Etapa I (19.11.2012-14.12.2012) – “Implementarea proiectului”
Este prima din cele şase etape ale proiectului şi constituie etapă finală în anul 2012.
De notat că în această etapă au demarat şi activităţile din etapa II, urmând ca acestea să fie raportate la finalul etapei II, pe data de 28.02.2013.
Obiectivul acestei etape constă în a asigura implementarea şi vizibilitatea proiectului. Activitatea echipei de management a proiectului este legată de acest obiectiv iar întâlnirea membrilor consorţiului proiectului a analizat obiectivele etapei, rezultatele şi a luat deciziile necesare realizării acestora.
- Rezultate planificate Etapa I
Prin proiectul DevPump se urmăreşte dezvoltarea unei succesiuni logice de activităti care să conducă la realizarea unui sistem turbopompă destinat motoarelor rachetă cu combustibil lichid. Se vor identifica toate fazele acestui proces complex, contribuind astfel la dezvoltarea maşinilor rotative care utilizează gaze lichefiate (hidrogen / oxigen), a lagărelor şi tehnologiilor de etanşare, metodelor de fabricaţie, dezvoltării bazei de materiale şi a metodologiilor de calcul hidraulic, gazodinamic, rezistenţă şi vibraţii. Rezultatele planificate ale vor fi materializate în crearea unei planificări strategice avansate în domeniul sistemelor turbopompă, dobândirea de cunoştinţe ştiinţifice şi tehnologice la nivel European, care să asigure vizibilitatea României în acest domeniu.
Rezultatele planificate pentru aceasta etapa constau in asigurarea implementarii si vizibilitatii proiectului printr-o prima intalnire a consortiului (kick-off meeting) care sa stabileasca managementul proiectului (caile de comunicare cu Autoritatea Contractanta si intre membrii consortiului), prezentarea activitatii fiecarui partener din proiect si a personalului implicat in cadrul proiectului, stabilirea planului de lucru si diseminarea proiectului si o prezentare generala a turbopompelor.
Rezultatele primei etape a proiectului DevPump se concretizează într-un raport al primei întâlniri (kick-off meeting) care cumulează toate aspectele privind:
- Managementul proiectului;
- Prezentarea consorţiului care realizează proiectul;
- Prezentarea personalului care participă şi capabilităţile fiecăruia, utilizabile pentru dezvoltarea ansamblului turbopompă;
- Prezentarea generală a turbopompelor pentru motoare rachetă cu combustibil lichid;
- Diseminarea proiectului;
- Planul de lucru al proiectului;
- Mijloace de comunicare între membrii consorţiului.
Etapa II (14.12.2012 - 28.02.2013) – Documentare
În această etapă a fost realizată o analiză a stadiului actual de dezvoltare a pompelor şi turbinelor care compun turbopompa, acest ansamblu complex şi vital pentru un motor rachetă propulsat cu combustibil lichid.
Obiectivul acestei etape constă în a asigura documentarea privind stadiul actual al turbopompelor pentru motoare rachetă. Activitatea echipei de proiect s-a concentrat pe studiul documentaţiei de specialitate privind pompele şi turbinele care echipează motoarele rachetă cu combustibil lichid.
A doua etapă a proiectului DevPump constă în realizarea a două studii de documentare tehnică privind cele două subansamble majore ale turbopompei:
- Studiu privind stadiul actual în cercetare şi producţie în ceea ce priveşte pompele pentru turbopompe;
- Studiu de documentare privind turbinele turbopompelor.
Primul studiu face o scurtă incursiune în istoria zborului spaţial, prezentând rolul motoarelor rachetă, principiul de funcţionare şi elementele componente. Se pune accentul pe cele mai uzuale motoare rachetă şi anume cele cu propulsie termochimică. Se definesc performanţele motoarelor rachetă şi cerinţele pe care trebuie să le îndeplinească turbopompele – singurele organe în mişcare de rotaţie – pentru atingerea acestor performanţe. Sunt detaliate principalele cicluri de funcţionare ale motoarelor rachetă (gazogenerator, expander şi combustie în trepte) şi influenţa acestora asupra caracteristicilor turbopompelor de carburant şi oxidant.
În continuare se exemplifică cele mai semnificative soluţii constructive de turbopompe realizate până în prezent pentru alimentarea motoarelor rachetă ce echipează diferitele trepte ale lansatoarelor. Sunt trecute în revistă un număr de 14 motoare rachetă, identificându-se forţa de tracţiune, impulsul specific, ciclul de funcţionare, tipul de carburant şi comburant, schemele funcţionale şi caracteristicile principale ale turbopompelor.
Raportul evidenţiază, pe baza unei bogate literaturi de specialitate, cerinţele generale şi factorii de bază care impun configuraţia turbopompelor. Se identifică patru categorii de cerinţe care trebuie îndeplinite de turbopompe: funcţionale, generale, operaţionale şi de compatibilitate. Stabilirea configuraţiei unei turbopompe începe , de obicei, cu analiza pompei, a cărei soluţie constructivă trebuie să
asigure satisfacerea parametrilor de intrare ai fluidului de lucru, presiunii de refulare, debitului şi domeniului de lucru al motorului rachetă. Se face o analiză a parametrilor pentru a selecta cea mai bună turaţie, diametrul şi numărul de trepte compatibile cu turbina şi consideraţiile de proiectare mecanică.
Pompa centrifugalăeste considerată cea mai adecvată pentru pomparea combustibilului şi a oxidantului deoarece pentru debitele şi presiunile mari vehiculate în motoarele rachetă, aceste pompe sunt eficiente dar şi economice din punct de vedere al masei şi dimensiunilor.
Caracteristicile pompei (debitul, creşterea de presiune şi randamentul) sunt funcţie de turaţia pompei, rotorul centrifugal, forma paletelor de difuzor şi configuraţia carcasei. Este prezentat fenomenul de cavitaţie, care limitează performanţele pompei şi modalitatea de diminuare prin utilizarea rotorului inductor.
Concluziile punctează complexitatea pompelor pentru turbopompele utilizate de motoarele rachetă, principalele tendinţe de dezvoltare şi criteriile generale de alegere a soluţiilor constructive.
Al doilea studiu începe cu o scurtă istorie privind apariţia rachetei propulsate cu combustibili lichizi, după care se prezintă tendinţele actuale în cadrul industriei spaţiale în ceea ce priveşte motoarele rachetă ce utilizează combustibili lichizi.
Raportul continuă cu o prezentare a celor mai comune cicluri după care funcţionează motoarele rachetă propulsate cu combustibili lichizi, axându-se pe principalele avantaje şi dezavantaje ale acestor cicluri. Se identifică principalele motoare rachetă propulsate cu combustibili lichizi dezvoltate până în prezent împreună cu rachetele pe care sunt folosite, ciclul de funcţionare, combustibilii utilizaţi, forţa şi impulsul specific ce le caracterizează. Utilizând motoarele descrise anterior se face legătura cu sistemul turbopompă, cea mai solicitată componentă a motorului datorită turaţiilor mari la care operează si a diferenţelor mari de temperatură a fluidelor de lucru ale pompei şi turbinei, ce are rolul de a asigura alimentarea cu combustibili cu presiune ridicată a camerei de ardere a motorului. Pentru turbopompele ce echipează cele mai cunoscute motoare propulsate cu combustibili lichizi se identifică şi se prezintă principalele caracteristici: densitatea şi debitul fluidului de lucru, configuraţia pompei, presiunea de intrare şi ieşire din pompă şi turaţia.
Una din componentele principale ale turbopompei este turbina. Aceasta are rolul de a antrena pompa pentru a obţine presiunea optimă pentru fluidul de lucru (de obicei hidrogen sau oxigen lichid) ce se introduce în camera de ardere a motorului. În raport sunt prezentate metodele de dispunere a turbinelor în cadrul ansamblului turbopompă, în funcţie de performanţele şi tipurile de combustibili utilizaţi de motor, tipurile de turbine folosite pentru astfel de aplicaţii (pe bază de impuls sau reactive), materialele folosite şi caracteristicile turbinelor ce echipează turbopompele principalelor motoare rachetă (configuraţia turbinei, materialul utilizat, puterea dezvoltată, turaţia, presiunea de intrare şi de ieşire din turbină şi diametrul mediu al rotorului).
Prin raportul “Studii de documentare privind turbinele turbopompelor”, se pot stabili configuraţia şi caracteristicile turbinei privind întocmirea planului de realizare a unei turbopompe conform proiectului DevPump.
- Obiectivul etapei a IIa vizând documentarea privind pompele şi turbinele turbopompelor care echipează motoarele rachetă a fost realizat, prin studiul documentaţiei de specialitate disponibile.
- Obiectivul etapei a IIa vizând vizibilitatea a fost îndeplinit prin actualizarea paginii proiectului DevPump pe site-ul coordonatorului proiectului INCDT COMOTI.
- Rezultatele etapei a IIa sunt cuantificate în două rapoarte care detaliază stadiul actual al pompelor şi turbinelor ce compun turbopompele motoarelor rachetă, cerinţele pe care trebuie să le îndeplinească aceste subansamble majore, principalele riscuri care apar în fabricaţie, montaj şi testare.
