• Цели создания системы
• Вербальное описание
• Признаки и свойства системы
• Цель определения системы и ограничения, накладываемые на исследование
• Классификация системы
• Функциональная организация системы
• Структурная организация системы
• Криогенная камера как подсистема более широкой системы
• Взаимодействие системы с окружающей средой
• Теоретико-множественное описание системы
• Графическое представление переходов системы в различные состояния
• Выводы

Цели создания системы :

Ускорение темпов развития человечества в последнее тысячелетие поражает многих людей. Самые удивительные открытия приписывают ближайшим столетиям. И для многих главной надеждой является открытие возможности жить намного дольше, чем это возможно в настоящее время, обманув, таким образом, саму природу человека. Причины разные… кто-то просто хочет жить вечно, ведь все (почти) любят жизнь, а кто-то просто хочется насладиться достижениями далёкого будущего.

Многие практически уверены, что такое открытие будет осуществлено. Но что делать тем, кто не успел? Как раз им на помощь можешь прийти криогенная камера для человека.

Вопрос жизни и смерти очень важен для каждого человека, поэтому люди готовы много платить за такой шанс продлить свою жизнь. Инвестиции могут позволить разрабатывать всё более совершенные криогенные камеры и извлекать из этого коммерческую выгоду, что позволит обеспечено жить людям, разрабатывающим данную технологию, а так же они смогут воспользоваться ею в конце своей «первой» жизни. Ещё один несомненный плюс: работа над проектом сильно поможет развитию науки.

Системный анализ позволит представить, разработать создаваемый объект.

Вербальное описание:

Криогенная камера для человека представляет собой цилиндрическую капсулу (это слово будет синонимом названия нашей системы) высотой около трёх метров, и достаточным диаметром, что бы туда легко можно было поместить охлаждённого до -190oC, очень хрупкого (при такой температуре), человека. Камера должна иметь:

• Герметичную область, в которой нужно как можно дольше удерживать низкую температуру;
• Градусник широкого диапазона (от -200 до 0 градусов Цельсия);
• Герметичную крышку
• Измеритель уровня жидкого азота внутри
• Индикатор состояния: использует измеритель уровня жидкого азота и градусник для выдачи сообщений о нарушении нормального режима хранения внутри камеры.

Нормальный режим соответствует достаточному количеству жидкого азота внутри капсулы и температуре менее 190 0С.
Индикатор и измеритель уровня жидкого азота потребляет электрическую энергию, поэтому камера оснащена аккумулятором.

Камера также имеет включатель индикатора и крышку. В общем случае работа с камерой представляется следующим образом: вначале камера крышки открыта, туда заливается определённый объём жидкого азота, затем аккуратно помещается уже охлаждённый до этого до температуры -191 градуса по Цельсию труп; крышку герметично закрывают и нажимают на включатель – это активирует индикатор, который получает данные от градусника и измерителя уровня жидкого азота. Если температура внутри капсулы меньше 190 градусов и уровень жидкого азота выше определённого минимального уровня, то индикатор показывает, что всё в порядке.

Если температура превышена, либо уровень жидкого азота слишком низкий, либо и то и другое одновременно, то индикатор информирует об этом по-разному. При индикации отклонения от нормальных условий хранения, обслуживающий персонал должен выключить индикатор, открыть крышку и долить жидкий азот, либо заменить его, а затем обратно закрыть крышку и включить индикатор. Данный процесс продолжается до тех пор, пока труп не понадобится, либо пока не отпадёт необходимость его хранить. Тогда крышка открывается и достаётся труп (в случае открытия крышки при включённом индикаторе он должен отключаться автоматически).

Криогенная камера должна выполнять следующие функции:

• Сохранять внутри как можно большее время, как можно большую герметичность, особенно низкую температуру и количество жидкого азота.
• Оповещать индикатором состояния о том, что необходимо добавить азота
• Оповещать индикатором состояния о том, что температура достигла опасного уровня

Признаки и свойства системы:

Криогенная камера является системой, так как:

• 1. Представляет собой целостную совокупность элементов. С одной стороны, криогенная камера - целостное образование и, с другой - в ее составе отчетливо могут быть выделены целостные подсистемы и элементы, такие как:
  • герметичная капсула
  • градусник
  • индикатор состояния
  • аккумулятор
  • жидкий азот
  • измеритель уровня жидкого азота
  • контроллер
• 2. Мощность (сила) существенных связей между элементами системы на интервале времени, не равном нулю, больше, чем мощность связей этих же элементов с внешней средой, поэтому криогенная камера является целостным образованием.
• 3. Имеет организацию. Это свойство характеризуется наличием определенной организации, что проявляется в снижении энтропии (степени неопределенности) системы по сравнению с энтропией системоформирующих факторов, определяющих возможность создания системы.
• 4. Система связная (элементы взаимодействуют, обмениваются информацией и энергией и способствуют выполнению определённых функций, которые не свойственны элементам по отдельности);
• 5. Система обособлена от окружающей среды и её функции направлены на минимизацию последствий от взаимодействия с ней;
• 6. Есть связи с окружающей средой в целях обмена ресурсами (аккумулятор, жидкий азот);
• 7. Вся организация системы подчинена общей цели – сохранение тела человека в замороженном состоянии (очень долгое время);
• 8. Криогенная камера имеет свойство Эмерджентности. Эмерджентность предполагает наличие таких качеств (свойств), которые присущи системе в целом, но не свойственны ни одному из её элементов в отдельности.

Цель определения системы и ограничения, накладываемые на исследование:

Анализ системы «Криогенной камеры для человека» производится в целях получения представления о системе с точки зрения людей, которым необходимо её обслуживать и которые хотят ею воспользоваться. Декомпозиция подсистем рассматриваться не будет. Вероятностными поведениями системы будем пренебрегать.

Предполагается, что система будет находиться при нормальных условиях, и будет обслуживаться людьми. Предполагаем, что единственное неблагоприятное возможное воздействие внешней среды на криогенную камеру является умеренное тепло (в вулкан бросать, кувалдой стучать и т.п. не будем).

Не будем отображать аккумулятор в схемах как источник энергии, который необходимо подпитывать извне, но будем иметь это в виду. Фактически он должен периодически заменяться обслуживающим персоналом.

Классификация системы :

• По виду отображаемого объекта: техническая;
• По виду научного направления: физическая;
• По типу целеустремленности: детерминированная система;
• По сложности структуры и поведения – детерминированная, легко поддается описанию;
• По степени организованности – сильноорганизованная система, все элементы взаимодействуют между собой;
• По генетическому признаку: материальная, искусственная;
• По открытости системы: открытая;
• По числу элементов: малая система (при декомпозиции до второго уровня)
• По типу переменных: с количественными переменными;
• По способу описания: детерминированная;
• По степени определенности функционирования: детерминированная;
• По однородности или разнообразию структурных элементов: разнородная (гетерогенная) - на данном уровне декомпозиции все элементы системы разнородны;
• По состоянию: неравновесная, с оговорками – система стремится к равновесию посредством индикатора, но сама не способна его достичь; этим занимается обслуживающий персонал, который не является частью системы.

Функциональная организация системы:

Основная функция системы – поддерживать содержание трупа при температуре минус 191,1 0C столетиями.

Структурная организация системы:

Система состоит из нескольких подсистем, объединенных между собой связями. Каждая подсистема в свою очередь делится на новые подсистемы. Все элементы определённым образом закреплены, что способствует устойчивости системы.

Представим криогенную камеру в виде чёрного ящика с входом и выходом: ...

Криогенная камера как подсистема более широкой системы:

Одна криогенная камера является, вероятно, должна являться частью более крупной системы: криогенной лаборатории, которая, к тому же, обеспечит нормальные условия окружающей среды для системы криогенной камеры и почти исключит вероятность чересчур сильных физических воздействий на капсулу.

Взаимодействие системы с окружающей средой:

1. Взаимодействие с обслуживающим персоналом, который может нажимать на включатель индикатора, открывать/закрывать крышку и добавлять жидкий азот внутрь;
2. Взаимодействие с тепловой энергией окружающей среды; Это взаимодействие система пытается свести к минимуму, насколько это возможно. Данное взаимодействие приводит к повышению температуры внутри капсулы.
3. Система получает труп из окружающей среды, без которого её работы бессмысленна
4. Система получает жидкий азот из внешней среды

Графическое представление переходов системы в различные состояния:

Каждая стрелка подписана воздействием, которое необходимо совершить, чтобы произошёл данный переход (λ – нет воздействий).

Рассмотрим лишь несколько переходов:

Выводы:

Я произвёл системный анализ системы «криогенная камера для человека» в ходе которого раскрылась вся суть системы в целом(на самом верхнем уровне), принципы её работы, состав элементов (подсистем), как эти подсистемы взаимодействуют. Системный анализ системы позволил выявить следующие недостатки:

1. Нужда в обслуживающем персонале
2. Невозможность достижения полной герметичности, что ведёт к необходимости периодически подливать жидкий азот
3. Тела при низкой температуре имеют очень большую хрупкость. Камера без дополнительных усилий не сможет защитить тела внутри себя от резких толчков.
4. Необходимость в периодической смене аккумулятора
5. Что бы долить азот, необходимо производить разгерметизацию, что ведёт к нагреванию жидкого азота, конденсации воды в воздухе вокруг и падение её в капсулу. Так же жидкий азот взаимодействует с кислородом.

Все эти проблемы мы выявили ещё до построения системы и при желании её можно доработать. Так же декомпозиция до следующих уровней может привести к ряду новых проблем.

Так же данный анализ может быть изучен экспертами различных областей для выявления ошибок, недостатков и сложностей при реализации ещё до декомпозиции следующих уровней.

Криосауна– уникальная оздоровительная процедура, суть которой заключается в воздействии на организм человека холодом. Специальная камера наполняется жидким азотом температурой до -140 С, находиться в этой камере человеку можно всего пару минут. За это время поверхность кожи охлаждается, однако переохлаждение всего организма не происходит. Из-за такого воздействия низких температур, сосуды сужаются и расширяются. Благодаря этому улучшается циркуляция крови в организме. Криосауна производит иммуностимулирующий эффект, помогает бороться с целлюлитом, нервными стрессами и другими заболеваниями. При проведении процедуры человек не испытывает негативных эмоций, боли или дискомфорта. Обычно процедура сопровождается приятными ощущениями и впечатлениями.

Виды криогенных камер

Криосауны или криогенные камеры бывают двух основных видов:

• Многоместные кабины. Они выглядят как небольшие помещения, которые заполняются жидким азотом. Имеют дверцу, через которую человек заходит в кабину.
• Криобассейны. Конструкция похожа на бочку, в которой человек находится в жидком азоте по плечи. Голова его располагается выше криосауны, поэтому дышит человек воздухом комнатной температуры. Ноги и руки одеты в теплые варежки и носки, а на теле хлопчатобумажное белье.

Механизм действия криосауны

Благодаря кратковременному охлаждению кожных покровов человека при помощи жидкого азота, организм получается своеобразную встряску. Тут же активизируются защитные функции организма, в работу включается иммунная система. Воздействие холода является для организма сигналом опасности. Поэтому организм отвечает эндорфинным всплеском, запускаются реакции, улучшающие кровоснабжение. Защитные механизмы организма обеспечивают спазмолитический, противовоспалительный и обезболивающий эффекты.

Польза процедуры

Люди издавна знают о пользе закаливания и применяют его в оздоровлении организма. Криосауна– это тоже своеобразное закаливание, она стимулирует организм человека работать четко и слаженно. Иммунная система начинает работать с новой силой, она начинает вести активную борьбу с всевозможными заболеваниями, такими как: псориаз, мигрени, ожирение, остеохондроз, бесплодие, атопический дерматит, бронхиальная астма и многое другое.

Наличие этих заболеваний – показания к процедуре криогенного воздействия. Криосауна оказывает общеукрепляющее и оздоровительное действие на организм, а именно:

• Способствует повышению работоспособности организма.
• Улучшает обмен веществ.
• Осуществляет профилактику гриппа и простуды.
• Помогает при стрессах, бессоннице, депрессии.
• Стимулирует работу иммунной системы.
• Улучшает аппетит.

Показания к воздействию холодом на организм могут быть следующие: постоянные головные боли, боли в спине, мышцах и суставах, хроническая усталость и апатия.

Противопоказания к процедуре

Криосауна имеет противопоказания. Перед осуществлением процедуры необходимо проконсультироваться с врачом физиотерапевтом, сдать общие анализы мочи и крови. Если вы страдаете клаустрофобией, вам не подойдет эта процедура. Беременным и кормящим нельзя находиться в криосауне, это может иметь негативные последствия.

Криосауна противопоказана при:

• варикозном расширении вен;
• наличии онкологических заболеваний;
• тяжелых нервных расстройствах;
• болезнях органов дыхательной системы;
• хронических заболеваниях сердца;
• болезнях мочевой системы;
• индивидуальной непереносимости холода.

Если у вас имеются противопоказания, не стоит подвергать свой организм данной процедуре. Эффект может быть противоположный ожидаемому и состояние вашего здоровья может усугубиться.

Важные моменты процедуры

• Важным моментом положительного эффекта от криосауны является периодичность и систематичность проведения процедуры.
• Перед крио сеансом не стоит употреблять пищу, после проведения манипуляции около часа так же стоит воздержаться от еды.
• Если во время проведения сеанса вы почувствовали дискомфорт, сразу же сообщите об этом сотруднику салона или клиники.
  Во время криотерапии необходимо находиться с открытыми глазами. Вы должны поддерживать зрительный контакт с персоналом, чтоб в случае каких-либо нежелательных реакций организма, процедуру могли сразу же остановить.
• После окончания процедуры криосауны полезно проделать физические упражнения и наоборот, неплохим дополнением к занятиям в спортзале станут сеансы криосауны. Вы заметите, как ваша кожа становится упругой, уменьшаются растяжки на коже, повышается тонус.

Стоимость процедуры

Данное мероприятие необходимо проводить не менее 10 раз для видимого эффекта, но уже после 3-го сеанса вы заметите определенные улучшения. Отзывы тех, кто уже воспользовался этой услугой, подтверждают положительную динамику от процедуры к процедуре. Для борьбы с более серьезными заболеваниями необходимо пройти курс из 20 криосаун. Схема посещения криосауны позволяет проведение сеансов не чаще чем через день. Цена за одну процедуру может варьироваться от 500 до 1500 рублей. Стоимость зависит от уровня медицинского центра или салона, вида криогенной камеры и региона. Ориентируясь на отзывы потребителей, вы можете выбрать место проведения этого мероприятия по доступной для вас цене.

Перед посещением вам необходимо купить хлопчатобумажное белье, в котором вы будете находиться в криосауне. Зачастую, в специализированных центрах выдают носки и перчатки для клиентов.

Криосауна в домашних условиях

Такую процедуру как криосауна провести в домашних условиях нереально. Проводить ее нужно в специальной криогенной камере, под наблюдением опытного специалиста, должна быть соблюдена инструкция по технике безопасности. Такую камеру не соорудишь своими руками. Ваше состояние должно быть полностью под контролем персонала.

В домашних условиях вы можете проводить закаливание организма традиционными способами. Самостоятельно вы можете проводить обтирания холодной водой или снегом, пошагово понижая температуры. Не забывайте о регулярных прогулках на свежем воздухе. Однако, проведение такой процедуры, как криосауна, лучше доверить профессионалам.

В домашних условиях можно сделать самой себе оздоровление кожи лица при помощи кубиков льда. Проводя такой массаж, поэтапно пройдите кусочком льда по всем зонам лица. Продолжительность сеанса не более 5 минут. Кожа лица станет намного эластичнее и здоровее, вы заметите снижение отечности и уменьшение мешков под глазами.

После посещения криосауны обычно пациенты ощущают прилив сил, заряд энергии и бодрости. Все дело в том, что недолгое воздействие низких температур на организм человека способствует выработке «гормона счастья». Этот гормон моментально заряжает организм энергией, повышает жизненный тонус. После криосауны вам непременно захочется совершать подвиги и новые открытия, а ваш организм самостоятельно устранит проблемы со здоровьем, благодаря активизировавшемуся иммунитету. Криосауна очень полезна спортсменам, желающим прийти в форму после нагрузок за считанные минуты. Так же сеансы криотерапии помогут в восстановлении после травм и ушибов.

Запатентованная криогенная автокаскадная система Оperon для работы при температурах до -165 о С без использования жидкого азота и фторсодержащих хладагентов. Система контроля температуры позволяет установить любое значение температуры в камере в диапазоне от -20 до -165 о С. Точность поддержания температуры составляет ±0,5 о С. Камера предназначена как для кратковременных, так и длительных испытаний на воздействие низких температур, например, для проведения испытаний на устойчивость материалов или сплавов к холоду. Также система может использоваться для испытания сверхпроводников и в для проведения других низкотемпературных физических измерений.

Система состоит из трех частей:

• Блока криогенного охлаждения
• Камеры
• Компьютера для контроля и управления

Блок криогенного охлаждения включает двухступенчатую автоматическую каскадную систему из двух наборов полугерметичных компрессоров мощностью 7,5 л.с. Конденсатор с воздушным охлаждением. Для удобства перемещения блок снабжен четырьмя колесиками.

Камера емкостью 83 л снабжена для стабилизации температуры вентилятором (0,1 кВт) и нагревателем (1 кВт). Также в ней расположены два датчика температуры - один для образца, а другой для отслеживания изменения температуры в камере. Термоизоляция выполнена из высокоплотного полиуретана. Предусмотрено обзорное окошко и освещение камеры изнутри, при помощи галогеновой лампы. Для предотвращения намерзания на прокладке дверцы предусмотрен ее подогрев.

Управление установкой полностью компьютеризировано. На экран выводятся показания термопар. С компьютера можно задавать профиль изменения температуры. В комплект поставки входит кабель RS-232 для подключения к системы к компьютеру и компакт-диск с программой управления криогенной камерой.

Таблица. Испытательная криогенная камера. Технические характеристики.

Камера
Внешний размер (Ш х Г х В)	616 х 866 х 990 мм
Внутренний объем (Ш х Г х В)	356 х 356 х 660 мм
Контроль температуры	Компьютерный
Точность поддержания температуры	± 0,5 о С
Датчик температуры	2х РТ-100 (1 для камеры, 1 для образца)
Изоляция	150 мм высокоплотного полиуретана
Внутренняя подсветка	Галогенная лампа
Смотровое окошко	Тройное стекло (толщина 10 мм, диаметр 130 мм)
Уплотнение дверцы	Специальное
Устройство слива	Встроенное
Колесики	3 дюйма
Стабилизатор	Встроенный
Электропитание	220 В / 1,5 кВт

Компания Криотрейд Инжиниринг разрабатывает и производит вакуумные камеры с интегрированными криогенными экранами и столиками для испытаний материалов при низких температурах. Камеры могут использоваться для имитации космического пространства.

Криогенные экраны вакуумной камеры могут охлаждаться как потоком жидкого азота или гелия, так и криогенными газовыми машинами, работающими по замкнутому циклу Гиффорда-МакМагона или пульсационной трубы. Проточные криогенные экраны могут быть дополнены криогенными емкостями, азотной или гелиевой ожижительной станцией для реализации непрерывной работы 24/7. Выбор конструкции криогенного обеспечения вакуумной камеры зависит от конкретных условий и задач Заказчика.

Ниже представлены некоторые проекты, выполненные нашей компанией:

1. «Сухая» система криогенных экранов для испытаний материалов на воздействие вакуума, температуры и ЭМИ Солнца. Поставлена в АО «Информационные спутниковые системы», г. Железногорск.

Описание:

Система из двух «сухих» криогенных экранов и двух КГМ Гиффорда-МакМагона устанавливается в вакуумную камеру Заказчика. Внешний экран имеет температуру 30-40 К при использовании проточного азотного экрана Заказчика (его температура 80-110 К) и температуру 70-120 К без использования вышеупомянутого экрана. Внешний экран охлаждается первыми ступенями КГМ, используется для снижения теплопритока к внутреннему экрану и имеет размеры Ø700х700 мм. Внутренний экран представляет собой охлаждаемый вторыми ступенями КГМ медный столик размерами 300х400 мм для размещения и охлаждения объектов испытания (далее ОИ) и экрана столика высотой 120 мм для защиты от нагрева излучением и создания изотермической зоны для ОИ. Внутренний экран охлаждается до температуры 3,0-4,5 К (в зависимости от температуры внешнего экрана и тепловыделений ОИ). При нулевых тепловыделениях ОИ возможно достижение температуры в 3,0К, тогда как максимальные тепловыделения ОИ для испытаний при температуре 4.5 К не должны превышать 2 Вт. Температура внутреннего экрана регулируется с помощью нагревателей и температурного контроллера LakeShore в диапазоне 4,5-120 К с точностью поддержания ± 1 К.

Принципиальная схема поставленного устройства и представлена ниже.

Основные характеристики системы:

• Размеры внешнего экрана: Ø700х700 мм
• Размеры внутреннего экрана: 310х410х120 мм
• Температура внешнего экрана: 30-120 К (не регулируется, получается из теплового баланса)
• Температура внутреннего экрана: 3,0-300 К (регулируется)
• Максимальные тепловыделения объекта испытания на уровне 4,5 К: не менее 2 Вт
• Точность поддержания температуры внутреннего экрана:
• ± 1 К - заявленная
• ± 0,3 К - достигнутая
• Время выхода криоэкранов на минимальную температуру: 9 ч
• Энергопотреблени е КГМ: 2х7,2 кВт (3ф х 380В, 50 Гц)
• Расход охлаждающей воды для КГМ: 2х7 л/мин (4-28°С)
• Возможность устанавливать скорость охлаждения/нагре ва внутреннего экрана в диапазоне 0-1 К/мин

2. «Проточная» система криогенных экранов для имитации космического пространства. Поставлена в ФГУП ЦНИИмаш, г. Королев.

Описание:

В рамках выполнения проекта поставлены и запущены: гелиевый ожижитель LHeP 60 (CRYOMECH ) производительнос тью по жидкому гелию 60 л в сутки, система проточных криогенных экранов, устанавливаемая в вакуумную камеру Заказчика.
Система проточных криогенных экранов состоит из внешнего экрана размерами 800х900х700 мм и внутреннего экрана размерами 400х400х300 мм. Система предназначена для имитации космического пространства внутри внутреннего экрана, для этой цели внутренний экран по ТЗ должен охлаждаться до 20 К. Внешний экран служит для снижений теплопритока к внутреннему. В стационарном режиме оба экрана охлаждаются гелием, подающимся из ожижителя, последовательно (сначала парожидкостная смесь гелия проходит теплообменник внутреннего экрана, затем газообразный гелий поддерживает температуру внешнего экрана). Температура внешнего экрана в стационарном режиме принимает значения в диапазоне 70-120 К, температура внутреннего экрана в стационарном режиме (в балансе по расходу с производительнос тью гелиевого ожижителя) равна 20 К с точностью ±1 К.

Принципиальная схема системы приведена ниже.

Для снижения потребления гелия на первичное захолаживание экранов от комнатной температуры на обоих криогенных экранах предусмотрены независимые контуры для предварительного захолаживания их жидким азотом.

Внутренний экран состоит из столика с азотным и гелиевым теплообменниками и пассивного криоэкрана, охлаждающегося до 20 К посредством контакта со столиком. Внутренние поверхности экрана зачернены со степенью черноты не хуже 0,9. Столик внутреннего экрана оснащен нагревателем, позволяющим регулировать температуру внутреннего криоэкрана в диапазоне 20-300 К.

Внешний и внутренний экраны снабжены многослойной экранно-вакуумно й теплоизоляцией для снижения потребления криоагентов.

Система имеет возможность работать на накопленном в ожижителе жидком гелии (до 500 л) при меньшей температуре внутреннего экрана (5-10 К) до 80 суток.

Основные характеристики системы:

• Диапазон рабочих температур внутреннего экрана:
• 20-300 К в режиме 24/7
• 5-20 К до 80 суток
• Размеры и масса внешнего экрана: 600х600х600 мм, 56 кг
• Размеры и масса внутреннего экрана: 400х400х300 мм, 21 кг
• Потребление жидкого азота на предварительное захолаживание без установленного объекта испытания: не более 40 л
• Потребление жидкого гелия на захолаживание от температуры 80 К без установленного объекта испытания: не более 7 л
• Потребление жидкого гелия для поддержания температуры внутреннего экрана 20 К (при нулевых тепловыделениях объекта испытаний): не более 55 л/сут
• Точность поддержания температуры:
• ± 5 К - заявленная
• ± 1 К - полученная

Для уточнения стоимости изготовления криовакуумной камеры и ее параметров обращайтесь к менеджерам компании.

Компания OPERON - мировой лидер в технологии достижения ультранизких температур.

С помощью запатентованной технологии возможна реализация в небольшом объеме температуры -156°C без использования жидкого азота. Все продукты имеют сертификат ISO, CE. Данный патент зарегистрирован в США (US 6, 622, 518 B2) , Германии (101 94 530)...

Криогенные камеры

Длительное воздействие не просто низких, а ультранизких температур – это серьезное испытание для многих материалов. И если речь идет о работе в условиях Крайнего Севера, глубоководных погружениях или аэрокосмических полетах, то для людей важно быть уверенными, что техника выдержит нагрузку и сохранит свою работоспособность на долгое время. Поэтому при производстве самолетов, горных машин, космических аппаратов, а также емкостей для хранения сжиженного газа проводятся испытания воздействием низких температур. Для этого используются криогенные камеры.

Рис.1. Горизонтальная и вертикальная низкотемпературные камеры

Испытания материалов

Современная криокамера позволяет достичь сверхнизких температур. Причем без использования жидкого азота (за счет чего может быть снижена цена на проведение криогенных испытаний). Система регуляции температурного режима позволяет установить любое значение температуры в диапазоне от - 20 до - 165 оС, в зависимости от конструктивных особенностей криогенных камер. Низкотемпературные камеры используются и для кратковременных, и для длительных испытаний материалов и сплавов. В частности исследуются свойства стали и сплавов на основе алюминия, никеля, титана, а также композиционные материалы, различные пластики и материалы-сверхпроводники.

После низкотемпературных испытаний в некоторых материалах, особенно под нагрузкой, могут происходить внутренние структурные изменения. Из-за этого повышается вероятность внезапного разрушения изделий, даже если воздействие холодом носило кратковременный характер. А некоторые материалы, напротив, становятся более прочными и износоустойчивыми.

Криогенная обработка

Доказано, что при воздействии низких температур прочность большинства металлов возрастает в 2-5 раз, прочность пластмасс увеличивается в 8 раз, а стекла – в 12 раз. Помимо прочности у металлов улучшаются режущие свойства. Например, ресурс модульных фрез из стали после криогенной обработки увеличился на 100%. Это показали результаты исследований, проводимых в России.

Криогенные камеры также используют для последующего определения прочности металлов при растяжении и оценки влияния накопленных микроповреждений.

Рис.2. Структура металла ДО и ПОСЛЕ криогенной обработки

Под воздействием низких температур структура материала становится более плотной, а значит, меняются и прочностные, и магнитные, и электрические характеристики. Совершенствование техники получения низких температур и опыт использования холодильных камер позволяют применять холод для улучшения качеств материалов и изделий, используемых в кораблестроении, машиностроении, самолетостроении, ВПК и т.д..