Сотрудники Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН) совместно с инженерами Конструкторско-технологического филиала ИГиЛ СО РАН (КТФ ИГиЛ СО РАН) провели успешные вакуумные и взрывные испытания стальной камеры, изготовленной для исследований в Центре коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»).
В ходе тестовых экспериментов в камере произведены взрывы мощностью до 2,5 кг в тротиловом эквиваленте. Результаты испытаний показали стабильность и безопасность работы камеры.
Испытания камеры проходили в три этапа. На первом этапе учёные протестировали автоматизированную систему запирания и отпирания корпуса и крышки камеры для обеспечения герметичности и безопасности эксперимента.
На втором этапе были проведены вакуумные испытания, в ходе которых были достигнуты требуемые параметры вакуума — 0,001 атм.
После подтверждения вакуумных параметров прошли взрывные испытания. Специалисты провели четыре серии взрывов мощностью от 1 кг до 2,5 кг в тротиловом эквиваленте. «Мы впервые в мире будем работать на источнике синхротронного излучения со взрывной камерой такого объема — 5 кубических метров, рассчитанной на взрыв мощностью два килограмма в тротиловом эквиваленте. Взрывные испытания — важный этап, который показал, что камера стабильна, безопасна для проведения экспериментов и готова к эксплуатации. В ближайшее время камера будет транспортирована и установлена в здании экспериментальной станции 1-3 «Быстропротекающие процессы» на площадке СКИФа», — рассказал координатор разработки и создания станции «Быстропротекающие процессы», учёный секретарь ЦКП «СКИФ» кандидат физико-математических наук Иван Рубцов.
В ходе эксперимента исследователи применили четыре различные методики. «Первая методика — тензометрическая. Мы установили по всему корпусу камеры тензометрические датчики, которые позволяют определить, какие механические деформации она испытывает во время взрыва. Исходя из этих данных можно впоследствии восстановить напряжения, испытываемые корпусом камеры во время эксперимента. Вторая методика — пьезорезистивная — позволяет проанализировать, как глушится ударная волна на выходе из глушителя камеры. Третья методика — оптическая, для измерения колебаний глушителей камеры относительно неподвижного репера. Скоростная оптическая камера снимает 10 тысяч кадров в секунду. Наконец, четвёртая методика — вибрационная. Виброметр измеряет колебания грунта, вызванные взрывом, это важно учитывать для работы в помещениях с большим количеством чувствительного оборудования», — прокомментировал младший научный сотрудник ИГиЛ СО РАН Алексей Студенников.
Для управления экспериментом сотрудники Института автоматики и электрометрии СО РАН разработали автоматизированную систему управления (АСУ) — программное обеспечение, которое обеспечивает полный цикл управления экспериментом. «Совместно с коллегами был разработан алгоритм управления экспериментом, позволяющий контролировать ход всего технологического процесса и безопасно эксплуатировать оборудование в режиме реального времени. Так, оператору необязательно знать всю технологию. АСУ сама контролирует все параметры и знает последовательность действий при каждом процессе, а в случае нарушения способна вывести ошибки на экран и отправить протокол», — пояснил Алексей Студенников.
Взрывные эксперименты будут проводиться на экспериментальной станции 1-3 «Быстропротекающие процессы» ЦКП «СКИФ». Интегратором создания оборудования станции выступает ИГиЛ СО РАН. Стальная взрывная камера разработана учёными КТФ ИГиЛ СО РАН, изготовлена при участии специалистов Общества с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «Сибэлектротерм» (ООО НПП «Сибэлектротерм»).
В условиях взрыва в режиме реального времени изучаются процессы, характерное время протекания которых достигает миллионной доли секунды. Такие исследования необходимы для моделирования свойств авиационных и космических материалов, испытывающих экстремальные нагрузки, уточнения параметров взрывчатых веществ, а также решения задач фундаментальной физики.