Mit der Entwicklung der Tragfähigkeit kryogener Raketen steigen auch die Anforderungen an die Durchflussrate der Treibstoffbefüllung. Kryogene Flüssigkeitsförderleitungen sind in der Luft- und Raumfahrt unverzichtbare Ausrüstung und werden in Befüllsystemen für kryogene Treibstoffe verwendet. In der Niedertemperatur-Flüssigkeitsförderleitung kann der Niedertemperatur-Vakuumschlauch aufgrund seiner guten Abdichtung, Druckbeständigkeit und Biegefestigkeit die durch Wärmeausdehnung oder Kältekontraktion infolge von Temperaturänderungen verursachte Verschiebungsänderung ausgleichen und absorbieren, Installationsabweichungen der Leitung ausgleichen und Vibrationen sowie Lärm reduzieren und wird so zu einem wesentlichen Fluidförderelement im Niedertemperatur-Befüllsystem. Um sich an die Positionsänderungen anzupassen, die durch die Andock- und Abwurfbewegung des Treibstoffbefüllanschlusses im kleinen Raum des Schutzturms verursacht werden, sollte die entworfene Leitung eine gewisse Flexibilität in Quer- und Längsrichtung aufweisen.

Der neue kryogene Vakuumschlauch hat einen größeren Durchmesser, verbessert die Übertragungskapazität für kryogene Flüssigkeiten und ist sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung flexibel anpassbar.

Gesamtstrukturdesign des kryogenen Vakuumschlauchs

Je nach Einsatzanforderungen und Salzsprühumgebung wird das Metall 06Cr19Ni10 als Hauptmaterial der Rohrleitung ausgewählt. Die Rohrbaugruppe besteht aus zwei Lagen Rohrkörpern, dem Innenkörper und dem Außennetzwerkkörper, die in der Mitte durch einen 90°-Knie verbunden sind. Die Außenfläche des Innenkörpers ist abwechselnd mit Aluminiumfolie und alkalifreiem Gewebe umwickelt, um die Isolierschicht zu bilden. Außerhalb der Isolierschicht befinden sich mehrere PTFE-Schlauchstützringe, um direkten Kontakt zwischen den Innen- und Außenrohren zu verhindern und die Isolierleistung zu verbessern. Die beiden Enden der Verbindung sind entsprechend den Verbindungsanforderungen mit einer passenden Struktur der adiabatischen Verbindung mit großem Durchmesser gestaltet. In dem zwischen den beiden Rohrlagen gebildeten Sandwich befindet sich eine mit 5A-Molekularsieb gefüllte Adsorptionsbox, um sicherzustellen, dass die Rohrleitung bei kryogenen Bedingungen einen guten Vakuumgrad und eine gute Vakuumlebensdauer aufweist. Der Verschlussstopfen wird für die Sandwich-Vakuumprozessschnittstelle verwendet.

Isolierschichtmaterial

Die Isolationsschicht besteht aus mehreren Lagen Reflexionsschirm und Abstandshalter, die abwechselnd auf die adiabatische Wand gewickelt sind. Die Hauptfunktion des Reflexionsschirms besteht darin, die Wärmeübertragung durch externe Strahlung zu isolieren. Der Abstandshalter verhindert den direkten Kontakt mit dem Reflexionsschirm und wirkt flammhemmend und wärmedämmend. Zu den Materialien des Reflexionsschirms gehören Aluminiumfolie, aluminisierte Polyesterfolie usw., und zu den Materialien der Abstandshalterschicht gehören alkalifreies Glasfaserpapier, alkalifreies Glasfasergewebe, Nylongewebe, adiabatisches Papier usw.

Im Entwurfsschema wird Aluminiumfolie als Isolierschicht für den Reflektorschirm und alkalifreies Glasfasergewebe als Abstandsschicht ausgewählt.

Adsorbent und Adsorptionsbox

Ein Adsorbent ist eine Substanz mit mikroporöser Struktur und einer großen Adsorptionsoberfläche. Durch Molekularkräfte zieht es Gasmoleküle an die Oberfläche des Adsorbens. Das Adsorbent im Sandwich der kryogenen Leitung spielt eine wichtige Rolle beim Erreichen und Aufrechterhalten des Vakuums im Sandwich unter kryogenen Bedingungen. Die üblicherweise 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 Vakuumieren im Sandwich leicht Wasser, verbrennt jedoch leicht in O2. Aktivkohle wird nicht als Adsorbent für Flüssigsauerstoffleitungen ausgewählt.

Im Konstruktionsschema wurde 5A-Molekularsieb als Sandwich-Adsorbens ausgewählt.