Con l'aumento della capacità di carico dei razzi criogenici, anche la richiesta di portata del propellente è in aumento. Le tubazioni per il trasporto di fluidi criogenici sono un'apparecchiatura indispensabile in campo aerospaziale, utilizzata nei sistemi di riempimento del propellente criogenico. Nelle tubazioni per il trasporto di fluidi a bassa temperatura, il tubo flessibile per vuoto a bassa temperatura, grazie alla sua buona tenuta, resistenza alla pressione e alle sue proprietà di flessione, è in grado di compensare e assorbire le variazioni di spostamento causate dall'espansione termica o dalla contrazione a freddo causate dalle variazioni di temperatura, compensare le deviazioni di installazione della tubazione e ridurre vibrazioni e rumore, diventando un elemento essenziale per il trasporto di fluidi nel sistema di riempimento a bassa temperatura. Per adattarsi alle variazioni di posizione causate dal movimento di aggancio e distacco del connettore di riempimento del propellente nello spazio ridotto della torre di protezione, la tubazione progettata deve presentare una certa flessibilità sia in direzione trasversale che longitudinale.

Il nuovo tubo flessibile per vuoto criogenico aumenta il diametro di progettazione, migliora la capacità di trasferimento del fluido criogenico e presenta un'adattabilità flessibile sia in direzione laterale che longitudinale.

Progettazione della struttura complessiva del tubo flessibile per vuoto criogenico

In base ai requisiti di utilizzo e all'ambiente di nebbia salina, il materiale metallico 06Cr19Ni10 è stato selezionato come materiale principale della tubazione. Il gruppo di tubi è costituito da due strati di corpi tubolari, corpo interno e corpo esterno della rete, collegati da un gomito a 90° al centro. Un foglio di alluminio e un tessuto non alcalino sono avvolti alternativamente sulla superficie esterna del corpo interno per costituire lo strato isolante. Diversi anelli di supporto per tubi in PTFE sono posizionati all'esterno dello strato isolante per impedire il contatto diretto tra i tubi interni ed esterni e migliorare le prestazioni di isolamento. Le due estremità del giunto, in base ai requisiti di collegamento, sono progettate per adattarsi alla struttura del giunto adiabatico di grande diametro. Una scatola di adsorbimento riempita con setaccio molecolare 5A è disposta nel sandwich formato tra i due strati di tubi per garantire un buon grado di vuoto e una buona durata del vuoto in condizioni criogeniche. Il tappo di tenuta viene utilizzato per l'interfaccia del processo di vuoto del sandwich.

Materiale dello strato isolante

Lo strato isolante è composto da più strati di schermo riflettente e strato distanziatore avvolti alternativamente sulla parete adiabatica. La funzione principale dello schermo riflettente è quella di isolare il trasferimento di calore per radiazione esterna. Il distanziatore può impedire il contatto diretto con lo schermo riflettente e fungere da ritardante di fiamma e isolante termico. I materiali dello schermo riflettente includono foglio di alluminio, film di poliestere alluminato, ecc., mentre i materiali dello strato distanziatore includono carta in fibra di vetro non alcalina, tessuto in fibra di vetro non alcalina, tessuto di nylon, carta adiabatica, ecc.

Nello schema di progettazione, viene scelto un foglio di alluminio come strato isolante per lo schermo riflettente e un tessuto in fibra di vetro non alcalina come strato distanziatore.

Adsorbente e scatola di adsorbimento

L'adsorbente è una sostanza con struttura microporosa, la cui superficie di adsorbimento unitaria è ampia, e la forza molecolare attrae le molecole di gas sulla superficie dell'adsorbente. L'adsorbente nel sandwich delle tubazioni criogeniche svolge un ruolo importante nell'ottenere e mantenere il grado di vuoto del sandwich in condizioni criogeniche. Gli adsorbenti comunemente utilizzati sono il setaccio molecolare 5A e il carbone attivo. In condizioni di vuoto e criogeniche, il setaccio molecolare 5A e il carbone attivo hanno una capacità di adsorbimento simile di N₂, O₂, Ar₂, H₂ e altri gas comuni. Il carbone attivo desorbe facilmente l'acqua durante l'aspirazione nel sandwich, ma è facile da bruciare in presenza di O₂. Il carbone attivo non è selezionato come adsorbente per le tubazioni con mezzo per ossigeno liquido.

5A è stato selezionato come adsorbente sandwich nello schema di progettazione.