Conceptual Design of a Turbopump Adopting a Planetary Gear System

유성기어를 적용한 터보펌프의 개념설계

  • 김진한 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ;
  • 정은환 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ;
  • 최창호 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ;
  • 전성민 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ;
  • 김진선 (한국항공우주연구원 터보펌프팀)
  • Received : 2010.11.29
  • Accepted : 2011.04.20
  • Published : 2011.06.30

Abstract

The present paper describes a conceptual design of a turbopump which employs a planetary gear system. In a launcher system, weight is one of the most important design factor. In turbopump systems using propellants such as kerosene, or methane, single shaft systems are employed because of simplicity. One of the main disadvantages of this system, however, is the same rotational speed of both pumps and a turbine which forces to operate under non-optimum condition. To operate each component in optimum or favorable rotational speeds, a planetary gear system seems to be the best choice when the compactness and efficiency of a turbopump system is considered. A conceptual design and feasibility of the turbopump system adopting a planetary gear system is suggested.

본 논문은 유성기어를 적용한 터보펌프의 개념설계에 대하여 기술하였다. 발사체시스템에서는 무게가 가장 중요한 설계인자 중 하나이다. 케로신 혹은 메탄을 연료로 사용하는 터보펌프의 경우 통상 시스템의 간단성 때문에 1축(혹은 동축) 형식이 사용된다. 이 경우 단점은 산화제펌프와 연료펌프의 회전수가 서로 최적이 아닌 상태에서 작동하게 되는 것이다. 각 펌프가 최적 회전수에서 작동하고 또한 증가된 회전속도로 부터 부품의 효율 증대와 무게이득을 최대화하기 위해서는 터보펌프에 유성기어를 적용하는 것이 최선의 방법으로 판단된다. 본 논문에서는 유성기어를 도입한 터보펌프의 개념설계를 수행하여 유성기어의 적용가능성을 제시하였다.

Keywords

References

  1. 김진한, 홍순삼, 정은환, 최창호, 전성민, "30 톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 개발현황," 제25회 한국추진공학회 추계학술발표대회 논문집, 2005, pp.375-383
  2. 홍순삼, 김대진, 김진선, 김진한, "30톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 실매질 시험," 한국추진공학회, 제13권, 제3호, 2009, pp.20-26
  3. 김진선, 김진한, "유성기어장치를 구비한 터보펌프 시스템," 특허출원 중 (특허출원번호 10-2009-0128977)
  4. Choi, C. H., Noh, J. G., Kim, D. J., Hong, S. S., and Kim, J., "Effects og Floating-Ring Seal Clearance on the Pump Peformance for Turbopumps," Journal of Propulsion and Power, Vol. 25, No. 1, 2009, pp.191-195 https://doi.org/10.2514/1.36806
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