ИНСТИТУТ  ИМПУЛЬСНЫХ  ПРОЦЕССОВ  И  ТЕХНОЛОГИЙ

НАЦИОНАЛЬНОЙ  АКАДЕМИИ  НАУК  УКРАИНЫ
Сегодня - Дата     Текущее время - Время
            Материалы об истории института подготовила Ученый секретарь ИИПТ НАН Украины к.т.н. Синчук Алла Вадимовна

        ИИПТ НАН Украины - это единственное академическое учреждение в Николаевской области и единственное специализированное учреждение на постсоветском пространстве, которое занимается разработкой теории импульсных процессов преобразования энергии, созданием импульсных источников энергии высокой плотности и систем управления ими, исследованиями импульсного воздействия высокоинтенсивных потоков энергии на многофазные среды, разнообразные материалы и конструкции. В институте также ведутся исследовательско-конструкторские работы по созданию и внедрению на отечественных и зарубежных предприятиях высокоэффективных экологически чистых, энерго- и ресурсосберегающих импульсных технологий и высоковольтного энергетического оборудования.

        История института началась в 1959 году, когда по инициативе молодых энтузиастов и при поддержке николаевской городской власти была создана коллективная лаборатория для изучения нового на то временя явления - высоковольтного электрического разряда в воде и сопровождающих его процессов. Ленинградский инженер Л. Юткин назвал это явление электрогидравлическим эффектом.
        Еще тогда, в конце 50-х годов прошлого столетия, пробные эксперименты показали широкие технологические возможности подводного электрического разряда, скрытые в преобразовании электрической энергии импульса в механическую работу. Используя электрогидравлический эффект, можно было разрушать и измельчать прочные неметаллические материалы, придавать металлическим заготовкам нужную форму, изменять структуру и свойства жидкостей. И первым техническим воплощением этих возможностей стала установка "Молния-1", предназначенная для развальцовки труб в решетке теплообменных аппаратов, которая в 1962 г. была испытана в промышленных условиях и продемонстрировала высокую эффективность работы. Результаты творческих усилий молодежной лаборатории были настолько убедительными, что  3 декабря 1962 г. Распоряжением Совета Министров УССР №2029-р на ее базе было создано хозрасчетное Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики (ПКБЭ) со штатом в 25 работников, а первым директором был назначен Александр Петрович Сорочинский.
        Первые годы существования ПКБЭ обозначились активным поиском применения электрогидравлического эффекта в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве. В свете актуального в то время лозунга "Добиться улучшения условий работы ста тысяч работников, освободить десять тысяч работников от трудной работы в очистительных цехах, ликвидировать силикоз и виброболезнь" в 1964г. была создана и испытана на Черноморском судостроительном заводе первая исследовательско-промышленная установка "Искра-1" для электрогидравлической выбивки стрежней и очистки литья от формовочных смесей. Ровно через год усовершенствованная установка такого типа "Искра-2" была запущена в серийное производство, начала бурно развиваться тематика, связанная с очисткой литья, которая и сегодня остается актуальной. Тогда же, в 1965 г., был проведен І Республиканский семинар "Теория и опыт применения электрогидравлического эффекта в технологических процессах производства", а сотрудники ПКБЭ получили первое авторское свидетельство на изобретение. В 1966г. был разработан первый универсальный генератор импульсных токов "ГИТ1", в 1967 г. выполнена первая научно-исследовательская работа, направленная на повышение КПД электрогидравлических устройств, в 1968 г. А.П.Сорочинский защитил первую кандидатскую диссертацию, а в журнале "Электронная обработка материалов" опубликована первая научная статья. В 1966г. в ведение ПКБЭ был передан Николаевский завод инструмента и оснастки, переименованный в Исследовательский завод ПКБЭ, который начал осуществлять выпуск электрогидравлических устройств и высоковольтного оборудования, проектировавшихся в ПКБЭ.
        В 1969г. ПКБЭ возглавил Григорий Афанасиевич Гулый, организаторские способности которого позволили за короткий промежуток времени существенно расширить научные исследования, закрепиться на рынке наукоемких технологий, наладить тесное сотрудничество ПКБЭ с институтами и предприятиями СССР, укрепить техническую и кадровую базу. Под его проводом были развернуты широкомасштабные исследования электрических, энергетических и гидро-динамических характеристик высоковольтного разряда и свойств плотной низкотемпературной плазмы, изучение особенностей трансформации энергии электрического накопителя в полезную работу, расширялась номенклатура и параметры импульсных высоковольтных источников тока и напряжения, совершенствовались электротехнические комплексы, появлялись новые сферы использования электрического разряда.
        1971г. стал началом исследований в области сейсмоакустики, связавшие на два десятилетия ПКБЭ с морской тематикой. Был создан ряд уникальных гидроакустических излучателей, применявшихся одинаково успешно как в мирном освоении Мирового океана, так и в оборонительных целях.  Развитию этой тематики в значительной мере оказывали содействие научные экспедиции, которые осуществляло научно-исследовательское судно "Алеут" в акватории Черного моря. Чуть позже с этой целью было построено еще одно, более современное судно класса река-море "Гипанис".
        В 1970 г. руководство Проектно-конструкторского Бюро электрогидравлики, которое тогда было подчинено Госплану УССР, обратилось к Б.Е.Патону с просьбой о переходе в структуру АН УССР. Рассмотрение этого вопроса состоялось на заседании Бюро Президиума АН УССР, где инициатива руководства ПКБЭ нашла глубокое понимание и значительную поддержку. Положительное решение Бюро Президиума АН УССР и личное содействие академика Б.Е.Патона имели решающее значение - Постановлением СМ УССР от 07.03.1972, №117 ПКБЭ было передано в ведение АН УССР и вошло в состав Отделения физико-технических проблем материаловедения. Это событие, бесспорно, содейство вало развитию и становлению ПКБЭ как научной организации.
        В 1973 г. академик Б.Е.Патон лично посетил ПКБЭ, где после ознакомления с существующими научно-техническими разработками  указал на необходимость проведения более глубоких фундаментальных научных исследований. С того времени приобрели значимое развитие и практическое внедрение теория электроразрядных процессов и фундаментальные материаловедческие знания. В частности, были описаны основные закономерности электрического разряда в малопроводящих и проводящих жидкостях и закономерности электровзрыва проводников. Модельные представления электродинамики, термодинамики и гидродинамики, которые использовались в едином комплексе для изучения электровзрывного преобразования энергии, были дополнены корректными эмпирическими соотношениями, а описание переходных процессов отформатировано методами теории подобия. Были созданы теоретические основы и описаны прикладные возможности метода интегральных преобразований  для решения задач нестационарного рассеивания акустических волн незамкнутыми недеформируемыми оболочками.
        В тоже время было определено, что периодические упругие волны механических напряжений, образующиеся во время электрогидроимпульсной обработки кристаллических материалов, значительно ускоряют дислокационно-сдвиговый механизм деформирования, активируют дислокационные перемещения, что приводит к изменению напряженно-деформированного состояния, твердости и пластичности сплавов и сварных соединений.
        Появились технологии электроразрядной обработки нефтяных и водяных буровых скважин, внепечной обработки жидкой стали, разрушения бетонных, железобетонных и монолитных конструкций, уменьшения остаточных напряжений в сварных соединениях, тонколистовой штамповки, обеззараживания питьевой воды и стоков и др. Были созданы генераторы импульсных токов с энергией до десятков МДж и сотни разновидностей импульсных высоковольтных конденсаторов. Разработки ПКБЭ, которые  демонстрировались на международных выставках, были отмеченны дипломами и медалями, премией Совета Министров СССР и Государственной премией УССР, Почетной грамотой Президиума Верховного Совета УССР. ПКБЭ расширялось, по новой тематике исследований создавались новые отделы, строились новые комфортабельные корпуса, лаборатории оснащались передовым исследовательским оборудованием. С 1977 г. начало функционировать Экспериментальное производство ПКБЭ. Ежегодно коллектив пополнялся молодыми специалистами - выпускниками ведущих ВУЗов страны, среди которых львиную долю представляли выпускники Харьковского политехнического института. Увеличивалось количество кандидатов и докторов наук, осуществлялось издательство монографий и научных статей. Значительное внимание отводилось решению социально-экономических вопросов: строились жилые дома и общежития, на черноморском побережье начала действовать оздоровительная база "Наука", функционировали собственные кружки спортивного и художественного профиля.
        В 1989 г. коллектив возглавил молодой инициативный директор Александр Иванович Вовченко, подхвативший эстафету от предшественников, уверенно направил ПКБЭ четким и уже необратимым курсом укрепления его научного потенциала.
        Прозорливость Бориса Евгеньевича Патона имела смысл: осуществление широкомасштабных научных исследований по разным направлениям, весомость полученных научных результатов, подготовка высококвалифицированных научных кадров, энтузиазм и настойчивость директора Вовченко А.И.  составили предпосылки для превращения в 1991г. ПКБЭ в Институт импульсных процессов и технологий АН УССР, который с того времени и ныне по уровню научной деятельности отвечает всем требованиям к академическому институту.

        Сегодня основными направлениями научной деятельности института являются:
            - исследование   импульсного   воздействия высоко-интенсивных   потоков   энергии   на многофазные среды, разнообразные материалы и конструкции и создание на этой основе новых технологий;
            - разработка теории импульсных процессов преобразования энергии, создание импульсных источников энергии высокой плотности и систем управления ими.
   
        Учитывая общемировые тенденции развития науки, институт приобщается к решению неотложных приоритетных фундаментальных проблем современности.
        Сегодня уже стала целостной начатая 50 лет тому теория подводного электровзрыва. С привлечением математической статистики изучено влияние разнообразных случайных стохастических факторов на процессы преобразования энергии на его разных стадиях. Определены корреляционные связи между ними и выявлены наиболее существенные факторы, влияющие на эффективность преобразования энергии, что стало научной  основой дальнейшего развития методологического решения обратных задач синтеза и соответствующих математических моделей, методов расчета параметров и режимов работы нелинейных, нелинейно-параметрических и многоконтурных емкостных накопителей энергии, применяемых в разрядноимпульсных технологиях.
        Появился и получил развитие оригинальный метод решения фундаментальной проблемы учета подвижных и подвижно-проницаемых  границ в волновом уравнении. Впервые получены точные аналитические решения обратных задач для волнового уравнения в областях с подвижными и подвижно-проницаемыми границами  для случая расширения цилиндрического поршня конечной длины, которым является разрядный канал в воде, а также для случая с подвижными границами в сплошных, многофазных, многокомпонентных средах, скорость распространения акустических возмущений в которых может изменяться в широком диапазоне. Преодолена проблема корректности обратных задач для волнового уравнения с подвижными границами; обеспечены все три условия корректности - существование решения (полученные), единая возможность и стойкость. Это позволяет однозначно определить при решении обратных задач функции управления и волновые поля во всех точках волновой зоны.
        Эти исследования стали теоретической базой для разработки и оптимизации современных передовых разрядноимпульсных технологий.
Используя электровзрыв графитовых проводников или  электроразрядную обработку органических жидкостей, газов и аэрозолей, содержащих углерод, институт развивает свой уникальный электроразрядный метод синтеза наноструктурных материалов. Исследования последних лет позволили выявить фундаментальные закономерности структурно-фазовых преобразований этих веществ в наноструктуры и классифицировать параметры  обработки по удельной энергии, скорости роста и плотности тока, по среде закалки и химическим добавкам для синтеза наноматериалов разного функционального назначения: сорбентов водорода, интеллектуальных антифрикционных и противоизносных присадок, наноуглерода с  ферромагнитными свойствами и т.п.
        Определены фундаментальные физические принципы повышения фильтрационных свойств пористых материалов естественного происхождения за счет влияния  еэлектроразрядной обработки и активации поверхностно-активных веществ на их структуру. Научно обоснованны и экспериментально определены соответствующие параметры, при которых обеспечивается усиление адсорбции поверхностно-активных веществ в порах и микротрещинах, создание расклинивающего эффекта, дилатационного расширения породы. При такой обработке увеличивается пористость песчаников в 3 раза, карбонатов - в 2,5 раза, а проницаемость - соответственно в 6 раз и в 3 раза. Таким же образом можно изменять свойства высокостойких водно-нефтяных эмульсий. Доказано, что импульсные электрические поля высокой напряженности активируют растворы поверхностно-активных веществ, добавляемых к эмульсии в небольшом количестве, изменяют поверхностную энергию, структуру и на 80% усиливают их моющее действие. Как следствие, интенсифицируется процесс коагуляции водной фазы, ослабляются физико-химические связи в коллоидной системе почти до полного ее разрушения и изменяются реологические характеристики нефти, которая начинает интенсивно поступать через расширенные поры породы к буровой скважине. Научные результаты этой работы много раз подтверждены промышленными испытаниями по повышению дебита нефтяных буровых скважин.
        Учитывая высокую потребность автомобиле- и самолетостроения в тонколистовых деталях из сплавов, которые тяжело деформировать традиционными методами, расширены  исследования процессов их импульсного пластического деформирования. Определены зависимости внутренней энергии и времени релаксации касательных напряжений от параметров состояния и физико-механических характеристик алюминиевых сплавов, а также их связь с энергетическими и силовыми параметрами процесса импульсной нагрузки. За счет этого обоснованы технологические приемы электрогидравлической штамповки, повышающие предельную степень деформации алюминиевых сплавов по сравнению со статической обработкой в среднем в 1,7 раз, и создан технологический процесс импульсно-статической калибровки с 12-13 квалитетом точности крупногабаритных деталей трубопроводной арматуры для энергетического и атомного машиностроения. В рамках партнерского проекта с компанией Ford Motors (США) разработан прототипный процесс штамповки крупногабаритных автомобильных деталей из высокопрочных двухфазных  сталей, не поддающихся другим видам штамповки.
        Предложен и реализован способ соединения разнородных металлов в твердом состоянии с использованием импульсных токов большой плотности, позволяющий получать соединения типа диффузных при более низких усилиях и температурах в воздушной среде без применения защитных атмосфер или вакуума.
        В последние годы в институте появилось много интересных для промышленности южного морского региона и предприятий энергетического комплекса прикладных разработок.
        В разрезе насущной необходимости в дноуглублении портов Украины разработан новый, безопасный для морской флоры и фауны и береговых сооружений технологический процесс разрушения прочных донных грунтов на основе высоковольтного электрохимического взрыва, обеспечивающий разрыхление грунта прочностью до 40 МПа с производительностью 3-5 м3/ч.
        Впервые в мировой практике был использован импульсный коронный разряд для очистки подводных морских объектов от биологического обрастания. Применяемый для очистки морских газодобывающих стационарных платформ технологический процесс демонстрирует высокую производительность очистки - до 200 м2/ч против 20 м2/ч, которые обеспечиваются традиционным механическим разрушением.
Институтом реализован электроразрядный технологический процесс изготовления водно-угольного топлива, имеющего значительно меньшую стоимость гигакалории тепла, чем газ, мазут или каменный уголь. Такая топливная смесь может сохраняться 4 суток и более, и имеет 99% полноту сгорания.
        Создан и  проверен на предприятиях Украины способ электроразрядной дезинтеграции кремния до фракции, менее чем 1мм, характеризующийся удельными затратами энергии до 200 кВт·час/т и отсутствием загрязнения измельченных продуктов сторонними элементами.
        Для горно-рудных предприятий разработан электроразрядный способ обогащения хвостов полиметаллических руд, обеспечивающий прирост выхода таких металлов как медь, золото и серебро от 20 до 70%.
        Беспокоясь о техническом обеспечении своих технологий, институт значительное внимание уделяет созданию современных, эффективных импульсных высоковольтных источников тока, не имеющих мировых аналогов.
        Так, созданы новые импульсные высоковольтные конденсаторы на основе диэлектрической системы "твердый многослойный диэлектрик - жидкость - газ", которая обеспечивает более высокую кратковременную и продолжительную электрическую прочность в условиях эксплуатации при повышенных температурах и давлениях. Обоснован выбор совместимых материалов такой комплексной системы,  определена ее наиболее превалирующая структура. В сравнении с предшественниками такие конденсаторы имеют в   2 раза  выше удельные энергетические характеристики и могут эксплуатироваться с повышенной в 2,5 раза частотой следования зарядов-разрядов в условиях импульсно-вибрационных нагрузок при температурах до 1000С и давлениях до 3·105 Па при неизменном ресурсе  и надежности.
Дальнейшего развития приобрела теория высокочастотного преобразования энергии, начатая 10 лет тому назад в ИИПТ. На базе анализа электромагнитных процессов методом логарифмических амплитудно-частотных характеристик и многофакторной оптимизации функциональных, массогабаритных, тепловых, электромагнитных характеристик зарядных устройств удельные массогабаритные показатели высоковольтных генераторов импульсных токов доведены до уровня 10 кг/кВт.
        Создано новое поколение высокочастотных высоковольтных импульсных источников питания с частотой до 10 кГц, мощностью до 10 кВт, напряжением от 10 до 150 кВ и наносекундными фронтами импульсов. Эти источники реализуют стриммерные коронные и объемные разряды в значительных объемах (больше 100л плазмы), что создает возможность их использования  в системах газоочистки промышленных выбросов. Доказано, что такая обработка обеспечивает практически 100% очистку от обычных и высокоомных аэрозолей и одновременное озонирование воздуха.
        Всего за 50-летний отрезок времени коллективом института выполнено около 570 НИОКР. Больше 1000 созданных в ИИПТ электрогидравлических устройств успешно эксплуатируются на предприятиях СНГ, Японии, Швеции, Германии, Венгрии, Словакии, Индии, Китая, Кубы, Болгарии, Румынии, Испании, Кореи и т.д. Результаты научно-исследовательских и исследовательско-конструкторских работ опубликованы в 31 монографии, 34 сборниках научных работ, 32 препринтах, 5000 статьях в ведущих отечественных и зарубежных изданиях. Свидетельством новизны и высокого уровня разработок института является их патентная защищенность. За период существования институт получил 1425 авторских свидетельств СССР, 240 патентов Украины,  121 патент зарубежных стран. По тематике исследований сотрудниками защищены 14 докторских и 82 кандидатские диссертации.
        Бесспорно, достойным вкладом в общую казну достижений института стали научные работы д.т.н. Г.А.Гулого, д.т.н. Е.В. Кривицького, д.т.н. Б.Я. Мазуровського, д.т.н. А.И. Вовченко, д.ф.-м.н. В.С. Крутикова, д.т.н. Н.И. Кусковой, д.т.н. О.Н. Сизоненко, д.т.н. В.М. Грабового и др.
        На базе института совместно с Национальным университетом кораблестроения им. адмирала Макарова создана кафедра "Импульсные процессы и технологии", которая, начиная с 1994 г., подготовила свыше 280 бакалавров, специалистов и магистров. Ежегодно коллектив института пополняется выпускниками этой кафедры. С 2007 г. для подготовки кадров высшей квалификации в институте действует аспирантура по специальности "Процессы физико-технической обработки".
        С 1982г. начала работу научная школа "Физика импульсных разрядов в конденсированных средах". Ее работа ориентирована на изучение физических аспектов электрических и оптических разрядов, физических принципов электровзрыва проводников, свойств неидеальной низкотемпературной плотной плазмы, диагностики влияния интенсивных потоков энергии на вещества, поиск перспективных источников энергии и средств генерации энергии высокой плотности. На базе института действует также региональная ячейка "Украинского материаловедческого общества".
        С целью укрепления научных связей и научно-информационного обмена с другими научными учреждениями Украины и заграницы институт систематически, один раз в два года, проводит Международные научные конференции "Физика импульсных разрядов в конденсированных средах" и "Импульсные процессы в механике сплошных сред".
      Научно-исследовательский потенциал института составляет ряд уникальных, специально оснащенных лабораторий для исследования физических процессов, происходящих во время электрического разряда; процессов электроразрядного синтеза наноматериалов; процессов в кернах горных пород под давлением до 500 атм. при температуре до 1000 С; металлофизических и металлографических исследований; динамических испытаний материалов; испытаний силовых импульсных конденсаторов и т.п. Неотъемлемой составной технического потенциала является компьютерный парк института. Институт имеет свой сайт www.iipt.com.ua, научно-техническую библиотеку (127,9 тыс. экз.), научный архив (170,5 тыс. дел), библиотеку стандартов (23,7 тыс. экз.), патентный фонд (163,4 тыс. экз.), архив оригиналов технической документации (500 наименований).
        Свое 50-летие институт встречает занимая действующее место в интеграционном научном пространстве, с новыми идеями и замыслами, с надеждой, что новейшие конкурентноспособные импульсные технологии станут достойным вкладом в укрепление отечественной экономики. 
На Главную
История института
Мы - последователи
Наши директоры:
Сорочинский Александр Петрович
Гулый Григорий Афанасьевич
Вовченко Александр Иванович
Научные достижения института
Наши технологии
Дирекция
Высоковольтное оборудование
Научные труды института
Информация комитета по конкурсным торгам
Структура института
Новости
Наша кафедра
Научные конференции
Руководители подразделений
СОДЕРЖАНИЕ  САЙТА
КОНТАКТИ  ИНСТИТУТА
E-MAIL