극저온 로켓의 탑재 용량 개발과 함께 추진제 주입 유량에 대한 요구 사항도 증가하고 있습니다. 극저온 유체 이송 파이프라인은 극저온 추진제 주입 시스템에 사용되는 항공우주 분야의 필수 장비입니다. 저온 유체 이송 파이프라인에서 저온 진공 호스는 우수한 밀봉성, 내압성 및 굽힘 성능 덕분에 온도 변화에 따른 열팽창 또는 냉수축으로 인한 변위 변화를 보상 및 흡수하고, 파이프라인 설치 오차를 보정하며, 진동과 소음을 줄여주므로 저온 주입 시스템에서 필수적인 유체 이송 요소가 됩니다. 보호탑의 좁은 공간에서 추진제 주입 커넥터의 도킹 및 탈착 운동으로 인한 위치 변화에 적응하기 위해 설계된 파이프라인은 횡방향과 종방향 모두에서 어느 정도의 유연성을 가져야 합니다.

새로운 극저온 진공 호스는 설계 직경이 커지고 극저온 유체 이송 용량이 향상되었으며, 가로 및 세로 방향 모두에서 유연한 적응성을 제공합니다.

극저온 진공 호스의 전체 구조 설계

사용 요구사항 및 염수 분무 환경에 따라 06Cr19Ni10 금속 재질을 파이프라인의 주재료로 선정하였다. 파이프 어셈블리는 내부 본체와 외부 망 본체의 두 층으로 구성되며, 중간에서 90° 엘보로 연결된다. 내부 본체의 외면에는 알루미늄 호일과 비알칼리성 천을 교대로 감아 절연층을 형성한다. 절연층 외부에는 여러 개의 PTFE 호스 지지링을 설치하여 내부 및 외부 파이프의 직접적인 접촉을 방지하고 절연 성능을 향상시킨다. 연결 요구사항에 따라 양 끝단에는 대구경 단열 접합부의 구조적 적합성을 설계한다. 두 층의 파이프 사이에 형성된 샌드위치 구조에는 5A 분자체를 채운 흡착 박스를 배치하여 극저온 환경에서 파이프라인의 우수한 진공도와 진공 수명을 확보한다. 샌드위치 진공 공정 인터페이스에는 밀봉 플러그를 사용한다.

절연층 재료

단열층은 단열벽에 반사 스크린과 스페이서 층을 번갈아 가며 감아 만든 다층 구조입니다. 반사 스크린의 주된 기능은 외부 복사열 전달을 차단하는 것입니다. 스페이서 층은 반사 스크린과의 직접적인 접촉을 방지하고 난연성 및 단열 기능을 제공합니다. 반사 스크린 재료로는 알루미늄 호일, 알루미늄 코팅 폴리에스터 필름 등이 있으며, 스페이서 층 재료로는 무알칼리 유리섬유 종이, 무알칼리 유리섬유 천, 나일론 직물, 단열지 등이 있습니다.

설계안에서는 반사 스크린의 절연층으로 알루미늄 호일을, 스페이서 층으로는 비알칼리 유리 섬유 직물을 선택했습니다.

흡착제 및 흡착 상자

흡착제는 미세 다공성 구조를 가진 물질로, 단위 질량당 흡착 표면적이 커서 분자력에 의해 기체 분자를 표면으로 끌어당깁니다. 극저온 배관의 샌드위치 구조에 사용되는 흡착제는 극저온 환경에서 샌드위치 구조의 진공도를 확보하고 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 일반적으로 사용되는 흡착제로는 5A 분자체와 활성탄이 있습니다. 진공 및 극저온 조건에서 5A 분자체와 활성탄은 N2, O2, Ar2, H2 등의 일반적인 기체에 대해 유사한 흡착 능력을 나타냅니다. 활성탄은 샌드위치 구조에서 진공을 걸 때 수분이 쉽게 탈착되지만, O2 흡착 시 쉽게 연소되는 단점이 있습니다. 따라서 액체 산소 매체 배관의 흡착제로는 적합하지 않습니다.

설계 계획에서 5A 분자체를 샌드위치 흡착제로 선정하였다.