Nazarenko H. Patterns of influence of design parameters on the efficiency of pumps of liquid rocket engines of the upper stages

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U002344

Applicant for

Specialization

  • 134 - Авіаційна та ракетно-космічна техніка

Specialized Academic Board

ДФ 08.051.091 ID 6176 Назаренко Г.В.

Oles Honchar Dnipro National University

Essay

In the first section, a critical retrospective analysis of the CPR values of pumps of both combustion engineering and aerospace applications was carried out. As a result of the analysis, it was established that the robots with the advance of the pressure control valve are relevant for all shovel pumps. However, the shovel pumps of the combustion machine are equipped with paths that are not suitable for rocket technology. So, the smells are not limited by mass, their frequency of wrapping is significantly lower than that of rocket technology pumps. However, the current literature has little information on the advance of the high-pressure pumps of the LRE pumps of the upper stages, which are affected by a significantly higher rotation frequency of the rotor. This is a daily comprehensive approach based on the determination of the design parameters of the LRE pump on the second . This demonstrates the relevance of the research carried out and its practical significance in the scientific world; a daily mathematical algorithm, with the help of which it is possible to advance the efficiency of the pumps of the high-pressure pumps of the high-pressure pumps of the high-pressure pumps of the high-pressure pumps of the upper stages; It is necessary to carry out a comprehensive experimental-theoretical investigation, the result of which will be the disaggregation of methodological methods that will allow the CPD of the upper-stage LRE pumps to be determined in a short hour and with high accuracy. Another section is devoted to the regular analysis of the pressure and pressure characteristics of the TNA prototype oxidizer pumps using current conditions. It has been established that by changing the gap between the collars of the over-center wheel and the floating rings, the design and experimental data for the CCD values differ from each other by 1.5%. Also, based on the experimental results, it is possible to calculate the value of the pressure coefficient and the efficiency factor of the pump when changing the gap between the floating rings and the collars of the sub-center wheel of LRE pumps. It was determined that the pump efficiency factor decreases by an average of 3%, the pressure coefficient decreases from 0.595 to 0.5756. A decrease in the efficiency factor and the pump pressure ratio is achieved through an increase in the hydraulic flow between the eccentric wheel and the spiral collector. A change in the thickness of the blades of the eccentric wheel at the outlet from the winding side to 50% from the nominal increases the pump efficiency by 1.8% and the pressure coefficient by 3.3%. It was found that for oxidation pumps of engines No. 5 and No. 2, the presence of bypass openings at the conductive disk increases the pump efficiency by 3.3% due to the better organization of fluid flow along the pump’s wet part. The values of the boundary flow regime through the bypass openings, when the CCD increases: the value of the ratio between the flow through the bypass openings and the flow through the pump is in the range of 0.012 to 0.019; The relationship between the fluidity of the flow at the bypass openings and the fluidity on the diameter of the expansion of the bypass openings is in the range of 0.0775 to 0.097. The third section includes a deep comprehensive analysis of the cavitation characteristics of the oxidizer pumps of TNA engines No. 1 and No. 2. The value of the cavitation fluidity coefficient decreased in the range from 385 to 842 units. The infusion of the skin design parameter into the value of the cavitation fluidity coefficient is examined. It has been established that changing the gaps between the floating rings and the collars of the sub-center wheel will move the anti-cavitation components of the center-screw pump. It is possible to calculate the value of the cavitation coefficient of the fluid speed of the pump when changing the gap between the floating rings and collars of the eccentric wheel for six standard sizes of LRE pumps. The design parameters of the floating ring, mounted on the front flange of the over-center wheel, are also integrated into the anti-cavitation yokes of the LRE pump. Improved design of the floating ring, a higher value of the cavitation coefficient of the pump speed in the range of 444 to 645 units equal to other options. The fourth section has developed an experimental-experimental method for shifting the pump's CCD, which makes it possible to quickly and accurately determine the displacement of the pump's CCD when changing its design parameters, as required this method was renovated; This means that due to all changes in the design parameters of the LRE pump, this will affect the anti-cavitation authorities; It is necessary to develop a new pump, since changing all the design parameters that were added to the prototype pump did not yield results.

Research papers

1. Назаренко Г.В. Экспериментальное исследование зависимости энергетических характеристик насоса окислителя двигателя РД861К от его конструктивных особенностей. / Г.В. Назаренко, Филиппенко П.П., С.А. Дешевых // «Механіка гіроскопічних систем», 2017 – №33,. с. 34–43. https://doi.org/10.20535/0203-3771332017119193

2. Назаренко Г. В. Аналіз впливу конструктивних особливостей проточної частини шнеко-відцентрового насоса на його кавітаційну харак-теристику. / Г. В. Назаренко, П. П. Філіпенко, С. О. Дешевих // Науково-технічний журнал Авіаційно-космічна техніка і технологія, 2018 – №7(151) – с. 32-39. https://doi.org/10.32620/aktt.2018.7.05

3. H.Nazarenko. Analytical and experimental assessment of screw centrifugal pump at improving its design./ H.Nazarenko. // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021. no. 4. p. 63-68. https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-4/063

4. Назаренко Г.В. Сучасний стан і перспективи розвитку енергетич-ної досконалості лопатевих насосів. / Г.В. Назаренко, П.П. Филіпенко, С.А. Дешевых, Ю.А. Мітіков // Системне проектування та аналіз характеристи-ки аерокосмічної техніки, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара 2019 –т. ХХVII – с. 58-71 https://doi.org/10.15421/452106

5. Назаренко Г.В. Вплив перепускних отворів у провідному диску відцентрового колеса шнековідцентрового насоса РРД на його напір, ККД і кавітаційні характеристики. / Г.В. Назаренко // Системне проектування та аналіз характеристики аерокосмічної техніки, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара 2022 –т. ХХХ – с. 65-73 https://doi.org/10.15421/472207

6. H.Nazarenko. Analysis of the influence of the design parameters of the upper stage liquid propellant rocket engine pump on its cavitation charac-teristics. / H.Nazarenko. // Вісник Дніпровського університету. Серія: Ракет-нокосмічна техніка. Т. 32 No. 4 (2023) С. 3-14 DOI: https://doi.org/10.15421/452324

7. Назаренко Г.В. Вплив конструктивних особливостей на енерге-тичні характеристики насоса окислювача двигуна РД861К. / Г.В. Назаренко, П.П. Філіпенко, С.А. Дешевих // тези ХIХ Міжнародної молодіжної науково-практичної конференції «Людина і космос» Дніпро, Україна – 2017. – с. 70.

8. G Nazarenko Experimental processing of energy characteristics of the oxidizer pump of РД861К engine. / G Nazarenko, P. Filippen-ko, S. Deshevykh // theses VI International conference «Space technologies: present and future» Dnipro, Ukraine – 2017. – p. 153.

9. Назаренко Г.В. Аналіз енергетичної досконалості лопатевих насосів. Сучасний стан і перспективи розвитку. / Г.В. Назарен-ко, П.П. Філіпенко, С.А. Дешевих // тези ХХ Міжнародної мо-лодіжної науково-практичної конференції «Людина і космос» Дніпро, Україна – 2018. – с. 79.

10. Назаренко Г.В. Аналіз впливу конструктивних особливо-стей проточної частини шнековідцентрового насоса на його ка-вітаційні характеристики. / Г.В. Назаренко, П.П. Філіпенко, С.А. Дешевих // тези ХХІІІ Міжнародного конгресу двигунобу-дівників п.г.т. Коблево, Миколаївська область, Україна – 2018. – с. 12.

11. Назаренко Г.В. Дослідження впливу конструктивних осо-бливостей шнека на енергетичні і антикавітаційні властивості шнековідцентрових насосів РРД / Г.В. Назаренко, П.П. Філіпе-нко, А.Ю. Стрельченко С.А. Дешевих // Міжнародної молодіж-ної науково-практичної конференції «Людина і космос» Дніп-ро, Україна – 2019. – с. 58.

12. G Nazarenko. Influence of the centrifugal wheel’slit gasket value on the power and anti-cavitation properties of the liquid rocket engine inducer-centrifugal pumps / G Nazarenko, P. Filippenko, S. Des-hevykh, L. Ivchenko // theses VII International conference «Space technologies: present and future» Dnipro, Ukraine – 2019. – p. 154.

13. Назаренко Г.В. Розробка методики для визначення характерис-тик шнековідцентрового насоса при вдосконаленні його конструк-ції / Г.В. Назаренко, Ю.А. Сукач, С.А. Дешевих // тези ХХIII Між-народної молодіжної науково-практичної конференції «Людина і космос» Дніпро, Україна – 2021. – с. 38

Files

Similar theses