극저온 액체 질소로 윤활되는 정압 저널 베어링의 동특성 계수의 실험적 추정

Abstract

극저온 유체로 작동하는 정압 (외부가압) 저널 베어링은 액체로켓엔진용 터보펌프의 수명 개선을 위해 지속적으로 주목을 받아왔다(1~3). 터보펌프와 같은 극한의 환경에서 고속으로 작동하는 회전기기의 회전체동역학 특성을 이해하기 위해서는 축을 지지하는 베어링 단품의 동특성 계수에 관한 연구가 필수적이다. San Andrés(4~6) 및 Childs 등(7,8)은 난류 하이브리드 베어링에 관해서 동특성 계수를 예측 및 추정하는 연구를 수행하였다. 특히, Murphy와 Wagner(9)는 극저온 유체를 사용하는 하이브리드 저널 베어링의 동특성 계수를 추정하였다. 그러나 여러 가진 주파수에 대한 응답 특성은 제시하지 않았다. 최근 이탈리아의 pasini 등(10)은 극저온 액체 메탄으로 작동하는 베어링 단품의 동적 특성을 추정할 수 있는 실험 장치를 구축하였다. 하지만 베어링의 가진 실험 결과는 제시되지 않았다. 이처럼 극저온 유체로 작동하는 베어링 단품에 대해 실험적인 연구는 상당히 드물다. 본 연구에서는 극저온 액체 질소로 작동하는 외부 가압 저널 베어링의 비회전 상태에서의 동특성 계수를 추정하였다. 그리고 베어링 정하중이 동특성 계수에 미치는 영향을 확인하였다.