Naujos kriogeninės vakuuminės izoliuotos lanksčios žarnos projektavimas, pirmoji dalis

Tobulėjant kriogeninių raketų keliamajai galiai, didėja ir kuro pildymo srauto poreikis. Kriogeninio skysčio transportavimo vamzdynas yra nepakeičiama įranga aviacijos ir kosmoso srityje, naudojama kriogeninio kuro pildymo sistemose. Žemos temperatūros skysčių transportavimo vamzdyne žemos temperatūros vakuuminė žarna dėl gero sandarumo, atsparumo slėgiui ir lenkimo savybių gali kompensuoti ir absorbuoti dėl šiluminio plėtimosi arba šalčio susitraukimo, kurį sukelia temperatūros pokyčiai, kompensuoti vamzdyno montavimo nuokrypį, sumažinti vibraciją ir triukšmą ir tapti esminiu skysčių transportavimo elementu žemos temperatūros pildymo sistemoje. Siekiant prisitaikyti prie padėties pokyčių, kuriuos sukelia kuro pildymo jungties prijungimo ir atleidimo judesiai mažoje apsauginio bokšto erdvėje, suprojektuotas vamzdynas turėtų būti lankstus tiek skersine, tiek išilgine kryptimis.

Naujoji kriogeninė vakuuminė žarna padidina konstrukcinį skersmenį, pagerina kriogeninio skysčio perdavimo pajėgumą ir yra lanksčiai pritaikoma tiek skersine, tiek išilgine kryptimis.

Kriogeninės vakuuminės žarnos bendras konstrukcijos projektavimas

Atsižvelgiant į naudojimo reikalavimus ir druskos purškimo aplinką, pagrindine vamzdyno medžiaga pasirinkta metalinė medžiaga 06Cr19Ni10. Vamzdžių mazgas susideda iš dviejų vamzdžių korpusų sluoksnių – vidinio korpuso ir išorinio tinklo korpuso, sujungtų 90° alkūne per vidurį. Ant vidinio korpuso išorinio paviršiaus pakaitomis apvyniota aliuminio folija ir ne šarminis audinys, sudarantys izoliacijos sluoksnį. Už izoliacijos sluoksnio ribų sumontuoti keli PTFE žarnos atraminiai žiedai, siekiant išvengti tiesioginio vidinių ir išorinių vamzdžių sąlyčio ir pagerinti izoliacijos savybes. Du jungties galai suprojektuoti pagal jungties reikalavimus, suderinant didelio skersmens adiabatinės jungties struktūrą. Tarp dviejų vamzdžių sluoksnių suformuotame sumuštinyje išdėstyta adsorbcijos dėžė, užpildyta 5A molekuliniu sietu, siekiant užtikrinti gerą vamzdyno vakuumo laipsnį ir vakuumo tarnavimo laiką kriogeniniu režimu. Sandarinimo kamštis naudojamas sumuštinio vakuumavimo proceso sąsajai.

Izoliacinio sluoksnio medžiaga

Izoliacijos sluoksnis sudarytas iš kelių atspindinčiojo ekrano ir tarpiklio sluoksnių, pakaitomis suvyniotų ant adiabatinės sienelės. Pagrindinė atspindinčiojo ekrano funkcija – izoliuoti išorinį šilumos perdavimą spinduliuojančia spinduliuote. Tarpiklis gali užkirsti kelią tiesioginiam sąlyčiui su atspindinčiuoju ekranu ir veikti kaip liepsną slopinanti bei šilumą izoliuojanti medžiaga. Atspindinčiojo ekrano medžiagos yra aliuminio folija, aliuminizuota poliesterio plėvelė ir kt., o tarpiklio sluoksnio medžiagos yra nešarminis stiklo pluošto popierius, nešarminis stiklo pluošto audinys, nailono audinys, adiabatinis popierius ir kt.

Projektavimo schemoje aliuminio folija pasirinkta kaip izoliacinis sluoksnis kaip atspindintis ekranas, o ne šarminis stiklo pluošto audinys – kaip tarpiklis.

Adsorbentas ir adsorbcijos dėžė

Adsorbentas yra mikroporinės struktūros medžiaga, kurios masės vieneto adsorbcijos paviršiaus plotas yra didelis, todėl molekulinė jėga pritraukia dujų molekules prie adsorbento paviršiaus. Kriogeninio vamzdžio sluoksnio adsorbentas atlieka svarbų vaidmenį pasiekiant ir palaikant sluoksnio vakuumo laipsnį kriogeninio proceso metu. Dažniausiai naudojami adsorbentai yra 5A molekulinis sietas ir aktyvuota anglis. Vakuume ir kriogeninėse sąlygose 5A molekulinis sietas ir aktyvuota anglis turi panašų N2, O2, Ar2, H2 ir kitų įprastų dujų adsorbcijos pajėgumą. Aktyvuota anglis lengvai desorbuoja vandenį vakuume, tačiau lengvai sudega O2. Aktyvuota anglis nerekomenduojama naudoti kaip adsorbentas skysto deguonies terpės vamzdynuose.

Projektavimo schemoje kaip sumuštinio adsorbentas buvo pasirinktas 5A molekulinis sietas.


Įrašo laikas: 2023 m. gegužės 12 d.

Palikite savo žinutę