Теплоизоляционная опора и способ ее изготовления

(9 0 ОБРЕТЕНИ ОПИСАН ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт космических исследований АН СССР(53) 629.78 (088.8)156) Патент СШАМ 4465392, 403/24, кл, Г 16 О 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 сопротив-ления 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 перекреИ. КосСУДАР СТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ И ГКНТ СССР 51)5 Г 16 В 5/02, В 64 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 теплоизоляционной опоры, включающем формирование заготовки опорного элемента из композиционно-волокнистого материала, установку и крепле-.ние 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 ъ композиционно-волокнистого материала ф 4 опоры. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. Сдтрубчатый 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 снаруки 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 отверкдения 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 содержитдва 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 по коническим поверхностям с концами крепежных элементов 2 обмоткой сверху пояском из волокнистого материала 4, про питанным 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 крепленияэлементов аппаратуры и радиационных теплообменников к корпусу космического аппарата, а также может быть использовано вкриогенной технике при установке образцовв низкотемпературной зоне,Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция теплоизоляционной 10опоры, представляющей собой теплоизолирующую конструктивную связь для соединения различных узлов космическогоаппарата, Связь выполнена в виде стержневых крепежных элементов с опорной частью 15проушиной), Конец крепежных элементовустановлен внутри трубчатого цилиндра изкомпозиционно-волокнистого материала изакреплен там при помощи эпоксидногоклея. Для упрочнения соединения на специально утонченную часть трубчатого цилиндра и элемента конструктивной связинаносится обмоткой внешний поясок и стекловолокна в сочетании с эпоксидным отвер. дителем. Ориентация волокон всех.25составных частей конструктивной связидолжна выбираться из необходимой прочности связи и обеспечения требуемых теплоизоляционных характеристик поизвестным зависимостям, Устройство предназначено для конструктивно-силовогокрепления элементов космической техникив условиях наличия значительных силовыхнагрузок на опору и обеспечивает возможность шарнирного перемещения одной соединяемой детали,Недостатком известного устройства является то, что при одинаковых требованияхпо жесткости и термическому сопротивлению из-за наличия шарнирного крепления и 40конструктивного выполнения устройство .имеет значительно большие габаритныеразмеры, что в условиях использования вкосмических конструкциях является существенным недостатком, кроме того силовой 45элемент законцовки известного устройствавыполняется из двух элементов с продольным соединением, что существенно снижает его прочностные характеристики, Крометого, трубчатый элемент в известной конструкции может калиброваться только повнутреннему диаметру и имеет значительную толщину стенки, связанную с дополнительной навивкой материала и проклейкойна законцовкахв зоне. стыка с проушиной. 5Цель изобретения - повышение термического сопротивления и прочности опорыпри повышении технологичности.Поставленная цель достигается тем, чтов теплоизоляционной опоре. содержащейляется 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 высоким 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. Отверкдают связующий состав до 70-80 о от полной степени отверждения, равной 98- 100 О, 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 понаружной поверхности,5 Формула изобретения1. Теплоизоляционная опора, содержащая трубчатый опорный полый элемент,внутри каждого конца которого установлены стержневые концы крепежных элемен 10 тов и закреплены там при помощи пояска,выполненного в виде намотанных в кольцевом направлении волокон, пропитанныхсвязующим составом, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения термического15 сопротивления и прочности опоры, стержневые концы крепежных элементов выполнены в виде усеченных конусов,обращенных друг к другу основаниями, приэтом опорный элемент выполнен из компо 20 зиционно-волокнистого материала с перекрестным расположением волокон в слояхпо отношению к продольной оси опорногоэлемента.2. Способ изготовления теплоизоляци 25 онной опоры, включающий формированиетрубчатой заготовки опорного элемента, изготовление, установку и крепление стержневых концов крепежных элементов наконцы трубчатой заготовки путем намотки в30 кольцевом направлении пропитанного связующим волокнистого пояска, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышениятермического сопротивления и прочностиопоры при повышении технологичности,35 трубчатую заготовку опорного элементаформируют путем намотки на цилиндрическую оправку перекрестных слоев волокнистого материала, пропитанного связующимсоставом, и отверждают связующий состав40 до 70-80;4 от полной степени отверждения,устанавливают крепежные элементы основаниями конусов внутрь трубчатой заготовки, а намотку пояска производят снатяжением до полного прилегания трубча 45 того элемента по образующим конусов крепежных элементов, и производят полноеотверждение связующего композиционно-волокнистого материала опоры.Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 10