Эксπир
Регистрация / Вход

Развитие уникальной установки «Экспериментальный взрывной стенд»

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.518.11.7028
Организация
ИПХФ РАН
Руководитель работ
Разоренов Сергей Владимирович
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
4 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Опережающее развитие приборной базы научных исследований по приоритетным направлениям Программы и проведение исследований с использованием уникальной экспериментальной базы

Этапы проекта

1
19.04.2007 - 31.07.2007
Отработаны экспериментальные методики по ударно-волновому нагружению и регистрации газодинамических параметров сильно негомогенных ударно-сжатых образцов, с помощью которых выполнены измерения ударной сжимаемости высоконаполненных полимерных образцов на основе эпоксидной смолы разного состава при ударном сжатии в диапазоне 2-30 ГПа. Проведен анализ полученных результатов и построены ударные адиабаты для тестируемых материалов в различных газодинамических координатах. Проведены мероприятия по дооснащению экспериментального взрывного стенда, в частности, проведен тендер по закупке цифровых высокочастотных осциллографов, начата разработка программы концепции и развития уникальной установки «Экспериментальный взрывной стенд» до 2010 г.
Развернуть
2
01.08.2007 - 31.12.2007
В результате исследования впервые отработана экспериментальная методика одновременной регистрации массовой скорости на границе образецводяное окно интерферометром VISAR и скорости ударной волны в образце с использованием поляризационных датчиков в качестве метки времени. Используемая экспериментальная методика является уникальной и позволяет
получать данные о сжимаемости исследуемых материалов в широком диапазоне амплитуд ударной нагрузки. Причем точность измерения динамических параметров является достаточной, даже при использовании образцов малого диаметра и малой толщины.
С помощью отработанной методики выполнены измерения динамического предела текучести кубического нитрида бора. Показано, что в зависимости от способа приготовления образцов и их качества предел текучести изменяется в диапазоне от 31 до 49 ГПа. Анализ полученных результатов показывает, что лучшие образцы c-BN по своим механическим свойствам близ-
ки к алмазу.
Проведены измерения откольной прочности, которые показали, что в упругой области она изменяется от опыта к опыту в широком диапазоне от 0.7 до 1.6 ГПа. Низкие по сравнению с величиной предела текучести значения откольной прочности И большой их разброс от образца к образцу объясняется хрупким разрушения гетерогенных образцов из нитрида бора. Показано, что инициирование процесса разрушения носит случайный характер и сильно зависит от конкретной структуры образца.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
В результате проведенных исследований впервые экспериментально изучены околокритические состояния магния и лития при давлениях как ниже, так и выше определенного критического давления. Выполненные измерения максимальной температуры перегрева металлов показали, что при быстром изобарическом нагреве при давлениях ниже критического достигаются состояния вблизи жидкостной спинодали металлов. При скорости нагрева менее 109 К/с максимальные регистрируемые температуры превышают температуру бинодали, но существенно ниже температуры жидкостной спинодали. Более высокие скорости нагрева позволяют приблизиться к состояниям материала на его жидкостной спинодали. Определены значения давления и температуры критической точки перехода жидкость-газ магния и лития: Pc=190±20 МПа, Tc= 3900±400 K и Рс = 27 ±1.5 МПа, Тс = 3600 ±150 К соответственно.
Объектами исследования на данном этапе выполнения контракта являлись образцы магния и лития, изготовленные двумя различными методами.
Для реализации поставленных задач в процессе выполнения контракта проведены следующие исследования.
? Проанализирована научно-техническая литература по вопросам измерения скорости расширения и определении конечного давления расширения базисным оптическим методом и температуры оптический методом с высоким временным разрешением.
? Отработана методика одновременного измерения скорости ударной волны и температуры расширившегося металла на границе образец-гелий оптическим пирометром с волоконным вводом оптического излучения образца и электронно-оптической камеры при использовании ступенчатого окна.
? Проведены измерения профилей температуры динамического нагрева образцов магния и лития.
? Исследован характер зависимости максимальной температуры перегрева от конечного давления расширения и предложена интерпретация полученных результатов.

2. Области и масштабы использования полученных результатов

Исследования термодинамических свойств материалов при ударно-волновом нагружении основаны на том факте, что интенсивное ударно-волновое нагружение является эффективным способом аккумуляции тепловой энергии в веществе, высокоскоростное метание сопровождается разогревом метающих газов и газовой среды, в которой осуществляется процесс нагрева до температур, существенно превосходящие температуры критической точки перехода жидкость-газ всех материалов.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Проведены расчетные и экспериментальные исследования процессов преобразования и передачи энергии из взрывомагнитного генератора (ВМГ) в высокоимпедансную и низкоимпедансную нагрузки, при различных требованиях к характеристикам выходного импульса. На основании расчетных данных выбраны различные оптимальные схемы согласования ВМГ и индуктивно-резистивной нагрузки, с использованием коммутирующих элементов. Эффективность преобразования энергии КВВ во многом определяется характеристиками лайнера и взрывного размыкателя. Исследованию динамических характеристик лайнеров и размыкателей уделено специальное внимание. Разработана программа моделирования с параметрическими элементами, рассчитаны выходные параметры мобильной установки. Проведены эксперименты по генерация токовых импульсов на модельной нагрузке. Для низкоимпедансной нагрузки представлены результаты расчетных и экспериментальных исследований работы спирального взрывомагнитного на модельную нагрузку с индуктивностью на уровне 100 nH. Экспериментально показано, что генератор с применением разработанного размыкателя тока в качестве переключающего ключа является оптимальным.
2.2. Новизна.
Использование установок на базе ВМГ дает возможность проводить полномасштабные эксперименты на реальных объектах. Представлены результаты испытаний ВМГ на различные уровни энергий. При начальной энергии 0.5-1.5 kJ генераторы дают энергию на выходе ~100 kJ за время ~15 ?s.
2.3. Особенности исследования.
В случае высокоимпедансной нагрузки выбрана схема согласование ВМГ и нагрузки с помощью импульсного трансформатора, с разрывом тока в первичной цепи, что позволяет получать на выходе импульсы заданной формы для моделирования токовой составляющей молнии.
Развернуть

Программа

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

Программное мероприятие

1.8 Проведение исследований с использованием уникальных стендов и установок, а также уникальных объектов научной инфраструктуры (включая обсерватории, ботанические сады, научные музеи и др.), научных организаций и образовательных учреждений высшего профессионального образования
Тема
Исследование упругопластических и теплофизических свойств конструкционных и энергетических материалов и свойств неидеальной плазмы при динамическом нагружении до 500 ГПА на установке: "Экспериментальный взрывной стенд для исследования теплофизических свойств вещества при высоких концентрациях энергии (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ВЗРЫВНОЙ СТЕНД) (рег. № 01-46)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2,6 млн
Количество заявок
1
Тема
Проведение исследований с использованием высокоэнергетических уникальных установок и комплексов (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
61,8 млн
Количество заявок
15
Тема
Проведение исследований физических и химических процессов с использованием уникальных стендов и установок в области энергетики и энергосбережения (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
111,6 млн
Количество заявок
32
Тема
Проведение исследований состава, структуры и свойств веществ и перспективных материалов с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
148,8 млн
Количество заявок
57
Тема
Проведение исследований в области живых систем с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
69,6 млн
Количество заявок
33