Betrachtung von Axialschubausgleichsystemen in Turbopumpen für Flüssigkeitsraketenantriebe

Abstract

Axialschubausgleich spielt für die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Rotorlager in Turbopumpen für Flüssigkeitsraketenantriebe eine wichtige Rolle. Die Belastung der hochbeanspruchten Lager kann hierdurch deutlich reduziert werden. In dieser Arbeit wird ein Grundverständnis für die Entstehung von Axialkräften, vor allem durch Druckkräfte am Impeller, geschaffen und Möglichkeiten diese auf passive und aktive Weise auszugleichen vorgestellt. Darüber hinaus werden für die verschiedenen Ausgleichsysteme analytische Berechnungswerkzeuge entwickelt um die Axialkräfte auf beide Seiten des Impellers bestimmen zu können. Zur Überprüfung der Funktionalität und der ermittelten Werte der Werkzeuge werden deren Ergebnisse mit numerischen Strömungssimulationen am Beispiel ausgewählter Schubausgleichsysteme verglichen. Abschließend wird für das Projekt KonRAT ein Konstruktionsvorschlag für ein Axialschubausgleichsystem für den Betrieb mit kryogenem Sauerstoff sowie mit aufgeheiztem Wasser präsentiert.