Инженерные науки

А.А. Разуваев, В.М. Ишков,А.Ю. Гусев СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПАЯНОГО СОЕДИНЕНИЯ СТЕКЛА С ТИТАНОМ И КОВАРОМ
ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ", г. Саров

Многовводное паяное соединение получали с помощью промежуточного слоя из раствора оксида бора в метаноле путём сборки узлов гермовводов из токовводов и охватывающих стеклянных и металлических деталей с последующей пайкой. Перед пайкой стеклянную деталь фиксировали в отверстии охватывающей металлической детали с нанесённой плёнкой раствора оксида бора в метаноле. После пайки соединение проверяли на герметичность, при обнаружении негерметичности на торцевую поверхность соединения наносили раствор оксида бора в метаноле с дальнейшим нагревом до температуры пайки в среде аргона, выдержкой при этой температуре и охлаждением до комнатной температуры.
Предложенный способ прост, не требовал специального оборудования и оснастки и позволял получить практически стопроцентный выход годных изделий.

С.К. Агафонов, В.Н. Речкин, А.И. Чембаров СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ ПРОГРАММНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ РАСЧЁТА УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ТЕРМОСИЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

В процессе эксплуатации многих изделий под действием изменяющихся во времени механических и тепловых нагрузок в материале наиболее нагруженных деталей постепенно накапливаются необратимые механические изменения, приводящие к развитию трещин, которые в свою очередь часто становятся причиной усталостного разрушения. В связи с этим одной из актуальных проблем при проектировании различных изделий является необходимость повышения эксплуатационных характеристик и долговечности конструктивных элементов, работающих в условиях нестационарного нагружения.
Согласно требованиям отраслевых нормативных документов, в частности "Норм расчёта на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок", действующих в атомной энергетике, расчёт усталостной прочности является обязательным элементом комплекса поверочных расчётов проектируемых изделий. Методика подобных расчётов довольно сложна, требует от расчётчика высокой квалификации и больших затрат рабочего времени. В связи с этим во ВНИИЭФ разработан специализированный программный модуль, который позволяет автоматизировать проведение расчётов долговечности деталей при нестационарном термосиловом нагружении, как в рамках теории многоцикловой усталости, так и малоцикловой. 
Разработанный программный модуль включён в состав многофункционального программного комплекса, создаваемого в настоящее время во ВНИИЭФ для решения задач тепломассопереноса и прочности. В качестве исходных данных для работы модуля используются результаты расчёта напряжённо-деформированного состояния наиболее нагруженных зон исследуемой конструкции, получаемые с использованием программного комплекса, и значения механических свойств материалов. Для получения максимальной степени автоматизации проведения расчетов также разработана электронная база данных, представляющая собой автономную подсистему обеспечения прочностных расчетов данными по свойствам материалов и материальным функциям для реализованных моделей накопления повреждений. Для подсчета накопленного усталостного повреждения исследуемого материала при сложном блочном нагружении используется корректированная гипотеза линейного суммирования повреждений, а схематизация истории нагружения, отвечающая требованиям нормативных документов, выполняется с использованием метода «падающего дождя» или метода полных циклов. 
Данный модуль может эффективно применятся для оптимизации параметров эксплуатационных режимов с целью снижения темпов деградационных процессов в наиболее нагруженных зонах.

Н.А. Рыбина ,А.Н. Ватопедский ПРИМЕНЕНИЕ ИК-ФУРЬЕ МИКРОСКОПИИ И РЕНТГЕНО-ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ МИКРОСКОПИИ ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО МИКРОАНАЛИЗА
ВНИИА, Москва

В докладе отражены основные особенности применения ИК-Фурье микроскопии и рентгенофлюоресцентной микроскопии во ВНИИА в качестве неразрушающего метода контроля чистоты поверхностей деталей, определения химического состава микроколичеств вещества, контроля качества многослойных полупроводниковых структур. Обсуждены проблемы, возникающие при создании дополнительных баз данных по смазочным материалам и использовании этих баз в производстве при контроле качества. Проведен сравнительный анализ ИК-спектров на отражение и на пропускание, рассмотрены причины, приводящие к искажению спектров при использовании метода ИК-Фурье микроскопии. Приведены примеры картографирования изделий и отдельных загрязненных участков поверхностей по элементному составу и по выбранным химическим группам. Обсуждено влияние химического состава микропримесей и их распределения на работоспособность макетов электромеханических и полупроводниковых приборов. Приведены методики оценки качества многослойных эпитаксиальных полупроводниковых структур. Показано, что наибольшая эффективность и объективность неразрушающего анализа достигается при комбинированном использовании методов ИКФ-микроскопии и рентгенофлюоресцентной микроскопии, приведены примеры картографирования поверхности по элементному составу под слоем полимерного герметизирующего компаунда методом рентгенофлюоресцентной микроскопии.

П.В. Рыжов, В.В. Еричев, В.И. Королёв ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ДВУХКООРДИНАТНЫЙ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Датчик положения двухкоординатный предназначен для функционирования в составе программно-аппаратного комплекса для исследования виброподвесов трехосных лазерных гироскопов при воздействии на них линейных ускорений, вибраций и ударов.
В докладе рассмотрены основные принципы функционирования датчика, представлена принципиальная конструкция его оптической системы, приведены основные технические характеристики. 
Уровни напряжений, снимаемые с выходов датчика, характеризуют линейные перемещения подвижных частей испытуемых изделий по двум взаимно перпендикулярным осям. Диапазон измерения разработанного датчика составляет ±250 мкм, что соответствует диапазону напряжений ±10 В на его выходах. Погрешность измерения перемещений не превышает 2%.

М.Н. Сабаев, Е.А. Половников РАЗРАБОТКА И МОДЕРНИЗАЦИЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ПРОСТРЕЛ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Для проведения исследований стойкости к пулеосколочным воздействиям изделий и материалов во ВНИИЭФ была разработана баллистическая установка (БУ), и затем произведена ее модернизация.
БУ позволяет производить выстрел стальными ударником, имитирующим пулю (осколок), массой от 10 до 20 г, а также обеспечивать скорость полета ударника в диапазоне от 300 до 1500 м/с. Конструкция БУ позволяет использовать ударники различного калибра и изменять расстояние от ствола до испытуемого объекта в пределах до 1 метра и проводить измерения скорости пролёта ударника. Установка работает следующим образом. Стальной ударник разгоняется в стволе БУ под действием давления газа, образующегося при сгорании навески пироксилинового пороха выбранной массой. Перед стволом находится экран (для защиты установки) от осколков, с отверстием для пролета ударника. За экраном помещается испытуемое изделие, за которым находится ловушка для улавливания  ударника. Модернизация установки состояла в том, что была изменена казенная часть и ударно-спусковой механизм. В результате повысились эксплуатационные характеристики и удобство работы с установкой.  
В докладе представлены схема установки и описание ее работы, результаты  модернизации, и результаты расчетных и экспериментальных исследований.

М.В. Самодолова, Е.А. Осоченко ЛАНТАНГАЛЛИЕВЫЙ СИЛИКАТ – НОВЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СИЛОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ РЕЗОНАТОРОВ ДЛЯ ВЫСОКОТОЧНЫХ ДАТЧИКОВ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ
ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ», г. Саров

Пьезоэлектрический кварц, применяемый в настоящее время для изготовления силочувствительных резонаторов для высокоточных датчиков параметров движения, обеспечивает высокую температурную стабильность частоты и добротность, отсутствие гистерезиса характеристики преобразования. Однако коэффициент  электромеханической связи имеет сравнительно малую величину. 
Лантангаллиевый силикат (лангасит) – новый материал, обладающий сходными с пьезоэлектрическим кварцем свойствами, но имеющий более высокий коэффициент электромеханической связи, плотность и механическую прочность. В рамках данной работы проведен сравнительный математический анализ характеристик лангасита и кварца на основе силочувствительного резонатора. 
Применение лангасита для изготовления силочувствительных резонаторов для высокоточных датчиков параметров движения позволяет добиться более высоких метрологических характеристик, миниатюризировать габариты, упростить  технологию изготовления, повысить экономическую эффективность изготовления преобразователей.

А.В. Светиков, Д.А. Сеник, М.К. Давыдова АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КОЛЛЕКТОРА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

При работе электрофизической установки (ЭФУ) выделяется тепловая энергия, которая нагревает элементы конструкции. Для защиты от перегрева служат системы охлаждения, обеспечивающие отвод тепловой энергии от конструкций и ее утилизацию веществом - теплопоглотителем.
Целью создания автоматизированной системы исследований тепловых режимов работы коллектора ЭФУ является получение экспериментальных данных по температурным полям в теплопоглотителе и элементах конструкции системы охлаждения на ЭФУ для последующей оптимизации параметров конструкции системы охлаждения.
В процессе разработки:

• разработана методика автоматизированных исследований тепловых режимов работы коллектора;
• определены требования и состав аппаратно-программной части автоматизированной системы;
• на базе поставляемых в комплекте с измерительными приборами программ разработано программное обеспечение, обеспечивающее измерение температуры термопарами и системой сбора данных, а также позволяющее отслеживать температурные изменения в удобном для восприятия виде;
• проведена отработка методики эксперимента;
• исследованы параметры теплопоглотителей на коллекторе системы охлаждения;
• проведена математическая обработка результатов экспериментов и выполнен анализ полученных экспериментальных данных.

Разработанная автоматизированная система исследований совместно с методикой может быть использована как автономно для исследований тепловых процессов, так и в составе единой автоматизированной системы научных исследований.

Д.А. Сеник, А.Е. Рыбкин, А.И. Гузов АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ ОТРАБОТКИ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ПРИБОРОВ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Автоматизированная система научных исследований (АСНИ) является программно-аппаратным комплексом на базе средств вычислительной техники и используется для автоматизации и дистанционного выполнения работ, проводимых на исследовательской физической установке для отработки электровакуумных сверхвысокочастотных приборов.
Сложность разработки характеризуется необходимостью объединения различного по своему назначению и структуре современного оборудования, применяемого для получения вакуума и измерения давления, исследования характеристик СВЧ - сигналов и источников питания в единую информационную сеть и определением моделей одновременного управления технологическими параметрами системы по различным информационным каналам.
На базе поставляемых в комплекте с измерительными приборами программ в процессе создания АСНИ разработаны автономные программные модули дистанционного управления и контроля параметров: высоковольтного источника питания катода электронной пушки и подогревателя катода, источников питания фокусирующей системы, вакуумного контроллера, системы сбора данных/коммутации, измерителя СВЧ мощности, турбомолекулярного откачного поста, цифрового вакуумметра и прецизионного амперметра. Модульный принцип построения программного обеспечения позволил обеспечить проверку правильности функционирования отдельных устройств в АСНИ, тестирование аппаратуры в режиме пуско-наладочных работ, модернизацию и эффективную отладку программ управления.
Разработка и внедрение АСНИ для отработки электровакуумных сверхвысокочастотных приборов обеспечивает:

• безопасное проведение экспериментальных исследований;
• дистанционное управление технологическими параметрами в процессе проведения эксперимента;
• автоматическую защиту оборудования и обслуживающего персонала в случае аварийных ситуаций;
• получение, автоматическое документирование и последующий анализ данных эксперимента.

А.А. Сенягин, И.В. Пикулин, Н.А. Ермишин ПРОВОЛОЧНЫЙ ЛАЙНЕР НА КОНСОЛЬНЫХ ПРУЖИНАХ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Одним из направлений в изучении физики плазмы высоких плотностей энергии является имплозия плазменных оболочек в геометрии Z-пинча, образуемых при электрическом взрыве цилиндрических лайнеров. В качестве нагружаемого элемента используются конструкции как на основе проволочных систем, так и сплошных плёнок. Результаты экспериментов по электродинамическому сжатию плазменных оболочек определяются, в том числе, и качеством изготовления лайнера. В экспериментах по токовому сжатию плазменных лайнеров, проводимых в США на электрофизических установках PBFA-Z (Sandia) и ATLAS, во Франции на установке SPHINX (СEA-DAM) и в Китае (КАИФ), в проволочных лайнерах для натяжения проволочек используются грузики.
Во ВНИИЭФ разработана технология изготовления лайнеров с применением независимого пружинного подвеса каждой проволочки, поддерживающего проволочки в прямолинейном состоянии независимо от ориентации лайнера, перепадов температуры и механических деформаций. При этом прямолинейность проволочек и их надежный контакт с токоподводами обеспечивают витые пружины.
В докладе приведены конструкция и технология изготовления проволочных лайнеров на консольных пружинах. Такая конструкция, включая достоинства подвеса на витых пружинах, имеет по сравнению с ним ряд преимуществ: она проста в изготовлении, что позволяет значительно сократить время сборки центрального узла лайнера; консольные пружины компактнее, то есть плотность установки проволочек в лайнерных системах может быть увеличена; пружинный подвес может быть полностью изготовлен из немагнитных материалов, что позволяет минимизировать начальные смещения проволочек при проведении опытов с магнитным полем.

Е.С. Сергеева, В.Б. Профе, И.А. Русяева, С.В. Вертей, М.И. Мигачев ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКАЯ ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Цель работы – доработка конструкции логопериодической вибраторной антенны для уменьшения габаритных размеров, повышения надежности и улучшения электродинамических характеристик.
Проведен анализ антенны с логопериодической структурой для обеспечения контроля электромагнитной обстановки в зонах расположения радиопередающих устройств и пеленгации источников радиоизлучения. Дано подробное описание конструкции антенны, приведен расчет основных электродинамических характеристик: коэффициента стоячей волны и диаграммы направленности; представлены результаты экспериментальной отработки, а также прочностного анализа конструкции. С помощью численного моделирования получены диаграммы напряженно-деформированных состояний антенны при ее смещении и при воздействии на нее вертикальных усилий.