С учетом быстрого развития технологий и производства новых конструкционных материалов возникает необходимость в оценке их динамических характеристик при проектировании изделий, в том числе для авиакосмической и энергетической отраслей.
Для этих целей исследователи Института гидродинамики имени М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН) разработали компактную взрывную пушку, которая позволяет протестировать свойства материалов в условиях высоких нагрузок.
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.
На данный момент для создания экстремальных нагрузок применяются взрывные устройства и большие баллистические пушки различных типов, которые могут разгонять ударник до 4 км/с. Однако эти установки занимают много места, требуют значительных затрат и сложны в эксплуатации на источниках синхротронного излучения (СИ). Созданная альтернатива более доступна и удобна для проведения динамических экспериментов.
Пушка калибром 20 мм может метать ударники со скоростью до 2 км/с из различных материалов в образцы, размещенные на источнике СИ. Она имеет короткий ствол длиной всего 40 мм и внешним диаметром 40 мм. Ударник вылетает из ствола под действием взрывчатого вещества и на дистанции всего в 5 мм разгоняется до максимальной скорости. Образец, установленный на пучке СИ, разрушается под действием ударной волны, а система диагностики в режиме реального времени анализирует, как материал нагревается, сжимается, разрушается под нагрузкой.
Эксперименты со взрывной пушкой планируется проводить внутри специализированной камеры или пулеулавливателя на станции Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») в рамках программы «Быстропротекающие процессы».
Для точной настройки экспериментальной установки относительно пучка синхротронного излучения в камере ученые также разработали юстировочное устройство, способное выдерживать подрыв 50 г взрывчатого вещества на расстоянии 100 мм, что сопоставимо со взрывом гранаты.
Образцы взрывной пушки и система юстировки успешно прошли испытания на давлении в источниках синхротронного излучения комплекса ВЭПП-4 в Институте ядерной физики им. Будкера СО РАН.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые из ИПФ РАН разработали первую в мире сферическую антенну из пьезополимера, которая позволяет наблюдать за кровотоком в реальном времени с рекордной детализацией.