Электрогидравлическая технология (ЭГТ) – это комплекс воздействий на обрабатываемые материалы и среды, обусловленных высоковольтным пробоем жидкости. Электрическая энергия подводного искрового разряда (ПИР) переводится в механическую, световую, электромагнитную и химическую составляющие. Технология получила широкое развитие в науке и промышленности благодаря трудам Юткина Л.А., Ушакова В.А., Вовченко А.И. и др. В отделе, работы, основанные на электрогидравлическом эффекте, активно проводятся с начала 2000-х годов. С 2019 года развивается технология микроплазменного нанесения покрытий на материалы, оксиды которых обладают полупроводниковыми свойствами.

Контактное лицо: Винников Д.В. – старший научный сотрудник, кандидат технических наук (доктор философии). Тема диссертации «Электрофизическое воздействие мощного подводного искрового разряда на процессы обработки веществ» e – mail: vinniden@gmail.com viber: 068 – 076 – 91 – 03 тел.: 068 – 607 – 69 - 47

Для каждой технологической задачи были разработаны портативные реакторы. Габариты реакторов, их размер, форма, толщина стенок, материал корпуса и система электродов выбирались согласно технологическим требованиям, учитывающих устойчивость конструкции, ударное воздействие, оснащение диагностической оснасткой.

Электрогидравлические реакторы: а - ЭГР для дегазации жидких сред и наблюдения за парогазовой полостью и пузырьками кавитации; б - электроразрядный генератор упругих колебаний (ЭРГУК) для обеспечения воздействия на металлы в процессе их переплавки; в - ЭГР для измельчения твердых материалов, в среде жидкого азота; г - ЭГР для обеспечения смешивания и воздействия на жидкие среды с целью изменения их физико-химических свойств.

Основные задачи на основе ЭГТ:

• Создание ускоренных потоков жидкости;
• Изменение физико-химических свойств воды;
• Дегазация жидкостей;
• Изменение структурных свойств металлов;
• Дробление твердых материалов.

Ускорение твердых тел и создание ускоренных потоков жидкости обеспечивается за счет применения электродных систем специальной конструкции, свободных и инициируемых разрядов.

Система электродов с конусным катодом применяется для получения следующих эффектов:

• ускорение и управление потоками жидкости;
• изменение динамики и траектории парогазовой полости (ПГП);
• выброс плазмы в заданном направлении;
• метание твердых проводящих и непроводящих тел;

Применение пониженного давления в реакторе вносит существенные дополнения в динамику процессов. Межэлектродный пробой с конусным катодом при пониженном давлении характеризуется выбросом продуктов разряда, которые имеют большую температуру и приводят к нагреванию близлежащих слоев жидкости и ее испарению с образованием ПГП. Рефлектор задает полости направленное движение. На рисунках представлена покадровая съемка динамики ПГП при пониженном давлении в реакторе.

Разряды, инициируемые проводником, позволяют:

• уменьшить потери на предразрядной стадии;
• получать наноразмерные частицы;
• получать частицы с наименьшей степенью окисления поверхности;
• вводить частицы требуемого состава в обрабатываемую среду.

Изменение физико-химических свойств жидких сред при помощи высоковольтного разряда находит широкое применение в фармацевтической, косметологической, медицинской и сельскохозяйственных отраслях.

Процессы, определяющие изменение свойств воды:

• ультрафиолетовое излучение;
• образования активних радикалов и ионов;
• возникновение нелинейной объемной кавитации;
• образование термически активированных наночастиц.

Отработан процесс дегазации жидкостей, протекающий в виде нелинейной объемной кавитации. За пять импульсов из 1 литра воды выводится 78% газовых примесей. Время дегазации до 2-х минут. Процесс дегазации технической воды актуален для нужд коммунального хозяйства и ряда промышленных технологий.

Предложен технологический метод обработки металлов, переплавляемых в вакуумно-дуговых печах. С помощью волноводов электроразрядного генератора упругих колебаний осуществлялось воздействие на циркониевые, стальне и оловянные слитки. Получено упорядочение распределения примесей по объему и уменьшение размеров зерен кристаллов металлов.

Проводились исследования способов измельчения резинотехнических изделий в среде жидкого азота. В результате была получена крошка размером меньше 20 мкм. Благодаря оптимизации межэлектродного промежутка и применению вакуумной откачки, продуктивность установки возрасла. Резинотехнические изделия не теряют своих технологических свойств.Основные задачи, решаемые при помощи технологии на основе МПО:

• - Получение лёгких технологических материалов с улучшенными физико-механическими характеристиками;
• - Увеличение износостойкости;
• - Повышение твердости;
• - Рост коррозионной стойкости;
• - Повышение электрической прочности.

1. Электрогидроимпульсная установка для обработки расплавов металов в вакуумно-дуговых печах / В.Б. Юферов, Б.В. Борц, И.В. Буравилов, Д.В. Винников, А.Ф. Ванжа, Е.В. Муфель, Г.В. Писарев, А.Н. Пономарев // Вестник НТУ «ХПИ». – 2007. – № 20.– С. 190–197.
2. Сравнительный анализ акустических импульсов от излучателей милли – и микросекундного диапазонов / В.Б. Юферов, Д.В. Винников, А.Н. Пономарев, И.В. Буравилов, Е.В. Муфель // Вестник НТУ «ХПИ». – 2009. – № 11. – С. 185–189.
3. Уменьшение размеров кристаллического зерна в слитках в вакуумно-дуговых печах с импульсным воздействием / И.В. Буравилов, Д.В. Винников, В.Б. Юферов, Б.В. Борц, А.Ф. Ванжа, А.Н. Пономарев, А.Н. Озеров, Е.В. Муфель , Г.В. Писарев // Вестник НТУ «ХПИ». – 2009. – № 39. – С. 32–40.
4. Электрогидравлический метод обезгаживания вакуумируемых жидкостей / Д.В. Винников, В.Б. Юферов, И.В. Буравилов, Е.В. Муфель А.Ю. Пахомов, В.В. Гарбуз, К.И. Живанков, А.Н. Пономарев // Вестник НТУ «ХПИ». – 2011. – № 16. – С. 211–217.
5. Электроимпульсное измельчение эластичных материалов в среде жидкого азота / В.Б. Юферов, А.Н. Озеров, Д.В. Винников, И.В. Буравилов, А.Н. Пономарев // Вестник НТУ «ХПИ». – 2012. – № 52. – С. 202–208.
6. Экспериментальное исследование электрического разряда в жидкости, создаваемого между электродами с конусной выемкой / Д.В. Винников, А.Н. Озеров, В.Б. Юферов, А.В. Сакун, К.В. Корытченко, А.П. Месенко // Науково-практичний журнал «Електротехніка і електромеханіка». – 2013. – № 1. – С. 55–60.
7. Математическое моделирование газодинамической стадии развития искрового разряда в кислороде / К.В. Корытченко, Е.В. Поклонский, Д.В. Винников, Д.В. Кудин // Вопросы атомной науки и техники.. – 2013. – № 4 (86). – С. 155–161.
8. Сравнительный анализ электрогидравлического и пневмоакустического источников для некоторых технологических процессов /Д.В. Винников, А.Н. Озеров, В.Б. Юферов, А.Н. Пономарев, И.В. Буравилов // Вопросы атомной науки и техники. – 2014. – № 1 (89). – С. 74–80.
9. Numerical investigation of the influence produced by electric circuit parameters on the formation of chemically active radicals in water vapors. / D.V. Vinnikov // Problems of Atomic Science and Technology. – 2015. – № 3 (97). – P. 159–165.
10. Численное исследование наработки химически активных компонентов в искровом разряде в парах воды / Д.В. Винников, К.В. Корытченко, А.В. Сакун // Вопросы атомной науки и техники. – 2015. – №4 (98). – С. 220–223.
11. Измельчение материалов, моделирующих ОЯТ для магнитоплазменного разделения / Д.В. Винников, Н.А. Шульгин, В.В. Катречко, В.Б. Юферов, В.И. Соколенко, В.И. Ткачев, А.Н. Пономарев, И.В. Буравилов // Вопросы атомной науки и техники. – 2016. – № 4 (104).– С. 54–57.
12. Электрогидроимпульсное измельчение материалов, моделирующих твердые РАО / Д.В. Винников, А.Н. Пономарев, В.И. Ткачев, И.В. Буравилов, В.Б. Юферов // Вопросы атомной науки и техники. – 2016. – № 1 (101). – С. 130–133.
13. Исследование изменения физико-химических свойств водопроводной воды под воздействием мощных подводных искровых разрядов / Д.В. Винников, К.В. Корытченко, В.И. Ткачев, В.В. Егоренков, Д.В. Кудин, Т.Ю. Мирная // Науково-практичний журнал «Електротехніка і електромеханіка». – 2017. – № 1. – С. 39–46.
14. Разряд емкостного накопителя энергии на R/RC нагрузку / Д.В. Винников, А.А. Петков// Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве. Труды 5-й международной научно-технической конференции, Харьков: ХНПК «ФЭД». 28–29 мая, 2002 г., – С. 732–735.
15. О возможности обработки кристаллизующегося металла акустическими импульсами в вакуумно-дуговых печах / В.Б. Юферов, Б.В. Борц, А.Ф. Ванжа, И.В. Буравилов, Д.В. Винников, Е.В. Муфель, Г.В. Писарев, А.Н. Пономарев // Труды XVII международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению., Алушта, Крым, – 2006. – С. 299–300.
16. Обработка кристаллизующегося металла акустическими импульсами в вакуумно-дуговых печах. / Б.В. Борц, И.В. Буравилов, Д.В. Винников, А.Ф. Ванжа, А.Н. Пономарев, Г.В. Писарев, Е.В. Муфель, С.Н. Хижняк, В.Н. Ищенко, В.Б. Юферов // Труды XVIII международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению. Алушта, Крым. – 2008. – С. 390–391.
17. О применении вакуумной откачки при подводном искровом разряде для обезгаживания жидкостей. / Д.В. Винников, А.Н.Озеров , В.Б.Юферов // Физика импульсных разрядов в конденсированных средах: Материалы XVI Международной научной конференции (19–22 августа 2013 г). – Николаев:КП «Миколаївська обласна друкарня», – 2013. – С. 34–37. 18. Producing fine-dispersed materials for the magnetoplasma separation. / D.V.Vinnikov, N.A. Shulgin, V.I.Tkachov, V.V. Katrechko, V.V. Yuferov, V.I. Sokolenko, A.N. Ponomarev, I.V. Buravilov // International Conference and School on Plasma Physics and Controlled Fusion. Kharkiv, Ukraine, September 12–15. – 2016. – p. 60.
18. The microplasma aluminum and titanium oxidation in condensed environments/ D.V. Vinnikov, A.N. Ozerov, V.B. Yuferov, V.T. Fomin //Problems of Atomic Science and Technology - 2020. - №1(125). - p. 178-184.