История ракетно-ядерной гонки США и СССР

Это тоже произошло не сразу, а в результате сложного процесса развития центрифуг и их технологии. При массовом внедрении центрифуг проявился непонятный эффект разрушения центральных труб крышек по образующим, – вдоль края сторон цилиндра после упрочнения крышки пластиком. Труба крышки заделывалась в пластик. И почему-то часть труб через некоторое время трескалась вдоль образующей (вдоль оси цилиндра). Анализ нагрузок и расчёты на прочность показывали, что разрушения «не должно быть». А ответ производителей труб однозначно гласил: разрушение происходит от действия инерционных нагрузок при вращении ротора. Все исследования заводили в тупик. Мы на основе опыта своих исследований поняли, что при «упоре исследования в стену» в «непроходимой ситуации» надо и изменять направления исследования, и более внимательно изучить все факты, связанные с проблемой, – в том числе, не упуская никаких «мелочей» и «дополнительных случайных фактов», которые на поверку могут оказаться никак не «мелочами», а причинами неожиданного проявления аварии или нежелательного явления.

Надо накопить, собрать и систематизировать все доступные факты, чтобы на их основе возник нужный вывод. В данном примере раскрыть причину помог такой случай и, вроде, почти неприметный факт. На одном из роторов было зафиксировано разрушение еще до его испытания при вращении. Стало ясно, что причиной разрушения являются не инерционные нагрузки, а какие-то другие воздействия. Обратили внимание на предприятие, где это произошло, – и оказалось, что разрушаются именно роторы, которые производятся здесь, а не на других предприятиях. Стали сравнивать технологию производства – и оказалось, что всё совпадает, за исключением «кисточки», которой наносили спирт для освежения лака. Там, где трубы разрушались, лак наносили более тонкой кисточкой «лисий хвост», – она оставляла на поверхности большее количества спирта. До завершения формовки пластика внутри крышки этот спирт не успевал испариться и оставался в структуре металла. Именно он иногда и вызывал коррозию, от которой возникали трещины. В результате ряда экспериментов это установили точно, технологический процесс изменили, и коррозионные разрушения труб прекратились.

Другой неожиданной проблемой явился разогрев крышек центрифуг. Было непонятно, почему он происходит. Но ясно, что он вызывал и энергетические потери в электродвигателе ротора. После долгих поисков, исследований и ряда консультаций с электриками стало понятно, что нагрев возникает из-за небольшой и нерегулярной намагниченности крышек из алюминиевого сплава, структура которой даже для опытных электриков оказалась вначале непонятной и «новой». Из-за вращения «магнита» крышки в поле магнитной опоры центрифуги, в материале крышки возникали вихревые токи, которые вызывали и нагрев крышки, и энергетические потери центрифуги. После размагничивания крышек по специально разработанному методу эффект был устранён, а нагрев и потери энергии стали ничтожными.

Цех газовых центрифуг одного из российских разделительных комбинатов

Докритическая центрифуга представляет собой цилиндрический «стакан» высотой полметра, диаметром 10 см и весом около 2,5 кг. Каждая – точная, сложная, высокотехнологичная машина. Их объединяли в агрегаты по 20 шт. и каскады из десятков агрегатов. А каскады объединяли в технологические каскады с десятками тысяч центрифуг в каждом. Производили машины Кировский завод и Горьковский машиностроительный завод. Конструктивно «довести» центрифуги удалось в 1955 году, когда началось их массовое производство и внедрение. За 40 лет производства газовых центрифуг – с 1956 года, когда была изготовлена первая крупная партия ГЦ для опытного завода центрифуг и до 1996 года было создано шесть поколений ГЦ, а до настоящего времени – девять. Наименование моделей ГЦ, начало их серийного производства и условная производительность представлены в таблице из книги [2], с. 71.

Рост производительности газовых центрифуг разных поколений