История научно-исследовательских работ по магнитным жидкостям

Научно-исследовательские работы по магнитным жидкостям и их применению были начаты в Ивановском энергетическом институте в шестидесятых годах прошлого столетия. С 1965 г. по инициативе профессора Д.В. Орлова и под его руководством на кафедре «Электрические машины и аппараты» начались работы по созданию герметизирующих устройств космических аппаратов.

Для решения данной проблемы профессор Д.В. Орлов предложил использовать жидкий металл – галлий. Организованным им научным коллективом, основную часть которого составляли талантливые выпускники кафедры, аспиранты и студенты, был выполнен комплекс научно-исследовательских работ по созданию индукционных жидкометаллических уплотнений. Данный тип уплотнений был использован для стендовых испытаний подшипниковых узлов колес советских луноходов «Луноход-1» и «Луноход-2». Однако индукционные жидкометаллические уплотнения, обладая высокой герметичностью, не получили широкого распространения вследствие небольшого перепада давлений, удерживаемого ими.

Поиск более эффективного метода решения проблемы привел научную группу Д.В. Орлова в 1970 г. к идее использования вместо жидких металлов магнитных жидкостей. В ИЭИ было создано научное направление «Магнитные жидкости». В рамках этого направления ведущие специалисты научно-исследовательского сектора решали проблемы создания устойчивых магнитных коллоидов с заданными свойствами.

В связи с перспективностью применения новых магнитоуправляемых материалов Совет Министров СССР в 1976 г. выпустил постановление № 409-147 по координации этих работ для космической техники.  В 1980 г. по решению Государственного комитета СССР по науке и технике в Ивановском энергетическом институте были открыты Проблемная научно-исследовательская лаборатория прикладной феррогидродинамики и Специальное конструкторско-технологическое бюро «Полюс». Первым научным руководителем, директором – главным конструктором вновь созданных первых в стране специализированных организаций в области наукоемких магнитожидкостных технологий был назначен доктор технических наук, профессор Д.В. Орлов.

В СКТБ «Полюс» в период с 1980 г. по 2005 г. успешно решались проблемы создания устойчивых магнитных жидкостей и электромеханических устройств (ЭМУ) на их основе. В итоге было освоено мелкосерийное производство 7 типов МЖ и различных ЭМУ на их основе, с успехом применявшихся на таких предприятиях аэрокосмического комплекса, как:

- ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина»,

- Ракетно-космическая корпорация «Энергия»,

- Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ–Прогресс»,

- ФГУП «НПО «Техномаш» Российского авиационно-космического агентства.

Гарантийные сроки эксплуатации ЭМУ в космической технике были доведены до 10 – 15 лет и подтверждены в реальных условиях (например, магнитожидкостные уплотнения космической орбитальной станции «Мир»).

Сравнительные испытания МЖ и ЭМУ СКТБ «Полюс» и Ferrofluidics Corp. (США), проведенные в России и Южной Корее, показали, что магнитные жидкости, производимые в СКТБ «Полюс», не уступают  мировым аналогам.

В проблемной научно-исследовательской лаборатории прикладной феррогидродинамики, начиная с 1980 г. и по сей день, занимаются синтезом магнитных жидкостей, фундаментальными и прикладными исследованиями всего многообразия их физико-химических свойств, разработкой, исследованием и внедрением магнитожидкостных уплотнений, численным моделированием магнитных, электрических, температурных полей в магнитожидкостных устройствах и т.д.

В 90-е гг. СКТБ «Полюс», будучи хозрасчетной организацией, переживал тяжелые времена и фактически прекратил свое существование в начале нового тысячелетия. В настоящее время ведущие специалисты СКТБ «Полюс» продолжают свою работу в Ивановском государственном энергетическом университете. Объединение колоссального опыта работы и огромных знаний сотрудников проблемной научно-исследовательской лаборатории прикладной феррогидродинамики и бывших сотрудников СКТБ «Полюс» позволило не только сохранить накопленный потенциал, но и поднять магнитожидкостные технологии на качественно новый уровень.

Проблемная научно-исследовательская лаборатория прикладной феррогидродинамики сегодня – это:

- создание более 10 типов устойчивых магнитных жидкостей с возможностью модифицирования их технических характеристик, чья стабильность проверена временем, а качество – работой в конкретных электромеханических устройствах; разработка физико-химических аспектов синтеза новых типов магнитных жидкостей с заданными свойствами;

- исследование свойств магнитных жидкостей (магнитные, электрические, реологические, теплофизические и другие свойства), изучение коллоидальной стабильности МЖ и поверхностных явлений, протекающих на границе раздела фаз;

- исследование гидродинамики и течений магнитных жидкостей в магнитных полях;

- численное моделирование магнитных, электрических, температурных и других полей в магнитожидкостных устройствах;

- применение магнитных жидкостей в технике (разработка магнитожидкостных герметизаторов и уплотнений, демпферов, датчиков, узлов трения и др., методик и программ расчета и оптимизации магнитных систем различных магнитожидкостных устройств).

По результатам работ сотрудников ПНИЛ ПФГД опубликовано более 200 научных трудов в ведущих международных и российских изданиях, в том числе, монография «Магнитные жидкости в машиностроении», сделано более 120 научных докладов на международных и Всероссийских конференциях. Научные разработки защищены более 50 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.

Разработки и изобретения сотрудников ПНИЛ ПФГД регулярно экспонируются на Российских и международных выставках и награждаются дипломами, призами и медалями.

Правительство России высоко оценило проделанную работу, удостоив сотрудников ПНИЛ ПФГД Премией Правительства Российской Федерации в области науки и техники за исследование, разработку, освоение производства и применение магнитных жидкостей и новых электромеханических устройств на их основе.

С 2006 г. научным руководителем ПНИЛ ПФГД является доктор технических наук, профессор кафедры «Электромеханика», Член-корр. Академии электротехнических наук РФ, член-корр. Нью-Йорской Академии наук Ю.Б. Казаков.

Проблемная научно-исследовательская лаборатория прикладной феррогидродинамики (ПНИЛ ПФГД)