Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
В ближайшие годы в ходе освоения космического пространства потребуются конструкции большого объема (более 100 м3), предназначенные для размещения персонала, технологического и энергетического оборудования, складирования продуктов питания, компонентов ракетного топлива, рабочих сред, организации оздоровительной деятельности, выращивания сельскохозяйственной продукции и т. д. В числе магистральных научно-технических решений в этой области выделяются трансформируемые конструкции с многофункциональной надувной оболочкой. В известных проектах надувная оболочка выполняется многослойной [1].
В ракетно-космической технике нашли применение пористые материалы, такие как пенополиуретаны. В работе исследуемый материал используется в качестве проставок между слоев баллистической защиты из арамидной ткани оболочки гипотетического надувного модуля [2]. В составе оболочки материал выполняет как функцию гашения энергии осколков, так и функцию теплоизолятора.
При доставке в космос оболочка должна компактно укладываться под обтекатель, а ее отдельные слои должны обладать необходимой гибкостью и допускать автоматическое бездефектное развертывание. В частном случае материал оболочки используется в условиях, когда он подвергается воздействию внешней нагрузки. Например, на этапах развертывания надувной оболочки модуля орбитальной станции в космосе — довольно длительный процесс, при котором материал находится в разной степени сжатия. При разработке структурной концепции и определении параметров надувной оболочки модуля важно знать, как характеристики материала, в частности теплофизические, зависят от приложенного давления.
Известные марки пенополиуретанов имеют плотность от 15 до 100 кг/м3 и пригодны для работы в интервале температур от +150 °С до –180 °С. Они обладают сравнительно низкой теплопроводностью 0,01–0,03 Вт/(м·К), однако при приложении нагрузки они уплотняются и их термическое сопротивление изменяется. Так же, в процессе сжатия, изменяется геометрия пор пористого материала, что вносит вклад в процесс теплообмена в слое материала [3].
Для исследования влияния пористой структуры материала на его теплопроводность выбран комбинированный подход, сочетающий визуальную регистрацию изменения геометрии пор под переменной сжимающей нагрузкой и экспериментальное исследование теплопроводности материала, с нагревом его под воздействием точной нагрузки на образец, контролем толщины, и, следовательно, плотности сжимаемого материала [4].
Наблюдение за изменением пористой структуры материала под действием сжимающей нагрузки производится с помощью оптического микроскопа с использованием программного обеспечения для цифровой визуализации и измерений геометрических параметров пор.
Для экспериментального исследования зависимости тепловых свойств теплоизолятора от изменения плотности при последовательном сжатии в условиях нагрева выбран прибор, который оснащен опцией переменной нагрузки и может быть использован для измерения эффекта с помощью регистрации теплового потока изоляционного материала в зависимости от давления плиты. Сжатие образца в большинстве случаев приводит к изменению теплопроводности, данные, полученные из серии измерений, дают кривую зависимости теплового сопротивления от приложенного давления [5].
В результате анализа и сопоставления полученных данных сделан вывод о влиянии пористой структуры на теплопроводность материала. Полученные данные представляют ценность при разработке структурной концепции и облика гибридной оболочки космического модуля с учетом особенностей развертываемой конструкции.
