З розвитком вантажопідйомності кріогенних ракет також зростають вимоги до швидкості заправки паливом. Кріогенний трубопровід для транспортування рідини є незамінним обладнанням в аерокосмічній галузі, яке використовується в системах кріогенного заправлення паливом. У низькотемпературному трубопроводі для транспортування рідини низькотемпературний вакуумний шланг, завдяки своїй герметичності, стійкості до тиску та характеристикам згинання, може компенсувати та поглинати зміни зміщення, спричинені тепловим розширенням або холодним стисненням, спричиненими зміною температури, компенсувати відхилення трубопроводу під час встановлення, зменшувати вібрацію та шум, і стати важливим елементом транспортування рідини в низькотемпературній системі заправки. Для адаптації до змін положення, спричинених стикувальним та від’єднувальним рухом роз’єму для заправки паливом у невеликому просторі захисної вежі, спроектований трубопровід повинен мати певну гнучку адаптивність як у поперечному, так і в поздовжньому напрямках.

Новий кріогенний вакуумний шланг збільшує конструктивний діаметр, покращує пропускну здатність кріогенної рідини та має гнучку адаптивність як у поперечному, так і в поздовжньому напрямках.

Загальна конструкція кріогенного вакуумного шланга

Відповідно до вимог використання та середовища сольового туману, як основний матеріал трубопроводу обрано металевий матеріал 06Cr19Ni10. Трубний вузол складається з двох шарів трубних корпусів, внутрішнього корпусу та зовнішнього мережевого корпусу, з'єднаних коліном 90° посередині. Алюмінієва фольга та нелужна тканина по черзі намотуються на зовнішню поверхню внутрішнього корпусу для створення ізоляційного шару. Кілька опорних кілець з PTFE-шланга встановлені зовні ізоляційного шару, щоб запобігти прямому контакту між внутрішньою та зовнішньою трубами та покращити ізоляційні характеристики. Два кінці з'єднання відповідно до вимог з'єднання, конструкція відповідає структурі адіабатичного з'єднання великого діаметра. Адсорбційна камера, заповнена молекулярним ситом 5A, розташована в сендвічі, утвореному між двома шарами труб, щоб забезпечити хороший ступінь вакууму та термін служби вакууму в трубопроводі за кріогенних умов. Герметизуюча заглушка використовується для процесу вакуумування сендвіча.

Матеріал ізоляційного шару

Ізоляційний шар складається з кількох шарів відбивного екрана та роздільного шару, що по черзі намотуються на адіабатичній стінці. Основною функцією відбивного екрана є ізоляція передачі тепла від зовнішнього випромінювання. Розпірка може запобігти прямому контакту з відбивним екраном та діяти як вогнезахисний матеріал та теплоізоляція. Матеріали відбивного екрана включають алюмінієву фольгу, алюмінізовану поліефірну плівку тощо, а матеріали роздільного шару включають нелужний скловолокнистий папір, нелужну склотканину, нейлонову тканину, адіабатичний папір тощо.

У схемі проектування в якості ізоляційного шару, що відображає екран, обрано алюмінієву фольгу, а в якості роздільного шару - нелужну склотканину.

Адсорбент та адсорбційна коробка

Адсорбент – це речовина з мікропористою структурою, площа поверхні адсорбції якої велика за одиницю маси, що дозволяє молекулярним силам притягувати молекули газу до поверхні адсорбенту. Адсорбент у сендвічі кріогенної труби відіграє важливу роль у досягненні та підтримці ступеня вакууму в сендвічі при кріогенних умовах. Найчастіше використовуються адсорбенти – це молекулярне сито 5A та активоване вугілля. У вакуумних та кріогенних умовах молекулярне сито 5A та активоване вугілля мають подібну адсорбційну здатність до N2, O2, Ar2, H2 та інших поширених газів. Активоване вугілля легко десорбує воду під час вакуумування в сендвічі, але легко спалює O2. Активоване вугілля не вибирається як адсорбент для трубопроводів з рідким киснем.

Як сендвіч-адсорбент у схемі проектування було обрано молекулярне сито 5A.