재사용 우주발사체에 적용하기 위한 유체베어링으로 지지되는 모터 일체형 산화제 펌프의 회전체동역학 실험장치

Abstract

본 연구에서는 재사용 우주발사체에 적용하기 위한 유체베어링으로 지지되는 모터 일체형 산화제펌프의 회전체동역학 실험을 진행할 수 있는 실험장치 설계와 제작을 진행하였다. 회전축은 터보차저를 통해 구동되며, 회전축과 유연한 커플링으로 연결된다. 실험에 사용되는 회전축은 두 개의 유체 베어링으로 지지되며, 회전축의 거동을 측정하기 위하여 각 베어링 바깥쪽에 두 개의 변위센서가 설치된다. 또한, 회전축의 진동신호를 측정하기 위하여 베어링 하우징과 터보차저 하우징에 가속도센서가 설치된다. 본 연구를 통해 고속 모터 일체형 전기펌프의 안정성을 평가할 뿐 아니라, 다양한 작동유체를 이용한 폭넓은 회전속도와 유체압력 조건에서의 유체 베어링의 시스템 성능 평가가 가능하다.

A rotordynamic test rig is developed for simulating rotor-bearing systems of electric oxidizer pumps using hybrid fluid film bearings for application of reusable launch vehicles. The test rotor is designed to simulate the mass and gyroscopic properties of an inducer, an impeller, a electric motor, and a thrust disk of the electric oxidizer pump without expensive and complex rotating component hardware. The objective of building the test rig is to demonstrate stability of high speed electric pump, as well as to identify and quantify system level performance of hybrid fluid film bearings for operation of wide range of rotor speed and supply fluid pressure with various working fluids. A large automotive turbocharger drives the test rotor. The test rotor and a flexible coupling connects to the driving turbocharger. Various sensors and DAQ systems collect and save the test data of acceleration, displacement, temperature, and fluid pressure/flow rate for prediction of dynamic characteristics of the rotor system.