Met de ontwikkeling van het draagvermogen van cryogene raketten neemt ook de vraag naar de stroomsnelheid van de brandstofvulling toe. Pijpleidingen voor het transport van cryogene vloeistoffen zijn onmisbare apparatuur in de lucht- en ruimtevaart en worden gebruikt in cryogene brandstofvulsystemen. In pijpleidingen voor het transport van lagetemperatuurvloeistoffen kan de vacuümslang voor lage temperaturen, dankzij zijn goede afdichting, drukbestendigheid en buigvermogen, de verplaatsingsveranderingen veroorzaakt door thermische uitzetting of koude krimp als gevolg van temperatuurveranderingen compenseren en absorberen, de installatieafwijking van de pijpleiding compenseren en trillingen en geluid verminderen. Dit maakt de slang een essentieel element voor het transport van vloeistoffen in het lagetemperatuurvulsysteem. Om zich aan te passen aan de positieveranderingen veroorzaakt door de aan- en afkoppelbeweging van de brandstofvulconnector in de kleine ruimte van de beschermtoren, moet de ontworpen pijpleiding flexibel zijn in zowel de dwars- als de lengterichting.

De nieuwe cryogene vacuümslang heeft een grotere diameter, verbetert de overdrachtscapaciteit van cryogene vloeistoffen en is flexibel aanpasbaar in zowel laterale als longitudinale richtingen.

Algemeen structuurontwerp van cryogene vacuümslang

Afhankelijk van de gebruikseisen en de zoutnevelomgeving is het metaalmateriaal 06Cr19Ni10 gekozen als hoofdmateriaal voor de pijpleiding. De pijpconstructie bestaat uit twee lagen pijplichamen, een intern lichaam en een extern netwerklichaam, die in het midden met elkaar verbonden zijn door een 90°-bocht. Aluminiumfolie en alkalivrij doek zijn afwisselend om het buitenoppervlak van het interne lichaam gewikkeld om de isolatielaag te vormen. Een aantal PTFE-slangondersteuningsringen zijn buiten de isolatielaag geplaatst om direct contact tussen de interne en externe buizen te voorkomen en de isolatieprestaties te verbeteren. De twee uiteinden van de verbinding, volgens de verbindingseisen, hebben een passend ontwerp voor de adiabatische verbinding met grote diameter. Een adsorptiebox gevuld met 5A moleculaire zeef is in de sandwich tussen de twee lagen buizen geplaatst om te garanderen dat de pijpleiding een goede vacuümgraad en vacuümlevensduur heeft bij cryogene omstandigheden. De afdichtplug wordt gebruikt voor de interface van het sandwichvacuümproces.

Isolatielaagmateriaal

De isolatielaag bestaat uit meerdere lagen reflectiescherm en afstandslaag, die afwisselend om de adiabatische wand zijn gewikkeld. De belangrijkste functie van het reflectiescherm is het isoleren van de warmteoverdracht door externe straling. De afstandslaag voorkomt direct contact met het reflecterende scherm en fungeert als vlamvertrager en warmte-isolator. De materialen van het reflecterende scherm omvatten aluminiumfolie, gealuminiseerde polyesterfolie, enz., en de materialen van de afstandslaag omvatten niet-alkali glasvezelpapier, niet-alkali glasvezeldoek, nylonweefsel, adiabatisch papier, enz.

In het ontwerp is aluminiumfolie gekozen als isolatielaag als reflecterend scherm en niet-alkali glasvezeldoek als afstandslaag.

Adsorbens en adsorptiebox

Adsorbens is een stof met een microporeuze structuur. Het adsorptieoppervlak per eenheid massa is groot en trekt gasmoleculen aan door moleculaire kracht naar het oppervlak van het adsorbens. Het adsorbens in de sandwich van een cryogene pijp speelt een belangrijke rol bij het verkrijgen en behouden van de vacuümgraad van de sandwich bij cryogene omstandigheden. De meest gebruikte adsorbentia zijn 5A moleculaire zeef en actieve kool. Onder vacuüm- en cryogene omstandigheden hebben 5A moleculaire zeef en actieve kool een vergelijkbare adsorptiecapaciteit voor N2, O2, Ar2, H2 en andere veelvoorkomende gassen. Actieve kool desorbeert gemakkelijk water bij vacuüm in een sandwich, maar verbrandt gemakkelijk in O2. Actieve kool wordt niet geselecteerd als adsorbens voor leidingen met vloeibaar zuurstofmedium.

In het ontwerp werd moleculaire zeef 5A gekozen als sandwich-adsorbens.