С развитием грузоподъемности криогенных ракет, требования к скорости заправки топливом также растут. Трубопровод транспортировки криогенной жидкости является незаменимым оборудованием в аэрокосмической отрасли, которое используется в системе заправки криогенным топливом. В трубопроводе транспортировки низкотемпературной жидкости низкотемпературный вакуумный шланг, благодаря своей хорошей герметизации, сопротивлению давлению и изгибу, может компенсировать и поглощать изменение смещения, вызванное тепловым расширением или холодным сжатием, вызванным изменением температуры, компенсировать отклонение монтажа трубопровода и уменьшить вибрацию и шум, и стать важным элементом транспортировки жидкости в системе заправки низкотемпературной. Чтобы адаптироваться к изменениям положения, вызванным стыковочным и сбросным движением заправочного соединения топлива в небольшом пространстве защитной башни, спроектированный трубопровод должен иметь некоторую гибкую приспособляемость как в поперечном, так и в продольном направлениях.

Новый криогенный вакуумный шланг имеет увеличенный диаметр конструкции, повышает производительность по перекачке криогенной жидкости и обладает гибкой адаптируемостью как в поперечном, так и в продольном направлениях.

Общая конструкция криогенного вакуумного шланга

Согласно требованиям к использованию и среде солевого тумана, металлический материал 06Cr19Ni10 выбран в качестве основного материала трубопровода. Трубная сборка состоит из двух слоев трубных тел, внутреннего тела и внешнего сетевого тела, соединенных 90° коленом посередине. Алюминиевая фольга и нещелочная ткань поочередно намотаны на внешнюю поверхность внутреннего тела для создания изоляционного слоя. Несколько опорных колец для шланга из ПТФЭ установлены снаружи изоляционного слоя, чтобы предотвратить прямой контакт между внутренней и внешней трубами и улучшить изоляционные характеристики. Два конца стыка в соответствии с требованиями к соединению, конструкция согласованной структуры адиабатического стыка большого диаметра. Адсорбционная коробка, заполненная молекулярным ситом 5А, расположена в сэндвиче, образованном между двумя слоями труб, чтобы гарантировать, что трубопровод имеет хорошую степень вакуума и срок службы вакуума при криогенных условиях. Уплотнительная заглушка используется для интерфейса процесса вакуумирования сэндвича.

Материал изоляционного слоя

Изоляционный слой состоит из нескольких слоев отражающего экрана и прокладки, поочередно намотанных на адиабатическую стенку. Основная функция отражающего экрана — изоляция внешнего теплообмена излучением. Прокладка предотвращает прямой контакт с отражающим экраном и выполняет функции огнезащиты и теплоизоляции. В качестве материалов для отражающего экрана используются алюминиевая фольга, алюминизированная полиэфирная пленка и т.д., а для прокладки — стеклобумага, стеклоткань, нейлоновая ткань, адиабатическая бумага и т.д.

В конструктивной схеме в качестве изоляционного слоя в качестве отражающего экрана выбрана алюминиевая фольга, а в качестве прокладочного слоя – бесщелочная стеклоткань.

Адсорбент и адсорбционная коробка

Адсорбент – это вещество с микропористой структурой, удельная площадь поверхности адсорбции которого велика, благодаря молекулярной силе притягиваются молекулы газа к поверхности адсорбента. Адсорбент в сэндвиче криогенной трубы играет важную роль в достижении и поддержании вакуума в сэндвиче при криогенных условиях. Обычно используемыми адсорбентами являются молекулярное сито 5А и активированный уголь. В вакуумных и криогенных условиях молекулярное сито 5А и активированный уголь обладают схожей адсорбционной способностью по отношению к N2, O2, Ar2, H2 и другим распространённым газам. Активированный уголь легко десорбирует воду при вакуумировании в сэндвиче, но легко сгорает в O2. Активированный уголь не выбран в качестве адсорбента для трубопроводов с жидким кислородом.

В качестве сэндвич-адсорбента в расчетной схеме было выбрано молекулярное сито 5А.