ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ АСТРОЛЯБИЯ
Когда-то для ориентации в безбрежных просторах океанов мореплаватели обходились показаниями компаса да астролябии. Сейчас ни одно уважающее себя судно не выйдет в море без гироскопа. Сооружение это солидное, обширное, весом под тонну, высокотехнологичное, а значит и дорогое.

Специалисты ОАО «Концерн «ЦНИИ ЭЛЕКТРОПРИБОР» работают над проектом создания технологической базы для разработки и изготовления типоряда волоконно-оптических датчиков угловой скорости и навигационных систем, удовлетворяющих требованиям российского морского регистра судоходства. В рамках проекта уже разработаны волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) класса точности мирового уровня. Созданы бесплатформенные измерительные модули средней и высокой точности. Организована управляющая электроника алгоритмов и программного обеспечения ВОГ и бесплатформенной инерциальной навигационной системы.

Волоконно-оптический гироскоп совсем не похож на своего механического предшественника. Главное действующее лицо последнего — массивный ротор, тогда как в первом работают вполне эфемерные волновые процессы.

Суть в следующем. В контур оптического волокна запускаем световую волну с двух концов, навстречу друг другу. В результате их наложения на выходе получаем правильную интерференционную картинку. Если контур вращать, то в результате эффекта, описанного французским ученымЖоржем Саньяком, возникает фазовый сдвиг встречных электромагнитных волн. В одном направлении скорости суммируются, в другом вычитаются. Соответственно, меняется и картина интерференции.

Величина эффекта прямо пропорциональна угловой скорости вращения интерферометра, частоте излучения и площади, охватываемой путем распространения световых волн в интерферометре.

На базе волоконно-оптических гироскопов созданамалогабаритная система гироскопической стабилизации «Бекар-Э», работающая во всех широтах, во всех температурных диапазонах, в условиях качки до 450. Изделие работает в автоматическом режиме и рассчитано на непрерывную работу без специального обслуживания до120000 ч. «Бекар-Э» работает с информацией в цифровой форме, стартует быстро, потребляет мало, при незначительных габаритных размерах и массе. В ее обязанности входит прокладывание географического курса, измерение углов бортовой и килевой качки, а также угловых скоростей их изменения. Показывает составляющие линейной скорости движения корабля относительно грунта и составляющие скорости, вызванные качкой и орбитальным движением корабля. Докладывает широту и долготу места. Фиксирует полный угол наклона палубы и отклонения от курса.

Потенциальные потребители таких систем, прежде всего,суда ледового класса, автономные подводные аппараты, научно-исследовательские суда, гидрографические суда.

Тел.: (***) ***-**-**, ОАО «КОНЦЕРН «ЦНИИ ЭЛЕКТРОПРИБОР».

«ТРУБОЧКИ» ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОГО КОКТЕЙЛЯ
Добыча нефти в настоящее время сопряжена с осложнениями, вызванными повышением коррозионной активности добываемого продукта, отложением неорганических солей и асфальто-смоло-парафиновых соединений, образование стойких эмульсий. Количество осложненных скважин растет во всех добывающих компаниях. Новые возможности в добыче углеводородов и проведении ремонта скважин открывают непрерывные длинномерные трубы из полимера, различные по конструкции и назначению, разработка и производство которых освоено предприятием ООО «Псковгеокабель».

Так, например, капиллярные полимерные, полимерно-металлические трубопроводы высокого давления малого диаметра предназначены для подачи химических реагентов в скважину. Они обеспечивают точное и надежное дозирование химических реагентов с минимальными потерями точно в проблемные точки скважины.

В последнее время возрос уровень разнообразия и сложности ремонтов скважин. Соответственно, постоянно возрастают требования и к инструментарию. Многие технологии требуют наличия одновременно гидравлического канала для подачи технологических жидкостей, силовых проводников для питания различных агрегатов и сигнальных проводников для контроля за процессом. Для таких технологий разработаны шланго-кабели, содержащие как гидравлические каналы, так и электрические жилы различного сечения. Шланго-кабель, обладая достаточным усилием на разрыв и жесткостью на кручение, вместе с тем свободно наматывается на барабан геофизического подъемника, колтюбингового агрегата или стационарной лебедки.

Применяя технологию армирования полимерной трубы-основы, можно существенно улучшить эксплуатационные характеристики трубопроводов. Армирование производится высокопрочными материалами. Трубу-основу можно изготовить из полимера, стойкого к агрессивным углеводородам, в этом случае по трубопроводу можно прокачивать нефтепродукты и газ. По сравнению с металлическими полимерные армированные трубы имеют значительно меньшие потери на сопротивление потоку, потому что в процессе работы на внутренней поверхности полимерных армированных труб не образуются отложения солей, парафинов и ржавчины с повышенным коэффициентом гидравлического сопротивления. Значит, проходное сечение труб остается максимальным чистым и гидравлическое сопротивление не увеличивается. Кроме того, стыки между металлическими трубами являются зонами турбулентности и повышенного сопротивления потоку. В непрерывной полимерной армированной трубе эти потери отсутствуют. Так как шланго-кабель изготавливается одним отрезком, исключается вероятность возникновения негерметичностей в местах соединения.

Трубопроводы, изготовленные по такой технологии, на порядок прочнее на разрыв, лучше держат внутреннее давление и устойчивы к раздавливающим нагрузкам. Гидравлические потери таких труб ниже, а срок службы дольше. Их можно изготавливать длинномерными отрезками. А повышенная гибкость позволяет наматывать их, как нитки, на большие катушки. Полимерные трубы выдерживают большее количество циклов спуско-подъемных операций.

Подавляющая часть территории нашей страны находится в зоне умеренного и холодного климата. Поэтому очень важно сохранять приемлемую температуру прокачиваемой жидкости. Одним из эффективнейших способов уменьшения коэффициента теплопередачи является применение в трубопроводе дополнительной промежуточной теплоизоляционной оболочки из вспененного полиэтилена (фото 2). Такая оболочка толщиной 3—6 мм уменьшает теплопотери на 30—40%. Однако даже применение дополнительной теплоизолирующей оболочки не всегда решает проблему переохлаждения транспортируемой жидкости. А это приводит к загустению и даже к полному ее замерзанию. Для работы в таких условиях может быть применена трубопроводная система с подогревом. Нагревательные проводники размещены в стенке трубы под теплоизолирующей оболочкой, что существенно увеличивает КПД нагрева. При такой конструкции трубопровода достаточно удельной мощности подогрева до 50 Вт/м, чтобы компенсировать теплопотери и сохранить работоспособность трубопровода даже при -50°С.

Тел.: (****) **-**-**,ООО «Псковгеокабель». E-mail: ***@**********.ru, www.**********

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗ ПЕТЕРБУРГА

ЗАО «Диаконт» — это современное инженерно-производственное предприятие полного цикла, выпускающее высокотехнологичную продукцию для повышения эффективности и безопасности в атомной и газовой промышленности.

МИНИ-ЛЕКАРЬ ПО МЕТАЛЛУ
Уникальный ремонтный диагностический комплекс РДК, созданный на предприятии, предназначен для диагностики состояния металла и заварки дефектов. Проект выполнен в интересах прежде всего атомной промышленности и Газпрома. Отсюда и невероятно сложные ограничения конструкции. Главное из них — миниатюрность. Роботу надо проникать в отверстие размером со спичечный коробок 54 мм, чтобы попасть в реакторное пространство. Его телекамера должна быть устойчивой в условиях повышенного фона радиации. Робот состоит из двух функциональных блоков. Один обследует металл. Обнаружив дефект, определяет остаточную толщину металла и зачищает поверхность от верхних слоев коррозии с помощью высокоскоростной фрезы с напылением повышенной твердости. Второй в автоматическом режиме наносит герметизирующую наплавку в местах неплотностей, обеспечивая визуальный контроль сварных швов.

Робот потребовал создания уникальных технологий. Так, например, сварочную головку 4-го поколения удалось уменьшить в 10 раз против обычной. Миниатюрная цветная телекамера стала еще и устойчивой к радиации. Разработана технология герметизирующей наплавки на охрупченной стали при ремонте околошовных трещиноподобных дефектов с применением новых материалов и уникальных режимов сварки. Для наплавки впервые в такой конкретике использовали порошковую проволоку.

Робот построен на платформе с магнитной подвеской. Колеса с твердосплавными шипами обеспечивают надежное сцепление с корродированной поверхностью и возможность перемещения по горизонтальным и вертикальным поверхностям, а также под углом. Роботы способны преодолевать сварные швы высотой до 10 мм, поочередно поднимая переднюю, среднюю и заднюю секции.

Для автоматизированного устранения дефектов внутренней поверхности корпуса реактора создан прецизионный манипулятор СУДКР. Достигнув зоны дефекта, манипулятор выдвигает телескопические упоры, обеспечивающие его надежную фиксацию внутри корпуса реактора. Осуществляющий вышлифовку рабочий инструмент подается к месту дефекта с помощью прецизионных приводов. Вышлифовка дефекта осуществляется проходами 50 мк каждый.

Контроль позиционирования манипулятора и наблюдение за процессом вышлифовки обеспечиваются с помощью встроенных в манипулятор радиационно-стойких ТВ-камер.

По сравнению с технологией ремонта, предполагающей опускание в реактор ремонтников в защитных скафандрах, применение СУДКР позволяет сократить время ремонта в среднем с 2 недель до 8 ч, значительно повысить точность вышлифовки и нивелировать дозовые нагрузки на людей.

ПЕРЕДВИНУТ КАК НАДО
Электромеханические приводы, освоенные ЗАО «Диаконт», обеспечивают повышенную точность, надежность и мощность перемещения деталей, блоков и целых конструкций за счет применения наиболее передовой компонентной базы. Используемая в них ролико-винтовая передача — наиболее прогрессивный и высокоэффективный способ преобразования вращательного движения в поступательное. Многопарность зацепления обеспечивает большую грузоподъемность при сохранении минимальных габаритов. Использование высокопроизводительных методов прецизионной обработки и технологий упрочнения несущих элементов РВП позволило достигнуть высокого уровня характеристик одновременно с низкой себестоимостью. Кинематическая погрешность меньше 25 мкм на всем диапазоне перемещения. Улучшены массогабаритные характеристики, снижена инерционность системы.

Тел.: (***) ***-**-**, ЗАО «Диаконт». E-mail: *****@*******.com

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗ НИЖНЕГО НОВГОРОДА

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (ННГАСУ)? организованный 23 июня 1930 г., активно развивает научные направления, обладающие инновационным потенциалом: «Технологии производства строительных материалов на основе местных сырьевых ресурсов», «Технологии получения питьевой воды», «Исследование, расчет и проектирование строительных конструкций, зданий и сооружений», «Технологии обезвреживания и переработки отходов», «Технологии монолитного домостроения» и другие.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ПЛОТИНА ДЛЯ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ
Жизнь на Северах почти во всем сложнее обычной. Свою специфику имеют и технологии строительства гидроузлов в криолитозоне, или (более привычно) в зоне вечной мерзлоты. Наиболее экономичными в условиях сурового климата являются плотины из грунтовых материалов. Они привлекают неизменным преимуществом — возможностью использования местных строительных материалов и простотой в технологии возведения, а также круглогодичным циклом производства работ.

Однако простота не всегда гарантия надежности. В российской криолитозоне построено свыше 800 низконапорных гидроузлов, в том числе больше 400 — в Якутии. Основная причина их повреждений — недооценка криогенных процессов в теле плотин, условий теплообмена, температурного режима, физико-технических свойств мерзлых пород. Мерзлота она хоть и вечная, за короткую летнюю оттепель все же успевает расслабиться. Талые воды проникают во все щели и поры. А затем, замерзая, образуют ледяные клинья, преждевременно разрушающие и тело плотины, и сооружения на ней. Так было с каменно-земляными плотинами Колымской, Усть-Илимской ГЭС и многими другими.

Каменно-земляные плотины, как и другие грунтовые плотины в криолитозоне, возводятся по двум технологиям. Плотины мерзлого типа, называемые нефильтрующими, предназначены для эксплуатации только в мерзлом состоянии. Плотина талого типа, фильтрующая, работает в талом состоянии в регулируемом температурном режиме с установкой дорогостоящих колонок мерзлотной завесы. Оба типа имеют свои недостатки и ограничения. К тому же это, так сказать, архетипы, то есть идеальные образцы, что не всегда соответствует реальным природным условиям.

Изобретение ученых «Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета» решает задачу создания конструкции как талой, так и мерзлой грунтовой (каменно-земляной) плотины, обеспечивающей постоянный температурный режим в ядре и переходной зоне со стороны нижнего бьефа при эксплуатации ее в жестких температурных условиях северной строительно-климатической зоны.

Грунтовая плотина (рис.1) содержит противофильтрационное ядро 1, верховую и низовую упорные призмы 2, переходные зоны 3 и 4 между ядром 1 и упорными призмами 2. Ядро 1 плотины состоит из малофильтрующего связного грунта. Упорные призмы 2 выполнены из каменной наброски. Откос низовой упорной призмы покрыт слоем мелкого камня 5. При этом в низовой упорной призме с помощью воздухонепроницаемого экрана 6 создана зона сезонно-активной конвекции 7. Экран 6 выполнен из тонкой прорезиненной ткани или сцементированного камня. Зона сезонно-активной конвекции 7 снабжена ангаром 8 и съемным воздухонепроницаемым покрытием 9, расположенным на низовом откосе. Ангар 8 расположен на гребне плотины.

Чтобы не допустить перемерзания переходных зон 4 плотины со стороны низовой призмы, а также для уменьшения замерзания верхней части ядра 1 плотины предлагается откос низовой каменно-набросной призмы покрывать слоем мелкого камня 5 (карьерная мелочь или песчано-гравийная смесь). Это снизит конвекцию воздуха в низовой призме и тем самым уменьшит глубокое охлаждение призмы в холодный период года.

Для поддержания в талом состоянии переходной зоны в низовой призме с помощью воздухонепроницаемого экрана 6, выполненного из тонкой прорезиненной ткани или сцементированного камня, создается зона сезонной конвекции 7, которая включается в действие в теплый период года. Для этого ангар 8, находящийся на гребне плотины, открывается, а на низовом откосе снимается воздухонепроницаемое покрытие 9. Возникает проточная конвекция в зоне низовой призмы с сезонной конвекцией из крупнозернистой наброски. Кроме того, для усиления проточной конвекции в подэкранной зоне в верхнем ангаре возможно создание разрежения до -1 кгс/см2 (например, с помощью вытяжных вентиляторов). Это разрежение приведет к возникновению эффекта аэродинамической трубы между экраном 6, водой нижнего бьефа в низовой призме и ядром 1 с повышенными скоростями движения воздуха в порах этой «трубы» в нужный теплый период года.

В холодный период года ангар 8 закрывается, дополнительно на низовом откосе устанавливается воздухонепроницаемое покрытие 9, после чего проточная конвекция в зоне низовой призмы 7 прекращается.

Для мерзлой плотины регулирование температурного режима производится как для талой плотины, за исключением того, что ангар 8, находящийся на гребне плотины, открывается в холодный период года, дополнительно на низовом откосе снимается воздухонепроницаемое покрытие 9. В теплый же период года ангар 8 закрывается, дополнительно на низовом откосе устанавливается воздухонепроницаемое покрытие 9. Экран и ангар не позволяют проникать атмосферным осадкам и талым водам в зону «трубы», в результате чего не будет происходить заполнение пор наброски льдом в зонах с отрицательной температурой.

Не будет сублимации льда в порах наброски «трубы» для талой плотины, так как «труба» теплая, внедряющийся в нее атмосферный воздух — теплый. Для мерзлой плотины, наоборот, «труба» холодная, внедряющийся атмосферный воздух еще более холодный, упругость насыщения его ниже, чем воздуха в порах «трубы».

Разработанная конструкция плотины обеспечивает выполнение эксплуатационных требований при более низких затратах при возведении.

На «ВУЗПРОМЭКСПО-2014» проект «Плотина из грунтовых материалов» завоевал 1-е место с присуждением золотой медали в конкурсе инновационных разработок.

Пат. ******. Горохов Е.Н., Горохов М.Е.
Тел.: (***) ***-**-**, Е.Н.Горохов. E-mail: *****@****.ru