(57)【要約】      （修正有）【課題】低温推進剤の容器と共に使用される断熱アセンブリに関し、特に、マイクロトラス（ｍｉｃｒｏ‐ｔｒｕｓｓ）で補強された低温発泡体を含んだ断熱アセンブリを提供する。【解決手段】容器１０２は、容器壁１０４、及び容器壁に連結された断熱アセンブリを含む。断熱アセンブリは、確率的発泡材料（ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ  ｆｏａｍ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、及び発泡材料内に封じ込められたマイクロトラス構造を含む。マイクロトラス構造は、複数のノード（ｎｏｄｅ）において連結された複数のトラス部材を含む。各々のトラス部材は、マイクロトラス構造が発泡材料に対して構造的なコアを提供するように、発泡材料と接触する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器壁（１０４）、及び
前記容器壁に結合された断熱アセンブリを備え、前記断熱アセンブリは、
確率的発泡材料、及び
複数のノードにおいて相互連結された複数のトラス部材を備えたマイクロトラス構造を備え、前記マイクロトラス構造は、前記発泡材料が前記複数のトラス部材と接触するように、前記発泡材料内に封じ込められる、容器（１０２）。
【請求項２】
前記複数のトラス部材の各々のトラス部材は実質的に中空である、請求項１に記載の容器（１０２）。
【請求項３】
前記発泡材料は、前記中空のトラス部材内に散布され、前記複数のトラス部材の隣接するトラス部材間に散布される、請求項２に記載の容器（１０２）。
【請求項４】
前記複数のトラス部材の各々のトラス部材は実質的に中実である、請求項１から３のいずれか一項に記載の容器（１０２）。
【請求項５】
前記容器は、低温推進剤（１０８）の備蓄を収容するように構成された推進剤のタンクを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の容器（１０２）。
【請求項６】
前記容器壁は材料の中実シートを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の容器（１０２）。
【請求項７】
前記容器壁は、上端壁（３０６）、下端壁（３０４）、並びに前記上端壁及び前記下端壁及び複数の支持体（３０８）が複数の空洞（３１０）を画定するように前記上端壁及び前記下端壁の間を延伸する前記複数の支持体を備え、前記発泡材料及び前記マイクロトラス構造は、前記複数の空洞のうちの少なくとも１つ及び前記複数の空洞に隣接する前記上端壁に結合される、請求項１から６のいずれか一項に記載の容器（１０２）。
【請求項８】
前記発泡材料を保護するように構成された熱的保護層（５２８）を更に備え、前記熱的保護層は前記断熱アセンブリの最も外側の層を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の容器（１０２）。
【請求項９】
前記断熱アセンブリに結合された選択的な浸透性薄膜（５２６）を更に備え、前記薄膜は、前記薄膜を通る流体の流れを可能にし、前記薄膜を通る固体粒子の通過を妨げるように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の容器。
【請求項１０】
断熱アセンブリを製造する方法であって、前記方法は、
複数のノードにおいて相互連結された複数のトラス部材を有するマイクロトラス構造を製造すること、
前記マイクロトラス構造を容器（１０２）の壁（１０４）に結合させること、及び
発泡材料に対して構造的なコアを提供するために、前記マイクロトラス構造が前記発泡材料内に封じ込められるように、前記発泡材料を前記マイクロトラス構造及び前記容器に付けることを含む、方法。
【請求項１１】
前記マイクロトラス構造を製造することは、
足場を製造すること、
前記足場を材料で被覆すること、及び
前記足場を除去することによって、
中空のマイクロトラス構造を製造することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記マイクロトラス構造を前記容器の前記壁に結合させることは、前記マイクロトラス構造及び前記容器壁のうちの少なくとも１つに接着剤（５２０）を塗ることを更に含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のトラス部材は複数の中空のトラス部材を備え、前記発泡材料を前記マイクロトラス構造に付けることは、組み合わされて前記マイクロトラス構造を形成する複数の中空のトラス部材内に前記発泡材料を噴霧すること又は注ぐことのうちの１つを更に含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
密封剤（５２４）を前記発泡材料の上端面に付けることを更に含み、前記密封剤は、前記容器内に収容された推進剤（１０８）の備蓄から前記マイクロトラス構造及び前記発泡材料を孤立させるように構成される、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
選択的な浸透性薄膜（５２６）を、前記発泡材料の前記上端面又は前記密封剤（５２４）のうちの１つに結合させることを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年８月２６日に提出された米国仮特許出願６２／０４２，２３２に対する優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、概して、低温推進剤の容器と共に使用される断熱アセンブリに関し、特に、マイクロトラス（ｍｉｃｒｏ‐ｔｒｕｓｓ）で補強された低温発泡体を含んだ断熱アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
航空宇宙輸送体の設計は、一般的に、発射／離陸及び操縦力（ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ  ｐｏｗｅｒ）の両方の要求を満たすために様々な推進剤を利用する。ほとんどのミッション、特に、発射／離陸の要求に対して必要とされる推進剤の量は、しばしば、厳しい設計上の制約を生み出し、輸送体のサイズの大部分が推進剤を運ぶために用いられることを必要とし得る。低温推進剤の使用は、推進剤がそれらの室温での気体状態よりもむしろ液体の状態で維持されることを可能にする。このことは、より多くの量の推進剤がより小さい容器内に貯蔵されることを可能にする。今度は、このことが、航空宇宙輸送体の設計機能を改良する。
【０００４】
スペースシャトルの外部容器などの使い捨て用発射システムのための現在の低温推進剤の容器の技術は、スプレーオン発泡体（ｓｐｒａｙ‐ｏｎ  ｆｏａｍ）による断熱を使用する。しかしながら、この技術は、一般的に、マルチミッション飛行環境に関連する強度及び再利用性の要件を満たさない。使い捨て用発射システムは、しばしば、民間航空機及び再使用可能な宇宙船などの再使用可能輸送体の設計に統合されるものとして適切ではないと考えられている。例えば、再使用可能輸送体の設計は、しばしば、そのような輸送体が発射、軌道上、及び再突入を通して低温推進剤の容器を運ぶことを要求する。低温断熱（「ｃｒｙｏｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」）は、発射台の低温蒸発損を低減し、地上サービス、発射、軌道上、及び再突入の間に推進剤の容器を熱的に保護することが要求される。それに加えて、低温断熱は繰り返される熱サイクルに耐えるために十分にロバストでなければならない。
【０００５】
少なくとも幾つかの既知の低温断熱は、推進剤の容器の外装に適用され、発泡断熱層から成り得る。しかしながら、そのような発泡体は、概して、低温及び機械的負荷の組み合わせに晒されたときに、それら自身が亀裂をもたらし、推進剤の容器壁から薄く裂け、及び／又は断裂する（材料の断片がより大きな本体から分離される、しばしば剥離と呼ばれる状態）傾向を有するので適切ではない。それ故、少なくとも幾つかの既知の低温断熱は、亀裂、薄い裂け、及び剥離を低減するために、発泡層に機械的な補強を提供するハニカム形コアを含む。しかしながら、そのようなハニカム材料は、実質的に、再使用可能航空宇宙輸送体の重量を増加させ、付加的な推進剤の消費及びより高い費用をもたらす。
【０００６】
本明細書中の開示が提示されるのは、これらの及び他の事項に関してである。
【発明の概要】
【０００７】
一側面では、容器が提供される。容器は、容器壁、及び容器壁に結合された断熱アセンブリを含む。断熱アセンブリは、確率的発泡材料（ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ  ｆｏａｍ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、及び発泡材料内に封じ込められたマイクロトラス構造を含む。マイクロトラス構造は、複数のノード（ｎｏｄｅ）において相互連結された複数のトラス部材を含む。各々のトラス部材は、発泡材料に対してマイクロトラス構造が構造的なコアを提供するように、発泡材料と接触する。
【０００８】
別の側面では、航空宇宙輸送体が提供される。航空宇宙輸送体は、推進剤の備蓄を保持するように構成された内部容積を画定する容器壁を含んだ容器を含む。航空宇宙輸送体は、また、容器壁に結合された補強された断熱アセンブリも含む。断熱アセンブリは、マイクロトラス構造が発泡材料に対して構造的なコアを提供するように、確率的発泡材料、及び発泡材料内に封じ込められたマイクロトラス構造を含む。
【０００９】
更に別の側面では、断熱アセンブリを製造する方法が提供される。方法は、複数のノードにおいて相互連結され、かつマイクロトラス構造を容器の壁に結合させる複数のトラス部材を有するマイクロトラス構造を製造することを含む。方法は、また、発泡材料に対して構造的なコアを提供するために、マイクロトラス構造が発泡材料内に封じ込められるように、発泡材料をマイクロトラス構造及び容器壁に付けることを含む。
【００１０】
既に説明した特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態で独立に実現することが可能であるか、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解され得る更に別の実施形態で組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的な航空機の製造及び保守方法を示す流れ図である。
【図２】例示的な航空機のブロック図である。
【図３】例示的な低温推進剤の容器アセンブリを含んだ例示的な航空宇宙輸送体の図である。
【図４】図３で示された低温推進剤の容器の断面図であり、推進剤の容器の外装表面に結合された例示的な断熱アセンブリを示している。
【図５】推進剤の容器の内装表面に結合された図４で示された断熱アセンブリを示す、代替的な低温推進剤の容器アセンブリの断面図である。
【図６】図４及び図５で示された例示的な断熱アセンブリの断面図である。
【図７】図６で示された断熱アセンブリと共に使用され得る例示的なマイクロトラス構造の斜視図である。
【図８】図４及び図５で示された低温推進剤の容器アセンブリと共に使用され得る代替的な断熱アセンブリの断面図である。
【図９】図４及び図５で示された低温推進剤の容器アセンブリと共に使用され得る別の代替的な断熱アセンブリの断面図である。
【図１０】図４及び図５で示された低温推進剤の容器アセンブリと共に使用され得る更に別の代替的な断熱アセンブリの断面図である。
【図１１】図４及び図５で示された低温推進剤の容器アセンブリと共に使用され得る更に別の代替的な断熱アセンブリの断面図である。
【図１２】図１１で示された断熱アセンブリを製造する例示的な方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
説明される実施形態は、その中に封じ込められたマイクロトラス構造を有する低温断熱アセンブリに関する。様々な実施形態では、トラス構造は、ノードから延伸し支持構造に取り付けられた複数の部材を含む。特定の実施形態では、トラス部材は中空である。中空及び中実のトラスの実施形態の両方に関して、発泡材料は、マイクロトラスが低温断熱の構造的なコアを提供するように、マイクロトラスの周りに付けられる。
【００１３】
図１を参照すると、本開示の実施態様が、航空機の製造及び保守方法１０の文脈において、かつ（図２で示される）航空機１２を介して説明され得る。製造前段階では、仕様及び設計１４を含んで、航空機１２のデータが製造プロセスの間に使用され得、機体に関連する他の材料が調達１６され得る。製造段階では、航空機１２の構成要素及びサブアセンブリの製造１８並びにシステムインテグレーション２０が行われ、その後に、航空機１２はその認可及び納品２２のプロセスに入る。機体の認可が上手く完了すると、航空機１２は運航２４に供され得る。顧客により運航される間に、航空機１２は定期的な整備及び保守２６がスケジューリングされ、それは、例えば、改造、再構成、及び／又は改修なども含み得る。代替的な実施態様では、製造及び保守方法１０が航空機以外の輸送体を介して実施され得る。
【００１４】
航空機の製造及び／又は保守方法１０に関連する各々の部分及びプロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実行又は完了され得る。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者及び主要システムの下請業者を含み、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み、かつオペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであり得る。
【００１５】
図２で示されるように、方法１０を介して製造された航空機１２は、複数のシステム３０及び内装３２を有する機体２８を含むことができる。高レベルのシステム３０の例は、推進システム３４、電気システム３６、油圧システム３８、及び／又は環境システム４０のうちの１以上を含む。任意の数の他のシステムも含まれ得る。
【００１６】
本明細書中で具現化される装置及び方法は、方法１０の任意の１以上の段階において用いられ得る。例えば、製造プロセス１８に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機１２の運航中に製造される構成要素又はサブアセンブリに類似の方式で作製又は製造される。また、１以上の装置の実施態様、方法の実施態様、又はそれらの組み合わせは、例えば、航空機１２の組み立てを実質的に効率化するか、及び／又は航空機１２のコストを削減することにより、製造段階１８及び２０で利用することができる。同様に、装置の実施態様、方法の実施態様、又はそれらの組み合わせのうちの１以上を、航空機１２の保守又は整備の間に、例えば、スケジューリングされた整備及び保守２６の間に利用することができる。
【００１７】
本明細書で使用される用語「航空機」は、飛行機、無人機（ＵＡＶ）、グライダー、ヘリコプター、宇宙船、再使用可能発射輸送体、及び／又は空域を移動する任意の他の物体を含み得るが、それらに限定されるものではない。更に、代替的な実装態様では、本明細書に記載された航空機の製造及び保守方法を、任意の製造及び／又は保守作業において使用することができる。
【００１８】
図３は、本開示による少なくとも１つの低温推進剤のタンク又は容器１０２を有する（図１及び図２で示された）方法１０における航空機１２などの例示的な航空宇宙輸送体１００を示す。一実施態様では、輸送体１００は宇宙へ向かうミッションで使用される再使用可能発射輸送体である。別の適切な実施態様では、輸送体１００は水素燃料の旅客機などの大気内で使用される輸送体である。概して、推進剤の容器１０２は多種多様な航空宇宙輸送体１００で利用されることができ、示される輸送体は例示目的のみのためのものであることが理解されるべきである。更に、輸送体１００は、図３に示される単一の推進剤の容器１０２以上のものを含み得る。しかしながら、輸送体１００内の推進剤の容器１０２の数及び配置は特定用途向けに考慮されたものであることが理解されるべきである。
【００１９】
図４は、低温推進剤の容器１０２の断面図である。例示的な実施態様では、容器１０２は、低温推進剤１０８の備蓄を収容するように構成された内部容積１０６を画定する容器壁１０４を含む。低温推進剤１０８の備蓄は、推進剤１０８が蒸発損又は相変化を妨げるために適切な温度範囲内に維持されるように、熱的に保護されるべきである。本明細書で使用されるように、「低温」又は「ｃｒｙｏ‐」という用語は、標準的な圧力の下で、摂氏約１６０度（華氏２５６度）以下で沸騰する液体状の任意の物質を言及するために使用される。容器１０２内に収容され得る低温推進剤の非限定的な実施例は、酸素、窒素、及び水素を含む。容器１０２は、また、ヘリウムも収容し得る。推進剤の容器１０２の壁１０４に結合された補強された断熱アセンブリ又は補強された低温発泡体１１６を用いて、推進剤１０８をそのような温度範囲に維持するためのユニークなアプローチが、本明細書で開示される。一実施態様では、図４で示されるように、補強された低温発泡体１１６は壁１０４の外装表面１１２に結合される。代替的には、図５で示されるように、補強された低温発泡体１１６は壁１０４の内装表面１１４に結合される。付加的に、補強された低温発泡体１１６は、推進剤の容器壁１０４の両表面１１２及び１１４に結合され得る。更に、補強された低温発泡体１１６は、容器壁１０４の幾つかの領域内の表面１１２、及び容器壁１０４の他の領域内の表面１１４に結合され得る。
【００２０】
図６は、断熱アセンブリ１１０の断面図である。例示的な実施態様では、断熱アセンブリ１１０は、補強された低温発泡層１１６及び支持構造１２２を含む。低温発泡層１１６は、支持構造１２２の上端面１２０に結合された下端面１１８を含む。より具体的には、支持構造１２２の上端面１２０は、（図４及び図５で示された）推進剤の容器１０２の壁１０４の外装表面１１２又は内装表面１１４のうちの１つである。図６で示されるように、支持構造１２２は、炭素複合材強化ポリマー材料などの材料の中実シートから作られる。代替的に、支持構造１２２は、ポリマー、セラミック、金属、又はそれらの任意の組み合わせなどの任意の材料から作られるが、それらに限定されるものではない。更に、支持構造１２２は図６では実質的に平坦な部材として示されているが、支持構造１２２は、支持構造が少なくとも１つの曲率半径を画定するように、曲げられ得る。
【００２１】
例示的な実施態様では、補強された低温発泡体１１６は、確率的発泡材料１２６によって封じ込められたマイクロトラス構造１２４を含む。発泡材料１２６は、オープンセル又はクローズドセルのいずれかであり得、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、シリコン、又はそれらの任意の組み合わせなどの材料から作られる。マイクロトラス構造１２４は、発泡材料１２６に対して構造的なコアを提供し、発泡材料１２６からの強度要件を除去するか低減させることによって、断熱アセンブリ１１０によって利用され得る発泡材料の範囲を広げるために利用され得る。以下に詳細に説明されるように、発泡材料１２６は、マイクロトラス構造１２４の各々のトラス部材１２８の周りに注がれるか又は噴霧されるかのいずれかである。代替的に、発泡材料１２６は、本明細書で説明される低温発泡層１１６の動作を容易にする任意の方式で、マイクロトラス構造１２４のトラス部材１２８に付けられる。
【００２２】
図６、及び発泡材料１２６なしの断熱アセンブリ１１０を示す図７で示されるように、マイクロトラス構造１２４は、ノード１３０を画定する対応する端部において互いに交差する複数のトラス部材１２８を含む。例示的な実施態様では、マイクロトラス１２４がユニットセルの半分の繰り返しから成るように、ノード１３０は低温発泡体１１６の下端面１１８及び上端面１３２のみにおいて位置決めされる。本明細書で使用されるように、「ユニットセル」という用語は、それらから全体のマイクロトラス構造１２４が３次元内の繰り返しによって構築され得る、最も小さいグループのトラス部材１２８及びノード１３０を表すことを意味する。代替的に、マイクロトラス構造１２４は、マイクロトラス１２４が本明細書で説明される断熱アセンブリ１１０の動作を容易にするために必要とされるだけ多くのユニットセルを画定するように、表面１１８及び１３２の間の複数のノード１３０を含み得る。
【００２３】
図６及び図７で示されるように、例示的な実施態様では、トラス部材１２８は、発泡材料１２６が、個々のトラス部材１２８の間で延伸するのみならず、各々のトラス部材１２８の内装１３４内で溝を掘られるような、薄肉で中空の構造である。一実施態様では、トラス部材１２８の間の発泡材料１２６、及び中空の部材１２８の範囲内の発泡材料１２６は、同じ材料である。別の実施態様では、マイクロトラスで補強された低温発泡体１１６は、より密度が高くより強い発泡材料が中空のトラス部材１２８の内側に満たされ、かつより密度の低い発泡材料がトラス部材１２８の周り及び間で満たされた場合に、重量当たりのより高い強度を獲得することができる。代替的に、図８で示されるように、代替的な断熱アセンブリ２００は、発泡材料１２６を有する低温発泡層２０２、及び実質的に中実のトラス部材２０６を含んだマイクロトラス構造２０４を含む。別の代替的な実施態様では、発泡材料１２６は、中空のトラス部材１２８の外側のみに付けられ、中空の部材１２８の範囲内に付けられず、又は中空の部材１２８の範囲内のみに付けらされ、部材１２８の外側には付けられない。
【００２４】
中空のトラス部材１２８を有するマイクロトラス１２４は、概して、中実のトラス部材２０６を有するマイクロトラス２０４よりも重量が軽いので、中空のトラス部材１２８は、概して、中実のトラス部材２０６よりも好適である。更に、等価な質量及びユニットセルの寸法のマイクロトラス構造に対して、中空のマイクロトラス１２４は、中実のトラス部材２０６を有するマイクロトラス２０４よりも、トラス部材１２８から確率的発泡体１２６内の任意のポイントまでの最大距離が短い。中空のトラス部材１２８は、より少ない質量を有し、また、マイクロトラス構造１２４の熱伝導率を低減させる。しかしながら、断熱アセンブリの全体の重量よりも機械的な負荷がより懸念される実施態様では、その場合に、中実のトラス部材２０６を有するマイクロトラス構造２０４が好適であり得る。
【００２５】
一実施形態では、中空のトラス部材１２８は、近似的に１．０ミリメートル（ｍｍ）（０．０３９インチ（ｉｎ．））と近似的に１２．０ｍｍ（０．４７２インチ）との間の範囲内にある直径を有する。代替的に、トラス部材１２８は、本明細書で説明される断熱アセンブリ１１０の動作を容易にする任意の直径を有し得る。更に、マイクロトラス構造１２４内のトラス部材１２８の密度は、近似的に立方フット当たり０．１０ポンド（ｌｂ．／ｆｔ．３）（立方メートル当たり１．６０キログラム（ｋｇ／ｍ３））と、近似的に１．０ｌｂ．／ｆｔ．３（１６．０１ｋｇ／ｍ３）との間の範囲内にある。代替的に、マイクロトラス構造１２４は、本明細書で説明される断熱アセンブリ１１０の動作を容易にする任意の密度を有し得る。付加的に、補強された低温発泡層１１６は、近似的に１２．７ｍｍ（０．５インチ）と、近似的に５０．８ｍｍ（２．０インチ）との間の範囲内にある厚さを含む。代替的に、低温発泡層１１６は、本明細書で説明される断熱アセンブリ１１０の動作を容易にする任意の厚さを有し得る。
【００２６】
図７で示されるように、各々のトラス部材１２８は、実質的に円形の断面の輪郭を含む。代替的に、各々のトラス部材１２８の断面の輪郭は、涙型、円形、又は翼型のうちの１つに形作られる。更に、各々のトラス部材１２８は、上端面１３２に近い第１の端部１３６、及び下端面１１８に近い第２の端部１３８を含む。一実施態様では、各々のトラス部材１２８の断面形状及び／又は断面領域が、表面１３２と表面１１８との間で変化するように、端部１３６が、第２の端部１３８とは異なる断面形状及び／又は断面領域を有し得る。更に、種々の断面の輪郭及び直径が、マイクロトラス構造１２４の種々の領域内で使用され得る。
【００２７】
例示的な実施態様では、マイクロトラス構造１２４は、セラミック材料、金属、合金、ポリマー材料、又はそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つから製造される。代替的に、マイクロトラス１２４は、本明細書で説明される断熱アセンブリ１１０の動作を容易にする任意の材料から作られ得る。断熱アセンブリ１１０の一実施態様は、マイクロトラス１２４を製造するために、ポリマー材料、より具体的には、パリレンポリマー材料を利用する。ポリマーは、セラミック及び金属と比較して熱伝導率が相対的に低いので、好ましい材料である。
【００２８】
更に、マイクロトラス１２４は、任意の数の方法を使用して製造され得る。一方法では、実質的に中実のポリマー足場（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｓｃａｆｆｏｌｄ）が、自己伝搬性のフォトポリマー導波路（ｓｅｌｆ‐ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ  ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）、ステレオリソグラフィー、及び射出成形などの製造プロセスを使用して形成されるが、それらに限定されるものではない。足場は、その後、トラス部材１２８を形成するために被覆材料を用いて被覆される。一実施形態では、被覆材料はポリマーであるが、上述の断熱アセンブリ１１０の動作を容易にする任意の材料であり得る。一旦、被覆されると、足場は、化学的な又は熱的な処理を使用して処理されて溶かされ、ポリマー被覆材料から成る中空のトラス部材１２８を残す。
【００２９】
別の実施態様では、中空のマイクロトラス１２４は、被覆のための足場の製造を必要とすることなしに付加的な製造プロセスを使用して直接的に製造される。直接的な付加的製造は、被覆プロセスを排除して、突起などの付加的な表面の特徴が、発泡体の接着性を高めるためにトラス部材１２８に形成されることを可能にするが、それに限られるものではない。
【００３０】
図９は、（図３で示された）航空宇宙輸送体１００と共に使用され得る代替的な断熱アセンブリ３００の断面図である。断熱アセンブリ３００は、断熱アセンブリ１１０が実質的に中実の支持構造に結合された補強された低温発泡層１１６を含み、断熱アセンブリ３００がサンドウィッチ支持構造３０２に結合された実質的に類似な低温発泡層１１６を含むという点を除いて、（図６で示された）断熱アセンブリ１１０に実質的に類似する。そのようにして、断熱アセンブリ１１０及び３００の両方に共通の要素は、図６で使用された参照番号が付されている。
【００３１】
支持構造３０２は、複数の空洞３１０がそれらの間で画定されるように、複数の支持体３０８によって分離された下端壁３０４及び上端壁３０６を含む。より具体的には、各々の空洞３１０は、下端壁３０４、上端壁３０６、及び隣接する支持体３０８のペアによって画定される。上端壁３０６は、低温発泡層１１６の下端面１１８に結合された上端面３１２を含む。一実施形態では、空洞３１０は、空気又は別の断熱材で満たされ、（図２で示された）低温推進剤１０８の備蓄と外部環境との間に断熱の付加的な層を提供する。
【００３２】
図１０は、（図３で示された）航空宇宙輸送体１００と共に使用され得る更に別の断熱アセンブリ４００の断面図である。断熱アセンブリ４００は、（図６で示された）断熱アセンブリ１１０の補強された低温発泡層１１０が実質的に中実の支持構造１２２の上端面１２０に結合され、断熱アセンブリ４００がサンドウィッチ支持構造４０２内に結合された補強された低温発泡層１１６を含むという点を除いて、（図６で示された）断熱アセンブリ１１０に実質的に類似する。そのようにして、断熱アセンブリ１１０及び４００の両方に共通の要素は、図６で使用された参照番号が付されている。
【００３３】
支持構造４０２は、複数の空洞４１０がそれらの間で画定されるように、複数の支持体４０８によって分離された内側壁４０４及び外側壁４０６を含む。より具体的には、各々の空洞４１０は、内側壁４０４、外側壁４０６、及び隣接する支持体４０８のペアによって画定される。低温発泡層１１６は、壁４０４及び４０６の間の空洞４１０内に結合される。より具体的には、低温発泡体１１６のストリップ（ｓｔｒｉｐ）は、隣接する支持体４０８の間で画定された各々の空洞４１０内に結合される。断熱アセンブリ４００は、また、外側壁４０６の上端面４１２に結合された低温発泡体１１６の付加的な層を含み得、（図４で示された）低温推進剤１０８の備蓄と外部環境との間の更なる断熱を提供する。
【００３４】
図１１は、（図３で示された）航空宇宙輸送体１００と共に使用され得る別の代替的な断熱アセンブリ５００の断面図である。例示的な実施態様では、断熱アセンブリ５００は、下端面５０４及び上端面５０６を含んだ
補強された低温発泡層５０２を含む。低温発泡層５０２は、低温発泡層５０２が、（図６で示された）発泡材料１２６に実質的に類似する確率的発泡材料の範囲内に位置決めされた（図６で示された）マイクロトラス構造１２４に実質的に類似する中空のマイクロトラス構造５０８を含むという点において、（図６で示された）低温発泡層１１６に実質的に類似する。マイクロトラス１２４に類似して、マイクロトラス５０８は、ノード５１４が低温発泡層５０２の下端面５０４及び上端面５０６においてのみ位置決めされるように、ノード５１４を画定するように対応する端部において互いに交差する複数のトラス部材５１４を含む。
【００３５】
例示的な実施態様では、低温発泡層５０２の下端層５０４は、支持構造５１８の上端面５１６に機械的に結合され、支持構造５１８は（図６で示された）支持構造１２２に実質的に類似する。一実施態様では、接着剤５２０は、接着剤５２０がマイクロトラス５０８と支持構造５１８との間で機械的に接触する点の周りにおいてのみ塗られるるように、選択的にノード５１４に塗られるペースト接着剤である。代替的に、接着剤５２０は、フィルム接着剤、補強されたフィルム接着剤、又は噴霧接着剤であり得る。更に、一実施態様では、接着剤５２０はエポキシ又はポリウレタン接着剤である。代替的に、接着剤５２０は、マレイミド、ビスマレイミド、ベンズオキサジン、シアン酸エステル、フェノール類、ポリイミド、又はそれらの任意の組み合わせなどの接着材料であるが、それらに限定されるものではない。
【００３６】
図１１で示されるように、補強された低温発泡層５０２は、マイクロトラス５０８と確率的ポリマー発泡体５１０との間の接着のための付加的な領域を提供する複数の接着特徴５２２を含む。一実施態様では、接着特徴５２２は、発泡体５１０が複数の方向において補強されるように、マイクロトラス５０８と位置合わせされないマイクロトラス部材５１２上の繊維又は突起である。代替的に、接着特徴５２２は、発泡体５１０を機械的に補強するために、中空のトラス部材５１２の内部、及びトラス部材５１２の間のうちのいずれかで散布されたガラス繊維又は炭素繊維などの充填材であるが、それらに限定されるものではない。
【００３７】
断熱アセンブリ５００は、また、補強された低温発泡層５０２の上端面５０６に結合された密封剤５２４を含む。一実施態様では、密封剤５２４は、接着剤を含み得るポリウレタン系のポリマーであり、表面５０６にブラシかけ又は噴霧することによって低温発泡層５０２に付けられる。代替的に、密封剤５２４は、任意の材料から作られ得、任意の方式で低温発泡層５０２に付けられる。低温発泡体５０２が（図５で示された）推進剤の容器壁１０４の内装表面１１４に結合される実施態様では、密封剤５２４は、抑制薄膜として働き、（図５で示された）推進剤１０８の備蓄を低温発泡体５０２から孤立させる。低温発泡体５０２が（図４で示された）外装表面１１２に結合される実施態様では、密封剤５２４は、飛行中に経験される粒子の衝突から低温推進剤１０８の備蓄を保護することを促進する。そのような実施態様では、密封剤５２４は、また、材料の任意の後続の層との改良された結合を可能にする一様な外側表面を生成し得る。
【００３８】
一実施態様では、断熱アセンブリ５００は、また、密封剤層５２４に結合された浸透性薄膜５２６を含む。代替的に、断熱アセンブリ５００は密封剤５２４を含み得ず、薄膜５２６は補強された低温発泡層５０２の上端面５０６に結合され得る。薄膜５２６は、そこを通る流体（気体及び液体）の流れを可能にするが、固体粒子の通過は妨げる選択的な浸透性薄膜である。薄膜５２６の使用は、外部粒子が低温発泡体５０２に衝突することを妨げ、低温発泡体５０２の壊れた粒子が離れていくことを妨げる、付加的な障壁を生成することによって付加的な保護を提供する。一実施態様では、薄膜５２６は、支持構造５１８と類似する材料から形成され、それは、炭素繊維又はグラファイト繊維の緩い織物であるが、（図示せぬ）複数の微細孔を有する。
【００３９】
低温発泡層５０２が推進剤の容器壁１０４の外装表面１１２に結合される実施態様では、断熱アセンブリ５００は、また、薄膜５２６に結合された熱的保護層５２８を含み得る。代替的に、断熱アセンブリ５００は、薄膜５２６を含み得ず、熱的保護層５２８は、密封剤５２４に結合され得、又は断熱アセンブリ５００が密封剤５２４も薄膜５２６も含まない実施態様では補強された低温発泡層５０２の上端面５０６に直接的に結合され得る。熱的保護層５２８は、再使用可能宇宙輸送体の再突入の間に、層５０２、５２４、及び５２６のいずれかなどの下側の層に対する熱的保護を提供する。熱的保護層５２８は、概して、複数のセラミックタイルを含む。代替的に、熱的保護層５２８は、少なくとも低温発泡層５０２に対する熱的保護を提供する任意の材料を含み得る。上述のように、断熱アセンブリ５００は、少なくとも支持構造５１８及び補強された低温発泡層５０２を含み得るが、また、接着剤５２０、密封剤５２４、薄膜５２６、及び熱的保護層５２８の任意の組み合わせを含み得る。
【００４０】
図１２は、（図１１で示された）断熱アセンブリ５００を製造する例示的な方法６００の流れ図である。方法６００は、犠牲的なマイクトラスの足場を製造すること６０２、及び足場を別の材料で被覆すること６０４を含み、被覆材料は足場の材料とは異なる。好ましくは、被覆材料はポリマーである。犠牲的な足場の一部は、その後、マイクロトラスの上端面及び下端面において被覆の一部を除去することによって露出される６０６。代替的に、被覆の任意の部分は、本明細書で説明される断熱アセンブリ５００の動作を容易にする任意の方式で除去され得る。方法６００は、また、化学的、熱的、音響的処理のうちの少なくとも１つを足場の露出された部分に適用することによって犠牲的な足場を除去すること６０８を含む。ステップ６０２、６０４、６０６、及び６０８が組み合わされて、（図６及び図１１でそれぞれ示された）ノード１３０及び５１４などの複数のノードにおいて相互連結された（図６及び図１１でそれぞれ示された）トラス部材１２８及び５１２などの複数のトラス部材を有する（図６及び図１１でそれぞれ示された）マイクロトラス１２４及び５０８などの中空のマイクロトラス構造を製造する。
【００４１】
方法６００は、また、（図１１で示された）接着剤５２０などの接着剤を、マイクロトラス、並びに（図６及び図１１でそれぞれ示された）支持構造１２２及び５１８などの支持構造のうちの少なくとも１つに塗ること６１０を含む。上述されたように、一実施態様では、接着剤はマイクロトラスのノードに選択的に塗られるペースト接着剤である。代替的に、接着剤は、フィルム接着剤、補強されたフィルム接着剤、又は噴霧接着剤であり得る。更に、一実施態様では、接着剤はエポキシ又はポリウレタン接着剤である。代替的に、接着剤は、マレイミド、ビスマレイミド、ベンズオキサジン、シアン酸エステル、フェノール類、ポリイミド、又はそれらの任意の組み合わせなどの接着材料であるが、それらに限定されるものではない。一旦、接着剤が塗られると、マイクロトラスは支持構造に結合される６１２。真空バッグなどの使用を介して、その後、圧力が適用され６１４、マイクロトラス及び支持構造を機械的に結合し、接着剤は時間乾燥（ｔｉｍｅ  ｄｒｙｉｎｇ）及び超音波設定（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｓｅｔｔｉｎｇ）などの任意の既知の方法を介して硬化される６１６が、それらに限定されるものではない。
【００４２】
方法６００は、更に、発泡材料に対して構造的なコアを提供するために、マイクロトラス構造が発泡材料内に封じ込められるように、発泡材料をマイクロトラス構造及び支持構造に付けること６１８を含む。発泡材料を付けること６１８は、組み合わされてマイクロトラス構造を形成する複数の中空のトラス部材の範囲内に発泡材料を噴霧すること又は注ぐことのうちのすくなくとも１つを含む。一旦、発泡材料が配置されると、発泡体及びマイクロトラスは組み合わされて、（図６及び図１１でそれぞれ示された）層１１６及び５０２などの低温発泡層が形成され、（図１１で示された）密封剤５２４などの密封剤層が、発泡体の（図１１で示された）上端面５０６などの上端面に付けられる６２０。上述されたように、密封剤層は、一実施態様では、接着剤を含み得、（図３及び図５で示された）推進剤１０８の備蓄などの推進剤の備蓄を低温発泡体から孤立させるための抑制薄膜として働く、ポリウレタン系のポリマーである。
【００４３】
代替的に、又は密封剤層を付けること６２０に加えて、（図１１で示された）薄膜５２６などの選択的な浸透性薄膜が、低温発泡体又は密封剤のうちの１つに結合され得る６２２。上述のように、薄膜は、薄膜がそこを通る流体の流れを許容するが、固体粒子の通過を妨げるように、複数の微細孔を含んだ炭素繊維又はグラファイト繊維の緩い織物である。そのようにして、薄膜は、外部粒子が低温発泡体に衝突することを妨げることによって、低温発泡体に対する付加的な保護を提供する。
【００４４】
一用途では、説明された実施形態は、航空宇宙輸送体のための断熱アセンブリの一部として利用され得る。説明された実施形態は、低温推進剤を収容する推進剤の容器に結合された補強された低温発泡材料を含んだ断熱アセンブリを対象とする。低温発泡材料は、マイクロトラス構造が発泡材料に対して構造的なコアを提供するように、確率的発泡材料、及び発泡材料内に封じ込められたマイクロトラス構造を含む。一実施形態では、マイクロトラス構造は、他の既知の内部支持システムよりも重量において軽い複数の実質的に中空の部材から成る。それ故、断熱アセンブリは、輸送体を推進するために必要とされる推進剤を少なくし、それ故、費用を安くする低減された重量を有する。更に、マイクロトラス構造自身が、安く製造でき、ハニカムコアなどの既知の内部支持システムよりも速い速度で製造され得る。更に、マイクロトラスコアを有する断熱アセンブリは、機械的及び熱的ストレスに対して既知の断熱アセンブリよりも高い耐性（剥離しにくい、変形しにくい）を提供する。
【００４５】
更に、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
【００４６】
条項１
容器壁、及び
前記容器壁に結合された断熱アセンブリを備え、前記断熱アセンブリは、
確率的発泡材料、及び
複数のノードにおいて相互連結された複数のトラス部材を備えたマイクロトラス構造を備え、前記マイクロトラス構造は、前記発泡材料が前記複数のトラス部材と接触するように、前記発泡材料内に封じ込められる、容器。
【００４７】
条項２
前記複数のトラス部材の各々のトラス部材は実質的に中空である、条項１に記載の容器。
【００４８】
条項３
前記発泡材料は、前記中空のトラス部材内に散布され、前記複数のトラス部材の隣接するトラス部材間に散布される、条項２に記載の容器。
【００４９】
条項４
前記複数のトラス部材の各々のトラス部材は実質的に中実である、条項１に記載の容器。
【００５０】
条項５
前記容器は、低温推進剤の備蓄を収容するように構成された推進剤のタンクを備える、条項１に記載の容器。
【００５１】
条項６
前記容器壁は材料の中実シートを備える、条項１に記載の容器。
【００５２】
条項７
前記容器壁は、上端壁、下端壁、並びに前記上端壁及び前記下端壁及び複数の支持体が複数の空洞を画定するように前記上端壁及び前記下端壁の間を延伸する前記複数の支持体を備え、前記発泡材料及び前記マイクロトラス構造は、前記複数の空洞内及び前記複数の空洞に隣接する前記上端壁のうちの少なくとも１つに結合される、条項１に記載の容器。
【００５３】
条項８
前記発泡材料を保護するように構成された熱的保護層を更に備え、前記熱的保護層は前記断熱アセンブリの最も外側の層を備える、条項１に記載の容器。
【００５４】
条項９
推進剤の備蓄を保持するように構成された内部容積を画定する容器壁を備えた容器、及び
前記容器壁に結合された補強された断熱アセンブリを備え、前記断熱アセンブリは、
確率的発泡材料、及び
前記発泡材料内に封じ込められたマイクロトラス構造を備え、前記マイクトロラス構造は、前記発泡材料に対して構造的なコアを提供する、航空宇宙輸送体。
【００５５】
条項１０
前記容器壁は内装面及び外装面を含み、前記断熱アセンブリは、前記内装面及び前記外装面のうちの少なくとも１つに結合される、条項９に記載の航空宇宙輸送体。
【００５６】
条項１１
前記断熱アセンブリは、接着剤を使用して前記容器に結合される、条項９に記載の航空宇宙輸送体。
【００５７】
条項１２
前記断熱アセンブリは、前記マイクロトラス構造に結合された複数の接着特徴を含み、前記複数の接着特徴は、前記マイクロトラスと前記発泡材料との間に接着のための付加的な領域を提供する、条項９に記載の航空宇宙輸送体。
【００５８】
条項１３
前記断熱アセンブリに付けられた密封剤層を更に備え、前記密封材層は、前記断熱アセンブリを前記推進剤の備蓄から孤立させるように構成される、条項９に記載の航空宇宙輸送体。
【００５９】
条項１４
前記断熱アセンブリに結合された選択的な浸透性薄膜を更に備え、前記薄膜は、そこを通る流体の流れを可能にし、そこを通る固体粒子の通過を妨げるように構成される、条項９に記載の航空宇宙輸送体。
【００６０】
条項１５
断熱アセンブリを製造する方法であって、前記方法は、
複数のノードにおいて相互連結された複数のトラス部材を有するマイクロトラス構造を製造すること、
前記マイクロトラス構造を容器の壁に結合させること、及び
発泡材料に対して構造的なコアを提供するために、前記マイクロトラス構造が前記発泡材料内に封じ込められるように、前記発泡材料を前記マイクロトラス構造及び前記容器に付けることを含む、方法。
【００６１】
条項１６
マイクロトラス構造を製造することは、
足場を製造すること、
前記足場を材料で被覆すること、及び
前記足場を除去することによって、
中空のマイクロトラス構造を製造することを含む、条項１５に記載の方法。
【００６２】
条項１７
前記マイクロトラス構造を容器の壁に結合させることは、前記マイクロトラス構造及び前記容器壁のうちの少なくとも１つに接着剤を塗ることを更に含む、条項１５に記載の方法。
【００６３】
条項１８
前記複数のトラス部材は複数の中空のトラス部材を備え、発泡材料を前記マイクロトラス構造に付けることは、組み合わされて前記マイクロトラス構造を形成する複数の中空のトラス部材内に前記発泡材料を噴霧すること又は注ぐことのうちの１つを更に含む、条項１５に記載の方法。
【００６４】
条項１９
密封剤を前記発泡材料の上端面に付けることを更に含み、前記密封剤は、前記容器内に収容された推進剤の備蓄から前記マイクロトラス構造及び前記発泡材料を孤立させるように構成される、条項１５に記載の方法。
【００６５】
条項２０
選択的な浸透性薄膜を、前記発泡材料の前記上端面又は前記密封剤のうちの１つに結合させることを更に含む、条項１９に記載の方法。
【００６６】
本明細書では、最良のモードを含め、様々な実施態様を開示する実施例を使用しているため、当業者は任意の機器やシステムの作成ならびに使用、及び組込まれた任意の方法の実施を含む実施態様を実行することができる。特許性の範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者が想到する他の例も含み得る。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、あるいは、それらが特許請求の範囲の文言とわずかに異なる均等な構成要素を有する場合は、特許請求の範囲の範囲内にあることを意図する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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