El escape del generador de gas de los cuatro motores exteriores de Saturno I, ¿por qué no ventilar hacia un lado como los cuatro motores interiores?

Más o menos 04:58en el nuevo video de Scott Manley, la NASA podría estar regalando un cohete Saturno I: he aquí por qué amo este amplificador vintage, dice:

Entonces, los cuatro motores en el medio de esta placa de empuje (¿plano?) en la parte inferior están fijos; simplemente mantienen la posición. Los cuatro en el exterior tienen cardán y proporcionan todo el control de balanceo, guiñada y cabeceo.

Hay otra, también hay una diferencia interesante en estos motores. Los cuatro motores en el medio, descargan su escape del generador de gas por el costado; hay estas pequeñas bengalas saliendo por un lado.

Pero los exteriores utilizan un escape de generador de gas alrededor de la punta de la boquilla, por lo que parece una película que se enfría... oscura, y luego tienes la luz que entra por aquí.

Creo que eso es genial, y nunca entendí por qué se tomó esta decisión, y sospecho que tiene algo que ver con los motores gimbaling. No querían que el escape supercaliente incidiera en nada.

Pregunta: No entiendo cuál sería el desafío de apuntar el escape del generador de gas de los cuatro motores exteriores hacia afuera y lejos del cohete para que, incluso cuando gimbalen, no golpee algo. ¿Por qué esto habría sido tan difícil? ¿Cómo podría ser esta una explicación propuesta para esta configuración 4 vs 4?

He agregado algunas capturas de pantalla y algunas anotaciones de flechas de las cosas a las que se hace referencia en las comillas de bloque.

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Tenga en cuenta que el escape de la turbobomba de los motores internos se enrutó de varias maneras diferentes en diferentes versiones del Saturn I / IB ; No sé si esto arroja alguna luz sobre la cuestión.

Respuestas (2)

El objetivo de diseño para el sistema de escape del generador de gas en ambos tipos de motores H-1 era evitar que el escape del generador de gas rico en combustible recirculara debajo de la base del propulsor en vuelo. Los motores sin cardán tenían tuberías fijas para descargar el escape por el costado del propulsor. Los motores cardánicos no podían tener esta tubería fija, sino que estaban equipados con un "aspirador" que dirigía el escape del generador de gas hacia la columna de escape principal donde se quemaba.

El motor H-1C, la unidad interior fija, tenía un conducto de escape curvo para transportar los gases de escape de la turbina, y el motor H-1D, la unidad exterior con cardán, montaba una unidad conocida como aspirador. Los motores internos simplemente canalizaban el escape de la turbina por la borda. El escape del motor fuera de borda se conducía a colectores, o aspiradores, ubicados en el plano de salida de la boquilla. Para el aspirador H-1D, los diseñadores eligieron un conjunto de carcasa de Hastelloy C soldado, montado en el exterior de la cámara de empuje y que se extiende más allá del plano de salida de la cámara de empuje. El aspirador evitó que los gases de escape ricos en combustible del generador de gas recircularan en la cola del bote de misiles durante el vuelo. En cambio, los gases se fusionaron con la columna de escape del motor.

Referencia: Etapas a Saturno Capítulo 4 - Descripción general del motor H-1.

Esta imagen muestra los conductos fijos que se utilizan para evacuar por la borda el escape interno del motor GG de los motores que no están equipados con aspiradores.

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Fuente de la imagen (énfasis mío)

Este esquema muestra el aspirador.

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Fuente de imagen

El H1-C (interior) utilizado en el S1-B (8 aletas en flecha) descarga el escape de la turbina justo al lado de la campana del motor (observe de cerca el diagrama OP o las figuras 1-5 y 1-20 del manual Rocketdyne H-1) y está reforzado por un pequeño bípode. Las 4 pequeñas plumas en los videos de las versiones sin aletas y 4 aletas deben estar haciendo otra cosa. De todos modos, la tubería de escape de la turbina con cardán de lado más allá de la cola del barco no permitiría una abrazadera después del intercambiador de calor, que sería demasiado endeble.
@amVeo el diagrama agregado para responder.

No desea que un escape apunte hacia los lados en un motor cardánico, porque ese escape ejercerá una fuerza considerable sobre el mecanismo cardánico, lo que hará que sea mucho más fácil mover el motor en una dirección que en la otra.

Tampoco desea que el escape apunte hacia los lados cuando puede apuntar hacia abajo y aprovechar su empuje. Entonces, la pregunta más interesante sería, ¿qué motivó la decisión de tener los cuatro escapes internos de la turbobomba apuntando hacia afuera?

Su punto sobre el torque es acertado, pero también tenga en cuenta que en los videos el escape lateral está dirigido hacia abajo por un codo. La razón para canalizarlo en la corriente de aire libre fue para que no se acumulara en las áreas de menor presión sobre los motores, pero tenga en cuenta que los internos S1-B no lo canalizan por los lados, sino que simplemente lo giran alrededor del exterior. de la base de cada campana del motor H1-C. Esta no debe ser un área de baja presión como el exterior de la base de cada H1-D.