अंतरिक्ष यान प्रणोदन के लिए मिश्र धातु पाइप: सामग्री और योग्यता

एक अंतरिक्ष यान प्रणोदन प्रणाली केवल उतनी ही विश्वसनीय होती है जितनी कि उसके प्रणोदक को ले जाने वाली ट्यूबिंग। फ़ीड लाइनें वैक्यूम के तहत या दबावयुक्त खाड़ी के अंदर काम करती हैं, उन्हें प्रक्षेपण के कंपन और ध्वनिक लोडिंग से बचना चाहिए, और फिर शून्य गुरुत्वाकर्षण में काम करना चाहिए जहां द्रव व्यवहार सतह तनाव और केशिका बलों पर हावी होता है। इस कर्तव्य के लिए चुने गए मिश्र धातु पाइप को ऑक्सीडाइज़र और ईंधन के प्रति रासायनिक अनुकूलता के साथ कम द्रव्यमान, भंडारण के वर्षों में रिसाव की जकड़न और अत्यधिक तापमान सीमा में विश्वसनीय व्यवहार का संयोजन करना होता है।

प्रणोदक फ़ीड प्रणालियों के लिए सामग्री आवश्यकताएँ

पहली आवश्यकता है अनुकूलता. हाइड्राज़िन या नाइट्रोजन टेट्रोक्साइड पर आधारित हाइपरगोलिक संयोजन कई सामान्य मिश्र धातुओं पर हमला करते हैं और स्वच्छ, निष्क्रिय, संक्षारण प्रतिरोधी सतहों की आवश्यकता होती है, जबकि तरल ऑक्सीजन, तरल हाइड्रोजन और तरल मीथेन जैसे क्रायोजेनिक प्रणोदक ऐसी सामग्रियों की मांग करते हैं जो बहुत कम तापमान पर अपनी कठोरता बनाए रखते हैं। इसमें द्रव्यमान सीमाएँ जोड़ी जाती हैं, क्योंकि प्रत्येक किलोग्राम पाइपवर्क पेलोड और दबाव रेटिंग को विस्थापित करता है, क्योंकि फ़ीड लाइनें वाल्व सक्रियण पर पूर्ण टैंक दबाव और पानी के हथौड़ा को देखती हैं।

विशिष्ट प्रणोदक और ऑक्सीडाइज़र जोड़ी के साथ रासायनिक अनुकूलता।

परिवेश से क्रायोजेनिक तापमान तक कठोरता बरकरार रखी।

संरचनात्मक द्रव्यमान को सीमित करने के लिए उच्च शक्ति {{0} से {{1} वजन अनुपात।

मिशन अवधि के लिए लीक हुए -तंग जोड़ योग्य हैं।

निर्वात में कम गैस निकास, प्रवाह में कोई कण नहीं निकलता।

मिश्र धातु और विशिष्टता विकल्प

लेआउट, जोड़ और थर्मल तनाव

कुछ मीटर तक क्रायोजेनिक फ़ीड लाइन का थर्मल संकुचन कठोरता से जुड़े हुए फ्लैंज को नुकसान पहुंचाने के लिए काफी बड़ा होता है, इसलिए रन लचीले तत्वों द्वारा टूट जाते हैं: गठित धौंकनी, ब्रेडेड फ्लेक्स होसेस या एक जानबूझकर विस्तार लूप। बाधा बिंदुओं को कम करने के लिए रूटिंग का चयन किया जाता है, और अक्षीय गति की अनुमति देते हुए लाइन का मार्गदर्शन करने के लिए समर्थन डिज़ाइन किए जाते हैं। अनुभाग या दिशा के प्रत्येक परिवर्तन को तनाव एकाग्रता के रूप में माना जाता है और मिशन थर्मल चक्र प्रोफ़ाइल पर थकान के लिए विश्लेषण किया जाता है।

सफाई, निष्क्रियता और संदूषण नियंत्रण

स्वच्छता एक अंतिम विवरण के बजाय एक कार्यात्मक आवश्यकता है। ऑक्सीडाइज़र सेवा के लिए ट्यूब और फिटिंग को एएसटीएम ए967 के अनुसार डीग्रीज़, अचार या इलेक्ट्रोपॉलिश किया जाता है, निष्क्रिय किया जाता है, और अंत में एएसटीएम जी93 में वर्णित विधियों का उपयोग करके अवशिष्ट संदूषण के लिए सत्यापित किया जाता है। फिर घटकों को पैक और सील कर दिया जाता है, और कण या हाइड्रोकार्बन अवशेषों को वाल्व सीटों और इंजेक्टर छिद्रों तक पहुंचने से रोकने के लिए स्वच्छ हैंडलिंग अनुशासन के साथ असेंबली की जाती है।

योग्यता एवं स्वीकृति परीक्षण

प्रणोदन फ़ीड असेंबली की विशिष्ट योग्यता में अधिकतम ऑपरेटिंग दबाव के गुणक पर प्रूफ दबाव परीक्षण, प्रत्येक जोड़ का हीलियम द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर रिसाव परीक्षण, कक्षीय वेल्ड की रेडियोग्राफ़िक या डाई प्रवेश परीक्षा, प्रवाह और दबाव ड्रॉप सत्यापन, कंपन परीक्षण जो लॉन्च वातावरण को पुन: उत्पन्न करता है, और थर्मल वैक्यूम परीक्षण शामिल है जो अंतरिक्ष वातावरण में प्रदर्शन प्रदर्शित करता है। डिज़ाइन समीक्षा चरण में ग्राहक के साथ स्वीकृति मानदंड और दस्तावेज़ीकरण पर सहमति व्यक्त की जाती है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: कौन सी मिश्रधातु हाइपरगोलिक प्रणोदक फ़ीड लाइनों के लिए उपयुक्त हैं?
निष्क्रिय ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील और निकल आधारित मिश्र धातु जैसे UNS N07718 या UNS N06625 का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो विशेष ईंधन और ऑक्सीडाइज़र जोड़ी और प्रत्येक लाइन के ऑपरेटिंग तापमान के लिए अनुकूलता मूल्यांकन के अधीन है।

प्रश्न: अंतरिक्ष यान पाइपवर्क में टाइटेनियम का उपयोग क्यों किया जाता है?
टाइटेनियम कई मीडिया के लिए उच्च शक्ति {{0} से {{1} वजन अनुपात और अच्छा प्रतिरोध प्रदान करता है, जो इसे बड़े पैमाने पर {{2} महत्वपूर्ण रेखाओं के लिए आकर्षक बनाता है। विशिष्ट संगतता मूल्यांकन के बिना इसका उपयोग तरल ऑक्सीजन जैसे मजबूत ऑक्सीडाइज़र के साथ नहीं किया जाना चाहिए।

प्रश्न: क्रायोजेनिक फ़ीड लाइन में थर्मल तनाव को कैसे नियंत्रित किया जाता है?
लचीली धौंकनी और लटकी हुई नली संकुचन को अवशोषित करती है, बाधा को कम करने के लिए रूटिंग की व्यवस्था की जाती है, और समर्थन लॉन्च कंपन का विरोध करते हुए लाइन को अक्षीय रूप से चलने की अनुमति देता है।

प्रश्न: कौन से परीक्षण दर्शाते हैं कि फ़ीड लाइन लीक {{0} टाइट है?
प्रत्येक जोड़ को प्रूफ दबाव परीक्षण के बाद हीलियम द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर रिसाव परीक्षण द्वारा सिद्ध किया जाता है, और पूर्ण असेंबली को कंपन और थर्मल वैक्यूम एक्सपोज़र के बाद पुनः सत्यापित किया जाता है।

प्रश्न: क्या शून्य गुरुत्वाकर्षण से पाइप का डिज़ाइन बदल जाता है?
हाँ। उछाल के बिना, गैस और तरल सतह के तनाव और केशिका प्रभाव के अनुसार अलग हो जाते हैं, इसलिए रेखाओं को आकार दिया जाता है और रूट किया जाता है ताकि प्राइमिंग, ड्रेनिंग और प्रोपेलेंट निपटान पूर्वानुमानित व्यवहार करें।