способ герметизации дефектов оболочек космических объектов и устройство для его реализации (варианты)

Формула изобретения

1. Способ герметизации дефектов оболочек космических объектов, отличающийся тем, что формируют замкнутый объем над зоной дефекта с помощью оснастки, наносят на внутреннюю поверхность оснастки несмачиваемый состав и заполняют замкнутый объем предварительно дегазированным герметиком.

2. Устройство герметизации дефектов оболочек космических объектов, отличающееся тем, что оно содержит крышку с уплотнением, ручкой и продольным пазом, а также с заливочными отверстиями под герметик, прижим, выполненный в виде балки с продольным пазом, ориентированным перпендикулярно пазу крышки, установленной в упомянутом пазу, плавающей гайки, пропущенного через нее центрального регулировочного винта, двух стоек с цангами, закрепленными на выступающих конструктивных элементах космических оболочек и стянутыми гайками, в которых закреплены концы упомянутой балки.

3. Устройство герметизации дефектов оболочек космических объектов, отличающееся тем, что оно содержит пружинный прижим с центральным отверстием и ручкой с заливочным отверстием под герметик, соосным отверстию прижима.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно ремонту дефектов на изделиях, обнаруженных визуально или при испытании их внутренним давлением на герметичность, например, деталей пневмоарматуры, установленной на КО.

Принято считать, что герметизация может быть поверхностной и внутришовной. При поверхностной герметизации герметик наносят в зоне дефекта, при этом герметик с одной стороны контактирует в зачищаемой поверхностью, с другой - со средой.

При внутришовной герметизации происходит уплотнение соприкасающихся соединяемых поверхностей (например, фланцевых соединений).

Известны способы ремонта изношенных поверхностей путем заливки полимером (например, а.с. N 193849, B 23 P 6/00).

Известны также способы восстановления деталей машин путем промывки ремонтируемой поверхности ацетоном с последующим нанесением замазки на основе эпоксидной смолы и железного порошка (Молодых Н.В., Зенкин А.С. Восстановление деталей машин. М.: Машиностроение, 1989, с. 217).

Известен способ заделки дефекта в изделии, включающий заполнение дефекта герметизирующей композицией в виде эпоксидной смолы и железосодержащего порошка с последующим отверждением, при этом после заполнения дефекта герметизирующей композицией и отверждения зачищают наружнюю поверхность до появления металлического блеска, после чего вновь наносят герметик (патент N 2084323, B 23 P 6/00. РФ).

Недостатком аналогов является невозможность их использования для ремонта протяженных дефектов конструкций в условиях невесомости и вакуума, так как в условиях невесомости герметизирующая композиция за счет силы поверхностного натяжения старается занять минимальный объем, и гарантированное заполнение протяженного дефекта герметизирующей композицией становится практически неосуществимым. Выделяющиеся из композиции газы в вакууме также препятствуют гарантированному заполнению дефекта композицией.

Аналогом заявляемого способа является способ пазовой герметизации, в котором над зоной дефекта создают замкнутый объем с помощью специальной оснастки, затем заливают в него отверждающийся герметик (Клеи и герметики. Под ред. Д.А. Кардошова. М.: Химия, с. 170).

Недостатком аналога является невозможность надежного заполнения сформированного замкнутого объема в условиях невесомости без специальной обработки оснастки и предварительной дегазации герметика.

Аналогом устройства герметизации дефектов оболочек космических объектов является техническое решение по а.с. N 1712118, B 23 P 6/00, в котором приспособление выполнено в виде прижимной пластины с технологическими болтами, которая монтируется в зоне дефекта и прижимает нанесенный на дефект герметик, после отверждения пластина снимается.

Недостатком аналога является невозможность использования подобного устройства, так как установка технологических и удаляемых в последствии болтов неприемлема на протяженной, требующей герметичности оболочке.

Аналогом устройства герметизации является приспособление по а.с. N 1636167, B 23 P 6/00, выполненное в виде скобы с загнутыми ножками, на концах которых выполнены шипы, а срединная часть скобы изогнута для лучшего стягивания и прижима.

Недостатком аналога является невозможность его использования в космических условиях, так как в этом решении слой герметика должен наноситься до установки прижима, что невозможно в условиях невесомости из-за того, что герметик примет форму шара, и, как следствие, неприемлемо для ремонта протяженных дефектов.

Задачей изобретения является обеспечение герметизации дефектов (преимущественно, протяженных) оболочек космических объектов в условиях космического полета, т.е. невесомости и перепада давления от 5 - 20 мм рт.ст. внутри объекта до вакуума за бортом 10^-5 мм рт.ст.

При этом ремонт можно проводить только со стороны более низкого давления и в условиях вакуума, а после ремонта объекта оболочка КО должна выдерживать наддув до нормального давления и держать его в течение требуемого времени.

Данная задача достигается тем, что в способе герметизации дефектов оболочек космических объектов (КО), включающем формирование оснастки в зоне дефекта, заполнение этой зоны герметиком через заливочное отверстие в оснастке, внутреннюю поверхность оснастки выполняют замкнутой, покрывают ее несмачиваемым составом, а герметик перед заполнением дегазируют.

Предложенный способ герметизации дефектов оболочек космических объектов (КО) реализуется следующим образом: поверхность вдоль дефекта тщательно очищают металлической щеткой, удаляют пыль из зоны герметизации волосяной щеткой. Над зоной герметизации устанавливают оснастку, создавая при этом замкнутый объем. Предварительно на оснастку с внутренней стороны наносят состав, предотвращающий смачивание поверхности оснастки герметиком. В образовавшийся объем после установки оснастки вводят герметик, из компонентов которых предварительно удаляют адсорбированный воздух путем вакуумирования компонентов герметика в вакуумной камере, например, в течение 3 часов.

Перед вакуумированием герметик помещают в шприц, который затем вакуумируют вместе со шприцами. При этом давление в вакуумной камере понижают постепенно для предотвращения вытеснения герметика из шприца. Например, в качестве герметика криосила выбирается следующий режим дегазации: первые 30 минут дегазацию проводят при 20 мм рт.ст.; затем давление понижали до 10^-1 атм. и выдерживают герметик в течение 1,5 часов; после этого проводят непрерывную откачку герметика форвакуумным насосом в течение 2 часов.

Далее герметик можно вводить под оснастку методом заливки из шприца.

Данная задача достигается также и тем, что в устройстве герметизации дефектов оболочек космических объектов (КО) (вариант 1), содержащем крышку с уплотнением, прижим в виде балки с центральным регулировочным винтом, крышка снабжена ручкой и имеет продольный паз, а в балке выполнен продольный паз, перпендикулярный пазу крышки, при этом регулировочный винт пропущен через плавающую гайку, установленную в пазу балки, при этом концы балки пропущены через две стойки с цангами, закрепленными на выступающих конструктивных элементах КО и стянуты гайками, причем в крышке выполнены заливочные отверстия под герметик, а внутренняя поверхность крышки покрыта несмачиваемым герметиком составом.

Поставленная задача достигается также и тем, что в устройстве герметизации дефектов оболочек космических объектов (КО) (вариант 2), содержащем пружинный прижим, в прижиме выполнено центральное отверстие и он снабжен ручкой с заливочным отверстием, ось которого совпадает с осью отверстия прижима, а внутренняя поверхность которого покрыта несмачиваемым герметиком составом.

На фиг. 1 изображено устройство для герметизации дефектов оболочек космических объектов (КО) (вариант 1); на фиг. 2 изображено упомянутое устройство вид сверху; на фиг. 3 изображено устройство для герметизации дефектов оболочек космических объектов (КО) (вариант 2).

Предложенное устройство герметизации дефектов оболочек космических объектов (КО) (вариант 1) состоит из стоек с цангами (1), закрепленными на выступающих конструктивных элементах КО с помощью гаек (3); через стойки с цангами пропущена балка (прижим) (4), концы которой с помощью шпилек (11), проходящих через шайбы (5), закреплены гайками (2). Устройство содержит крышку с ручкой (6) с уплотнением (8). Балка (4) имеет центральный регулировочный винт (7), который пропущен через плавающую гайку (10), установленную в пазу балки. Крышка (6) прижимается винтом (7) до касания уплотнения (8) с обшивкой КО. Внутренняя поверхность крышки (6) покрыта несмачиваемым герметиком составом (12). В качестве уплотнения может быть использован, например, поролон.

Устройство герметизации дефектов оболочек космических объектов (КО) (вариант 1) функционирует следующим образом: устанавливают стойки с цангами (1), надевая цанги плотно на ребра или другие выступающие конструктивные элементы КО и поворачивают до упора гайки цанг (3) по часовой стрелке. На шпильки (11) надевают балку (4), продевая шпильки (11) через шайбы (5), закрепляют балку на шпильках (11) гайками (2), ориентируют крышку с ручкой (6) относительно поврежденного участка, прижимают крышку с ручкой (6) при помощи винта (7) до касания уплотнения (8) с обшивкой КО, после чего дают еще два оборота винтом (7) по часовой стрелке. После чего через заливочные отверстия (9) закачивают герметик.

Устройство герметизации дефектов оболочек космических объектов (КО) (вариант 2) состоит из пружинного прижима (2), в котором выполнено центральное отверстие (3). Прижим (2) снабжен ручкой (1) с отверстием для заливки (4). Внутренняя поверхность пружинного прижима (2) покрыта несмачиваемым герметиком составом (5). Ось отверстия для заливки (4) совпадает с осью отверстия прижима (3).

Устройство герметизации дефектов оболочек космических объектов (КО) (вариант 2) функционирует следующим образом: нажимом на ручку (1) пружинный прижим (2) надевают на ребра оболочки КО или другие его выступающие конструкции. Из прижимов можно составить любую мозаику, устанавливая их один рядом с другим, покрывая площадь, подлежащую ремонту.

Выполнение внутренней поверхности оснастки, установленной в зоне дефекта КО, покрытие ее внутренней поверхности несмачиваемым составом, и дегазация герметика перед заполнением в сочетании с отличительными конструктивными признаками устройств для реализации указанного способа (вариант 1 и вариант 2) - позволяют обеспечить достижение поставленной задачи - герметизацию дефектов (преимущественно, протяженных) оболочек космических объектов в условиях космического полета: невесомости и перепада давления от 5 - 20 мм рт.ст. внутри объекта до вакуума за бортом 10^-5 мм рт.ст.

При этом ремонт можно проводить со стороны более низкого давления и в условиях вакуума, а после ремонта объекта оболочка КО должна выдерживать наддув до нормального давления и держать его в течение требуемого времени. Возможно применение устройства и с внутренней стороны КО.

Изготовление устройств герметизации дефектов оболочек космических объектов (КО) не требует специальной технологии и оснастки. Комплектующие устройства по варианту 1 могут быть изготовлены токарно-фрезерным методом. Устройство по варианту 2 может быть изготовлено методом листовой штамповки с расточкой заливочного отверстия.