Con el desarrollo de la capacidad de carga de los cohetes criogénicos, también aumenta el requerimiento de caudal de llenado de propulsor. La tubería de transporte de fluidos criogénicos es un equipo indispensable en el campo aeroespacial, utilizado en el sistema de llenado de propulsor criogénico. En la tubería de transporte de fluidos a baja temperatura, la manguera de vacío para bajas temperaturas, debido a su buen sellado, resistencia a la presión y capacidad de flexión, puede compensar y absorber el cambio de desplazamiento causado por la expansión térmica o la contracción por frío causada por el cambio de temperatura, compensar la desviación de instalación de la tubería y reducir la vibración y el ruido, convirtiéndose así en un elemento esencial de transporte de fluidos en el sistema de llenado a baja temperatura. Para adaptarse a los cambios de posición causados ​​por el movimiento de acoplamiento y desacoplamiento del conector de llenado de propulsor en el reducido espacio de la torre de protección, la tubería diseñada debe tener cierta adaptabilidad flexible tanto en dirección transversal como longitudinal.

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

Diseño de la estructura 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, conectados por un codo de 90° en el medio. Se enrollan alternativamente papel de aluminio y tela no alcalina en la superficie externa del cuerpo interno para construir la capa de aislamiento. Se colocan varios anillos de soporte de manguera de PTFE fuera de la capa de aislamiento para evitar el contacto directo entre las tuberías internas y externas y mejorar el rendimiento del aislamiento. Los dos extremos de la junta, de acuerdo con los requisitos de conexión, tienen un diseño de estructura de acoplamiento de junta adiabática de gran diámetro. Se dispone una caja de adsorción rellena de tamiz molecular 5A en el sándwich formado entre las dos capas de tubos para garantizar que la tubería tenga un buen grado de vacío y una vida útil de vacío a temperaturas criogénicas. Se utiliza un tapón de sellado para la interfaz del proceso de vacío del sándwich.

Material de la capa aislante

La capa aislante se compone de múltiples capas de pantalla reflectante y 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, tela de nailon, papel adiabático, etc.

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

Caja de adsorción y adsorbente

El adsorbente es una sustancia con estructura microporosa, cuya superficie de adsorción por unidad de masa es grande, y que atrae las moléculas de gas a su superficie mediante fuerzas moleculares. El adsorbente en el sándwich de la tubería criogénica desempeña un papel importante en la obtención y el mantenimiento del grado de vacío en condiciones criogénicas. Los adsorbentes más utilizados son el tamiz molecular 5A y el carbón activado. En condiciones de vacío y criogénicas, el tamiz molecular 5A y el carbón activado tienen una capacidad de adsorción similar para N2, O2, Ar2, H2 y otros gases comunes. El carbón activado desorbe fácilmente el agua al aplicar vacío en el sándwich, pero se quema fácilmente en presencia de O2. Por lo tanto, no se selecciona como adsorbente para tuberías con oxígeno líquido.

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