Силовая обечайка изделий, работающих при криогенных температурах

Изобретение относится к элементам конструкций изделий, работающих при криогенных температурах, и может быть использовано в ракетной и авиационной технике. Силовая обечайка содержит металлическую оболочку с покрытием из пенопласта. Между металлической оболочкой и слоем пенопласта размещен грунтовой слой. Пенопласт дополнительно закреплен сетью, приклеенной клеем. В качестве грунтового слоя использованы грунт ЭП-0214 с функцией антикоррозионного покрытия и подслой из Криосила-Р с функцией амортизационного слоя. В качестве пенопласта использован пенопласт марки Изолан-10 с кажущейся плотностью 37-50 кг/м³, напряжением сжатия при 10%-ной деформации не менее 0,16 МПа и коэффициентом теплопроводности не более 0,026 Вт/(м·К). В качестве сети использована капроновая сеть Дель, а в качестве клея - клей АДВ-5 с функцией влагозащитного покрытия. На цилиндрических частях упомянутых изделий могут быть дополнительно размещены слой теплозащитного покрытия, влагозащитное и лакокрасочное покрытия. Причем теплозащитное покрытие выполнено из пенопласта ППУ-Т, влагозащитное покрытие - из клея АДВ-5, а лакокрасочное покрытие - из эмали ХП-5237 или из эмали ХВ-16. Техническим результатом изобретения является уменьшение веса силовой обечайки при низком коэффициенте ее теплопроводности, высокой прочности и надежности, а также упрощение технологии ее изготовления. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к ракетной и авиационной технике, а точнее к силовым обечайкам, работающим при криогенных температурах, а также и в других областях технике, где используются подобные изделия.

Из литературы известны силовые обечайки, например, топливных баков с топливом, находящимся при криогенных температурах, содержащие оболочки из алюминиевых сплавов (см., например, книгу "Ракеты-носители" под ред. С.О.Осипова. М.: Воениздат МО СССР, 1981 г., стр.181-182).

Однако такого рода оболочки значительны по весу и объему, т.к. выполняются или с переменной толщиной, определяемой из условия прочности бака при работе на кольцевые напряжения от действия внутреннего давления, или вафельной конструкции.

Из пат. РФ (2238225, кл. В 64 D 37/00, B 64 G 1/00, 2003 г.) известны силовые обечайки изделий, работающих при криогенных температурах, содержащие металлическую оболочку со слоем пенопласта.

Однако в этих силовых обечайках имеется недостаток - длительность технологического процесса изготовления и приклеивания листов из углепластика, используемого в качестве теплозащиты.

Задачей данного изобретения является получение силовой обечайки, работающей при криогенных температурах с достижением технического результата, касающегося процесса изготовления теплоизоляции и теплозащиты, основанных на слое пенопласта, который полностью механизирован, короче и прост в исполнении. Получаемая при этом теплоизоляция имеет малый вес при низком коэффициенте теплопроводности и достаточно высокой прочности, надежна в эксплуатации.

Решение данной задачи достигается тем, что в силовой обечайке изделий, работающих при криогенных температурах, содержащей оболочку со слоем пенопласта, в соответствии с изобретением между металлической оболочкой и слоем пенопласта размещены: слой антикоррозионного покрытия и амортизационный слой, а теплоизоляционный пенопласт дополнительно закреплен сетью, приклеенной влагозащитным клеем. При этом в качестве теплоизоляции использован пенопласт марки Изолан-10, с кажущейся плотностью 37-50 кг/м³, напряжением сжатия при 10%-ной деформации не менее 0,16 МПа, коэффициентом теплопроводности не более 0,026 Вт/м·К, для крепления пенопласта использована капроновая сеть Дель, в качестве антикоррозионного покрытия - грунт ЭП-0214, в качестве влагозащитного покрытия - клей АДВ-5. Кроме того, на цилиндрических частях изделий дополнительно размещены слой теплозащитного покрытия, выполненный из пенопласта ППУ-Т, влагозащитное покрытие, выполненное из клея АДВ-5, и лакокрасочное покрытие, выполненное из эмалей ХП-5237 и ХВ-16, при этом теплозащитное покрытие выполнено из пенопласта ППУ-Т с кажущейся плотностью 60-90 кг/м³, напряжением сжатия при 10%-ной деформации не менее 0,3 МПа, коэффициентом теплопроводности не более 0,040 Вт/м·К.

Далее данное изобретение поясняется более подробно с использованием схемы расположения слоев обечайки и таблиц со значением свойств и показателей элементов теплоизоляции и теплозащиты на металле обечайки.

Металл силовой обечайки покрывается криогенной теплоизоляцией, которая применяется для крупногабаритных емкостей, трубопроводов сложной конфигурации и агрегатов, работающих при температурах от минус 253°С до плюс 350°С.

Пакет криогенной теплоизоляции и теплозащиты состоит из следующих слоев (от металла) - см. чертеж, на котором показана последовательность слоев обечайки, где поз.1 - это изолируемая поверхность - металл, поз.2 - антикоррозионное покрытие - грунт ЭП-0214, поз.3 - амортизационный слой - подслой Криосил-Р, поз.4 - теплоизоляционный слой - пенопласт Изолан-10, поз.5 - влагозащитное покрытие - клей АДВ-5 (один слой), поз.6 - крепление пенопласта - сеть капроновая Дель, поз.7 - влагозащитное покрытие - клей АДВ-5 (второй слой), поз. 8 - теплозащитное покрытие пенопласт ППУ-Т, поз.9 - влагозащитное покрытие АДВ-5, поз.10 - лакокрасочное покрытие (эмаль ХП-5237, эмаль ХВ-16+4% алюминиевой пудры, эмаль ХВ-16).

Каждый слой криогенной теплоизоляции, составляющий часть силовой обечайки, наносится отдельно с применением индивидуальных установок. Установка для нанесения подслоя Криосил-Р разработана в КБ "Салют" ГКНПЦ им. М.В.Хруничева. Покрытия АДВ-5, эмали ХП-5237 и ХВ-16 наносятся валиком. Грунт ЭП-0214 наносится краскораспылителем любого типа, работающим от сжатого воздуха.

Основой криогенной теплоизоляции является жесткий изоциануратуретановый пенопласт Изолан-10, представляющий собой газонаполненную пластмассу белого цвета с закрытопористой структурой и имеющий следующие характеристики - см. таблицу 1.

Таблица 1
Наименование показателей	Значения
1. Кажущаяся плотность, кг/м3	37-50
2. Напряжение сжатия при 10%-ной деформации, МПа, не менее	0,16
3. Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К, не более	0,026
4. Горючесть	трудносгораемы

Пенопласт образуется при химическом взаимодействии компонента Б (полиизоцианат) с компонентом А (компонент А-2-Изолан-10, продукт КТ 6, Хладон-11).

Пенопласт наносится методом напыления с использованием установок типа Пена, ПУН-5, работающих при давлении сжатого воздуха 0,4-0,6 МПа. Толщина слоя пенопласта, наносимого за один проход, не более 50 мм. Необходимая толщина достигается мехобработкой. Для дополнительного крепления пенопласта на поверхности изделия применяется капроновая сеть Дель. Крепление сети осуществляется следующим образом: на поверхность пенопласта валиком наносится один слой клея АДВ-5, через 5 часов укладывается вручную сеть, края которой сшиваются капроновой нитью. Затем наносится второй слой клея АДВ-5. При необходимости на вышеуказанный пакет теплоизоляции (на цилиндрическую часть баков) наносится пенопласт ППУ-Т, обладающий характеристиками (см. таблицу 2).

Таблица 2
Наименование показателей	Значения
1. Кажущаяся плотность, кг/м3	60-90
2. Напряжение сжатия при 10%-ной деформации, МПа, не менее	0,3
3. Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К, не более	0,040
4. Горючесть	самозатухающий

Пенопласт ППУ-Т наносится послойно, толщина каждого слоя 5-7 мм. Для обеспечения влагозащиты пенопласта применяется клей АДВ-5, для снятия статического электричества применяется эмаль ХП-5237 + эмаль ХВ-16.

1. Силовая обечайка изделий, работающих при криогенных температурах, содержащая металлическую оболочку с покрытием из пенопласта, причем между металлической оболочкой и слоем пенопласта размещен грунтовой слой, а пенопласт дополнительно закреплен сетью, приклеенной клеем, отличающаяся тем, что в качестве грунтового слоя использованы грунт ЭП-0214 с функцией антикоррозионного покрытия и подслой из Криосила-Р с функцией амортизационного слоя, в качестве пенопласта - пенопласт марки Изолан-10 с кажущейся плотностью 37-50 кг/м³, напряжением сжатия при 10%-ной деформации не менее 0,16 МПа и коэффициентом теплопроводности не более 0,026 Вт/(м·К), в качестве сети использована капроновая сеть Дель, а в качестве клея - клей АДВ-5 с функцией влагозащитного покрытия.

2. Силовая обечайка по п.1, отличающаяся тем, что на цилиндрических частях изделий дополнительно размещены слой теплозащитного покрытия, выполненный из пенопласта ППУ-Т, влагозащитное покрытие, выполненное из клея АДВ-5, и лакокрасочное покрытие, выполненное из эмали.

3. Силовая обечайка по п.2, отличающаяся тем, что теплозащитное покрытие выполнено из пенопласта ППУ-Т с кажущейся плотностью 60-90 кг/м³, напряжением сжатия при 10%-ной деформации не менее 0,3 МПа и коэффициентом теплопроводности не более 0,040 Вт/(м·К), а лакокрасочное покрытие выполнено из эмали ХП-5237.

4. Силовая обечайка по п.2, отличающаяся тем, что лакокрасочное покрытие выполнено из эмали ХВ-16.