российское информационное агентство 18+

Конфликт на Украине

Подпишись на каналы
NewDayNews.ru

Среда, 10 августа 2022, 22:41 мск

Новости, Кратко, Популярное, Анонсы, Спецпроекты

ЮУрГУ представил на Иннопроме проекты мирового уровня (ФОТО)

В Екатеринбурге открылась Международная промышленная выставка Иннопром-2022.

Как передает корреспондент РИА «Новый День», в форуме принимают участие 20 стран и 60 регионов России – всего более 600 экспонентов. Свою экспозицию подготовил и Южно-Уральский государственный университет, который представляет проекты мирового уровня, над которыми ученые работают в рамках Уральского межрегионального научно-образовательного центра «Передовые производственные технологии и материалы» (УМНОЦ).

Демонстратор двигателя многоразовой возвращаемой ракеты

Посетители выставки смогут увидеть результаты одного из ведущих проектов УМНОЦ по созданию ракетно-космического комплекса с многоразовой одноступенчатой ракетой-носителем, соисполнителем которого является Южно-Уральский государственный университет.

По планам, одноступенчатая ракета-носитель будет полностью возвращаемой, что обеспечит ее многоразовое использование. Удельная стоимость выведения полезной нагрузки космического аппарата заявлена в четыре раза ниже, чем у конкурентов. Уменьшен и срок подготовки запуска – 24 часа против 4-6 месяцев. Партнерами проекта выступают АО «Научно-исследовательский институт машиностроения» (г. Нижняя Салда), АО «Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева» (г. Миасс), АО «​Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова» (г. Екатеринбург).

«В этом проекте главным на сегодняшний день является создание демонстратора технологии двигательной установки с центральным телом, чтобы в будущем на основе разработок и исследований был создан двигатель, позволяющий выводить на орбиту космическую ракету-носитель, которая вернется на своих же двигателях на стартовую площадку. Аналогов в мире пока не существует. Мы создали двигательную установку с центральным телом. 16 двигателей смогут работать в любых слоях атмосферы, поднять космическое тело и опустить его обратно», – рассказал руководитель проекта Сергей Ваулин, проректор по научно-образовательным центрам и комплексным научно-техническим программам, директор Политехнического института ЮУрГУ.

По расчетам реализация проекта в полном объеме к 2030 году позволит России занять значительную часть мирового рынка коммерческих пусков и мирового космического грузопотока. При этом производство новой космической техники будет целиком локализовано внутри страны.

В 2022 году в ЮУрГУ был изготовлен макет жидкостного ракетного двигателя малой тяги на топливной паре спирт-кислород, макет демонстратора системы управления и контроля с искусственным интеллектом на основе соосно расположенной винтовой пары, имитирующей тягу двигательной установки с центральным телом. Новизна выполненных работ заключается в уникальности разрабатываемой двигательной установки, а также недостаточной изученности исследуемого вопроса в мировой науке.

Арктический автобус и автопоезд

Это уникальное транспортное средство, позволяющее перемещаться в условиях Крайнего Севера. На стенде ЮУрГУ представлен его макет.

Комплексный проект автобуса реализуется учеными ЮУрГУ совместно с коллегами из МГТУ имени Баумана (Москва) при производственной поддержке Автомобильного завода «Урал» (Миасс). Автобус будет способен двигаться по грунтовым дорогам, бездорожью и снегу круглый год. Кроме того, в случае аварийных ситуаций в транспорте предусмотрен жилой модуль, он необходим для полного автономного жизнеобеспечения пассажиров.

«Автобус нужен для перевозки людей в условиях Крайнего Севера при экстремально холодных температурах, а также для перевозки оборудования. Кроме того, арктический автобус способен держаться на воде в течение часа, пока проводится эвакуация людей», – рассказал Сергей Таран, директор Центра компьютерного инжиниринга ЮУрГУ.

Одновременно с разработкой арктического автобуса ведется работа над автопоездом. Это транспорт широкого назначения, состоящий из кабины и функционального модуля, где может располагаться учебное или медицинское оборудование, поддерживается оптимальная температура микроклимата салона. К 2028 году планируется произвести 330 единиц техники обоих видов.

Новый взгляд на систему управления отечественных электроприводов

На выставке команда кафедры «Электропривод и мехатроника» ЮУрГУ совместно с Научно-техническим центром «Приводная техника» предложат использование системы управления комплексными транзисторными преобразователями частоты с новыми алгоритмами регулирования. Данная система предназначена для точного регулирования скорости и момента в бездатчиковых системах управления вентильными преобразователями отечественного производства.

«В разрабатываемой системе управления будут применены специальные законы с частотно-широтно-импульсной модуляцией несущей частоты, а в качестве наблюдателей оцениваемых переменных обратной связи – адаптивные модели электромагнитных процессов», – сообщил руководитель проекта, заведующий кафедрой «Электропривод и мехатроника» Политехнического института ЮУрГУ Максим Григорьев.

Кроме того, предполагается существенное улучшение надежности системы за счет снижения отказов при работе в режимах короткого замыкания (моментного тормоза). Разработка позволит конкурировать с современными западными решениями на их рынках и наладить высокотехнологичный экспорт.

Создание отечественного гидропривода

Научные сотрудники политехнического института ЮУрГУ вместе с «Уральским инжиниринговым центром» занимаются созданием высокотехнологичного производства гидроприводов с гидростатическими направляющими для создания стендового оборудования, широко применяемого в военной и гражданской отраслях.

«Стойкость нового привода к внешним силовым воздействиям, которые могут привести к выходу всего агрегата из строя, беспрецедентна. Кроме того, хромовое покрытие внутренней поверхности корпуса гидроцилиндра позволяет обеспечить долгий срок службы таких гидроприводов и необходимые характеристики их работы. Проект реализуется в рамках программы импортозамещения», – поделился Дмитрий Ардашев.

Основными сферами применения гидроприводов с гидростатическими направляющими являются: военно-промышленный, топливно-энергетические, машиностроительные, горно-металлургические комплексы.

Один из разделов экспозиции ЮУрГУ посвящен созданию интеллектуального производства с использованием интернета вещей.

Диагностика состояния подшипников для агрегатов металлургической промышленности

ЮУрГУ является одним из победителей программы «Приоритет 2030» по треку «Исследовательское лидерство». Исследования в области интеллектуальных систем сбора, обработки и анализа информации проводятся в университете в рамках стратегического проекта «Интеллектуальное производство». В вузе работают над проектом по созданию системы диагностики высоконагруженных подшипников качения агрегатов металлургической промышленности на основе беспроводных мультисенсорных датчиков температуры. Преимуществами новой технологии станут высокая чувствительность к дефектам, помехоустойчивость к изменениям режимов работы подшипника.

«Целями нашего проекта является обнаружение дефектов подшипников, предупреждение аварийных ситуаций и предсказание остаточного ресурса подшипников. Мы планируем создать беспроводной многозонный мультисенсорный датчик температуры. Обнаружение дефектов будет на основе аналитическо-статистических моделей и комплексного анализа данных от беспроводных датчиков», – рассказали в ЮУрГУ.

Новая технология обладает следующими преимуществами: легкость установки и использования, минимальные изменения производственных процессов; время автономной работы беспроводных датчиков – 1 год. Подтвержденный радиус устойчивой работы беспроводной сети системы диагностики – 400 метров.

Волоконно-оптические сенсоры для промышленных предприятий

На кафедре оптоинформатики Института естественных и точных наук ЮУрГУ занимаются созданием волоконно-оптических сенсоров различного применения во многих отраслях промышленности. Работа выполняется при финансовой поддержке ФГУП «РФЯЦ ВНИИТФ им. академика Е.И. Забабахина».

«Технология изготовления – запись решеток излучением лазера. Температурная стойкость сенсоров варьируется от -196 °С до +1000 °C, в одном волокне – до 20 сенсорных элементов. Точность измерения температуры – 0,1 C. Общая длина волокна с размещенными на нем сенсорными элементами – от 10 см до нескольких километров. Пространственное разрешение измерения параметра (длина решетки) – от 200 мкм», – поясняет Александр Герасимов, старший научный сотрудник лаборатории сенсорики ЮУрГУ.

Отличительными характеристиками новой технологии являются возможность мультиплексирования, удаленность измерений, устойчивость к электромагнитным помехам, искробезопасность, химическая инертность и долговременная стабильность. Ее можно применять в машиностроении, энергетике, строительстве, нефте- и газодобыче, геологоразведке и медицине.

Мониторинг производственных объектов на основе промышленного интернета вещей

Работают в ЮУрГУ и над проектом по созданию технологии беспроводного мониторинга технического состояния промышленного оборудования и параметров функционирования технологических процессов с использованием промышленного интернета вещей (IIoT).

«Система учитывает вибрацию узлов агрегатов и машин, температуру узлов агрегатов и машин, температуру поверхностей и сред, температуру и влажность воздуха, давление или разряжение. Система позволяет контролировать ток и напряжение. Эта технология уже используется для вибрационной диагностики клети прокатного стана. Системы работают на предприятиях и имеют высокий экономический эффект», – поясняет Роман Просоедов, преподаватель кафедрыавтоматики и управления ЮУрГУ.

Преимуществами технологии по сравнению с существующими решениями являются возможность экспорта исходного виброзамера для анализа, контроль вибрации в одной или в трех осях, определение зон вибрационного состояния. Беспроводные модули не требуют внешнего питания, обладают высокой помехоустойчивостью к индустриальным и бытовым помехам, надежность и безопасность.

Другой раздел посвящен новым материалам с заданными свойствами. Исследования проводятся в рамках стратегического проекта «Новые перспективные материалы».

Цельносапфировые изделия для оборудования

Научные сотрудники и молодые ученые используют искусственно выращенные оксидные монокристаллы для изготовления опытных образцов цельносапфировых изделий для точной механики, оптики, а также компонентов современного исследовательского оборудования.

«Лейкосапфир по химическому составу является оксидом алюминия. Благодаря высокой твердости и блеску, самоцвет легко гранить и полировать. Наша цель – отработать и реализовать комплексы физико-химических параметров, чтобы получить массивные монокристаллы лейкосапфира и установить влияние состава и метода получения на структуру и свойства полученных материалов. Мы планируем обосновать возможность применения монокристаллов лейкосапфира в качестве компонентов электроники, оптики и точной механики», – рассказали в ЮУрГУ.

Исследование гексаферритов бария

Еще одно направление работы в рамках этого проекта – систематические исследования особенностей кристаллической структуры и магнитных характеристик, полученных образцов гексаферритов бария. Ученые разрабатывают стабильные методики выращивания монокристаллов и синтеза керамических образцов гексаферритов бария, исследуют особенности их кристаллической и магнитной структуры образцов и изучают влияние термобарических воздействий в процессе синтеза на особенности их кристаллической структуры.

«Замещение части ионов железа различными легирующими элементами, например, титаном или алюминием, позволяют изменять магнитные свойства матрицы, регулировать частотный диапазон ферромагнитного резонанса, а также варьировать значения диэлектрической проницаемости и магнитной восприимчивости», – поясняют ученые.

Гексаферрит бария является перспективным материалом для спин-волновых устройств и незаменим для записи информации высокой плотности, а также при создании радиопоглощающих покрытий. Феррит бария востребован для применения в микроволновых поглотителях благодаря малым потерям на микроволновой полосе частот. Перспективным направлением применения гексаферрита бария является СВЧ-техника.

Сотовый заполнитель из препрегов

Производство сотового заполнителя из препрегов на основе стекло- и базальтоволокна методом непрерывного формования для автомобилестроения и космической отрасли – еще одно перспективное направление работы ученых. Проект осуществляется совместно с ООО «М-Порфиль» (г. Миасс). Работа ведется в рамках направления «новые материалы» Уральского межрегионального НОЦ мирового уровня (УМНОЦ).

Команда ученых ищет пути оптимизации характеристик композитов под задачи производства. Для этого используют препреги – полуфабрикаты композиционного материала, состоящих из волокнистого армирующего наполнителя и нанесённого с двух сторон связующего. Эта технология позволяет настраивать свойства материала. Его изготавливают из композитных материалов с помощью процесса расширения и гофрировки. Технической особенностью данного проекта является принципиально новый подход к процессу придания формы заполнителю.

Монокристаллы со структурой магнетоплюмбита

В ЮУрГУ проводится детальное исследование механизмов и результатов выращивания из расплавов монокристаллов гексаферрита бария, легированных различными элементами, а также исследование фазовых равновесий и превращений в процессе образования кристаллов из оксидного расплава.

«Современное материаловедение нацелено на создание функциональных материалов, обеспечивающих возможность «настройки» свойств под конкретные задачи. Среди материалов, активно применяемых в современных электронных устройствах, особое значение имеют ферриты, в частности, ферриты со структурой магнетоплюмбита. Их используют в качестве магнитных материалов в радиотехнике, электронике, автоматике, вычислительной технике (ферритовые поглотители электромагнитных волн, антенны, сердечники, элементы памяти, постоянные магниты). С точки зрения возможности оптимизации кристаллических матриц под конкретные задачи за счёт модификации структуры гексаферриты представляют особые возможности», – отмечают в вузе.

Такие материалы обладают более высокими уровнями электрофизических характеристик и при этом электрофизические параметры также могут быть «настроены» благодаря введению различных легирующих элементов.

Аддитивные технологии для современного производства

Уникальной лаборатория механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий ЮУрГУ выполняет научно-исследовательские работы и решает актуальные инженерные задачи в области инженерии поверхности с помощью современных аддитивных технологий для обеспечения конкурентоспособности российской промышленности.

«Для промышленного партнера – компании SMS group (Германия) лаборатория служит технологическим центром для сервисного подразделения ООО «СМС Металлургический сервис» (г. Челябинск). В рамках этой деятельности выполняются ремонтные восстановительные работы, связанные с получением покрытий требуемого качества и с высокими физико-механическими свойствами для поверхности деталей машин и механизмов металлургического производства», – сообщили в ЮУрГУ.

На выставке Иннопром-2022 будут представлены образцы нанесенных покрытий на элементах конструкции магистрального нефтяного насоса, образцы соединений, сваренных лазерной сваркой и другие.

Еще один блок проекты ЮУрГУ по созданию экологичных технологий и способов производства, а также программы, направленные на здоровьесбережение.

Пропанты для нефтегазовой отрасли

Наиболее эффективным методом повышения добычи нефти в настоящее время является бурение скважин с последующим гидравлическим разрывом пласта (ГРП). Для осуществления этого процесса требуется большое количество расходных материалов, в том числе, пропантов – гранулообразных расклинивающих материалов, которые обеспечивают сохранение проницаемости трещин, получаемых в ходе ГРП.

Научные сотрудники Политехнического института ЮУрГУ предложили создать технологию производства пропантов из металлургических шлаков.

«Пропанты изготавливают из природного сырья: горных пород строго определенного минералогического состава. Большие производственные площади, громоздкое оборудование, многоэтапность процесса, дорогое природное сырье обусловили высокую стоимость производимых пропантов, что отражается на себестоимости добываемой нефти. Поэтому разработка технологии производства пропантов принципиально иным, менее трудоемким способом из альтернативного дешевого сырья является актуальной», – говорит Галымжан Адилов, инженер-исследователь НИЛ «Водородные технологии в металлургии» ЮУрГУ

Низкая себестоимость нового материала в сочетании с высоким качеством, отвечающем нормативным требованиям, является предпосылкой хорошей конкурентоспособности на рынке. Ученые уже определили технологические параметры получения пропантов и металлических мелющих тел из шлаков металлургического производства.

Система «Экомонитор» для контроля чистоты воздуха

В России множество промышленных городов, и Челябинск – один из них. Заводы и другие промышленные предприятия нередко являются источниками загрязнения атмосферы. Научные сотрудники института естественных и точных наук работают над проектом по созданию программного комплекса для мониторинга и прогнозирования распространения загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в режиме реального времени.

«Наша разработка поможет осуществить визуализацию текущей экологической ситуации в оперативном режиме в привязке к географической карте местности с целью управления экологическими рисками предприятий. Мы уже разработали математическую модель распространения загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, которая легла в основу расчетного модуля ПК «Экомонитор». Разработан алгоритм идентификации параметров математической модели для адаптации под конкретное предприятие. В рамках проекта были получены 3 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ», – рассказывает доктор физико-математических наук, профессор Алена Замышляева.

Проект планируется продлить до 2026 года, после его завершения система экомониторинга будет внедрена на предприятия города. Партнерами проекта являются Министерство экологии Челябинской области, Центр экологического мониторинга Челябинской области и промышленная группа Метран.

Холодная плазма для продуктов питания

Научные сотрудники Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ представляют на выставке проект по созданию технологии обеззараживания пищевого сырья и продуктов переработки, которая предусматривает воздействие на обрабатываемые поверхности потока холодной плазмы.

«Холодная плазма обеспечивает высокую эффективность инактивации микроорганизмов при низких температурах (до -50 °C), характеризуется высокой диффузионной способностью, не разрушает матрицу продукта и является экологически чистым способом обеззараживания. Применение данной технологии позволит предприятиям сельскохозяйственной отрасли выйти на новый уровень производства, ориентированный на выпуск безопасных пищевых продуктов», ˗ поясняет Артем Малинин, м.н.с. НИЛ синтеза и анализа пищевых ингридиентов.

Подобный способ обработки позволит производить более безопасные продукты питания и дольше хранить пищевое сырье.

Также представлен проект по созданию биоразлагаемых материалов. Созданные учеными ЮУрГУ тарелки позволят заменить одноразовую посуду, так как такая тарелка в компосте будет разложена уже через 4 недели. Кроме того, представлены пленки, которые могут заменить полиэтиленовые пакеты. Они полностью разлагаются, не оставляя следа и не причиняя вред экологии.

Офисные кресла для здоровья позвоночника

Исследования в области здоровьесберегающих технологий проводятся в Институте спорта, туризма и сервиса ЮУрГУ. На данный момент отсутствуют эффективные решения для профилактики возникновения и результативного лечения болей в спине, однако в последние годы появились доказательства того, что многое зависит от конструкции офисных стульев и кресел – большинство из них не позволяет длительно поддерживать статичное положение.

«Была разработана концепция «активного сидения», в которой сиденье является подвижным, что позволяет не только постоянно следить за своей осанкой, но и тренировать постуральные мышцы, выполнять упражнения сидя. Созданная нами линейка ортопедических стульев с анатомическим сиденьем сложной геометрической формы по оси Z и функцией «активного сидения», предназначена для людей, ведущих сидячий образ жизни», – говорят в ЮУрГУ.

Ученые провели исследование биомеханики «удобных поз» человека в положении сидя с использованием системы захвата движений XSens. Они установили, что во всех «удобных позах» в офисном кресле присутствует ротация таза назад, которая является определяющим фактором увеличения нагрузки на поясничный отдел позвоночника и, как следствие, изменения положения грудного и шейного отделов позвоночника.

«ЮУрГУ сегодня представлен на двух площадках ИННОПРОМа: стенд университета и стенд Челябинской области в рамках НОЦ Урал. Проектов очень много, все они посвящены сильным сторонам нашего университета. Это и совместные разработки с нашими индустриальными партнерами. Есть и собственные проекты и разработки ЮУрГУ, которые актуальны для нашего региона и нашей страны и которые имеют высокий потенциал внедрения, – отметил исполняющий обязанности ректора ЮУрГУ Александр Вагнер. – Проекты имеют очень высокий потенциал импортозамещения. В наши дни актуальность этих разработок многократно увеличилась. Мы представляем проекты в области безопасности, пищевой безопасности, Аэрокосмической отрасли. Надеюсь, что мы сможем их в самое ближайшее время завершить и начать внедрение».

Южно-Уральский государственный университет – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).

Фотографии Ольги Романовской и Марата Муллыева

Екатеринбург, Ольга Арсентьева

Отправляйте свои новости, фото и видео на наш мессенджер +7 (901) 454-34-42

© 2022, РИА «Новый День»

Подписывайтесь на каналы
Яндекс НовостиЯндекс Дзен YouTube

В рубриках