การออกแบบท่ออ่อนแบบมีฉนวนสุญญากาศไครโอเจนิกใหม่ ตอนที่ 1

ด้วยการพัฒนาขีดความสามารถในการรองรับของจรวดไครโอเจนิก ความต้องการอัตราการไหลของเชื้อเพลิงก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ท่อลำเลียงของเหลวไครโอเจนิกเป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้ในวงการอวกาศ ซึ่งใช้ในระบบเติมเชื้อเพลิงไครโอเจนิก ในท่อลำเลียงของเหลวอุณหภูมิต่ำ ท่อสุญญากาศอุณหภูมิต่ำ เนื่องจากมีความสามารถในการปิดผนึกที่ดี ทนต่อแรงดัน และมีคุณสมบัติการดัดงอ จึงสามารถชดเชยและดูดซับการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ที่เกิดจากการขยายตัวทางความร้อนหรือการหดตัวจากความเย็นที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ชดเชยความเบี่ยงเบนของการติดตั้งท่อ ลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน และกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญในการลำเลียงของเหลวในระบบเติมที่อุณหภูมิต่ำ เพื่อให้สามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของจุดเชื่อมต่อและการหลุดออกของข้อต่อเติมเชื้อเพลิงในพื้นที่ขนาดเล็กของหอคอยป้องกัน ท่อที่ออกแบบควรมีความยืดหยุ่นในการปรับตัวทั้งในทิศทางตามขวางและตามยาว

ท่อสุญญากาศคริโอเจนิกใหม่เพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางการออกแบบ ปรับปรุงความสามารถในการถ่ายโอนของเหลวคริโอเจนิก และมีความยืดหยุ่นในการปรับตัวทั้งในทิศทางด้านข้างและตามยาว

การออกแบบโครงสร้างโดยรวมของท่อสูญญากาศไครโอเจนิก

ตามความต้องการใช้งานและสภาพแวดล้อมการพ่นเกลือ วัสดุโลหะ 06Cr19Ni10 จึงถูกเลือกเป็นวัสดุหลักของท่อ ชุดประกอบท่อประกอบด้วยตัวท่อสองชั้น คือตัวท่อภายในและตัวโครงข่ายภายนอก เชื่อมต่อกันด้วยข้อต่องอ 90 องศาตรงกลาง ฟอยล์อลูมิเนียมและผ้าที่ไม่เป็นด่างพันสลับกันบนพื้นผิวด้านนอกของตัวท่อเพื่อสร้างชั้นฉนวน วงแหวนรองรับท่อ PTFE หลายวงถูกติดตั้งไว้ด้านนอกชั้นฉนวนเพื่อป้องกันการสัมผัสโดยตรงระหว่างท่อภายในและภายนอก และเพิ่มประสิทธิภาพของฉนวน ปลายทั้งสองด้านของข้อต่อได้รับการออกแบบให้สอดคล้องกับข้อกำหนดการเชื่อมต่อของข้อต่ออะเดียแบติกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ กล่องดูดซับที่บรรจุตะแกรงโมเลกุล 5A ถูกจัดเรียงในแซนวิชที่ขึ้นรูประหว่างท่อสองชั้น เพื่อให้แน่ใจว่าท่อมีระดับสุญญากาศที่ดีและอายุการใช้งานสุญญากาศที่อุณหภูมิต่ำมาก ปลั๊กปิดผนึกใช้สำหรับส่วนต่อประสานกระบวนการดูดสูญญากาศแบบแซนวิช

วัสดุชั้นฉนวน

ชั้นฉนวนประกอบด้วยแผ่นสะท้อนแสงและชั้นสเปเซอร์หลายชั้นที่พันสลับกันบนผนังอะเดียแบติก หน้าที่หลักของแผ่นสะท้อนแสงคือการแยกการถ่ายเทความร้อนจากรังสีภายนอก แผ่นสะท้อนแสงสามารถป้องกันการสัมผัสโดยตรงกับแผ่นสะท้อนแสง และทำหน้าที่เป็นสารหน่วงไฟและฉนวนกันความร้อน วัสดุที่ใช้ทำแผ่นสะท้อนแสง ได้แก่ อะลูมิเนียมฟอยล์ ฟิล์มโพลีเอสเตอร์เคลือบอะลูมิเนียม ฯลฯ และวัสดุของชั้นสเปเซอร์ ได้แก่ กระดาษใยแก้วที่ไม่เป็นด่าง ผ้าใยแก้วที่ไม่เป็นด่าง ผ้าไนลอน กระดาษอะเดียแบติก ฯลฯ

ในรูปแบบการออกแบบ จะเลือกแผ่นฟอยล์อลูมิเนียมเป็นชั้นฉนวนเป็นแผ่นสะท้อนแสง และผ้าใยแก้วที่ไม่เป็นด่างเป็นชั้นตัวเว้นระยะ

กล่องดูดซับและดูดซับ

สารดูดซับเป็นสารที่มีโครงสร้างแบบรูพรุนขนาดเล็ก พื้นที่ผิวการดูดซับต่อมวลมีขนาดใหญ่ โดยอาศัยแรงโมเลกุลในการดึงดูดโมเลกุลของก๊าซเข้าสู่พื้นผิวของสารดูดซับ สารดูดซับในท่อไครโอเจนิกมีบทบาทสำคัญในการยึดเกาะและรักษาระดับสุญญากาศของท่อไครโอเจนิก สารดูดซับที่นิยมใช้กันคือตะแกรงโมเลกุล 5A และคาร์บอนกัมมันต์ ภายใต้สภาวะสุญญากาศและไครโอเจนิก ตะแกรงโมเลกุล 5A และคาร์บอนกัมมันต์มีความสามารถในการดูดซับก๊าซไนโตรเจน ออกซิเจน อาร์กอน ไฮโดรเจน และก๊าซอื่นๆ ใกล้เคียงกัน คาร์บอนกัมมันต์สามารถดูดซับน้ำได้ง่ายเมื่อดูดในท่อ แต่สามารถเผาไหม้ได้ง่ายในก๊าซออกซิเจน คาร์บอนกัมมันต์ไม่เหมาะสำหรับใช้เป็นสารดูดซับในท่อส่งก๊าซออกซิเจนเหลว

ตะแกรงโมเลกุล 5A ถูกเลือกให้เป็นสารดูดซับแบบแซนวิชในรูปแบบการออกแบบ


เวลาโพสต์: 12 พฤษภาคม 2566

ฝากข้อความของคุณ