КТИ НП. Один для всех

Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН – учреждение необычное. Созданный 49 лет назад как лаборатория, обслуживавшая другие институты, сегодня он стал полноправным членом академической семьи, успешным как в научном, так и в финансовом плане.

УНИКАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

Только что образованное Сибирское отделение больше всего нуждалось в оборудовании. 49 лет назад в Институте химической кинетики и горения создали Специальное конструкторское бюро научного приборостроения. Оно не только работало по заказам ученых, но и занималось исследованиями, предлагая технологические решения, не имеющие аналогов в мире.

Кризис начала 90-х мог погубить хозрасчетное СКБ. Его спас председатель Президиума СО РАН академик Валентин Коптюг, добившись для бюро статуса академического института. Однако статус – это еще не финансирование.

– Мы получали тогда считанные проценты от нужных нам средств, – вспоминает директор института профессор Юрий Чугуй, – остальное необходимо было заработать.

Задачу внедрения инноваций в промышленное производство, которая сегодня стоит перед Сибирским отделением, Конструкторско-технологический институт успешно решил еще 20 лет назад. КТИ НП реализует свои разработки от идеи до монтажа «под ключ». На это уходит от полугода до полутора лет – фантастический результат, который поражает воображение не меньше, чем хитроумные приборы и передовые технологии.

РУКАМИ НЕ ТРОГАТЬ

В числе основных специализаций института – разработка бесконтактных методов измерений. На смену линейкам и штангенциркулям ученые призвали свет. Одними из первых заинтересовались предложением атомщики: новый метод решал вопрос геометрического контроля тепловыделяющих элементов – ТВЭЛов. Эти тонкие стержни длиной в несколько метров, в которых находится радиоактивный уран, – сердце атомной станции. Стержни соединяют в большие пакеты, фиксируют в специальных решетках – вот, по сути, главный элемент ядерного реактора. Понятно, насколько важна идеальная форма стержня и решетки: малейшие отклонения ТВЭЛа от оси, небольшая деформация ячейки, где он закреплен, приводят к вибрации внутри реактора, деформации и разрушению стержней.

Много лет контрольные замеры были головной болью атомщиков: медленно, дорого, ненадежно. КТИ НП предложил использовать теневой метод: изучается не сам стержень, а его проекция в проходящем световом потоке, при этом в качестве инструмента используется фотодиодная линейка. Стержни один за другим протягиваются через оптико-электронное устройство, где происходит до 300 замеров в секунду. Когда ТВЭЛ выходит из аппарата, уже готово его полное досье, причем погрешность результатов измеряется микронами.

Не менее оригинально подошли в КТИ НП и к исследованию дистанционирующих решеток для ТВЭЛов. В конструкции, напоминающей пчелиные соты, – несколько сотен отверстий, в которые вставляются стержни с ураном. Слишком тесное отверстие – на стержне образуется задир, металл будет корродировать; слишком просторное – стержень может вибрировать и даже выпасть. Раньше для исследования ячейки применялся специальный щуп, однако его показания нельзя назвать точными. Инженеры института предложили принципиально новый способ с использованием метода кольцевого структурного освещения. Световые пучки, имеющие форму колец, проецируются внутрь ячейки – каждое кольцо на заданную глубину. Рассеянные стенками, они образуют на выходе картинку, чем-то напоминающую мишень. Если какое-то кольцо оказалось кривобоким, сразу можно указать размер и местоположение дефекта. Новая система оказалась в 300 раз эффективнее, чем традиционная. На полное обследование решетки из нескольких сотен ячеек, в каждой из которых производится 12-16 замеров, уходит всего 12 минут!

– Вдумайтесь, мы, институт СО РАН, по сути стали головной проектной организацией корпорации ТВЭЛ Минатома РФ, – подчеркивает Юрий Чугуй. – Это исключительный случай!

ПОКА СТУЧАТ КОЛЕСА

Кажется, атомная промышленность и железная дорога – далекие друг от друга отрасли. Однако проблемы у них одни – измерения. У железнодорожников контроля требуют колеса и провода контактной сети. Истирание даже одного колеса грозит катастрофой – при переводе стрелок истонченный обод может проскользнуть между двумя рельсами, и сход состава с пути неминуем. Заметить дефект рабочему-обходчику трудно. Обследование в ремонтном депо даст результат, но вагон будет выведен из строя на несколько дней. Вот если бы удалось сделать замеры прямо в пути… И КТИ НП нашел выход!

Пассажиры даже не замечают, как поезд проезжает один из 54 пунктов, расположенных по всей стране, от Калининграда до Находки. Ведь датчики находятся прямо на шпалах. На каждое колесо направлено несколько лазерных лучей, а отраженный сигнал тут же записывается и передается на ближайший пункт контроля. Разработанное в Конструкторско-технологическом институте программное обеспечение позволяет восстановить профиль каждого колеса, и на первой же станции персонал получает четкие указания: в каком вагоне какую колесную пару требуется проверить и при необходимости заменить.

Автоматическая лазерная система контроля «Комплекс» работает и в жару, и в стужу, в грязи и почти занесенная снегом, а поезда при этом даже не притормаживают – замеры могут производиться на скорости до 60 км в час. Аналогичные системы есть и за рубежом, но там вагоны медленно прокатывают по испытательному стенду в депо.

– Мы предлагаем только уникальные разработки, – подтверждает профессор Юрий Чугуй. – Когда заказчик приходит к нам, он видит приборы, которые не купишь за границей, а если и есть аналоги – мы делаем лучше и гораздо дешевле.

ОТ ВОКЗАЛА ДО КОСМОДРОМА

В день, когда журналистов пригласили в Конструкторско-технологический институт, там происходило важное событие: представители заказчика, ОАО «Информационные спутниковые системы» им. Решетнёва, принимали стенд для определения центра масс крупногабаритных изделий.

В безвоздушном пространстве, где нет нужды заботиться об аэродинамике, космические станции и спутники ощетиниваются телескопами, антеннами и солнечными батареями. Управлять такой «космической каракатицей» гораздо труднее, чем, например, автомобилем. Неверно поданный импульс двигателей легко может пустить весь комплекс в штопор или отправить в глубины вселенной. Чтобы рассчитать траекторию движения, необходимо точно знать, где расположен центр масс спутника. Вычислить его даже для отдельной штанги – непростая задача, учитывая, что современные композитные материалы позволяют делать конструкции всё длиннее и легче.

– На данном стенде можно определять центр масс штанг весом от 4 до 80 килограммов и длиной до 7 метров, – рассказывает представитель заказчика. – Но длина не столь существенна, как масса: раньше мы не работали с объектами легче 25 килограммов.

Штанга движется, вращается, и все параметры замеряются в динамике. Конструкторы космической техники уже прогнозируют, что срок службы спутников (сейчас «гарантия» на космический аппарат составляет семь лет) увеличится в разы.

Ирина ИЛЬИНА