JPS62258292A - ロケツトタンク軽量断熱構造体 - Google Patents
ロケツトタンク軽量断熱構造体Info
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- JPS62258292A JPS62258292A JP10217886A JP10217886A JPS62258292A JP S62258292 A JPS62258292 A JP S62258292A JP 10217886 A JP10217886 A JP 10217886A JP 10217886 A JP10217886 A JP 10217886A JP S62258292 A JPS62258292 A JP S62258292A
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は液体酸素／液体水素ロケットタ／りに関するも
ので特に該ロケットタンクの軽量断熱構造に関する。
ので特に該ロケットタンクの軽量断熱構造に関する。
液体Ｍ８／ｆｆ体水素（以下、 Ｌｏｇ／ ＬＨ２と略
す）燃料は高推力が得られることから、人工衛展打上用
ロケットに実用されている。しかし、ＬＯＸ及びＬＨ！
はその沸点がそれぞれ約−１８４℃、約−２５３℃と極
めて低い丸め、ロケットタンクに充填された場合、蒸発
をできるだけ少なくするための断熱構造が必須であり、
性能、加工性及びコス゛トからこれまでに実用化された
ものは第２図〜第５図に示すようにほとんどが外部断熱
構造で、プラスチックフオーム単層か、強化プラスチッ
ク（ＦＲＰ）でプラスチックフオーム材を包み込んだも
のか、耐熱材（・アブレーテイプ・コーティング）をタ
ンク面に部分的に塗布したものｔプラスチックフオーム
で覆ったものである。
す）燃料は高推力が得られることから、人工衛展打上用
ロケットに実用されている。しかし、ＬＯＸ及びＬＨ！
はその沸点がそれぞれ約−１８４℃、約−２５３℃と極
めて低い丸め、ロケットタンクに充填された場合、蒸発
をできるだけ少なくするための断熱構造が必須であり、
性能、加工性及びコス゛トからこれまでに実用化された
ものは第２図〜第５図に示すようにほとんどが外部断熱
構造で、プラスチックフオーム単層か、強化プラスチッ
ク（ＦＲＰ）でプラスチックフオーム材を包み込んだも
のか、耐熱材（・アブレーテイプ・コーティング）をタ
ンク面に部分的に塗布したものｔプラスチックフオーム
で覆ったものである。
第２図に示したものにおいては、プライマ塗料５を塗布
したアルミ合金製タンク構造材２０表面にポリウレタン
を吹付発泡後、その極低温タイプのポリウレタンフォー
ム（以下、ＰＵＦと略す）６の表層を切削し、所定の厚
さにし次後、α１〜α５−厚さの薄い耐候性に優れ次塗
料７が塗布さｎている。
したアルミ合金製タンク構造材２０表面にポリウレタン
を吹付発泡後、その極低温タイプのポリウレタンフォー
ム（以下、ＰＵＦと略す）６の表層を切削し、所定の厚
さにし次後、α１〜α５−厚さの薄い耐候性に優れ次塗
料７が塗布さｎている。
この構造のものは、耐熱性が不十分なため、最高使用温
度を制限するか予め表層の焼損を見込んだ設計を行う必
兼がある。（サターン日−１１，Ｈ−１で実用化） ｇ３図に示したものにおいては、アルミ合金製タンク構
造材２の外面に極低温タイプのポリ塩化ビニルフオーム
９をガラス繊維布で栢強した接着剤（例えばガラスクロ
ス補強エポキシ樹月旨）８で接着し、表面にアフ゛レー
テ１ブ（Ａｂｌａｔｉｖｅ）材料１０を前述の接着剤８
で接着している。
度を制限するか予め表層の焼損を見込んだ設計を行う必
兼がある。（サターン日−１１，Ｈ−１で実用化） ｇ３図に示したものにおいては、アルミ合金製タンク構
造材２の外面に極低温タイプのポリ塩化ビニルフオーム
９をガラス繊維布で栢強した接着剤（例えばガラスクロ
ス補強エポキシ樹月旨）８で接着し、表面にアフ゛レー
テ１ブ（Ａｂｌａｔｉｖｅ）材料１０を前述の接着剤８
で接着している。
この構造のものは、構造′ＩＩＬ４ｉＩｋが少し鼠くな
り、を九加エコスト高となる。（アリア７で実用化）第
４図に示したものにおいては、アルミ合金製タンク構造
材２の外面にＦＲＰ（ガラス／フェノリック）１１でサ
ンドイッチとし７ｔｊ？ｆｔＰハニ力ム補強ＰＵＩＦ１
２製パネルを機械的に装着している。
り、を九加エコスト高となる。（アリア７で実用化）第
４図に示したものにおいては、アルミ合金製タンク構造
材２の外面にＦＲＰ（ガラス／フェノリック）１１でサ
ンドイッチとし７ｔｊ？ｆｔＰハニ力ム補強ＰＵＩＦ１
２製パネルを機械的に装着している。
この構造のものは、構造重量が重くなり、断熱性能も劣
る。（タイタンセントール）第５図に示し次ものにおい
ては、アルミ合金製タンク構造材２にシリコーン系アブ
レーテイプ材料１０ｔ一部分的に接着し、その上から極
低温タイプのポリイソシアヌレートを吹付発泡して極低
温タイプのポリインシアヌレート・フオーム（以下、Ｐ
ＩＦと略す）１４を形成している。
る。（タイタンセントール）第５図に示し次ものにおい
ては、アルミ合金製タンク構造材２にシリコーン系アブ
レーテイプ材料１０ｔ一部分的に接着し、その上から極
低温タイプのポリイソシアヌレートを吹付発泡して極低
温タイプのポリインシアヌレート・フオーム（以下、Ｐ
ＩＦと略す）１４を形成している。
この構造のものは表層ＰＩＦの焼損を見込んでおく必要
がある。（スペースシャトル外部タンク） 〔発明が解決しよりとする問題点〕 従来の断熱構造の中でＩ’ＵＦの上に薄い意料を塗布し
た第２図のものや、タンク面から断熱構造表面まで、極
低温特性に優れたＰＩＦで断熱層を形成した第５図のも
のでは、耐熱性が不足するため、その使用温度は最高２
００℃程度に制限されるか、局所的に高温となりプラス
チックフオームが焼損した場合にバックアツプ材として
密度が１２１７ｃｍ”以上のアブレーテイブ材料が必要
である。
がある。（スペースシャトル外部タンク） 〔発明が解決しよりとする問題点〕 従来の断熱構造の中でＩ’ＵＦの上に薄い意料を塗布し
た第２図のものや、タンク面から断熱構造表面まで、極
低温特性に優れたＰＩＦで断熱層を形成した第５図のも
のでは、耐熱性が不足するため、その使用温度は最高２
００℃程度に制限されるか、局所的に高温となりプラス
チックフオームが焼損した場合にバックアツプ材として
密度が１２１７ｃｍ”以上のアブレーテイブ材料が必要
である。
表面の耐熱性を上げるために表層にアブレーテイプ材料
を接着したものは、その密度（（Ｌ５〜２．０ ｆ／ａ
ｘ” ）が極めて大きいため、重量増加をきたしロケッ
トの性能を著しく損ない、その加工費も高額となる。
を接着したものは、その密度（（Ｌ５〜２．０ ｆ／ａ
ｘ” ）が極めて大きいため、重量増加をきたしロケッ
トの性能を著しく損ない、その加工費も高額となる。
このため極低温特性及び耐熱性に優れ、軽量で断熱性が
良好な低コスト断熱構造体が望まれている。本発明はこ
の要望に答え次ロケットタンクの軽量断熱構造体を提供
しようとするものである。
良好な低コスト断熱構造体が望まれている。本発明はこ
の要望に答え次ロケットタンクの軽量断熱構造体を提供
しようとするものである。
軽量断熱構造体を形成する方法として最も有用な方法は
プラスチックフオーム断熱材であるが、極低温特性（−
２５３℃で破断伸びて２％以上）と２００℃以上の耐熱
性ｔ−１層のプラスチックフオームで併せ持つことは極
めて困難である。
プラスチックフオーム断熱材であるが、極低温特性（−
２５３℃で破断伸びて２％以上）と２００℃以上の耐熱
性ｔ−１層のプラスチックフオームで併せ持つことは極
めて困難である。
本発明者らは、ロケットタンクのプラスチック７オーム
断熱材においては、−１５０℃以下の極低温に暴露され
る厚さは１０鱈以下であり、また表面が２００℃以上の
高温に暴露される時間は数分以下と極めて短いという事
実よシ、耐熱性・耐寒性の異なるプラスチックフオーム
を重ね合わせて、ロケットタンク外部断熱構造体とする
ことが合目的であるとの知見を得た。
断熱材においては、−１５０℃以下の極低温に暴露され
る厚さは１０鱈以下であり、また表面が２００℃以上の
高温に暴露される時間は数分以下と極めて短いという事
実よシ、耐熱性・耐寒性の異なるプラスチックフオーム
を重ね合わせて、ロケットタンク外部断熱構造体とする
ことが合目的であるとの知見を得た。
本発明は上記の知見に基づいて完成さｎたものである。
すなわち本発明は、ロケットタンク構造体の表面に極低
温タイプの第１のプラスチックフオームを設け、該第１
のプラスチックフオームよりも外部環境側に耐熱タイプ
の第２のプラスチックフオームを設けてなることを特徴
とする液体酸素／液体水素ロケットタンク断熱構造体で
ある。
温タイプの第１のプラスチックフオームを設け、該第１
のプラスチックフオームよりも外部環境側に耐熱タイプ
の第２のプラスチックフオームを設けてなることを特徴
とする液体酸素／液体水素ロケットタンク断熱構造体で
ある。
本発明の上記構成において、第１及び第２のプラスチッ
ク７オームとしては、かさ密度α０３〜（Ｌ Ｉ Ｑ
ｆ／ｅｓ”のＰＩＪｌＦ、ポリ塩化ビニルフオーム、Ｐ
工Ｆｔ−使用するのが好ましい。極低温タイプの第１の
プラスチック７オームとしては、ポリ塩化ビニル７オー
ム、Ｐ１７Ｆ、Ｗｏｏインデックス３５０以下のＰ工ｙ
金用いることができるが、ＮＣＯインデックス３５０以
下のＰＩＦが性能と加工性の面から最も好ましい。又一
般的に耐熱タイプの第２のプラスチックフオームとして
はＮｅｏインデックス４００〜１０ＱＯＯＰ工ｒが用い
られる。
ク７オームとしては、かさ密度α０３〜（Ｌ Ｉ Ｑ
ｆ／ｅｓ”のＰＩＪｌＦ、ポリ塩化ビニルフオーム、Ｐ
工Ｆｔ−使用するのが好ましい。極低温タイプの第１の
プラスチック７オームとしては、ポリ塩化ビニル７オー
ム、Ｐ１７Ｆ、Ｗｏｏインデックス３５０以下のＰ工ｙ
金用いることができるが、ＮＣＯインデックス３５０以
下のＰＩＦが性能と加工性の面から最も好ましい。又一
般的に耐熱タイプの第２のプラスチックフオームとして
はＮｅｏインデックス４００〜１０ＱＯＯＰ工ｒが用い
られる。
更に、断熱構造体の第１のプラスチック７オームが極低
温（〜−２５３℃）においてタンク構造体との接着部が
剥離を起こさないような極低温での引張り破断伸びの大
きいプラスチックフオーム、例えばＮＣＯインデックス
３５０以下のＰ工？で第２のプラスチック７オームが飛
昇時空力加熱やエンジンからの輻射加熱による焼損をで
きるだけ小さくする九めにＮＯＯインデックス４００〜
１０００のＰＩＦ′ｅ用いる組合せが最も好ましい。
温（〜−２５３℃）においてタンク構造体との接着部が
剥離を起こさないような極低温での引張り破断伸びの大
きいプラスチックフオーム、例えばＮＣＯインデックス
３５０以下のＰ工？で第２のプラスチック７オームが飛
昇時空力加熱やエンジンからの輻射加熱による焼損をで
きるだけ小さくする九めにＮＯＯインデックス４００〜
１０００のＰＩＦ′ｅ用いる組合せが最も好ましい。
本発明のロケットタンクの断熱構造体は２層以上のプラ
スチック７オームよ５１１Ｆ）、最内層は極低温下タン
ク材から剥離しないように極低温での破断伸びに優詐た
ものであシ、最外層は真空下、高温（２００℃以上）ま
で急速加熱されても表面が剥離したり、炭化浸食したり
断熱性能を損うようなりラックが発生しないような耐熱
性を持つものであるので理想的なロケットタンク用の断
熱構造体である。
スチック７オームよ５１１Ｆ）、最内層は極低温下タン
ク材から剥離しないように極低温での破断伸びに優詐た
ものであシ、最外層は真空下、高温（２００℃以上）ま
で急速加熱されても表面が剥離したり、炭化浸食したり
断熱性能を損うようなりラックが発生しないような耐熱
性を持つものであるので理想的なロケットタンク用の断
熱構造体である。
以下１本発明の一実施態様を第１図によって説明する。
図において、１はロケットタンク軽量断熱構造体、２は
ロケットタンク構造体、５はプライマ飲料、４は極低温
タイプのプラスチックフオーム、５は耐熱性タイプのプ
ラスチックフオームである。
ロケットタンク構造体、５はプライマ飲料、４は極低温
タイプのプラスチックフオーム、５は耐熱性タイプのプ
ラスチックフオームである。
第１図に示す如くアルミ合金よりなるＬＯＸ／ＩＪＨ２
Ｃ’ケットタンク構造材２０表面にエポキシ樹脂系のプ
ライマ塗料３ｆｔ塗布した後、下記第１表に示す物性を
有するＮｏ○インデックス２８０のＰ工？よりなる極低
温タイプのプラスチックフオーム４ｔ−約１５ｗ吹付発
泡して設け、該発泡面に同じく下記第１表に示す物性を
ＭするＮＣＯインデックス４５０のＰ工ｙよりなる耐熱
タイプのプラスチック７オーム５を約１゜ｌ吹付発泡に
よって形成させてロケットタンクａ量断熱構造体を作製
した。
Ｃ’ケットタンク構造材２０表面にエポキシ樹脂系のプ
ライマ塗料３ｆｔ塗布した後、下記第１表に示す物性を
有するＮｏ○インデックス２８０のＰ工？よりなる極低
温タイプのプラスチックフオーム４ｔ−約１５ｗ吹付発
泡して設け、該発泡面に同じく下記第１表に示す物性を
ＭするＮＣＯインデックス４５０のＰ工ｙよりなる耐熱
タイプのプラスチック７オーム５を約１゜ｌ吹付発泡に
よって形成させてロケットタンクａ量断熱構造体を作製
した。
第１表
この製作し九約０３００ｍの断熱構造体１ｔ−第６図に
示す試験装置に組み込みロケットタンク断熱構造体の打
上時を近似させた試験を行った。
示す試験装置に組み込みロケットタンク断熱構造体の打
上時を近似させた試験を行った。
′第６図中、符号１〜５はＭ１図に説明した通りのもの
であシ、６は真空槽、７は真空ポンプ、８は防熱ガード
、９は液体ヘリウム槽、１０は石英ランプ、１１は熱電
対、１２は温度計測装置である。
であシ、６は真空槽、７は真空ポンプ、８は防熱ガード
、９は液体ヘリウム槽、１０は石英ランプ、１１は熱電
対、１２は温度計測装置である。
試験するに当っては、真空ＷＩ６の内部を真空ポンプ７
で１トール以下に真空引きし、液体ヘリウム槽９には液
体ヘリウムを充填し、作製し＆断熱構造体１の極低温タ
イププラスチックフオーム４のタンク構造材２との界面
を極低温に冷却する。耐熱タイププラスチツク７オーム
５０表面全石英ランプ１０で少し加熱して、０℃近辺の
定常状態とする。
で１トール以下に真空引きし、液体ヘリウム槽９には液
体ヘリウムを充填し、作製し＆断熱構造体１の極低温タ
イププラスチックフオーム４のタンク構造材２との界面
を極低温に冷却する。耐熱タイププラスチツク７オーム
５０表面全石英ランプ１０で少し加熱して、０℃近辺の
定常状態とする。
次いで、石英ラング１０のパワーを規定の温度上昇（電
力加熱による）となるように急激に上げて、耐熱タイプ
プラスチック７オーム５の表面温度を約４００℃まで上
げて加熱を中止し、自然放冷させる。この時の断熱構造
体１０表面とタンク構造材２の温度は熱電対１１金介し
て温度計調装ｅ１２で記録する。
力加熱による）となるように急激に上げて、耐熱タイプ
プラスチック７オーム５の表面温度を約４００℃まで上
げて加熱を中止し、自然放冷させる。この時の断熱構造
体１０表面とタンク構造材２の温度は熱電対１１金介し
て温度計調装ｅ１２で記録する。
極低温タイプのプラスチックフオーム４のプライマ塗料
３との界面温度を約−２５３℃とし、耐熱タイプのプラ
スチックフオーム５０表面を約１トールの真空下石英ラ
ンプで約０℃から４００℃まで約１．５分で加熱し、４
００℃に達した時点でランプの電源を切り、自然放冷し
た。
３との界面温度を約−２５３℃とし、耐熱タイプのプラ
スチックフオーム５０表面を約１トールの真空下石英ラ
ンプで約０℃から４００℃まで約１．５分で加熱し、４
００℃に達した時点でランプの電源を切り、自然放冷し
た。
（４００℃から２００℃まで約１．５分で冷却）耐熱性
の効果を確認するためＷｏｏインデックス２８０のＰＩ
Ｐよりなる極低温タイプのプラスチックフオーム４だけ
で約２５鱈の断熱層を形成させた供試体も同一条件で試
験した。
の効果を確認するためＷｏｏインデックス２８０のＰＩ
Ｐよりなる極低温タイプのプラスチックフオーム４だけ
で約２５鱈の断熱層を形成させた供試体も同一条件で試
験した。
その結果第１図に示す如く２層のＰＩＦで試作し喪もの
は表面が僅かに変色し微細な表面クラックが発生し次だ
けで６つ友が、極低温タイプのプラスチツク７オーム４
単層による供試体は、試験時表面温度が約１７０℃位か
ら径５〜２０■×厚さ１〜２ｍの薄片がはがれ落ち、試
験後３〜５ｍ浸食された。
は表面が僅かに変色し微細な表面クラックが発生し次だ
けで６つ友が、極低温タイプのプラスチツク７オーム４
単層による供試体は、試験時表面温度が約１７０℃位か
ら径５〜２０■×厚さ１〜２ｍの薄片がはがれ落ち、試
験後３〜５ｍ浸食された。
プラスチックフオームの断熱施工方式は吹付発泡以外に
発泡体ブロックから切削加工したものを接着剤で接着す
る方法も可能である。更にプラスチック７オームは極低
温タイプと耐熱タイプの層の間に更に別のグレード材質
のものを重ね合せ３層以上にすることも可能である。
発泡体ブロックから切削加工したものを接着剤で接着す
る方法も可能である。更にプラスチック７オームは極低
温タイプと耐熱タイプの層の間に更に別のグレード材質
のものを重ね合せ３層以上にすることも可能である。
本発明によるロケットタンク軽量断熱構造体は極低温タ
イプのプラスチックフオームと耐熱性タイプのプラスチ
ックフオームを重ね合わせであるので、Ｌｏｗ／ＬＨ，
ロケットタンクが打上げ飛昇時遭遇する真空下、タンク
構造材側温度−２５３℃、断熱構造表面温度２００℃以
上の条件で高性能（軽量、高断熱性）な経済性の高い断
熱構造体である。
イプのプラスチックフオームと耐熱性タイプのプラスチ
ックフオームを重ね合わせであるので、Ｌｏｗ／ＬＨ，
ロケットタンクが打上げ飛昇時遭遇する真空下、タンク
構造材側温度−２５３℃、断熱構造表面温度２００℃以
上の条件で高性能（軽量、高断熱性）な経済性の高い断
熱構造体である。
第１図は本発明ロケットタンク軽量断熱構造体の一実施
態様を示す図、第２図〜第５図は従来の同種断熱構造体
の構成全説明するための図、第６図は断熱構造体の特性
を試験するための試験装置の概略を示す図である・
態様を示す図、第２図〜第５図は従来の同種断熱構造体
の構成全説明するための図、第６図は断熱構造体の特性
を試験するための試験装置の概略を示す図である・
Claims (1)
- ロケットタンク構造材の表面に極低温タイプの第１のプ
ラスチックフォームを設け、該第１のプラスチックフォ
ームよりも外部環境側に耐熱タイプの第２のプラスチッ
クフォームを設けてなることを特徴とする液体酸素／液
体水素ロケットタンク断熱構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61102178A JPH0726718B2 (ja) | 1986-05-06 | 1986-05-06 | ロケツトタンク軽量断熱構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61102178A JPH0726718B2 (ja) | 1986-05-06 | 1986-05-06 | ロケツトタンク軽量断熱構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62258292A true JPS62258292A (ja) | 1987-11-10 |
| JPH0726718B2 JPH0726718B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=14320425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61102178A Expired - Fee Related JPH0726718B2 (ja) | 1986-05-06 | 1986-05-06 | ロケツトタンク軽量断熱構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726718B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015029974A1 (ja) * | 2013-08-28 | 2015-03-05 | 三菱重工業株式会社 | 可撓性熱制御材料 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3009353B1 (en) * | 2013-08-28 | 2019-07-31 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Flexible thermal-control material, and production method therefor |
| GB2555773B (en) * | 2016-08-09 | 2019-06-12 | Mgi Thermo Pte Ltd | LNG Tank insulation system comprising polyurethane foam and impervious coating |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5122949A (en) * | 1974-08-19 | 1976-02-24 | Hitachi Ltd | Suiryokukikaino mizusuiryokuchosei oyobi kutentorukuchoseisochi |
| JPS53104418A (en) * | 1977-02-23 | 1978-09-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Liquid hydrogen tank |
-
1986
- 1986-05-06 JP JP61102178A patent/JPH0726718B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5122949A (en) * | 1974-08-19 | 1976-02-24 | Hitachi Ltd | Suiryokukikaino mizusuiryokuchosei oyobi kutentorukuchoseisochi |
| JPS53104418A (en) * | 1977-02-23 | 1978-09-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Liquid hydrogen tank |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015029974A1 (ja) * | 2013-08-28 | 2015-03-05 | 三菱重工業株式会社 | 可撓性熱制御材料 |
| JP2015063118A (ja) * | 2013-08-28 | 2015-04-09 | 三菱重工業株式会社 | 可撓性熱制御材料 |
| US10220967B2 (en) | 2013-08-28 | 2019-03-05 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Flexible thermal-control material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0726718B2 (ja) | 1995-03-29 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |