Met de ontwikkeling van de draagcapaciteit van cryogene raketten neemt ook de behoefte aan een hogere brandstoftoevoersnelheid toe. De transportleiding voor cryogene vloeistoffen is een onmisbaar onderdeel in de ruimtevaart, met name in het vulsysteem voor cryogene brandstof. In de transportleiding voor vloeistoffen bij lage temperaturen kan de vacuümslang voor lage temperaturen, dankzij zijn goede afdichting, drukbestendigheid en buigzaamheid, de verplaatsingsveranderingen als gevolg van thermische uitzetting of krimp door temperatuurschommelingen compenseren en absorberen. Hierdoor compenseert de slang installatieafwijkingen, vermindert trillingen en geluidsoverlast en is het een essentieel onderdeel van het vloeistoftransportsysteem. Om de positieveranderingen als gevolg van het aan- en afkoppelen van de brandstofaansluitconnector in de beperkte ruimte van de beschermingstoren op te vangen, moet de ontworpen leiding zowel in de dwars- als in de lengterichting flexibel zijn.

De nieuwe cryogene vacuümslang heeft een grotere diameter, verbetert de capaciteit voor het transport van cryogene vloeistoffen en is flexibel aanpasbaar in zowel de horizontale als de longitudinale richting.

Algemeen structuurontwerp van de cryogene vacuümslang

Op basis van de gebruikseisen en de zoutnevelomgeving is het metaal 06Cr19Ni10 gekozen als het belangrijkste materiaal voor de pijpleiding. De pijpconstructie bestaat uit twee lagen pijplichamen, een binnenlichaam en een buitenlichaam, die in het midden met elkaar verbonden zijn door een 90°-bocht. Aluminiumfolie en alkalibestendig doek zijn afwisselend om de buitenzijde van het binnenlichaam gewikkeld om de isolatielaag te vormen. Een aantal PTFE-slangsteunringen is aan de buitenkant van de isolatielaag aangebracht om direct contact tussen de binnen- en buitenbuizen te voorkomen en de isolatieprestaties te verbeteren. De twee uiteinden van de verbinding zijn ontworpen volgens de verbindingseisen, met een passende structuur voor een adiabatische koppeling met grote diameter. Een adsorptiebox gevuld met 5A moleculaire zeef is in de sandwichconstructie tussen de twee buislagen aangebracht om een ​​goede vacuümgraad en vacuümduur in de pijpleiding bij cryogene temperaturen te garanderen. Een afdichtingsplug dient als interface voor het vacuümproces in de sandwichconstructie.

Isolerend laagmateriaal

De isolatielaag bestaat uit meerdere lagen reflecterend scherm en afstandslaag die afwisselend op de adiabatische wand zijn gewikkeld. De belangrijkste functie van het reflecterende scherm is het isoleren van de externe stralingswarmteoverdracht. De afstandslaag voorkomt direct contact met het reflecterende scherm en fungeert als brandvertrager en warmte-isolator. Materialen voor het reflecterende scherm zijn onder andere aluminiumfolie en gealuminiseerde polyesterfolie, en materialen voor de afstandslaag zijn onder andere niet-alkalisch glasvezelpapier, niet-alkalisch glasvezeldoek, nylonweefsel en adiabatisch papier.

In het ontwerp is gekozen voor aluminiumfolie als isolatielaag en reflecterend scherm, en voor niet-alkalisch glasvezeldoek als afstandhouderlaag.

Adsorbent en adsorptiebox

Een adsorptiemiddel is een stof met een microporeuze structuur. Het adsorptieoppervlak per massa-eenheid is groot, waardoor het door middel van moleculaire krachten gasmoleculen naar het oppervlak van het adsorptiemiddel trekt. Het adsorptiemiddel in de sandwichconstructie van een cryogene pijp speelt een belangrijke rol bij het verkrijgen en behouden van de vacuümgraad van de sandwichconstructie onder cryogene omstandigheden. Veelgebruikte adsorptiemiddelen zijn 5A-moleculaire zeef en actieve kool. Onder vacuüm- en cryogene omstandigheden hebben 5A-moleculaire zeef en actieve kool een vergelijkbaar adsorptievermogen voor N2, O2, Ar2, H2 en andere gangbare gassen. Actieve kool desorbeert gemakkelijk water tijdens het vacuümtrekken in de sandwichconstructie, maar is gevoelig voor verbranding in aanwezigheid van O2. Daarom wordt actieve kool niet gekozen als adsorptiemiddel voor pijpleidingen met vloeibaar zuurstofmedium.

In het ontwerp werd 5A moleculaire zeef geselecteerd als sandwichadsorbent.