Mit der Entwicklung der Tragfähigkeit kryogener Raketen steigt auch der Bedarf an Treibstofffüllmengen. Die Förderleitung für kryogene Flüssigkeiten ist eine unverzichtbare Ausrüstung im Luft- und Raumfahrtbereich, die in Füllsystemen für kryogene Treibstoffe verwendet wird. In der Niedertemperatur-Fluidförderleitung kann der Niedertemperatur-Vakuumschlauch aufgrund seiner guten Abdichtung, Druckbeständigkeit und Biegeleistung die durch Wärmeausdehnung oder Kältekontraktion durch Temperaturänderungen verursachte Verschiebungsänderung ausgleichen und absorbieren und so die Installation kompensieren Abweichung der Rohrleitung, Reduzierung von Vibrationen und Geräuschen und ein wesentliches Flüssigkeitsförderelement im Niedertemperatur-Abfüllsystem. Um sich an die Positionsänderungen anzupassen, die durch die Andock- und Abwurfbewegung des Treibstofffüllstutzens im kleinen Raum des Schutzturms verursacht werden, sollte die entworfene Rohrleitung eine gewisse flexible Anpassungsfähigkeit sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung aufweisen.

Der neue Kryo-Vakuumschlauch vergrößert den Konstruktionsdurchmesser, verbessert die Übertragungskapazität für kryogene Flüssigkeiten und ist sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung flexibel anpassbar.

Gesamtstrukturdesign eines kryogenen Vakuumschlauchs

Je nach Einsatzanforderungen und Salznebelumgebung wird der Metallwerkstoff 06Cr19Ni10 als Hauptwerkstoff der Rohrleitung ausgewählt. Die Rohrbaugruppe besteht aus zwei Lagen Rohrkörpern, dem Innenkörper und dem Außennetzkörper, die durch einen 90°-Winkel in der Mitte verbunden sind. Aluminiumfolie und alkalifreies Tuch werden abwechselnd auf die Außenfläche des Innenkörpers gewickelt, um die Isolierschicht zu bilden. Eine Reihe von PTFE-Schlauchstützringen sind außerhalb der Isolierschicht angebracht, um den direkten Kontakt zwischen den Innen- und Außenrohren zu verhindern und die Isolierleistung zu verbessern. Die beiden Enden der Verbindung entsprechend den Verbindungsanforderungen, das Design der passenden Struktur der adiabatischen Verbindung mit großem Durchmesser. In dem zwischen den beiden Rohrschichten gebildeten Sandwich ist eine mit 5A-Molekularsieb gefüllte Adsorptionsbox angeordnet, um sicherzustellen, dass die Rohrleitung bei Tieftemperaturen einen guten Vakuumgrad und eine gute Vakuumlebensdauer aufweist. Der Verschlussstopfen wird für die Prozessschnittstelle Sandwich-Vakuumieren verwendet.

Isolierschichtmaterial

Die Isolationsschicht besteht aus mehreren Schichten eines Reflexionsschirms und einer Abstandsschicht, die abwechselnd auf die adiabatische Wand gewickelt sind. Die Hauptfunktion des Reflektorschirms besteht darin, die externe Strahlungswärmeübertragung zu isolieren. Der Abstandshalter kann den direkten Kontakt mit dem reflektierenden Schirm verhindern und als Flammschutzmittel und Wärmeisolierung wirken. Zu den reflektierenden Bildschirmmaterialien gehören Aluminiumfolie, aluminisierte Polyesterfolie usw. und zu den Abstandsschichtmaterialien gehören alkalifreies Glasfaserpapier, alkalifreies Glasfasergewebe, Nylongewebe, adiabatisches Papier usw.

Im Entwurfsschema wurde Aluminiumfolie als Isolierschicht als reflektierender Bildschirm und alkalifreies Glasfasergewebe als Abstandsschicht ausgewählt.

Adsorptionsmittel und Adsorptionsbox

Adsorbens ist eine Substanz mit mikroporöser Struktur, deren Massenadsorptionsoberfläche groß ist und durch molekulare Kraft Gasmoleküle an die Oberfläche des Adsorbens zieht. Das Adsorptionsmittel im Sandwich des Kryorohrs spielt eine wichtige Rolle bei der Erzielung und Aufrechterhaltung des Vakuumgrades des Sandwichs im kryogenen Zustand. Die am häufigsten verwendeten Adsorbentien sind 5A-Molekularsieb und Aktivkohle. Unter Vakuum- und kryogenen Bedingungen haben 5A-Molekularsieb und Aktivkohle eine ähnliche Adsorptionskapazität für N2, O2, Ar2, H2 und andere gängige Gase. Aktivkohle desorbiert beim Staubsaugen im Sandwich leicht Wasser, lässt sich jedoch in O2 leicht verbrennen. Aktivkohle wird nicht als Adsorptionsmittel für die Flüssigsauerstoff-Mediumleitung ausgewählt.

Als Sandwich-Adsorptionsmittel wurde im Entwurfsschema ein 5A-Molekularsieb ausgewählt.