RU168263U1 - DEVICE FOR SPHERICAL FORM FOR RESEARCH OF GAS COMPRESSIBILITY IN MEGABAR PRESSURE - Google Patents
DEVICE FOR SPHERICAL FORM FOR RESEARCH OF GAS COMPRESSIBILITY IN MEGABAR PRESSURE Download PDFInfo
- Publication number
- RU168263U1 RU168263U1 RU2016138775U RU2016138775U RU168263U1 RU 168263 U1 RU168263 U1 RU 168263U1 RU 2016138775 U RU2016138775 U RU 2016138775U RU 2016138775 U RU2016138775 U RU 2016138775U RU 168263 U1 RU168263 U1 RU 168263U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shells
- metal shell
- megabar
- gas
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B1/00—Explosive charges characterised by form or shape but not dependent on shape of container
- F42B1/02—Shaped or hollow charges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N7/00—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов в мегабарной области давлений. Устройство содержит заряд взрывчатого вещества, охватывающий двухкаскадную металлическую оболочку с полостями для напуска газа посредством коаксиального трубопровода, проходящего через указанные заряд и металлическую оболочку. При этом каждый каскад металлической оболочки включает две соединенные между собой полуоболочки. Причем соединение полуоболочек осуществляют посредством пайки медью в вакууме по цилиндрической поверхности большой протяженности. Соединение элементов коаксиального трубопровода с оболочками выполнено лазерной сваркой. Техническим результатом является повышение несущей способности (прочности) паяных швов двухкаскадного сферического экспериментального устройства. 3 ил.The utility model relates to the field of studies of quasi-isentropic compressibility of gases in the megabar pressure range. The device contains an explosive charge, covering a two-stage metal shell with cavities for gas inlet through a coaxial pipeline passing through the specified charge and the metal shell. Moreover, each cascade of the metal shell includes two interconnected half-shells. Moreover, the connection of the half-shells is carried out by soldering with copper in vacuum along a large cylindrical surface. The connection of the elements of the coaxial pipeline with the shells is made by laser welding. The technical result is to increase the bearing capacity (strength) of the soldered seams of a two-stage spherical experimental device. 3 ill.
Description
Полезная модель относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов в мегабарной области давлений.The utility model relates to the field of studies of quasi-isentropic compressibility of gases in the megabar pressure range.
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.The use of the experimental technique of powerful shock waves to study extreme states of matter is today the main source of information on the behavior of highly compressed gas plasmas in the region of record high temperatures and pressures of the megabar-gigabyte range. Being exotic for terrestrial conditions, these ultra-extreme states are quite characteristic of most astrophysical objects. In addition, promising energy projects related to controlled thermonuclear fusion with inertial plasma confinement and the implementation of high-temperature states in compressed hydrogen are associated with ultra-megabar plasma.
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.These circumstances are a constantly stimulating factor for the experimental study of the properties of non-ideal plasma of hydrogen, deuterium and inert gases, compressed by powerful shock waves. Significantly high pressures, which are almost an order of magnitude greater than the values of pressures of a single shock-wave compression, with a significant decrease in the effects of irreversible heating, are realized upon quasi-isentropic compression of substances by a sequence of shock waves incident and reflected from the geometric center of the device.
Известно устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области мегабарных давлений (М.А.Мочалов, Р.И.Илькаев, В.Е.Фортов и др. Термодинамические свойства неидеальной плазмы гелия при квазиизэнтропическом сжатии в 575 раз давлением 3000 ГПа, 2015, письма в ЖЭТФ, т. 101, вып. 8, с. 575-582), выбранное в качестве наиболее близкого аналога, содержащее сферический заряд взрывчатого вещества (ВВ), охватывающий двухкаскадную металлическую оболочку с полостями для исследуемых газов. Сжатие газа в полости внутренней оболочки осуществляется серией сферически сходящихся и отраженных от центра устройства ударных волн, циркулирующих в объеме газа, и под действием стальных оболочек, сходящихся 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 полости сферических оболочек производится посредством системы наполнения по коаксиальному трубопроводу, который проходит через заряд ВВ и оболочку. Металлическая оболочка каждого каскада включает две полуоболочки, соединенные между собой посредством электронно-лучевой сварки.A device of a spherical shape is known for studying gas compressibility in the region of megabar pressures (M.A. Mochalov, R.I. Ilkaev, V.E. Fortov and others. Thermodynamic properties of non-ideal helium plasma under quasi-isentropic compression 575 times pressure 3000 GPa, 2015, letters in JETP, vol. 101,
Недостатком устройства, выбранного в качестве наиболее близкого аналога, является низкая прочность сварного шва полуоболочек, который при электронно-лучевой сварке имеет «игольчатую» структуру, наиболее подверженную охрупчиванию при воздействии на него изотопов водорода. Кроме того, технологически невозможно выполнить сварной шов на всю толщину материала. В таком случае высока вероятность разрушения сварного шва при напуске изотопов водорода высокого давления во внутренние полости устройства.The disadvantage of the device selected as the closest analogue is the low strength of the weld seam of the shells, which, when electron beam welding has a “needle” structure, is most susceptible to embrittlement when exposed to hydrogen isotopes. In addition, it is technologically impossible to weld the entire thickness of the material. In this case, the probability of fracture of the weld during the injection of high pressure hydrogen isotopes into the internal cavities of the device is high.
Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемой полезной модели, заключается в повышении несущей способности (прочности) двухкаскадного сферического экспериментального устройства.The technical result achieved by the implementation of the claimed utility model is to increase the bearing capacity (strength) of a two-stage spherical experimental device.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве, содержащем заряд ВВ, охватывающий двухкаскадную металлическую оболочку с полостями для напуска газа посредством коаксиального трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку, при этом каждый каскад металлической оболочки включает две соединенные между собой полуоболочки, новым является то, что соединение полуоболочек осуществляют посредством пайки медью в вакууме по цилиндрической поверхности большой протяженности.The specified technical result is achieved by the fact that in the inventive device containing a explosive charge, covering a two-stage metal shell with cavities for gas inlet through a coaxial pipeline passing through the specified charge and shell, each cascade of the metal shell includes two interconnected half-shells, the new one is the fact that the connection of the half-shells is carried out by soldering with copper in vacuum along a large cylindrical surface.
Применение пайки позволяет сохранить однородную структуру материала оболочек вблизи шва, менее подверженную водородному охрупчиванию. Ширина паяного шва в заявляемом устройстве 5-7 раз превышает толщину сварного шва в устройстве-аналоге. Тангенциальное расположение паяного соединения позволяет добиться его прочности, сравнимой с прочностью сплошного материала. Все в совокупности повышает прочность двухкаскадного сферического экспериментального устройства.The use of soldering allows you to maintain a homogeneous structure of the material of the shells near the weld, less susceptible to hydrogen embrittlement. The width of the solder in the inventive device is 5-7 times greater than the thickness of the weld in the analog device. The tangential location of the solder joint allows its strength to be comparable to that of a solid material. All together increases the strength of a two-stage spherical experimental device.
На фиг. 1 приведено устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области мегабарных давлений (в плоскости поперечного сечения). На фиг. 2 и 3 представлены рентгенограммы эксперимента, где пунктиром обозначена наружная граница сжатой полости с изотопом водорода - дейтерием.In FIG. Figure 1 shows a spherical device for studying the compressibility of gases in the region of megabar pressures (in the plane of the cross section). In FIG. Radiographs of the experiment are shown in Figs. 2 and 3, where the dotted line indicates the outer boundary of the compressed cavity with the hydrogen isotope deuterium.
Устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области мегабарных давлений (фиг. 1) содержит заряд ВВ 1 сферической формы, охватывающий двухкаскадную металлическую оболочку 2, 3 с полостями 4, 5 для напуска газа, коаксиальный трубопровод 6.A spherical device for studying the compressibility of gases in the region of megabar pressure (Fig. 1) contains a
Каждый каскад 2 (3) металлической оболочки включает две соединенные между собой соответствующие полуоболочки 7 и 8 (9 и 10).Each cascade 2 (3) of the metal shell includes two interconnected corresponding half-
Полуоболочки 7 и 8 (9 и 10) соединяют посредством пайки медью в вакууме по цилиндрической поверхности большой протяженности. При пайке внутреннего сферического каскада в качестве припоя применяется медная фольга толщиной 0.05 мм, которая закладывается в зазор между полуоболочками. Для наружного каскада используется медно-германиевый припой в виде фольги толщиной 0,05 мм, имеющий температуру плавления ниже, чем температура плавления чистой меди. Пайка обеих полостей оболочек осуществляется в вакууме.Half-
Коаксиальный трубопровод 6 проходит через заряд ВВ 1 сферической формы и предназначен для напуска газа в полости 4 и 5. При этом внешний трубопровод соединен с оболочкой 2, а внутренний удлинен в полость 4 и соединен с оболочкой 3. Такое расположение трубопровода обеспечивает возможность заполнения полостей 4 и 5 разными газами или исследуемым газом при различных начальных давлениях, что повышает информативность эксперимента.
Предварительно изготовленная оболочка 3 отдельно проверяется на прочность и герметичность. Окончательное испытание всего устройства осуществляется после размещения оболочки 3 в полости оболочки 2.The
Заявленное устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области мегабарных давлений работает следующим образом. Предварительно полости 4 и 5 заполняют дейтерием при давлении 400 и 40 атм соответственно. При подрыве заряда ВВ 1 детонационная волна проходит оболочку 2 и формирует в ней ударную волну, последовательно сжимающую газ в полостях 4 и 5. При отражении ударной волны от геометрического центра в полости 5 формируется серия сферически сходящихся и отраженных ударных волн, циркулирующих в объеме газа и сжимающих его. Дополнительное сжатие газа осуществляется под действием оболочек 2 и 3, сходящихся к центру. При этом коаксиальная конструкция трубопровода 6 устраняет образование газометаллической струи из него, что обеспечивает чистоту исследуемого газа в полости 4 и, как следствие, повышение точности проводимого эксперимента.The claimed device is spherical in shape for studying the compressibility of gases in the field of megabar pressures as follows. Preliminarily,
Начальные параметры газа - давление и температура - фиксируются в реальном времени.The initial gas parameters - pressure and temperature - are recorded in real time.
Заявляемое устройство позволило в два раза увеличить (с 250 до 500 атм) начальное давление изотопов водорода в полостях металлических оболочек. Представленные на фиг. 2 рентгенограммы эксперимента, проведенного с заявляемым устройством, свидетельствует о надежной регистрации газовой полости.The inventive device made it possible to double (from 250 to 500 atm) the initial pressure of hydrogen isotopes in the cavities of metal shells. Presented in FIG. 2 radiographs of the experiment conducted with the inventive device, indicates a reliable registration of the gas cavity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016138775U RU168263U1 (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | DEVICE FOR SPHERICAL FORM FOR RESEARCH OF GAS COMPRESSIBILITY IN MEGABAR PRESSURE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016138775U RU168263U1 (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | DEVICE FOR SPHERICAL FORM FOR RESEARCH OF GAS COMPRESSIBILITY IN MEGABAR PRESSURE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU168263U1 true RU168263U1 (en) | 2017-01-25 |
Family
ID=58451202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016138775U RU168263U1 (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | DEVICE FOR SPHERICAL FORM FOR RESEARCH OF GAS COMPRESSIBILITY IN MEGABAR PRESSURE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU168263U1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2680506C1 (en) * | 2017-09-01 | 2019-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Device for quasistationary hypersonic shock compression of low-density media, based on effect of enhancing cumulation of shock waves with cylindrical construction in medium with reducing density |
RU2699382C1 (en) * | 2018-05-28 | 2019-09-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Device for detecting condition, symmetry and dynamics of liners movement in gaseous medium |
RU192220U1 (en) * | 2019-02-27 | 2019-09-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | GAS DISCHARGE CAPACITIVE UNIT |
RU2791575C1 (en) * | 2022-02-11 | 2023-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Spherical device for researching compressibility of gases in the megabar pressure range |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU30188U1 (en) * | 2002-12-27 | 2003-06-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" | Spherical shaped charge |
RU2218641C2 (en) * | 2001-12-18 | 2003-12-10 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого | Device protecting users in objects of increased hazard against unauthorized actions |
RU2471545C1 (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Cylindrical device to compress gases to megabar pressures |
-
2016
- 2016-09-30 RU RU2016138775U patent/RU168263U1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2218641C2 (en) * | 2001-12-18 | 2003-12-10 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого | Device protecting users in objects of increased hazard against unauthorized actions |
RU30188U1 (en) * | 2002-12-27 | 2003-06-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" | Spherical shaped charge |
RU2471545C1 (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Cylindrical device to compress gases to megabar pressures |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
FORTOV V.E. et al. Phase Transition in Strongly Nonideal Deuterium Plasma Generated by Quasi-Isentropical Compression at Megabar Pressures, Physical Review Letters, 2007. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2680506C1 (en) * | 2017-09-01 | 2019-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Device for quasistationary hypersonic shock compression of low-density media, based on effect of enhancing cumulation of shock waves with cylindrical construction in medium with reducing density |
RU2699382C1 (en) * | 2018-05-28 | 2019-09-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Device for detecting condition, symmetry and dynamics of liners movement in gaseous medium |
RU192220U1 (en) * | 2019-02-27 | 2019-09-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | GAS DISCHARGE CAPACITIVE UNIT |
RU2791575C1 (en) * | 2022-02-11 | 2023-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Spherical device for researching compressibility of gases in the megabar pressure range |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU168263U1 (en) | DEVICE FOR SPHERICAL FORM FOR RESEARCH OF GAS COMPRESSIBILITY IN MEGABAR PRESSURE | |
RU2471545C1 (en) | Cylindrical device to compress gases to megabar pressures | |
Khishchenko | Equation of state of sodium for modeling of shock-wave processes at high pressures | |
Xiao et al. | Energy release behavior of Al/PTFE reactive materials powder in a closed chamber | |
RU2545289C1 (en) | Spherical device for study of gases compressibility in high pressure range | |
Nesterenko et al. | Dynamic behavior of particulate/porous energetic materials | |
RU102806U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE SHOCK COMPRESSED LIGHT GASES OF HIGH INITIAL DENSITY | |
Loiseau et al. | Development of a linear implosion-driven hypervelocity launcher | |
Mochalov et al. | Quasi-isentropic compressibility of deuterium at a pressure of~ 12 TPa | |
Khishchenko | Equation of state for potassium in shock waves at high pressures | |
CN107514937B (en) | A kind of high pressure-bearing closure of segmentation sealing-in | |
CA2858967A1 (en) | Method and apparatus for compressing plasma to a high energy state | |
Zhernokletov et al. | Experiments on Quasi-Isentropic Compression of Deuterium and Helium to Extreme Pressures of≈ 3000 GPa | |
RU2791575C1 (en) | Spherical device for researching compressibility of gases in the megabar pressure range | |
CN109590462A (en) | Utilize the method for pressurization gas manufacture article | |
Saint-Laurent et al. | FIRE, a novel concept of massive gas injection for disruption mitigation in ITER: Validation on Tore Supra | |
Belov et al. | Isentropic Compression of Substances by Means of Ultrahigh Magnetic Field of MC-1 Generator in Megabar Pressure Ranges | |
US3441451A (en) | High temperature stress free thermocouple junction | |
CN204515154U (en) | The quick-fried cartridge of a kind of high-power program control focus | |
Liao et al. | The energy distribution characteristics of a cylindrical cased charge with two end caps | |
Gan et al. | Dynamic response of fiber-composite-reinforced shell structure subjected to internal blast loading | |
WO2023175597A1 (en) | Reactor for energy generation by nuclear fusion | |
Weinwurm et al. | Metal liner-driven cylindrically convergent isentropic compression of cryogenic deuterium | |
Yusupaliev et al. | Law of convergence of strong cylindrical and spherical shock waves in a gas with a uniform density | |
Jian-bin et al. | Numerical Simulation of Mechanical Characteristics of a Gas Generator Grain under Temperature Load |