Com o desenvolvimento da capacidade de carga dos foguetes criogênicos, a exigência de vazão de enchimento de propelente também aumenta. A tubulação para transporte de fluido criogênico é um equipamento indispensável na área aeroespacial, sendo utilizada no sistema de enchimento de propelente criogênico. Na tubulação para transporte de fluido em baixa temperatura, a mangueira de vácuo para baixa temperatura, devido à sua boa vedação, resistência à pressão e capacidade de flexão, pode compensar e absorver a variação de deslocamento causada pela expansão térmica ou contração a frio devido à variação de temperatura, compensar o desvio de instalação da tubulação e reduzir a vibração e o ruído, tornando-se um elemento essencial para o transporte de fluido no sistema de enchimento em baixa temperatura. Para se adaptar às mudanças de posição causadas pelo acoplamento e desacoplamento do conector de enchimento de propelente no espaço reduzido da torre de proteção, a tubulação projetada deve apresentar alguma flexibilidade tanto na direção transversal quanto na longitudinal.

A nova mangueira de vácuo criogênica aumenta o diâmetro do projeto, melhora a capacidade de transferência de fluido criogênico e possui adaptabilidade flexível nas direções lateral e longitudinal.

Projeto estrutural geral da mangueira de vácuo criogênica

De acordo com os requisitos de uso e o ambiente de névoa salina, o metal 06Cr19Ni10 foi selecionado como material principal da tubulação. O conjunto da tubulação consiste em duas camadas de tubos, uma interna e outra externa, conectadas por um cotovelo de 90° no meio. Folha de alumínio e tecido não alcalino são enrolados alternadamente na superfície externa da camada interna para formar a camada isolante. Vários anéis de suporte de mangueira de PTFE são colocados externamente à camada isolante para evitar o contato direto entre os tubos interno e externo e melhorar o desempenho do isolamento. As duas extremidades da junta, de acordo com os requisitos de conexão, foram projetadas com uma estrutura compatível de junta adiabática de grande diâmetro. Uma caixa de adsorção preenchida com peneira molecular 5A é disposta no espaço entre as duas camadas de tubos para garantir que a tubulação tenha um bom grau de vácuo e uma longa vida útil em condições criogênicas. Um tampão de vedação é usado na interface do processo de vácuo do espaço entre as camadas.

Material da camada isolante

A camada de isolamento é composta por múltiplas camadas de tela refletora e camada espaçadora, enroladas alternadamente na parede adiabática. A principal função da tela refletora é isolar a transferência de calor por radiação externa. A camada espaçadora impede o contato direto com a tela refletora e atua como retardante de chamas e isolante térmico. Os materiais da tela refletora incluem folha de alumínio, filme de poliéster aluminizado, etc., e os materiais da camada espaçadora incluem papel de fibra de vidro não alcalino, tecido de fibra de vidro não alcalino, tecido de náilon, papel adiabático, etc.

No projeto, a folha de alumínio foi selecionada como camada isolante e tela refletora, e o tecido de fibra de vidro não alcalino como camada espaçadora.

Adsorvente e caixa de adsorção

Um adsorvente é uma substância com estrutura microporosa, cuja área de superfície de adsorção por unidade de massa é grande, atraindo moléculas de gás para a sua superfície por meio de forças moleculares. O adsorvente no compartimento de tubos criogênicos desempenha um papel importante na obtenção e manutenção do vácuo nesse compartimento em condições criogênicas. Os adsorventes mais comuns são a peneira molecular 5A e o carvão ativado. Sob vácuo e em condições criogênicas, a peneira molecular 5A e o carvão ativado apresentam capacidade de adsorção semelhante para N₂, O₂, Ar₂, H₂ e outros gases comuns. O carvão ativado tende a dessorver água quando em vácuo no compartimento, mas é propenso à combustão em contato com O₂. Portanto, o carvão ativado não é a escolha ideal como adsorvente para tubulações que transportam oxigênio líquido.

A peneira molecular 5A foi selecionada como adsorvente tipo sanduíche no esquema de projeto.