Устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области сверхвысоких давлений



Устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области сверхвысоких давлений
Устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области сверхвысоких давлений
Устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области сверхвысоких давлений
Устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области сверхвысоких давлений

 


Владельцы патента RU 2545289:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д., в мегабарной области давлений. Устройство содержит заряд взрывчатого вещества, охватывающий металлическую оболочку с полостью для напуска газа посредством трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку. Со стороны полости трубопровод выполнен расходящимся под заданным углом к оси трубопровода с образованием в оболочке отверстий. Вдоль оси трубопровода установлен металлический стержень. Для определения начальной температуры исследуемого газа внутри металлического стержня установлена термопара. Устройство обеспечивает высокую чистоту сжимаемого газа за счет ликвидации газометаллической струи из трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д., в мегабарной области давлений.

Использование экспериментальной техники мощных ударных волн для изучения экстремальных состояний вещества является сегодня основным источником информации о поведении сильносжатой плазмы газов в области рекордно высоких температур и давлений мегабарно-гигабарного диапазона. Будучи экзотическими для земных условий, эти ультраэкстремальные состояния вполне характерны для большинства астрофизических объектов. Кроме того, с плазмой ультрамегабарного диапазона связываются перспективные энергетические проекты по управляемому термоядерному синтезу с инерционным удержанием плазмы и реализации высокотемпературных состояний в сжатом водороде.

Эти обстоятельства являются постоянно действующим стимулирующим фактором по экспериментальному изучению свойств неидеальной плазмы водорода, дейтерия и инертных газов, сжатой мощными ударными волнами. Существенно большие давления, превышающие почти на порядок значения давлений однократного ударно-волнового сжатия, при значительном снижении эффектов необратимого нагрева реализуются при квазиизэнтропическом сжатии веществ последовательностью падающих и отраженных от геометрического центра устройства ударных волн.

Использованное в работе В.П. Копышев, В.Д. Урлин. Изэнтропическая сжимаемость и уравнение состояния водорода до давления 1 ТПа. В монографии: Ударные волны и экстремальные состояния вещества. Под ред. В.Е. Фортова, Л.В. Альтшулера, Р.Ф. Трунина, А.И. Фунтикова. М.: «Наука», 2000, с. 297-314 - устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит сферический заряд взрывчатого вещества (ВВ), охватывающий металлическую оболочку с полостью для исследуемых газов. Сжатие газа в полости оболочки осуществляется серией сферически сходящихся и отраженных от центра устройства ударных волн, циркулирующих в объеме газа, и под действием стальной оболочки, сходящейся к центру. Этот процесс близок к изэнтропическому, так как после прохождения первой ударной волны дальнейшее сжатие газа происходит практически без заметного набора энтропии. Напуск газа в полость сферической оболочки производится посредством системы наполнения через металлический трубопровод, который проходит через заряд ВВ и оболочку.

Недостатком устройства, выбранного в качестве прототипа, является нежелательное струйное течение из области расположения трубопровода, образующееся при детонации заряда ВВ. Это течение было выявлено в ходе экспериментов с полусферическим макетом устройства-прототипа, в котором в полости металлической оболочки размещали индикаторную оболочку (фиг. 1). На фиг. 2 отчетливо видно возмущение на индикаторной оболочке (показано стрелкой), вызванное струей из области расположения трубопровода. Такая струя засоряет полость с исследуемым газом и существенно ухудшает точность эксперимента.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении точности проводимого эксперимента.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в обеспечении высокой чистоты сжимаемого газа за счет ликвидации образования газометаллической струи из трубопровода.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве, содержащем заряд ВВ, охватывающий металлическую оболочку с полостью для напуска газа посредством трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку, новым является то, что трубопровод выполнен расходящимся под заданным углом к оси трубопровода с образованием в оболочке отверстий, вдоль трубопровода установлен металлический стержень.

Выполнение трубопровода указанным образом с одновременным размещением стержня вдоль его оси позволяет при схлопывании стенок трубопровода под действием заряда ВВ снизить геометрическую кумуляцию энергии на оси трубопровода, где происходит фокусировка ударных волн. При этом не создаются условия для образования газо-металлической кумулятивной струи, т.е. обеспечивается высокая чистота сжимаемого газа. Наличие отверстий, расходящихся под заданным углом от оси трубопровода, позволяет заполнить полость оболочки исследуемым газом.

Установка внутри металлического стержня термопары позволяет измерить начальную температуру газа в эксперименте.

На фиг. 1 приведена конструкция полусферического макета устройства-прототипа, на фиг. 2 - рентгенограмма опыта с указанным макетом, на фиг. 3 - конструкция заявляемого устройства, на фиг. 4 - рентгенограмма опыта с заявляемым устройством.

Устройство состоит из заряда ВВ 1 сферической формы, охватывающего металлическую оболочку 2 с полостью 3 для напуска газа от системы наполнения через трубопровод 4, проходящий через заряд ВВ 1 и оболочку 2. Вдоль оси трубопровода 4 установлен полый металлический стержень 5, внутри которого размещена термопара 6. Со стороны полости 3 трубопровод 4 выполнен расходящимся под заданным углом к оси трубопровода, например ~45°, с образованием в оболочке 2 отверстий 7, через которые в полость 3 поступает исследуемый газ. Количество отверстий 7 и угол их расхождения выбираются исходя из геометрических размеров устройства. На фиг. 3 показан наиболее технологичный вариант выполнения конца трубопровода 4 в виде усеченного конуса. Допускается выполнять конец трубопровода 4 цилиндрическим.

Заявленное устройство работает следующим образом. При подрыве заряда ВВ 1 детонационная волна создает серию сферически сходящихся и отраженных от центра устройства ударных волн, циркулирующих в объеме газа и сжимающих его. Сжатие газа дополнительно осуществляется под действием оболочки 2, сходящейся к центру. Одновременно с этим детонационная волна скользит вдоль стенок трубопровода 4 и последовательно обжимает его стенки по направлению к металлической оболочке 2. При этом конструкция трубопровода 4 устраняет образование газометаллической струи из него, что обеспечивает чистоту исследуемого газа и, как следствие, повышение точности проводимого эксперимента.

Представленная на фиг. 4 рентгенограмма эксперимента, проведенного с заявляемым устройством, свидетельствует об отсутствии струйного течения из области трубопровода 4.

1. Устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области сверхвысоких давлений, содержащее заряд взрывчатого вещества, охватывающий металлическую оболочку с полостью для напуска газа посредством трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку, отличающееся тем, что со стороны полости трубопровод выполнен расходящимся под заданным углом к оси трубопровода с образованием в оболочке отверстий, вдоль трубопровода установлен металлический стержень.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутри металлического стержня установлена термопара.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем, например сыпучие, волокнистые, тканые и нетканые материалы, пористая фильтрующая керамика, газонаполненные пластмассы (поропласты) и др., а также твердых тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Настоящее изобретение относится к системам и способам для неинвазивного измерения механических свойств негазообразных, свободнотекучих материалов в емкости и, в частности, для определения плотности и параметров, связанных с сопротивлением сдвигу негазообразного, свободнотекучего вещества.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем и тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к гидростатическим устройствам для измерения плотности жидкостей, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к средствам аналитической лабораторной техники, а именно к анализаторам плотности газов. Лабораторный анализатор плотности газов содержит миниатюрное турбулентное сужающее устройство, вход которого связан через тройник с камерой для сжатия анализируемого газа, выполненной в виде спирали из тонкостенной металлической трубки, и выходом измерительной камеры индикатора давления, одна из стенок которой выполнена в виде упругой мембраны, а ее вход соединен через вентиль с линией анализируемого газа.

Устройство предназначено для измерения параметров оседания частиц в текучей среде, в частности в буровых растворах. Устройство представляет собой емкость в виде полого цилиндра, состоящего из двух соосно расположенных цилиндрических частей (1, 2), первая из которых имеет дно, а вторая герметично соединена с первой частью (1) посредством разъемного соединения.

Изобретение относится к области измерения плотности изделий с использованием рентгеновского излучения. Способ радиационного измерения плотности твердых тел путем облучения контролируемого объекта проводят потоком широкополосного рентгеновского излучения, регистрируется практически все обратнорассеянное излучение, и определение плотности осуществляется по полученным данным из спектров обратнорассеянного излучения, которое регистрируют одновременно в каждом из двух детекторов, определяют функцию распределения обратнорассеянного излучения в зависимости от энергии для каждого из детекторов, корректируют в соответствии с изменением геометрии при движении, выделяют энергетические диапазоны в спектре обратнорассеянного излучения, получают интегральные характеристики обратнорассеянного рентгеновского излучения в каждом энергетическом диапазоне, на основе которых по математическим моделям зависимости интегральных характеристик от плотности при различных энергиях излучения устанавливают плотность объекта контроля, которая описывается для каждого из каналов (детекторов).

Изобретение относится к методам исследования пористой структуры разнообразных природных и искусственных пористых объектов и может быть использовано в тех областях науки и техники, где они исследуются или применяются.

Настоящее изобретение относится к денситометрам (плотномерам), а более конкретно к вибрационному денситометру с улучшенным вибрирующим элементом. Устройство содержит вибрирующий элемент (402).

Изобретение относится к области изготовления изделий из проволочных, волокновых материалов. Предложены способы определения распределения плотности проволочного материала по объему изделия и установка.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к средствам наблюдения движущихся газовых потоков, содержащих мелкодисперсные частицы вещества, и может быть использовано при контроле параметров потоков газовых сред.

Изобретение относится к области методов и средств контроля за содержанием горючих или токсичных компонентов и может быть использовано для контроля и регулирования содержания газообразных токсичных или горючих веществ в стационарных или транспортируемых контейнерах.

Изобретение относится к области техники производства сосудов с покрытием для хранения биологически активных соединений или крови. Обеспечен способ инспектирования продукта процесса покрытия.

Система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов высокотемпературных паров и газов с дисперсным материалом (сажей) в аппаратах после предохранительных клапанов в аварийной ситуации.

Изобретение относится к измерению интенсивности газовыделения из почвы, минералов, складированных (насыпанных и/или сложенных) значительными массами других веществ.

Изобретение относится к получению характеристик пластового флюида, имеющегося в подземном пласте, во время бурения. Техническим результатом является коррекция измеренных концентраций компонентов газа в буровом растворе.

Изобретение относится к области стендовых испытаний авиационных газотурбинных двигателей и предназначено для отбора и точной комплексной оценки загрязненности проб воздуха (подаваемого в систему кондиционирования кабины пилота воздушного судна), отбираемого из компрессора газотурбинного авиационного двигателя (ГТД) при его стендовых испытаниях, и дальнейшего газохроматографического анализа проб на содержание вредных примесей.

Изобретение относится к области метрологии, а именно к точному определению активных объемов вакуумируемой части какого-либо изделия, например, для лабораторных комплексов систем отбора и анализа проб воздуха из компрессора газотурбинного авиационного двигателя при его стендовых испытаниях.

Изобретение относится к области управления промышленной и экологической безопасностью в аварийных ситуациях на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности, сопровождающихся загрязнением почвы, водного и воздушного бассейнов вредными веществами.

Изобретение относится к области исследований в мегабарной области давлений квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д. .

Изобретение относится к устройствам для реализации метода адиабатического сжатия газов и предназначено для проведения исследований условий и кинетики химических реакций в газовой фазе в широком диапазоне параметров.
Наверх