Внутренняя многослойная теплоизоляция головных обтекателей
Владельцы патента RU 2410297:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт космических и авиационных материалов" (RU)
Изобретение относится к области космической техники, а именно к области средств тепловой защиты космических аппаратов, выводимых на орбиту внутри головных обтекателей ракет. Многослойная внутренняя теплоизоляция головных обтекателей состоит из временного защитного покрытия, снимаемого после монтажа, металлизированной алюминием или сталью политерефталатной или полиимидной пленки, слоя теплоизолятора из полимерных волокон, политерефталатной или полиимидной пленки, слоя клея постоянной липкости и съемной антиадгезионной бумаги (пленки), снимаемой перед приклеиванием к внутренней поверхности головного обтекателя. Достигается повышение скорости монтажа, снижение веса теплоизоляции и уменьшение воздействия тепла на космический аппарат. 2 ил.
Изобретение относится к области космической техники, а именно к области средств тепловой защиты космических аппаратов и космических кораблей, выводимых на орбиту внутри головных обтекателей ракет.
Для тепловой защиты космических аппаратов и космических кораблей, выводимых на орбиту внутри головных обтекателей ракет, применяются дополнительные (вспомогательные) теплоизоляционные покрытия.
Известна дополнительная теплоизоляция бортовой антенны заполнением носовой части головного обтекателя пористым твердым материалом с диэлектрической проницаемостью менее 1,3 (авт.св. СССР SU 568101). Недостатками этой конструкции являются большой вес и то, что она не защищает от теплового потока со стороны боковых поверхностей головного обтекателя, а также значительное пылевыделение.
Известен вспомогательный теплозащитный экран бортовой антенны в головном антенном обтекателе (патент России RU 2277737) в форме полой усеченной полусферы из легкого керамического теплозащитного материала. Экран крепится к боковой поверхности антенны при помощи слоя герметика. При этом экран может быть составным, из боковой полусферической части (кварцевая керамика) и плоской части (на основе кварцевого стекловолокна с диэлектрической проницаемостью 1,1…1,3), которые склеены при помощи клея. Недостатками его являются значительный вес, сложность монтажа и то, что это покрытие защищает лишь антенну, а не космический аппарат и бортовую электронику. Такой головной обтекатель не является сбрасываемым.
Известна вторичная теплоизоляция антенны и бортовой электроники в носовом обтекателе (патент США US 5691736) в виде колпака из легкого керамического материала плотностью менее 3,2 г/см3, пористостью 40…75% и диэлектрической проницаемостью 1,0…3,5. Колпак крепится в торцевой зоне к шпангоуту, а в верхней (начало купола колпака) - к боковой поверхности головного обтекателя. Недостатками его являются значительный вес и сложность монтажа, особенно крепление к нагреваемой до переменных температур поверхности обтекателя, что может привести к его растрескиванию и разрушению вследствие разных коэффициентов теплового расширения материалов обтекателя и колпака. Такой головной обтекатель не является сбрасываемым.
Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является внутренняя теплоизоляция головных обтекателей по ТУ 465ГК.Г-0000-ОТУ ФГУП НПО им. С.А.Лавочкина (2006 г.) «Изделие 465ГК.Г «Головной обтекатель», состоящая из эластичного пенополиуретана ППУ-5-30 по ТУ 2254-300-10480596-02 толщиной 20 мм, покрытого с обоих сторон клеем, приклеиваемого к внутренней поверхности головного обтекателя по грунтовочному клеевому покрытию и покрытая сверху защитной тканью АЗТС по ТУ 1-595-29-965-2006 со слоем клея (применяется клей 88-СА по ТУ 38-1051760-87). Монтаж производится следующим образом: на внутреннюю поверхность головного обтекателя и на пенополиуретан наносятся грунтовочные слои клея, их сушат примерно 30 минут, затем наносятся вторые слои клея их сушат примерно 15 минут, затем пенополиуретан приклеивается к внутренней поверхности головного обтекателя; после этого на пенополиуретан и на ткань АЗТС наносятся грунтовочные слои клея и сушатся примерно 30 минут, затем наносятся вторые слои клея и сушатся примерно 15 минут, затем ткань АЗТС приклеивается к пенополиуретану. Время монтажа 1 м2 более 2 часов, общий вес 1600-2000 г/м2, излучение (степень черноты) внутренней стороны головного обтекателя ε≈0,6. Такой обтекатель является сбрасываемым и применяется для защиты космических аппаратов, выводимых на орбиту. Указанные ТУ приняты в качестве прототипа. Недостатками этой теплоизоляции являются значительный вес, большие затраты времени при монтаже, высокий коэффициент теплового излучения от головного обтекателя в сторону космического аппарата, а также накопление пыли на ткани АЗТС из-за электростатического притяжения (ткань АЗТС не является электропроводящей).
Целью настоящего изобретения является исключение указанных недостатков, повышение скорости монтажа (примерно в 10 раз), снижение веса теплоизоляции (в 2…3 раза), уменьшение пылеотделения и тем самым уменьшение загрязнения космического аппарата от головного обтекателя, а также уменьшение теплового потока от головного обтекателя в сторону космического аппарата (примерно в 1,5-2 раза).
Технический результат достигается тем, что вместо пенополиуретана и защитной ткани предлагается многослойная теплоизоляция, состоящая из временного защитного покрытия, снимаемого после монтажа, металлизированной полимерной пленки, обращенной слоем металла в сторону космического аппарата, слоя теплоизолятора, полимерной пленки, слоя клея постоянной липкости и съемной антиадгезионной бумаги или пленки, снимаемой перед приклеиванием к внутренней поверхности головного обтекателя.
Пример 1.
Внутренняя теплоизоляция головного обтекателя состоит из временного защитного покрытия, металлизированной напыленным алюминием полиэтилентерефталатной пленки, теплоизолятора из полимерных волокон, полиимидной пленки, слоя клея постоянной липкости и антиадгезионной бумаги. При монтаже снимается антиадгезионная бумага, теплоизоляция приклеивается клеевым слоем к внутренней поверхности головного обтекателя и снимается временное защитное покрытие. Время монтажа 1 м2 10-15 минут, вес покрытия 700 г/м2, коэффициент теплового излучения внутренней поверхности головного обтекателя ε≈0,06.
Пример 2.
Внутренняя теплоизоляция головного обтекателя состоит из временного защитного покрытия, металлизированной напыленным алюминием полиимидной пленки, теплоизолятора из полимерных волокон, полиэтилентерефталатной пленки, слоя клея постоянной липкости и антиадгезионной бумаги. При монтаже снимается антиадгезионная бумага, теплоизоляция приклеивается клеевым слоем к внутренней поверхности головного обтекателя и снимается временное защитное покрытие металлического слоя. Время монтажа 1 м2 10-15 минут, вес покрытия 700 г/м2, коэффициент теплового излучения внутренней поверхности головного обтекателя ε≈0,06.
Пример 3.
Внутренняя теплоизоляция головного обтекателя состоит из временного защитного покрытия, металлизированной напыленным алюминием полиэтилентерефталатной пленки, теплоизолятора из полимерных волокон, полиэтилентерефталатной пленки, слоя клея постоянной липкости и антиадгезионной бумаги. При монтаже снимается антиадгезионная бумага, теплоизоляция приклеивается клеевым слоем к внутренней поверхности головного обтекателя и снимается временное защитное покрытие металлического слоя. Время монтажа 1 м2 10-15 минут, вес покрытия 685 г/м2, коэффициент теплового излучения внутренней поверхности головного обтекателя ε≈0,06.
Пример 4.
Внутренняя теплоизоляция головного обтекателя состоит из временного защитного покрытия, металлизированной напыленным алюминием полиимидной пленки, теплоизолятора из полимерных волокон, полиимидной пленки, слоя клея постоянной липкости и антиадгезионной бумаги. При монтаже снимается антиадгезионная бумага, теплоизоляция приклеивается клеевым слоем к внутренней поверхности головного обтекателя и снимается временное защитное покрытие металлического слоя. Время монтажа 1 м2 10-15 минут, вес покрытия 715 г/м2, коэффициент теплового излучения внутренней поверхности головного обтекателя ε≈0,06.
Пример 5.
Внутренняя теплоизоляция головного обтекателя состоит из временного защитного покрытия, металлизированной напыленной сталью полиэтилентерефталатной пленки, теплоизолятора из полимерных волокон, полиимидной пленки, слоя клея постоянной липкости и антиадгезионной бумаги. При монтаже снимается антиадгезионная бумага, теплоизоляция приклеивается клеевым слоем к внутренней поверхности головного обтекателя и снимается временное защитное покрытие металлического слоя. Время монтажа 1 м2 10-15 минут, вес покрытия 700 г/м2, коэффициент теплового излучения внутренней поверхности головного обтекателя ε≈0,09.
Краткое описание чертежей
Рисунок 1. Поперечный разрез внутренней многослойной теплоизоляции головных обтекателей.
1 - съемное защитное покрытие;
2 - слой металла;
3 - полимерная пленка;
4 - теплоизолятор;
5 - полимерная пленка;
6 - слой клея постоянной липкости;
7 - съемная антиадгезионная бумага (пленка).
Рисунок 2. Поперечный разрез смонтированной многослойной теплоизоляции на внутренней поверхности головного обтекателя.
а) - слой металла;
б) - полимерная пленка;
в) - теплоизолятор;
г) - полимерная пленка
д) - слой клея постоянной липкости;
е) - стенка головного обтекателя.
Многослойная внутренняя теплоизоляция головных обтекателей, отличающаяся тем, что состоит из временного защитного покрытия, снимаемого после монтажа, металлизированной алюминием или сталью политерефталатной или полиимидной пленки, слоя теплоизолятора из полимерных волокон, политерефталатной или полиимидной пленки, слоя клея постоянной липкости и съемной антиадгезионной бумаги (пленки), снимаемой перед приклеиванием к внутренней поверхности головного обтекателя.
