Kriyojenik roketlerin taşıma kapasitesinin gelişmesiyle birlikte, yakıt dolum akış hızı gereksinimi de artmaktadır. Kriyojenik yakıt dolum sisteminde kullanılan kriyojenik sıvı taşıma boru hattı, havacılık alanında vazgeçilmez bir ekipmandır. Düşük sıcaklıklı sıvı taşıma boru hattında, düşük sıcaklıklı vakum hortumu, iyi sızdırmazlık, basınç direnci ve bükülme performansı sayesinde, sıcaklık değişiminden kaynaklanan termal genleşme veya soğuk büzülmeden kaynaklanan yer değiştirme değişimini telafi edebilir ve absorbe edebilir, boru hattının montaj sapmasını telafi edebilir, titreşimi ve gürültüyü azaltabilir ve düşük sıcaklıklı dolum sisteminde önemli bir sıvı taşıma elemanı haline gelir. Koruyucu kulenin küçük alanında yakıt dolum bağlantı elemanının kenetlenme ve ayrılma hareketinden kaynaklanan konum değişikliklerine uyum sağlamak için, tasarlanan boru hattının hem enine hem de boyuna yönlerde bir miktar esnekliğe sahip olması gerekir.

Yeni kriyojenik vakum hortumu, tasarım çapını artırarak kriyojenik sıvı transfer kapasitesini iyileştirir ve hem enine hem de boyuna yönlerde esnek bir uyum sağlar.

Kriyojenik vakum hortumunun genel yapısal tasarımı

Kullanım gereksinimlerine ve tuz püskürtme ortamına göre, boru hattının ana malzemesi olarak 06Cr19Ni10 metal malzeme seçilmiştir. Boru tertibatı, ortada 90° dirsek ile birbirine bağlanan iki katmanlı boru gövdesinden, iç gövdeden ve dış ağ gövdesinden oluşmaktadır. Yalıtım tabakasını oluşturmak için iç gövdenin dış yüzeyine dönüşümlü olarak alüminyum folyo ve alkali içermeyen kumaş sarılmıştır. İç ve dış borular arasında doğrudan teması önlemek ve yalıtım performansını artırmak için yalıtım tabakasının dışına bir dizi PTFE hortum destek halkası yerleştirilmiştir. Bağlantı gereksinimlerine göre, bağlantının iki ucuna büyük çaplı adyabatik bağlantının eşleşen yapısı tasarlanmıştır. Boru hattının kriyojenik ortamda iyi bir vakum derecesine ve vakum ömrüne sahip olmasını sağlamak için, iki boru katmanı arasında oluşturulan sandviç yapısına 5A moleküler elek ile doldurulmuş bir adsorpsiyon kutusu yerleştirilmiştir. Sandviç vakumlama işlemi arayüzü için sızdırmazlık tapası kullanılmıştır.

Yalıtım katmanı malzemesi

Yalıtım katmanı, adyabatik duvar üzerine dönüşümlü olarak sarılmış çok katmanlı yansıtıcı ekran ve ara katmandan oluşur. Yansıtıcı ekranın ana işlevi, dış radyasyon ısı transferini izole etmektir. Ara katman, yansıtıcı ekranla doğrudan teması önleyebilir ve alev geciktirici ve ısı yalıtımı görevi görebilir. Yansıtıcı ekran malzemeleri arasında alüminyum folyo, alüminize polyester film vb. bulunur; ara katman malzemeleri arasında ise alkali içermeyen cam elyaf kağıdı, alkali içermeyen cam elyaf kumaş, naylon kumaş, adyabatik kağıt vb. bulunur.

Tasarım şemasında, yansıtıcı ekran görevi gören yalıtım katmanı olarak alüminyum folyo, ara katman olarak ise alkali içermeyen cam elyaf kumaş seçilmiştir.

Adsorbent ve adsorpsiyon kutusu

Adsorbent, mikrogözenekli yapıya sahip, birim kütle adsorpsiyon yüzey alanı büyük olan ve moleküler kuvvet yoluyla gaz moleküllerini adsorbentin yüzeyine çeken bir maddedir. Kriyojenik boruların sandviç yapısında adsorbent, sandviç yapının kriyojenik ortamda vakum derecesini elde etmede ve korumada önemli bir rol oynar. Yaygın olarak kullanılan adsorbentler 5A moleküler elek ve aktif karbondur. Vakum ve kriyojenik koşullar altında, 5A moleküler elek ve aktif karbon, N2, O2, Ar2, H2 ve diğer yaygın gazların adsorpsiyon kapasitesi bakımından benzer özelliklere sahiptir. Aktif karbon, sandviç yapıda vakum altındayken suyu kolayca desorbe eder, ancak O2 ortamında kolayca yanar. Bu nedenle aktif karbon, sıvı oksijen ortamlı boru hatları için adsorbent olarak seçilmemektedir.

Tasarım şemasında sandviç adsorban olarak 5A moleküler elek seçilmiştir.