ИЗОЛЯЦИОННОЕ ТЕПЛОВЛАГОЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 2008 года по МПК B64G1/52 F42D5/05 F41H5/02 

Изобретение относится к области технической термодинамики, в частности к способам обеспечения высокоэффективной защиты элементов конструкций ракетно-космической техники (РКТ) от вредного воздействия факторов внешней среды, приводящих к ускоренному снижению показателей надежного функционирования объектов.

Предпосылки создания изобретения

В настоящее время одной из наиболее острых проблем эксплуатации РКТ является продление гарантийного ресурса на длительные сроки. Существо проблемы состоит в необходимости защиты конструкций РКТ от вредного воздействия факторов внешней среды.

К факторам внешней среды относятся, прежде всего, факторы воздействия воздушной среды и сил различной природы, обусловленные техногенными авариями и воздействием стихий.

Факторы воздействия воздушной среды характеризуются:

- метеорологическими параметрами (температурой, влажностью, давлением и подвижностью воздуха);

- химическим составом воздуха (содержанием кислорода, углекислого газа и других составляющих);

- биологическими характеристиками воздуха (наличием в нем микроорганизмов);

- физическими характеристиками (электромагнитное состояние воздушной среды, наличие (распространение) возмущений от различных источников).

К факторам воздействия стихий и аварий относятся механическое, тепловое, химическое, электромагнитное и другие виды воздействия жидкостей, газов, паров, твердых тел на объекты при затоплениях, пожарах, ураганах, обрушениях и в других чрезвычайных ситуациях.

Для случая защиты элементов конструкций от механического воздействия известна конструкция щита, слои которого разделены воздушным зазором. Данная конструкция, в некоторой степени, позволяет рассеивать кинетическую энергию механического воздействия, однако в ней отсутствуют конструктивные элементы для демпфирования удара [Заявка Франции 2607237, кл. F41Н 5/02, 1988 г.].

Недостатком этого решения является то, что конструкция зашиты слишком сложна, громоздка и нетехнологична.

Для случая защиты элементов конструкций объекта от метеорологических воздействий (перепадов температуры, влажности, давления и подвижности воздуха) используются сложные системы поддержания температурно-влажностного режима, которые также не в достаточной степени способны справиться с комплексом различных воздействий, таких как биологические характеристики воздуха (наличие в нем микроорганизмов), физические характеристики (электромагнитное состояние воздушной среды, наличие (распространение) возмущений от различных источников).

Таким образом, задачей изобретения является разработка изоляционного тепловлагозащитного покрытия, обеспечивающего достаточно эффективную защиту важных элементов конструкций ракетно-космической техники от воздействия факторов внешней среды с целью поддержания показателей надежности функционирования объектов на требуемом уровне при длительных сроках эксплуатации.

Заявлено изоляционное тепловлагозащитное покрытие, которое выполнено в виде пакета, состоящего из нескольких слоев. Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен разрез изоляционного тепловлагозащитного покрытия.

1. Слой эластичного резинового материала с отверстиями и краевыми каналами.

2. Слой резинового материала с отверстиями для откачивания газа и ребрами жесткости.

3. Вакуумированный резиновый слой с перегородками.

4. Демпфирующий теплозащитный слой с наполнителем.

5. Металлизированное покрытие.

Слой 1 эластичного резинового материала с отверстиями 5 и краевыми каналами 6 является слоем предварительного крепления изолирующего тепловлагозащитного покрытия к защищаемому объекту 7 с помощью краевых каналов 6 путем присоединения полости каналов к поверхности объекта 7 при создании вакуума в них. Эластичность материала позволяет достичь достаточно плотного соприкосновения слоя с рельефной или ровной поверхностью защищаемого объекта.

Слой 2 из резинового материала с отверстиями 5 для откачивания газа и ребрами жесткости 8 предназначен для полного крепления изоляционного тепловлагозащитного покрытия к поверхности защищаемого объекта 7 путем откачивания газа из него через специальные отверстия 5. Ребра жесткости 8 предназначены для сохранения заданной геометрической формы слоя 2 после откачки газа.

Слой 3 также выполнен из резинового материала с перегородками 9 с изначальным вакуумом внутри. Слой обеспечивает высокую тепло- и гидроизоляцию защищаемого объекта 7 от воздействия внешней среды, а также изоляцию от кислорода и других составляющих воздушной среды.

Демпфирующий теплозащитный слой 4 с подкрепляющей структурой 10 и наполнителем 11 выполнен в виде подкрепленной структуры с внутренним наполнителем (например, халафайбером), причем внешняя сторона слоя имеет легкое металлизированное покрытие 12, предназначенное для отражения теплового и электромагнитного воздействия.

Требуемый технический результат достигается тем, что защищающее объект изоляционное тепловлагозащитное покрытие выполнено в виде многослойного пакета из резинового материала, обладающего высокими эластичными свойствами, изготовленного таким образом, что конструктивное исполнение позволяет легко закреплять его на защищаемом объекте путем вакуумного присасывания, а также способного за счет своего пакетного типа, обеспечить достаточно эффективную защиту важных элементов ракетно-космической техники от воздействия факторов внешней среды и сил различной природы, обусловленных техногенными авариями и воздействием стихий (механическое, тепловое, химическое, электромагнитное и другие виды воздействия жидкостей, газов, паров, твердых тел). Изолирующее тепловлагозащитное покрытие выполнено в виде мата с требуемыми граничными размерами и наносится на наружную поверхность защищаемого объекта.

Поскольку совокупность введенных элементов и их расположение до даты подачи заявки в патентной и научно-технической литературе не обнаружены, то предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Действие изоляционного тепловлагозащитного покрытия заключается в следующем. При тепловом и электромагнитном воздействии на изоляционное тепловлагозащитное покрытие металлизированное покрытие 12 слоя 4 выполняет функцию отражения излучения.

При механическом воздействии специальная структура слоя 4, а также слоев 3 и 2 позволяет снизить степень воздействия.

При воздействии факторов внешней среды (перепадов температуры, влажности, жидкостей, газов, паров, давления, теплового, микроорганизмов и др.) вакуумные слои 3 и 2 обеспечивают гарантированную защиту за счет тепловлагоизоляционных свойств.

Таким образом, изолирующее тепловлагозащитное покрытие позволяет защитить элементы конструкций РКТ от воздействия факторов внешней среды (электромагнитного, химического, механического, воздействий температуры, влажности, жидкостей, газов, паров, давления, теплового, микроорганизмов и др.). В силу нескольких факторов:

- вакуумной изоляции от факторов внешней среды;

- эффективного отражения и поглощения теплового и других видов электромагнитного воздействия излучений на защищаемый объект,

- демпфирования и противодействия механическим нагрузкам.

Экспериментальные исследования предлагаемого изоляционного тепловлагозащитного покрытия подтвердили достижимость заявляемых положительных эффектов, в частности показана возможность применения его для защиты элементов конструкций ракетно-космической техники от воздействия внешних факторов, путем обеспечения отражения до 90% теплового излучения, изоляции от тепловых потоков до 95%, изоляции от составляющих воздуха и других химических элементов в среде, контактирующей с объектом - до 99%, демпфирования и противодействия механическим нагрузкам - до 78%.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Львов А.И. Конструкция, прочность и расчет систем ракет. М., ВА им. Ф.Э.Дзержинского, 1980.

2. Патент РФ №2103295 на изобретение от 31.01.1994 г. Слоистое вспучивающееся огнезащитное покрытие.

3. Зарубин B.C. Прикладные задачи термопрочности конструкций. М.: Машиностроение, 1985, 296 с.

4. Авдуевский B.C., Галицейский Б.М., Глебов Г.А. и др. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / Под общ. ред. B.C.Авдуевского, В.К.Кокшина. - М.: Машиностроение, 1992, 528 с.

Изобретение относится к способам обеспечения защиты элементов конструкций ракетно-космической техники (РКТ) от вредного воздействия факторов внешней среды. Изоляционное тепловлагозащитное покрытие элементов ракетно-космической техники выполнено в виде многослойного пакета и состоит из слоя эластичного резинового материала, выполненного с отверстиями и краевыми каналами для предварительного крепления к защищаемому элементу при создании вакуума в них, слоя резинового материала с отверстиями для откачивания газа и ребрами жесткости для окончательного крепления к защищаемому элементу, предварительно вакуумированного резинового слоя с перегородками, демпфирующего теплозащитного слоя с наполнителем и внешнего металлизированного покрытия. Обеспечивается эффективная защита важных элементов конструкций ракетно-космической техники от воздействия факторов внешней среды при длительных сроках эксплуатации. 1 ил.

Изоляционное тепловлагозащитное покрытие элементов ракетно-космической техники, отличающееся тем, что оно выполнено в виде многослойного пакета и состоит из слоя эластичного резинового материала, выполненного с отверстиями и краевыми каналами для предварительного крепления к защищаемому элементу при создании вакуума в них, слоя резинового материала с отверстиями для откачивания газа и ребрами жесткости для окончательного крепления к защищаемому элементу, предварительно вакуумированного резинового слоя с перегородками, демпфирующего теплозащитного слоя с наполнителем и внешнего металлизированного покрытия.