В ИГиЛ для СКИФ создали взрывную пушку для исследований прочности материалов
Компактную взрывную пушку для исследования динамической прочности и характеристик материалов и конструкций при экстремальных нагрузках, в том числе для решения задач авиакосмической отрасли и энергетики разработали и изготовили специалисты Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева (ИГиЛ) СО РАН, 14 июля сообщает издание СО РАН «Наука в Сибири» со ссылкой на пресс-службу Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП СКИФ).
Новая взрывная пушка имеет калибр всего 20 мм, но может метать со скоростями до 2 км/с специальные ударники для исследований прочности образцов из любых материалов, установленных на источнике синхротронного излучения (СИ).
При проектировании изделий и конструкций для энергетической и авиакосмической отраслей из новых высокотехнологичных материалов необходимо контролировать их динамические свойства.
Научный сотрудник ИГиЛ СО РАН Вячеслав Халеменчук пояснил задачу, для решения которой было разработано созданное их коллективом устройство:
«Нас интересуют высокие скорости деформации, которые происходят при взрывных нагружениях, процессе кумуляции и высокоскоростных соударениях. Например, скорость столкновения корпуса спутника с каким-то космическим объектом может достигать 16 км/с. Такой же скорости может достигать кумулятивная струя, воздействующая на преграду. В изучении высокоскоростных процессов недостаточно представлений о статической прочности материалов, полученных на разрывных машинах при медленном нагружении образца или проведения численного моделирования процесса».
В настоящее время экстремальные нагрузки при исследовании создаются с помощью взрывных устройств или баллистических пушек (пневматических, пороховых, двухступенчатых), метающих ударник со скоростью до 4 км/с.
При этом эти установки имеют размеры от 4 до 20 метров, их использование на источнике СИ обходится дорого, а эксплуатация сложна. Компактная взрывная пушка, созданная в ИГиЛ СО РАН, гораздо дешевле и более удобна для проведения динамических экспериментов.
Эта пушка имеет ствол всего 40 мм длиной и внешний диаметр также 40 мм. Ударник калибром 20 мм под действием взрывчатого вещества за доли секунды на дистанции в пять миллиметров разгоняется до максимальной скорости.
Под действием ударной волны образец, установленный на пучке СИ, при столкновении с ударником разрушается. В это время система диагностики анализирует процесс нагрева, сжатия и разрушения материала образца.
Сами эксперименты со взрывной пушкой будут проводиться на станции ЦКП СКИФ «Быстропротекающие процессы» внутри взрывной камеры или пулеулавливателя.
Такая камера имеет универсальный корпус, который позволяет вести исследования одновременно четырьмя способами: методом синхротронного излучения, интерферометрической системой, методом сверхскоростной фоторегистрации, контактными методиками.
Для позиционирования внутри взрывной камеры экспериментальной сборки пушки и образца относительно пучка синхротронного излучения сотрудники ИГиЛ СО РАН создали юстировочное устройство, способное выдерживать подрыв 50 граммов взрывчатого вещества на расстоянии 100 мм, что эквивалентно по воздействию взрыву гранаты.
Разработчики провели испытания образцов взрывной пушки и системы юстировки на источниках синхротронного излучения комплекса ВЭПП-4 в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН.