close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Исследование высокоэнергетических импульсных процессов в конденсированных средах на основе электрического взрыва проводников

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Суркаев Анатолий Леонидович
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССОВ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕДАХ
НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПРОВОДНИКОВ
01.04.01 – Приборы и методы экспериментальной физики
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Волгоград - 2017
Работа выполнена на кафедре «Вычислительная техника» в федеральном
государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования
«Волгоградский государственный технический университет» и на кафедре
«Прикладная физика и математика» Волжского политехнического института (филиала)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего
образования «Волгоградский государственный технический университет».
Научный консультант:
Муха Юрий Петрович, доктор технических наук, профессор, федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Волгоградский
государственный
технический
университет»,
кафедра
«Вычислительная техника», профессор.
Официальные оппоненты:
Кривченко Александр Львович, доктор технических наук, профессор,
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Самарский государственный технический университет», кафедра
«Техносферная безопасность и сертификация производств», профессор;
Михеев Павел Анатольевич, доктор физико-математических наук, федеральное
государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н.
Лебедева Российской академии наук, Самарский филиал федерального
государственного бюджетного учреждения науки Физического института им. П.Н.
Лебедева Российской академии наук (СФ ФИАН); лаборатория химических и
электроразрядных лазеров, ведущий научный сотрудник;
Розен Андрей Евгеньевич, доктор технических наук, профессор, федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Пензенский государственный университет», кафедра «Сварочное, литейное
производство и материаловедение», заведующий кафедрой.
Ведущая организация:
Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научноисследовательский институт авиационных материалов» Государственный научный
центр Российской Федерации, г. Москва.
Защита состоится 22 июня 2018 года в 10:00 на заседании диссертационного
совета Д 212.215.01 на базе федерального государственного автономного
образовательного учреждения высшего образования «Самарский национальный
исследовательский университет имени академика С.П. Королева» (Самарский
университет) по адресу: 443086, г. Самара, Московское шоссе, 34.
С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке и на
сайте Самарского университета по URL: http://www.ssau.ru/files/resources/
dis_protection/Surkaev_A_L_Issledovanie_visokoenergeticheskih_impulsnih.pdf
Автореферат разослан «
Ученый секретарь
диссертационного совета
»
2018 г.
Ковалев Алексей Андреевич
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
Состояния вещества с предельно высокими температурами и давлениями, а,
следовательно, с необычайно высокими энергиями всегда привлекало и привлекает
исследователей естественным желанием достичь нечто большего и возможностью
получения рекордных значений физических величин. А также, перспективой продвижения в новые области фазовой диаграммы и возможностью получения в лабораторных условиях экзотических состояний, из которых возникла наша Вселенная в
результате большого Взрыва и в которых находится сейчас подавляющая (95%) масса барионного (видимого) вещества в природе.
Исследование физических свойств веществ, находящихся под воздействием
импульсных высокоэнергетических плотностей энергии, представляют значительный интерес как в области астрофизики, управляемого термоядерного синтеза, энергетики и т.д., так и во всевозможных импульсных технологиях и ряда специальных
приложений. Использование мощных ударных волн в динамической физики и химии высоких давлений позволяет осуществлять состояния вещества с экстремально
высокими плотностями энергии объектом лабораторных исследований и технических применений. Электрический разряд, электрический взрыв проводников является одним из мощных и разносторонних инструментов в арсенале научных исследований и практических приложений.
На сегодняшний день имеется широкий перечень авторитетной научноисследовательской литературы, относящейся к области фундаментальных и прикладных исследований по изучению, как электрического разряда, электрического
взрыва проводников, так и формированию, распространению и воздействию на объекты сгенерированных ими ударных волн в газообразных и конденсированных средах. Тем не менее, единой точки зрения, объясняющей феномен электрического
взрыва, как такового, не выработано, как и не в достаточно полной мере представлен механизм электрического взрыва металлических проводников различных конфигураций, генерируемых ударно-акустических волн соответствующих волновых
фронтов и взаимодействующих ударно-акустических волн. Экспериментальные и
теоретические исследования процессов, протекающих при электрическом взрыве
металлических проводников и генерируемых ударно-акустических волн, установление неизвестных закономерностей данного явления с использованием разработанного и созданного экспериментального комплекса, имеющего возможность получать
достоверную информацию о процессах (ЭВП) и (УВ), а также использование предлагаемых математических моделей позволит решить ряд задач и расширить области
применения разрядно-импульсной технологии, что в настоящее время приобретает
все большую актуальность.
Степень разработанности темы исследования
Эффект возникновения и существования электрического разряда в воде, при
котором возникает импульс мощного механического воздействия обнаружили и
описали еще в 1767-1769 г.г. П. Лейн и Дж. Пристли. Первая публикация об электрическом взрыве проводников принадлежит также автору Nairne, которая появи-
4
лась в 1774 году задолго до открытия закона Ома. Известный физик Майкл Фарадей
в 1857 году получал очень тонкие металлические пленки на внутренних стенках
колбы при разряде лейденской банки через золотую проволочку. Многогранность
физики явления электрического взрыва проводников подтверждается работами С.В.
Лебедева и А.И. Савватимского, М.М., Мартынюка, М.Л. Лев и Б.П. Перегуда, В.А.
Бурцева и А.В. Лучинского, А.Д. Рахель, А.М. Искольдского, Н.Б. Волкова, Е.И.
Азаркевича, В.И. Орешкина, К.В. Хищенко, С.И. Ткаченко, Ю.А. Котова, Н.А. Яворовского, В.С. Седого, А.П. Ильина, О.Б. Назаренко, В.П. Ковалева, А.С. Александрова и А.А.. Рухадзе и др. Ударно-волновые процессы при электрическом взрыве
проволочек и фольг исследовали Ю.А. Котов, А.П. Байков, Е.В. Кривицкий, Н.Н.
Столович, W.M. Lee, M. Oyane, В.В. Буркин, В.В. Лопатин, А.В. Павленко, Я.Е.
Красик и др.
Условия согласованности протекания электрического взрыва металлических
проводников в водной диэлектрической среде рассмотрены авторами Кривицкий
Е.В., Шамко В.В., Поздеев В.А., из которых следует взаимосвязь параметров разрядного контура и характеристик взрывающегося проводника. В представляемом
соотношении, определяющем длину взрываемого металлического проводника, не
учитывается влияние теплофизических свойств металла, активного и волнового сопротивления разрядного контура, что приводит к разночтению при использовании
генераторов импульсов тока со сравнительно малым начальным напряжением и с
миллисекундном периодом разряда.
Одним из сопровождающих явлений при электрическом взрыве цилиндрических проводников является стратообразование, которое может интерпретироваться
как возникновение МГД-неустойчивости перетяжечного типа с модой m = 0 и исследовалось авторами Абрамовой К.Б., Златиным Н.А., Перегуд Б.П., Будович В.Л.,
Кужекиным И.П., Лев М.Л., Валуевым А.А., Дихтер И.Я., Зайгарник В.А. и др. Перегревная МГД-неустойчивость исследовалось авторами Орешкиным В.И., Хищенко К.В., Sinars, D.B., Романовой В.М., Мингалеевым А.Р., Мишиным С.Н. Возникновение МГД-неустойчивости при электрическом взрыве фольг представлено в работах авторов Волков Н.Б., Саркисов Г.С. Struve K., McDaniel D. и др. Теоретические исследования в данных работах основываются на методе малых возмущений,
возникающих в жидкой фазе металла электрического взрыва, и не рассматривается
ситуация возникновения механических возмущений в твердой фазе взрывающегося
проводника.
При электрическом взрыве металлических проводников в газообразных средах
происходит эффективное диспергирование металла на частицы микро и наноразмерного масштаба, получения тонких пленок, что нашло отражение в исследовательских работах авторов Ильин А.П., Азаркевич Е.И., Котов Ю.А., Медведев А.И.,
Лернер М. И., Шаманский В. В., Седой B.C., Валевич В.В. и др.
Теоретические основы и методы проведения измерения параметров ударноволновых возмущений в конденсированных средах представлены в работах Бескаравайного Н.М., Позднеева В.А., Долгих С.М., Музыря А.К., Саяпин А.С., Гриненко
А.В., Ефимов С.А., Кедринский В.К. и др. Одной из особенностей рассматриваемых
теоретических моделей и технических решений измерения параметров импульсных
механических возмущений на основе пьезокерамических преобразователей опреде-
5
ляется наличием волнового фронта плоской геометрии, возможность регистрировать
мощные ударно-акустические волны волнового фронта произвольного профиля не
рассмотрено.
Исследования ударно-волновых возмущений, возникающих при электрическом
взрыве проводников в конденсированных средах представлены в работах авторов
Кривицкий Е.В., Демина В.М., Шолом В.К., Кочетков И.И., Пинаев А.А., Gul A.,
Lipski T., Шнеерсон Г.А., Селиванов В.В., Соловьев В.С., Сысоев Н.Н., Глазырин
И.В., Демьяновский С.В., Зубов А.Д. и др. В большинстве случаев рассматриваемых работ генерация ударно-волновых возмущений осуществляется посредством
электрического взрыва цилиндрических проводников, которые формируют в пространстве ударную волну цилиндрического волнового фронта. Для получения ударной волны плоского волнового фронта применяется электрический взрыв плоской
фольги, который имеет ряд недочетов. Генерацию плоской ударной волны возможно
осуществить посредством электрического взрыва плоской кольцевой фольги, ток
разряда по которой протекает в радиальном направлении, что не отражено в работах. Применение сборок взрывающихся проводников, расположенных в соответствие цилиндрической симметрии позволяет создать на оси высокие и сверхвысокие
давления сходящейся ударной волны, что является общим случаем нелинейного
взаимодействия ударных волн.
Цель и задачи диссертационной работы
Целью настоящей работы является разработка и создание комплекса экспериментальных установок и диагностических устройств, проведение математического
моделирования процессов и экспериментальных исследований электрического
взрыва плоских и цилиндрических металлических проводников и возбуждаемых
ими ударно-акустических волн в пространствах с конденсированной средой, а также, исследование параметров металлических частиц и пленок микронного масштаба,
получаемых методом электрического взрыва.
Основные задачи исследования
1. Разработка конструкции и создание экспериментального комплекса,
включающего:
1) энергетический накопитель конденсаторного типа с дистанционным управлением, коммутирующим устройством, электродной системой, разрядными камерами
и сопутствующим оборудованием;
2) волноводный пьезокерамический преобразователь давления со ступенчатым
волноводом, предназначенного для регистрации ударно-акустических волн произвольной конфигурации и экспериментальную установку для градуировки волноводного пьезокерамического преобразователя давления и модульного блока линейки
пьезокерамических преобразователей давления.
3) экспериментальной установки для исследования механических возмущений
радиальной и аксиальной направленности, возникающих в цилиндрических и плоских
проводниках при возбуждении акустических колебаний звукового диапазона и при
протекании импульсного разрядного тока короткого замыкания;
4) экспериментальной установки с сопутствующим оборудованием для исследования электрического взрыва цилиндрических проводников и фольг в виде плоско-
6
го кольца, разрядный ток по которой протекает в радиальном направлении в разрядных камерах цилиндрической и конусной геометрии с конденсированной средой;
2. Математическое моделирование протекающих процессов при импульсном возмущении конденсированных сред:
1) импульсного механического воздействия на волноводный пьезокерамический преобразователь давления со ступенчатым волноводом при условии абсолютно
жесткой границы и определение передаточного коэффициента для импульса давления как функции генерируемого напряжения;
2) определения условий протекания процесса электрического взрыва (ЭВП)
проводников цилиндрической, гиперболической и плоской кольцевой геометрии в
согласованном (оптимальном) режиме;
3) определения давления ударно-акустической волны (УАВ) электрического
взрыва плоской кольцевой фольги (ЭВПКФ) в камере конусной геометрии с конденсированной средой в зависимости от высоты расширяющегося плазменного поршня;
4) посредством применения аппроксимированной функции определение давления ударно-акустической волны (УАВ) электрического взрыва цилиндрического
проводника в разрядной камере цилиндрической геометрии и взаимодействия двух
встречных ударно-акустических волн, генерируемых электрическим взрывом двух
эквивалентных проводников, а также распределение поля давления ударноакустической волны, генерируемой электрическим взрывом плоской кольцевой
фольги (ЭВПКФ) в цилиндрической камере с конденсированной средой.
3. Экспериментальное исследование:
1) протекания согласованного режима электрического взрыва (ЭВП) медных
(Cu) и алюминиевых (Al)проводников цилиндрической и плоской кольцевой геометрии;
2) возникновения механических колебаний и определение резонансных частот
в цилиндрических и плоских проводниках с использованием звукового твердотельного интерферометра и при протекании разрядного тока короткого замыкания;
3) возникновения страт при электрическом взрыве цилиндрических проволочек и плоских фольг из разнородных металлов в воздушной среде и мелкодисперсных металлических частиц и напыляемых тонких пленок, получаемых методом
ЭВП;
4) градуировка волноводного пьезокерамического преобразователя давления
со ступенчатым волноводом и определение передаточного коэффициента;
5) определение энергетических параметров электрического взрыва плоской
кольцевой фольги (ЭВПКФ) и давления ударно-акустической волны, генерируемой
(ЭВПКФ) в камере конусной геометрии с конденсированной средой;
6) взаимодействия двух встречных ударно-акустических волн (УАВ), генерируемых электрическим взрывом двух цилиндрических проводников в цилиндрической камере с конденсированной средой;
7) определение поля давления ударно-акустической волны (УАВ), генерируемой электрическим взрывом плоской кольцевой фольги (ЭВПКФ) в цилиндрической
камере с конденсированной средой.
7
Объектом исследования является электрический взрыв металлических проводников и возбуждаемые ударно-акустические волны в конденсированной среде.
Предметом исследования является определение электрических и энергетических параметров электрических взрывов металлических проводников различной
геометрии, механизм возникновения стратообразования, процесс получения мелкодисперсных металлических частиц и тонких пленок, механизм импульсного нагружения волноводного пьезокерамического преобразователя давления, определение
гидродинамических характеристик падающих и взаимодействующих ударноакустических волн ЭВП в замкнутых пространствах с конденсированной средой на
основе разработанного экспериментального комплекса.
Методология и методы исследования
Научно-технические разработки проводились с использованием теоретических основ электрического взрыва проводников в жидкой диэлектрической и в воздушной среде с привлечением математического обеспечения в построении математических моделей. При определении физико-технических параметров ЭВП с использованием энергетического накопителя конденсаторного типа применялся подход регистрации тока (с применением пояса Роговского), напряжения (с применением высокоомного делителя напряжения) на взрываемом проводнике и напряжения
отклика пьезоэлектрического преобразователя давления запоминающим двуканальном цифровом осциллографе GDS-810S. Метод градуировки волноводного пьезокерамического преобразователя давления и механических возмущений, а также пьезокерамических преобразователей импульсного давления основывался на физических
эффектах, возбуждаемых воздействий посредством падающего груза. Для анализа
характерных размеров и химического состава получаемых мелкодисперсных частиц
использовалась универсальная двулучевая система Versa 3D, позволяющая осуществлять, в частности, трехмерную визуализацию микрообъектов и определять физикохимические характеристики материалов. Кроме того, привлекался ряд других измерительных приборов, в том числе измеритель иммитанса Е7-14. Достоверность полученных результатов обеспечивается привлечением адекватных физических моделей изучаемых процессов, справедливость которых общепризнанна, с соблюдением пределов применимости выбранных подходов, современных средств и методик
проведения исследований, и подтверждается воспроизводимостью, повторяемостью
и сходимостью экспериментов, а также непротиворечивостью опубликованным экспериментальным данным. Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что в работе представлен экспериментальный комплекс для научнопрактических исследований электрических взрывов проводников и генерируемых
ими ударно-акустических волн в конденсированных средах, разработаны и изготовлены конструкции составляющих его элементов, проведены соответствующие теоретические и экспериментальные исследования, в том числе, впервые:
1. Разработан и создан волноводный пьезокерамический преобразователь давления и представлена математическая модель импульсного механического нагружения волноводного пьезокерамического преобразователя давления со ступенчатым
волноводом при наличии условия абсолютной жесткости границы;
2. Получены соотношения, определяющие условия протекания процесса электрического взрыва проводников цилиндрической, гиперболической и плоской кольце-
8
вой геометрии в согласованном (оптимальном) режиме в миллисекундном диапазоне времени разряда;
3. Экспериментально показано существование механических возмущений колебательного характера радиальной и аксиальной направленности в цилиндрических
и плоских проводниках при возбуждении механических колебаний частотного
диапазона ν = 20 ÷ 20 кГц и при протекании разрядного тока короткого замыкания амплитудой I m ≈ 7 ,5 кА и скоростью нарастания d I
≈ 10 8 А ;
dt
s
4. Экспериментально получена временная зависимость импульса давления ударноакустической волны электрического взрыва плоской кольцевой фольги и проведено моделирование по определению зависимости амплитуды давления от высоты плазменного поршня в замкнутой камере конусной геометрии с конденсированной средой;
5. Экспериментально выявлено увеличение амплитуды давления результирующей
ударно-акустической волны более чем в два раза при взаимодействии двух эквивалентных встречных ударно-акустических волн, генерируемых одновременным
электрическим взрывом проводников в конденсированной среде;
6. Экспериментально получено поле распределения давления ударно-акустической
волны, генерируемой электрическим взрывом плоской кольцевой фольги, в центральной зоне которого выявлено увеличение амплитуды давления в два раза по
отношению остальной ее части.
Практическая значимость работы
Представленный экспериментальный комплекс позволяет определять физикотехнические параметры ударных волн (УВ) и электрического взрыва проводника
(ЭВП) широкого спектра, получать объективные и достоверные результаты, носящих как фундаментальный, так и прикладной характер. Они способствуют дальнейшему развитию представлений о физических процессах, имеющих место при
мощном импульсном воздействии на металлы с изменением их фазового состояния,
в неидеальной металлической плазме электрического разряда, при генерации и распространении ударных волн в конденсированных средах, и так далее, а также они
необходимы при разработке новых перспективных разрядно-импульсных технологий в промышленности, в частности, обработки материалов давлением, нанотехнологии и т.д. Таким образом:
1) разработанный и созданный волноводный пьезокерамический преобразователь давления позволят регистрировать параметры мощной падающей на стенку
ударно-акустической волны произвольной конфигурации волнового фронта;
2) использование метода ЭВП с энергетической установкой миллисекундного
диапазона разряда осуществляется напыление тонких пленок и получение мелкодисперсных металлических частиц микронных размеров;
3) организация электрического взрыва плоской кольцевой фольги (ЭВПКФ),
разрядный ток по которой протекает в радиальном направлении, позволяет генерировать в окружающем пространстве ударно-акустическую волну плоского волнового фронта. Размещение кольцевой фольги в разрядной камере цилиндрической симметрии позволяет организовать ударную трубу для создания высоких и сверхвысоких импульса давлений;
9
4) применение взаимодействующих встречных ударно-акустических волн, ге-
нерируемых электрическим взрывом проводников, позволяет осуществлять ударноволновое воздействие в труднодоступных местах в трубных конструкциях криволинейной геометрии с конденсированной средой.
Личный вклад автора
При выполнении работы автором проведен анализ литературных данных, внесен определяющий вклад в постановку задач, в разработку конструкции и создании
экспериментальной установки [8, 9], в проведение экспериментальных исследований [2, 3, 5, 6, 12, 14], анализе и интерпретации полученных результатов. На основе
теоретических и экспериментальных исследований, проходивших при непосредственном участии автора, получены основные результаты [2, 3, 7, 9, 10, 11, 13], представленные в диссертации, и сформулированы основные научные положения и выводы. Все работы, опубликованные в соавторстве, выполнены при его личном участии.
На защиту выносятся:
- экспериментальный комплекс, состоящий из комплекта экспериментальных
установок и соответствующего измерительного оборудования, предназначенный
для экспериментального исследования электрического взрыва металлических проводников (ЭВП) различных геометрических форм и генерируемых ими ударноакустических волн (УАВ) в разрядных камерах с конденсированной средой;
- волноводный пьезокерамический преобразователь давления, предназначенный для определения параметров мощных ударно-акустических волн произвольной
конфигурации волнового фронта, падающих неподвижную стенку;
- математическая модель, описывающая процесс импульсного механического
воздействия, оказываемое на активный волновод ступенчатого профиля пьезокерамического преобразователя давления, при наличии условия абсолютной жесткости
границы. Использование результатов математической модели и проведение градуировочных процедур методом падающего груза позволяют определить передаточный
7
коэффициент k = 1.7 ⋅ 10 Пa В ;
- математические соотношения, полученные посредством элементов теории
размерности и учитывающие физико-химические свойства взрываемых металлов,
активного и волнового сопротивления разрядного контура, согласно которым определяются геометрические параметры взрывающихся проводников для организации
протекания процесса электрического взрыва проводников цилиндрической, гиперболической и плоской кольцевой геометрии в согласованном (оптимальном) режиме
миллисекундного временного диапазона взрыва;
- экспериментальные результаты, подтверждающие возникновение с пространственной периодичностью механических возмущений колебательного характера радиальной и аксиальной направленности в металлических проводниках при протекании разрядного тока короткого замыкания, которые рассматриваются как одна
из причин возникновения страт в процессе электрического взрыва цилиндрических
проволочек и плоских фольг;
- математическая модель и экспериментальные результаты, определяющие зависимость давления, создаваемого электрическим взрывом плоской кольцевой
10
фольги (ЭВПКФ) в замкнутой камере конусной геометрии с водной средой, от высоты плазменного поршня;
- экспериментальные результаты, подтверждающие увеличение результирующей амплитуды давления двух взаимодействующих эквивалентных ударноакустических волн (УАВ), генерируемых электрическим взрывом двух проводников
(ЭВП) и распространяющихся в аксиальном направлении навстречу друг другу более чем в два раза по отношению к падающим;
- экспериментальные результаты, доказывающие наличие ярко выраженного
максимума амплитуды давления ударно-акустической волны (УАВ), генерируемой
электрическим взрывом плоской кольцевой фольги (ЭВКФ), в центральной ее зоне
по отношению остальной части волнового фронта.
Апробация работы
Основные результаты были доложены и обсуждены на заседаниях Международной научно-практической конференции "Дни науки - 2007" (01-15 апреля 2007 г.)
г. Белгород; IV Международной научной конференции “Научный потенциал в XXI
веке” Ставрополь 2010; Технологии, кооперация, инвестиции. IV-X Межрегиональных
научно-практических
конференциях
“Взаимодействие
научноисследовательских подразделений промышленных предприятий и вузов с целью
повышения эффективности управления и производства.” Волжский, 2008-2013 г.;
V-VIII Всероссийских научно-практических конференциях “Инновационные технологии в обучении и производстве” 2008 - 2011 г. Камышин; Межрегиональная
конференция «Моделирование и создание объектов энерго-и-ресурсосберегающих
технологий» Московский энергетический институт (филиал МЭИ) – г. Волжский,
22-25 сентябрь 2009 г.; XXIII Международной Инновационно-ориентированной
конференции молодых ученых и студентов МИКМУС – 2011, 14-17 декабря 2011 г.
Москва; III Международной научно-технической конференции “Информационноизмерительные и управляющие системы (ИИУС-2012)”, 29-31 май 2012. г. Самара;
4th International Scientific Conference “Applied Sciences and technologies in the United
States and Europe: common challenges and scientific findings” December 23, 2013 New
York, USA; Международной научно практической конференции «Наука сегодня:
фундаментальные и прикладные исследования» г. Вологда 28 сентября 2016 г.; LXI
Международной научно-практической конференции «ИННОВАЦИИ В НАУКЕ» г.
Новосибирск 29 сентября 2016 г.
Соответствие паспорту научной специальности
Указанная область исследования соответствует паспорту специальности
01.04.01 «Приборы и методы экспериментальной физики», а именно: пункту 5 «Разработка и создание экспериментальных установок для проведения экспериментальных исследований в различных областях физики», пункту 8 - «Разработка методов математической обработки экспериментальных результатов. Моделирование
физических явлений и процессов».
Внедрение результатов работы
Результаты теоретических и экспериментальных исследований нашли применение при разработке и внедрении процесса напыления методом электрического
взрыва проводников (ЭВП) металлических пленок на поверхности используемых
11
пресс-формах в научно-производственной фирме НПФ «Техоснастка РТД» в г.
Волжском, Волгоградской области. Представленная экспериментальная установка
позволяет осуществлять напыление тонких пленок до микронных масштабов, генерацию мелкодисперсных металлических частиц до размеров сотни нанометров.
Публикации
Основные результаты опубликованы в более 80 работах, из них – 1 монография, 14 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, из них в базе
Scopus - 8, Web of Science - 8, патента - 36. В работах [2, 3, 9, 11, 13] соискатель
участвовал в постановке задач, проведении экспериментов и расчетов, обсуждении
полученных результатов. В работах [5, 6, 7, 14] принимал участие в разработке
конструкций экспериментальных установок и проведении экспериментов. В работах
[8, 10, 12] участвовал в постановке задач и представлении математических моделей,
проведении экспериментов и математических расчетов.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 305 наименований. Общий объем диссертации составляет страниц 276,
содержит 89 иллюстраций, 20 таблиц.
Краткое содержание работы
Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность работы,
приведены положения, выносимые на защиту, представлены сведения о структуре,
содержании и апробации работы.
Первая глава посвящена описанию физики электрического взрыва металлического проводника, рассмотрены основные его режимы протекания - медленный,
быстрый сверхбыстрый. На основе теории МГД-неустойчивостей интерпретировано
явление стратообразования при электрическом взрыве проводника. Рассмотрены элементы гидродинамики электрического взрыва проводника в конденсированных средах, взаимодействие генерируемых ударных волн и воздействие гидроимпульсного
возмущения на выделенный объект. Протекание высоковольтного разряда как-то и
электрического взрыва проводников в различных средах сопровождается генерацией
ударных волн и электромагнитного излучения. По характеру и параметрам движения
окружающей среды можно составить, в частности, определенные представления о
режиме выделения в нем энергии, что позволяет оценить параметры состояния вещества в процессе разряда. Процесс быстрого преобразования энергии электрического
поля в другие виды интересен не только как объект исследований в физике и энергетике, но и все большего широкого внедрения его в технологические процессы производства.
При подаче напряжения на инициирующий проводник плотность тока в нем
настолько велика, что проводник практически мгновенно разрушается (время разрушения проводника по сравнению с длительностью полпериода собственных колебаний разрядного контура π LC пренебрежимо мало). Из-за резкого увеличения сопротивления ток падает до нуля, не успев достигнуть сколько-нибудь значительной
12
величины (так называемая - пауза тока), а все напряжение, практически равное напряжению заряда конденсаторной батареи, прикладывается к разрядному промежутку, в котором образовалась газовая дорожка из продуктов взрыва проводника. В
дальнейшем при расширении канала, образованного продуктами взрыва, под действием приложенного напряжения происходит пробой газового мостика, диаметр которого мало отличается от диаметра лидера при инициировании разряда высоковольтным пробоем.
Электрический взрыв металлических проводников сопровождается явлением
стратообразования, интерпретация которого может рассматриваться в рамках магнитогидродинамического (МГД) представления. Теория МГД-неустойчивостей базируется на дисперсионном уравнении (Абрамова К.Б., Златин Н.А., Перегуд Б.П.),
полученном методом малых возмущений, связывающем инкремент нарастания возмущений Ω с его модой m, длиной волны λ, начальным радиусом проволочки r0 и
физическими свойствами жидкого металла (электропроводимостью σ , коэффициентном поверхностного натяжения α и плотностью
ρ), а также индукцией магнитr
ного поля на поверхности проволочки B . Для цилиндрического проводника рассматриваем изменение его поверхности в виде r = r0 + ξ ( z ,ϕ ,t ) , где r0 - радиус проводника в равновесном состоянии; ξ ( z ,ϕ ,t ) - произвольная функция цилиндрических координат и времени, причем ξ ( z ,ϕ ,t ) 〈〈 r0 . Это позволяет линеаризовать
уравнения, полное возмущение представить в виде суперпозиции волн
exp{i (k z + m ϕ + ω t )}:
ξ ( z ,ϕ ,t ) = ∑ ξ k ,m exp{i(k z + m ϕ + ω t )}
(1)
k ,m
и рассматривать устойчивость отдельно по отношению к каждому возмущению.
Дисперсионное уравнение было решено численно для неустойчивостей с модой
m = 0 , являющейся аксиально - симметричным возмущением типа перетяжек, и с
модой m = 1 , соответствующей винтовому (изгибному) возмущению. В результате
1
расчетов получена зависимость безразмерного инкремента Ω = i ω r0 (4 π ρ ) 2 / H 0 от
обратной безразмерной длины волны x = k r0 (где k = 2π λ - волновое число) для
различных значений параметров:
1
r σ H 0  4π  2
4πα
2
q =
.
(2)

 , f =
2
c
r0 H 02
 ρ 
Электрический взрыв проводников является одним из перспективных методов
получения мелкодисперсной фракции микронных и наноразмерных металлических
порошков (Седой B.C., Валевич В.В., Ильин А.П., Азаркевич Е.И., Котов Ю.А.,
Лернер, М. И.). Характерными особенностями мелкодисперсных порошков, получаемых с использованием электрического взрыва металлических проводников, является: а) небольшой по сравнению с другими физическими методами разброс частиц по размерам; б) относительная стабильность свойств в нормальных условиях и
высокая активность в различных химических процессах; в) наличие избыточной (запасенной) энергии; г) очень низкие температуры спекания < 100°С и т.д. Применение нанопорошков позволяет значительно улучшить параметры существующих технологических процессов и создавать новые технологии.
0
13
В этом случае основным механизмом разрушения (диспергирования) при
плавлении квазиоднородного жидкометаллического проводника следует рассматривать как результат возникновения перетяжечной („сосисочной“) магнитогидродинамической (МГД) неустойчивости, следствием которой образуются поперечные
страты. Согласно, время развития перетяжечной неустойчивости:
rw
,
(3)
τ in =
υ A Ω max
альфвеновская скорость; Ω max = 2 - максимальный инкремент, соµ0 ρ
ответствующий развитию возмущения поверхности с магнитозвуковой скоростью
υ sA = cs2 + υ A2 , при υ A = cs . Из условия τ in ≤ t h следует, что для разрушения проводника электрическим током перетяжечной МГД-неустойчивостью необходимо вы2ν
−1
полнить условие: rw ≥ rw* = m , где ν m = (µ 0σ ) - коэффициент магнитной диффузии.
где υ A = B
cs
Длина волны МГД-неустойчивости возмущений поверхности проводника определяется балансом капиллярных сил и магнитного давления, вследствие чего размер образующихся частиц меньше его радиуса.
Обобщение результатов исследований гидродинамических параметров позволило получить эмпирические выражения (Кривицкий Е.В., Шамко В.В.), определяющие амплитуду давления и энергию падающей волны в зависимости от параметров разрядного контура U0, C, L:
1
4
k1  U 02 C 
pm =

 ,
r L 
 2 21
k U C
W= 2 0 1
r  2 2
 c0 L
3


 .


(4)
Здесь с0 –скорость звука, k1 и k2 – размерные коэффициенты.
Точные уравнения гидродинамики и уравнение состояния среды нелинейны.
Если число Маха мало по сравнению с единицей, а также невелико время или пространство распространения волны, то можно учесть нелинейность путем введения
малой поправки к решению линеаризованного уравнения (Исакович М.А.), G - коэффициент нелинейности:
1
G=
ρ 0 c 02

1  dc2
1 + ρ 0 
2 dp

 
  .
0 
(5)
Нелинейные эффекты неаддитивны. При взаимодействии двух волн квадратичная поправка будет выглядеть следующим образом:
1
1
p′′ = − Ga( p1′ 2 )a − Ga( p′22 )a − Ga( p1′ p′2 )a .
2
2
(6)
Первые два члена представляют собой квадратичные поправки для каждой волны в отдельности. Добавочный вековой член зависит от обеих волн первого порядка одновременно. Его появление является результатом нелинейного взаимодействия
волн.
14
Во второй главе дан анализ методов и средств измерений параметров электрического взрыва металлических проводников и генерируемых ударных гидродинамических возмущений. Быстропротекающие процессы обладают существенными,
присущими только им характерными экстремальными параметрами, в частности
температура может достигать тысячи градусов, давление стони тысяч паскаль, скорость тысячи метров в секунду, и все это за время существования t ≈ 10 −5 ÷ 10 −9 s .
Именно критические параметры протекающих процессов и состояния вещества обуславливают методологические трудности получения надежной и достоверной количественной информации об исследуемых явлений.
Широкое применение находят различного рода интегральные измерители, использующие в качестве информационного фактора обжатие крешера, глубину отпечатка, величину прогиба мембраны, профиль и величину деформации трубчатого
элемента и т.д. Перечисленные измерители просты и неприхотливы в эксплуатации,
а также при наличии достаточно надежных тарировочных зависимостей, позволяют
получать относительно достоверную информацию. Особую трудность представляют
измерения гидродинамического давления ударной волны при электроразряде в непосредственной близости от плазменного канала. Такие измерения осложняются как
тем обстоятельством, что давления превышают пределы прочности керамических
материалов и природных пьезокристаллов, так и в еще большей степени исключительно высоким уровнем электромагнитных помех. Одним из вариантов решения
представленных задач является использование волноводных пьезокерамических
датчиков. Гидродинамическое давление, воздействуя на торец стержня, создает в
последнем распространяющееся возмущение деформации. Волна деформации, достигнув границы волновод - керамическая таблетка претерпевает частичное отражение. Другая часть волны деформации распространяется по керамике, вызывая возникновение разности потенциалов на ее обкладках.
В третьей главе представлено математическое моделирование процессов,
происходящих при электрическом взрыве металлического проводника и генерируемых ударно-акустических волн, а также математическое моделирование импульсного механического нагружения волноводного пьезокерамического преобразователя
давления.
Обеспеченность согласованности (оптимальности) протекания электрического
взрыва определяется параметрами разрядного контура и использованного проводника. В предлагаемых ранее соотношениях (Кривицкий Е.В.) для длины проводника
не отражены физические свойства взрывающегося металла. Поэтому, используя
элементы теории размерности, получено выражение, учитывающее этот фактор:
1

4
W
α U0 R L C
0
 ,
l опт =
, d опт = 
(7)
 γ σ (λ + χ ) L C 
z ρ пр γ пр (χ пр + λпр )
пр
пр
пр
пр


где lопт и d опт длина и диаметр взрываемого проводника, соответственно; α - некоторый поправочный коэффициент, зависящий который, от запасаемой энергии и от физико-химических свойств металлов, в частности от потенциала ионизации, подвижности электронов и т.д.; R и z = L - активное и волновое сопротивление разрядного
C
4
15
контура, соответственно; γ пр
и  σ пр - плотность и удельная электропроводность;
ρ пр = 1σ - удельное сопротивление проводника; λcond , χ cond - удельная теплота плавпр
ления и парообразования проводника; W0 - запасенная энергия накопителя.
Электрический взрыв фольги в виде кольца можно смоделировать как взрыв
системы цилиндрических проводников, которые лежат в одной плоскости и расположены радиально и, принимая условие равенства сопротивлений, объемов и поверхностей цилиндрических проводников и кольцевой фольги, получены соотношения, определяющие параметры кольцевой фольги гиперболического профиля h ~ 1 r
при условии протекания близкого к согласованному режиму:

,
l opt = r2 − r1 .
(8)


Аналогичные соотношения были получены для плоской кольцевой фольги:
d opt l opt
2 h13   r1 
=
1− 
n r1   r2 
1
4
nW0
β 
 ,
hк =

2  γ прσ пр (λпр + χ пр ) L C 
(r
2
2
4
α nU 0 R4 L C
− r12 ) r2
ln =
. (9)
2
r1 z ρ пр γ пр (χ пр + λпр )
α и β - некоторые поправочные коэффициенты.
Одной из особенностей протекания электрического взрыва проводников является возникновение страт – периодической структуры, представляющей собой чередование плотности взрываемого вещества, перпендикулярно направлению тока разряда. Согласно классической теории электропроводности Друде-Лоренца, свободные электроны металла массой m , направленно движущиеся с некоторой дрейфовой
скоростью υ dr , рассеиваются на ионах кристаллической решетки и на дефектах металла. Происходит передача энергии внешнего электрического поля кристаллической решетки, соответственно, проводник приобретает импульс механического возмущения. Рассматривая режим короткого замыкания I = I 0 sin ω t , получено соотношение, определяющее величину возникающего механического возмущения на
торце однородного цилиндрического проводника длиной l :
σ теор =
m I0 l 2
.
S t eh
(10)
Исследование параметров ударно-акустических волн ЭВП в конденсированных средах осуществляется посредством приборов и устройств, принцип работы которых основывается на пьезокерамическом эффекте. Для регистрации мощных ударных волн волнового фронта различной конфигураций бы разработан и создан волноводный пьезокерамический преобразователь давления со ступенчатым волноводом (Рисунок 1), конструкция которого обеспечивает защищенность от сильных
электрических наводок и помех. Для обеспечения работоспособности преобразователя давления проведено математическое моделирование процессов, происходящих
при импульсном механическом нагружении последнего метод падающего груза. При
взаимодействии падающего груза с волноводом (Рисунок 2) происходит упругое
сжатие последнего. Пренебрегая деформацией части ступенчатого волновода мень-
16
а
б
Рисунок 2 - Схема эксперимента
Пьезоэлемент в виде таблетки -1; ступенчатый волновод - 2; падающий груз - 3;
штатив с юстировочным устройством – 4.
Рисунок 1 - Внешний вид (а) и конструкция (б)
волноводного пьезокерамического преобразователя лния.
шего диаметра и учитывая принцип СенВенана, можно рассмотреть упругую задачу для основной его части, считая, что на
нее действует внешнее давление р, которое в S/S0 раз меньше истинного, прилагаемого к торцу. Конструкция датчика дает возможность рассматривать в приближении
задачу с абсолютно жесткой закрепленной границей, пьезоэлемент - стенка. Применяя закон Гука, можно определить действующее давление:
E1 c t
p (0 ,t ) = −
∫ ε (x ,t ) dx .
c1t 0
1
(11)
Второй закон Ньютона позволяет получить уравнение для смещения:
d 2l
SE 1
2
2
+
ω
l
=
0;
ω
=
.
(12)
d t2
l 1m
Далее, используя граничные условия и уравнение измерительной электрической цепи, методом преобразования Лапласа решалась задача определения
генерируемого пьезоэлементом напряжения. Аналитическое решение представленной задачи выглядит следующим образом:
2
π r 2θ E 1 E 2 2 gH (CR ) 

2 h 
(13)
  .
U (t ) =
 G (t ) − G  t −
2
c
C k h ρ 2 c 2 l 1 ((ω RC ) + 1) 

2 
t
−
 1

RC

G(t ) = η(t ) 
sin(ω t ) − cos (ω t ) + e ,
 ω RC

α=
c1 ρ1
.
c2 ρ 2
(14)
17
В результате математического моделирования и экспериментального исследования получены временные зависимости
(Рисунок 3) генерируемого пьезопреобразователем
напряжения, из которых
следует адекватность
описываемых процессов и приемлемость
градуировочных заРисунок 3 - Генерируемое напряжение согласно математической
висимостей с примемодели кривая – 1; эксперимент импульсного механического нагружения волноводного пьезокерамического преобразователя дав- нением метода падающего груза. Возления кривая – 2
никающее механическое напряжение в волноводе пропорционально напряжению пьезогенератора, переводной коэффициент с учетом различия сечений волновода:
C k ρ 2 c 22 S
7
k =γ
, k = 1.7 ⋅ 10 Пa В .
(15)
2
πr θ E 2 S 0
Для осуществления электрического взрыва плоской кольцевой фольги
(ЭВПКФ), ток разряда по которой
2
1
протекает в радиальном направле3
нии, используется
электродная система (Рисунок 4).
Электрический
взрыв
плоской
кольцевой фольги
происходит в конусной разрядной
Рисунок 4 - Электродная сисРисунок 5 - Взрывная камера
камере (Рисунок 5)
тема для осуществления
конусной геометрии с преобс конденсированЭВПКФ
разователем давления
ной средой. ИсслеЦентральный стержневой
Разрядная камера - 1; пъезодования давления
электрод – 1; наружный колькерамический преобразоваударноцевой электрод – 2; плоская
тель давления –2; накидная
акустической волны осуществляется посредством пъезокерамического преобразователя. Разрядная
камера (Рисунок 6) имеет вид полого усеченного конуса высоты Н, при этом моделируется условие жесткости стенок. На торце меньшего радиуса, посредством соот1
2
3
18
ветствующей электродной системы соосно установлена плоская кольцевая фольга –
1, опирающаяся на механически прочный цилиндрический диэлектрик - 2, тем самым осуществляется условие самоприжатого разряда. Центральная часть
БУ
2
плоской кольцевой фольги электрическим контактом соединена с центральным стержневым электродом – 3.
1
С
Периферийная часть соединена с разрядной камерой. При подаче высокого
напряжения с генератора импульсных
токов осуществляется электрический
взрыв плоской кольцевой фольги и
возбуждается плоская ударная волна,
4
распространяющаяся по конденсиро3
ванной среде – 5 в объеме усеченного
конуса вдоль его оси, которая регист5
рируется пъезокерамическим преобразователем давления – 4.
В представляемой математической модели по определению давления
6
электрического взрыва плоской кольцевой фольги (ЭВПКФ) считается, что
последняя имеет малую толщину и незначительную разницу внешнего и
внутреннего диаметров. Также считаРисунок 6 - Схема экспериментальной устается, что процесс протекания разряда
новки
является квазистатическим, т.е. время
Взрывающаяся кольцевая фольга -1; диэлекдостижения максимального значения
трический цилиндр - 2; электроды - 3; конденсированная среда - 4 ; разрядная конусная тока разряда на много больше времени
прохождения звуковой волны вдоль
камера -5; датчик - 6.
камеры.
Исходя из уравнения сохранения массы ρV = const , уравнения состояния ве ρ α

щества в форме Тэта p = B   − 1 , где В и α характеристические постоянные
 ρ 0 

для каждой жидкости, для воды B = 3 ,05 ⋅ 10 8 Па, α = 7 ,15 , уравнения баланса энерdV
1 d ( pV )
гии разрядного контура I 2 Rc = p
+
, где γ = 1,22 ÷ 1,3 показатель
d t (γ − 1) d t
1
адиабаты плазмы и, используя параметр τ =
I 2 (t ) Rc d t , получено соотношения,
∫
AV0′
определяющие параметр τ (h ) и давления p (h ) электрического взрыва плоской кольцевой фольги (ЭВПКФ) в камере конусной геометрии с конденсированной средой,
как функция высоты h плазменного поршня (Рисунок 7, 8):
19
τ=
(γ − 2 )  x (1 − x )−α +1 + 1 − (1 − x )−α + 2 − x 2  ,
x2
θ+
(γ − 1) (γ − 1)  ( α − 1 ) ( α − 1 )( α − 2 ) 2 
−α +1
−α +2
( γ − 1 ) E ( γ − 2 ) A  x (1 − x)
(
1 − x)
x2 

p=
−
−
− .
x2 V ′
x2  (α − 1)
(α − 1)(α − 2) 2 
Рисунок 7 – График зависимости
давления τ (h ) от высоты плазменного поршня для различных
высот Н
(16)
(17)
Рисунок 8 – График зависимости
давления p (h ) от высоты плазменного поршня для различных
высот Н
В силу нелинейности уравнений гидродинамики, амплитуду ударной волны
можно представить в виде суммы двух членов: волны малой амплитуде p′ , соответствующей линеаризованным уравнениям и p′′ - квадратичной поправки, p = p′ + p′′
Для квадратичной поправки уравнение выглядит следующим образом:
p tt′′ − c 02 p ςς′′ = G ( p ′ 2 )tt , где G - коэффициент нелинейности:
1 
1  dc 2  
 .
G =
1 + ρ 0 
ρ 0 c 02 
2  dp  0 
Рисунок 9 - Схема экспериментальной установки
Разрядная камера – 1; взрывающиеся металлические проводники – 2; стержневые электроды – 3; центрирующие звездочки – 4; конденсированная среда – 5; торцевые заглушки (резиновые пробки) – 6; волноводные пьезокерамические преобразователи давления – 7.
(18)
Математическая модель нелинейного взаимодействия
двух идентичных ударноакустических волн электрического взрыва цилиндрических проводников в цилиндрической камере (Рисунок 9, 10) с конденсированной средой, основывается на экспоненциальном характере зависимости давления от времени и определя-
20
ется аппроксимированной зависимостью:
b

ς 
 ς  c  t − c 
p(t ) = a t −  e
;(19)
 c0 
0
a , b , c -коэффициенты,
где
определяемые из экспериРисунок 10 – Разрядная цилиндрическая камера
ментальной кривой; ς - лагранжева координата. Воспользовавшись линеаризованными уравнениями гидродинамики, а также уравнением состояния среды в форме Тэта, было определено результирующее давление двух идентичных взаимодействующих ударноакустических волн с учетом эффектов нелинейности в виде:
p (t ) = 2 at b e ct +
4 (b + ct )  n (n − 1)B  2 2 b 2 ct
1+
a t e .
ρ 0 c02 
2 ρ 0 c02 
(20)
При электрическом взрыве плоской кольцевой фольги (ЭВПКФ), возникающий
кольцевой плазменный поршень формирует в пространстве расходящуюся ударную
волну кольцевого волнового фронта (Рисунок 11, 12 линия АВ), при этом в цен2
3
1
1
5
2
А В
В
С
3
А
4
Рисунок 11 - Схема экспериментальной
установки
Кольцевая фольга – 1; электродная система
– 2; диэлектрический цилиндр – 3;
пьезокерамические датчики – 4; разрядная
камера – 5.
Рисунок 12 - Внешний вид
разрядной камеры
Центральный стержневой электрод – 1;
кольцевой электрод – 2; крышка -3.
тральной части происходит наложение и
нелинейное взаимодействие элементов ударных волн, возбуждаемых с диаметрально противоположных сторон поршня. Используя аппроксимированную функцию
21
вида: p = a t e , рассмотрена задача исследование распределение поля давления
ударной волны электрического взрыва плоской кольцевой фольги(ЭВПКФ) в цилиндрической камере, в результате которой получено:
-r t
p = 2at e

2 a t  n 2 (n − 1)  − r t 
+ 1 e  .
1 + (1 − r t ) ρ c 2 
2

0 0 


−r t
(21)
В четвертой главе представлен экспериментальный комплекс (Рисунок 14) для
исследования импульсных высокоэнергетических возмущений в конденсированных
средах на основе электрического взрыва металлических проводников, содержащий
перечень соответствующих экспериментальных установок.
ЭВП
ВПП
ЭВФ
Альтами
ПОЛАР
312.
Versa 3D
УЗГ
ЭВПКФ
Пл
ПК
ЦС
ПР
ГИТ
ВППД
ЭО
ЦРК
КРК
ДН
БУ
МК
ЦРК
МПП
Д
Рисунок 14 - Функциональная блок-схема экспериментального комплекса для исследования высокоэнергетических импульсных процессов в конденсированных средах
рованных средах
Высокое напряжение, вырабатываемое генератором импульсных токов (ГИТ),
посредством блока управления (БУ) с коммутирующим устройством (игнетрон
ИРТ- 6), подается на электродную систему объекта воздействия.
В исследованиях МГД-возмущений объектом исследования, в которых возникают механические возмущения, являются цилиндрический стержень (ЦС), плоская
пластина (Пл). В исследованиях электрического взрыва проводников объектом возмущения являются взрывающаяся проволочка (ЭВП), взрывающаяся полоска фольги
(ЭВФ) или взрывающаяся плоская кольцевая фольга (ЭВПКФ). В проводимых экспериментах по исследованию радиальных МГД-возмущений в качестве регистратора
применялся волноводный пьезокерамический преобразователь (ВПП) – датчик ме-
22
ханических возмущений. Датчик перемещается по боковой поверхности вдоль главной оси цилиндрического стержня и плоской пластины и радиально по поверхности
диска при каждом выстреле с задаваемым шагом. Щуп (предволновод), реактивный
волновод и пьезотаблетка (ЦТС-19) датчика зафиксированы между собой и имеют
электрическую развязку. Для регистрации аксиальных механических возмущений
пьезокерамические преобразователи располагались на торцах цилиндрического
стержня. Разрядный ток регистрируется поясом Роговского. Сигналы от датчиков
регистрировались цифровым запоминающим осциллографом (ЦО) GWINSTEK
GDS-810S, соединенным с компьютером (ПК).
В проводимых экспериментах по исследованию ударно-акустических волн
электрического взрыва проводников (ЭВП) в конденсированной среде использовались разрядные камеры цилиндрической (ЦРК) и конусной (КРК) геометрии. Взрывающийся элемент располагался на торце камеры в случае электрического взрыва
фольг, либо соосно в случае электрического взрыва проволочек. Давление ударноакустической волны регистрировалось пьезокерамическими преобразователями давления (ВППД) и волноводным пьезокерамическим преобразователем давления
(ВПД), электрический сигнал с которых через RC-цепочку подавался на цифровой
запоминающий осциллограф (ЦО) и многоканальный микроконтроллер STM32F4
(МК) соединенных с компьютером (ПК).
В пятой главе проведен метрологический анализ измеряемых параметров посредством измерительных приборов и инструментов в результатах исследования
давления ударной волны электрического взрыва и непосредственно электрического
взрыва в разрядной камере с конденсированной средой.
Основными источниками возникающих погрешностей, проявляющиеся в применяемых методиках являются: погрешности измерения технических характеристик
экспериментальных установок; погрешности, присущие к применяемым механическим и электроизмерительным приборам (цифровой запоминающий осциллограф,
вольтметр, индикатор, механический пресс и т.д.); погрешности измерения разрядного тока поясом Роговского и делителем напряжения; погрешности идентичности
деформированных круглых пластинчатых датчиков механическим прессом и электрическим взрывам фольги; погрешности, возникающие при формировании квазиоднородного взрыва проводников и т.д.
В шестой главе представлены результаты экспериментальных исследований
возникновения механических МГД-возмущений в проводниках в конденсированном
состоянии при протекании разрядного тока, электрического взрыва проводников и
возбуждаемых ударно-акустических волн в замкнутых пространствах с конденсированной средой.
С учетом предложенных выражений, определяющих условия протекания согласованного режима, получены характерные осциллограммы (Рисунок 15) тока и
напряжения для электрического взрыва медного (а) и алюминиевого (б) цилиндрических проводников, которые иллюстрируют существование “паузы тока” и полную
реализацию энергии взрыва в первой половине периода, что подтверждает состоятельность предложенного выражения. Аналогичный результат получен для электри-
23
ческого взрыва плоской кольцевой алюминиевой фольги (в), ток разряда по которой,
протекает в радиальном направлении.
а
б
в
а) медная проволочка; б) алюминиевая проволочка; в) алюминиевая кольцевая фольга.
Рисунок 15 - Характерные осциллограммы согласованного режима протекания ЭВП
В экспериментальных исследованиях радиального и аксиального механических возмущений в цилиндрическом и плоском проводниках, возникающих вследствие протекания импульсного разрядного тока короткого замыкания, волноводный
пьезокерамический преобразователь перемещался по поверхности проводника. Амплитуда аксиального возмущения составляет σ theor = 7 ,33 ⋅ 10 4 Пa , в то же время, исходя из осциллограммы, при коэффициенте преобразования пьезокерамической таблетки k = 0 ,65 ⋅ 10 5 Пa , имеем σ exp ≈ 6 ,5 ⋅ 10 4 Пa , что является достаточно удовлеВ
творительным результатом. График зависимости амплитуды первого импульса радиального возмущения (Рисунок 16), регистрируемого волноводным пьезокерамическим датчиком на боковой поверхности проводника, от его места положения, т.е.
от координаты z. На графике наблюдается ярко выраженная периодичность, которую можно рассматривать как зарождение неустойчивости, длина волны которой
составляет λпров ≈ 1,6 ⋅ 10 −3 м .
В процессе
дальнейших экспериментов
были получены
образцы продуктов разлета электрического
взрывов
металлических проводников
Рисунок 16 - График зависимости амплитуды первого импульса радиального
(Рисунок
механического возмущения от координаты z
17), на ко-
24
торых явно выражено наличие страт - возникновение чередования плотности вещества. При протекании импульса тока происходит дробление проводника по длине с
некоторой периодичностью вследствие возникающей магнитогидродинамической
неустойчивости перетяжечного типа с модой m = 0 . При медленном режиме ЭВП
происходит не однородный разогрев пинча, и до разрушения проводника испаряется
незначительная его часть, а оставшаяся большая часть керна, вследствие МГДнеустойчивостей, дробится на капли, которые разлетаются в окружающее пространство. Участки расплавленного проводника с большей плотностью при разлете жидкого металла, и, имеющие большие размеры по отношению к другим, оставляют на
стекле бо`льший след в радиальном
направлении, что наблюдается в образцах металла в виде напыления и в
виде капель размером десятых долей
микрона и менее. Расстояние между
ближайшими наиболее яркими всплесками (Рисунок 17 показаны белыми
стрелками), очевидно, является длиной волны неустойчивости перетяжечного типа. Средняя длина волны
возмущения
составила
−3
λwire ≈ 1,82 ⋅ 10 m , что согласуется с
результатами выше указанных экспериментов, из которых может следовать, что зарождение магнитогидродинамической неустойчивости может
Рисунок 17 - Следы разлета продуктов электри- возникать в металле до фазового печеского взрыва – страты: медной (Cu) (а), ни- рехода.
хромовой (b) проволочки и алюминиевой (Al)
Использование универсальной
плоской фольги на стеклянной пластинке
двулучевой системы Versa 3D позволяет анализировать получаемые методом ЭВП тонкие пленки и микрочастицы. На
микрофотографиях (Рисунок 18) представлены образцы напыления металлической
(а)
(b)
(с)
Рисунок 18 - Микрофотографии нанесенных тонких покрытий с использованием ЭВП
а) медь на алюминиевой подложке; b) нихром на алюминиевой подложке и микрочастицы меди (с) диаметром d = 5 ,096 мкм
(Рисунок 18 а, Cu) медной пленки и нихромовой (Рисунок 18 b, NiCr) пленки, угол
наблюдения среза пленки составлял α = 52 0 . Толщина пленки медного напыления
25
лежит в пределах микронного диапазон hCu ≈ 1 мкм , толщина пленки нихромового
напыления hNiCr ≈ 2 ÷ 3,5 мкм , при этом поверхность последнего имеет более неоднородный характер, чем для медного напыления. Это можно интерпретировать не
идентичностью режимов протекания взрыва, разным значением плотности разрядного тока, физико-химическими свойствами металлов и т.д. Также представлена
фотография (Рисунок 18 (с)) микрочастицы меди, полученная методом ЭВП.
Далее рассмотрены результаты исследования давления ударно-акустической
волны электрического взрыва плоской кольцевой фольги (ЭВПКФ) в конусной разрядной камере с конденсированной средой. В
соответствии с представленной математической модели и полученных осциллограмм
разрядного тока и напряжения, вычислено
амплитудное значение давления волны на
торце раструба конуса. Экспериментальные
результаты (Рисунок 19) ЭВПКФ, с учетом
переводного коэффициента пьезопреобразователя в виде таблетки k ПД = 0,63 ⋅ 10 5 Па В ,
показывают приемлемое согласие с резульРисунок 19 – Осциллограммы электатами математического моделирования, в
трического взрыва алюминиевой
кольцевой фольги в воде
частности,
p' эксп ≈ 0 ,7 ⋅ 10 8 Па
и
8
Импульс напряжения U (t ) -1; импульс
р теор ≈ 0 ,9 ⋅ 10 Па , p' эксп ≈ ртеор при расшитока I (t ) -2; импульс давления ударнорении плазменного поршня h = 2 ÷ 3 мм , а
акустической волны p(t ) -3.
сама модель адекватно описывает процесс
генерации ударно-акустической волны при электрическом взрыве плоской кольцевой фольги.
Далее представлены результаты экспериментов исследова3
1
ния давления ударно3
2
акустической волны,
падающей на внутреннюю боковую поверхность
горизонтально
расположенной цилина
б
дрической разрядной
Рисунок 20 – Характерные осциллограммы разрядного тока и
камеры (ЦРК) (Рисунок
импульса давления: а) одиночной ударно-акустической волны;
20 а), а также взаимоб) двух встречных взаимодействующих волн
действие двух иденИмпульс давления падающей УАВ -1, импульс давления взаитичных
встречных
модействующих УАВ -2, ток разряда–3;
волн от одновременного электрического взрыва двух цилиндрических проводников (Рисунок 20 б) с использованием волноводного пьезокерамического преобразователя давления (ВПП).
26
Результаты экспериментов свидетельствуют об увеличении амплитуды давления результирующей волны более чем в два раза по отношению к падающим, и интерпретируются нелинейностью уравнений гидродинамики.
Используя осциллограммы экспериментов и результаты математического моделирования с применением аппроксимированной функции давления от времени,
было определено результирующее давление двух идентичных взаимодействующих
ударно-акустических волн в цилиндрической разрядной камере (Рисунок 21).
В ходе дальнейших экспериментов проводилось исследование распределения поля
давления ударно-акустической
волны (УАВ) электрического
взрыва плоской кольцевой
фольги (ЭВПКФ) в цилиндрической камере с конденсированной средой при моделировании условия бесконечности
боковых границ. Характерные
осциллограммы (Рисунок 22 а,
б) разрядного тока и давления
иллюстрируют близкий к соРисунок 21 – Графики импульса давления ударногласованному режиму протекаакустической волны ЭВП в виде проволочек в цилиндри- ния взрыва и уменьшение амческой разрядной камере
плитуды давления ударноЭкспериментальная кривая падающей волны – 1; резульакустической волны относитирующая кривая математического моделирования – 2;
тельно радиуса разрядной карезультирующая экспериментальная кривая идентичных
взаимодействующих ударно-акустических волн -3.
меры.
Амплитуда импульса
давления в центральной области поля достигала до
p1 = 19.5 MПa , в то время
как в области, находящейся
непосредственно над средней линией взрывающейся
фольги, амплитуда была порядка p3 ≈ 8,5 MПa , т.е , амплитуда давления результирующей волны более чем в
два раза превышает амплитуду падающей волны. РеРисунок 22 - Осциллограммы зависимости тока (1) и импульса давления (2) от времени, регистрируемого централь- зультаты моделирования даным (a) и третьим (b) пьезокерамическим преобразователем ют значение амплитуды давдавления
ления p max = 21,1 MПa , что
достаточно убедительно согласуется с экспериментом.
27
Для визуализации распределения поля (Рисунок 23) давления ударно-акустической волны в качестве регистратора применялся пластинчатый
датчик в виде круглой тонкой пластины (алюминий Al 2), которая подвергается пластической деформации посредством электрического взрыва плоской кольцевой фольги. На образце
наблюдается (показано белой стрелРисунок 23 - Пластинчатый датчик давления
кой) наличие ярко выраженной симпосле пластической деформации
Величина деформации - wmax в центре пластины. метричной деформации в центре пластины по отношению к другим ее участкам. Угол расхождения составил α = (26 ÷ 28)0 . Используя классическую модель
Кирхгофа-Ляве, определено значение давления p ≈ 4.6 MПa , которое несколько отличается от экспериментального вследствие квазистатического режима нагружения,
но сходится по отношению порядка величины.
.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ
1. Разработан и создан экспериментальный комплекс, предназначенный для
проведения исследований электрического взрыва проводников (ЭВП) и генерируемых ими ударно-акустических волн (УАВ), на экспериментальных установках которого проведено следующие исследования: электрический взрыв проводников в виде
цилиндрических проволочек и плоских кольцевых фольг в воздушной среде и в разрядных камерах с конденсированной средой; наличие механических возмущений в
металлических проводниках, возникающих с пространственной периодичностью
при протекании разрядного тока короткого замыкания; взаимодействие двух ударноакустических волн, генерируемых электрическим взрывом двух эквивалентных проводников (ЭВП) и распространяющихся в аксиальном направлении навстречу друг
другу в цилиндрической камере, определение поля давления ударно-акустической
волны, генерируемой электрическим взрывом плоской кольцевой фольги; однородное напыление тонких пленок и получение мелкодисперсных частицы микронного и
меньшего масштаба при времени тока разряда миллисекундного диапазона.
2. Разработан и создан волноводный пьезокерамический преобразователь давления со ступенчатым акустическим волноводом, позволяющий регистрировать давление мощных ударных волн с произвольной конфигурацией волнового фронта.
Представлена математическая модель импульсного механического нагружения волноводного пьезокерамического преобразователя давления со ступенчатым волноводом при наличии условия абсолютной жесткости границы, адекватно описывающая
протекающие физические процессы и предназначенная для проведения градуировки
преобразователя методом падающего груза. Аналитически получено математическое
соотношение для переводного коэффициента, определяющее временную зависимость давления ударно-акустической волны от электрического напряжения, генерируемого пьезоэлементом. Использование результатов математического моделирова-
28
ния и проведение градуировочных процедур позволяют определить передаточный
7
коэффициент k = 1.7 ⋅ 10 Па В .
3. Экспериментально подтверждено справедливость полученных посредством
теории размерности математических соотношений, определяющих параметры взрывающихся проводников цилиндрической и кольцевой геометрии, в которых учитываются физические свойства металлов и энергетические параметры разрядного контура. В соответствие с представленными соотношениями протекание процесса электрического взрыва происходит в условиях близких к согласованному режиму, с полной реализацией энергии конденсаторного накопителя в первой половине полупериода разряда и наличием “паузы тока”.
4. Экспериментально установлено существование механических возмущений
радиальной и аксиальной направленности в металлических проводниках, возникающих с пространственной периодичностью при протекании разрядного тока короткого замыкания. Наличие радиальных механических возмущений является одной из
причин возникновения стратообразования в процессе электрического взрыва цилиндрических проволочек и плоских фольг в соответствие с возникновением и развитием МГД-неустойчивости перетяжечного типа с модой m = 0 .
5. Применение метода электрического взрыва металлических проводников
(ЭВП) миллисекундного диапазона времени тока разряда позволяет осуществлять
однородное напыление тонких пленок и получать мелкодисперсные частицы микронного и меньшего масштаба.
6. Представлена математическая модель электрического взрыва плоской кольцевой фольги (ЭВПКФ) в разрядной камере конусной геометрии с конденсированной средой, согласно которой полученные результаты позволяют определять давление ударно-акустической волны в зависимости от высоты расширяющегося плазменного поршня для различных линейных размеров разрядной камеры. Экспериментально подтверждена достоверность результатов математической модели, а результаты убедительно согласуются с величиной интеграла действия плотности тока.
7. Экспериментально выявлено увеличение результирующей амплитуды давления двух взаимодействующих ударно-акустических волн, генерируемых электрическим взрывом двух эквивалентных проводников (ЭВП) и распространяющихся в аксиальном направлении навстречу друг другу в цилиндрической камере, более чем в
два раза по отношению к падающим. А также, существование ярко выраженного
максимума амплитуды давления ударно-акустической волны (УАВ), генерируемой
электрическим взрывом плоской кольцевой фольги (ЭВПКФ), в центральной ее зоне
по отношению остальной части волнового фронта. Математическая модель процесса
взаимодействия ударно-акустических волн (УАВ), основанная на использовании аппроксимации функции давления от времени и метода квадратичной поправки, адекватно согласуется с результатами проведенных экспериментов.
Основные результаты диссертации опубликованы в работах:
1. Суркаев, А.Л. Элементы физики высокоэнергетических импульсных процессов в
конденсированных средах (монография).– Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2015 – 156 с.
29
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1. Суркаев, А.Л. Возникновение магнитогидродинамических возмущений
в металлических проводниках при протекании импульса разрядного тока / А.Л. Суркаев // ЖТФ, 2015. Том 85. Вып. 7. С. 37—44
2. Суркаев, А.Л. Исследование существования механических возмущений в проводниках при протекании тока короткого замыкания / А.Л. Суркаев, Ю.П. Муха // Известия ВолгГТУ. Сер. Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь.
Вып. 12. - Волгоград, 2015. - № 11 (176). - C. 64-70.
3. Суркаев, А.Л. Исследование явления стратообразования как результат МГДнеустойчивости электрического взрыва проводников / А.Л. Суркаев, Ю.П. Муха //
Известия ВолгГТУ. Сер. Электроника, измерительная техника, радиотехника и
связь. Вып. 12. - Волгоград, 2015. - № 11 (176). - C. 11-17.
4. Суркаев, А.Л. Исследование возникновения МГД-возмущений в цилиндрическом
проводнике при протекании импульса разрядного тока / А.Л. Суркаев // ПЖТФ,
2014, том 40, вып. 2. С. 23-29
5. Суркаев, А.Л. Тушение пожаров с использованием ударного воздействия / А.Л.
Суркаев, В. Ф. Каблов, С.И. Благинин // Безопасность жизнедеятельности 2014, №
10 - С. 49—53.
6. Канцедалов, Д.А. Градуировка линейного модуля пьезокерамических преобразователей давления во взрывной камере методом падающего груза / Д.А. Канцедалов,
А.Л. Суркаев, С.А. Пичужкин // Инженерный Вестник Дона 2014, № 4, т. 31.
7. Суркаев А.Л. Экспериментальное исследование поля давления электрического
взрыва плоской кольцевой фольги / А.Л. Суркаев, В.И. Усачев // ПЖТФ, 2013. Том
39. Вып. С. 64 -71
8. Суркаев, А.Л. Методика исследования электрического взрыва цилиндрического
проводника и кольцевой фольги / А.Л. Суркаев, М.М. Кумыш, В.И. Усачев // Известия ВолгГТУ. Серия «Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь»
Вып. 6: межв. сб. науч. ст. / ВолгГТУ.- № 6. - C. 74-78..Волгоград, 2012. г.
9. Суркаев, А.Л. Исследование давления ударно-акустической волны электрического взрыва кольцевой фольги в конденсированной среде / А.Л. Суркаев, Ю.П. Муха,
М.М. Кумыш, В.И. Усачев // Известия ВолгГТУ. Серия «Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь» Вып. 6: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ.- № 6. C. 69-74. Волгоград, 2012 г.
10. Суркаев, А.Л. Исследование миллисекундного электрического взрыва металлических проводников / А.Л. Суркаев, М.М. Кумыш, В.И. Усачев // ПЖТФ, 2011. Том
36. Вып. 23. С. 97-104
11. Суркаев, А.Л. Оценка давления, создаваемого при электрическом взрыве кольцевой фольги в воде / А.Л. Суркаев, Ю.П. Муха, М.М. Кумыш // ПЖТФ, 2010. Том
36. Вып. 7. С.7-12
12. Суркаев, А.Л. Исследование импульсного механического нагружения волноводного пьезодатчика давления / А.Л. Суркаев, В.Г. Кульков // Акустический журнал.
2006. Том 52, № 2, С. 218 -222
30
13. Суркаев, А.Л., Исследование эффекта нелинейности взаимодействующих ударно-акустических волн давления / А.Л. Суркаев, Ю.П. Муха // ПЖТФ 2002. Том.
28, № 15, С. 43-45
14. Суркаев, А.Л. Экспериментальное иcследование двух взаимодействующих
ударно-акустических волн / А.Л. Суркаев, В.Г. Кульков, Г.Н. Талызов // ПЖТФ,
2001. Том. 27, № 12, С. 6 –9.
Патенты
1. Пат. № 1760677 С РФ. МПК B21D26/10 Способ электроимпульсной запрессовки
труб в трубные решётки. / Суркаев А.Л., Брызгалин Г.И., Годенко А.Е., Слепцов
О.А. ВолгГТУ Волгоград Заяв.: 4837359/27, 26.04.1990. Оп.: 15.08.1994, Б. № 31.
2. Пат. № 2060077 С1 РФ. МПК B21D26/10 Способ электроимпульсного деформирования трубчатых заготовок. / Суркаев А.Л., Брызгалин Г.И., Слепцов О.А. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 5061370/08, 02.09.1992, Оп.: 20.05.1996, Б. № 17.
3. Пат. № 2094153 С1 РФ. МПК B21D26/10, B23P11/02, B21D39/06 Электроимпульсный способ соединения втулки в глухом отверстии с корпусной деталью /
Суркаев А.Л., Слепцов О.А. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 94037347/02, 04.10.1994,
Опубл.: 27.10.1997, Бюл. №29.
4. Пат. № 2125496 А1 РФ. МПК B21D26/10 Электрогидроимпульсный способ
запрессовки труб в труднодоступных местах / Суркаев А.Л., Слепцов О.А. ВолгГТУ
Волгоград. Заяв.: 97116606/02, 08.10.1997, Опубл.: 27.01.1999, Бюл. № 28.
5. Пат. № 2186648 С2 РФ. МПК B21D26/10, B21D39/06 Устройство для электровзрывной запрессовки труб. / Суркаев А.Л. ВолгГТУ Волгоград Заяв.:
2000109392/02, 14.04.2000, Опубл.: 10.08.2002, Бюл. № 32.
6. Пат. № 2241212 С2 РФ. МПК G01L9/08, G01L23/10 Волноводный пьезокерамический датчик давления / Суркаев А.Л., Муха Ю.П., Суркаев В.А. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2002135488/28, 26.12.2002, Опубл.: 27.11.2004, Бюл. № 36.
7. Пат. № 2245753 С1 РФ. МПК B21D26/10, B21D39/06 Устройство для электровзрывной запрессовки труб. / Суркаев А.Л. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.:
2003124039/02, 30.07.2003, Опубл.: 10.02.2005, Бюл. № 36.
8. Пат. № 2280195 С1 РФ. МПК F15B21/12 Способ получения ударных волн высоких и сверхвысоких давлений в газе / Суркаев А.Л., Суркаев В.А. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2004136547/06, 14.12.2004, Опубл.: 20.07.2006, Бюл. № 21.
9. Пат. № 2339814 С1 РФ. МПК E21C37/18 Электроразрядное ударное устройство
/ Суркаев А.Л., Суркаев В.А. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2007109357/03, 14.03.2007,
Опубл.: 27.11.2008, Бюл. № 1.
10. Пат. № 2355497 С2 РФ. МПК B21D26/12 Способ обработки материалов струей
жидкости / Суркаев А.Л., Суркаев В.А. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2007125912/02,
09.07.2007, Опубл.: 20.05.2009, Бюл. № 1.
11. Пат. № 2378074 С1 РФ. МПК B21D26/10 B21D39/04 Электрогидроимпульсный
способ запрессовки труб в труднодоступных местах / Суркаев А.Л., Суркаев В.А.,
Кумыш М.М. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2008116021/02, 22.04.2008, Опубл.:
10.01.2010, Бюл. №1.
12. Пат. № 2378075 С1 РФ. МПК B21D26/10 B21D39/04 Электрогидроимпульсный
способ запрессовки труб в труднодоступных местах / Суркаев А.Л., Суркаев В.А.,
31
Кумыш М.М. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2008116022/02, 22.04.2008, Опубл.:
10.01.2010, Бюл. №1.
13. Пат. № 2378414 С1 РФ.МПК C23C14/32 Устройство для нанесения покрытий
электрическим взрывом фольги (варианты) / Суркаев А.Л., Кумыш М.М., Усачев
В.И., Суркаев В.А. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2008141539/02, 20.10.2008, Опубл.:
10.01.2010, Бюл. № 1.
14. Пат. № 2393268 С1 РФ. МПК C23C14/32 Устройство для нанесения покрытий
электрическим взрывом фольги / Суркаев А.Л., Кумыш М.М., Усачев В.И. ВолгГТУ
Волгоград. Заяв.: 2009116044/02, 27.04.2009, Опубл.: 27.06.2010, Бюл. № 18.
15. Пат. № 2393269 С1 РФ. МПК С1 23 С 14/32 Устройство для нанесения покрытий
электрическим взрывом фольги / Суркаев А.Л., Кумыш М.М., Усачев В.И. ВолгГТУ
Волгоград. Заяв.: 2009116088/02, 27.04.2009, Опубл.: 27.06.2010, Бюл. № 18.
16. Патент № 2394938 С1 РФ. МПК С 23 С 14/32 Устройство для нанесений покрытий электрическим взрывом фольги. / Суркаев А.Л., Суркаев В.А., Кумыш М.М.,
Усачев В.И. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2008141540/02, 20.10.2008, Опубл.:
20.07.2010, Бюл. № 30.
17. Пат. № 2401701 С1 РФ. МПК B02C19/18 Электрогидравлическая дробилка. /
Суркаев А.Л., Каблов В.Ф., Костин В.Е., Кумыш М.М., Усачев В.И ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2009136292/03, 30.09.2009, Опубл.: 20.10.2010, Бюл. № 29.
18. Пат. № 2449051 С1 РФ. МПК С 23 С 14/32 Устройство для нанесений покрытий
электрическим взрывом фольги. Суркаев А.Л., Кумыш М.М., Зубович С.О., Усачев
В.И. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2010139495/02, 24.09.2010, Опубл.: 27.04.2012, Бюл.
№ 30.
19. Пат. № 2449052 С1 РФ. МПК С 23 С 14/32 Устройство для нанесений покрытий
электрическим взрывом фольги. / Суркаев А.Л., Кумыш М.М., Усачев В.И., Канцедалов Д.А. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 010152115/02, 20.12.2010, Опубл.: 27.04.2012,
Бюл. № 30.
20. Пат. № 2449945 С1 РФ. МПК С 23 С 14/32 Устройство для нанесения покрытий
электрическим взрывом фольги. / Суркаев А.Л., Кульков В.Г., Кумыш М.М., Усачев
В.И. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2010139502/02, 24.09.2010, Опубл.: 10.05.2012, Бюл.
№ 30.
21. Пат. ПМ № 115358 U1 РФ. МПК С23С 14/32 Устройство для электровзрывного
нанесения металлических покрытий на контактные поверхности. / Суркаев А.Л.,
Кульков В.Г., Кумыш М.М., Усачев В.И. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2011146515/02,
16.11.2011, Опубл.: 27.04.2012,
Бюл. № 30.
22. Пат. ПМ № 115359 U1 РФ. МПК С23 С 14/32 Устройство для электровзрывного
нанесения металлических покрытий на контактные поверхности. / Суркаев А.Л.,
Кумыш М.М., Усачев В.И., Канцедалов Д.А. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.:
2011146566/02, 16.11.2011, Опубл.: 27.04.2012, Бюл. № 30.
23. Пат. ПМ № 124906 U1 РФ. МПК С23С 4/12 Устройство для электровзрывного
нанесения металлических покрытий на контактную поверхность. / Суркаев А.Л.,
Кумыш М.М., Усачев В.И. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2012135666/02, 20.08.2012,
Опубл.: 20.02.2013, Бюл. № 5.
24. Пат. ПМ № 124907 U1 РФ. МПК С23С 4/12 Устройство для электровзрывного
нанесения металлических покрытий на контактную поверхность. / Суркаев А.Л.,
2
32
Кумыш М.М., Усачев В.И. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2012135744/02, 20.08.2012,
Опубл.: 20.02.2013, Бюл. № 5.
25. Пат. ПМ № 124908 U1 РФ. МПК С23С 4/12 Устройство для электровзрывного
нанесения металлических покрытий на контактную поверхность. Суркаев А.Л., Кумыш М.М., Усачев В.И. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2012135743/02, 20.08.2012,
Опубл.: 20.02.2013, Бюл. № 5.
26. Пат. ПМ 124161 U1 РФ. МПК A62C3/02 Установка для тушения и предотвращения распространения пожара / Суркаев А.Л., Каблов В. Ф. Благинин С.И. Кабаков
А.П ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2012133801/12, 07.08.2012, Оп.:20.01.2013, Б. №2.
27. Пат. ПМ 129001 U1 РФ. МПК A62C3/00 Установка для тушения и предотвращения распространения пожара / Суркаев А.Л., Каблов В. Ф. Благинин С.И. ВолгГТУ
Волгоград Заяв.: 2012151511/12, 30.11.2012, Опубл.: 20.06.2013, Бюл. № 17.
28. Пат. ПМ № 144737 U1 РФ. МПК B02C19/18 Способ предотвращения распространения лесного пожара / Суркаев А.Л., Каблов В. Ф. Благинин С.И. ВолгГТУ
Волгоград. Заяв.: 2014114544/13, 11.04.2014, Опубл.: 27.08.2014, Бюл. № 6.
29.Пат. ПМ № 144737 U1 РФ. МПК B02C19/18 Электрогидравлическая дробилка /
Суркаев А.Л., Шарабаев А. В., Бутов Г.М., Кумыш. М.М., Усачев В.И. ВолгГТУ
Волгоград. Заяв.: 2014114544/13, 11.04.2014, Опубл.: 27.08.2014, Бюл. № 24.
30. Пат. № 2531199 U1 РФ. МПК B29B17/00, B02C19/18 Способ измельчения изношенных автомобильных шин / Суркаев А.Л., Каблов В. Ф. Благинин С.И., Шабанова В.П. ВолгГТУ Волгоград. Заявка: 2013128343/05, 20.06.2013. Опубл.:
20.10.2014. Бюл. № 29.
31. Пат. ПМ № 149943 U1 РФ. МПК B02C19/18 Электрогидравлическая дробилка /
Суркаев А.Л., Шарабаев А. В., Бутов Г.М., Кумыш. М.М., Усачев В.И. ВолгГТУ
Волгоград. Заяв.: 2014128169/13, 09.07.2014, Опубл.: 27.01.2015, Бюл. № 3.
32. Пат. ПМ № 154044 U1 РФ. МПК B02C19/18 Электрогидравлическая дробилка /
Суркаев А.Л., Канцедалов Д.А., Кумыш. М.М., Усачев В.И. ВолгГТУ Волгоград.
Заяв.: 2015108308/13, 10.03.2015, Опубл.: 10.08.2015, Б. № 22.
33. Пат. ПМ № 153578 U1 РФ. МПК B02C19/18 Электрогидравлическая дробилка /
Суркаев А.Л., Канцедалов Д.А., Кумыш М.М., Усачев В.И. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2015108314/13, 10.03.2015, Опубл.: 27.07.2015, Бюл. № 21.
34. Пат. ПМ № 160298 РФ. МПК А62С3/00 Модульный блок для предотвращения
распространения лесного пожара / Суркаев А.Л., Благинин С.И., Каблов В.Ф., Сухова Т.А. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.:2015125233/12, 25.06.2015 Оп.:10.03.2016 Б. № 7.
35. Пат. ПМ № 164310 РФ. МПК B02C19/18 Электрогидравлическая дробилка /
Суркаев А.Л., Кумыш М.М., Шарабаев А. В., Усачев В.И., Канцедалов Д.А. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2016110538/13, 22.03.2016, Опубл.: 27.08.2016 Бюл. № 24
36. Пат. ПМ № 164331 РФ. МПК B02C19/18 Электрогидравлическая дробилка /
Суркаев А.Л., Кумыш М.М., Шарабаев А. В., Канцедалов Д.А., Усачев В.И. ВолгГТУ Волгоград. Заяв.: 2016110501/13, 22.03.2016 , Опубл.: 27.08.2016 Бюл. № 24.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа