Механика и физика быстропротекающих процессов

Горохов Михаил Семенович (1909-1994 гг.), д.техн.н., профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, почетный акад. Российской академии ракетно-арт. наук.

Комаровский Леопольд Викентьевич, д.физ.-мат.н., профессор, почетный работник высшего профессионального образования России, заслуженный деятель науки РФ, член-корр. МАН ВШ.

Хоменко Юрий Петрович, д.физ.-мат.н., почетный работник высшего профессионального образования России, член-корр. Российской академии ракетных и артиллерийских наук.
Факультет, кафедра (лаборатория)

Центр исследований и образования в области ракетных и артиллерийских наук, кафедра механики и физики быстропротекающих процессов.

• 
  Поиск и разработка новых методов и схем метания твердых тел в широком диапазоне скоростей.
  
• 
  Физическое и математическое моделирование внутрибаллистических процессов в пороховых, легкогазовых, электродинамических и комбинированных баллистических установках.
  
• 
  Теоретические и экспериментальные исследования процессов горения конденсированных топлив и гетерогенных систем, в том числе процессов конвективного горения и перехода конвективного горения в низкоскоростную детонацию.
  

30.17 – Механика жидкости и газа.

30.19 – Механика деформируемого твердого тела.
По рубрикатору ВАК

01.02.04 – Механика деформируемого твердого тела.

01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы.
Направления подготовки инженеров, бакалавров и магистров

553100 – Техническая физика.

553300 – Прикладная механика.

553303 – Механика деформируемого твердого тела.

553309 – Вычислительная механика.

070300 – Баллистика.

071100 – Динамика и прочность машин.
Состав коллектива

Всего – 42, в том числе:

академиков и членов-корреспондентов других государственных академий – 1,

заслуженных деятелей науки и лауреатов государственных премий – 2,

докторов наук – 8,

кандидатов наук – 18.

Белов Николай Николаевич, д.физ.-мат.н., профессор.

Герасимов Александр Владимирович, д.физ.-мат.н.

Ищенко Александр Николаевич, д.физ.-мат.н.

Ушаков Владимир Михайлович, д.техн.н., профессор.

Югов Николай Тихонович, д.физ.-мат.н., профессор.

Исследования по баллистике в Томском университете начались по инициативе профессора Л.А. Вишневского в конце 1929 г. В 1930 г. в университете было организовано вычислительное бюро, в котором начались работы по расчету траекторий полета снарядов, являвшиеся частью работ АртНИИ по составлению баллистических таблиц.

Одновременно Л.А. Вишневский направляет студентов 3-го курса П.П. Куфарева и М.С. Горохова на практику в Гипрошахт, а студента 2-го курса Е.Д. Томилова – в КБ Мотовилихинского артзавода. Летом 1930 г. они поехали на практику в Артакадемию им. Дзержинского, а несколько студентов 2-го курса – в НИАП (научно-исследовательский артполигон) в Ленинграде. Так появилась и закрепилась в подготовке студентов специализация по баллистике.

В 1931 г. был поставлен вопрос о создании баллистической лаборатории, проект которой по заказу Л.А. Вишневского был подготовлен сотрудником баллистической лаборатории Артакадемии А.Ф. Соколовым при участии начальника этой лаборатории М.И. Глобуса. При поддержке ректора университета Д.В. Горфина Народный комиссариат просвещения выделил необходимые средства, и уже в конце 1931 г. стало поступать оборудование.

По тому времени баллистическая лаборатория была оборудована новейшими приборами, в основном иностранного производства. Было и оборудование, изготовленное в Артакадемии, а также в своих механических мастерских. В предвоенные годы здесь было освоено производство таких сложных приборов, как хронограф Ле-Буланже, пресс Барановского, бомба Вьеля и другие, которые нигде в нашей стране не изготавливались.

Направление внутренней баллистики с самого начала возглавил Михаил Семенович Горохов, впоследствии доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Академии Артиллерийских наук СССР, заслуженный деятель науки и техники РСФСР. Его учителями были профессора Артакадемии Н.Ф. Дроздов, А.А. Толочков и другие, у которых он прослушал лекции еще студентом. В 1931 г. после окончания Томского университета М.С. Горохов назначается сначала помощником заведующего лабораторией, а с марта 1932 г. – заведующим лаборатории. Он принимает деятельное участие в создании лаборатории, ставшей базой для открытого в 1932 г. НИИ математики и механики (НИИ ММ).

С осени 1941 г. НИИ ММ стал существовать в виде специального отдела СФТИ. Заведующим спецотделом был назначен М.С. Горохов. Научная тематика была целиком подчинена интересам войны и выполнялась по заданиям Главного артиллерийского управления Красной Армии. Несмотря на сокращение штатного состава и трудности военного времени, сотрудники отдела вели интенсивную научную и педагогическую работу, при этом большое внимание уделялось развитию и теоретических, и экспериментальных исследований.

Трудами сотрудников НИИ ММ до войны, а затем работников спецотдела и спецотделения в годы войны и после нее в Томском университете была создана известная в стране школа баллистиков. Признанием ее заслуг в кругах научной общественности страны явилось избрание в 1948 г. научного руководителя коллектива М.С. Горохова членом-корреспондентом Академии артиллерийских наук СССР.

В 1961 г. под общим руководством профессора М.С. Горохова были начаты теоретические и экспериментальные работы по физике больших скоростей, предусмотренные в постановлении Совета Министров СССР как часть крупной комплексной темы, соисполнителем которой по договору с АНИИХТ спецотдел СФТИ стал во второй половине 1961 г. По этому договору на спецотдел было возложено выполнение двух больших разделов.

Первый раздел включал баллистическое проектирование и отработку легкогазовых установок (ЛГУ) для высокоскоростного метания тел (скорости порядка 37 км/с). Научное руководство этими работами осуществлял проф. М.С. Горохов.

Второй раздел этой темы предусматривал исследования в области физики высокоскоростного взаимодействия компактных твердых тел с преградой. Научным руководителем этого раздела был ст.н.с. П.А. Петров.

Открытие в 1968 г. научно-исследовательского института прикладной математики и механики (НИИ ПММ) было не просто возникновением нового научного учреждения при Томском университете, а возрождением на новой основе довоенного НИИ ММ. Между ними была тесная связь, базирующаяся на прочных общественных, научных и учебных традициях, заложенных в довоенные времена НИИ ММ и приумноженных в специальном отделе СФТИ. С первых дней своего существования НИИ ПММ опирался на эти традиции.

Основу коллектива, занимающегося проблемами высокоскоростного метания, составили штатные сотрудники спецотдела СФТИ: Л.В. Комаровский, Ю.К. Зинченко, С.Л. Губина, М.С. Барышев и другие. Ю.П. Косточко до 1989 г. руководил коллективом, проводящим экспериментальные исследования. Теоретики сгруппировались вокруг двух лидеров – Л.В. Комаровского и В.М. Ушакова.

Созданная к настоящему времени материально-техническая база по целому ряду показателей превосходит аналогичные, имеющиеся в нашей стране. Коллектив имеет достаточное количество заказов на научно-исследовательские работы, а в некоторых направлениях выступает головным исполнителем. Основной вклад в развитие научного направления вносят сотрудники отдела механики быстропротекающих процессов НИИ ПММ при ТГУ профессор, д.физ.-мат.н. Л.В. Комаровский, д.физ.-мат.н. Ю.П. Хоменко, д.физ.-мат.н. А.Н. Ищенко, д.тех.н. Ю.Ф. Христенко, к.физ.-мат.н. В.В. Буркин, А.Ф. Зорин, М.С. Барышев, к.физ.-мат.н. В.З. Касимов, к.физ.-мат.н. С.В. Синяев, к.физ.-мат.н. В.В. Жаровцев, к.физ.-мат.н. В.М. Широков, В.А. Бураков, Н.М. Саморокова, к.физ.-мат.н О.В. Ушакова.

В последние годы ведущие сотрудники проводят большую работу по подготовке молодой смены в рамках Центра исследований и образования в области ракетно-артиллерийских наук (ЦИОРАН) Томского государственного университета.
Основные научные результаты, полученные в течение последних пяти лет

Разработаны математические модели физико-химических процессов в импульсных энергетических установках, в том числе метательных. При этом основные допущения обоснованы экспериментами. Разработанные математические модели реализованы в виде пакета прикладных программ для ПЭВМ.

Разработан ряд экспериментальных методик определения основных закономерностей горения твердых и жидких топлив, в том числе при воздействии сильных электромагнитных полей и плазмы электрического разряда.

Разработана математическая модель, описывающая поведение конструкционных материалов при взрывном и ударном нагружениях с учетом больших деформаций, неупругих эффектов, фазовых превращений, в том числе полиморфных, связанных с перестройкой кристаллической решетки и кинетики разрушения.

Создан ряд оригинальных газодинамических и электродинамических метательных устройств, с помощью которых получены рекордные скорости метания твердых тел.

Создан комплекс программ расчета в трехмерной постановке процесса высокоскоростного взаимодействия деформируемых твердых тел.

Патенты РФ №№ 2150079, 2166181, 219443.

Монографии – 2, учебники – 4, статьи – 300, в т.ч. в центральных журналах – 76.

1. 
   Afanas’eva S.A., Belov N.N., Yugov N.T., Khabibullin M.B., Trushkov V.G., Starenchenko S.V., Konyaev A.A., Khomenko Yu.P. Prediction of Consequences of High-Velocity Collisions of Meteoritic Particles with Elements of Spacecraft Protection Constructions // J. Cosmic Research, 1997. Vol. 35. № 5, P. 447452.
   
2. 
   Ischenko A. N., Khomenko J.P. Numerical modelling of convective combustion transition to detonation. 29-th Annual Conference of ICT. Germany, 1998. P. 167-1 – 167-10.
   
3. 
   Ishenko A.N., Khomenko Yu.P., Biryukov Yu.A., Roslyak A.T., Samorokova N.M., Parfenov N.N. An investigation of submicron metal particles influence on burning rate of porous composite fuels. 32-nd International Annual Conference of ICT, 2001. Karlsruhe, Federal Republic of Germany, 2001, P. 35-1–35-12
   
4. 
   Radchenko A.V., Kobenko S.V., Marcenuk I.N., Khorev I.E., Kanel G.I., Fortov V.E. Research of features of behavior isotropic and anisotropic of materials under impact // Int. J. Impact Eng. 1999. Vol. 23(110). P. 745–756.
   
5. 
   Афанасьева С.А., Белов Н.Н., Козорезов К.И., Хабибуллин М.В., Югов Н.Т. Особенности высокоскоростного проникания сильнопористого ударника в мишень конечной толщины // Докл. РАН. 1997. Т. 355, № 2. С. 192195.
   
6. 
   Афанасьева С.А., Белов Н.Н., Толкачев В.Ф., Хабибуллин М.В., Югов Н.Т. Особенности ударно-волнового деформирования пористой керамики Al₂O₃ // Докл. РАН. 1999. Т. 368, № 4. С. 477479.
   
7. 
   Афанасьева С.А., Трушков В.Г. Численное моделирование метеоритного удара по горной породе и воде // Изв. Академии наук. Механика твердого тела. 1997. № 4. С. 7785.
   
8. 
   Белов Н.Н., Коняев А.А., Симоненко В.Г., Стуканов А.А., Югов Н.Т. Влияние полиморфных фазовых превращений на процесс взрывного обжатия стальных шаров // Физика горения и взрыва. 1997. Т. 33, № 5. С. 128136.
   
9. 
   Белов Н.Н., Югов Н.Т., Афанасьева С.А., Хабибуллин М.В. Ударно-волновое инициирование детонации гетерогенного взрывчатого вещества за разнесенными многослойными преградами // Докл. РАН. 1999. Т. 368, №5. С. 618-620.
   
10. 
    Бубенчиков А.М., Комаровский Л.В., Харламов С.И. Математические модели течения и теплообмена во внутренних задачах динамики вязкого газа. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1993. 178 с.
    
11. 
    Буркин В.В., Буркина Р.С. Инициирование заряда гелеобразного реакционно-способного вещества электровзрывом. I. Тепловые процессы. // Физика горения и взрыва. 1999. Т. 38, № 2. С. 7582.
    
12. 
    Буркин В.В., Буркина Р.С. Инициирование заряда гелеобразного реакционно-способного вещества электровзрывом. II. Гидродинамические процессы // Физика горения и взрыва. 1999. Т. 38, № 2. С. 8387.
    
13. 
    Герасимов А.В., Люкшин Б.А., Кректулева Р.А., Люкшин П.А. Моделирование физико-механических процессов в неоднородных конструкциях. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 272 с.
    
14. 
    Гриднева В.А. Лекции по механике сплошной среды. Томск: Изд-во Том. ун-та., 1999. 218 с.
    
15. 
    Жаровцев В.В., Комаровский Л.В., Погорелов Е.И. Математическое моделирование и оптимальное проектирование баллистических установок. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1989. 254 с.
    
16. 
    Ищенко А.Н., Хоменко Ю.П Влияние силового межфазного взаимодействия на характеристики конвективного горения пористых сред // Физика горения и взрыва. 1997. № 4. С. 6577.
    
17. 
    Ищенко А.Н., Хоменко Ю.П., Бураков В.А., Зимин Д.А. Исследование горения пористых моноблочных диспергирующихся топлив в полузамкнутом объеме // Физика горения и взрыва. 2000. Т. 36, № 4. С. 1522.
    
18. 
    Комаровский Л.В., Шабловский О.Н. Аналитическое исследование некоторых внутренних задач нестационарной газовой динамики и переноса тепла. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1981. 208 с.
    
19. 
    Радченко А.В., Кобенко С.В. Зависимость разрушения анизотропного материала от ориентации упругих и прочностных свойств при ударе // Докл. РАН. 2000. Т. 373, № 4. С. 479-482.
    
20. 
    Хоменко Ю.П., Ищенко А.Н., Касимов В.З. Математическое моделирование внутрибаллистических процессов в ствольных системах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 256 с.
    
21. 
    Хоменко Ю.П., Ищенко А.Н., Саморокова Н.М. Интегродифференциальный метод определения законов горения конденсированных систем в условиях постоянного объема // Физика горения и взрыва. 1999. № 1. С. 6771.
    

научно-технических программах:

федеральных – 1;

международных – 1;

межвузовских – 2.

Международных проектах – 1.

Победы в конкурсе грантов – 11.
Подготовка кадров высшей квалификации за последние девять лет

Всего аспирантов – 12, из других вузов – 2.

Всего докторантов – 13, из других вузов – 1.

Защит докторских – 7. Защит кандидатских – 8.

Белов Н.Н., Корнеев А.И., Демидов В.Н.  премия Совета Министров СССР, 1990 г.

Комаровский Л.В., Хоменко Ю.П.  медаль Российской академии ракетных и артиллерийских наук «За заслуги в создании вооружений и военной техники».

Комаровский Л.В., Хоменко Ю.П., Белов Н.Н., Ищенко А.Н., Синяев С.В., Трушков В.Г., Гриднева В.А., Касимов В.З.  8 медалей Федерации космонавтики РФ.

Академия проблем качества (5),

МАН ЭБ (2),

МАН ВШ (1).

Участие в выполнении важнейших НИР:

Институт высоких температур (г. Москва);

Институт теоретической и прикладной механики СО РАН (г. Новосибирск);

Институт химической физики (г. Москва);

Институт химической физики в Черноголовке (Московской обл.);

Институт физической химии (г. Москва);

Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН (г. Новосибирск).

Российская академия ракетных и артиллерийских наук (участие в организации конференций, издание сборников и т.п. с 1996 г.).

Выполняются НИР по государственному оборонному заказу по контрактам:

Российский федеральный ядерный центр – ВНИИЭФ (г. Саров Нижегородской обл.),

Федеральный центр двойных технологий «Союз» (г. Дзержинск Московской обл.),

Федеральный научно-производственный центр «Алтай» (г. Бийск Алтайского края),

Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов (г. Казань),

РНЦ «Прикладная химия» (г. С.-Петербург),

Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения (г. С.-Петербург).

Совместные НИР по государственному оборонному заказу в течение 15 лет:

Новосибирский государственный университет,

Балтийский государственный технический университет.

В 1994 году приказом Госкомвуза РФ на базе физико-технического, механико-математического факультетов ТомГУ и НИИ ПММ создан Центр исследований и образования в области ракетных и артиллерийских наук (ЦИОРАН) как новая структура университета, интегрирующая учебный процесс и научные исследования. Педагогический процесс в ЦИОРАН в условиях ограниченного финансирования проводится со 2-го семестра 1994/95 учебного года.

Для студентов ЦИО РАН и университета разработаны и читаются следующие курсы:

Вычислительная механика,

Компьютерное конструирование материалов,

Дискретные методы в механике,

Физика прочности и пластичности,

Динамика высокоскоростного удара,

Механика гетерогенных сред,

Внутренняя баллистика ствольных систем.

Прикладная электродинамика быстропротекающих процессов,

Прикладная магнитная газодинамика,

Экспериментальные методы исследования быстропротекающих процессов.

Разработаны учебные программы по десяти вышеперечисленным курсам.

Участие и работа в оргкомитетах конференций:

«Компьютерное конструирование материалов и новых технологий». Международная конференция, Томск, 1995, 1996, 1997 гг.

«Разрушение материалов на мезоскопическом уровне». Международная конференция, Томск, 1996 г.

«Всесибирские чтения по математике и механике». Международная конференция, Томск, 1996 г.

Первая Всероссийская конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики», Томск, 1998 г.

Вторая Всероссийская конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики», Томск, 2000 г.

Третья Всероссийская конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики», Томск, 2002 г.

Международная научно-практическая конференция «Третьи Окуневские чтения», С.-Петербург, 2002 г.

Международная конференция «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии», 2002 г.

Международный семинар «Гидродинамика высоких плотностей энергии», Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения РАН, 2003 г.
Материально-техническая база, имеющаяся в распоряжении коллектива

Уникальный баллистический стенд для исследования внутрибаллистических процессов в высокоскоростных метательных устройствах, а также поведения и уравнений состояния конструкционных материалов в условиях динамического нагружения. Аналогичный работающий стенд имеется лишь у ВНИИ экспериментальной физики (г. Саров, Нижегородская обл.)

Экспериментальный стенд для исследования электрофизических процессов в мощных импульсных электромеханических преобразователях энергии и магнитогидродинамических генераторах.

Все стенды оснащены современной цифровой регистрирующей техникой с выходом на ЭВМ, что позволяет вести автоматическую обработку поступающей экспериментальной информации практически в реальном масштабе времени.

634050, Томск, пр. Ленина, 36, НИИ ПММ.