Топ-5 открытий пермских ученых, за которые сказали спасибо нефтяники, авиастроители и котики

Любопытную головоломку предложили ученым шахтеры. Им приходится работать в рудниках, где температура воздуха при глубине 1000 метров доходит до плюс 40 градусов, и никак не откроешь окно, чтобы проветрить. При этом уровень влажности под землей очень высок. Говорить о комфорте не приходится. Кроме рисков для здоровья шахтеров, есть и целый набор угроз безопасности. При таком «тропическом» климате высок риск воспламенения и неустойчивости пород, оборудование быстро покрывается ржавчиной и выходит из строя. Дальше — больше: нарушения в системах автоматики и энергоснабжения. Приходится осушать и охлаждать воздух в шахте, но это очень дорогое удовольствие. В поисках решения горняки обратились к ученым из ПФИЦ УрО РАН и Пермского Политеха.

Эксперты нашли способ управления погодой в руднике с помощью экономичного и безопасного «проветривания» шахт. Система управления микроклиматом под землей усовершенствована за счет автоматики. Предложенный метод улучшает распределение воздуха, повышает безопасность горных работ и сокращает энергозатраты на вентиляцию. Новаторские системы успешно внедрены на всех рудниках ОАО «Беларуськалий». Ноу-хау применимо и на других предприятиях. В первую очередь в Пермском крае, где в том числе добывают калий, да и в остальных регионах, где ведется добыча полезных ископаемых шахтным способом.

Для нефтяников пермские ученые разработали огромное количество новшеств и улучшений. Например, серьезно повысили эффективность и безопасность работы обходчиков — тех, кто каждый день патрулирует километры нефтепроводов и осматривает удаленные скважины. Задача сотрудников предприятия «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ», которые работают «в полях», — во время таких обходов фиксировать информацию о состоянии оборудования, отсутствии нарушений или незаконных врезок. Утром обходчик должен зайти на «участок», чтобы получить от мастера задачу, а, завершив маршрут, вернуться и заполнить журнал осмотра. Долго и, учитывая, что объекты нефтедобычи порой находятся далеко от цивилизации, небезопасно.

При поддержке НОЦ был создан программный комплекс «Мобильный обходчик». Теперь все задания на смену работник получает в смартфоне, туда же заносит данные во время обхода в реальном времени. Есть чат, где легко написать сообщение коллегам, отправить фотографию неполадки и посоветоваться, если возникнут вопросы. Мастеру тоже стало проще планировать и контролировать работу обходчиков. Приложение показывает местонахождение сотрудника с погрешностью в пределах 50 метров. В онлайн-режиме через него можно получать сведения об исправности оборудования, а также отслеживать безопасность в процессе выполнения задания.

«Мобильный обходчик» мониторит состояние организма сотрудника через смарт-браслет. Если человеку внезапно станет плохо, или, например, он получит какие-то травмы, приложение мгновенно передаст сигнал SOS. Внедрение ПО позволило каждому обходчику экономить до 40 минут в смену — согласитесь, приятный бонус, если твоя работа подразумевает весь день проводить на ногах за тридевять земель.

Что важно, «Мобильный обходчик» может быть адаптирован для нужд аналогичных специалистов в электросетевом хозяйстве, где те же самые километры проводов, станции, подстанции. Интересен он может быть и для РЖД, где обходчики контролируют состояние железнодорожных путей.

Еще одно ноу-хау — из мира медицины. Речь о протезах из углерод-углеродистой стали «Углекон М». Ученые УНИИКМ и Пермского медуниверситета разработали аналог человеческой кости, которую организм воспринимает как родную, их биологическая совместимость очень высока. Плюс в том, что инновационный композитный материал в разы крепче. Разработка помогает в протезировании при таких диагнозах, как переломы или рак костей — во всех этих случаях нужны прочные имплантаты.

Медики давно мечтали об идеальном материале. Ведь живые ткани могли отторгать металлические протезы, а в процессе носки они стирались и требовали замены. Углерод-углеродистый протез врастает в скелет, образуя прочный блок «кость — имплантат». Через год после операции на рентгене практически не видно разницы между вживленным элементом и структурой кости. Всем, кто попал в беду, изобретение поможет не остаться инвалидом, а вернуться к обыкновенной жизни. Углерод-углеродные композиционные материалы уже апробированы в клиниках и успешно проходят государственную регистрацию.

Участник НОЦ Пермский агротехунивер, «Уральский НИИ композиционных материалов» совместно с одной из ветеринарных клиник решили экспериментально использовать углерод-углеродные композитные материалы в ветеринарии, расширив потенциал разработки. Суставные протезы нового поколения планируется применять в лечении животных. Разве не чудо — помочь домашнему питомцу вернуть активность после травмы?

Вместе с авиастроителями ученые работают над тем, как ускорить выпуск деталей для двигателей самолетов или ракет. На изготовление — отливку и механическую обработку — некоторых из них требовалось до 270 дней. Благодаря аддитивным технологиям при поддержке НОЦ научились «выращивать» эти изделия всего лишь за неделю.

В одной из лабораторий Пермского Политеха начали создавать крупногабаритные титановые элементы для ракет, печатая их на 3D-принтере. Как это происходит? Титановую проволоку нагревают и слой за слоем наплавляют по заданной форме, после чего каждый слой еще и проковывают, чтобы достичь высокой прочности будущей детали. При этом компьютерное моделирование процесса позволяет предсказать возможные деформации и сохранить необходимую форму детали. Получаемые части двигателя ракеты-носителя по некоторым механическим свойствам не уступают, а по некоторым и превосходят литые аналоги. Аддитивные технологии не допускают внутренних дефектов — трещин, раковин, изменений в структуре сплава. 3D-печать открывает новые горизонты перед ракетно-космической индустрией, позволяя сделать производство быстрее и дешевле.

В прессе уже писали, что к 2025 году «Роскосмос» запустит более 130 космических аппаратов «Марафон IoT». Что это значит? И чем поможет простому человеку? IoT или Internet of Things — переводится как интернет вещей. Это такая сеть для передачи данных между устройствами. Внутри IoT люди могут общаться с вещами, а вещи — между собой. Через программное обеспечение, приложения в смартфоне или технические устройства работают системы «умный дом» (когда внутрь забрался грабитель, квартира звонит хозяину и в полицию) или «умный город» (когда мы видим в приложении на экране смартфона время прибытия троллейбуса на нашу остановку).

Любопытно, что на основе спутниковой сети IoT можно передавать сигналы из самых удаленных точек страны в централизованную систему. Для этого устанавливаются самые разные датчики — лесных пожаров и землетрясений, аварийности трубопроводов и энергетической инфраструктуры, миграции животных и поведения айсбергов.

Чтобы люди, вещи и явления могли между собой общаться, нужны спутники для передачи данных и наземная инфраструктура для улавливания сигналов с орбиты. В создании многоспутниковой системы передачи данных «Марафон IoT» принимает участие Пермский НОЦ.

Ученые Прикамья определили функции и параметры сетевого сервера станции сопряжения для спутниковой сети «Марафон IoT». То есть той части проекта, где обеспечивается взаимодействие наземной и космической инфраструктуры. Сервер сможет управлять сетью базовых станций, задавать расписание, адаптировать скорость, хранение, обработку и прием данных с датчиков. Сами датчики будут работать от батарей и не требуют подключения к электросети. Передача данных по технологии LoRaWAN, а не GSM, повышает дальность сигнала и снижает энергопотребление, благодаря чему датчики могут работать без замены батареи 5–10 лет.

Это далеко не все открытия, совершенные при поддержке Пермского НОЦ. Ученые и инженеры Прикамья ежедневно трудятся над новыми проектами, а значит, мы еще не раз услышим об изобретениях, сделанных в Перми, которыми сможем гордиться.

_{АНО «Пермский НОЦ». permscience.ru.}