विवरण स्पष्टीकरण के साथ पिस्टन रहित पंप का क्या अर्थ है l पम्प वजन l पम्प डिजाइन विचार l कार्य l लाभ l हानि l अनुप्रयोग l निष्कर्ष l

पर Sunil Rathod द्वारा प्रकाशित

पिस्टन कम पंप का परिचय

कम लागत वाले एब्लेटिव तरल ईंधन वाले रॉकेट इंजन और कम्पोजिट टैंकों के आगमन के साथ, प्रणोदक दबाव की समस्या किफायती लॉन्चरों के लिए अंतिम बाधा बन जाती है। टर्बो पंप वर्तमान में अधिकांश लॉन्च वाहनों में उपयोग किए जाते हैं, हालांकि पिस्टन पंपों को डिजाइन और प्रवाहित किया गया है और गॉडविन 2 और सोबीज द्वारा वायवीय डायाफ्राम पंप प्रस्तावित किए गए हैं। 3 यहाँ माना गया पंप टर्बो पंप की तुलना में बहुत सरल और कम खर्चीला है। पंप अवधारणा सरल है: पूरे ईंधन टैंक को 2-7 एमपीए पर दबाव डालने के बजाय, मुख्य टैंक को 100-400 केपीए पर दबाव डाला जाता है और इसे पंप कक्ष में निकाला जाता है और पंप कक्ष को ईंधन देने के लिए दबाव डाला जाता है। इंजन को।

सहायक कक्ष ईंधन की आपूर्ति करता है जबकि मुख्य पंप कक्ष को रिफिल किया जा रहा है। इस प्रकार के पंप में सौम्य विफलता मोड होते हैं, वाहन के आकार को कम करने के लिए ईंधन टैंक में स्थापित किया जा सकता है और इसके निर्माण में सस्ती सामग्री और प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। सामग्री के सही विकल्प के साथ, पंप सभी सामान्य रॉकेट ईंधन के अनुकूल होगा।

Piston Less Pump

पिस्टन कम पंप वजन

इस पंप के सबसे महत्वपूर्ण लाभों में से एक दिए गए प्रणोदन प्रणाली के लिए कम वजन है। पंप कक्षों और वाल्वों के वजन का निर्धारण करके वजन की गणना की जा सकती है। वाल्वों या कक्षों के लिए, वजन प्रवाह दर और दबाव के अनुपात में पाया जाता है। कक्षों के वजन को गोलाकार या बेलनाकार दबाव वाहिकाओं के रूप में आसानी से लगाया जा सकता है। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध चेक वाल्वों और सक्रिय तितली वाल्वों के वजन के आधार पर द्रव और वायवीय वाल्वों के वजन का अनुमान लगाया जा सकता है।

तरल नाइट्रोजन के साथ परीक्षण

पंप का तरल नाइट्रोजन के साथ परीक्षण किया गया है और यह अच्छी तरह से काम कर रहा है। चित्रा 6 दिखाता है कि परीक्षण चल रहा है पंप टैंक के अंदर है। उबलते बिंदु तरल के पास पंपिंग तरल पदार्थ को वेंट चक्र के दौरान अत्यधिक उबलने से रोका जाना चाहिए। यह बैक प्रेशर रेगुलेटर के माध्यम से वेंटिंग द्वारा या पंप चैम्बर प्रेशर के वर्तमान स्तर से नीचे गिरने पर वेंट को बंद करके प्राप्त किया जा सकता है। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जब पंप का उपयोग ऊंचाई पर या अंतरिक्ष में किया जाता है।

Liquid nitrogen test

पम्प डिजाइन विचार

हालांकि पंप डिजाइन सरल है, अनुकूलन प्रक्रिया नहीं है। पंप चक्र को जितनी जल्दी हो सके बनाने से यह हल्का हो जाएगा, लेकिन उच्च प्रवाह वेग समस्या पैदा करते हैं। गैस और तरल वाल्व और नलसाजी के माध्यम से कम से कम सिर के नुकसान के साथ, एक छोटे कक्ष के साथ एक पंप को भरना और जल्दी से निकाल देना चाहिए। अधिकतम प्रवाह दर मुख्य टैंक दबाव (आमतौर पर लगभग 300 kPa) और इनलेट वाल्व के क्षेत्र द्वारा सीमित होती है। इसके अलावा, अगर अंतर्वाह वेग बहुत अधिक है, तो प्रणोदक वातित हो जाएगा, जिससे इंजन के साथ समस्या हो सकती है।

गैस के उपयोग को कम करने के लिए पंप कक्ष में कथित मात्रा छोटी होनी चाहिए, लेकिन अगर यह बहुत छोटी है, तो वेंट के माध्यम से प्रणोदक का नुकसान होगा। इसके अलावा, पंप चक्र आवृत्ति को रॉकेट मोटर में किसी दहन अस्थिरता को उत्तेजित नहीं करना चाहिए। दूसरी पीढ़ी के पंप डिजाइन की प्रक्रिया इस अहसास के साथ शुरू हुई कि पंप चैंबर को मुख्य टैंक के अंदर रखकर और चेक वाल्व के आकार को बढ़ाकर पंप को बहुत जल्दी भरा जा सकता है। एक बार पंप खाली होने की तुलना में बहुत तेजी से भरा जा रहा है, यह स्पष्ट हो जाता है कि दो कक्षों को सममित नहीं होना चाहिए।

Prototype optimized pump design

पिस्टन लेस पंप की आवश्यकता

रॉकेट में उपयोग किए जाने वाले टर्बो पंप बहुत भारी होते हैं जिनमें कई घूमने वाले हिस्से होते हैं जिससे अधिक घर्षण नुकसान होते हैं जो इंजन की घटती दक्षता से वहां ईंधन की अधिक खपत करते हैं। इसके अलावा ऐसे पंप का रखरखाव रॉकेट के बाद से बहुत महत्वपूर्ण कारक है। अंतरिक्ष में स्थिर रहना कठिन है और इसके लिए जटिल विधियों की आवश्यकता है।

यदि इस पंप में कोई खराबी आ जाती है तो इसके पुन: प्रकट होने में लंबा समय लगता है और साथ ही यह बहुत ही व्यस्त कार्य है। तो एक ऐसा उपकरण होना चाहिए जो ऊपर बताए अनुसार टर्बो पंप की सभी कमियों को दूर कर दे। पिस्टन रहित पंप टर्बो पंपों का उपयोग करने वाली समस्याओं का समाधान है। उनके पास केवल एक कमी है कि वे टर्बो पंपों की तुलना में कम दबाव के साथ ईंधन की आपूर्ति करते हैं।

सारांश (Abstract)

एक सकारात्मक विस्थापन पिस्टन रहित रॉकेट ईंधन पंप एक रॉकेट इंजन के लिए दबाव वाले प्रणोदक के स्थिर प्रवाह को बनाए रखने के लिए वैकल्पिक रूप से भरे और दबाव में दो पंपिंग कक्षों का उपयोग करता है। यह पंप प्रेशर फेड डिजाइन के वजन के बिना या टर्बो पंप की उच्च लागत और जटिलता के बिना कम लागत वाले रॉकेट को संभव बनाकर प्रेशर फेड और टर्बो पंप रॉकेट के बीच की खाई को भरता है। पंप, एक कम दबाव वाले टैंक के साथ मिलकर, तुलनीय दबाव वाली प्रणाली में टैंक के वजन का 90% तक बचाता है। विशिष्ट ईंधन संयोजनों का उपयोग करके पंप के लिए थ्रस्ट टू वेट अनुपात की गणना की जाती है।

4 एमपीए पर 2219 एल्युमिनियम एलओएक्स/आरपी-1 पंप के लिए पंप का थ्रस्ट/वजन अनुपात ~ 700 है। एक प्रोटोटाइप के लिए डिजाइन और परीक्षण डेटा प्रस्तुत किया गया है जो 3.5 एमपीए और 1.2 किग्रा/सेकेंड पर पानी पंप करता है। पंप का सरल निर्माण कम लागत, विश्वसनीय प्रणोदन प्रणाली की अनुमति देता है। इस पंप का तरल नाइट्रोजन और मिट्टी के तेल से परीक्षण किया गया है। इसका उपयोग रॉकेट इंजन के साथ मिट्टी के तेल को पंप करने के लिए भी किया जाता है।

वर्किंग पिस्टन लेस पंप

रॉकेट इंजन को उच्च दबाव पर उच्च ईंधन की जबरदस्त मात्रा की आवश्यकता होती है। अक्सर पंप की लागत जोर कक्ष से अधिक होती है। ईंधन की आपूर्ति करने का एक तरीका ऊपर बताए गए महंगे टर्बो पंप का उपयोग करना है, दूसरा तरीका ईंधन टैंक पर दबाव डालना है। एक बड़े ईंधन टैंक पर दबाव डालने के लिए भारी महंगे टैंक की आवश्यकता होती है। हालाँकि मान लीजिए कि पूरे टैंक पर दबाव डालने के बजाय मुख्य टैंक को एक छोटे पंप कक्ष में डाला जाता है जो दबावयुक्त होता है। स्थिर प्रवाह प्राप्त करने के लिए पंप प्रणाली में दो पंप कक्ष होते हैं जैसे कि प्रत्येक प्रत्येक चक्र के ½ के लिए ईंधन की आपूर्ति करता है। पंप दबाव वाली गैस द्वारा संचालित होता है जो सीधे द्रव पर कार्य करता है।

पंप प्रणाली के प्रत्येक आधे हिस्से के लिए, कम दबाव और उच्च प्रवाह दर पर मुख्य टैंक से एक कक्ष भरा जाता है, फिर कक्ष पर दबाव डाला जाता है और फिर द्रव को उच्च दबाव के तहत मध्यम प्रवाह दर पर इंजन में पहुंचाया जाता है। फिर कक्ष को निकाल दिया जाता है और चक्र दोहराता है। सिस्टम को डिज़ाइन किया गया है ताकि इनलेट प्रवाह दर आउटलेट प्रवाह दर से अधिक हो। यह एक कक्ष को फिर से भरने और दबाव डालने के लिए समय देता है जबकि दूसरे को खाली किया जा रहा है। एक ब्रेड बोर्ड पंप का परीक्षण किया गया है और यह बहुत अच्छा काम करता है। एक उच्च संस्करण को डिजाइन और निर्मित किया गया है और 20 ग्राम पर पंपिंग है। और 550 पीएसआई।

Piston Less Pump

पिस्टन लेस पंप के फायदे

इस पंप के लगभग सभी हार्डवेयर में प्रेशर वेसल होते हैं इसलिए वजन कम होता है। 10 से कम चलने वाले हिस्से हैं और कोई स्नेहन समस्या नहीं है जो अन्य पंपों के साथ समस्या पैदा कर सकती है। डिजाइन और निर्माण। इस पंप में से आगे सेट है और कोई सटीक भागों की आवश्यकता नहीं है। इस डिवाइस का एसटीडी पर फायदा है। उस में टर्बो पंप wt। लगभग समान इकाई इंग्लैंड परीक्षण लागत कम है और विनाशकारी विफलता का मौका कम है।

इस पंप में प्रेशर फेड डिजाइनों पर फायदा है कि wt। पूरा रॉकेट बहुत कम है और रॉकेट ज्यादा सुरक्षित है क्योंकि रॉकेट ईंधन के टैंकों को उच्च दबाव होने की जरूरत नहीं है। पंप को उच्च विश्वसनीयता के साथ विस्तारित अवधि के लिए संग्रहीत करने के बाद शुरू किया जा सकता है। इसका उपयोग रॉकेट बूस्टर ओपन के लिए टर्बो पंपों को बदलने के लिए किया जा सकता है। या यह गहरी अंतरिक्ष प्रणोदन के लिए उच्च दबाव टैंकों को बदलने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इसका उपयोग उपग्रह की कक्षा में परिवर्तन और रखरखाव के लिए भी किया जा सकता है।

पिस्टन लेस पंप के नुकसान

पिस्टन रहित पंपों के नुकसान के साथ-साथ इस तरह के फायदे भी हैं।

  • वे ड्राइव गैस क्षेत्र अनुपात 1: 1 की तुलना में उच्च दबाव में पंप नहीं कर सकते।
  • वे चरणबद्ध दहन या विस्तारक चक्र का उपयोग नहीं कर सकते हैं।
  • पिस्टन रहित पंप के साथ गैस जनरेटर चक्र को एकीकृत करना भी मुश्किल है।
  • उत्पन्न गैस दोनों प्रणोदकों के साथ रासायनिक रूप से संगत होनी चाहिए।
  • यह गैस जनरेटर इंजन की इग्निशन स्टार्ट अवधि को कम करता है।

यह काम किस प्रकार करता है

  • एक पंप कक्ष में कम दबाव पर मुख्य टैंक को खाली करें।
  • पंप कक्ष पर दबाव डालें और इंजन को खिलाएं।
  • समानांतर में दो चलाएं, वेंटिंग करें और एक को खाली करने की तुलना में तेजी से भरें।
  • ओवरलैप स्थिर प्रवाह और दबाव की अनुमति देता है।

मार्केट स्ट्रैटेजी पर जाएं

  • रॉकेट वैज्ञानिक जोखिम के प्रतिकूल हैं। पिस्टन रहित पंप पर विचार किया जाना चाहिए।
  • स्केलेबिलिटी साबित करने के लिए पहला कदम पिस्टन रहित पंप को बढ़ते थ्रस्ट स्तरों के इंजनों के साथ एकीकृत करना है।
  • अगला कदम एक संदर्भ मिशन के लिए एक छोटे से मध्यम आकार के वाहन में एकीकृत और परीक्षण फ्लाई है
  • बिक्री के अवसर तब होते हैं जब एक नया वाहन ड्रॉइंग बोर्ड पर होता है, या जब टर्बो पंप की समस्याओं के कारण मौजूदा वाहन में शानदार विस्फोट होता है।

पंप एनीमेशन

  • पंप थर्मल संतुलन में पूर्ण दोनों कक्षों से शुरू होता है।
  • एक कक्ष दबावयुक्त होता है और उस कक्ष में स्तर कम होने तक ईंधन वितरित किया जाता है।
  • दबाव दोनों कक्षों पर लागू होता है और ईंधन को दोनों कक्षों से संक्षिप्त रूप से वितरित किया जाता है।
  • फिर लगभग खाली कक्ष को निकाल दिया जाता है और फिर से भर दिया जाता है और चक्र दोहराता है।
Pump Animation

पिस्टन रहित पंप का समाधान

  • गैस जनरेटर टर्बो पंप सिस्टम के बराबर या उससे बेहतर प्रदर्शन।
  • सस्ती सामग्री और प्रक्रियाएं। वाहन खर्च कम करता है।
  • सुरक्षित: विफलता मोड सौम्य हैं, मुख्य टैंक दबाव कम हैं।
  • कोई सटीक भाग नहीं। निहित विश्वसनीयता।
  • मजबूत प्रणाली; प्रदूषक पारित कर सकते हैं।
  • एक डिजाइन कई प्रणोदकों के साथ काम करेगा।
  • 100% थ्रॉटल सक्षम।
  • बड़े पैमाने पर उत्पादन योग्य और स्केलेबल।
  • प्रेशर फेड स्टेटिक टेस्ट से पंप फेड में संक्रमण सरल और त्वरित है।

पिस्टन कम पंप के अनुप्रयोग

1.डीप स्पेस प्रोपल्शन

नासा को बृहस्पति और उससे आगे के चंद्रमाओं पर उतरने और अंतरिक्ष यान के लिए उच्च शक्ति प्रणोदन की आवश्यकता है। यह पंप इन मिशनों को ईंधन टैंक के कम वजन के कारण आगे बढ़ने देगा। उदाहरण के लिए, यूरोपा पर एक हाइड्राज़ीन मोनोप्रोपेलेंट रॉकेट के साथ उतरने के लिए, पंप फेड डिज़ाइन पंप फेड डिज़ाइन की तुलना में टैंक वजन का 80% बचाएगा। दबाव वाली गैस को अधिक गर्म करके वजन में और बचत की जा सकती है, क्योंकि दबाव कुछ सेकंड से अधिक समय तक प्रणोदक के संपर्क में नहीं रहेगा। अतिरिक्त कक्ष में इंजन के वजन को बचाने और प्रदर्शन में सुधार के लिए बढ़ाया जा सकता है।

2.एक्स पुरस्कार वाहन ईंधन पंप आवेदन

एक्स-पुरस्कार प्रतियोगियों के लिए ईंधन पंप लागत को कम करेगा और उनके शौकिया वाहनों की सुरक्षा और विश्वसनीयता में वृद्धि करेगा। टनों रॉकेट ईंधन के ऊपर बैठना उतना ही खतरनाक है जितना ऊपर बैठना यदि उच्च दाब पर टनों रॉकेट ईंधन तो और भी अधिक है। कई प्रतियोगियों ने अपने रॉकेट को शक्ति देने के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड (HTP) और जेट ईंधन का उपयोग करने की योजना बनाई है। जब पंप का उपयोग हाइड्रोजन पेरोक्साइड (एचटीपी) को पंप करने के लिए किया जाता है तो यह पंप चलाने के लिए गैस जनरेटर में कुछ ईंधन को विघटित कर सकता है। यह वजन के दबाव और मुख्य टैंकेज की काफी मात्रा को बचाता है। कम दबाव वाले टैंकों पर अतिरिक्त कारक अकेले उच्च दबाव वाले टैंकों की लागत के समान होगा।

निष्कर्ष (Conclusion)

पिस्टन रहित पंप की संपत्ति का सबसे अधिक महत्व जो उन्हें टर्बो पंप से अलग बनाता है, वह है पिस्टन की अनुपस्थिति। यह सबसे अनोखी तकनीक है। इसमें नं. टर्बो पंप की तुलना में घूर्णन भागों की संख्या बहुत कम है। साथ ही इसका इंस्टालेशन भी बेहद आसान है। और इसके अलावा यह टर्बो पंप की तुलना में हल्का वजन है। इसलिए इसका नुकसान कम होता है और इंजन की दक्षता में सुधार के बजाय वृद्धि होती है। साथ ही यह टर्बो पंप की तुलना में काफी किफायती है। पिस्टन रहित पंप का एकमात्र दोष यह है कि यह उच्च दबाव वाले ईंधन की आपूर्ति नहीं कर सकता है और साथ ही इसमें चरण दहन या विस्तारक चक्र नहीं हो सकता है और इसमें कंपन नहीं होता है।

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