Устройство для регистрации состояния, симметрии и динамики движения лайнеров в газовой среде

Использование: для исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов в мегабарной области давлений. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит размещенные на основании полусферический заряд взрывчатого вещества, в полости которого осесимметрично последовательно установлены полусферические прокладка из материала с низким динамическим импедансом и первый стальной лайнер, электроконтактные датчики, размещенные на одной из границ первого лайнера, измерительный приемник с датчиками-коллиматорами, установленными симметрично относительно оси устройства по схеме гетеродин-интерферометра, снабжено вторым, установленным осесимметрично в полости первого лайнера, полусферическим стальным лайнером с отверстиями, электроконтактные датчики дополнительно установлены на наружной границе прокладки, стальное основание выполнено сплошным, на его поверхности под вторым лайнером симметрично относительно оси устройства герметично закреплено выпуклостью в основание полусферическое оптическое окно из кварцевого стекла с образованием герметичной полости, предназначенной для напуска в нее газа под высоким начальным давлением, при этом датчики измерительного приемника установлены в основании по нормали к поверхности окна вплотную к нему. Технический результат: обеспечение возможности получения в одном эксперименте всей совокупности данных, необходимых для калибровки газодинамических расчетов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов в мегабарной области давлений.

Использование экспериментальной техники мощных ударных волн для изучения экстремальных состояний изотопов водорода, как одного из элементов энергетики будущего, является сегодня основным источником информации о поведении сильно сжатой плазмы в области высоких температур и давлений мегабарного уровня. Существенно большие давления, превышающие почти на порядок соответствующие значения однократного ударно-волнового сжатия при значительном снижении эффектов необратимого нагрева, реализуются при квазиизэнтропическом сжатии веществ последовательностью ударных волн.

Существующие цилиндрические устройства и сферические устройства квазиизэнтропического сжатия содержат заряд мощного взрывчатого вещества (ВВ), охватывающий металлическую камеру высокого давления с газовой полостью. Для повышения уровня достигаемых давлений и чистоты исследуемого газа при снижении его необратимого нагрева такие камеры выполняют многокаскадными, а между камерой и зарядом ВВ могут располагаться прокладки из материалов с низким динамическим импедансом – оргстекло, полиэтилен и др. При этом верификация уравнений состояния различных газов и их смесей осуществляется сравнением расчетной и экспериментально измеренной диаграмм сжатия газовой полости. Критерием корректности проводимых расчетов является воспроизведение динамики движения ударных волн и лайнеров на всех стадиях работы устройства вплоть до момента, когда сжимающий лайнер начинает свое торможение на исследуемом газе. Расчеты калибруют с использованием экспериментальных данных по динамике движения ударных волн и лайнеров, регистрируемых в специально сконструированных макетах.

Известно устройство для регистрации движения ударной волны по элементам конструкции (М.А. Мочалов, Р.И. Илькаев, В.Е. Фортов и др., Измерение квазиизэнтропической сжимаемости гелия и дейтерия при давлениях 1500-2000 ГПа, ЖЭТФ 142, стр. 696-709, 2012 г.), содержащее полусферический заряд ВВ, установленный на стальном основании в виде кольца, в полости которого осесимметрично последовательно установлены полусферические прокладка из плексигласа (материала с низким динамическим импедансом) и стальной лайнер. На наружной и внутренней границах прокладки установлены электроконтактные датчики. В указанном устройстве регистрируют время и разновременность выхода детонационной и ударной волн на наружную и внутреннюю границы прокладки из плексигласа соответственно.

Недостатком такого устройства является ограниченная применимость получаемых результатов ввиду отсутствия в его конструкции камеры высокого давления.

Известно устройство для регистрации динамики движения стальной оболочки-лайнера (М.А. Мочалов, Р.И. Илькаев, В.Е. Фортов и др., Исследование квазиизэнтропической сжимаемости дейтерия и гелия при давлениях 1500-5000 ГПа, ЖЭТФ 146, стр. 169-185, 2014 г.), выбранное в качестве наиболее близкого аналога, содержащее размещенные на основании в виде кольца полусферический заряд ВВ, в полости которого осесимметрично последовательно установлены полусферические прокладка из материала с низким динамическим импедансом и стальной лайнер, электроконтактные датчики, размещенные на внутренней границе лайнера, измерительный приемник с датчиками-коллиматорами лазерной доплеровской диагностики (PDV-датчиками), установленными симметрично относительно оси устройства по схеме гетеродин – интерферометра.

В устройстве, выбранном в качестве наиболее близкого аналога, регистрируют время и разновременность выхода ударной волны на внутреннюю границу лайнера, и его подлета к радиусу расположения датчиков измерительного приемника. Одновременно с этим измеряют скорость движения внутренней границы лайнера.

Недостатком такого устройства является его низкая информативность: недоступны для регистрации времена выхода ударных волн на границы прокладки из оргстекла, отсутствуют газовое наполнение и возможность измерения динамики движения второго стального лайнера.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении информативности измерений динамики и симметрии движения лайнера при проведении эксперимента.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в получении в одном эксперименте всей совокупности данных, необходимых для калибровки газодинамических расчетов.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляемое устройство для регистрации состояния, симметрии и динамики движения лайнеров в газовой среде, содержащее размещенные на основании полусферический заряд ВВ, в полости которого осесимметрично последовательно установлены полусферические прокладка из материала с низким динамическим импедансом и первый стальной лайнер, электроконтактные датчики, размещенные на одной из границ первого лайнера, измерительный приемник с датчиками-коллиматорами, установленными симметрично относительно оси устройства по схеме гетеродин - интерферометра, в отличие от прототипа снабжено вторым, установленным осесимметрично в полости первого лайнера, полусферическим стальным лайнером с отверстиями, электроконтактные датчики дополнительно установлены на наружной границе прокладки, основание выполнено из стали сплошным, на его поверхности под вторым лайнером симметрично относительно оси устройства герметично закреплено выпуклостью в основание полусферическое оптическое окно из кварцевого стекла с образованием полости, предназначенной для напуска в нее газа под высоким начальным давлением, при этом датчики измерительного приемника установлены в основании по нормали к поверхности окна вплотную к нему.

Использование всей совокупности признаков заявляемого устройства позволяет наиболее близким образом смоделировать устройство квазиизэнтропического сжатия: осуществить наполнение полостей между первым и вторым лайнерами (первого и второго каскадов) газом с заданными начальными параметрами.

Установка датчиков измерительного приемника в стальном основании по нормали к поверхности окна в виде герметично закрепленного симметрично относительно оси устройства полусферического оптического окна из кварцевого стекла, вплотную к нему, совместно с выполнением отверстий во втором лайнере, позволяет в эксперименте непрерывно регистрировать диаграмму скорости W(t) движения внутренних границ обоих металлических лайнеров. По W(t) диаграммам можно сделать заключение о состоянии лайнеров (наличие откола, «пыления»), степени чистоты исследуемого газа, симметрии и динамике их движения.

Изобретение поясняется фигурой, на которой схематично изображено заявляемое устройство.

Устройство для регистрации состояния, симметрии и динамики движения лайнеров в газовой среде содержит размещенные на основании 1 полусферический заряд ВВ 2, в полости которого осесимметрично последовательно установлены полусферические прокладка 3 из материала с низким динамическим импедансом (например, из плексигласа) и первый стальной лайнер 4. Электроконтактные датчики 5, размещены в данном примере выполнения на наружной границе первого лайнера 4 и наружной границе прокладки 3. Датчики-коллиматоры 6 (PDV-датчики) измерительного приемника установлены симметрично относительно оси устройства по схеме гетеродин-интерферометра.

Второй, полусферический стальной лайнер 7 с отверстиями 8 осесимметрично установлен в полости первого лайнера 4.

Основание 1 выполнено из стали сплошным, на его поверхности под вторым лайнером 7 симметрично относительно оси устройства герметично закреплено выпуклостью в основание 1 полусферическое оптическое окно 9 из кварцевого стекла с образованием полости, предназначенной для напуска в нее газа 10 под высоким начальным давлением, при этом датчики 6 измерительного приемника установлены в основании 1 по нормали к поверхности окна 9 вплотную к нему.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

После срабатывания системы инициирования 11 происходит детонация ВВ 2 и возникает сферическая ударная волна, которая, последовательно проходя по элементам устройства, транслируется в газ 10, находящийся в полостях, образованных лайнерами 4, 7 и основанием 1. Ускорение второго лайнера осуществляется системой ударных волн, циркулирующих между первым 4 и вторым 7 лайнерами, и происходит без заметного набора энтропии – квазиизэнтропически. При этом с контактной границы между основанием 1 и зарядом ВВ 2 будет распространяться волна разрежения, так что охваченные ею слои устройства приобретут параметры нагружения, отличные от сферически симметричных. На момент начала движения внутренней границы второго лайнера 7 центральный угол, соответствующий сферически симметричному схождению, не превосходит 45º. Данное обстоятельство определяет количество датчиков PDV 6 и угол их расположения относительно оси устройства.

Установка электроконтактных датчиков 5 на одной из границ первого лайнера 4 и на наружной границе прокладки 3, установка датчиков-коллиматоров 6 в основании 1 по нормали к поверхности окна 9 вплотную к нему совместно с выполнением отверстий 8 во втором лайнере 7 и использованием полусферического оптического окна 9 из кварцевого стекла, герметично закрепленного на поверхности основания 1 из стали под вторым лайнером 7 симметрично относительно оси устройства, позволяет в эксперименте измерять время и разновременность начала движения прокладки 3 и первого лайнера 4, непрерывно регистрировать диаграмму скорости W(t) движения внутренних границ обоих металлических лайнеров 4 и 7. По W(t) диаграммам можно сделать заключение о состоянии лайнеров 4 и 7 (наличие откола, «пыления»), степени чистоты исследуемого газа, симметрии и динамике их движения.

Таким образом, конструкция заявляемого устройства позволяет регистрировать следующую информацию: время и разновременность выхода детонационной и ударной волн на наружную и внутреннюю границы прокладки из материала с низким динамическим импедансом, состояние, симметрию и динамику движения внутренних границ обоих металлических лайнеров.

Устройство для регистрации состояния, симметрии и динамики движения лайнеров в газовой среде, содержащее размещенные на основании полусферический заряд взрывчатого вещества, в полости которого осесимметрично последовательно установлены полусферические прокладка из материала с низким динамическим импедансом и первый стальной лайнер, электроконтактные датчики, размещенные на одной из границ первого лайнера, измерительный приемник с датчиками-коллиматорами, установленными симметрично относительно оси устройства по схеме гетеродин-интерферометра, отличающееся тем, что снабжено вторым, установленным осесимметрично в полости первого лайнера, полусферическим стальным лайнером с отверстиями, электроконтактные датчики дополнительно установлены на наружной границе прокладки, стальное основание выполнено сплошным, на его поверхности под вторым лайнером симметрично относительно оси устройства герметично закреплено выпуклостью в основание полусферическое оптическое окно из кварцевого стекла с образованием полости, предназначенной для напуска в нее газа под высоким начальным давлением, при этом датчики измерительного приемника установлены в основании по нормали к поверхности окна вплотную к нему.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к углеродсодержащим покрытым частицам для применения в качестве катализатора или адсорбционного материала и способу их получения, а также функциональному материалу, при получении которого использованы такие частицы.

Настоящее изобретение относится к способу получения ПВХ продукта с использованием термостабилизатора из вермикулита, включающему следующие этапы: первый этап: предварительная обработка вермикулита: сырой вермикулит промывают и сушат, измельчают и вспучивают микроволнами для получения вспученного вермикулита, готового к использованию; второй этап: вспученный вермикулит измельчают, помещают в раствор пероксида водорода и после нагревания, перемешивания и расслаивания добавляют разбавленную кислоту, чтобы довести значение рН до 1, осуществляют реакцию нагревания и осуществляют центрифугирование с получением супернатанта и твердого вещества, при этом твердое вещество, полученное после промывания, представляет собой термостабилизатор на основе диоксида кремния; третий этап: полученный на втором этапе супернатант, значение рН которого с помощью раствора гидроксида натрия доводят до 3, нагревают с флокуляцией, отфильтровывают красный твердый гидроксид железа с получением фильтрата, при последующем высокоскоростном перемешивании смешанный раствор фильтрата, гидроксида натрия и карбоната натрия постепенно выливают в контейнер, после определенного времени реакции осуществляют центрифугирование с получением твердого вещества, при этом твердое вещество повторно диспергируют в дистиллированной воде, а затем осуществляют центрифугирование и после повторения промывания 3-5 раз снова диспергируют в дистиллированной воде, затем помещают его в реактор и выполняют реакцию при нагревании; после завершения реакции твердое вещество, полученное в результате центрифугирования, представляет собой термостабилизатор на основе гидроксида; четвертый этап: в полученный на втором этапе термостабилизатор на основе диоксида кремния или полученный на третьем этапе термостабилизатор на основе гидроксида добавляют раствор этилового спирта и после 3-5 раз центробежного перемешивания с помощью ультразвука добавляют этанол, а после диспергирования при перемешивании с помощью ультразвука добавляют порошок ПВХ и снова после диспергирования при перемешивании с помощью ультразвука получают суспензию, затем полученные во время центробежного отделения твердое вещество, содержащее диоксид кремния или гидроксид, а также смесь ПВХ сушат и в результате получают однородную твердую смесь термостабилизатора и ПВХ; пятый этап: в полученную твердую смесь термостабилизатора и ПВХ добавляют пластификатор, нагревают и получают ПВХ продукты.

Изобретение относится к турбостратному графиту и углеродной частице, представляющей собой смесь турбостратного графита и алмаза, которые могут быть использованы в качестве инструментов, противоизносных присадок, смазывающих веществ, шлифовальных камней, металлизации или покрытия, волокнистых материалов, полимерных покрытий, системы доставки лекарственных средств, оболочки электронных приборов, материалов электродов аккумуляторов, проводящих пленок, катализаторов, адсорбентов.

Изобретение относится к области исследования ударной сжимаемости и оптических свойств материалов за сильными ударными волнами при числах Маха более 5. Устройство ударного сжатия малоплотных сред посредством формирования квазистационарного Маховского режима отражения от оси содержит цилиндрический пустотелый заряд взрывчатого вещества, инициируемый гиперзвуковой по отношению к ВВ системой последовательного инициирования.

Изобретение может быть использовано для получения детонационных алмазов и вюрцитоподобного нитрида бора. Устройство для синтеза сверхтвердых материалов (СТМ) содержит сосуд 1 с герметичными крышками 2 и 3.

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов в мегабарной области давлений. Способ, реализуемый в цилиндрическом устройстве, содержащем заряд взрывчатого вещества, охватывающий корпус с полостью для исследуемого газа, внутри которой коаксиально корпусу размещена дополнительная оболочка, а вдоль оси устройства расположен цилиндрический металлический стержень, включает квазиизэнтропическое нагружение газа, находящегося во внутренней коаксиальной полости устройства, фиксирование движения оболочки, сжимающей исследуемый газ, определение размеров оболочки и стержня в момент максимального сжатия газа.

Изобретение относится к области исследований физики высоких плотностей энергий и термоядерных реакций при реализации высокотемпературных состояний в сжатом газе.

Изобретение относится к синтезу наноалмазов для использования в элементах оптической памяти для квантовых компьютеров высокой производительности. Способ включает подготовку углеродсодержащей смеси, ее размещение в камере высокого давления, инициирование в углеродсодержащей смеси интенсивной ударной волны, фильтрацию и сепарацию продуктов синтеза, при этом в качестве углеродсодержащей смеси выбирают смесь на основе предельных углеводородов гомологического ряда алканов с общей формулой CnH2n+2 с числом углеродных атомов 16 и выше, нагревают ее до температуры выше 300 K, пропускают через нее метан под давлением выше 0,1 МПа и формируют в углеродсодержащей смеси импульсный электрический разряд.

Изобретение относится к нанотехнологиям и может быть использовано для получения наноуглерода. Способ включает подачу в реакционную камеру, выполненную в виде ствола, периодически закрываемого с одного и открытого с другого конца, со стороны закрываемого конца через систему быстродействующих клапанов и смеситель в проточном режиме чистого или с добавкой кислорода ацетилена, а затем легко детонирующей ацетилен-кислородной смеси, инициирование детонации у закрытого конца камеры и после прохождения детонационной волны образование наноуглерода в результате детонационного разложения ацетилена, при этом в конце цикла получения наноуглерода производят продувку ствола газообразным углеводородом с общей формулой CnH2n+2 или CnH2n, реализуют частотное повторение циклов в автоматическом режиме, а полученный наноуглерод собирают в коллекторе.

Изобретение относится к химической промышленности. Взрывчатое вещество со скоростью детонации 6300 м/с или более размещают на периферии исходного вещества, содержащего ароматическое соединение с не более чем двумя нитрогруппами, например, динитротолуола, динитробензола или динитроксилола.

Использование: для исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов в мегабарной области давлений. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит размещенные на основании полусферический заряд взрывчатого вещества, в полости которого осесимметрично последовательно установлены полусферические прокладка из материала с низким динамическим импедансом и первый стальной лайнер, электроконтактные датчики, размещенные на одной из границ первого лайнера, измерительный приемник с датчиками-коллиматорами, установленными симметрично относительно оси устройства по схеме гетеродин-интерферометра, снабжено вторым, установленным осесимметрично в полости первого лайнера, полусферическим стальным лайнером с отверстиями, электроконтактные датчики дополнительно установлены на наружной границе прокладки, стальное основание выполнено сплошным, на его поверхности под вторым лайнером симметрично относительно оси устройства герметично закреплено выпуклостью в основание полусферическое оптическое окно из кварцевого стекла с образованием герметичной полости, предназначенной для напуска в нее газа под высоким начальным давлением, при этом датчики измерительного приемника установлены в основании по нормали к поверхности окна вплотную к нему. Технический результат: обеспечение возможности получения в одном эксперименте всей совокупности данных, необходимых для калибровки газодинамических расчетов. 1 ил.

Наверх