Erdvėlaivio varomoji sistema yra tiek patikima, kiek ir vamzdeliai, kuriais teka jo raketinis kuras. Tiekimo linijos veikia vakuume arba slėgio zonoje, turi atlaikyti paleidimo vibraciją ir akustinę apkrovą, o tada veikti be gravitacijos, kur skysčių elgseną dominuoja paviršiaus įtampa ir kapiliarinės jėgos. Šiam tikslui pasirinktas lydinio vamzdis turi derinti mažą masę su cheminiu suderinamumu su oksidatoriumi ir degalais, sandarumu -sandarumu per daugelį metų ir patikimu veikimu ekstremaliose temperatūrose.
Medžiagų reikalavimai raketinio kuro padavimo sistemoms
Pirmasis reikalavimas yra suderinamumas. Hipergoliniai deriniai, kurių pagrindą sudaro hidrazinas arba azoto tetroksidas, atakuoja daugelį įprastų lydinių ir reikalauja švarių, pasyvuotų, korozijai atsparių paviršių, o kriogeniniams raketiniams kurams, tokiems kaip skystas deguonis, skystas vandenilis ir skystas metanas, reikia medžiagų, kurios išlaiko savo kietumą labai žemoje temperatūroje. Prie to pridedamos masės ribos, nes kiekvienas vamzdyno kilogramas išstumia naudingąją apkrovą ir slėgį, nes tiekimo linijos mato pilną bako slėgį ir vandens plaktuką vožtuvo paleidimo metu.
Cheminis suderinamumas su konkrečia raketinio kuro ir oksidatoriaus pora.
Išlaikomas kietumas nuo aplinkos iki kriogeninės temperatūros.
Didelis stiprumo{0}}svorio ir-svorio santykis, siekiant apriboti konstrukcijos masę.
Sandarus{0}}sandarumas atitinka misijos trukmę.
Mažas dujų išsiskyrimas vakuume, be kietųjų dalelių į srautą.
Lydinio ir specifikacijų parinktys
| Medžiaga | Tipinė specifikacija | Kodėl pasirinkta |
|---|---|---|
| Austenitinis nerūdijantis 304L ir 316L vamzdis | ASTM A213, ASTM A269 | Bendrosios tiekimo ir slėgio linijos, geras kriogeninis atsparumas, lengvai suvirinamos |
| Nusodinimo{0}}sukietintas nikelis-geležis-chromo lydinys UNS N07718 | ASTM B637, ASTM B670 | Didelis stiprumas ir geras suderinamumas su daugeliu sandėliuojamų raketinių medžiagų |
| Nikelio-chromo-molibdeno-niobio lydinys UNS N06625 | ASTM B444, ASTM B705 | Atsparumas korozijai naudojant oksidatorių ir esant aukštesnei temperatūrai |
| Nikelio-chromo-geležies lydinys UNS N06600 | ASTM B167, ASTM B163 | Karštos dujos ir turbinos išmetimo kanalai aplink privariklį |
| Titano lydinio 5 klasė ir 9 klasė | ASTM B338, ASTM B861 | Mažas tankis masės{0}}kritinėms linijoms su ne-oksidatoriais |
| Aliuminio lydinio 6061 ir 2219 vamzdis | ASTM B241, ASTM B210 | Lengvos žemo slėgio{0}} linijos, kur suderinamumas leidžia |
Išdėstymas, sąnariai ir terminis įtempimas
Kriogeninės tiekimo linijos terminis susitraukimas per kelis metrus yra pakankamai didelis, kad sugadintų standžiai įtvirtintą flanšą, todėl bėgius sulaužo lankstūs elementai: suformuotos silfonai, pintos lanksčios žarnos arba tyčinė plėtimosi kilpa. Maršrutas pasirenkamas siekiant sumažinti suvaržymo taškus, o atramos suprojektuotos taip, kad nukreiptų liniją, leidžiant judėti ašiniu būdu. Kiekvienas atkarpos ar krypties pakeitimas traktuojamas kaip įtempių koncentracija ir analizuojamas nuovargis per misijos terminio ciklo profilį.
Valymas, pasyvavimas ir užteršimo kontrolė
Švara yra funkcinis reikalavimas, o ne apdailos detalė. Vamzdis ir jungiamosios detalės, skirtos oksidatoriaus priežiūrai, nuriebalinamos, marinuojamos arba elektropoliruojamos, pasyvuojamos pagal ASTM A967 ir galiausiai patikrinamos dėl likutinio užteršimo, naudojant ASTM G93 aprašytus metodus. Tada komponentai supakuojami ir užsandarinami, o surinkimas atliekamas laikantis švaraus tvarkymo, kad dalelių ar angliavandenilių likučiai nepatektų į vožtuvo lizdus ir purkštuko angas.
Kvalifikacijos ir priėmimo testai
Įprasta varomosios jėgos padavimo agregato kvalifikacija apima patikimo slėgio bandymą esant didžiausio darbinio slėgio kartotiniams, helio masės-spektrometro nuotėkio patikrinimą kiekviename jungtyje, orbitos suvirinimo siūlių radiografinį arba dažų skvarbumo tyrimą, srauto ir slėgio kritimo patikrinimą, vibracijos bandymą, atkuriantį paleidimo aplinką, ir šiluminio vakuumo bandymą erdvėje, parodantį aplinkos efektyvumą. Priėmimo kriterijai ir dokumentacija derinami su užsakovu projekto peržiūros etape.
DUK
Kl.: Kurie lydiniai tinka hipergolinio kuro tiekimo linijoms?
Pasyvuotas austenitinis nerūdijantis plienas ir nikelio{0}} lydiniai, pvz., UNS N07718 arba UNS N06625, yra plačiai naudojami, atsižvelgiant į konkrečios degalų ir oksidatoriaus poros suderinamumo įvertinimą ir kiekvienos linijos darbinę temperatūrą.
K: Kodėl titanas naudojamas erdvėlaivių vamzdynuose?
Titanas pasižymi dideliu stiprumo-svorio ir -svorio santykiu bei dideliu atsparumu daugeliui laikmenų, todėl jis patrauklus masinėms-kritinėms linijoms. Jo negalima naudoti su stipriais oksidatoriais, tokiais kaip skystas deguonis, neatlikus specialaus suderinamumo įvertinimo.
Kl.: Kaip kriogeninėje tiekimo linijoje kontroliuojami šiluminiai įtempiai?
Lanksčios dumplės ir pintos žarnos sugeria susitraukimą, maršrutas yra išdėstytas taip, kad būtų sumažintas suvaržymas, o atramos leidžia linijai judėti ašine kryptimi, tačiau vis tiek atsispiria paleidimo vibracijai.
Kl.: Kokie bandymai rodo, kad tiekimo linija yra sandari{0}}?
Kiekviena jungtis patikrinama helio masės{0}}spektrometru nuotėkio bandymu atlikus patikimo slėgio bandymą, o užbaigtas agregatas iš naujo-patikrinamas po vibracijos ir terminio vakuumo poveikio.
Kl .: Ar nulinės gravitacijos nepakeičia vamzdžio konstrukcija?
Taip. Be plūdrumo, dujos ir skystis atsiskiria pagal paviršiaus įtampą ir kapiliarų poveikį, todėl linijos yra parinktos ir išvedžiotos taip, kad gruntavimas, nutekėjimas ir raketinio kuro nusėdimas veiktų nuspėjamai.
