Специалисты Пензенского государственного университета разработали и запатентовали новый способ оценки кавитации – опасного гидродинамического явления, способного разрушать турбины, судовые винты, насосы, водосбросы и инженерные системы.

Как пояснили авторы проекта в интервью газете «КомерсантЪ», это первый метод, основанный на электрическом измерении активности кавитации.

Кавитация возникает при образовании и последующем схлопывании мельчайших пузырьков в жидкости. Этот процесс сопровождается резкими перепадами давления, высокой температурой и мощными гидроударами, которые постепенно повреждают оборудование.

Традиционно кавитацию выявляют с помощью гидрофонов и вибрационных приборов. Однако работающие насосы, лопасти и турбины создают сильный фоновый шум, из которого необходимо выделить полезный сигнал. Для этого требуются дорогостоящая аппаратура, компьютерная обработка и сложные математические алгоритмы.

Заведующий лабораторией критических технологий Научно-исследовательского института фундаментальных и прикладных исследований, кандидат технических наук Сергей Кочкин предложил использовать вместо акустического оборудования гальваническую пару. Такой датчик состоит из двух материалов с разными электродными потенциалами – например, меди и цинка.

При погружении в воду гальваническая пара самостоятельно вырабатывает электрический ток. Когда начинается кавитация, пузырьки воздействуют на поверхность электродов, а вода становится более электропроводной. В результате меняется электродвижущая сила, генерируемая датчиком. Зафиксировать эти изменения можно с помощью обычного мультиметра или осциллографа.

По словам разработчика, преимуществом технологии является независимость от внешнего шума. Датчику также не требуется отдельный источник питания, поскольку гальваническая пара сама генерирует электрический сигнал. Макетный образец устройства уже изготовлен и прошел испытания.

Новую разработку планируют использовать на гидроэлектростанциях, промышленных насосных станциях, в судостроении и жилищно-коммунальном хозяйстве. Предполагается, что стоимость одного датчика составит несколько тысяч рублей, что сделает контроль кавитации доступнее существующих методов.

При этом ученым еще предстоит решить вопрос долговечности устройства. Поскольку датчик устанавливается непосредственно в зоне кавитации, со временем его электроды могут разрушаться. Разработчики уже нашли возможный способ защиты чувствительных элементов и планируют закрепить его в следующем патенте.