RU43712U1

RU43712U1 - MICROELECTRON RECORDER PROTECTION DEVICE

Info

Publication number: RU43712U1
Application number: RU2004129067/22U
Authority: RU
Inventors: Е.Ф. Фурмаков; О.Ф. Петров; Ю.В. Маслов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Техприбор"
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2005-01-27

Abstract

Полезная модель относится к средствам защиты микроэлектронных регистраторов информации и может быть использовано в защищенных бортовых накопителях полетной информации самолетов и вертолетов. Устройство для защиты микроэлектронного регистратора позволяет обеспечить сохранность микроэлектронного регистратора при комплексном воздействии на него внешних разрушающих факторов: механических ударов, перегрузок, вибровоздействий, статических давлений, а также огневых факторов с временем воздействия до 1 часа при всестороннем охвате пламенем с температурой до 1100°С. Помимо этого, полезная модель обеспечивает сохранность накопленной информации после длительного, до 10 часов, воздействия тлеющего горения с температурой до 260°С. Защита микроэлектронного оборудования от разрушающих факторов, согласно полезной модели, осуществляется посредством многослойной оболочки, содержащей последовательно расположенные вглубь защитные слои: наружный, промежуточный и внутренний, а также биморфное теплозащитное покрытие на внешней поверхности наружного слоя, причем каждый слой и покрытие выполняют определенную защитную функцию. Биморфное теплозащитное покрытие, предназначенное для пассивной теплозащиты сохраняемого микроэлектронного регистратора, обеспечивает ее благодаря резкому увеличению объема и степени пористости материала покрытия при тепловом воздействии пламенем на него, приводящем к существенному возрастанию толщины и теплового сопротивления покрытия. Наружный слой предназначен для обеспечения ударожаропрочности защитной оболочки за счет высокой механической и The utility model relates to the means of protecting microelectronic information recorders and can be used in protected airborne flight information storage devices for aircraft and helicopters. A device for protecting a microelectronic recorder can ensure the safety of a microelectronic recorder when exposed to external destructive factors: mechanical shocks, overloads, vibration, static pressures, as well as fire factors with exposure times of up to 1 hour with comprehensive flame coverage with temperatures up to 1100 ° C. In addition, the utility model ensures the safety of the accumulated information after a long, up to 10 hours, exposure to smoldering combustion with a temperature of up to 260 ° C. Protection of microelectronic equipment from destructive factors, according to the utility model, is carried out by means of a multilayer shell containing protective layers successively located deep into: outer, intermediate and inner, as well as a bimorph heat-shielding coating on the outer surface of the outer layer, each layer and coating having a specific protective function. A bimorph thermal protection coating intended for passive thermal protection of a stored microelectronic recorder provides it due to a sharp increase in the volume and porosity of the coating material upon thermal exposure to a flame, which leads to a significant increase in the thickness and thermal resistance of the coating. The outer layer is designed to provide impact and heat resistance of the protective shell due to the high mechanical and

тепловой стойкости металлов, из которых изготовлен наружный слой. Промежуточный слой, предназначенный для пассивной теплозащиты сохраняемого микроэлектронного регистратора, выполняет функции теплоизолятора за счет низкой теплопроводности огнеупорного сухого пористого материала, формирующего этот слой. Внутренний слой обеспечивает активную теплозащиту микроэлектронного регистратора.thermal stability of the metals of which the outer layer is made. The intermediate layer, designed for passive thermal protection of the stored microelectronic recorder, acts as a heat insulator due to the low thermal conductivity of the refractory dry porous material forming this layer. The inner layer provides active thermal protection of the microelectronic recorder.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к средствам защиты микроэлектронного оборудования от внешних разрушающих факторов, таких, как высокотемпературные огневые воздействия, ударные перегрузки, статические давления, а также от длительного воздействия повышенной температуры, и может быть использовано, например, при создании защищенных бортовых накопителей полетной информации для самолетов и вертолетов, а также защищенных накопителей информации для других транспортных средств: тепловозов, судов, автомобилей и пр.The proposed utility model relates to the protection of microelectronic equipment from external destructive factors, such as high-temperature fire, shock overload, static pressure, and also from prolonged exposure to elevated temperature, and can be used, for example, to create protected on-board flight information storage devices for airplanes and helicopters, as well as secure storage devices for other vehicles: diesel locomotives, ships, cars, etc.

Известно устройство для защиты микроэлектронного оборудования от воздействия высокой температуры (см. патент РФ №2042294, Н 05 К 7/20, 1995 г.).A device is known for protecting microelectronic equipment from high temperatures (see RF patent No. 2042294, H 05 K 7/20, 1995).

В известном устройстве защищаемый микроэлектронный регистратор размещен в герметичном контейнере, соединенном с системой подачи и циркуляции охлаждающей диэлектрической жидкости, испарение которой на внутренних поверхностях стенок герметичного контейнера и наружных поверхностях микроэлектронного регистратора приводит к охлаждению последнего и защищает его от перегрева.In the known device, the protected microelectronic recorder is placed in an airtight container connected to the supply and circulation system of a cooling dielectric fluid, the evaporation of which on the inner surfaces of the walls of the sealed container and the outer surfaces of the microelectronic recorder leads to cooling of the latter and protects it from overheating.

Недостатком известного устройства является необходимость использования дополнительной системы подачи и циркуляции охлаждающей жидкости, что увеличивает размеры защитного устройства, снижает его надежность и затрудняет использование в качестве бортовой аппаратуры транспортного средства.A disadvantage of the known device is the need to use an additional system for supplying and circulating coolant, which increases the size of the protective device, reduces its reliability and makes it difficult to use the vehicle as on-board equipment.

Также известно устройство для механической и тепловой защиты микроэлектронного оборудования, представляющее собой блок накопления информации БНИ, входящий в состав системы диагностики и контроля СДК-8, предназначенной для регистрации полетной информации вертолетов (см. Руководство по технической эксплуатации 6Т1.412.001РЭ. Система A device for mechanical and thermal protection of microelectronic equipment is also known, which is a BNI information storage unit that is part of the SDK-8 diagnostic and control system for recording flight information of helicopters (see Technical Manual 6T1.412.001RE. System

диагностики и контроля СДК-8, с.32. Изд. ОАО «Техприбор», СПб, 2001 г.).Diagnostics and control SDK-8, p.32. Ed. JSC Techpribor, St. Petersburg, 2001).

Указанное устройство представляет собой защитную слоистую оболочку, окружающую защищаемый объем, в котором размещен сохраняемый микроэлектронный регистратор - твердотельная карта памяти, предназначенная для регистрации полетной информации вертолета.The specified device is a protective layered shell surrounding the protected volume, in which the stored microelectronic recorder is located - a solid-state memory card designed to record helicopter flight information.

Защитная слоистая оболочка состоит из внешнего кожуха блока и двух защитных слоев: наружного и внутреннего, каждый из которых выполняет определенную защитную функцию. Наружный слой защитной оболочки, выполненный из огнестойкого теплоизолирующего пористого материала, предназначен для пассивной теплозащиты сохраняемого регистратора после аварии вертолета, сопровождаемой пожаром, при воздействии на блок внешнего одностороннего теплового потока с температурой пламени до 1100°С.The protective laminate consists of an outer casing of the block and two protective layers: outer and inner, each of which performs a specific protective function. The outer layer of the protective shell made of flame-retardant heat-insulating porous material is intended for passive heat protection of the stored recorder after a helicopter accident accompanied by a fire when an external one-way heat flow with a flame temperature of up to 1100 ° C is exposed to the unit.

Наружный слой защитной оболочки обеспечивает пассивную теплозащиту сохраняемого регистратора путем создания на толщине слоя теплоизолирующего материала перепада температуры, позволяющего поддерживать в течение 30 минут температуру внутренней поверхности слоя, не превышающую 150°С, при температуре внешней поверхности слоя 1100°С.The outer layer of the protective shell provides passive thermal protection of the stored recorder by creating a temperature difference on the thickness of the layer of heat-insulating material, which allows maintaining for 30 minutes the temperature of the inner surface of the layer, not exceeding 150 ° C, at a temperature of the outer surface of the layer of 1100 ° C.

Внутренний слой защитной оболочки представляет собой массивный металлический корпус, выполненный из ударожаропрочных металлических сплавов, и предназначенный для защиты сохраняемого регистратора в момент аварии от внешних разрушающих механических факторов.The inner layer of the protective shell is a massive metal case made of impact-resistant metal alloys and designed to protect the stored recorder at the time of the accident from external destructive mechanical factors.

Наружный и внутренний слои защитной слоистой оболочки размещены внутри внешнего тонкостенного металлического кожуха, на внешнюю поверхность которого нанесены опознавательные знаки и предупредительные надписи, облегчающие поисковые работы по обнаружению блока накопления информации The outer and inner layers of the protective laminate are placed inside the outer thin-walled metal casing, on the outer surface of which there are identification marks and warning signs that facilitate search work on the detection of the information storage unit

(т.н. «черного ящика») после аварии, не сопровождаемой пожаром.(the so-called “black box”) after an accident not accompanied by a fire.

Известное устройство надежно выполняет защиту размещенной в защищаемом объеме твердотельной микроэлектронной карты памяти от воздействия внешних механических разрушающих факторов, а также от одностороннего, т.е. направленного только на одну из сторон внешнего кожуха, высокотемпературного воздействия, но не в состоянии обеспечить тепловую защиту при всестороннем огневом воздействии на кожух с температурой 1100°С в течение 30 минут.The known device reliably protects a solid-state microelectronic memory card located in a protected volume from external mechanical destructive factors, as well as from one-sided, i.e. aimed at only one side of the outer casing, high-temperature exposure, but not able to provide thermal protection with comprehensive fire exposure to the casing with a temperature of 1100 ° C for 30 minutes.

Указанный недостаток не позволяет использовать известное устройство на новых и модернизированных вертолетах, так как, в соответствии с отраслевым стандартом (см. ОСТ 1 01080-95. Устройства регистрации бортовые с защищенными накопителями, п.6.2.11, с.11), тепловое воздействие пламенем на защищенный накопитель информации должно быть всесторонним, т.е. направленным на блок со всех шести сторон.This drawback does not allow the use of the known device on new and modernized helicopters, since, in accordance with the industry standard (see OST 1 01080-95. On-board recording devices with protected drives, clause 6.2.11, p.11), thermal effect flame to a secure storage device must be comprehensive, i.e. aimed at the block from all six sides.

Данный недостаток преодолен в наиболее близком к заявленному и принятом за прототип устройстве, основанному на создании вокруг сохраняемого микроэлектронного регистратора защитной слоистой оболочки, предохраняющей его от воздействия внешних тепловых и механических разрушающих факторов (см. патент РФ №2162189, F 16 L 59/02, G 12 B 17/06, В 64 С 1/38, B 64 G 1/58, 2001 г.).This drawback is overcome in the closest to the claimed and adopted as a prototype device, based on the creation around the microelectronic recorder of a protective laminate, protecting it from the effects of external thermal and mechanical destructive factors (see RF patent No. 2162189, F 16 L 59/02, G 12 B 17/06, B 64 C 1/38, B 64 G 1/58, 2001).

В этом устройстве защитная оболочка сохраняемого регистратора сформирована из нескольких последовательно расположенных слоев: наружного ударожаропрочного слоя, изготовленного из жаростойких металлов, промежуточного теплозащитного слоя, выполненного из огнеупорного сухого пористоволокнистого материала, и внутреннего теплозащитного слоя, сформированного из пористого водосодержащего материала, заключенного между теплоотражающими прокладками, изготовленными In this device, the protective shell of the stored recorder is formed of several successively arranged layers: an external shock-resistant layer made of heat-resistant metals, an intermediate heat-protective layer made of refractory dry porous fiber material, and an internal heat-protective layer formed of a porous water-containing material enclosed between heat-reflecting gaskets, made

из металлизированной полимерной пленки.from metallized polymer film.

Наружный слой защитной оболочки обеспечивает защиту сохраняемого регистратора от внешних разрушающих механических и огневых воздействий за счет ударожаропрочности материала слоя. Промежуточный теплозащитный слой обеспечивает пассивную теплозащиту сохраняемого регистратора за счет низкой теплопроводности сухого пористоволокнистого материала слоя. Внутренний теплозащитный слой обеспечивает активную теплозащиту сохраняемого регистратора за счет поглощения теплоты при кипении воды, находящейся в порах водосодержащего материала. Активная теплозащита позволяет поддерживать температуру защищаемого объема не выше точки кипения воды 100°С в течение всего времени выкипания. Теплоотражающие прокладки способствуют дополнительному понижению температуры защищаемого объема за счет частичного отражения внешнего теплового потока теплоотражающими поверхностями прокладок.The outer layer of the protective shell protects the stored recorder from external destructive mechanical and fire effects due to the impact resistance of the material of the layer. An intermediate heat-shielding layer provides passive heat protection of the stored recorder due to the low thermal conductivity of the dry porous fiber material of the layer. The inner heat-protective layer provides active heat protection of the stored recorder due to the absorption of heat during boiling of water located in the pores of the water-containing material. Active thermal protection allows maintaining the temperature of the protected volume not higher than the boiling point of water 100 ° C during the whole boiling time. Heat-reflecting gaskets contribute to an additional decrease in the temperature of the protected volume due to the partial reflection of the external heat flux by the heat-reflecting surfaces of the gaskets.

Известное устройство эффективно решает задачу защиты сохраняемого регистратора от разрушающих механических факторов и высокотемпературных воздействий, обеспечивая защиту микроэлектронного оборудования при внешнем всестороннем огневом воздействии с температурой до 1100°С в течение 30 минут, ударных перегрузках до 3400 g и статических давлениях до 600 атм.The known device effectively solves the problem of protecting the stored recorder from destructive mechanical factors and high temperature influences, providing protection for microelectronic equipment with external comprehensive fire exposure with temperatures up to 1100 ° C for 30 minutes, shock overloads up to 3400 g and static pressures up to 600 atm.

Однако, в соответствии с международными требованиями TSO (см. «Technical Standart Order», TSO-C124a, Washington, DC; 8/1/96) к бортовым защищенным накопителям полетной информации самолетов и вертолетов, сохраняемый ор, помимо вышеперечисленных разрушающих механических факторов и высокотемпературных воздействий, должен выдерживать также и длительное всестороннее воздействие повышенной температуры 260°С в течение 10 часов. Кроме того, согласно However, in accordance with the international requirements of TSO (see Technical Standart Order, TSO-C124a, Washington, DC; 8/1/96) for on-board protected storage devices for flight information of airplanes and helicopters, preserved by, in addition to the above destructive mechanical factors and high-temperature effects, must also withstand long-term comprehensive exposure to elevated temperature 260 ° C for 10 hours. In addition, according to

требованиям TSO, время всестороннего высокотемпературного воздействия 1100°С должно составлять не менее 1 часа.TSO requirements, the time of comprehensive high-temperature exposure to 1100 ° C should be at least 1 hour.

Для выполнения известным устройством требования TSO по длительности всестороннего высокотемпературного воздействия не менее 1 часа необходимо значительное увеличение толщин промежуточного и внутреннего слоев, т.е. существенное увеличение объема защитной оболочки, что приводит к недопустимому для бортового оборудования возрастанию ее габаритных размеров.To fulfill the TSO requirements for a comprehensive high-temperature exposure for at least 1 hour, a significant increase in the thicknesses of the intermediate and inner layers, i.e. a significant increase in the volume of the protective shell, which leads to an increase in its overall dimensions that is unacceptable for on-board equipment.

Для выполнения требования TSO по стойкости к длительному, до 10 часов, всестороннему воздействию повышенной температуры 260°С известное устройство малоэффективно.To meet the TSO requirements for resistance to long-term, up to 10 hours, comprehensive exposure to elevated temperatures of 260 ° C, the known device is ineffective.

В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача обеспечения защиты сохраняемого микроэлектронного регистратора при воздействии на него механических и тепловых перегрузок, в том числе - при всестороннем воздействии высокой температуры 1100°С в течение 1 часа, а также при длительном всестороннем воздействии повышенной температуры 260°С в течение 10 часов.The proposed utility model is based on the task of protecting the stored microelectronic recorder under the influence of mechanical and thermal overloads, including the comprehensive exposure to high temperature of 1100 ° C for 1 hour, as well as the long-term comprehensive exposure to elevated temperature of 260 ° C in within 10 hours.

Для эффективной защиты сохраняемого микроэлектронного регистратора предлагается следующее новое техническое решение.To effectively protect a stored microelectronic recorder, the following new technical solution is proposed.

Предлагается дополнительно сформировать на внешней поверхности наружного ударожаропрочного слоя теплоизоляционное биморфное теплозащитное покрытие. В исходном состоянии биморфное теплозащитное покрытие представляет собой достаточно тонкую, толщиной около 1,5-2 мм, пленку, выполненную из теплоизоляционного композиционного материала; в зависимости от внешней температуры биморфное покрытие может находиться в одной из двух устойчивых морфологических модификациях: низкотемпературной модификации с монолитной It is proposed to additionally form a heat-insulating bimorph heat-protective coating on the outer surface of the outer shock-resistant layer. In the initial state, the bimorph heat-shielding coating is a fairly thin film with a thickness of about 1.5-2 mm made of a heat-insulating composite material; depending on the external temperature, the bimorph coating can be in one of two stable morphological modifications: low-temperature modification with monolithic

макроструктурой и высокотемпературной модификации с пористой макроструктурой.macrostructure and high temperature modification with a porous macrostructure.

Модификация с монолитной структурой, устойчивая до 220°С, переходит при температуре выше 250°С в состояние с пористой структурой; в диапазоне температур 220-250°С теплоизоляционный композиционный материал биморфного покрытия находится в промежуточном состоянии.Modification with a monolithic structure, stable up to 220 ° C, passes at a temperature above 250 ° C into a state with a porous structure; in the temperature range 220-250 ° С, the heat-insulating composite material of the bimorph coating is in an intermediate state.

Низкотемпературная модификация биморфного теплозащитного покрытия обладает адгезией к поверхности наружного ударожаропрочного слоя и позволяет формировать на ней гладкое, механически прочное пленочное покрытие, допускающее окраску внешней поверхности.The low-temperature modification of the bimorph heat-shielding coating has adhesion to the surface of the outer shock-resistant layer and allows it to form a smooth, mechanically strong film coating on it, which allows coloring of the outer surface.

Высокотемпературная модификация, образующаяся после воздействия на пленочное покрытие внешней температуры выше 250°С, представляет собой высоковспененную структуру с толщиной, многократно превосходящей толщину пленочного покрытия в исходном состоянии.The high-temperature modification formed after exposure to the film coating with an external temperature above 250 ° C is a highly foamed structure with a thickness many times greater than the thickness of the film coating in the initial state.

Теплоизоляционные свойства высокотемпературной модификации покрытия весьма высоки, что позволяет надежно защищать наружный ударожаропрочный слой от внешних высокотемпературных воздействий.The thermal insulation properties of the high-temperature modification of the coating are very high, which allows reliable protection of the outer shock-resistant layer from external high-temperature influences.

Таким образом, с целью выполнения поставленной задачи, в устройстве для защиты микроэлектронного регистратора, состоящем из последовательно расположенных слоев: наружного ударожаропрочного слоя, изготовленного из жаростойких металлов, промежуточного теплозащитного слоя, выполненного из огнеупорного сухого пористого материала, и внутреннего теплозащитного слоя, сформированного из водосодержащего материала, новым, согласно полезной модели является то, что дополнительно на внешней поверхности наружного ударожаропрочного слоя образовано биморфное теплозащитное покрытие, Thus, in order to fulfill the task, in a device for protecting a microelectronic recorder, consisting of successively arranged layers: an external shock-resistant layer made of heat-resistant metals, an intermediate heat-protective layer made of refractory dry porous material, and an internal heat-protective layer formed of a water-containing material, new, according to the utility model is that additionally on the outer surface of the outer shock-resistant layer Vano bimorph thermal protection coating,

сформированное из теплоизоляционного композиционного материала, обладающего адгезией к поверхности наружного ударожаропрочного слоя и способностью увеличиваться в объеме не менее, чем в 10 раз при тепловом воздействии пламенем на него.formed from a heat-insulating composite material with adhesion to the surface of the outer shock-resistant layer and the ability to increase in volume by at least 10 times when heat is applied to it by a flame.

Для более полного раскрытия сущности полезной модели на Фигуре представлено сечение предложенного устройства.For a more complete disclosure of the essence of the utility model, the Figure shows a cross section of the proposed device.

Сохраняемый микроэлектронный регистратор 1 размещен в защищаемом объеме 2, расположенном внутри защитной слоистой оболочки, включающей:The stored microelectronic recorder 1 is placed in a protected volume 2 located inside the protective laminate, including:

- биморфное теплозащитное покрытие 3, образованное из теплоизоляционного композиционного материала, нанесенного на внешнюю поверхность наружного ударожаропрочного слоя 4. Биморфное теплозащитное покрытие 3 обладает адгезией к поверхности наружного ударожаропрочного слоя 4, а также обладает свойством вспениваться при тепловом воздействии пламенем на него при температуре не более 260°С с многократным увеличением объема, а следовательно, теплоизоляционных свойств материала;- bimorph heat-insulating coating 3, formed from a heat-insulating composite material deposited on the outer surface of the outer shock-resistant layer 4. Bimorph heat-insulating coating 3 has adhesion to the surface of the outer shock-resistant layer 4, and also has the property of foaming when exposed to heat at a temperature of no more than 260 ° C with a multiple increase in volume, and therefore, heat-insulating properties of the material;

- наружный ударожаропрочный слой 4, изготовленный из жаростойких металлов;- outer shock-resistant layer 4 made of heat-resistant metals;

- промежуточный теплозащитный слой 5, предназначенный для пассивной теплозащиты сохраняемого микроэлектронного регистратора 1 и выполненный из огнеупорного сухого пористого материала;- an intermediate heat-protective layer 5, designed for passive heat protection of the stored microelectronic recorder 1 and made of refractory dry porous material;

- внутренний теплозащитный слой 6, предназначенный для активной теплозащиты сохраняемого микроэлектронного регистратора 1 и образованный из водосодержащего материала;- the inner heat-protective layer 6, intended for active thermal protection of the stored microelectronic recorder 1 and formed from a water-containing material;

Геометрическая форма предлагаемого устройства может быть сферической, цилиндрической, призматической и т.п. Представленное на Фигуре устройство со сферической геометрией является наиболее компактной и теплоударостойкой из The geometric shape of the proposed device can be spherical, cylindrical, prismatic, etc. The device with spherical geometry shown in the Figure is the most compact and heat-shock resistant of

перечисленных.listed.

Наружный ударожаропрочный слой 4 устройства может быть составлен из двух полусфер, соединенных между собой, например, посредством шва 7, допускающего возможность разъединения полусфер для доступа к сохраняемому микроэлектронному регистратору 1 после аварии, например, путем удаления шва 7.The outer shock-resistant layer 4 of the device can be composed of two hemispheres interconnected, for example, by a seam 7, allowing the hemispheres to be separated to access the stored microelectronic recorder 1 after an accident, for example, by removing the seam 7.

Биморфное теплозащитное покрытие 3 выполнено из монолитного и гладкого в исходном состоянии материала, внешняя поверхность которого допускает окраску с нанесением опознавательных знаков и предупредительных надписей, предусмотренных нормами летной годности и облегчающих поиск «черного ящика» после аварии, не сопровождаемой пожаром.The bimorph heat-shielding coating 3 is made of a monolithic and smooth material in the initial state, the outer surface of which allows coloring with the application of identification marks and warning signs provided for by the airworthiness standards and facilitating the search for the “black box” after an accident not accompanied by a fire.

Биморфное теплозащитное покрытие 3 может находиться в двух устойчивых морфологических состояниях: исходном состоянии с монолитной структурой, устойчивой до температур, не превышающих 220°С, и состоянии с пористой структурой, устойчивой при температурах более 250°С.В диапазоне температур 220°С-250°С материал покрытия находится в метастабильном промежуточном состоянии.Bimorph heat-shielding coating 3 can be in two stable morphological states: the initial state with a monolithic structure, stable to temperatures not exceeding 220 ° C, and the state with a porous structure, stable at temperatures above 250 ° C. In the temperature range 220 ° C-250 ° C, the coating material is in a metastable intermediate state.

В случае, когда в результате аварии возникает пожар, возможны предусмотренные нормативами TSO, аварийные ситуации: ситуация с активным всесторонним огневым воздействием на сохраняемый микроэлектронный регистратор пламени с температурой 1100°С в течение 1 часа, и ситуация с тлеющим всесторонним огневым воздействием на сохраняемый микроэлектронный регистратор при температуре тления 260°С в течение 10 часов.In the event that a fire occurs as a result of an accident, emergency situations stipulated by TSO standards are possible: emergencies: a situation with active comprehensive fire exposure to a stored microelectronic flame recorder with a temperature of 1100 ° C for 1 hour, and a situation with smoldering comprehensive fire exposure to a stored microelectronic recorder at a smoldering temperature of 260 ° C for 10 hours.

В каждой из двух указанных ситуаций материал биморфного теплозащитного покрытия 3 защитной оболочки, нанесенный на внешнюю поверхность наружного In each of the two situations indicated, the material of the bimorph heat-protective coating 3 of the protective shell deposited on the outer surface of the outer

ударожаропрочного слоя 4, подвергается непосредственному огневому воздействию и, после нагревания выше предела теплостойкости 250°С, размягчается и вспенивается.shock-resistant layer 4, is subjected to direct fire exposure and, after heating above the heat resistance limit of 250 ° C, softens and foams.

Для получения необходимых теплозащитных и механических свойств биморфного теплозащитного покрытия 3 оно образовано из композита, содержащего не менее, чем три компонента: вспенивающуюся теплостойкую основу, вспенивающий агент и модификатор.To obtain the necessary heat-shielding and mechanical properties of the bimorph heat-shielding coating 3, it is formed from a composite containing at least three components: a foaming heat-resistant base, a foaming agent, and a modifier.

Вспенивающаяся теплостойкая основа представляет собой вещество, обладающее способностью образовывать жесткую теплостойкую высоковспененную структуру с сообщающимися порами, возникающую в результате теплового размягчения и вспенивания при достижении предела теплостойкости в результате внутреннего газообразования, стимулированного каталитическим действием вспенивающего агента. Вспенивающий агент представляет собой катализатор, обеспечивающий интенсивное газовыделение во вспенивающемся материале при достижении последним предела теплостойкости. Модификатор представляет собой связующую добавку, придающую материалу биморфного теплозащитного покрытия 3 требуемые в исходном состоянии механические свойства: монолитность, гладкость, механическую прочность к ударам и истиранию, а также адгезию к материалу наружного ударожаропрочного слоя 4.Foaming heat-resistant base is a substance with the ability to form a rigid heat-resistant highly foamed structure with interconnected pores, resulting from thermal softening and foaming when the heat resistance limit is reached as a result of internal gas generation stimulated by the catalytic action of the foaming agent. The blowing agent is a catalyst that provides intense gas evolution in the foamable material when the latter reaches the heat resistance limit. The modifier is a binder additive that gives the bimorph heat-shielding coating material 3 the mechanical properties required in the initial state: solidity, smoothness, mechanical resistance to shock and abrasion, and also adhesion to the material of the outer shock-resistant layer 4.

В качестве компонентов композита могут быть использованы, например: вспенивающаяся теплостойкая основа на базе фенолоальдегидной смолы с пределом теплостойкости не менее 150°С, вспенивающийся агент на основе ПАВ (поверхностно-активного вещества), и модификатор на основе эпоксидной смолы.As components of the composite, for example, a foaming heat-resistant base based on a phenolic resin with a heat resistance limit of at least 150 ° C, a foaming agent based on a surfactant (surfactant), and an epoxy-based modifier can be used.

При внешнем огневом воздействии с температурой выше 250°С структура With external fire exposure with a temperature above 250 ° C, the structure

биморфного теплозащитного покрытия 3 существенно изменяется: ранее монолитный композиционный материал покрытия преобразуется под воздействием пламени в пористый, что приводит к резкому увеличению его объема. В итоге толщина биморфного теплозащитного покрытия 3 увеличивается в 15-20 раз при тлеющем всестороннем огневом воздействии с температурой 260°С, при этом наружняя поверхность покрытия достигает диаметра, обозначенного на Фигуре поз.8 (ближняя граница 8) и в 30-50 раз при активном всестороннем огневом воздействии с температурой 1100°С, при этом наружняя поверхность покрытия достигает диаметра, обозначенного на Фигуре поз.9 (дальняя граница 9).bimorph heat-shielding coating 3 changes significantly: previously monolithic composite coating material is converted under the influence of flame into porous, which leads to a sharp increase in its volume. As a result, the thickness of the bimorph heat-shielding coating 3 increases 15-20 times under smoldering comprehensive fire exposure at a temperature of 260 ° C, while the outer surface of the coating reaches the diameter indicated in the Figure pos. 8 (near border 8) and 30-50 times at active comprehensive fire exposure with a temperature of 1100 ° C, while the outer surface of the coating reaches the diameter indicated in the Figure pos.9 (distant border 9).

Увеличение толщины и изменение структуры биморфного теплозащитного покрытия 3 приводит к качественному улучшению его теплоизоляционных свойств.An increase in thickness and a change in the structure of the bimorph heat-shielding coating 3 leads to a qualitative improvement in its heat-insulating properties.

В результате этого при воздействии всестороннего наружного теплового потока с температурой 1100°С биморфное теплозащитного покрытие 3, вспененное до дальней границы 9, позволяет поддерживать не менее 20 минут перепад температуры на биморфном теплозащитном покрытии 3 не менее 350°С, обеспечивая при этом температуру в наружном ударожаропрочном слое 4 не выше 750°С.As a result, when exposed to a comprehensive external heat flux with a temperature of 1100 ° C, the bimorph heat-shielding coating 3, foamed to the far boundary 9, allows you to maintain at least 20 minutes the temperature drop on the bimorph heat-shielding cover 3 at least 350 ° C, while ensuring the temperature in shockproof layer 4 not higher than 750 ° C.

По истечение не менее 20 минут вспененное биморфное теплозащитное покрытие 3 начинает разрушаться под продолжающимся воздействием пламени, поверхность наружного ударожаропрочного слоя 4 постепенно оголяется, и к концу 25-ой минуты наружный ударожаропрочный слой 4 открыто нагревается внешним пламенем, достигая температуры 1100°С.After at least 20 minutes, the foamed bimorph heat-shielding coating 3 begins to collapse under continued exposure to the flame, the surface of the outer shock-resistant layer 4 is gradually exposed, and by the end of the 25th minute, the outer shock-resistant layer 4 is openly heated by an external flame, reaching a temperature of 1100 ° С.

При дальнейшем высокотемпературном воздействии на наружный ударожаропрочный слой 4 внешнего теплового потока с температурой 1100°С, происходит постепенное нагревание промежуточного теплозащитного слоя 5, With further high-temperature impact on the external shock-resistant layer 4 of the external heat flux with a temperature of 1100 ° C, a gradual heating of the intermediate heat-protective layer 5 occurs

сформированного из огнеупорного сухого пористого материала с высокими теплоизоляционными свойствами.formed from refractory dry porous material with high thermal insulation properties.

Из-за низкой теплопроводности материала промежуточного теплозащитного слоя 5, его прогревание до температуры 120°С происходит в течение 5-10 минут.Due to the low thermal conductivity of the material of the intermediate heat-protective layer 5, it is heated to a temperature of 120 ° C for 5-10 minutes.

Таким образом, примерно через 30 минут после аварии, сопровождаемой внешним всесторонним воздействием пламенем с температурой 1100°С, температура наружной поверхности внутреннего теплозащитного слоя 6 может достигнуть критического значения 120°С.Thus, approximately 30 minutes after the accident, accompanied by an external comprehensive exposure to a flame with a temperature of 1100 ° C, the temperature of the outer surface of the inner heat-protective layer 6 can reach a critical value of 120 ° C.

При другой, предусмотренной нормативами TSO ситуации - внешнем всестороннем тлеющем огневом воздействии с температурой 260°С биморфное теплозащитное покрытие 3, вспененное до ближней границы 8, позволяет поддерживать около 1,5 часа перепад температуры не менее 50°С между ближней границей 8 покрытия и внешней поверхностью наружного ударожаропрочного слоя 4, обеспечивая температуру в наружном ударожаропрочном слое 4 не выше 210°С.In another situation stipulated by TSO standards - external comprehensive smoldering fire exposure with a temperature of 260 ° C, a bimorph heat-insulating coating 3, foamed to the near boundary 8, allows you to maintain a temperature drop of at least 50 ° C between the near border 8 of the coating and the external for about 1.5 hours the surface of the outer shockproof layer 4, providing a temperature in the outer shockproof layer 4 not higher than 210 ° C.

По истечение 1,5 часа вспененное биморфное теплозащитное покрытие 3 начинает разрушаться, поверхность наружного ударожаропрочного слоя 4 постепенно оголяется и к концу второго часа наружный ударожаропрочный слой 4 открыто нагревается тлеющим пламенем до температуры 260°С.After 1.5 hours, the foamed bimorph heat-protective coating 3 begins to break down, the surface of the outer shock-resistant layer 4 is gradually exposed and by the end of the second hour, the outer shock-resistant layer 4 is openly heated by a smoldering flame to a temperature of 260 ° C.

При дальнейшем воздействии на наружный ударожаропрочный слой 4 внешнего теплового потока с температурой 260°С происходит постепенное нагревание промежуточного теплозащитного слоя 6 в течение 25-35 минут до температуры 120°С.With further exposure to the external shock-resistant layer 4 of the external heat flux with a temperature of 260 ° C, the intermediate heat-shielding layer 6 is gradually heated to a temperature of 120 ° C for 25-35 minutes.

Таким образом, примерно через 2,5 часа после аварии, сопровождаемой тлеющим огневым воздействием с температурой 260°С, температура на наружной поверхности Thus, approximately 2.5 hours after the accident, followed by a smoldering fire with a temperature of 260 ° C, the temperature on the outer surface

внутреннего теплозащитного слоя 6 может достигнуть значения 120°С.the inner heat-shielding layer 6 can reach a value of 120 ° C.

В процессе теплового обезвоживания материала внутреннего теплозащитного слоя 6 в области, прилегающей к его наружной поверхности, поддерживается температура не выше 400°С, а в области, близкой к внутренней поверхности - не выше 120°С, причем по мере прогревания внутреннего теплозащитного слоя 6 граница между этими областями постепенно смещается внутрь внутреннего теплозащитного слоя 6, достигая защищаемого объема не менее, чем через 75 минут после начала внешнего воздействия пламенем с температурой 1100°С на биморфное теплозащитное покрытие 3. Это дает возможность в течение 75-85 минут с момента аварии поддерживать в защищаемом объеме температуру не выше 150°С, что позволяет полностью сохранить работоспособность сохраняемого микроэлектронного регистратора.In the process of thermal dehydration of the material of the inner heat-shielding layer 6 in a region adjacent to its outer surface, a temperature of not higher than 400 ° C is maintained, and in the region close to the inner surface - not higher than 120 ° C, and as the inner heat-shielding layer 6 heats up, the boundary between these areas gradually shifts inside the inner heat-shielding layer 6, reaching the protected volume not less than 75 minutes after the start of external exposure to a bimorph heat-shielding coating with a flame with a temperature of 1100 ° С 3 This makes it possible within 75-85 minutes from the moment of the accident to maintain the temperature in the protected volume not higher than 150 ° C, which allows you to fully maintain the operability of the stored microelectronic recorder.

При воздействии на защитную оболочку всестороннего теплового потока с температурой 260°С температура внешней поверхности внутреннего теплозащитного слоя 6 приблизительно через 3 часа после начала воздействия достигает значения T_o1=120°С.When exposed to a protective shell of a comprehensive heat flux with a temperature of 260 ° C, the temperature of the outer surface of the inner heat-shielding layer 6 approximately 3 hours after the start of exposure reaches a value of T _o1 = 120 ° C.

В процессе прогревания внутреннего теплозащитного слоя 6 температура обезвоживаемой области слоя не превосходит T_o1=120°С, а температура области, где уже произошло тепловое разложение, не превышает 260°С.In the process of heating the inner heat-shielding layer 6, the temperature of the dehydrated region of the layer does not exceed T _o1 = 120 ° C, and the temperature of the region where thermal decomposition has already occurred does not exceed 260 ° C.

Приблизительно в течение 11 часов после начала тлеющего огневого воздействия с температурой 260°С температура внутри защищаемого объема не превышает 150°С.For approximately 11 hours after the start of smoldering fire with a temperature of 260 ° C, the temperature inside the protected volume does not exceed 150 ° C.

Это дает возможность в течение 11 часов с момента аварии обеспечивать полную работоспособность сохраняемого микроэлектронного регистратора.This makes it possible within 11 hours from the moment of the accident to ensure the full operability of the stored microelectronic recorder.

Как в первой (при внешней температуре 1100°С), так и во второй (при внешней температуре 260°С) предусмотренных TSO аварийных ситуациях, пары воды, образующиеся во внутреннем теплозащитном слое 6 в результате ее испарения проходят - сквозь поры в материале промежуточного теплозащитного слоя 5, охлаждая этот материал до температуры водяного пара, и далее, через наружный ударожаропрочный слой 4 поступают за пределы устройства.In both the first (at an external temperature of 1100 ° С) and the second (at an external temperature of 260 ° С) emergency situations provided by TSO, water vapor generated in the inner heat-shielding layer 6 as a result of its evaporation passes through the pores in the material of the intermediate heat-shielding layer 5, cooling this material to the temperature of water vapor, and then, through the outer shock-resistant layer 4 go beyond the device.

Для создания условий наиболее эффективного охлаждения промежуточного теплозащитного слоя 5 парами воды необходимо поддерживать избыточное давление паров внутри наружного ударожаропрочного слоя 4.To create conditions for the most efficient cooling of the intermediate heat-shielding layer with 5 water vapor, it is necessary to maintain an excessive vapor pressure inside the outer shock-resistant layer 4.

Таким образом, новый существенный признак обеспечивает защиту сохраняемого микроэлектронного регистратора при воздействии на него механических и тепловых перегрузок, в том числе - при всестороннем воздействии высокой температуры 1100°С в течение 1 часа, а также при длительном всестороннем воздействии повышенной температуры 260°С в течение 10 часов.Thus, a new essential feature provides protection for the stored microelectronic recorder when exposed to mechanical and thermal overloads, including the comprehensive exposure to high temperature of 1100 ° C for 1 hour, as well as long-term comprehensive exposure to elevated temperature of 260 ° C for 10 hours.

Claims

A device for protecting a microelectronic recorder, consisting of successively arranged layers: an external shock-resistant layer made of heat-resistant metals, an intermediate heat-protective layer made of refractory dry porous material, and an internal heat-protective layer formed of a water-containing material, characterized in that it is additionally on the outer surface outer shock-resistant layer formed bimorph heat-shielding coating formed from a heat-insulating comp zitsionnogo material having adhesion to the surface of the outer layer and udarozharoprochnogo ability to increase in volume at least ten times during thermal exposure flame to it.