В дайджесте представлена информация о наиболее актуальных и перспективных разработках в ракетно-космической отрасли на основе патентной информации.
Материалы для дайджеста подобраны с использованием следующих баз данных патентной информации: WIPO Patentscope, EPO Espacenet, EPO PATSTAT.
В результате анализа лидирующих по количеству подаваемых заявок стран по тематике наноструктурированных радиопрозрачных теплозащитных материалов в классе МПК B64G по ключевым словам поиска «radio transparent heat-protective materials» с 2000 года выявлено следующее распределение (рисунки 1 и 2).
Стоит отметить, что в период с 2009 по 2019 гг. количество заявок по тематике НРТМ в космической технике увеличилось в 3 раза. Спад в 2020 году может быть обусловлен перераспределением патентования технологий теплозащитных материалов на иные отрасли. Распределение количества поданных заявок можно увидеть на рисунке 3.
Распределение заявок по теме НРТМ в космической технике за последние 10 лет показывает удержание лидирующих позиций странами, активно реализующими разработки технических решений по направлению космической автоматики, среди которых Россия занимает третье место. Следует отметить возрастающую динамику патентной активности в Китае, который демонстрирует резкий рост в последние годы, что обусловлено не только разработками новых технологий и их активным патентованием, но и тем, что Китай рассматривается, как перспективная производственная площадка для иностранных компаний. Анализ поисковых запросов показывает значительное увеличение количества поданных заявок в национальное ведомство Китая компаниями из США и Европы.
Крупнейшие научно-производственные организации в странах, осуществляющих разработки в сфере НРТМ в космической технике, активно обеспечивают охрану своих разработок за рубежом, например, ALBANY INTERNATIONAL CORP. (США) активно использует процедуру подачи заявок в патентные ведомства стран, где их продукция востребована либо имеет конкурирующих производителей, в том числе Китай (CN1494519A), Германия (DE60207040D1), Россия (RU2293718C2) и др. Также высокими показателями патентной активности отличаются такие компании как AIRBUS GMBH (Германия), ASTRIUM SAS (Франция) и др.
Таким образом, можно сделать вывод, что компании, имеющие вес в своем технологическом сегменте, стремятся расширить охват иностранных рынков и обеспечить охрану своих разработок за рубежом.
Детальное изучение продукции компаний, производящих НРТМ для космической техники, позволило выявить следующих целевых производителей, а также основные направления по патентованию продукции, используемой в качестве готовых компонентов изделий для создания ракетно-космической техники.
Так, подразделение Ceradyne Thermo Materials компании Ceradyne Inc. в патенте US08071008 предлагает способ формирования композитной структуры материала, который в т.ч. может использоваться при производстве обтекателей для ракетного вооружения. Компания производит несколько видов антенных обтекателей из следующих материалов: плавленый кварц, IRBAS, Ceralloy 147-31N и Ceralloy 147-01EXP и др. Эти материалы используют в ракетных системах, подверженных высоким механическим и термическим нагрузкам, их диэлектрические свойства устойчивы вплоть до 1400°С.
Фирма Secretary of the Navy (США) в патенте US4304870A раскрывает суть производства диэлектрического керамического композиционного материала, получаемого с использованием порошковой технологии.
Корпорация Loral Vought Systems (США) предложила способ получения материала для антенного обтекателя (патент US5627542A), способный работать при температурах более 2000°С.
Корпорация Lockheed Martin (США) в патенте US5891815A представила мультифазный композит для радиопрозрачного окна.
ОНПП «Технология» (Россия) в патенте RU2497783C2 представила теплозащитное покрытие для обтекателей, которое может быть использовано для нанесения на внешнюю или внутреннюю поверхность оболочек головных антенных обтекателей ракет.
Оксидная керамика (в частности оксиды алюминия и магния) и композиционные материалы на ее основе обладают высокой стойкостью к термоудару, высокой химической стойкостью и стабильными диэлектрическими свойствами. Поэтому, несмотря на то, что данный класс материалов несколько уступает по прочности бескислородной керамике, в настоящее время комплекс свойств в совокупности делает оксидную керамику и материалы на ее основе претендентами для изготовления из них высокотемпературных обтекателей антенн и радиопрозрачных окон высокоскоростных летательных аппаратов с температурой эксплуатации 2000°С и выше, что подтверждается наличием большого количества патентов по указанным направлениям.
1
IN-SITU PASSIVATION AND INSULATION LAYER FOR A FLEXIBLE THERMAL PROTECTION SYSTEM (FTPS) Пассивный изоляционный слой для гибкой системы тепловой защиты (FTPS), THE NATIONAL AERONAUTICAL AND SPACE ADMINISTRATION (NASA)
US10934028B2
США ВОИС
2
PRESSURE SENSITIVE COVER FOR FIRE RESISTANCE Чувствительная к давлению крышка для огнестойкости, AKROFIRE INC
US5654063A
США Япония Великобритания Германия ВОИС ЕПВ
3
HEAT PROTECTIVE MATERIAL FOR SPACE SHIP Теплозащитный материал для космического корабля, HITACHI LTD
JP4237700A
Япония Россия Южная Корея ВОИС ЕПВ
4
THERMAL-PROTECTIVE SYSTEM WITH THE VARIABLE DENSITY OF THE FIBERS Теплозащитная система с переменной плотностью волокон, ALBANY INTERNATIONAL CORP.
RU2293718C2
Россия Франция США Южная Корея Китай ВОИС ЕПВ
5
USING A THERMAL PROTECTION SYSTEM Использование системы тепловой защиты, EADS SPACE TRANSPORTATION GMBH
DE19945586B4
США Россия Китай Германия ЕПВ
Технические решения, представленные в иностранных патентах с высокими показателями цитируемости, позволяют провести анализ наиболее востребованных направлений по теме НРТМ в космической технике.
В качестве одного из перспективных направлений, выявленных в результате такого анализа, можно назвать комбинированные материалы для тепловой защиты от высокоэнергетических потоков (US10934028B2, JP4237700A, RU2293718C2), которые возникают, например, при прохождении летательного аппарата на высокой скорости через плотные слои атмосферы.
По результатам анализа публикационной и патентной активности российских компаний за последние 10 лет получены данные, показывающие характеристики темпов патентования разработок на фоне иностранных конкурентов. При этом многие разработки являются уникальными, не имеющими прямых аналогов среди материалов иностранных компаний. Так, в ВИАМ была разработана концепция создания высокотемпературных наноструктурированных трещиностойких композиционных материалов (ВМК) и покрытий на основе стеклокерамики, кремнийорганических полимеров и керамики.
Например, создан новый трещиностойкий керамический конструкционный материал ВМК-11, который предназначен для изготовления элементов камеры сгорания перспективных летательных аппаратов, а также для изготовления узлов и деталей наземных систем, работающих в условиях окислительных и агрессивных сред.
Количество научных публикаций по теме НРТМ в космической технике в России за 10 лет показывает значительный интерес к новым композиционным материалам широкого спектра применения. Следует отметить, что значительная часть освещаемых в публикациях разработок может быть использована не только в космической технике, но и в самых разнообразных направлениях применения новых материалов в различных отраслях промышленности.
Информация о наиболее актуальных разработках в сфере применения НРТМ в космической технике отражена в патентах, опубликованных в 2010-2020 гг.
В России патенты в сфере наноструктурированных радиопрозрачных теплозащитных материалов в период с 2000 по 2020 гг. представлены несколькими организациями:
АО «Военно-промышленная корпорация «Научно-производственное объединение машиностроения»
АО «Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина»
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва»
Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого
Ростовский военный институт ракетных войск им. Главного маршала артиллерии М.И.Неделина
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХТТМ СО РАН) и др.
Проведенное исследование в части заявок от российских организаций, в том числе поиск по базе ФИПС по классу МПК B64G и ключевым словам «радиопрозрачные материалы», «термостойкие покрытия», «теплозащитные материалы», выявило большое количество изобретений, относящихся к НРТМ для космических аппаратов, например:
- №2719529 «Теплозащитное покрытие корпуса высокоскоростного летательного аппарата», дата публикации 21.04.2020;
- №2669147 «Способ выполнения теплозащитного покрытия аэродинамической поверхности летательного аппарата», дата публикации 08.10.2018;
- №2509040 «Термостойкая система теплозащиты поверхности гиперзвуковых летательных и возвращаемых космических аппаратов», дата публикации 10.03.2014;
- №2383476 «Гибкая система тепловой защиты спускаемого космического аппарата», дата публикации 10.03.2010 и др.
С учетом возрастающего интереса к нанотехнологиям при изготовлении материалов, в том числе неметаллических, с расширенными эксплуатационными параметрами, ожидается усиление конкуренции на отечественном и зарубежных рынках среди ведущих мировых компаний в области космических инновационных материалов с прогнозируемыми заранее свойствами и улучшенными параметрами по теплозащите и радиопрозрачности.
В результате анализа данных поиска по НРТМ в космической технике, были выявлены следующие наиболее используемые подклассы МПК:
- МПК H01Q 1/42 – Элементы конструкции антенн и связанные с ними устройства – оболочки, не имеющие непосредственной механической связи с излучающими элементами, например, обтекатели, кожухи;
- МПК H01Q 1/28 – Элементы конструкции антенн и связанные с ними устройства – для установки на самолетах, ракетах, спутниках или аэростатах;
- МПК B64G 1/58 – Космические летательные аппараты – тепловая защита, например, тепловые экраны;
- МПК H01Q 1/12 – Элементы конструкции антенн и связанные с ними устройства – опоры;
- МПК H01Q 1/00 – Элементы конструкции антенн и связанные с ними устройства;
- МПК B64G 1/54 – Космические летательные аппараты – защита от радиации;
- МПК H01Q 1/02 – Элементы конструкции антенн и связанные с ними устройства – антиобледенители.
Высокий уровень мировой патентной активности при разработке наноструктурированных радиопрозрачных теплозащитных материалов в космосе обусловлен необходимостью защиты от высокотемпературных потоков и интенсивного солнечного излучения высокочувствительной электроники, а также обитаемых модулей в целях поддержания работоспособности оборудования. Кроме того, подобные материалы применяются в качестве обтекателей гиперзвуковых летательных аппаратов, а также в любых условиях, требующих защиту от агрессивной, в том числе высокотемпературной, внешней среды с возможностью передачи радиосигнала через такую защиту.
Анализ патентных публикаций показывает незначительный рост количества заявок при устойчивом интересе к теме НРТМ в России за период с 2010 до 2020 гг. Следует особо отметить высокий интерес к исследованиям и производству наноструктурированных композиционных материалов с варьируемым набором свойств под конкретные задачи заказчика, что коррелирует с патентованием технологий создания НРТМ в национальных ведомствах тех стран, где такие, либо аналогичные материалы, используются производителями космической техники. Зачастую такие задачи обусловлены не только совершенствованием космических технологий, но и решением конструкторско-технологических задач для наземных объектов в целях снижения массогабаритных показателей изделий при повышении эксплуатационных характеристик.
Важно отметить подачу заявок зарубежных компаний по направлению НРТМ в космической технике в российское патентное ведомство, что показывает интерес крупнейших мировых корпораций в обеспечении конкурентного преимущества в сфере совершенствования материалов покрытий космических аппаратов, производимых предприятиями в России. Поскольку Россия заслуженно занимает ведущие позиции в космической индустрии, доминирование в сфере перспективных разработок является решающим фактором для Российских и зарубежных компаний в борьбе за выход на мировой рынок высокотехнологичной продукции.
Дата подачи: 2019-11-08 Заявитель: HANGZHOU HIKVISION DIGITAL TECHNOLOGY CO LTD
Дата подачи: 2019-03-08 Заявитель: JIANGSU DONGBANG TECHNOLOGY CO LTD
Дата подачи: 2019-08-07 Заявитель: Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения"
Дата подачи: 2019-09-13 Заявитель: Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения"
Дата подачи: 2021-03-02 Заявитель: THE NATIONAL AERONAUTICAL AND SPACE ADMINISTRATION (NASA)
Дата подачи: 2020-05-12 Заявитель: THE BOEING COMPANY
Если у вас есть замечания, комментарии или предложения по дальнейшему развитию пишите нам на электронный адрес patent@roscosmos.ru, давайте обратную связь и задавайте вопросы.
С предыдущим выпуском можно ознакомиться в электронной библиотеке здесь.
До новых встреч, ваш #ДайджестПИ
2021 © Совместный проект Центра учета и анализа результатов научно-технической деятельности и Единого отраслевого центра интеллектуальной собственности.
Оставить отзыв о дайджесте