Теплозащитные днища (донная защита)

Теплозащитные днища (донную защиту), экраны, а также отражательные устройства применяют для защиты конструкции РБл при старте, в полете и при разделении ступеней от сило­вого воздействия и воздействия лучистых и конвективных те­пловых потоков струй работающих РД.

Теплозащитные днища и экраны устанавливают по нижнему торцу РБл. В процессе старта РН они воспринимают ударно-вол­новые и импульсные нагрузки, обусловленные взаимодействием струй РД с элементами стартового сооружения, а также возврат­ные тепловые потоки, а на траектории выведения – лучистые и конвективные тепловые потоки от струй работающих РД. Типо­вой пакет теплозащиты, применяемый в РН, состоит из двух слоев:

– наружного, допускающего воздействие высокой темпера­туры в течение заданного времени;

– внутреннего, имеющего низкий коэффициент теплопровод­ности.

Толщину наружного слоя выбирают с учетом обеспечения на контактной поверхности с внутренним слоем температуры, га­рантирующей его работоспособность в течение всего времени полета РН, а толщину внутреннего слоя – из условия выдерживания заданной температуры на силовой конструкции.

Теплоза­щитное покрытие соединяют с силовой конструкцией с помощью клея и дополнительного механического крепления специальными болтами, имеющими тепловую защиту головок. Швы между панеля­ми теплозащитного покрытия закладывают специальными термо­стойкими герметиками и элементами, отличающимися высокой эро­зионной стойкостью. Толщину покрытия делают переменной в со­ответствии с законом распределения теплового потока по поверхности и изменения его по времени.

В некоторых случаях конструкция донной защиты может выполняться трехслойной. Наружный слой экрана теплозащиты делают из материала с высокой отражательной способностью, например, полированной нержавеющей стали и даже позолоченными. В некоторых случаях наружный слой полностью или частично принудительно охлаждается изнутри жидкостью.

Топливные баки для жидкого водорода для снижения потерь на испарение при нахождении ракеты на ПУ и в полете покрываются теп­лоизоляцией. Даже при этом потери на испарение на стартовой пози­ции и в полете достигает до 6% в час и при этом уменьшаются темпе­ратурные напряжения в оболочке бака вследствие снижения перепада температур на внутренней и наружной поверхности оболочки.

Теплоизоляция наносится с наружной стороны бака, выполня­ется в виде сотовой конструкции из стеклопластика; соты внутри заполняются пенистым заполнителем. Соты наносятся на оболочку бака, предварительно оклеенную высокопрочным слоем КМ (на­пример, нейлоном). С наружной стороны на соты наносится слой герметизирующего КМ. Этот слой препятствует проникновению воздуха внутрь теплоизоляции во избежание фракционного сжиже­ния и образования конденсированного кислорода, существенно по­вышающего взрывоопасность. Для удаления попавшего внутрь теп­лоизоляции воздуха, полость теплоизоляции может продуваться ге­лием от начала захолаживании до старта, для чего используются системы продувки и вентиляции на СК.

Однако продувка гелием значительно ухудшает теплоизоляци­онные свойства теплоизоляции (порядка в 4 раза).