Фасад самого крупного здания Института физики высоких давлений меняет облик. На стене, которая выходит на Калужское шоссе, теперь огромными буквами обозначено название НИИ. Внутри помещения площадью больше 3 тыс. кв. м находится уникальная научная установка – пресс, способный создавать усилие в 50 тыс. тонн. О том, как его строили и как живёт институт в наши дни, рассказал директор ИФВД РАН профессор, академик Вадим Бражкин.
Полвека назад
Решение о создании пресса было принято на уровне правительства СССР.
«Это произошло после того, как ИФВД передал в промышленность технологию синтеза искусственных алмазов, – рассказывает Вадим Бражкин. – Искусственные алмазы впервые синтезировали на прессах гораздо меньших размеров. И благодаря этой разработке первый директор института, академик Леонид Фёдорович Верещагин, получил карт-бланш на строительство Большого пресса. Его уникальность не только в силе. В промышленности есть и более мощные, но кратковременного действия. А наш способен создавать и удерживать давление в объёме нескольких кубических метров в течение нескольких суток. Пресс ИФВД до сих пор держит первенство. Правда, недавно в Китае введён в строй пресс примерно с такими же характеристиками, но уже, естественно, по новой технологии, из новых материалов».
Габариты пресса впечатляют. Один только цилиндр поршня высотой в два человеческих роста. Невидимая же часть сооружения уходит вглубь на 17 м. Когда проект находился в стадии разработки, рассматривались разные решения.
«В одном из вариантов основные конструкции предлагали сделать из железобетона, – рассказывает Бражкин. – Но получалось, что железобетона надо слишком много. Обсуждался даже вариант строительства пресса не здесь, а где‑нибудь внутри скалы. Другой вариант был более современный. Это не литые металлические конструкции, а стальная лента из нержавейки. Она наматывается с натягом, получается достаточно лёгкая и очень прочная конструкция. В чём смысл? Если внутри большой металлической детали образуется маленькая трещинка, то под давлением она будет расти, и вся деталь сломается. А если лента с натягом, то даже когда в одном месте порвётся, всё остальное будет держать. В ИФВД эту технологию активно применяли в 1990‑е годы для создания маленьких прессов. Но тогда, в 1970‑е, такой технологии на большие изделия не было, и никто не взялся».
Байки со стройки
В итоге было решено лить металлическую конструкцию. Пресс весит 4 тыс. тонн. Надпись НКМЗ на корпусе означает, что основные металлические конструкции сделаны на Новокраматорском машиностроительном заводе. В целом же для создания различных деталей были задействованы заводы всего Советского Союза. Пресс стоит на мощном фундаменте, глубина его достигает десятков метров. Глубокое бетонное основание защищает от возможных сейсмических ударов: если пресс сломается, то возможно приличное землетрясение местного масштаба.
Уникальная научная установка со временем обросла легендами. Одна из них связана с котлованом. Якобы трактор или экскаватор остался на дне: было посчитано, что вытащить технику наружу дороже, чем оставить внизу и закопать. Это, скорее, местная байка, и документально она никак не подтверждена. В отличие от другой истории – о том, как доставляли в Академгородок основные детали пресса. Их везли по железной дороге, до станции Кресты, оттуда по Калужскому шоссе. И чтобы транспорт доехал до места назначения, в двух местах были перестроены мосты через реку Пахру.
Новая жизнь старых стен
Пресс ИФВД РАН введён в эксплуатацию в конце 1970‑х годов. Корпус, в котором он находится, давно требовал ремонта. Старые окна не держали тепло, зимой внутри помещения было холодно.
«В 90‑е годы с финансированием были проблемы, – вспоминает Бражкин. – Мы старались, чтобы температура не опустилась ниже нуля. Иначе замёрзнет передающая давление среда, и пресс станет непригоден».
ИФВД – институт небольшой, в общей сложности 150 человек. В здании пресса работает 7‑8 человек. В основном сотрудники занимаются фундаментальной наукой, а исследования проводят на небольших прессах.
«Финансирование на капремонт института по правилам Министерства образования и науки делалось исходя из численности научных сотрудников, – поясняет Вадим Бражкин. – Но несколько лет назад министерство стало целенаправленно выделять средства на ремонт здания пресса. Сначала мы обновили крышу, потом окна. В целом были потрачены десятки миллионов рублей. Деньги большие, но и объёмы у нас немаленькие. Высота потолка здания – под 30 метров, стены коробки – 84 на 36 метров. Площадь крыши 3100 кв. м, а стен – 7200 кв. м».
В прошлом году министерство предложило обновить фасад. Деньги появились в ноябре-декабре, и работать было уже холодно.
«Ремонт отложили на следующий сезон, – говорит Бражкин. – Средства выделили в июле. Надеюсь, что до ноября – начала декабря фасад закончат».
Дизайн придумали руководители НИИ. Вадим Бражкин выбрал цветовую гамму, а как будут расположены буквы, – предложил замдиректора ИФВД РАН Алексей Усеинов. Собственно, вариантов было не так уж и много: цветовая гамма зависела от материала, который был выбран для облицовки.
«Вначале предполагалась керамическая плитка, – рассказывает Бражкин. – Но она тяжёлая, и конструкции стен могли не выдержать нагрузки. В результате остановились на дюрале, это сплав алюминия и других металлов. Выбор цвета был достаточно ограниченный. Нам принесли 20–25 вариантов, мы выбрали нейтральную охру для фона и красноватый оттенок для надписи».
Не счесть алмазов…
Поначалу, в 70-е годы, пресс предполагалось использовать для создания самых высоких давлений.
«Давление – это сила, поделённая на площадь, – напоминает Бражкин. – Сила у пресса 50 тысяч тонн, но нужна камера, которая это выдержит: стандартная сталь разрушается при давлении 10–20 тысяч атмосфер».
Сначала в ИФВД изобрели камеру высокого давления типа «чечевица», потом типа «тороид».
«На таких камерах к началу 80‑х годов производился синтез алмаза не только у нас, но во всём СССР и в странах СЭВ, – рассказывает директор. – Больше половины мировых синтетических алмазов делались на камерах, которые придумали в нашем институте».
Технологии для камер предлагали разные. Например, масштабировались те, что стояли на маленьких прессах.
«Синтезировать алмазы в них оказалось невыгодно: проще на обычном прессе сделать 100 опытов, чем один опыт на этом, – говорит Бражкин. – Сейчас самые большие давления получают не на больших прессах, а наоборот, на очень маленьких, с использованием алмазных наковален. Алмазик давит на другой, создаётся давление в миллионы атмосфер».
Научные исследования на Большом прессе начались в 1980‑х годах. В числе задач – проверка на прочность различных горных пород. Тензодатчики клеились на огромные кубы, смотрели, как он разрушается. Это было важно, в частности – для строительства высоких зданий или для расчёта прочности с учётом возможных землетрясений.
Самое необычное произошло в середине 80‑х, когда в ИФВД обратились сотрудники Министерства мясной и молочной промышленности СССР. Пресс использовали, чтобы перемалывать кости и остатки мяса крупного рогатого скота в муку. Оказалось, что это то же самое, что и стрелять из пушки по воробьям.
Несколько десятков лет назад научной установке нашли достойное применение. С середины 90‑х годов с помощью пресса делают композиционные материалы на основе углерода и углеродных нитей. Материалы и технологии со временем совершенствуются. Работа ведётся совместно с другими НИИ.
«Вот такая судьба у Большого пресса, и мы рады, что он нашёл применение», – говорит директор ИФВД РАН. – Не только научное, но и вполне научно-прикладное. Но и для научных задач мы по‑прежнему открыты: пресса с таким объёмом больше нет нигде».
Наталья МАЙ
Фото Александра КОРНЕЕВА / ООО «МЕДИАГОРОД»