde diese Durchflussrate nicht abnehmen, wenn die Rakete den Kraftstoff / das Oxidationsmittel in den Tanks verbraucht? Gibt es also jemals einen Zeitpunkt, an dem die Durchflussrate der Pumpe die Durchflussrate des aus den Tanks einströmenden Kraftstoffs/Oxidationsmittels übersteigt? Entstehen dann nicht Gasblasen in der Pumpe? Ich vermute, dass das sehr schlecht für den Motor wäre. Wie erklären sie dieses Problem?

"Meine Frage ist, wie sie sicherstellen, dass der Kraftstoff und das Oxidationsmittel immer in den richtigen Mengen in den Motor eingespeist werden?" - Vorsichtig. Sehr vorsichtig.
Die Tanks drücken keine Treibmittel in die Pumpen. Sie sorgen für einen Mindestdruck, damit die Pumpen nicht kavitieren. Ich glaube, wonach Sie fragen, ist tatsächlich Kavitation. Kavitation wurde auf dieser Seite viel diskutiert; Versuchen Sie, danach zu suchen, und Sie finden möglicherweise Ihre Antwort.
@OrganicMarble Es muss eine wichtige Unterscheidung sein, sonst würdest du es nicht ansprechen, aber ich verstehe es nicht. Das Bereitstellen eines Mindestdrucks, um die Kavitation der Pumpen zu verhindern, scheint mir dasselbe zu sein wie das Drücken von Kraftstoff in die Pumpen: Wenn Sie den Kraftstoff nicht stark genug drücken, kavitieren die Pumpen. Was vermisse ich?
@WayneConrad Druckabfall und Durchfluss sind untrennbar miteinander verbunden; Ich nehme an, man kann darüber nachdenken, wie man will. Der Fragesteller scheint zu glauben, dass die Tanks Treibmittel in die Turbopumpen mit Durchflussraten „drücken“, die denen entsprechen, die die Pumpen verlassen. Das funktioniert für meine Vorstellung nicht, wegen des kleinen Delta p zwischen Tankfüllstand und Pumpeneinlass. Meiner Meinung nach saugen die Pumpen das Treibmittel an und der Tank liefert einen kleinen Druck, um Kavitation zu verhindern. Ich befürchte jedoch, dass dies in die Richtung der Diskussion "wird Luft aus der Luftschleuse gesaugt oder geblasen" geht, also bin ich raus.
@OrganicMarble Sie sind vielleicht draußen, aber Sie haben mich von Ihrer vernünftigen Sichtweise überzeugt. Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, es zu erklären.
@OrganicMarble, "Der Fragesteller scheint zu glauben, dass die Tanks Treibmittel in die Turbopumpen mit Durchflussraten "drücken", die denen entsprechen, die aus den Pumpen austreten." Nein, so stelle ich mir das nicht vor, aber besser könnte ich es nicht erklären. Ich versuche nur, mehr Informationen darüber zu finden, wie das von Ihnen beschriebene Delta p zwischen dem Tankdruck und dem Pumpendruck geregelt wird.

Antworten (1)

Kavitation tritt auf, wenn der Flüssigkeitsdruck unter dem Dampfdruck der Flüssigkeit liegt. Mit anderen Worten, die Flüssigkeit siedet.

Bei einer Rakete wird der Auslass des Treibstofftanks durch Freiraum und Beschleunigung unter Druck gesetzt. Es ist einfach, einen Druckabfall zwischen Tankauslass und Turbineneinlass mit der richtigen Rohrdimensionierung für den Durchfluss zu verhindern. Dies verhindert eine Zufuhrmangelkavitation.

Die Herausforderung besteht darin, Kavitation innerhalb der Turbine gegen die Niederdruckseite der Schaufeln am „Auge“ der Turbine zu verhindern. Deshalb zahlen sie den Ingenieuren viel Geld und geben ihnen schicke Computer.

Aber würde diese Durchflussrate nicht abnehmen, wenn die Rakete den Kraftstoff / das Oxidationsmittel in den Tanks verbraucht?

Wenn das Treibmittel verbrannt wird, wird die Rakete leichter und die Beschleunigung nimmt zu. Dies hilft, dem Verlust des hydrostatischen Drucks entgegenzuwirken, wenn sich der Tank entleert. Darüber hinaus können verbleibende Treibmittel mit hohem Dampfdruck (wie Methan) sieden, um den verringerten Partialdruck des Treibmittels zu ersetzen, wenn sich der Tank leert. Dies reduziert die Temperatur des verbleibenden flüssigen Treibmittels, senkt den Dampfdruck und verringert die Kavitation. Denken Sie an Frost auf dem Tank, kurz bevor Ihrem Grill das Propangas ausgeht.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einKavitationsschaden am Pumpengehäuse

Vielleicht möchten Sie erwähnen, dass die meisten (alle) Booster-Tanks Drucksysteme haben, die Helium, Stickstoff oder autogene Treibmittel verwenden, nicht nur selbstsiedend. Im Allgemeinen liefern diese Systeme geregelten Druck.
Ah interessant. "It is easy to prevent pressure drop from tank to turbine inlet with correct pipe sizing for the flow."Können Sie das ein wenig erweitern? Ich vermute, es hat irgendwie mit dem Bernoulli-Prinzip zu tun, aber ich bin nicht versiert genug in Technik, um die Einzelheiten zu kennen. "The challenge is preventing cavitation inside the turbine, against the low pressure side of the blades at the turbine "eye". That's why they pay the engineers big bucks and give them computers to use."Das ist genau das, wonach ich suche. Wo kann ich mehr darüber nachlesen?
@ JN18 In den Kommentaren wird viel gestritten, aber in den Antworten hier finden Sie auch gute Informationen zur Turbopumpenkavitation space.stackexchange.com/q/18486/6944
Können sich aufgrund unzureichender Strömung aus den Tanks Gasblasen in den Kraftstoff- und Oxidationsmittel-Raketentriebwerkspumpen bilden?
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