Die einzige, die ich kenne, ist die LP LOX-Pumpe auf RD-0120 . Bei Strahltriebwerken, die im Grunde turbinengetriebene Luftpumpen sind, ist ein Mehrspulendesign bereits Standard. Eine Mehrkolbenpumpe kann zumindest das Gewicht des die ND- und HD-Pumpe verbindenden Kanals einsparen, der eine Grenzschicht in der gepumpten Flüssigkeit bildet, ganz zu schweigen von der zusätzlichen Grenzschicht, wenn dieser Kanal eine oder mehrere flexible Verbindungen hat drin. Wenn die Sauerstoff-HD-Pumpe zu schwierig ist, um ein Multi-Spool-Design zu verwenden, dann kann zumindest die HD-Kraftstoffpumpe dieses Design verwenden, um etwas Gewicht zu sparen, indem sie idealerweise die LP- und HD-Pumpe und den Vorbrenner in einer einzigen Baugruppe kombiniert, genau wie ein kleiner Düsentriebwerk. (Aber natürlich hat kein Düsentriebwerk einen Gegendruck von 200 bar oder mehr.)
Der Grund für mehrere Wellen/Spulen besteht darin, dass die inneren/höheren Druckstufen sich mit einer anderen (größeren) Geschwindigkeit drehen können als die äußeren niedrigeren Druckstufen.
Bei Strahltriebwerken der Luftfahrt löst dies zwei ganz spezifische Probleme. Nämlich:
Effiziente Erzeugung einer Verbrennung mit höherem Druck/Druckverhältnis für thermodynamische Effizienz (über einen Bereich von Durchflussraten).
Eine große Auswahl an Gaseinstellungen/aktueller Motordrehzahl/Höhe, die keinen Pumpzustand verursachen.
Kryo-Turbopumpen haben diese Probleme nicht oder zumindest nicht generell.
Die eingedrungene Flüssigkeit ist bereits so dicht, wie sie sein wird, da Druck/Dichte nicht mehr so eng gekoppelt sind.
Die niedrigen Geschwindigkeitsbedingungen für den Schub in Jets treten in der Raketentechnik nicht so häufig auf.
Es gibt auch Gründe, keine Verdichterstufen in Raketen zu haben. Insbesondere der begrenzende Faktor der Spulengeschwindigkeit ist oft Kavitation (nicht relevant für Jets). Dies bedeutet, dass viele Turbopumpenbaugruppen keinen zweiten Kolben verwenden könnten, ohne Kavitation zu riskieren. Boost-Kompressoren können verwendet werden, um den Druck im System zu erhöhen, um dies zu verhindern, aber dies bedeutet zusätzliches Gewicht und Komplexität usw.
Es gibt auch spezifische Vorteile für Pumpenbaugruppen, aber sie sind sehr spezifisch.
Beispielsweise isoliert die zweite Welle einen Teil des Druckanstiegs aufgrund des Vorbrenners. Für gestufte Einzelwellen-Verbrennungsmotoren (dh: RD-0120) ist dies wichtig. Die Dichtungen, die verwendet werden, um Lecks entlang der Welle zu verhindern, sind komplex/teuer/verbrauchen Helium. Diese Isolierung reduziert den Druckgradienten, bei dem diese Dichtungen arbeiten müssen, was nur gut sein kann.
All dies auszubalancieren ist ein bisschen komplex und ich könnte nicht vorhersagen, ob das ein Multi-Spool-Design rentabel macht oder nicht. Ich hoffe jedoch, dass dies zumindest einen Einblick gibt, warum dies keine so offensichtliche Wahl ist wie bei Jets.
ERGÄNZUNGEN/AUSFÜHRUNGEN:
Die Verbrennung, die Turbopumpen antreibt (analog zur Brennkammer in einem Jet), arbeitet mit (und erfordert) einem relativ hohen Druck.
In einem Düsentriebwerk treibt die Spule einen Lüfter an der Vorderseite an. In einer Turbopumpenbaugruppe treibt dies den Kompressor des „anderen“ Treibmittels an, das nicht durch die Turbopumpe selbst fließt. In beiden Fällen kann, wenn die Welle nicht perfekt abgedichtet ist, ein Teil des Hochdruckfluids aus der Mitte entlang der Welle zu dem austreten, was auch immer die Welle antreibt. Bei einem Jet ist das kein großes Problem. Wenn eine winzige Menge der Verbrennungsprodukte vorne austritt, spielt das keine Rolle (alles ist reich an Oxidationsmittel und steht unter niedrigem Druck). Bei einer Turbopumpe wäre eine solche Leckage sehr schlimm. Da eines der Fluide brennstoffreich ist, ist das andere reich an Oxidationsmittel. Und das auf engstem Raum. AKA heute kein Platz für irgendetwas in unmittelbarer Nähe.
Um dies zu vermeiden, wird ein sehr komplexer Dichtungssatz verwendet, und in der Mitte wird ein Inertgas (Helium) unter enormem Druck eingespritzt. Dies hält Dinge, die zusammen boomen, getrennt. Aber es ist keine ideale Anordnung. Es ist schwer und verbraucht Helium, das unter hohem Druck gespeichert werden muss. Das bedeutet Hochdrucktanks. Das bedeutet mehr Gewicht, mehr Dinge, die schief gehen können, mehr Kosten für Entwicklung und Herstellung usw.
Hier hilft das Twin-Spool-Design. Bei einem 2-Spulen-Design ist es die Niederdruckspule (innere Achse/äußere Stufen), die den Antrieb übernimmt. Somit benötigen nur die Niederdruckstufen die oben erwähnte aufwändige Abdichtung. Wenn die Flüssigkeit der inneren Stufe in die niedrigeren Druckstufen leckt, ist das nicht besonders schlimm, da Sie sich immer noch in der gleichen Art von Treibmittel befinden und keine zusätzliche Verbrennung verursachen.
Dadurch muss nur gegen die niedrigere Druckstufe abgedichtet werden, was alles einfacher (leichter) macht.
Organischer Marmor
Frikadellen-Prinzessin
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