Эта уникальная машина способна создавать нагрузки, в 1900 раз превышающие земное притяжение.
Глубоко под городом Ханчжоу инженеры недавно завершили установку массивной вращающейся машины. Устройство расположено внутри круглой подземной камеры площадью 230 квадратных метров, находящейся на глубине 15 метров под поверхностью. Глубокое подземное размещение защищает окружающую среду от экстремальных вибраций, которые машина производит во время работы.
Оборудование функционирует аналогично гигантскому промышленному циклу отжима. Оно вращает тяжелые физические модели с высокими скоростями с помощью гигантского плеча радиусом 6,4 метра. Ученые используют эту установку, чтобы подвергать физические материалы экстремальным нагрузкам и наблюдать за возникающей деградацией в контролируемых условиях, пишет The Daily Galaxy.
Когда исследователи вращают эти физические масштабные модели на высоких скоростях, они ускоряют природные процессы, на развертывание которых обычно требуются столетия. Машина сокращает временную шкалу природных геологических явлений до считанных дней.
Машина под названием CHIEF1900 работает на установке центробежной гипергравитации и междисциплинарных экспериментов в Чжэцзянском университете. Построенное группой Shanghai Electric Nuclear Power Group, устройство генерирует силу до 1900 g-тонн. Стандартная бытовая стиральная машина производит силу около 2g во время цикла отжима. CHIEF1900 подвергает многотонные образцы воздействию сил, почти в две тысячи раз превышающих обычное притяжение Земли.
Эта новая установка превзошла предыдущего мирового рекордсмена среди гипергравитационных центрифуг. В течение многих лет самой мощной машиной была установка на 1200 g-тонн, эксплуатируемая Инженерным корпусом армии США в Виксбурге, штат Миссисипи. CHIEF1900 также заменяет своего прямого предшественника, CHIEF1300, который был введен в эксплуатацию ранее на том же объекте.
Экстремальное трение и механическое движение, необходимые для достижения 1900 g-тонн, генерируют огромное количество тепла. Чтобы предотвратить плавление внутренних компонентов, инженеры разработали вакуумную систему охлаждения в сочетании с принудительной вентиляцией воздуха. Система включает в себя самый большой диаметр фланца, когда-либо созданный для этой конкретной задачи, чтобы объединить вакуумную откачку с линиями ледникового хладагента.
Основное применение машины CHIEF1900 заключается в сокращении как времени, так и физического масштаба в лабораторных экспериментах. Когда исследователи помещают трехметровую масштабную модель плотины в камеру вращения при 100g, модель испытывает те же уровни внутреннего напряжения, что и полномасштабная 300-метровая структура в реальном мире. Эта манипуляция масштабом позволяет инженерам наблюдать потенциальные точки разрушения в массивных инфраструктурных проектах, таких как глубоководные платформы и высоконапорные гидроэлектростанции, еще до начала строительства.
Гипергравитационная среда также ускоряет медленные геологические движения. Инженеры планируют использовать экстремальные силы, чтобы проверить, как высокоскоростные железнодорожные пути резонируют с окружающей почвой. Экстремальные скорости вращения позволяют ученым точно определить, когда и где грунт не выдержит под постоянной вибрацией проходящих сверху тяжелых поездов.
Без этой машины отслеживание того, как загрязнители из глубоких слоев почвы мигрируют в грунтовые воды, требует периодов наблюдения, охватывающих сотни или десятки тысяч лет. Внутри вращающейся камеры исследователи конденсируют путь этих загрязнителей всего до 3,65 дней.
Чэнь Юньминь, главный ученый установки в Чжэцзянском университете, заявил, что результаты позволяют команде создавать экспериментальные среды продолжительностью от миллисекунд до десятков тысяч лет при нормальных или экстремальных температурах.
Создавая такие точные условия, команда рассчитывает собрать новые физические данные, вместо того чтобы полностью полагаться на компьютерное моделирование.
Строительство машины потребовало от разработчиков создания многих компонентов полностью с нуля. Экстремальные рабочие скорости в сочетании с большой длиной механических плеч вывели структурную целостность стандартных промышленных деталей за пределы их прочности.
Подземная площадка представляет собой инвестицию в размере 285 миллионов долларов в инфраструктуру физических наук. Одобренный Национальной комиссией по развитию и реформам в 2021 году, Центр центробежной гипергравитации и междисциплинарных экспериментов включает шесть специализированных экспериментальных кабин. Эти кабины сосредоточены на различных областях исследований, таких как проектирование склонов и плотин, сейсмическая геотехника, глубоководная инженерия и геологические процессы.
Разработчики намерены использовать лабораторию гипергравитации как общую глобальную платформу. Отечественные и международные исследовательские группы будут бронировать операционное время на машине CHIEF1900 подобно тому, как астрономы резервируют время на больших телескопах.
Весь объект включает три основных блока и 18 бортовых устройств, поддерживающих испытательные кабины. Еще два дополнительных блока на площадке остаются на стадии строительства.
"Это дает нам шанс открыть совершенно новые явления или теории", – заявил Чэнь Юньминь.
Ранее УНИАН сообщал, что в недрах Земли ученые нашли два "острова" размером с континент.