021-36615570 info@abniro.com

آب نیرو مرجع تخصصی تجهیزات صنعتی و کشاورزی

مقاله , کتاب و نرم افزار مهندسی صنعت

9 pic Copy سيستم تزريق بدون توربوپمپ

سيستم تزريق بدون توربوپمپ

سيستم تزريق، مجموعه‌اي از تجهيزات است كه نه تنها فشار لازم براي سوخت و اكسيد را در هنگام ورود به محفظه احتراق تامين مي‌كند، بلكه مشخص كننده دز آن‌ها نيز هستند.
سيستم تزريق بدون توربوپمپ،‌ ساده‌ترين نوع است. نحوه كار آن بدين صورت است كه به هر يك از باك‌هاي سوخت و اكسيد كننده، گاز فشرده شده تزريق مي‌شود به طوري كه سيال با اين فشار بتواند فشار لامز محفظه و همچنين افت فشار در مسيرهاي تغذيه را تامين كند.
به رغم سادگي، سيستم مكشي معايبي دارد: در مسيرها و باك‌ها فشار بالا وجود دارد. ديواره‌هاي مخازن را بايد ضخيم‌تر انتخاب كرد و در نتيجه وزن بالا مي‌رود. براي موشك‌هاي كوچك تا حدي اين مساله قابل قبول است و به جهت سادگي سازه، اين سيستم استفاده مي‌شود. اما براي موشك‌هاي بالستيك دوربرد كه از نظر مشخصه‌هاي وزني محدوديت داريم، اين سيستم قابل استفاده نيست. علاوه بر كاهش مشخصه‌هاي وزني، در تزريق بدون توربوپمپ، به علت اين كه در حين پرواز در موشك بايد سوخت و اكسيد كننده ذخيره براي تزريق و گاز فشرده وجود داشته باشد، باعث كاهش شاخص وزني مي‌شود. يك متر مكعب هوا در فشار مثلا kg/cm240 در باك تقريبا معادل kg/cm225 در محفظة احتراق است و اين مقدار، فشار زيادي نيست و بايد سعي كرد آن را افزايش داد. اين در واقع توضيح دهنده تبديل كامل انرژي سوخت به انرژي جنبشي گازها است. در سيستم تزريق بدون توربوپمپ افزايش فشار در محفظه فقط با افزايش وزن سوخت و اكسيد كننده امكان‌پذير است.
بنابراين، تزريق بدون توربوپمپ مرز كاربرد مشخصي دارد به طوري كه با حجم سوخت و اكسيد كننده، جرم سر جنگي و يك سري پارامترهاي ديگر موشك و در نهايت با شرايط كاربردي تعيين مي‌شود. در مجموع مي‌توان گفت كه كاربرد تزريق بدون توربوپمپ در موشك‌هاي كوچكي جنگي يا هواشناسي با برد و ارتفاق پرواز محدود عاقلانه است.
ساده‌ترين نوع تزريق بدون توربوپمپ، تزريق گاز از مخازن فشار بالا به كمك ردوكتور-فشارشكن- است. اين سيستم به نام سيستم تزريق بالوني ناميده مي‌شود.
اين سيستم به دليل اين كه كنترل فشار در باك‌هاي سوخت و اكسيد كننده به راحتي امكان‌پذير است مناسب است. اما در عوض بايد هزينه اضافي به خاطر وزن بالون‌هاي فشار بالا، كه يكي يا چند تا است و در آن بايد در حين پرواز، گاز ذخيره موجود باشد، پرداخت كرد.
تزريق بالوني از نظر وزني بدترين نوع نسبت به ديگر سيستم‌هاي مكشي است و اين موضوع بايد باعث مي‌شد كه اين سيستم مدت‌ها پيش از بين رفته باشد، اما به دليل سادگي تنظيم فشار در سيستم بالوني، تعيين كننده قابليت اعتماد بالاي آن است و علاوه بر آن مي‌توان بدون هيچ سختي خاصي فرايند تزريق را قطع و وصل كرد كه براي سيستم‌هاي چند‌بار استارت شونده كه در صنعت فضايي كاربرد وسيعي دارد، استفاده مي‌شود. موتورهاي كار كننده در خلاء مي‌توانند با فشار كم در محفظه احتراق كار كنند. اين مزيت، دليل اصلي براي استفاده از تزريق بالوني جهت سفينه‌ها و موشك‌هاي فضايي است. به عنوان مثال موتورهاي فرود و پرواز سفينه ماه پيما آپولو داراي سيستم تزريق بالوني است.
در اين سيستم تزريق بالوني هنگام كار موتور مجموعه‌اي از شيرها به كار مي‌افتد و به جاي هواي فشرده از هليوم سبك استفاده مي‌شود كه جهت كارايي بيشتر پيشگرم مي‌شود.
تزريق بالوني همچنين كاربرد خود را در موتورهاي كمكي سفينه‌هاي فضايي پيدا كرده است و در موتورهاي سيستم جهت دهي كه دبي جرمي كم و تعداد استارت موتور هزارها بار است، استفاده مي‌شود. تزريق بالوني همچنين در تجهيزات مختلف موتورهاي موشك سوخت مايع امروزي استفاده مي‌شود. اين تزريق كمكي سوخت و اكسيد كننده و توليد فشار اضافي شارژ در باك‌هاي سوخت واكسيد كننده توام با تزريق پمپ‌ها است كه در آينده در مورد آن صحبت خواهد شد.
تزريق بدون توربوپمپ فقط بالوني نيست. براي رهايي از وزن بالون‌هاي فشار بالا، مي‌توان سيال عامل-گاز- را به كمك گازي كردن محصولاتي كه به شكل جامد يا گاز مايع هستند، شارژ كرد. تجربه ساخت سيستم‌هاي مشابه بارها تكرار شده است،‌اما چنين سيستمي به طور گسترده كاربرد ندارد. دبي جرمي گازهاي داغ حاصل از سوخت جامد، به سختي قابل كنترل است و نمي‌توان به آن اعتماد كرد. در نهايت، آكومولاتورهاي- مخازن-  فشاري سوخت مايع يعني سيستمي كه در آن راكتور-مولد گاز داغ مستقيما در مخازن سوخت نصب مي‌شود، پيشنهاد شده است.
در روي درپوش- عدسي- بالايي هر باك، صفحه انژكتور نصب شده است كه از باك‌هاي كوچك مخصوص سوخت واكسيد كننده كمكي خود اشتعال شارژ مي‌شود. تزريق سوخت و اكسيد كننده كمكيبه كمك گاز فشرده شده در بالون‌هاي كوچك صورت ميگير. بدين صورت يك سيستم تركيبي حاصل مي‌شود كه آكومولاتور فشار بالا در آن فقط با سوخت و اكسيد كننده كمكي كار مي‌كند. سوخت و اكسيد كننده اصلي به كمك محصولات احتراق حاصل از سوخت و اكسيد كننده كمكي هب صورت مكشي تزريق.
اما اين سيستم ضمن دارا بودن شاخص‌هاي وزني خوب، همچنين قابليت اعتماد لازم و سادگي كنترل دبي جرمي سوخت واكسيد كننده كمكي را دارد.
سيستم تزريق با آكومولاتورهاي فشاري سوخت مايع در موشك‌هاي با برد نسبتا كوتاه‌، جايگاه خاصي دارند. براي موشك‌هاي قوي‌تر كاربرد اين سيستم و همچنين در حالت كلي استفاده از سيستم تزريق بدون توربوپمپ عاقلانه نيست. در سفينه‌هاي فضايي نيز آكومولاتورهاي فشار سوخت مايع كار برد چنداني ندارد كه علت آن درجه حرارت بالاي حاصل از احتراق و در نتيجه آن لزوم كاربرد فولادهاي مقاوم در مقابل حرارت به جاي آلياژهاي سبك آلومينيوم-منيزيم براي باك‌هاي سوخت و اكسيد كننده است.

021-77671565

جهت انجام هرگونه مشاوره قبل از خرید با ما تماس بگیرید

آب نیرو مرجع تخصصی تجهیزات صنعتی و کشاورزی