ターボポンプ軸系の安定性に及ぼすフローティングリングシールのロータダイナミック流体力の影響に関する検討

摘要

ロケット用ターボポンプは高速回転機械であり，高エネルギー密度化にともなって回転運動に起因するさまざまな軸振動問題に直面してきた．ロケット用ターボポンプは高効率・高性能の厳しい要求から，回転系と静止系のクリアランスが非常に小さく設定されており，接液部・接ガス部に発生するロータダイナミック流体力（以下，RD 流体力）に起因する自励振動に至ることも少なくない．そのため，ターボポンプを構成する各要素に発生するRD 流体力を設計初期段階から考慮し，ロータ挙動をシステムとして安定させる設計手法が望まれる．接液部・接ガス部の一つに軸シールがある．これまでの研究においてロケットターボポンプの各種軸シールのRD 流体力が調べられてきており，フローティングリングシールは，広範囲において軸振動を安定化させる効果が得られることが分かっている(7)．また，近年フローティングリングシールの動特性向上のための設計が試みられている．