Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка новых элементов энергоэффективного электротехнического оборудования на основе исследования физики генерации высокоинтенсивных моноэнергетических пучков ионов в разрядах в скрещенных электрическом и магнитном полях

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.516.11.6118
Организация
ФГУП ВЭИ
Руководитель работ
Коваленко Юрий Алексеевич
Продолжительность работ
2007 - 2008, 14 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Внебюджетные средства
3 млн

Разработка теоретических моделей разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях, позволяющих сформулировать пути и способы создания источников ионов, предназначенных, в частности, для нанесения нанопокрытий на поверхности электротехнического железа и пермолоя для трансформаторов, упрочнения и легирования поверхностей различных материалов путем эффективного формирования на их поверхности покрытий с заданными свойствами.

Соисполнители

Организация
МАИ

Этапы проекта

1
08.08.2007 - 31.10.2007
Разработана физико-математическая модель разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях, сочетающая магнито-гидродинамический и квазикинетический подходы. Разработана модель и проведен расчет импульсного ионного ускорителя технологического назначения.
Разработаны конструкции лабораторного образца импульсного ускорителя.
Развернуть
2
01.11.2007 - 31.12.2007
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО НАУКЕ И ИННОВАЦИЯМ
Федеральное государственное унитарное предприятие
“Всероссийский электротехнический институт имени В.И. Ленина”
(ФГУП ВЭИ)


АННОТАЦИЯ РАБОТ,
выполненных по 2 этапу государственного контракта
  от «08» августа 2007г. № 02.516.11.6118
Наименование темы: «Разработка новых элементов энергоэффективного электротехнического оборудования на основе исследования физики генерации высокоинтенсивных моноэнергетических пучков ионов в разрядах в скрещенных электрическом и магнитном полях»
шифр «2007-6-1.6-31-06-006».
Наименование этапа: «Разработка конструкции лабораторного образца стационарного ускорителя ионов»

Работа направлена на поиск путей решения двух проблем, возникающих при создании ионных ускорителей, использующих разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях. Независимо от того, предназначены такие ускорители для использования в электрореактивных двигателях или являются главным элементом технологических установок, колебательные процессы в разряде и эрозионные процессы, вызываемые бомбардировкой рабочих поверхностей тяжелыми частицами, оказывают принципиальное влияние на выходные характеристики, чистоту ускоренного потока, угловую и энергетическую дисперсии, а так же ресурс ускорителя.
Одной из причин появления и развития колебаний в ионном потоке является неравномерность подачи рабочего или несущего газа. Предложена распределенная система газоподачи, основным элементом которой является мелкопористая диафрагма, в которой диаметр пор и расстояние между ними менее 10 мкм. Экспериментально показано, что применение такой системы газоподачи обеспечивает высокую азимутальную и радиальную равномерность потока нейтрального газа. При выбранном размере пор понижается вероятность возникновения резонансных явлений на частотах, близких к частотам ионных колебаний.
При выборе конструкционных материалов ионного ускорителя предложено использовать принцип минимизации типов конструкционных материалов. Такой принцип был сформулирован при разработке высокотемпературных катодно-подогревательных узлов и успешно реализован при их разработке. Важной особенностью такого подхода является резкое снижение эффекта «перепыления», когда один конструкционный материал под влиянием, например, ионной бомбардировки распыляется и высаживается на поверхности детали, выполненной из другого конструкционного материала, принципиально меняя ее свойства. Показано, что в качестве конструкционного материала энергонапряженных узлов следует использовать композиты на базе углерода: пирографит, пироуглерод, волоконные композиты, терморасщепленный графит. Вариация физических характеристик и технологических возможностей таких материалов очень велика. В частности, эти материалы эффективны при изготовлении системы распределенной газоподачи, анодного узла, экранов разрядного канала и наконечников магнитопровода.
Разработана конструкция лабораторного образца стационарного ускорителя ионов с распределенной системой газоподачи. Причем пористая диафрагма выполнена из углерод-углеродного композита с каркасом из углеродного волокна «Войлокарбон», прошедшего специальную обработку. Технология изготовления такого композита позволяет менять в широких пределах коэффициент пористости. Использование экранов из материалов типа пирографита и пироуглерода для стенок разрядного канала и магнитопровода, позволяет соблюсти принцип минимизации типов конструкционных материалов.
Разработана конструкция стационарного ионного инжектора, формирующего радиально расходящийся поток ускоренных ионов. Устройство предназначено для обработки внутренней поверхности цилиндров.
. Применительно к разработке импульсных ускорителей ионов, с целью повышения их технологических возможностей рассмотрено несколько типов устройств ввода примесей в потоки ионов. Разработаны конструкции ввода в поток несущего газа порошкообразных и жидких примесей, включая жидкие металлы.

И.о. генерального директора ФГУП ВЭИ И.Е. Кудрявцев

Руководитель работы В.П. Шумилин
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.05.2008
Изготовлен лабораторный образец стационарного ускорителя ионов, формирующего кольцевой ионный пучок. Изготовлен лабораторный образец импульсного ускорителя ионов с использованием эрозии углеродосодержащих материалов. Разработана методика эксперимента по определению энергетического распределения потока ускоренных ионов.
Развернуть
4
01.06.2008 - 30.10.2008
Проведена экспериментальная отработка режимов работы ускорителей ионов с целью оптимизации процессов их воздействия на материалы подложек.
Определены режимы работы стационарного и импульсного ускорителей ионов, обеспечивающих дисперсию по энергии не более 20% при плотности ионного пучка 100 мА/см2 . Проведен подбор конструкционных материалов ионных ускорителей, предназначенных для работы в составе технологического комплекса. Разработаны два эскизных проекта полноразмерного стационарного ионного ускорителя и импульсного ионного ускорителя. Разработан комплект эскизной конструкторской документации ионного ускорителя, обеспечивающего генерирование пучка с энергией от30 до 300В с дисперсией не более 20%
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.6 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области энергоэффективности, энергоснабжения и ядерной энергетики
Тема
Разработка новых элементов энергоэффективного электротехнического оборудования на основе исследования физики генерации высокоинтенсивных моноэнергетических пучков ионов в разрядах в скрещенных электрическом и магнитном полях
Продолжительность работ
2007 - 2008, 15 мес.
Бюджетные средства
24 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка технологических основ оперативной диагностики электротехнического оборудования
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
36 млн
Количество заявок
8
Тема
Разработка экспериментального образца источника электрического питания с непосредственным преобразованием теплоты для транспортных систем различного назначения.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 27 мес.
Бюджетные средства
83 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка технических решений для обеспечения сопряжения потребителей и различных типов источников электрической энергии.
Продолжительность работ
2007 - 2008, 16 мес.
Бюджетные средства
24 млн
Количество заявок
7
Тема
Разработка новых многофункциональных нанопокрытий и технологии их нанесения.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 25 мес.
Бюджетные средства
115 млн
Количество заявок
1