Способ имитации механического действия рентгеновского излучения на образцы ракетной техники
Владельцы патента RU 2682969:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Изобретение относится к технике получения кратковременных интенсивных импульсных давлений и может быть использовано для испытаний образцов ракетной техники на прочность к механическому (термомеханическому) действию рентгеновского излучения (РИ) ядерного взрыва (ЯВ). Предварительно устанавливают и закрепляют взрываемую фольгу ВФ1 на наружную поверхность образца и взрываемую фольгу ВФ2 на внутреннюю поверхность испытываемого образца, осуществляют заряд накопительных емкостей C1 электроразрядного контура 1 и C2 электроразрядного контура 2, затем замыкают коммутирующие разрядники К1 и К2, нагружение образца проводят на внешней и внутренней поверхностях импульсами давления с требуемыми амплитудами и длительностями , исходя из условий:
ГПа;
мкс. Технический результат: возможность приблизить условия испытания образцов на прочность к механическому действию РИ ЯВ к натурным. 2 ил.
Изобретение относится к технике получения кратковременных интенсивных импульсных давлений и может быть использовано для испытаний образцов ракетной техники на прочность к механическому (термомеханическому) действию рентгеновского излучения (РИ) ядерного взрыва (ЯВ).
Известен способ генерирования импульса давления электрическим взрывом металлического проволоки, используемый для испытания камер сгорания и газогенераторов жидкостных ракетных двигателей и описанный в патенте РФ №2407908, МПК F02K 9/96, опубл. 27.12.2010 г., под названием «Способ создания импульсов давления в акустических полостях камер сгорания и газогенераторов жидкостных ракетных двигателей». Недостатками способа являются: отсутствие возможности получения плоской, сходящихся цилиндрической и конической ударных волн; невозможность создания синхронного нагружения на двух поверхностях испытуемого объекта.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ имитации механического действия рентгеновского излучения на образцы конструкционных материалов электрическим взрывом металлической фольги, выбранный в качестве прототипа и описанный в патенте РФ №2366947, МПК G01N 33/38, опубл. 10.09.2009 г., под названием «Способ имитации термомеханического действия рентгеновского излучения ядерного взрыва на образцы конструкционных материалов», включающий закрепление взрываемой фольги на испытываемый образец, осуществление разряда через электропроводящую фольгу импульса электрического тока, приводящий к взрыву фольги и нагружению образца механическим импульсом давления от взрывной ударной волны.
Недостатком данного способа применительно к моделированию механического действия РИ является то, что он не позволяет одновременно имитировать воздействие (механическое действие) проникающей и слабопроникающей компонент РИ ЯВ на внешнюю и внутреннюю поверхности образца.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа, а именно приближение воздействия на испытываемый образец к натурным за счет возможности одновременной имитации механического действия проникающей и слабопроникающей компонент РИ ЯВ на образцы - одновременное механическое нагружение внешней и внутренней поверхностей образца.
Технический результат заключается в получении синхронного (двойного) ударно-волнового нагружения наружной и внутренней поверхностей испытываемого образца сходящимися ударными волнами различной интенсивности и длительности, что позволило приблизить условия испытания к натурным.
Это достигается тем, что в способе имитации механического действия рентгеновского излучения на образцы ракетной техники, включающий закрепление взрываемой фольги на испытываемый образец, разряд через электропроводящую фольгу импульса электрического тока, приводящий к взрыву фольги и нагружению образца механическим импульсом давления от взрывной ударной волны, закрепление, не менее чем двух взрываемых фольг, повторяющих форму поверхности испытуемого образца, осуществляют на внешнюю и внутреннюю поверхности испытываемого образца, разряд через каждую взрываемую фольгу осуществляют по соответствующим им разрядным контурам с возможностью временной задержки относительно друг друга, нагружение образца проводят на внешней и внутренней поверхностях импульсами давления с требуемыми амплитудами и длительностями 
, исходя из условий; 
ГПа; 
мкс.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки (закрепление, не менее чем двух взрываемых фольг, повторяющих форму поверхности испытуемого образца, осуществляют на внешнюю и внутреннюю поверхности испытываемого образца, разряд через каждую взрываемую фольгу осуществляют по соответствующим им разрядным контурам с возможностью временной задержки относительно друг друга, нагружение образца проводят на внешней и внутренней поверхностях импульсами давления с требуемыми амплитудами
и длительностями
, исходя из условий: 
ГПа; 
мкс.) не выявлены
в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Изобретение проиллюстрировано на чертежах, где приведена схема реализации предлагаемого способа.
На фиг. 1: электроразрядная установка из двух электроразрядных контуров 1 и 2, емкостью С1, индуктивностью L1, сопротивлением R1 и коммутирующий разрядник К1;
Введены следующие обозначения:
С1 и С2 - емкости первого и второго контуров соответственно;
L1 и L2 - индуктивности первого и второго контуров соответственно;
R1 и R2 - сопротивления первого и второго контуров соответственно
К1 и К2 - коммутирующие разрядники первого и второго контуров соответственно.
На фиг. 2: блок нагружения, включающий металлические фольги ВФ1 и ВФ2, где ВФ1 - взрываемая фольга в первом контуре; ВФ2 -взрываемая фольга во втором контуре.
Способ осуществляется следующим образом.
Предварительно устанавливают и закрепляют взрываемую фольгу ВФ1 на наружную поверхность образца и взрываемую фольгу ВФ2 на внутреннюю поверхность испытываемого образца, осуществляют заряд накопительных емкостей C1 электроразрядного контура 1 и С2 электроразрядного контура 2, затем замыкают коммутирующие разрядники К1 и К2 (см. фиг. 2).
Способ имитации механического действия рентгеновского излучения на образцы ракетной техники, включает закрепление не менее чем двух взрываемых фольг на внешнюю и внутреннюю поверхности испытываемого образца, повторяющих форму поверхности испытуемого образца, разряд через электропроводящие фольги импульса электрического тока по соответствующим им разрядным RLC-контурам (не менее двух, см. фиг. 1), содержащих емкостной накопитель энергии, с возможностью временной задержки относительно друг друга, приводящий к взрыву фольг и нагружению образца механическими импульсами давления от взрывных ударных волн, при этом нагружение образца проводят на внешней и внутренней поверхностях импульсами давления с требуемыми амплитудами
и длительностями
, исходя из условий: ГПа; мкс. При этом условия по амплитуде и длительности
импульсов давления определяются требованиями по нагружению и возможностями электрического взрыва фольги.
Взрываемые фольги повторяют форму части поверхности испытуемого образца, образованной образующей цилиндра или образованной образующей усеченного конуса, или форму части сферической поверхности, или форму части плоской поверхности (поверхности с малым радиусом кривизны), или форму части сложной поверхности (фрагментов), образованной переходом с цилиндра на конус, или форму переходной области между образующими цилиндра и усеченного конуса.
Реализация предложенного способа проводилась с использованием установки ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ» «ГНУВ-2М» с параметрами: С1=С2=46 мкФ, L1≅80 нГн, L2≅170 нГн, зарядное напряжение U0=35 кВ. В качестве электрически взрываемых фольг ВФ1 и ВФ2 использовалась свинцовые фольги толщиной 30 мкм: длиной 110 мм, шириной 80 мм и длиной 110 мм, шириной 60 мм. В качестве электроизоляционной и передающей импульс давления среды использовалась лавсановая пленка суммарной толщиной 300 мкм. Давление при взрыве регистрировалось с помощью датчиков давления. Зарегистрированные амплитуды сходящихся цилиндрической и конической ударных волн составили 1,1 и 0,7 ГПа, длительности - 0,55 и 0,7 мкс.
Предлагаемый способ воспроизведения механического действия РИ ЯВ позволяет оценить прочность образцов ракетной техники в условиях, максимально приближенных к требуемым (натурным), а именно создавать синхронное (двойное) ударно-волновое нагружение наружной и внутренней поверхностей испытываемого образца ударными волнами требуемой формы, интенсивности и длительности.
Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность осуществления способа имитации механического действия РИ на образцы ракетной техники и способность обеспечения достижения усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».
Способ имитации механического действия рентгеновского излучения на образцы ракетной техники, включающий закрепление взрываемой фольги на испытываемый образец, разряд через электропроводящую фольгу импульса электрического тока, приводящий к взрыву фольги и нагружению образца механическим импульсом давления от взрывной ударной волны, отличающийся тем, что закрепление не менее чем двух взрываемых фольг, повторяющих форму поверхности испытуемого образца, осуществляют на внешнюю и внутреннюю поверхности испытываемого образца, разряд через каждую взрываемую фольгу осуществляют по соответствующим им разрядным контурам с возможностью временной задержки относительно друг друга, нагружение образца проводят на внешней и внутренней поверхностях импульсами давления с требуемыми амплитудами 
и длительностями 
, исходя из условий: 
ГПа; 
мкс.
