Con el desarrollo de la capacidad de carga de los cohetes criogénicos, también aumenta la demanda de caudal de llenado de propelente. Las tuberías de transporte de fluidos criogénicos son un equipo indispensable en el sector aeroespacial, utilizadas en los sistemas de llenado de propelente criogénico. En estas tuberías, la manguera de vacío para bajas temperaturas, gracias a su excelente estanqueidad, resistencia a la presión y flexibilidad, compensa y absorbe las variaciones de desplazamiento causadas por la dilatación térmica o la contracción por frío debidas a los cambios de temperatura, compensa la desviación de la instalación y reduce las vibraciones y el ruido, convirtiéndose así en un elemento esencial para el transporte de fluidos en el sistema de llenado a baja temperatura. Para adaptarse a los cambios de posición provocados por el acoplamiento y desacoplamiento del conector de llenado de propelente en el reducido espacio de la torre de protección, la tubería diseñada debe presentar cierta flexibilidad tanto en el plano transversal como en el longitudinal.

La nueva manguera de vacío criogénica aumenta el diámetro de diseño, mejora la capacidad de transferencia de fluidos criogénicos y presenta una adaptabilidad flexible tanto en dirección lateral como longitudinal.

Diseño estructural general de la manguera de vacío criogénica

De acuerdo con los requisitos de uso y el entorno de niebla salina, se seleccionó el material metálico 06Cr19Ni10 como material principal de la tubería. El conjunto de tuberías consta de dos capas de cuerpos de tubería: un cuerpo interno y un cuerpo de red externo, unidos por un codo de 90° en el centro. Se enrollan alternativamente láminas de aluminio y tela no alcalina sobre la superficie externa del cuerpo interno para formar la capa aislante. Se colocaron varios anillos de soporte de manguera de PTFE en el exterior de la capa aislante para evitar el contacto directo entre las tuberías interna y externa y mejorar el rendimiento del aislamiento. Los extremos de la unión, según los requisitos de conexión, presentan un diseño de unión adiabática de gran diámetro. Se dispuso una caja de adsorción rellena de tamiz molecular 5A en el espacio formado entre las dos capas de tubos para garantizar un buen grado de vacío y una larga vida útil en condiciones criogénicas. Se utilizó un tapón de sellado en la interfaz del proceso de vacío del espacio entre las capas.

Material de la capa aislante

La capa aislante se compone de varias capas de pantalla reflectante y una capa espaciadora, enrolladas alternativamente sobre la pared adiabática. La función principal de la pantalla reflectante es aislar la transferencia de calor por radiación externa. La capa espaciadora evita el contacto directo con la pantalla reflectante y actúa como retardante de llama y aislante térmico. Los materiales de la pantalla reflectante incluyen papel de aluminio, película de poliéster aluminizado, etc., y los materiales de la capa espaciadora incluyen papel de fibra de vidrio no alcalino, tela de fibra de vidrio no alcalina, tejido de nailon, papel adiabático, etc.

En el esquema de diseño, se selecciona papel de aluminio como capa aislante y pantalla reflectante, y tela de fibra de vidrio no alcalina como capa espaciadora.

Adsorbente y caja de adsorción

Un adsorbente es una sustancia con estructura microporosa, cuya superficie de adsorción por unidad de masa es grande, atrayendo las moléculas de gas a su superficie mediante fuerzas moleculares. En el interior de tuberías criogénicas, el adsorbente desempeña un papel fundamental en la obtención y el mantenimiento del vacío en dichas condiciones. Los adsorbentes más comunes son el tamiz molecular 5A y el carbón activado. En condiciones de vacío y criogénicas, ambos presentan una capacidad de adsorción similar para N₂, O₂, Ar₂, H₂ y otros gases comunes. El carbón activado tiende a desorber agua durante el vacío en tuberías criogénicas, pero es inflamable en presencia de O₂. Por ello, no se recomienda como adsorbente para tuberías de oxígeno líquido.

En el esquema de diseño se seleccionó un tamiz molecular 5A como adsorbente tipo sándwich.