СТЕКЛОПЛАСТИКОВАЯ ТРУБА-ОБОЛОЧКА С ПОДОГРЕВОМ
GLASS-FIBRE-PLASTIC TUBE-CASING WITH HEATING

Изобретение относится к транспортно-пусковым устройствам для ракет и используется в различных областях техники при изготовлении стеклопластиковых конструкций контейнерного типа со встроенной системой термостатирования.
Известна стеклопластиковая труба-оболочка, включающая расположенные между слоями наполнителя прессованные стрингеры и облицованная изнутри неметаллическими нагревателями (АС №323285, МПК B29G 5/00, 1970 г.).
Также известна стеклопластиковая труба-оболочка, выполненная из отдельных панелей, состоящая из внутреннего и наружных слоев стеклопластика, облицованного изнутри гибкими нагревателями, при этом между панелями размещены упругие манжеты, закрепленные на стрингерах, а снаружи трубы установлен механизм изменения положений панелей, закрепленный на ее наружной поверхности (АС №866324, F16L 9/12, 1981 г.).
Также известны трубопровод с электроподогревом и способ его изготовления. В нем резистивные электронагреватели выполнены в виде токопроводящей ткани и состоят из электропроводящих тепловыделяющих нитей. Электронагреватели расположены параллельно краевым электродам из мишурных нитей и разнесены от них электроизоляционными нитями, а перпендикулярно к электропроводящим тепловыделяющим нитям и мишурным нитям краевых электродов по длине резистивного электронагревателя равномерно распределены дополнительные электроды, выполненные из мишурных нитей (патент №2285188, МПК F16L 53/00, 2006).
Основным недостатком известных конструкций является неравномерность температурного поля на поверхности изделий, что обусловлено наличием на внутренней поверхности комплекта самостоятельных нагревательных элементов (в случае стеклопластиковой трубы-оболочки) и непрерывного резистивного элемента в виде ленты, уложенной по винтовой с определенным шагом в массе трубопровода (в случае стеклопластиковой трубы-оболочки с электроподогревом). Также необходимо отметить, что в обоих случаях регулирование теплового режима внутреннего объема изделий весьма сложна и требует дополнительных конструктивных элементов в виде механизма изменения положения панелей (стеклопластиковая труба-оболочка) и полого кольцевого элемента, закрепленного на трубопроводе посредством зажимного механизма со специальной разделкой концов резистивного элемента и токопроводящих проводов (трубопровод с электроподогревом).
Ближайшим аналогом, выбранным в качестве прототипа, является изобретение по патенту №2285188 (F16L 53/00, 2006 г.).
Основной задачей разработки является создание стеклопластиковой трубы-оболочки для ракетных двигателей различного назначения, в которых были бы исключены указанные недостатки, т.е. стеклопластиковая труба-оболочка должна обеспечивать термостатирования внутреннего объема изделия.
Техническим результатом, который может быть получен от использования, является повышение работоспособности в условиях повышения холода стеклопластиковой трубы-оболочки.
Основная задача решена и технический результат достигнут за счет того, что в стеклопластиковой трубе-оболочке с подогревом, содержащей собственно стеклопластиковую трубу-оболочку с теплоизоляционными и гидроизоляционными слоями и резистивные электронагреватели с низкотемпературными выводами, подключенными к источнику питания посредством токонесущих проводов, и резистивные электронагреватели, выполненные в виде токопроводящей ткани и состоящие из электропроводящих тепловыделяющих нитей, которые расположены параллельно краевым электродам из мишурных нитей и разнесены от них электроизоляционными нитями, перпендикулярно электропроводящим тепловыделяющим нитям и мишурным нитям краевых электродов по длине резистивного электронагревателя равномерно распределены дополнительные и токораспределительные электроды, согласно изобретению резистивные электронагреватели в виде попоны равномерно уложены по образующей изделия, причем краевые электроды из мишурных нитей, электропроводящие нити уложены по образующей изделия, а токораспределительные и дополнительные электроды из мишурных нитей уложены по цилиндру изделия, и размещены во внутренней силовой оболочке, при этом электроизоляционные слои стеклоткани непосредственно контактирующие с резистивными электронагревателями, предварительно пропитаны эпоксифенольным лаком, а все последующие и предыдущие слои стеклоткани и теплозащитной антистатической ткани пропитаны теплостойким связующим, например, на основе полиглицидилового производного хлорсодержащего ароматического амина.
На фиг.1 представлен резистивный электронагреватель, который в виде попоны уложен по образующей изделия. На фиг.2 представлена стеклопластиковая труба-оболочка с подогревом со встроенной системой термостатирования. На фиг.3 - поперечное сечение трубы-оболочки с подогревом.
Представленный на фиг.1 резистивный электронагреватель состоит из краевых электродов 1, уложенных по образующей изделия, и дополнительных и токораспределительных электродов 2, уложенных по цилиндру изделия. Параллельно краевым электродам расположены электропроводящие тепловыделяющие нити 3, также уложенные по образующей изделия. По центру зоны 4 из изоляционных нитей 3 для удобства укладывания резистивного электронагревателя по образующей изделия расположена сигнальная нить 5.
Представленная на фиг.2 стеклопластиковая труба-оболочка с подогревом состоит из теплозащитного антистатического материала ТЭМС на основе полиглицидилового производного хлорсодержащего ароматического амина 7; из резистивного электронагревателя 8, размещенного в стеклопластике на основе эпоксифенольной смолы; из силовой оболочки 9 на основе стеклопластика, пропитанного термостойким связующим на основе полиглицидилового производного хлорсодержащего ароматического амина, и теплоизоляционного материала 10.
Представленное на фиг.3 поперечное сечение стеклопластиковой трубы-оболочки с подогревом также содержит резистивный электронагреватель 8 на основе стеклопластика из стеклоткани, пропитанной эпоксидно-фенольным лаком, и теплозащитный антистатический материал ТЭМС 7 и силовую оболочку 9 на основе стеклоткани, пропитанной теплостойким связующим на основе полиглицидилового производного хлорсодержащего ароматического амина.
Одним из основных факторов качественности вышеуказанных стеклопластиковых труб-оболочек с электронагревом является стабильность температурного поля рабочей поверхности, которая определялась с помощью методики АЕВ-6-4667, основанной на регистрации теплового излучения любого физического тела с температурой, отличной от температуры абсолютного нуля, с использованием тепловизорного комплекса, обеспечивающую бесконтактную регистрацию теплового излучения. После подключения стеклопластиковой трубы-оболочки с электронагревом к источнику питания при прохождении тока через резистивный электронагреватель происходит превращение энергии в тепловую, при этом рабочая поверхность стеклопластиковой трубы-оболочки с электроподогревом становится источником электромагнитного излучения с максимумом в инфракрасной области спектра. Это измерение принимается приемником, выходной сигнал которого пропорционален интенсивности излучения, попадающего на чувствительную площадку приемника.
После использования тепловизорного комплекса «Радуга-5» в результате оптико-механического сканирования рабочей поверхности стеклопластиковой трубы-оболочки на многоэлементный приемник попадает излучение от каждой точки объекта. В пределах поля зрения на выходах приемника образуется видеоснимок, и после соответствующего увеличения температуры температурное поле стеклопластиковой трубы-оболочки с электроподогревом отображается в условных цветах.
Измерение производилось в диапазоне температур от 0 до 150°С с погрешностью не более 1 град. Результаты испытаний показали, что разброс температур по рабочей поверхности вышеуказанной стеклопластиковой трубы-оболочки с электроподогревом составляет 1,5-2,0°С.
Испытания разработанной стеклопластиковой трубы-оболочки с использованием нового технического решения, изготовленной опытно-промышленным способом, показали положительные результаты, и в настоящее время уже нашли применение в промышленности для создания пусковых контейнеров для антиторпед.
Таким образом, предложенное новое техническое решение в указанной совокупности существенных факторов соответствует критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.