3. Выдача Заключения о подтверждении сроков использования неметаллических материалов в составе изделия ФГБ
В результате проведения данной работы составлено заключение о подтверждении сроков использования материалов, в котором приведены результаты анализа стойкости неметаллических материалов наружных поверхностей изделия ФГБ к воздействию факторов космического пространства (ФКП) за срок 10 лет полета. Оценка стойкости неметаллических материалов выполнялась на основе рассмотрения результатов лабораторных имитационных исследований в НИИЯФ МГУ с учетом результатов измерения потока УФ излучения и температуры на изделии ФГБ, а также литературных данных натурных и наземных испытаний материалов.
В соответствии с ТЗ проводились лабораторные испытания следующих материалов:
паста КПТ-8 ГОСТ 19783-82,
клей БФ-4 ОСТ 92-0949-74,
клей 88НП ТУ 38.105540-85,
ткань «Восход» РТ17-001-91 ТУ.
Стойкость материалов оценивалась по нормам стойкости, установленными ГОСТ 9.712-85 и приведенными в табл.1.
Таблица 1. Нормы стойкости полимерных материалов.
Характеристика показателя стойкости
|
Нормы стойкости,%
|
1
|
2
|
3
|
4
|
Механические свойства
|
-10
|
-25
|
-50
|
-75
|
Удельное электрическое сопротивление
|
-50
|
-75
|
-90
|
-99,9
|
Электрическая прочность
|
-30
|
-30
|
-50
|
-70
|
Теплопроводность
|
+10
|
+10
|
+50
|
+100
|
В соответствии с ТЗ оценивалась стойкость к воздействию следующих ФКП:
-поток атомарного кислорода (АК)-флюенс -1,6*1022см-2 , соответствующий максимальному флюенсу на наружной поверхности ФГБ при сроке полета 13 лет,
-вакуум-10-2 Па,
-УФ излучение,
-термоциклирование (ТЦ)
Указанные параметры ФКП воздействуют в условиях эксплуатации материалов в негерметичных открытых объемах (НГО). Материалы, открыто расположенные на поверхности изделия ФГБ подвергаются воздействию всех ФКП. Как показали натурные испытания [1, 2, 3] в органических материалах наибольшие повреждения вызывает АК, действие которого может усиливаться другими ФКП. Поэтому стойкость материала определяется прежде всего величиной флюенса АК, воздействующего на его поверхность.
При применении в негерметичных замкнутых объемах (НГЗ) воздействие могут оказывать вакуум, ТЦ и потоки ионизирующей радиации (Р), причем воздействие Р ослабляется наличием наружной стенки объема.
Воздействие УФ и АК носит поверхностный характер. При этом изменяются свойства поверхности, такие как термо-оптические, электро-физические, адсорбционные, а в тонких пленках и волокнах и физико-механические.
Радиационные воздействия на НГЗ обусловлены потоками электронов и протонов, значительная часть которого является низкоэнергетичной и в силу этого поглощается в наружном тонком слое материала. При этом величина поглощенной дозы в слое порядка 10 мкм на 1-2 порядка превышает дозу в глубине материала [1]. Следовательно, при наличии экрана толщиной свыше 100 мкм доза в самом материале соответственно уменьшается и не превосходит нескольких сотен Рад. Такой уровень не приводит к заметным изменениям свойств полимеров [2, 3]. Экран предотвращает также воздействие УФ и О. Исходя из проведенного анализа особенностей ФКП материалы в перечне, приведенном в таб. 2, были разделены на две группы А и Б по условиям эксплуатации.
Результаты оценки стойкости неметаллических материалов изделия приведены в таб. 2.
Отдельно дается оценка стойкости 4-х материалов, подвергнутых лабораторным испытаниям, при их использовании на НГО и НГЗ на срок 13 лет. Остальные типы материалов (поз.5-58 таб.2) более 13 лет эксплуатировались на изделии-аналоге 27 КС и исследовались в натурных и имитационных условиях. Положительные результаты использования на 27КС дают основание продлить до 13 лет срок их использования на изделии ФГБ, где флюенс АК существенно меньше. Что касается УФ экспозиции, то, как показывают данные измерений потоков УФ излучения на панелях «Компласт», максимальная наблюдаемая величина в среднем составляет в год 95 кдж см-2 (1340 кдж см-2 за 13 лет ), что меньше максимальной УФ экспозиции за 13 лет работы 27 КС (1550 кдж см-2).
Ниже дается оценка 4-х материалов (поз.1-4 табл.2), подвергнутых испытаниям на стойкость к АК, при имитации использования на НГО и НГЗ сроком 13 лет.
Паста КПТ-8 ГОСТ 19783-82
При воздействии потока АК на тепловой контакт, содержащий пасту КТП-8 его тепловое сопротивление увеличивается незначительно по мере роста флюенса. При флюенсе 1,6 1022см-2 его тепловое сопротивление возрастает на 8%, что ниже 1 нормы стойкости.
Таким образом результаты испытаний подтверждают возможность продления сроков использования пасты КТП-8 до 13 лет.
Клей БФ-4 ОСТ 92-0949-74,
Воздействие прямого потока АК приводит к очистке поверхности сетеполотна от клея БФ-4 уже при флюенсе 0,3 1022см-2. При дальнейшем росте флюенса наблюдается рост потерь массы, что свидетельствует об очистки от клея глубже расположенных слоев материала сетеполотна. Однако на задней поверхности сетеполотна, прилегающей к пластине держателя и экранированной самим сетеполотном от воздействия прямого потока АК, слой клея сохраняется при флюенсе 1,4 1022см-2. Таким образом, результаты испытаний показывают возможность продления срока использования клея БФ-4 для приклеивания сетеполотна на внешней поверхности изделия ФГБ до 13 лет.
Клей 88НП ТУ 38.105540-85
При экспозиции с эквивалентным флюенсом АК 0,3 1022см-2 на открытых участках слой клея почти полностью стравливается, а при флюенсе 1,6 1022см-2 подложка полностью очищается от клея.
В тоже время воздействие АК на слой клея, закрытый краном, не приводит к существенному изменению массы образцов и толщины слоя клея.
Таким образом, результаты испытаний показывают возможность продления срока использования материала 88 НП в качестве клея, нанесенного в зазоре между скрепляемыми им деталями на внешней поверхности изделия ФГБ до 13 лет.
Ткань «Восход» РТ17-001-91 ТУ.
При ускоренных испытаниях при воздействии АК на облученной части образцов наблюдается увеличение шероховатости поверхности. При эквивалентном флюенсе АК 1,6 1022 см-2 удельные потери массы составили 18 мг см-2, что соответствует потере 20% исходной массы. Рассмотрение кинетики потери массы показывает, что на начальном участке при флюенсе АК 0,3 1022 см-2 наблюдается более резкий рост удельных потерь массы, который затем замедляется. при экспозиции с флюенсом АК 0,3 1022см-2 , на экспонированных участках нити полностью разрушаются и разделяются на отдельные фрагменты без приложения внешних усилий. В тоже время под экраном, закрывающим от прямого действия быстрого АК, заметных изменений материала не наблюдается даже при флюенсе АК. 1,6 1022 см-2 , измеренном на поверхности экрана. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что ткань «Восход» на открытой поверхности под действием АК теряет прочность и при малых силовых нагрузках разрушается.
При применении в негерметичных замкнутых объемах (НГЗ), в частности под экранами, где флюенс АК в десятки раз меньше, допустимый срок эксплуатации может быть увеличен до 13 лет.
Результаты оценки стойкости неметаллических материалов представлены в табл. 2.
Таблица 2. Ведомость применения неметаллических материалов наружной поверхности изделия ФГБ
№п.п
|
Наименование, марка материала, НТД
|
Назначение
|
Условия эксплуатации, НГО / НГЗ, пределы ТЦ в С0, плотность защиты г*см-2.
|
Группа ФКП,
|
Определяющие свойства
|
Степень ухудшения определяющего свойства в конце срока
|
Обоснование
|
Примеча-ние
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
1
|
Паста кремнийорганическая КПТ-8 ГОСТ 19783-74
|
Теплопроводящая
|
НГ0, -50+120
|
Б
|
М
|
<10%
<1%
|
ЛИ, 2, 3
|
13лет
|
2
|
Клей БФ-4 Гост 12172-74
|
Фиксация сетеполотна
|
НГО-50+120
|
Б
|
сдв-
р-
отр-
М
|
<10%
<10%
<10%
<1%
|
ЛИ, 2, 3,
|
13лет
|
3
|
Клей 88НП ТУ 38-105540-85
|
Вспомогат. Склеивание не силовое
|
НГО-50+120
|
Б
|
сдв-
р-
отр-
М
|
<10%
<10%
<10%
<1%
|
ЛИ, 2, 3,
|
13лет
|
4
|
Ткань «Восход»- РТ17-001-91 ТУ
|
Для формирования БКС
|
НГЗ, -50+50, 0,01
|
А
|
Р
|
75%
|
ЛИ, 1-4,
|
13лет
|
5
|
Нить капроновая 7К ОСТ 17-330-84
|
Вспомогат. (для сшивки ЭВТИ и бандажа кабеля)
|
НГЗ, , -50 +50
|
А
|
-М
|
<1%
|
ЛИ,
5
|
13лет
|
6
|
Ткань кремнеземная КТ-11-ТО ТУ 5952-151-05786904-99
|
Вспомогательн. (защита датчиков от мех повр, крепл. БКС)
|
НГО, +50С -50С, 0,4
|
Б
|
М
|
<1%
|
ЛИ,
5
|
13лет
|
7
|
Лента кремнеземная КЛ-11 ТУ 6-48-51-90
|
Вспомогат. (крепление матов ЭВТИ и др. элементов)
|
НГО, +50С -50С
|
Б
|
М
|
<1%
|
ЛИ,
5
|
13лет
|
8
|
Ткань НТ-7
|
Формирование чехлов
|
НГЗ, , -50 +50
|
А
|
М
|
<1%
|
ЛИ,
5
|
13лет
|
9
|
Прессматериал ФК24А ТУ38-124120-79
|
Конструкционный термопласт
|
НГЗ, -50+50
|
А
|
сж-
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
10
|
Прессматериал ДСВ-2Г-2м Лак ЭП-730
|
Конструкционный термопласт
|
НГЗ, -50+50
|
А
|
сж-
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
11
|
Материал неорганический высокотемпературный АФТ-2П ОСТ 92-1417-79
|
Конструкционный
|
НГЗ, -, -50+50
|
А
|
сж-
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
12
|
Пеногерметик кремнийорганический ВПГ-2Л
ОСТ 92-1006-77
|
Фиксация проводов
|
НГЗ, -50+50
|
А
|
сдв-
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
13
|
Компаунд Виксинт К-68 ТУ 38.103508-81
|
Конструкционный термопласт
|
НГЗ, 0,01,
-50+50
|
А
|
отр-
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
14
|
Шнур ШС-2 плетеный ТУ 17-09-151-84
|
Вспомогательный. Бандаж
|
НГЗ, 0,01,
-50+50
|
А
|
М-
|
<1%
|
2, 3
|
13лет
|
15
|
Шнур-чулок технический ШЧХБ13лет
|
Вспомогательный
|
НГЗ. -30+30
|
А
|
М-
|
<1%
|
2, 3
|
13лет
|
16
|
Застежка текстильная
|
Вспомогат. (крепление матов ЭВТИ к корпусу)
|
НГЗ, -50 +50, 0,01
|
А
|
М
|
<25%
|
ЛИ
|
13лет
|
17
|
Лента ЛЭС ГОСТ 5937-81
|
Вспомогат. (крепление кабеля и ЭВТИ) бобышек)
|
НГО, -50+120
|
Б
|
P
ΔМ
|
<10%
0
|
ЛИ
|
13лет
|
18
|
Лакостеклоткань ЛСК-155/180
|
Вспомогат. (обмотка кабеля)
|
НГЗ, -50+50, 0,01
|
А
|
ΔМ
|
<10%
|
ЛИ
|
13лет
|
19
|
Лента СТЭЛ-20 ТУ 17-09-09-1431-83
|
Вспомогательная
|
НГЗ, -50+50, 0,01
|
А
|
ΔМ
|
<25%
|
ЛИ
|
13лет
|
20
|
Лента ЛТК ТУ 17 44-4649-80
|
Вспомогат. (крепление матов ЭВТИ к корпусу)
|
НГЗ, -50+50, 0,01
НГО
|
А
Б
|
М
|
<25%
<50%
|
ЛИ
|
12 лет
|
21
|
Шнур технический ШКП ГОСТ 2297-90
|
Вспомогательный
|
НГЗ, -50+50, 0,01
|
А
|
М
|
<50%
|
ЛИ
|
13лет
|
22
|
Ткань С-103 артикул 56004 ГОСТ 18428-89
|
Вспомогательная (для изготовления чехлов)
|
НГЗ, -50+50, 0,01
|
А
|
М
|
<75%
|
ЛИ
|
13лет
|
23
|
Лента ЛТАР
|
Вспомогательная. (крепление матов ЭВТИ к корпусу)
|
НГЗ, -50+50, 0,01
|
А
|
М
|
<50%
<10%
|
ЛИ
|
13лет
|
24
|
Ткань стеклянная электроизоляционная ЭЗ-100 ГОСТ 19907-83
|
Вспомогат. (облицовка теплоизоляции)
|
НГЗ, -50+50, 0,01
|
А
|
P
|
<25%
|
2, 3
|
13лет
|
25
|
Шнур-чулок электротехнический АСЭЧ (8) ТУ 1744-5873-77
|
Вспомогательный (для наложения бандажа на кабель)
|
НГЗ, 0,03, , -50+50
|
А
|
Р
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
26
|
Клей герметик кремнийорганический Эластосил 137-242 ТУ 6-02-1-458-88
|
|
НГЗ, -50+50
|
А
|
сдв-
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
27
|
Клей К-300-61 ОСТ 92-0949-74
|
Склеивание (не силовое)
|
НГЗ, -50+50, 0,01
|
А
|
отр-
сдв-
р-
|
<10%
<10%
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
28
|
Заливочная композиция ЗК-1 ОСТ 92-5156-90
|
Герметизация зазоров
|
НГЗ, -50 +50, 0,03
|
А
|
М
|
<1%
|
2, 3
|
13лет
|
29
|
Лента полиэтиленовая с липким слоем ПЭГОСТ 20477-86
|
Вспомогат. (для крепления пленки ПЭТФ)
|
НГЗ, , -50 +50, 0,5
|
А
|
Р
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
30
|
Лента слеивающая ЛТ-38 ТУ 6-17-626-79
|
Вспомогат. (для склеивания пленки ПЭТФ)
|
НГЗ, -50 +50, 0,5
|
А
|
Р
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
31
|
Пленка ПЭТФ-ДА металлизированная марки К 12 мкм
|
Облицовка теплоизоляции
|
НГЗ, -50 +50, 0,5
|
А
|
М
|
<1%
|
1-4
|
13лет
|
32
|
Компаунд ЭЗК-6 ОСТ 92-1006-77
|
Заливка соединителей
|
НГЗ, , -50 +50, 0,01
|
А
|
Е
М
|
<10%
<1%
|
2, 3
|
13лет
|
33
|
Пенокомпаунд УП-4-258М ТУ 6-10-80-91
|
Заливка соединителей
|
НГЗ, -50 +50, 0,4
|
А
|
Е
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
34
|
Теплоизоляц. Материал ЭВТИ-Е-14 ОСТ92-0918-70
|
Теплоизоляционный
|
НГ3, -50+50,
|
А
|
α
ε
R
|
+100%
<10%
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
35
|
Клей 88СА ТУ 38.1051760-89
|
Склеивание (не силовое)
|
НГЗ, -50 +50, 0,01
|
А
|
сдв-
р-
отр-
М
|
<10%
<10%
<10%
<1%
|
2, 3
|
13лет
|
36
|
Клей ВК-9 ОСТ 92-0949-74
|
Фикс. резб. Соед., склеив. не силов.
|
НГЗ, 0,01, -50+50
|
А
|
сдв-
р-
отр-
М
|
<10%
<10%
<10%
<1%
|
2, 3
|
13лет
|
37
|
Прессматериал ДСВ-2р-2м ГОСТ17478-72
Термовакуумное покрытие Al+ГМДС
|
Конструкционный термопласт
|
НГО, -50+120
|
Б
|
сж-
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
38
|
Нить кремнеземная КИС 6-180 ТУ 6-48-52-90
|
Вспомогательная (для крепления матов ЭВТИ)
|
НГО, -50+120
|
Б
|
р-
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
39
|
Нить кремнеземная КПСБ-180 ТУ 6-48-52-90
|
Для крепления датчиков
|
НГО, -50+120
|
Б
|
р-
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
40
|
Резина ИРП-1275 ОСТ В38.0525-85
|
Вспомогательная.( защита кабелей)
|
НГО, -50+120
|
Б
|
ΔH
|
<300 мкм
|
2, 3
|
13лет
|
41
|
Трубка Радпласт Т-2 ТУ6-19-299-86
|
Вспомогательное (для формирования БКС нанесение маркировки)
|
НГО, -50+120
|
Б
|
ΔH
|
<300 мкм
|
2, 3
|
13лет
|
42
|
Герметик Виксинт У-2-28 ТУ 38.303-04-04-90
|
Внутришовная герметизация
|
НГЗ, -50+50
|
А
|
сдв-
отр-
Е
М
|
<10%
<10%
<10%
<1%
|
2, 3,
|
13лет
|
43
|
Ткань кремнеземная КТ-12-ТО ТУ 5952-151-05786904-99
|
Вспомогательн. (защита датчиков от мех повр, крепл. БКС)
|
НГО, -50+120
|
Б
|
Р
М
|
<10%
<1%
|
2, 3
|
13лет
|
44
|
Нитки стеклянные БС-7-36 ТУ 6-12-07-14-82
|
Вспомогат. (для сшивки тканей)
|
НГО -50+120
|
Б
|
Р
|
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
45
|
Лента кремнеземная КЛ-12 ТУ 6-48-51-90
|
Вспомогат. (крепление матов ЭВТИ и др. элементов)
|
НГО, -50+120
|
Б
|
М
Р
|
<1%
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
46
|
Трубка Ф-4Д ГОСТ 22056-76
|
Вспомогат. (для защиты от повреждений)
|
НГО, -50+120
|
Б
|
М
|
1-5%
|
2, 3
|
13лет
|
47
|
Лента ЛЭТСАР КП-0,2 ТУ 38. 103171-80
|
Вспомогат. (для формирования БКС)
|
НГ0, -50+120
|
Б
|
Р
|
<25%
|
2, 3
|
13лет
|
48
|
Теплоизоляц. Материал ЭВТИ-2В ОСТ92-1380-83 ОСТ92-1381-83
|
Теплоизоляционный
|
НГО, -50+120
|
Б
|
α
ε
R
|
+100%
<10%
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
49
|
Ткань стекляная ТСОН-СОТМ «бу» ТУ 5952-001-17547599-94
|
Вспомог. (облицовка матов ЭВТИ)
|
НГО, -50+120
|
Б
|
α
ε
|
+100%
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
50
|
Герметик анаэробный Анатерм-8К ТУ6 02-6-88 ОСТ 92-1005-84
|
Фиксация резьбовых соединений
|
НГО,-50+120
|
Б
|
сдв-
М
|
<10%
<1%
|
2, 3
|
13лет
|
51
|
Сетеполотно СС-1РУ-4-9*9 ТУ 006-02066477-95
|
Конструкционю (крепление ФЭП)
|
НГО, -50+120
|
Б
|
P
ΔH
|
<10%
0
|
2, 3
|
13лет
|
52
|
Нить крученая аримидная ТУ-6-06-9-37-83
|
Крепление датчиков Вспомогат. (бандаж БКС
|
НГО, -50+120
|
Б
|
P
|
-90%
|
1-4
|
13лет
|
53
|
Стеклопластик ВПС-7 ОСТ 92-0956-74
|
Конструкционный теплоизолятор
|
НГО, -50+120
|
Б
|
сж-
и-
Еи-
|
<10%
<10%
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
54
|
Герметик анаэробный Анатерм-127 ТУ 6-01-1304-85 ОСТ 92-1005-84
|
Фиксация резьбовых соединений
|
НГО, -50+120
|
Б
|
сдв-
отр-
М
|
<10%
<10%
<1%
|
2, 3
|
13лет
|
55
|
Лента склеивающая ЛТ-19 ТУ 6-17-626-79
|
Вспомогат. (обмотка кабеля)
Вспомогат. (защита от мех. поврежд. проводов)
|
НГЗ, -50+50
|
А
|
P
|
-25%
|
2, 3,
|
13лет
|
56
|
Стеклотекстолит КАСТВ-25.0 ГОСТ 10292-74
Лак Эп-730
Термовакуумное покрытие Al+ГМДС
Лак ЭП-140
|
Конструкционный термопласт
|
НГО, -50+120
|
Б
|
сж-
|
<10%
|
2,3
|
13лет
|
57
|
Клей К-153 ОСТ 92-0949-74
|
Контровка резьбы
|
НГО, -50+120
|
Б
|
М
|
<1%
|
2, 3
|
13лет
|
58
|
Пенопласт ПС-1-100 ТУ 6-05-1278-87
|
Конструкц. (не нагружен)
|
НГ0,-50+120
|
Б
|
М
сж-
|
<1%
<10%
|
2, 3
|
13лет
|
Обозначения
НГО- негерметичный открытый объем, НГЗ- негерметичный замкнутый объем,
А-воздействие ФКП: В, ТЦ и Р, Б-воздействие ФКП: В, ТЦ, Р, УФ, АК,
ЛИ-лабораторные испытания, Р-разрывная нагрузка,
Р0-разрывная нагрузка при обрыве петли, сж-предел прочности при сжатии,
отр-предел прочности при отрыве, и-предел прочности при изгибе,
Еи-модуль упругости при изгибе, р-предел прочности при разрыве,
сдв-предел прочности при сдвиге, р-предел прочности на сдвиг при трении,
-коэффициент теплопроводности, Е-пробивная напряженность эл.поля,
α-интегральный коэффициент поглощения солнечного света, ε-степень черноты,
R-тепловое сопротивление, -электропроводность,
Н-толщина.
ВЫВОДЫ
На основании результатов натурных и стендовых испытаний, анализа положительного опыта эксплуатации материалов наружных поверхностей изделия-аналога 27 КС, материалы изделия ФГБ сохраняют работоспособность в указанных пределах изменения свойств и сроке эксплуатации 15 лет.
По данным результатов испытаний и исходя из эксплуатации изделия 10 лет подтверждается гарантийный срок эксплуатации материалов в изделии на срок 15 лет.
|
