Теплоизоляционная опора и способ ее изготовления

 

Изобретение относится к оборудованию космических аппаратов и служит, в частности , для теплоизоляционного крепления элементов аппаратуры и радиационных теплообменников к корпусу космического аппарата , а также может быть использовано в криогенной технике. Целью изобретения является повышение термического сопротивления и прочности опоры при -повышении технологичности. В теплоизоляционной опоре, содержащей трубчатый опорный элемент 3 из композиционно-волокнистого материала и скрепленные с ним по коническим поверхностям концы крепежных элементов 2, опорный элемент 3 выполнен с перекрестным расположением волокон в слоях по отношению к его оси. концы крепежных элементов 2 ycfaнoвлeны внутрь цилиндра и направлены основаниями конусов друг к другу. В местах соединения трубчатого опорного элемента Зс концами крепежных элементов 2 снаружи и кольцевом направлении намотан поясок 4 из волокон, пропитанный связующим составом. В способе изготовления теплоизоляционной опоры, включающем формирование заготовки опорного элемента из композиционно-волокнистого материала, установку и крепление крепежных элементов на ее концы, заготовку изготавливают путем намотки на цилиндрическую оправку перекрестных слоев волокнистого материала с пропиткой связующим составом, снимают заготовку с оправки, устанавливают конические концы крепежных элементов основаниями друг к другу внутрь заготовки, наматывают сверху под натяжением волокна, пропитанные связующим составом на длине соединения крепежных элементов с заготовкой, после чего отверждйют полностью связующий состав композиционно-волокнистого материала опоры. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. со с -ч СО XI Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сд

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4686481/23 (22) 03.05.89 (46) 30,05,92. Бюл. N 20 (71) Институт космических исследований АН

СССР (72) В.И.Афанасенко, К.П,Гулевич и В.И.Костенко (53) 629.78 (088.8) (56) Патент США

¹ 4465392, 403/24, кл, F 16 0 1/00, 1984, (54) ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ ОПОРА И

СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к оборудованию космических аппаратов и служит, в частности, для теплоизоляционного крепления элементов аппаратуры и радиационных теплообменников к корпусу космического аппарата, а также может быть использовано в криогенной технике. Целью изобретения является повышение термического сопротивления и прочности опоры при.повышении технологичности, В теплаизоляционной опоре,.содержащей трубчатый опорный элемент 3 из композиционно-волокнистого материала и скрепленные с ним по коническим поверхностям концы крепежных элементов

2, опорный элемент 3 выполнен с перекре. Ж,„, 1737171 А1 (я)ю F 16 В 5/02, В 64 G 1/00 стным расположением волокон в слоях по отношению к его оси, концы крепежных элементов 2 установлены внутрь цилиндра и направлены основаниями конусов друг к другу, В местах соединения трубчатого опорного элемента Зс концами крепежных элементов 2 снаружи и кольцевом направлении намотан поясок 4 из волокон, пропитанный связующим составом. В способе изготовления теплоизоля ционной опоры, включающем формирование заготовки опорного элемента из композиционно-волокнистого материала, установку и крепление крепежных элементов на ее концы, заготовку изготавливают путем намотки на цилиндрическую оправку перекрестных слоев волокнистого материала с пропиткой связующим составом. снимают заготовку с оправки. устанавливают конические концы крепежных элементов основаниями друг кдругу внутрь заготовки, наматывают сверху под натяжением волокна, пропитанные связующим составом на длине соединения крепежных элементов с заготовкой, после чего отверждают полностью связующий состав композиционно-волокнистого материала опоры. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1737171 трубчатый полый опорный элемент, внутри каждого конца которого установлены концы крепежных элементов, выполненные в виде усеченных конусов, обращенных друг к другу основаниями, опорный элемент выполнен из композиционно-волокнистого материала с перекрестным расположением волокон в слоях по отношению к его оси, В местах соединения опорного элемента с крепежными элементами снару>ки в кольцевом направлении намотан волокнистый поясок, пропитанный связующим составом.

В способе изготовления теплоизоляционной опоры, включающем формованием трубчатой заготовки опорного элемента из композиционно-волокнистого материала, установку и крепление концов крепежных элементов на ее концы, заготовку опорного элемента формируют путем намотки на цилиндрическую оправку перекрестных слоев волокнистого материала с пропиткой связующим составом, который отверждают до

70-80 от полной степени отверждения.

После этого снимают заготовку с оправки, устанавливают крепежные элементы конической частью внутрь заготовки, наматывают сверху под натяжением волокна, пропитанные связующим составом, по длине соединения крепежных элементов с заготовкой опорного элемента, после чего отверждают полностью связующий состав композиционно-волокнистого материала опоры. После полного отвер>кдения связую- . щего состава образуется прочное неразъемное соединение втулок с трубчатым стержнем.

На фиг,1 представлена теплоизоляционная опора в сборе, общий вид; на фиг.2— трубчатая заготовка из композиционно-волокнистого материала; на фиг,3 — теплоизоляционная опора в рабочем положении, Теплоизоляционная опора содержит два крепежных элемента 1, каждый из которых имеет резьбовый конец, опорную среднюю часть с лысками под гаечный ключ и второй конец 2, выполненный,в виде усеченного конуса, установленного внутри трубчатого опорного элемента 3 из композиционно-волокнистого материала, например стеклопластика, органопластика, Концы трубчатого опорного элемента 3 скрепляются Ilo коническим поверхностям с концами крепежных элементов 2 обмоткой сверху пояском из волокнистого материала 4, про5 читанным связующим составом.

На корпусе космического аппарата 5 установлен прибор 6, имеющий приемное чувствительное устройство 7. снабженное хладопроводом 8, соединенным с радиатором 9 излучения. Термоизоляция осуществИзобретение относится к оборудова.нию космических аппаратов и служит, в частности, для теплоизоляционного крепления элементов аппаратуры и радиационных теплообменников к корпусу космического аппа- 5 рата, а также может быть использовано в криогенной технике при установке образцов в низкотемпературной зоне, Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция теплоизоляционной 10 опоры, представляющей собой теплоизолирующую конструктивную связь для соединения различных узлов космического аппарата. Связь выполнена в виде стержневых крепежных элементов с опорной частью 15 (проушиной), Конец крепежных элементов установлен внутри трубчатого цилиндра из композиционно-волокнистого материала и закреплен там при помощи эпоксидного клея. Для упрочнения соединения на специ- 20 ально утонченную часть трубчатого цилиндра и элемента конструктивной связи наносится обмоткой внешний поясок и стекловолокна в сочетании с эпоксидным отвер. дителем. Ориентация волокон всех .25 составных частей конструктивной связи дол> ::а выбираться из необходимой прочности связи и обеспечения требуемых теплоизоляционных характеристик по известным зависимостям. Устройство пред- 30 назначено для конструктивно-силового крепления элементов космической техники в условиях наличия значительных силовых нагрузок на опору и обеспечивает возможность шарнирного перемещения одной сое- 35 диняемой детали.

Недостатком известного устройства является то, что при одинаковых требованиях по жесткости и термическому сопротивлению из-за наличия шарнирного крепления и 40 конструктивного выполнения устройство . имеет значительно большие габаритные размеры, что в условиях использования в космических конструкциях является существенным недостатком, кроме того силовой 45 элемент законцовки известного устройства выполняется из двух элементов с продольным соединением, что существенно снижает его прочностные. характеристики, Кроме того, трубчатый элемент в известной конст- 50 рукции может калиброваться только по внутреннему диаметру и имеет значительную толщину стенки, связанную с дополнительной навивкой материала и проклейкой на законцовках в зоне. стыка с проушиной. 5

Цель изобретения — повышение термического сопротивления и прочности опоры при повышении технологичности.

Поставленная цель достигается тем, что в теплоизоляционной опоре. содержащей

1737171

6 ляется при помощи экранно-вакуумной теплоизоляции 10 и предлагаемыми теплоизоляционными опорами 11, Температура конструкции космического аппарата может изменяться в широком диапазоне температур — от -50 до +50 С.

Для обеспечения стабильности температуры радиатора 9 и чувствительного устройства 7 их необходимо термоизолировать, что осуществляется с одной стороны специальной экранно-вакуумной теплоизоляции 10, а с другой — предлагаемыми теплоизоляционными опорами 11, которые выполняют как функции элементов крепления, так и теплоизоляторов. Таким образом, применяя теплоизоляционные опоры 11 с высоKvIM коэффициентом термического сопротивления, можно осуществить крепление элементов бортовой космической аппаратуры с температурным градиентом относительно температуры конструкции космического аппарата порядка 100 — 150 К.

Теплоизоляционную опору изготавливают следующим образом.

Вначале формуют заготовку опорного элемента 3 путем намотки на цилиндрическую оправку перекрестных слоев волокнистого .материала под углом а, пропитанного связующим составом. Отвер>кдают связующий состав до 70-80 ь от полной степени. отверждения, равной 98100, Снимают заготовку с оправки, устанавливают концы крепежных элементов 2 конической частью внутрь заготовки, наматывают сверху под натяжением волокна 4, пропитанные связующим составом, на длине соединения концов крепежных элементов 2 с заготовкой. Затем окончательно отверждают связующий состав, Использование изобретения позволяет повысить термическое сопротивление и прочность теплоизоляционной опоры путем выполнения трубчатой конструкции опорного элемента и перекрестного расположения волокон по отношению к его продольной оси, Снижаются отходы композиционно-волокнистого материала за счет формирования намоткой трубчатого опорного элемента заданной толщиной стенки без последующей механической обработки по наружной поверхности.

5 Формула изобретения

1. Теплоизоляционная опора. содержащая трубчатый опорный полый элемент, внутри каждого конца которого установлены стержневые концы крепежных элемен10 тов и закреплены там при помощи пояска, выполненного в виде намотанных в кольцевом направлении волокон, пропитанных связующим составом, отличающаяся тем, что, с целью повышения термического

15 сопротивления и прочности опоры, стержневые концы крепежных элементов выполнены в виде усеченных конусов, обращенных друг к другу основаниями, при этом опорный элемент выполнен из компо20 зиционно-волокнистого материала с перекрестным расположением волокон в слоях по отношению к продольной оси опорного элемента.

2. Способ изготовления теплоизоляци25 онной опоры, включающий формирование трубчатой заготовки опорного элемента, изготовление, установку и крепление стержневых концов крепежных элементов на концы трубчатой заготовки путем намотки в

30 кольцевом направлении пропитанного связующим волокнистого пояска, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения термического сопротивления и прочности опоры при повышении технологичности, 35 трубчатую заготовку опорного элемента формируют путем намотки на цилиндрическую оправку перекрестных слоев волокнистого материала, пропитанного связующим составом, и отверждают связующий состав

40 до 70-80;4 от полной степени отверждения, устанавливают крепежные элементы основаниями конусов внутрь трубчатой заготовки, а намотку пояска производят с натяжением до полного прилегания трубча45 того элемента по образующим конусов крепежных элементов, и производят полное отверждение связующего композиционно- ° волокнистого материала опоры.

1737171

Фиг.2

Составитель Л.Петрова

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор А,Осауленко

Редактор Э.Слиган

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1878 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5