Многослойный теплозащитный модуль

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ЕСПУБЛИ я)5 В 64 6 1/58 САЧИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛ ЬСТВ АВТОРСКОМУ С тут,М.Саозлоа,носится к со ии конструкци анию рабо ЬР цг. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 142884, кл, В 64 С 1/40, 1961.Аэрокосмическая техника,М 9, 1986, с. 52,(57) Изобретение отсредств теплоизоляц Ы 1770216 А тающих в условиях высокотемпературных газодинамических потоков. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности крепления модуля к обшивке, Модуль состоит из основания 1, на котором крепится жаропрочная пирографитовая пластина 2, Пластина 2 крепится с помощью нитей 5, пропущенных через каналы 4 в основании 1. Места расположения узлов 3 крепления выбирают с учетом характера деформации пластины 2 а тех местах, где прогиб пластины 2 имеет минимальную величину и практически не зависит от величины теплового потока, 3 з,п.ф-лы, 4 ил, 170216Изобретение относится к авиционной технике и предназначено для создания средств теплоизоляции конструкций, работающих в условиях высокотемпературных газодинамических потоков, напоимер, для тепловой защиты гиперзВукового летательного аппарата.Лзвестна теплоэащитная многослойная панель, используемая в качестве внешнего теплового экрана, изолирующего летательный аппарат от Воздействия высокотемпературного газового потока (1).Панель содержит основание в виде теплоиэолирующего мата и жаропрочную внешнюю пластину. Облицовочный материал крепится на теплоизолирующий мат с помощью клеев. Крепление внешнего слоя осуществляется в известной конструции с помощью клея, что не обеспечивает надежного крепления внешнего слоя, т,к. при рассматриваемой температуре выше 1100 С клей теряет свои свойства,Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату является конструкция теплоизоляционных панелей для космического летательного аппарата многоразового использования "Спейс шаттл" (2), Панели теплозащиты крепятся на обшивку с помощью многоэлементного крепления,Однако, использование жесткого многоэлементного крепления создает нэ внешних повехностях пластин углерод-углеродного материала при изме- НЕНИЯХ тЕМПЕРатУРЫ СООтВЕтСТВУЮЩИЕ тЕМ- пературные напряжения, В результате происходит разрушение этого материала в местах закрепления.Таким образом, существенным недостатком рассматриваемого способа крепления пластины яВляется то, что не учитывается характер деформации пластины под воздействием изменения температуры,Другим недостатком известного устройства является то, что при креплении жаропрочной пластины не учитывается характер деформации пластины, при которой имеются узловые точки, в которых величина прогиба незначительна.Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности крепления модуля к обшивке,Поставленная цель достигается тем, чтов многослойном теплозащитном модуле, содержащем соединенные между собой крепежными элементами теплозэщитного материала и внешнюю жаропрочнуо пластину, выполненные квадратными, в точках,расположенных на диагоналях пластины нэ расстоянии Я от центра пластины, определяемом из соотношения0,65 1/2 - Ь 2Я0,65 1/2 + Ь/2,гдето - длина диагонали пластины, м;й - толщина пластины, м,за к реплен ы жаропрочные нити, которыепропущены через сквозные каналы, выполненные в основании под указанными точками, э концы нитей, перекинутых черезвалики, размещенные у выходных отверстий каналов, соединены в центре поверхности основания прилегающем к обшивке.Кроме того, узел крепления жаропрочной нити к пластине может быть выполненв виде графитового шарика, соединенного снитью и размещенном в коническом отверстии, выполненном в пластине, или в аидесформированного на пластине выступа, входящего во впадину, выпоненной в верхнейчасти канала.Кроме того, концы жаропрочных нитейсоединены между собой через пружины растяжения,На фиг, 1 приведен общий вид модуля сэлементом крепления; на фиг. 2 - вид модуля снизу; на фиг, 3 - вариант крепленияжаропрочной пластины с помощью графитового шарика; на фиг. 4 - вариант креплениянитей через пружины растяжения,Модуль содержит основание 1, к которому крепится пластина 2 на основе пирографа, пропитанного карбидом кремния, свыступами 3. В месте расположения выступа 3 в основании 1 выполнен канал 4, черезкоторый проходит жаропрочная нить 5, которая одним концом крепится к выступу 3пластины 2, а другим концом через утопленный в основании 1 опорный валик 6 скреплена на противоположной сторонеоснования 1 с остальными нитями 5.Жаропрочные нити могут быть Выполнены из углерода или тугоплавкого металла (платина ит,д.),При технологической сложности изготовления выступов 3 на пластине 2, крепление пластины может быть осуществлено так,как это показано на фиг. 3, где в пластине 2выполняются конические отверстия 7, в которые вставляются графитовые шарики 8.При этом, жаропрочная нить 5 крепится одним концом к шарику 8, а другим так же, какв предыдущем варианте,или через пружинырастяжения 9При воздействии высокотемпературныхгазодинамических потоков температура повархности летательного аппарата достигает14 ОО - 1600 С. Характер деформации жаропрочной пластины при этих температурах таков, что имеются узловые точки, в которыхпрогиб пластины мало зависит от величинытеплового потока,Это связано с тем, что в первом прибликении прогиб пластины на упругом основании под влиянием теплового потока, какустановлено, описываетсяформулой 5Що= -2 ГДГ) 11+2 ЬМт) 1- - функции Крылова;- координата на диагонали, где х = у.Из анализа приведенной зависимости 15следует, что выражение в квадратных скобках обращается в нуль в точках (узлах), положение которых не зависит от Мт, т,е, оттемпературы пластины, а зависит только отС, то есть от нагрева основания. Для многослойного модуля квадратной формы на немимеется четыре узловых точки, в которыхпрогиб пластины практически не зависит оттеплового потока, Эти точки находятся надиагоналях пластины и отстоят от центра 25пластины на расстоянии 0,65 /2. где-длина диагонали пластины. С учетом характера деформации и зависимости величиныдеформации пластины от ее толщины 1крепление пластины в узловых точках осуществляют на расстоянии 5 от центра пластины, определяемом из соотношения:0,65 /2 - Ь/2Я0,65/2 + М 2.Выход за пределы этого соотношенияприводит либо к увеличению натяжения 35нитей за,пределы упругой деформации( при Я0,65 /2 - Ь/2), либо к ослаблениюнитейпри Я 0,65 /2 + Ь/2) и к возникновению нежелательных колебаний,Поименение валиков, устанавливаемых 40у выходных отверстий сквозных каналов дляподкладки под нить, позволяет исключитьразрушение материала основания, являющегося весь ма хруп к им.Соединение нитей под центром пластины обеспечивает симметричность нагрузкина все точки, что также повышает недежность крепления,Проведенные испытания внешнего теплозащитного модуля на плаэмотроне ВГУ - 50 2 с созданием условий, соотве 1 ствующихреальным, показали его высокую надежность при циклических температурных аоэдейСтвиях Формула изобретения1. Многослойный теплозащитный модуль, содержащий соединенные между собой крепежными элементами основание изтеплозащитного материала и внешнюю жаропрочную пластину, выполненные квадратными и закрепленные на обшивкеклеевым слоем, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения эксплуатационнойнадежности крепление модуля к обшивке,крепежные элементы выг 1 олнены в виде жаоопрочных нитей. один конец каждой из которых закреплен на внутреннейповерхности жаропрочной пластины в точках, расположенных на диагоналях пластины на расстоянии Я от ее центра,определяемом из соотношения0.65/2 - й/2Я0,65 /2 + Ь/2где- длина диагонали пластины, м;1 - толщина пластины. мпри этом в основании выполнены сквозныеканалы в точках, соответствующих точкамкрепления нитей на пластине, у выходныхотверстий ко 1 орых расположены опорныевалики, а вторые концы указанных нитейпропущены через каналы и соединены между собой в центре поверхности основания,прилегающей к обшивке.2. Модуль по и. . о т л и ч а ю щ и й с ятем,что в жаропрочной пластине выполненыконические отверстия в точках, соответствующих точкам выполнения каналов в основании, в которых размещен графитовыйшарик, соединенный с жаропрочной нитью.З,Модуль по 1, о т л и ч а ю щ и й с я темчто на внутренней поверхности жаропрочной пластины выполнены выступы, входящие во впадины, выполненные в верхнейчасти каналов основания, причем жаропрочная нить закреплена в выступе,4. Модуль по и и 1 - 3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что концы жаропрочныхнитей соединены между собой в центреповерхности основания через пружинырастяжения., г Уж Производственно Заказ 3706 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5