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터보펌프용 극저온 볼 베어링의 성능검증
Feasibility Verification of Cryogenic Ball Bearings for a Turbopump 원문보기

윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers, v.20 no.4, 2004년, pp.177 - 182  

곽현덕 (한국항공우주연구원 터보펌프개발그룹) ,  전성민 (한국항공우주연구원 터보펌프개발그룹) ,  김진한 (한국항공우주연구원 터보펌프개발그룹) ,  조광래 (한국항공우주연구원 우주발사체사업단) ,  김선용 ((주)로템 기술연구소) ,  우관제 ((주)로템 기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In a turbopump cryogenic ball bearings are used to carry static and hydraulic loads, and these ball bearings must stand up to high load and speed in cryogenic circumstance. Verification of bearing performance is crucial to successful development of a turbopump. In this paper, focusing on the turbopu...

주제어

#turbopump   #cryogenic ball bearing  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 이 시간 동안 심각한 파손 없이 운전된다면 베어링의 성능이 검증된 것으로 볼 수 있다. 마지막으로 시험 시 베어링 냉각 유량은 203 및 207 베어링에 대하여 0.7 liter/s 및 0.51iter/s로 산정하여 시험하였다. 실제 터보펌프에 장착될 경우 시험 시 산정한 냉각유량보다 더 많은 유량이 베어링을 통과하게 되며 위 조건에서 베어링이 안정적으로 작동할 경우 냉각유량에 대한 성 능검증은 완료된 것으로 판단할 수 있다.
  • 센서 중 기호 DD, DTC, PM 및 DO는 각각 압력센서, 유량계 및 타코미터를 의미하며, 각 센서의 설치 위치는 Table 2에 정리되어 있다. 매 시험마다 시험파트 액체산소의 압력 DD1 을 일정하게 유지하였으며, 이때 베어링 냉각 유량은 오리피스를 이용하여 조절하였다. 한편, 베어링에 가하는 부가하중의 크기는 DD3 및 DD2의 압력으로 조절하였다.
  • 203 베어링 시험은 Table 3의 시험항목 2, 4의 순서대로 시험 베어링의 교체없이 수행되었다. 앞서 기술한 바와 같이 207 베어링 시험 결과로부터 0.7 liter/ sec 냉각 유량 시험을 생략하여도 무방할 것으로 판단 되어 냉각 유량 0.5 liter/sec에서 두 개의 하중 조건을 시험하였다. Figs.
  • 이에 본 논문에서는 현재 한국항공우주연구원에서 개발 중인 터보펌프[4, 5] 산화제 펌프에 사용되는 203 및 207 베어링의 성능 검증을 수행하였다.

대상 데이터

  • 베어링의 자세한 사양은 Table 1에 정리되어 있으며, Figs. 1 및 2는 각각 시험에 사용된 203, 207 베어링이다.
  • 그러나 액체산소 환경 하에서 위와 같은 재질을 사용할 경우 베어링의 볼과 케이지 사이의 지속적인 마찰로 폭발이 일어날 가능성이 있다. 따라서 극저온 베어링의 경우 케이지 재질로 구리합금이나 테프론을 사용하여 폭발의 위험을 방지하게 되며, 본 시험에 사용된 203 및 207 베어링의 경우 케이지의 재질로 구 리합금을 사용하였다. 베어링의 자세한 사양은 Table 1에 정리되어 있으며, Figs.
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참고문헌 (6)

  1. 이용복, 김창호, 곽현덕, 하태웅, 우유철, '탄성 링을 갖는 볼 베어링 지지의 터보 펌프 임계속도에 관한 연구', 유체기계공업학회 유체기계저널, 제4권 제2호, pp. 22-28, 2001 

  2. H.D. Kwak, Y.B. Lee, C.H. Kim, T.W. Ha and Y.C.Woo, 'Prediction of Rotordynamic Stability for the High Pressure, High Speed Turbopump Unit,'IFToMM 6th Int'l Conf. on Rotordynamics, Univ. of New South Wales, Sydney, pp. 478-485, 2002 

  3. D.W. Childs, 'The Space Shuttle Main Engine High-Pressure Fuel Turbopump Rotordynamic InstabilityProblem,' ASME Journal of Engineering for Power,No. 100,pp. 49-57, 1978 

  4. 전성민, 김진한, '30 ton급 터보펌프의 회전체 동역학 설계 및 해석,' 한국항공우주학회 2003년도 추계학술대회, pp. 976-979, 2003 

  5. 김진한, 이은석,홍순삼, 최창호, 전성민,정은환, '액체로켓엔진용 터보펌프 개발현황,' 제5회 우주발사체기술 심포지움, KAIST, 발표예정, 2004 

  6. 우관제,김경호,우유철, '터보펌프 시스템용 베어링/실 시험설비 개발,' 한국추진공학회 2003년도 추계학술대회, pp. 25-28, 2003 

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