JP4553215B2 - Turbo pump with hydrostatic bearing - Google Patents

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JP4553215B2 JP18807299A JP18807299A JP4553215B2 JP 4553215 B2 JP4553215 B2 JP 4553215B2 JP 18807299 A JP18807299 A JP 18807299A JP 18807299 A JP18807299 A JP 18807299A JP 4553215 B2 JP4553215 B2 JP 4553215B2
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豊彦 太田
彰 北村
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Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、ハイドロスタティック軸受（静圧軸受）を組み込んだロケットエンジン用の極低温ターボポンプに係り、特にターボポンプの起動前に回転軸を浮上させることができるハイドロスタティック軸受付きターボポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より液体燃料と液体酸素を用いたターボポンプ方式のロケットエンジンは、図５に示すように、液体水素ＬＨ2等の液体燃料を燃料供給タンク１内に充填し、また酸化剤となる液体酸素ＬＯ2も別のタンク（図示していない）内に充填し、この液体燃料ＬＨ2をターボポンプ２により加圧して燃焼器（図示していない）に供給して推進力を得るものである。このターボポンプ２は、ポンプ３とこれを回転駆動するタービン４から成り、このタービン４で液体燃料ＬＨ2を加圧するものである。
【０００３】
一方、従来より、回転精度が高く、かつ高速運転性能に優れているという理由で、ハイドロスタティック軸受が使用されている。このハイドロスタティック軸受１１は、図６に示すように、軸受金１２の内周面１３の円周方向に複数個の軸受ポケット１４と、これらの軸受ポケット１４の間に軸方向の排出溝１５とが刻設されている。各軸受ポケット１４は潤滑油を供給する供給孔１６に連通してある。このように構成したハイドロスタティック軸受１１は、供給孔１６から加圧した潤滑油を供給すれば、この潤滑油が軸受ポケット１４に溜まり、回転軸１７を浮上させることができる。各軸受ポケット１４に滞留した潤滑油の圧力が均等になれば、回転軸１７は軸受１１内の中心に浮上することになり、回転軸１７の求心性が高くなり、高速運転性能に優れるようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のロケットは、地上から打ち上げ、約５０分程度の推進力を有し、そのまま地球の周囲を周回させたままで回収しない、所謂使い捨てロケットといわれるものである。そこで、このような使い捨てロケットのエンジンに用いるターボポンプ２のハイドロスタティック軸受１１も約５０分程度の耐用時間があれば充分であった。
【０００５】
一方、打ち上げた後に、そのロケットを回収して、数回使用することができるロケットの開発が進められている。このようなロケットに用いるターボポンプ２のハイドロスタティック軸受１１は長時間の耐用時間が必要である。しかし、液体水素等又は液体酸素（以下、液体燃料等という）を使用するターボポンプ２では、潤滑油の代わりに加圧した液体燃料等を用いるため、始動時に液体燃料等の圧力が上昇するまでは回転軸１７を浮上させることができず、そのため始動時に回転軸１７と軸受金１２の内周面１３とが接触して、この軸受金１２が磨耗する問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ターボポンプの起動、停止時にその回転軸を軸受金から浮上させて回転軸が軸受金と接触して磨耗することを阻止することができ、これにより軸受の耐久性を向上させることができるターボポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、燃料供給タンク（１）に充填した液体水素をターボポンプ（２）により加圧し、燃焼器に供給して推進力を得るロケットエンジンのターボポンプ（２）において、該ターボポンプ（２）の回転軸（１７）を支持するハイドロスタティック軸受（１１）と、前記燃料供給タンクから前記液体水素を、前記ターボポンプに供給する燃料供給ラインと、前記燃料供給ラインとは別個のラインであるとともに、前記ハイドロスタティック軸受（１１）に液体水素を軸受供給用タンクから供給する軸受用供給ライン（６）と、を備え、前記軸受用供給ラインは、前記ターボポンプ（２）の起動又は停止時に、軸受供給用タンクから液体水素を前記ハイドロスタティック軸受（１１）に供給することにより、該ハイドロスタティック軸受（１１）の軸受金（１２）から前記回転軸（１７）を浮上させることを特徴とするハイドロスタティック軸受付きターボポンプが提供される。
【０００８】
上記発明の構成によれば、ターボポンプ（２）への燃料供給ライン（５）とは別にハイドロスタティック軸受（１１）に液体水素を供給し得る軸受用供給ライン（６）を備えているため、ターボポンプ（２）の起動又は停止時に、その回転軸（１７）を軸受金（１２）から確実に浮上させて、回転軸（１７）が軸受金（１２）に接触して磨耗することがない。従って、このハイドロスタティック軸受（１１）の耐久性が向上する。すなわち液体燃料等の圧力が上昇していない起動又は停止時でも、回転軸（１７）を浮上させ、回転軸（１７）を円滑に回転させることができる。
軸受用供給ライン（６）から供給する液体が、ターボポンプ（２）に供給する液体燃料と同じ液体水素（ＬＨ ２ ）であるため、燃料をそのまま軸受（１１）に利用することができ、更に余分な液体水素（ＬＨ ２ ）は捕集タンク（９）に貯蔵して再利用することも可能である。
【０００９】
また、前記回転軸（１７）が前記軸受金（１２）から浮上していることを感知する軸変位センサーを、前記ハイドロスタティック軸受（１１）に設けてよい。
【００１０】
この構成により、軸変位センサーの感知動作でターボポンプ（２）の回転軸（１７）が軸受金（１２）から浮上する前に、回転軸（１７）が回転して軸受金（１２）と接触して磨耗することを防止することができる。逆に、ターボポンプ（２）を停止するときは、この軸変位センサーの感知動作でターボポンプ（２）の回転軸（１７）が軸受金（１２）から浮上している際に、この回転軸（１７）を停止させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１４】
図１は本発明のハイドロスタティック軸受付きターボポンプから成るロケットエンジンを示す全体系統図である。本発明のターボポンプは、再使用できるロケットエンジンに用いるものであり、液体燃料ＬＨ2を燃料供給タンク１内に充填し、また酸化剤となる液体酸素ＬＯ2も別のタンク（図示していない）内に充填し、液体燃料ＬＨ2 はターボポンプ２により加圧して燃焼器（図示していない）に供給してロケットの推進力を得るものである。
【００１５】
特に、本発明では、ターボポンプ２への燃料供給ライン５とは別に加圧流体をハイドロスタティック軸受１１に供給する軸受用供給ライン６を備えている。ターボポンプ２に供給する液体燃料と同じ液体水素ＬＨ2を充填した軸受用供給タンク７から軸受用供給ライン６を介して、ターボポンプ２の起動時に、回転軸１７を軸受金１２から浮上させるために作動する。なお、上述した燃料供給ライン５又は軸受用供給ライン６には、パイプの途中にバルブ、ポンプ又はメータ等が接続してあり、また各供給ライン５，６には排出部８が設けられている。更に、余分な液体水素ＬＨ2を貯蔵するは捕集タンク９にも連通してある。なお、ターボポンプ２にはドレイン１０が設けられている。
【００１６】
図２はターボポンプの一例を示す一部断面図である。この図において、ターボポンプ２は、ポンプ３とこれを回転駆動するタービン４とからなり、燃料供給タンク１内に充填した液体燃料ＬＨ2を燃料供給ライン５を介して供給し、タービン４で液体燃料ＬＨ2を加圧するものである。この液体燃料ＬＨ2を燃焼器（図示していない）の冷却ジャケットに供給するようになっている。このタービン４の回転軸１７に本発明のハイドロスタティック軸受１１を備えている。
【００１７】
図３（ａ）と（ｂ）はターボポンプの回転軸を支持するハイドロスタティック軸受を示すものである。この図において、ハイドロスタティック軸受１１は、軸受金１２の内周面１３の円周方向に複数個の軸受ポケット１４が刻設されている。これらの軸受ポケット１４には、ターボポンプ２の起動又は停止時に、軸受用供給タンク６に充填してある液体水素ＬＨ2を軸受用供給ライン６を介して供給することにより、回転軸１７を軸受金１２から浮上させるものである。このように構成した本発明のハイドロスタティック軸受１１は、軸受用供給ライン６を介して供給孔１６から加圧した液体水素ＬＨ2を供給すれば、この液体水素ＬＨ2が軸受ポケット１４に溜まり、回転軸１７を浮き上がらせる。各軸受ポケット１４に滞留した液体水素ＬＨ2の圧力が均等になれば、回転軸１７は軸受１１内の中心に浮上させる。
【００１８】
ハイドロスタティック軸受１１には、軸受用供給ライン６の液体水素ＬＨ2 を供給し、回転軸１７が軸受金１２から浮上していることを感知する軸変位センサー（図示しいていない）を設けることができる。この軸変位センサーの感知動作により、ターボポンプ２の回転軸１７が軸受金１２から浮上する前に、回転軸１７が回転して軸受金１２と接触して磨耗することを防止することができる。逆に、ターボポンプ２を停止するときは、この軸変位センサーの感知動作により、ターボポンプ２の回転軸１７が軸受金１２から浮上している際に、この回転軸１７を停止させることにより、回転軸１７が軸受金１２と接触して磨耗することを防止することができる。
【００１９】
図４（ａ）から（ｄ）はハイドロスタティック軸受の軸受金に設ける軸受ポケットの他の発明の実施の形態を示すものである。
本発明のハイドロスタティック軸受１１の軸受金１２に設ける軸受ポケット１４の形状は、図３（ａ）と（ｂ）に示した形状に限定されるものではない。
例えば、本発明の軸受金１２は、図４（ａ）に示すように内周面１３に多数の小さい軸受ポケット１４を円周方向に２列に並べ、各軸受ポケット１４の中央位置に供給孔１６を透設したものである。このように小さい軸受ポケット１４を多数並列した軸受金１２は、各軸受ポケット１４に滞留した液体水素ＬＨ2の圧力をより均等にすることができる。
【００２０】
図４（ｂ）に示す軸受金１２は、内周面１３に多数の小さい軸受ポケット１４を円周方向に２列に並べ、かつ、これらの軸受ポケット１４の両側に位置をずらして排出溝１５を多数設けたものである。このように小さい軸受ポケット１４を多数並列し、かつ排出溝１５を有する軸受金１２は、各軸受ポケット１４に滞留した液体水素ＬＨ2の圧力をより均等にすることができ、回転軸１７は軸受１１内の中心に浮上させることができるだけではなく、排出溝１５により液体水素ＬＨ2の循環を円滑に行うことができる。
【００２１】
図４（ｃ）に示す軸受金１２は、内周面１３に大きい軸受ポケット１４と排出溝１５とを交互に並べたものである。このように軸受ポケット１４に隣接して排出溝１５を設けた軸受金１２は、余分な液体水素ＬＨ2を直ぐに排出して圧力をより均等にすることができる。
更に、図４（ｄ）に示すように、軸受金１２は内周面１３に大きな略正方形状の軸受ポケット１４のみを並べたものでもよい。
これらの軸受ポケット１４と排出溝１５の設ける本数又はそれぞれの形状は、ハイドロスタティック軸受１１の形状又はその規模に応じて適宜選択使用することができる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、燃料供給タンクの他に軸受用供給ラインを備えたものであれば、図示した系統図のような構成に限定されない。更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２３】
【発明の効果】
上述したように、本発明のハイドロスタティック軸受付きターボポンプは、ターボポンプの起動又は停止時に、その回転軸を軸受金から確実に浮上させてあるため、回転軸が軸受金に接触して磨耗しないので、このハイドロスタティック軸受の耐久性が向上する。従って、ターボポンプの耐用時間を延ばし、ひいてはロケットの長寿命化を図ることができる。
【００２４】
また、ターボポンプの起動又は停止時にその回転軸を軸受金から浮上させて回転軸が軸受金と接触して磨耗することを阻止し、軸受の耐久性を向上させることができるので、飛行後に回収して数回使用できるロケットのターボポンプの軸受に用いることができる、等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハイドロスタティック軸受付きターボポンプを備えたロケットエンジンを示す全体系統図である。
【図２】ターボポンプを示す一部断面図である。
【図３】本発明のハイドロスタティック軸受を示す側断面図（ａ）及び正断面図（ｂ）である。
【図４】ハイドロスタティック軸受の軸受金に設ける軸受ポケット及び排出溝の他の発明の実施の形態を示すものである。
【図５】従来のハイドロスタティック軸受付きターボポンプを備えたロケットエンジンを示す全体系統図である。
【図６】潤滑油を持ちた従来のハイドロスタティック軸受を示す側断面図（ａ）及び正断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１ 燃料供給タンク
２ ターボポンプ
５ 燃料供給ライン
６ 軸受用供給ライン
１１ ハイドロスタティック軸受
１２ 軸受金
１７ 回転軸[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to a cryogenic turbo pump for a rocket engine incorporating a hydrostatic bearing (hydrostatic bearing), and more particularly to a turbo pump with a hydrostatic bearing that can float a rotating shaft before the turbo pump is started. is there.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a turbo pump rocket engine using liquid fuel and liquid oxygen fills the fuel supply tank 1 with liquid fuel such as liquid hydrogen LH 2 as shown in FIG. LO 2 is also filled in another tank (not shown), and this liquid fuel LH 2 is pressurized by the turbo pump 2 and supplied to a combustor (not shown) to obtain a propulsive force. The turbo pump 2 consists turbine 4 for rotating it and pump 3, it is intended to pressurize the liquid fuel LH 2 in this turbine 4.
[0003]
On the other hand, hydrostatic bearings are conventionally used because of their high rotational accuracy and excellent high-speed operation performance. As shown in FIG. 6, the hydrostatic bearing 11 includes a plurality of bearing pockets 14 in the circumferential direction of the inner peripheral surface 13 of the bearing metal 12, and an axial discharge groove 15 between the bearing pockets 14. Is engraved. Each bearing pocket 14 communicates with a supply hole 16 for supplying lubricating oil. When the hydrostatic bearing 11 configured as described above is supplied with pressurized lubricating oil from the supply hole 16, the lubricating oil accumulates in the bearing pocket 14, and the rotating shaft 17 can float. If the pressure of the lubricating oil staying in each bearing pocket 14 is equalized, the rotating shaft 17 will rise to the center in the bearing 11, so that the centripetal property of the rotating shaft 17 will be improved and high speed operation performance will be excellent. Become.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
A conventional rocket is a so-called disposable rocket that is launched from the ground, has a propulsive force of about 50 minutes, and does not collect while rotating around the earth. Therefore, it is sufficient that the hydrostatic bearing 11 of the turbo pump 2 used in such a disposable rocket engine has a service life of about 50 minutes.
[0005]
On the other hand, after launch, the rocket that can be recovered and used several times is being developed. The hydrostatic bearing 11 of the turbo pump 2 used for such a rocket requires a long service life. However, the turbo pump 2 that uses liquid hydrogen or the like or liquid oxygen (hereinafter referred to as liquid fuel or the like) uses pressurized liquid fuel or the like instead of the lubricating oil, so that the pressure of the liquid fuel or the like rises at the start. Cannot float the rotating shaft 17, and therefore, the rotating shaft 17 and the inner peripheral surface 13 of the bearing metal 12 come into contact with each other at the time of starting, and the bearing metal 12 is worn.
[0006]
The present invention has been developed to solve such problems. That is, the object of the present invention is to prevent the rotating shaft from coming into contact with the bearing metal and to wear out by floating the rotating shaft from the bearing metal when the turbo pump is started and stopped. An object of the present invention is to provide a turbo pump capable of improving the efficiency.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a turbo pump (2) of a rocket engine, liquid hydrogen charged in a fuel supply tank (1) is pressurized by a turbo pump (2) and supplied to a combustor to obtain propulsive force. A hydrostatic bearing (11) supporting the rotating shaft (17) of (2) , a fuel supply line for supplying the liquid hydrogen from the fuel supply tank to the turbo pump, and a line separate from the fuel supply line And a bearing supply line (6) for supplying liquid hydrogen to the hydrostatic bearing (11) from a bearing supply tank , wherein the bearing supply line starts or stops the turbo pump (2). when stopping, by the bearing supply tank for supplying liquid hydrogen to said hydrostatic bearing (11), said hydrostatic bearing Hydrostatic bearings with a turbo pump, characterized in that for floating the rotating shaft (17) from the bearing gold (12) of the 11) are provided.
[0008]
According to the structure of the said invention, since it has the supply line (6) for bearings which can supply liquid hydrogen to a hydrostatic bearing (11) separately from the fuel supply line (5) to a turbo pump (2), When the turbo pump (2) is started or stopped, the rotating shaft (17) is surely levitated from the bearing metal (12), and the rotating shaft (17) does not come into contact with the bearing metal (12) and wear. . Therefore, the durability of the hydrostatic bearing (11) is improved. That is, even when starting or stopping when the pressure of liquid fuel or the like is not increased, the rotating shaft (17) can be lifted and the rotating shaft (17) can be smoothly rotated.
Since the liquid supplied from the bearing supply line (6) is the same liquid hydrogen (LH 2 ) as the liquid fuel supplied to the turbo pump (2) , the fuel can be directly used for the bearing (11). Excess liquid hydrogen (LH 2 ) can be stored in the collection tank (9) and reused.
[0009]
Moreover, you may provide the said shaft displacement sensor in the said hydrostatic bearing (11) which senses that the said rotating shaft (17) has floated from the said bearing metal (12) .
[0010]
With this configuration, before the rotating shaft (17) of the turbo pump (2) is lifted from the bearing metal (12) by the sensing operation of the shaft displacement sensor, the rotating shaft (17) rotates and contacts the bearing metal (12). Thus, it is possible to prevent wear. On the contrary, when the turbo pump (2) is stopped, the rotating shaft (17) of the turbo pump (2) floats from the bearing metal (12) by the sensing operation of the shaft displacement sensor. (17) can be stopped.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to a common member and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0014]
FIG. 1 is an overall system diagram showing a rocket engine comprising a turbo pump with a hydrostatic bearing according to the present invention. The turbo pump of the present invention is used for a reusable rocket engine, and fills the fuel supply tank 1 with the liquid fuel LH 2 , and the liquid oxygen LO 2 that becomes the oxidant is another tank (not shown). The liquid fuel LH 2 is pressurized by the turbo pump 2 and supplied to the combustor (not shown) to obtain the propulsive force of the rocket.
[0015]
In particular, the present invention includes a bearing supply line 6 that supplies pressurized fluid to the hydrostatic bearing 11 separately from the fuel supply line 5 to the turbo pump 2. In order to float the rotating shaft 17 from the bearing metal 12 when the turbo pump 2 is started up from the bearing supply tank 7 filled with the same liquid hydrogen LH 2 as the liquid fuel supplied to the turbo pump 2 via the bearing supply line 6. Operates on. The fuel supply line 5 or the bearing supply line 6 is connected to a valve, a pump, a meter, or the like in the middle of the pipe, and a discharge portion 8 is provided in each of the supply lines 5 and 6. . Further, the extra liquid hydrogen LH 2 is stored in communication with the collection tank 9. The turbo pump 2 is provided with a drain 10.
[0016]
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an example of a turbo pump. In this figure, a turbo pump 2 includes a pump 3 and a turbine 4 that rotationally drives the pump 3, and supplies liquid fuel LH 2 filled in the fuel supply tank 1 via a fuel supply line 5. The fuel LH 2 is pressurized. This liquid fuel LH 2 is supplied to a cooling jacket of a combustor (not shown). The rotating shaft 17 of the turbine 4 is provided with the hydrostatic bearing 11 of the present invention.
[0017]
FIGS. 3A and 3B show a hydrostatic bearing that supports the rotating shaft of the turbo pump. In this figure, the hydrostatic bearing 11 has a plurality of bearing pockets 14 engraved in the circumferential direction of the inner peripheral surface 13 of the bearing metal 12. In these bearing pockets 14, when the turbo pump 2 is started or stopped, the liquid hydrogen LH 2 filled in the bearing supply tank 6 is supplied via the bearing supply line 6, so that the rotating shaft 17 is supported by the bearing pocket 14. It rises from gold 12. In the hydrostatic bearing 11 of the present invention configured as described above, when liquid hydrogen LH 2 pressurized from the supply hole 16 is supplied via the bearing supply line 6, the liquid hydrogen LH 2 is accumulated in the bearing pocket 14. The rotating shaft 17 is lifted. When the pressure of the liquid hydrogen LH 2 staying in each bearing pocket 14 becomes equal, the rotating shaft 17 is floated to the center in the bearing 11.
[0018]
The hydrostatic bearing 11 may be provided with a shaft displacement sensor (not shown) that supplies liquid hydrogen LH 2 from the bearing supply line 6 and senses that the rotary shaft 17 is floating from the bearing metal 12. it can. By the sensing operation of the shaft displacement sensor, it is possible to prevent the rotating shaft 17 from rotating and coming into contact with the bearing metal 12 and being worn before the rotating shaft 17 of the turbo pump 2 floats from the bearing metal 12. On the contrary, when the turbo pump 2 is stopped, the rotating shaft 17 is stopped when the rotating shaft 17 of the turbo pump 2 floats from the bearing metal 12 by the sensing operation of the shaft displacement sensor. It is possible to prevent the rotating shaft 17 from being in contact with the bearing metal 12 and being worn.
[0019]
4 (a) to 4 (d) show another embodiment of the bearing pocket provided in the bearing metal of the hydrostatic bearing.
The shape of the bearing pocket 14 provided in the bearing metal 12 of the hydrostatic bearing 11 of the present invention is not limited to the shape shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
For example, in the bearing metal 12 of the present invention, as shown in FIG. 4A, a large number of small bearing pockets 14 are arranged in two rows in the circumferential direction on the inner peripheral surface 13, and a supply hole is provided at the center position of each bearing pocket 14. 16 is made transparent. The bearing metal 12 in which many small bearing pockets 14 are arranged in this way can make the pressure of the liquid hydrogen LH 2 staying in each bearing pocket 14 more uniform.
[0020]
The bearing metal 12 shown in FIG. 4B has a large number of small bearing pockets 14 arranged in two rows in the circumferential direction on the inner peripheral surface 13, and the discharge grooves 15 are shifted in positions on both sides of these bearing pockets 14. Are provided. The bearing metal 12 having a large number of the small bearing pockets 14 arranged in parallel and having the discharge grooves 15 can make the pressure of the liquid hydrogen LH 2 staying in each bearing pocket 14 more uniform. 11, the liquid hydrogen LH 2 can be smoothly circulated by the discharge groove 15.
[0021]
The bearing metal 12 shown in FIG. 4C has a large bearing pocket 14 and a discharge groove 15 alternately arranged on the inner peripheral surface 13. Thus, the bearing metal 12 provided with the discharge groove 15 adjacent to the bearing pocket 14 can immediately discharge the excess liquid hydrogen LH 2 to make the pressure more uniform.
Further, as shown in FIG. 4D, the bearing metal 12 may be one in which only the large substantially square bearing pockets 14 are arranged on the inner peripheral surface 13.
The number of the bearing pockets 14 and the discharge grooves 15 or the shapes of the bearing pockets 14 and the discharge grooves 15 can be appropriately selected and used according to the shape of the hydrostatic bearing 11 or its scale.
[0022]
The present invention is not limited to the above embodiment, and is not limited to the configuration shown in the system diagram as long as it has a bearing supply line in addition to the fuel supply tank. Furthermore, it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, in the turbo pump with a hydrostatic bearing according to the present invention, when the turbo pump is started or stopped, the rotating shaft is surely levitated from the bearing metal, so the rotating shaft does not wear due to contact with the bearing metal. Therefore, the durability of this hydrostatic bearing is improved. Therefore, it is possible to extend the service life of the turbo pump and thereby extend the life of the rocket.
[0024]
Also, when starting or stopping the turbo pump, the rotating shaft can be lifted from the bearing metal to prevent the rotating shaft from coming into contact with the bearing metal and wear, and the durability of the bearing can be improved. Thus, it can be used for bearings of rocket turbo pumps that can be used several times.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram showing a rocket engine including a turbo pump with a hydrostatic bearing according to the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a turbo pump.
FIG. 3 is a side sectional view (a) and a front sectional view (b) showing a hydrostatic bearing of the present invention.
FIG. 4 shows another embodiment of a bearing pocket and a discharge groove provided in a bearing metal of a hydrostatic bearing.
FIG. 5 is an overall system diagram showing a rocket engine equipped with a conventional turbo pump with a hydrostatic bearing.
FIG. 6 is a side sectional view (a) and a front sectional view (b) showing a conventional hydrostatic bearing having lubricating oil.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel supply tank 2 Turbo pump 5 Fuel supply line 6 Bearing supply line 11 Hydrostatic bearing 12 Bearing metal 17 Rotating shaft

Claims (5)

燃料供給タンク（１）に充填した液体水素をターボポンプ（２）により加圧し、燃焼器に供給して推進力を得るロケットエンジンのターボポンプ（２）において、
該ターボポンプ（２）の回転軸（１７）を支持するハイドロスタティック軸受（１１）と、
前記燃料供給タンクから前記液体水素を、前記ターボポンプに供給する燃料供給ラインと、
前記燃料供給ラインとは別個のラインであるとともに、前記ハイドロスタティック軸受（１１）に液体水素を軸受供給用タンクから供給する軸受用供給ライン（６）と、を備え、
前記軸受用供給ラインは、前記ターボポンプ（２）の起動又は停止時に、前記軸受供給用タンクから液体水素を前記ハイドロスタティック軸受（１１）に供給することにより、該ハイドロスタティック軸受（１１）の軸受金（１２）から前記回転軸（１７）を浮上させることを特徴とするハイドロスタティック軸受付きターボポンプ。In the turbo pump (2) of the rocket engine, the liquid hydrogen filled in the fuel supply tank (1) is pressurized by the turbo pump (2) and supplied to the combustor to obtain propulsive force.
A hydrostatic bearing (11) for supporting the rotating shaft (17) of the turbo pump (2);
A fuel supply line for supplying the liquid hydrogen from the fuel supply tank to the turbo pump;
A bearing supply line (6) that is a separate line from the fuel supply line and supplies liquid hydrogen to the hydrostatic bearing (11) from a bearing supply tank ;
The bearing supply line supplies liquid hydrogen from the bearing supply tank to the hydrostatic bearing (11) when the turbo pump (2) is started or stopped. A turbo pump with a hydrostatic bearing, wherein the rotary shaft (17) is levitated from a gold (12). 前記回転軸（１７）が前記軸受金（１２）から浮上していることを感知する軸変位センサーを、前記ハイドロスタティック軸受（１１）に設けたことを特徴とする請求項１のハイドロスタティック軸受付きターボポンプ。  The hydrostatic bearing according to claim 1, wherein the hydrostatic bearing (11) is provided with an axial displacement sensor that senses that the rotating shaft (17) is levitated from the bearing metal (12). Turbo pump. 前記軸受金の内周面には、２列の軸受ポケット群が設けられ、Two rows of bearing pocket groups are provided on the inner peripheral surface of the bearing metal,
各列の軸受ポケット群は、多数の軸受ポケットが、前記回転軸周りの周方向に互いに間隔を置いて配置されたものであり、The bearing pocket group in each row has a large number of bearing pockets spaced apart from each other in the circumferential direction around the rotation axis.
一方の列の前記軸受ポケット群は、他方の列の前記軸受ポケット群から前記回転軸の軸方向にずれており、The bearing pocket group in one row is offset in the axial direction of the rotary shaft from the bearing pocket group in the other row,
一方の列の前記軸受ポケット群の前記各軸受ポケットは、前記周方向に関して、他方の列の前記軸受ポケット群の前記各軸受ポケットからずれており、The bearing pockets of the bearing pocket group in one row are offset from the bearing pockets of the bearing pocket group in the other row with respect to the circumferential direction,
前記各軸受ポケットには供給孔が設けられ、前記軸受用供給ラインを介して該供給孔から該軸受ポケットに前記液体水素が供給されることを特徴とする請求項１又は２のハイドロスタティック軸受付きターボポンプ。3. A hydrostatic bearing according to claim 1, wherein each bearing pocket is provided with a supply hole, and the liquid hydrogen is supplied from the supply hole to the bearing pocket through the bearing supply line. Turbo pump. 前記軸受金の内周面には、前記２列の軸受ポケット群を前記軸方向に挟む２列の排出溝群が設けられ、The inner circumferential surface of the bearing metal is provided with two rows of discharge groove groups sandwiching the two rows of bearing pocket groups in the axial direction,
各列の排出溝群は、前記軸方向に延びる多数の排出溝が、前記周方向に互いに間隔を置いて配置されたものであることを特徴とする請求項３のハイドロスタティック軸受付きターボポンプ。The turbopump with a hydrostatic bearing according to claim 3, wherein each of the discharge groove groups in each row includes a plurality of discharge grooves extending in the axial direction and spaced apart from each other in the circumferential direction. 前記軸受金の内周面には、軸受ポケット群と排出溝群とが設けられ、A bearing pocket group and a discharge groove group are provided on the inner peripheral surface of the bearing metal,
前記軸受ポケット群は、複数の軸受ポケットが、前記回転軸周りの周方向に互いに間隔を置いて配置されたものであり、In the bearing pocket group, a plurality of bearing pockets are arranged at intervals in the circumferential direction around the rotation axis,
前記排出溝群は、前記回転軸の軸方向に延びる複数の排出溝が、前記周方向に互いに間隔を置いて配置されたものであり、In the discharge groove group, a plurality of discharge grooves extending in the axial direction of the rotation shaft are arranged at intervals in the circumferential direction,
前記軸受ポケットと前記排出溝とは、前記周方向に交互に並べられており、The bearing pockets and the discharge grooves are alternately arranged in the circumferential direction,
前記各軸受ポケットには供給孔が設けられ、前記軸受用供給ラインを介して該供給孔から該軸受ポケットに前記液体水素が供給されることを特徴とする請求項１又は２のハイドロスタティック軸受付きターボポンプ。3. A hydrostatic bearing according to claim 1, wherein each bearing pocket is provided with a supply hole, and the liquid hydrogen is supplied from the supply hole to the bearing pocket through the bearing supply line. Turbo pump.
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