Кіріспе

Америкалық керолокс зымыран қозғалтқышы Rocketdyne H-1 – LOX және RP-1 отынын жағатын сұйық отынды зымыран қозғалтқышы. H-1 қозғалтқышы Saturn I және Saturn IB зымырандарының S-I және S-IB бірінші сатыларында қолдану үшін әзірленді, онда ол сегіз қозғалтқыштан тұратын топтамаларда пайдаланылды. Аполлон бағдарламасынан кейін, пайдаланылмаған H-1 қозғалтқыштары қайта аталды және 1974 жылы Delta 2000 сериясында алғаш рет қолданылған Rocketdyne RS-27 қозғалтқышы ретінде жаңартылды. RS-27 қозғалтқыштары 1992 жылға дейін қолданылды, ол кезде Delta II зымыранының Delta 6000 алғашқы нұсқасы қызметтен шығарылды. Аздап жақсартылған RS-27A нұсқасы кейінгі Delta II және Delta III зымырандарында да қолданылды, соңғылары 2018 жылға дейін ұшып жүрді.

Ертедегі қозғалтқыштар

H1 – соғыс кезінде жасалған V2 баллистикалық зымыранынан дамытылған қозғалтқыштар сериясының бірі. Соғыс жылдары Солтүстік Америка Әуежайына (NAA) бірнеше V2 қозғалтқышы берілді, оларды зерттеп, метрикалық өлшемдерден SAE өлшемдеріне ауыстыру тапсырылды. Осы жұмысты атқару үшін олар "Қозғалтқыш бөлімін" құрды, кейіннен ол Rocketdyne болып өзгерді. NAA-ға қозғалтқыш туралы көптеген техникалық құжаттар да тапсырылды. Оларды зерттеген инженерлер V2 қозғалтқышын жаңа "суарна" отын инжекторларын пайдаланып жақсарту жоспарларын тапты. Немістер бұл конструкцияны іске асыра алмады және ол ешқашан қолданысқа енбеді. NAA инженерлері бұл мәселені шешуге кірісіп, тез арада шешімдер тапты. Бұл оларға қозғалтқыштың итеру күшін арттыруға мүмкіндік берді, содан кейін Redstone зымыраны үшін. NAA сонымен қатар SM 64 Navaho зымыран жобасымен де айналысты, ол зымыранды жылдамдыққа жеткізу үшін бустер ретінде сол қозғалтқышты пайдаланды, осылайша оның газ-динамикалық қозғалтқыштары іске қосылатын болды. Әуе күштері Navaho-дан үнемі жоғары тиімділік талап етті, бұл NAA-ны үлкен зымырандар жасауға және оларды ұшыру үшін үлкен бустерлер құруға мәжбүр етті. 1950 жылдардың басында негізгі қозғалтқыш дизайны кеңейтілді. Бұл барлық конструкциялар, оларды тудырған V2 сияқты, этанолмен жұмыс істеді, бірақ басқа отындар да сынақтан өтті, олардың ішінде керосин, дизель майы, бояу еріткіші, JP 4 және JP 5 авиациялық отыны болды. 1953 жылдың қаңтар айында Rocketdyne бұл қозғалтқыштарды ракеталар үшін арнайы жасалған және жақсы инженерленген керосин отынына ауыстыру үшін "REAP" бағдарламасын бастады, ол 1954 жылы әскери стандарт MIL R 25576 ресми түрде бекітілген RP 1 аталды. 1955 жылы Әуе күштері Atlas зымыраны үшін JP 4 отынымен жұмыс істейтін қозғалтқыштың нұсқасын таңдады. АҚШ Армиясы Jupiter зымыраны үшін итеру күшін одан әрі арттыруды сұрады, ал Әуе күштері сол нұсқаны Thor үшін де пайдаланды, нәтижесінде Rocketdyne S 3D (немесе LR 79) пайда болды. Бұл қозғалтқыштардың барлығы ұқсас конструкциялық қағидаға негізделген, олар "суарна инжекторларын" қамтиды, онда көптеген кішкентай отын инжекторлары негізгі жану камерасына жанған отынды шашырату үшін қолданылды. Олар сондай-ақ турбонасостарды іске қосу үшін күрделі жүйемен жабдықталған, ол газ генераторы мен негізгі жану камераларын қамтитын екінші отын бактерілері мен құбырларын пайдаланды, ал сорғылар негізгі отын құбырларын қажетті қысымға жеткізгенше жұмыс істеді. Қозғалтқыш толыққандай іске қосылғанға дейін әртүрлі отын ағындарын басқару үшін күрделі электропневматикалық клапан сериясы қолданылды.

X-1

Thor және Jupiter үшін S 3D-нің сәтті жұмыс істеуімен компания бастапқыда S 3X деп аталған, бірақ кейін X 1 болып белгіленген түбегейлі жаңартылған нұсқаға көшті. Бұл қозғалтқыш күрделі клапан жүйесін және оған байланысты барлық сенсорлар мен электрониканы отынның өзінің қысымымен жұмыс істейтін жаңа клапандармен алмастырды. Бұл күрделі іске қосу процедурасының толығымен автоматтандырылып, отын ағынымен басқарылуын қамтамасыз етті. Сонымен қатар, X 1 барлық старттық бак жүйесін алып тастап, оның орнына турбоқасырды айналдыру үшін газ генераторы арқылы шығарындысын бағыттайтын кішкентай қатты отынмен жұмыс істейтін ракеталық қозғалтқышты орнатты. Бұл өзгеріс қозғалтқыштың құбырларын күрт жеңілдетті, бірақ конструкцияны бір реттік құрылғыға айналдырды. Бұрынғы қозғалтқыштар теориялық тұрғыдан ұшу кезінде қайта іске қосылуы мүмкін болған, бірақ бір ғана стартерлік картриджбен X 1 тек бір рет іске қосылатын болды. Тағы бір өзгеріс – бұрынғы конструкциялардағы қатты отынды тұтандырғыштардың орнына пирофорлық отынды тұтандырғышты енгізу болды. Бұрынғы қозғалтқыштарда тұтандырғыштарды қозғалтқыштың тесіктері арқылы жану камерасына салыстыру қажет болды, ал жаңа жүйе отынды тікелей негізгі инжекторға шашыратуға мүмкіндік берді. Триэтилалюминий отыны диафрагмалары бар текшеде жеткізілді, ол инжектордағы отын ағыны белгілі бір шекке жеткенде жарылатын болды. Соңында, X 1 әртүрлі компоненттер арқылы ағып өтетін RP 1 отынына аз мөлшерде қоспа қосылатын жаңа майлау жүйесін енгізді. Бұл қоспа турбоқасыр жүйесіндегі әртүрлі подшипниктерге қысыммен жіберіліп, оларды майлап, сонымен қатар жылуды сыртқа шығаратын болды.

Сатурн мен H-1

Сатурн АҚШ Қорғаныс министрлігінің жаңа талабын орындау үшін қағаз жобасы ретінде басталды. Бұл ауыр көтергіш құрылғы Жердің төменгі орбитасына (LEO) 10 000-ден 40 000 фунтқа дейін жүк көтеруге немесе 6 000-ден 12 000 фунтты эскеп жылдамдығына дейін үдетуге қабілетті болды. Қолданыстағы ұшыру құралдарын LEO-ға 10 000 фунтқа дейін жеткізуге кеңейтуге болар еді, бірақ бұл талаптарға жеткіліксіз болды. Жаңа және іріктеу жоба қажет болды, және 1957 жылдың сәуір айында Вернер фон Браун алдын ала жобалау міндетін Хайнц Герман Коэльге тапсырды. Коэль даму уақытын қысқарту үшін «Редстоун» және «Юпитер» зымырандарының жанармай бактерілерін шоғырландырып, оларды бір итермелі тақтаның үстіне орналастырып, содан кейін қажетті қозғалтқыштарды тақтаның астына бекітуді ұсынды. Есептеулер көрсеткендей, олардың қозғалтқыш таңдауын шектейтін, шамамен 1 миллион фунттық жалпы итерме күші қажет болады. Сәйкес конструкцияларды іздеген Коэль Rocketdyne компаниясының Джордж Саттоннан E 1 туралы білді. Rocketdyne бұл қозғалтқышты «Титан» зымыраны үшін әзірлеп жатқан еді, және ол ARPA Вернер фон Браунға «Juno V» деп аталған құрылғыны жасауға берген мерзімде енгізілуге жақын ең ірі қозғалтқыш болды. E 1 бастапқыда «Титан» зымыраны үшін қосалқы қозғалтқыш ретінде әзірленген, егер Aerojet General LR 87 іске қосылмаса, оны дамытуды мүмкіндігінше жеңілдету үшін арнайы жасалған. Сол қазан айында «Спутник» ұшырылуы АҚШ-тың ракета жасау саласында жылдам өзгерістерге алып келді. Бейбіт ниеттерін көрсету үшін АҚШ әртүрлі әскери емес ракеталық бағдарламаларын жаңа агенттікке, яғни NASA-ға біріктіруді шешті. Әскерлердің ірі ракеталарға қызығушылығы төмендегендіктен, олар фон Браунның ABMA тобын NASA-ға беруге келісті, ол Маршалл ғарыш орталығына айналды. Тапсыру 1960 жылы жүзеге асырылатын болды. Коэль Rocketdyne компаниясына S 3D-нің жаңартылған нұсқасын іздеп келгенде, олар X 1 ұсынды және оны S 3-тің тағы бір жаңартуының орнына пайдалануды ұсынды. X 1 эксперименттік болғанымен, қажетті итерме диапазонында болды және толық дамуға дайын еді. 1958 жылдың 15 тамызында даму шарты жасалды, ал 1959 жылдың басында атау «Юно»дан «Сатурн»ға өзгертілді, бұл «Юпитер» зымыраны ABMA-ның бұрынғы жобасы болғандықтан, «Юпитерден кейінгі планета» деген мағынаны білдірді.

Сипаттама

Rocketdyne-нің барлық алғашқы қозғалтқыштары сияқты, H 1 турбопомпалармен қамтамасыз етілген каскадты инжекторды қолданды және қозғалтқыштың өзінің отынымен регенеративті түрде салқындады. Жану камерасы пеште біріктірілген 292 тот баспайтын болаттан жасалған түтіктерден құралды. S IVB сатысында қолданылған J 2 қозғалтқышынан өзгеше, H 1 бір рет іске қосылатын қозғалтқыш болды. Оны бірнеше рет іске қосуға болады – және қозғалтқыштар ұшуға дайын екенін растау үшін миссияға дейін екі немесе одан да көп статикалық сынақтан өтетін – бірақ оны ұшу кезінде қайта іске қосу мүмкін емес, себебі іске қосу тізбегі үшін қажетті кейбір компоненттерді қайта пайдалануға болмайды. Атап айтқанда, турбопомпалар бастапқыда қатты отынды газ генераторымен (SPGG) итермеленді, ол, негізінен, кішкентай қатты ракета болып табылады және әрбір іске қосылғаннан кейін ауыстырылуы тиіс. Қозғалтқышты іске қосу үшін 500 В айнымалы ток SPGG-ге қолданылды, ол қатты отынды тұтандырды. Бұл 600-700 фунт/квадрат дюйм қысымға дейін жиналған ыстық газды өндірді, содан кейін жарылғыш мембрана оны турбинаға жіберді, ол отын турбопомпаларын айналдырды. Бұл газ генераторына және қозғалтқышқа отын мен тотықтырғышты сору процесін бастады, ал SPGG-ден шыққан ыстық газдар отын/тотықтырғыш қоспасын тұтандыру үшін қажетті бастапқы энергияны қамтамасыз етті. Бұл турбопомпаларды айналдыра бастады. RP 1 және LOX газ генераторында жануды бастағаннан кейін, шығарылатын газдар турбопомпаларды қозғалтқыш тоқтағанға дейін қуатпен қамтамасыз етті.