Wraz z rozwojem nośności rakiet kriogenicznych, rosną również wymagania dotyczące natężenia przepływu paliwa. Rurociągi do transportu cieczy kriogenicznych są niezbędnym wyposażeniem w przemyśle lotniczym i kosmicznym, wykorzystywanym w systemach kriogenicznego napełniania paliwem. W rurociągach do transportu cieczy niskotemperaturowych, wąż próżniowy do niskich temperatur, dzięki dobremu uszczelnieniu, odporności na ciśnienie i zginaniu, może kompensować i absorbować zmiany przemieszczeń spowodowane rozszerzalnością cieplną lub kurczeniem na zimno pod wpływem zmian temperatury, kompensować odchylenia instalacji rurociągu oraz redukować wibracje i hałas, stając się niezbędnym elementem transportu cieczy w systemach napełniania niskotemperaturowego. Aby dostosować się do zmian położenia spowodowanych ruchem dokowania i zrzucania łącznika do napełniania paliwem w małej przestrzeni wieży ochronnej, projektowany rurociąg powinien charakteryzować się pewną elastycznością zarówno w kierunku poprzecznym, jak i wzdłużnym.

Nowy kriogeniczny wąż próżniowy ma większą średnicę konstrukcyjną, poprawia wydajność transferu cieczy kriogenicznej i jest elastyczny, można go dostosowywać zarówno w kierunku poprzecznym, jak i wzdłużnym.

Ogólna konstrukcja węża próżniowego kriogenicznego

Zgodnie z wymaganiami użytkowania i środowiskiem mgły solnej, jako główny materiał rurociągu wybrano materiał metaliczny 06Cr19Ni10. Zespół rurowy składa się z dwóch warstw korpusów rurowych, korpusu wewnętrznego i zewnętrznego korpusu sieciowego, połączonych pośrodku kolankiem 90°. Folia aluminiowa i tkanina niealkaliczna są naprzemiennie nawijane na zewnętrzną powierzchnię korpusu wewnętrznego, tworząc warstwę izolacyjną. Na zewnątrz warstwy izolacyjnej umieszczono szereg pierścieni podtrzymujących węże PTFE, aby zapobiec bezpośredniemu kontaktowi rur wewnętrznych i zewnętrznych i poprawić właściwości izolacyjne. Dwa końce złącza, zgodnie z wymaganiami połączenia, zaprojektowano tak, aby pasowały do struktury złącza adiabatycznego o dużej średnicy. W warstwie warstwowej utworzonej pomiędzy dwiema warstwami rur znajduje się komora adsorpcyjna wypełniona sitem molekularnym 5A, aby zapewnić rurociągowi odpowiedni stopień próżni i trwałość próżni w warunkach kriogenicznych. Korek uszczelniający służy do połączenia między warstwami próżniowymi.

Materiał warstwy izolacyjnej

Warstwa izolacyjna składa się z wielu warstw ekranu odbijającego i warstwy dystansowej, nawiniętych naprzemiennie na ściankę adiabatyczną. Główną funkcją ekranu odbijającego jest izolacja zewnętrznego transferu ciepła promieniowania. Przekładka zapobiega bezpośredniemu kontaktowi z ekranem odbijającym i działa jako materiał zmniejszający palność oraz termoizolacyjny. Materiały ekranu odbijającego obejmują folię aluminiową, aluminiowaną folię poliestrową itp., a materiały warstwy dystansowej obejmują papier z włókna szklanego niealkalicznego, tkaninę z włókna szklanego niealkalicznego, tkaninę nylonową, papier adiabatyczny itp.

W projekcie przyjęto folię aluminiową jako warstwę izolacyjną, pełniącą funkcję ekranu odblaskowego, oraz tkaninę z włókna szklanego, niezawierającą alkaliów, jako warstwę rozdzielającą.

Adsorbent i skrzynka adsorpcyjna

Adsorbent to substancja o mikroporowatej strukturze, której jednostkowa powierzchnia adsorpcji jest duża, a siły molekularne przyciągają cząsteczki gazu do powierzchni adsorbentu. Adsorbent w warstwie kriogenicznej odgrywa ważną rolę w uzyskaniu i utrzymaniu stopnia próżni w warstwie kriogenicznej. Powszechnie stosowanymi adsorbentami są sito molekularne 5A i węgiel aktywny. W warunkach próżni i kriogenicznych sito molekularne 5A i węgiel aktywny mają podobną zdolność adsorpcji N₂, O₂, Ar₂, H₂ i innych powszechnie występujących gazów. Węgiel aktywny łatwo desorbuje wodę podczas próżniowego odsysania w warstwie, ale łatwo ulega spaleniu w O₂. Węgiel aktywny nie jest stosowany jako adsorbent w rurociągach z ciekłym tlenem.

W schemacie projektu jako adsorbent warstwowy wybrano sito molekularne 5A.