ИЖЕВСКИЕ РОБОТЫ

«Лаборатория нелинейного анализа и конструирования новых средств передвижения» создана в Удмуртском государственном университете, при поддержке гранта правительства РФ.

Одно из основных направлений деятельности лаборатории — создание новых надводных и подводных средств передвижения, принципы движения которых основаны на использовании взаимодействия тела с вихревыми образованиями и на изменении динамических либо геометрических характеристик тела. Ученые исследуют динамику и управление сложными робототехническими системами в условиях многофакторного воздействия среды, разрабатывают системы управления и программного обеспечения мобильных роботов.

РОТОРНО-ИНЕРЦИОННЫЙ «КОЛОБОК»

Мобильный и очень маневренный робот, оснащенный движителем, конструкторы назвали сферороботом и предназначили для энергичных перемещений по плоской горизонтальной поверхности. Сферический корпус робота состоит из двух одинаковых полусфер, выполненных из прозрачного материала и присоединенных друг к другу по экваториальной плоскости. Материал сферической оболочки, толщиной 3—4 мм, обеспечивает необходимую прочность при движении сфероробота.

Внутри сферического корпуса в экваториальной плоскости установлены три электромеханических привода с маховиками, таким образом, что оси маховиков расположены под углом 90° по отношению друг к другу. Движение сфероробота происходит за счет создания инерционной силы при обеспечении ускоренного движения роторов, расположенных внутри сферы. Управление осуществляется с персонального компьютера. В ручном режиме оператор задает скорость и направление вращения каждым ротором, в зависимости от которых сфероробот выполняет движение. Если управление автоматическое, то, получив координаты места назначения в зависимости от его положения и ориентации, «колобок» перемещается по управляющим воздействиям, рассчитанным микропроцессорным устройством управления, и корректируя путь по реальным обстоятельствам. Максимальная скорость 0,5 м/с.

«КОЛОБОК» С ОМНИ-ДВИЖИТЕЛЕМ

Тот же прозрачный сферический корпус. А внутри оболочки размещена омни-тележка с омни-колесами, установленными на валах шаговых двигателей. Оси омни-колес в проекции на опорную пло­скость расположены под углом 120°.

Напомним, омни-колесо позволяет существенно упростить кинематическую схему робота, избавиться от рулевого управления и при этом сохранить точность и плавность поворотов.

Эти колеса имеют интересную конструкцию. Расположенные в два ряда ролики разрешают свободно совершать движения вбок. В связи с этими особенностями омни-колеса находят широкое применение в робототехнике, позволяя создать устройство, свободно передвигающееся в любом направлении без необходимости поворотов. Так, робот может перемещаться вперед, а потом резко поехать влево или вправо, по диагонали. Расположив три омни-колеса треугольником можно получить самые интересные варианты движений в любом направлении, с любым вращением, почти как НЛО.

Движение сфероробота происходит за счет создания движущей силы (момента) при вращении омни-колес тележки. Омни-колеса опираются роликами на внутреннюю поверхность сферической оболочки и, отталкиваясь от нее, вызывают качение сферы по наружной опорной поверхности. Главной особенностью омни-движителя является то, что он способен осуществлять так называемое всенаправленное движение. Направление движения тележки внутри сферы и самой сферы по опорной поверхности определяется соотношениями скоростей и направлений вращения омни-колес. Сфероробот с омни-движителем способен выполнять сложные движения на плоскости, отрабатывать траектории движения, которые для других типов движителей являются невозможными. В любой точке траектории может изменить направление движения на любое другое.

Управлениеи в этом случае осуществляется с персонального компьютера, как в ручном, так и в автономном режимах.

Тел./факс (****) **-**-**. E-mail: ***@ics.org.ru

http://***.ics.org.ru

ИЗОБРЕТЕНО В ТЮМЕНИ

Тюменский государственный нефтегазовый университет (ТюмГНГУ) — единственный от Урала до Тихого океана, готовящий специалистов по всему спектру направлений стратегически важной для страны нефтегазовой отрасли. Университет привлекает будущих работодателей к процессу обучения и оценки уровня подготовки выпускника. Студенты проходят практику на предприятиях-партнерах, готовят выпускные дипломные работы по материалам и проблемам конкретного производства. По поддержанным грантам губернатора Тюменской области ТюмГНГУ является лидером среди вузов и научных организаций региона.

КОНТРАСТНЫЙ ДУШ БЕЗ ВОДЫ

Популярность сосудистой терапии банными омовениями известна, а польза неоспорима. Вот только доступность их как-то сокращается. Подмена хорошей баньки тривиальным душем явно проигрывает и в качестве, и в удовольствии.

ООО «Криобиотех» в содружестве с Тюменским государственным нефтегазовым университетом ведет разработки в области использования физических методов воздействия, расширяя диапазон терапии различных заболеваний. Преимуществом их применения является отсутствие лекарственной зависимости, побочного действия на ткани и органы, усиление действия ряда лекарственных средств.

Впрочем, и банная оргия, и душевая процедура — это целое дело. Потакая современной торопливости и лености, ученые создали прибор, облегчающий наши хлопоты о своем здоровье.

Механизм действия предлагаемого термоэлектрического устройства основан на работе модулей Пельтье, способных быстро нагреваться и охлаждаться. Блок управления с микропроцессором и выносной модуль разобщены. Программное обеспечение откалиброванных режимов работы, порядок смены температурных фаз и длительность воздействия, стимулирующие иммунную систему в заданном направлении, являются приоритетом ноу-хау. Возможность присоединения к ПК создает основу для накопления баз данных заданных параметров.

Контрастное термическое воздействие тренирует сердечно-сосудистую, нервную системы, оказывает влияние на эндокринную и иммунную системы. Попеременное сужение и расширение сосудов, подобно насосу, активно стимулирует движение крови по сосудистому руслу, улучшая кровоснабжение органов и тканей, усиливая обменные процессы, освобождая организм от шлаков и продуктов обмена.

При разработке устройства были учтены требования безопасности при работе с живыми организмами. Температурный диапазон исключает возможность температурного повреждения покровных тканей. Быстрота и точность изменения температурных режимов позволяет проводить исследования влияния температурного фактора на физиологические характеристики живых систем в широком диапазоне температурных колебаний.

С новым прибором можно подобрать оптимальный режим для конкретной ситуации. Если вы еще не очень морж, а только немножко интересуетесь, можно начать с щадящих перепадов.

Верхняя температура диапазона регулирования - 45°С, а нижняя - 5°С. Максимальная скорость нагрева/охлаждения около 2°С/с. Пока речь идет о возможности локального термоэлектрического воздействия с запрограммированными данными на отдельные части тела человека с целью стимуляции иммунофизиологических параметров организма. Возможно, в будущем сможем и целый костюм примерить.

СВОЙ ЙОД ДЕШЕВЛЕ

Малое инновационное предприятие ООО «Тюменская сырьевая компания», партнер Западно-Сибирского инновационного центра, занимается разработкой и внедрением новых технологий в выпуске йода и его производных. Годовая потребность в минерале около 1,5 тыс. т. Пока гром не грянул, закупали за рубежом. Сейчас нашлись свои богатые сырьевые источники на юге Тюменской области, где термальные воды Ялуторовского месторождения содержат достаточное количество йода для его промышленной добычи.

Ученые предложили принципиально новый способ извлечения йода без использования дорогостоящих ядовитых химических реагентов и значительных затрат электроэнергии. Суть метода заключается в поглощении йода ионообменником в реакторе, где идет одновременно процесс безреагентного окисления йода и его сорбция на анионите. Короче говоря, классический электролиз. Конечным продуктом будут кристаллический йод и йодистые соли.

По оригинальной технологии уже создан опытный образец йододобывающей установки, который прошел испытания на скважине № 10п в Ялуторовском районе Тюменской области.

Существуют аналоги мини-установок, извлекающих йод из морских вод в Мексике и в Эмиратах по принятым в мировой практике технологиям. Принципиальным отличием от существующих аналогов является то, что тюменская установка подключается непосредственно к скважине, т.е. не требуется строительство крупного завода. Установка может быть в мобильном либо в модульном исполнении, а материалы — пропилен и фторопласт, что в 2—3 раза снижает капитальные затраты на изготовление. Внедрение оригинальной безреагентной технологии получения йода позволяет снизить на 50% расходы на сырье и материалы и не требует мощных очистных сооружений для очистки промышленных стоков.

На основе проведенного технико-экономического обоснования для йодобромных вод Черкашинского участка Тюменского месторождения определены перспективы практического использования новой технологии. Себестоимость тонны йода, добытого по безреагентной технологии, составляет 577622 руб., тогда как по традиционной технологии — 817372 руб. Таким образом, у проекта существуют все предпосылки успешной коммерциализации. К основным потребителям конечного продукта можно отнести фармацевтические компании, производителей электроники, рентген-аппаратов, бактерицидных средств для ветеринарии и др.

Сибиряки планируют наладить серийный выпуск малогабаритных йододобывающих установок, работающих по экологически чистой технологии, на воде с содержанием йода от 10 мг/л; для добычи йодистых солей калия и натрия, кристаллического йода, «йод-протеина».

Тел. (****) **-**-**, Тюменский государственный нефтегазовый университет. E-mail:********@gmail.com

НОВОСТИ ИЗ ТОМСКА

Правительство России выделило 12 млрд руб. на 2015 г. для поддержки ведущих университетов страны, в число которых входят Томский политехнический и Томский государственный университеты, для повышения их конкурентоспособности среди мировых вузов, сообщается на сайте правительства РФ.

В 2013 г. оба вуза вошли в 15 ведущих российских университетов, которым выделяется дополнительное финансирование. За прошедший год ТГУ и ТПУ продвинулись вперед в реализации своих «дорожных карт» и улучшили позиции в международных и российских рейтингах.

ЦВЕТНАЯ ДИАГНОСТИКА

Сотрудники факультета инновационных технологий Томского государственного университета получили в КНР международный патент на изобретение «Способ диагностики состояния органов человека или животного и устройство для его осуществления»

Программно-аппаратный комплекс неинвазивно диагностирует состояние пациента, анализируя цветные изображения поверхности разных участков тела. В клинической практике устройство позволит распознавать патологические состояния, в том числе и онкологические, на ранних стадиях их развития.

На мировом рынке медицинской техники существует достаточное количество устройств, обеспечивающих визуализацию органов пациента. Тем не менее изобретение ученых ТГУ, по сравнению с аналогами, настолько меньше по размерам, что делает его мобильным. Кроме того, в отличие от существующих аналогов, управлять прибором можно с персонального компьютера либо ноутбука, подключенного к общебольничной информационной или телемедицинской системе. Так что можно при необходимости прикрепить результаты исследования пациента к его электронной истории болезни или направить их более опытному специалисту для консультации. Разработка ученых ТГУ в 2011 г. была награждена дипломом первой степени и золотой медалью Второго кубка мира по изобретениям в области компьютерных технологий (г. Гаосюн, Тайвань). Запустить устройство в серийное производство планируется в 2015 г.

Правообладатели патента — профессор Владимир Сырямкин и ООО «Диагностика +».

Как сообщает сайт ТГУ, Международная академия информатизации присвоила высшее звание «Международный изобретатель» доктору технических наук, профессору, зав. кафедрой управления качеством факультета инновационных технологий ТГУ Владимиру Сырямкину. Диплом и золотая медаль «Международный изобретатель» вручены Владимиру Ивановичу в Москве. Профессор Сырямкин, академик МАИ, лауреат премии правительства в 2012 г. в области информационных технологий, имеет больше 100 патентов и авторских свидетельств на изобретения.

КОЛЛЕКЦИЯ ИЗ МАТИ

МАТИ — Российский государственный технологический университет им. К.Э.Циолковского (МАТИ) — современный многопрофильный технологический университет, специализирующийся на материаловедении, создании композиционных материалов, технологиях обработки материалов, системотехнике, информационных технологиях, приборостроении, радиоэлектронике. Активно участвует в создании изделий машиностроения, аэрокосмической и ракетной техники.

Коллективом МАТИ разработана широкая номенклатура изделий как наземного, так и бортового применения. Большинство из них обладает параметрами на уровне мировых производителей либо более высокими. Ряд изделий не имеет аналогов в мире. Так, кафедра «Материаловедения» представила последние разработки изделий для медицины из никелида титана с эффектом памяти формы. Ювелирный расчет соотношения компонентов и отработанная технология гарантируют максимальную приживаемость эндопротезов и хорошую их функциональность. Тут не только относительно простые скрепки для разрушенных костей, но и сложные — например, фрагменты позвоночника.

Другая интересная разработка представляет элементы эндопротеза бедренного и коленного компонентов из титановых сплавов. Своими уникальными характеристиками они обязаны инновационным технологиям водородной обработки и вакуумно-ионного плазменного азотирования.

Там же, в МАТИ, создана беспроводная энергонезависимая сенсорная сеть для непрерывного мониторинга состава газовой среды, контроля выбросов вредных веществ и предупреждения экологических катастроф. Сеть состоит из беспроводных газовых датчиков и беспроводного координатора сенсорной сети.

Экспериментальный пруток жаропрочного сплава на основе интерметаллида титана — тоже родом из МАТИ.

Тел.: (***) ***-**-**, Скворцова Светлана Владимировна, МАТИ

http://www.****.ru

ВИБРООПОРА — МЯГКАЯ И НАДЕЖНАЯ

Адаптивная виброопора, сконструированная авторским коллективом под руководством д.т.н., профессора кафедры математикиНижегородского государственного архитектурно-строительного университетаБ.А.Гордеева, предназначена для демпфирования колебаний силовых агрегатов транспортных средств, стационарных энергетических установок, снижения уровней вибрации в про­изводственных и гражданских зданиях.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к гидравлическим виброопорам, применяемым для демпфирования вибраций, создаваемых работающими силовыми агрегатами транспортных средств и стационарных энергетических установок, и для демпфирования ударных перегрузок. Целью изобретения является улучшение демпфирующих характеристик гидроопоры во всем рабочем диапазоне частот, снижение акустического шума.

При воздействии на опорную плату 4 (см. рис.) статической нагрузки от закрепленного на ней силового агрегата транспортного средства или иного виброактивного агрегата стационарной энергоемкой установки эластичная обечайка 2 деформируется и объем рабочей камеры 3 несколько уменьшается. Давление демпфирующей жидкости, заполняющей внутренние полости гидроопоры, обладающей электрореологическими и магнитореологическими свойствами, повышается не только в рабочей 3, но и в компенсационной 10 камерах. Объем компенсационной камеры за счет несжимаемости жидкости увеличивается на ту же величину, на которую уменьшается объем верхней рабочей камеры благодаря деформации гофрированной мембраны 11. При действии на опорную плату гидроопоры знакопеременной динамической нагрузки, направленной, допустим, вертикально вниз в первом полупериоде, внутреннее давление в рабочей камере еще больше возрастает. Верхняя часть разделительной перегородки 5 деформируется, и так как она выполнена в виде пьезоэлектрической пластины, на ее обеих поверхностях возникают разнополярные электрические заряды, которые действуют на поток рабочей жидкости, изменяя траекторию взвешенных в ней биполярных частиц. При этом расходуется дополнительная энергия внешнего источника вибросигнала и улучшаются демпфирующие характеристики гидроопоры. Вследствие возникшей разности давлений в рабочей 3 и компенсационной 10 камерах масса рабочей жидкости с взвешенными в ней частицами, обладающими магниторелогическими свойствами, распределенная в рабочей камере, начинает через дроссельные отверстия 9, выполненные в гофрах 8 магнитострикционных диафрагм 7, поступать в промежуточную полость 6, расположенную в перегородке 5. Причем отверстия в гофрах смещены по отношению к отверстиям в верхней части перегородки 5 на угол 90° или больше. Выполнение дроссельных отверстий в эластичных гофрах позволяет избежать кавитационных явлений.

Массы магнитострикционных диафрагм различны, гофры, соединяющие эти диафрагмы с корпусом гидроопоры, выполнены различной жесткости. Магнитострикционные диафрагмы настроены на различные частоты электромагнитного резонанса, расстояния между этими диафрагмами выполнены кратными половине длины волны, излучаемой верхней из них, давление парциальной смеси газов в газовой камере выше атмосферного. Разработанная виброопора является адаптивной, самонастраивающейся. Это достигается за счет применения магнитореологического заполнителя.

Стендовые испытания показали, что демпфирующие характеристики виброопор из Нижнего на 3—4 дБ выше, чем у их аналогов ведущих мировых фирм, во всем частотном диапазоне испытаний, а резонансная частота при одинаковых нагрузках на 15 Гц ниже.

Рынок изделия огромный. Это предприятия железнодорожного транспорта, метростроения, градостроительной деятельности, автомобилестроения, судостроения, авиастроения. Промышленные предприятия, предприятия по выпуску стационарных и мобильных силовых агрегатов, транспортных средств. Например, «РусГидро», «Росатом», «Холдинг МРСК», «Акционерная компания по транспорту нефти «Транснефть», «Российские железные дороги».

Пат. на п.м. 127847.

На ВУЗПРОМЭКСПО-2014 «Адаптивная гидравлическая виброопора» завоевала 2-е место в конкурсе инновационных разработок с присуждением серебряной медали.

Тел.: (***) ***-**-**; (***) ***-**-**,Гордеев Борис Александрович. E-mail:*****@mail.ru

ТЕ ЖЕ ПУЗЫРЬКИ, ТОЛЬКО ИЗ МЕТАЛЛА

Макет мехатронной системы для получения микро/макросфер и оболочек из расплавов металлов сконструировал Михаил Петров, к.т.н., доцент Московского государственного машиностроительного университета.

В основе реализуемой технологии лежит эффект формоизменения металлического расплава в его переходном состоянии, когда твердая и жидкая фазы непродолжительное время существуют вместе. Процесс немного напоминает детскую забаву с выдуванием мыльных пузырей. Оборудование осуществляет точное дозирование металлического расплава и его подачу с определенной скоростью к соплу форсунки в виде капли. Сам расплав на этой стадии обладает небольшим поверхностным натяжением.

Газ, поступающий через подводящую иглу, расположенную напротив сопла форсунки, формирует равномерную внутреннюю поверхность капли, образуя сначала незамкнутую оболочку. При отделении оболочки от основного объема происходит ее закручивание в результате действия опрокидывающего момента от сил тяжести и инерции течения формующего газа. В результате открытая часть оболочки закрывается.

В зависимости от комбинации технологических параметров производственная программа может быть ориентирована на производство микросфер, макросфер и оболочек. В качестве исходного материала могут быть использованы расплавы таких металлов, как алюминий, магний, титан, а также сплавов на их основе. Помимо комбинации технологических параметров возможна замена формообразующей части (форсунки) для увеличения производительности оборудования или производства других изделий, например сплошной или пустотелой металлической нити. Такой подход позволяет заменить традиционные технологии диспергирования, в которых используются высотные башни свободного падения.

Область применения микро-, макросфер весьма обширна и зависит от их геометрических характеристик, а также физических (плотность, теплопроводность) и механических (предел прочности, предел текучести) свойств. Их можно использовать для изготовления композитных материалов с упрочняющим металлическим волокном или сферическими пустотелыми частицами, а также для производства ячеистых материалов и композитов на их основе с металлической или полимерной матрицей. Можно делать мишени для проведения термоядерного синтеза. Для этого требуются микросферы, выполненные с очень высокой геометрической точностью.

Разработанная технология позволяет получать микро-, макросферы, размером от 0,5 до 3 мм из алюминиевых и магниевых сплавов. Технология основана на прямой экстракции сфер из расплавов металлов/сплавов таким образом, что формирование оболочки происходит у сопла форсунки без необходимости инициирования механизма распада струи жидкости, основанного на эффекте Релея, то есть без проведения диспергирования жидкости. Оборудование для реализации данной технологии более компактно, чем традиционное.

Микро-, макросферы образуют новые классы конструкционных материалов (ячеистого или композиционного типа), которые могут быть использованы в общем машиностроении, самолетостроении, космонавтике, судостроении, медицинской технике.

Тел.: (***) ***-**-**,  Петров Михаил Александрович. E-mail: ****, http://www.****.ru

ВОДА ИЗ ВОЗДУХА

Специалисты Вологодского государственного университета решили проблему обеспечения питьевой водой туристов, охотников, бойцов МЧС и армейских спецподразделений, население районов с засушливым климатом.

Компактный, легкий переносной прибор (фото 2) способен производить питьевую воду из атмосферного воздуха, влажность которого значительно ниже 100%. Оригинальный способ включает охлаждение воздуха до температуры превращения влаги из жидкого состояния в твердое, осаждение ее на конденсаторе с последующим оттаиванием, нагревая его пластины. Конденсатором может быть, например, теплообменник на холодной поверхности блока термоэлементов, пластины которого нагреваются путем изменения полярности напряжения, подаваемого на блок термоэлементов.

Перед охлаждением поток воздуха предварительно ионизируют, а осаждение влаги производят на пластинах конденсатора, находящихся под электрическим потенциалом. Предварительная ионизация потока воздуха, например, отрицательными зарядами, а затем прохождение ионизированного воздуха вдоль холодных (t=0ч-40°C) пластин конденсатора с электрическим зарядом противоположного знака способствуют более интенсивной диффузии паров воды к поверхности пластин конденсатора и осаждения их на пластинах.

Из экспериментальных данных известно, что при подаче электрического потенциала на пластины конденсатора увеличивается смачиваемость их поверхности, что также способствует более полному извлечению влаги из потока воздуха. Процесс осаждения твердой фазы чередуют с оттаиванием через определенные промежутки времени, а воду собирают в емкость-накопитель. Изобретение обеспечивает повышение производительности по объему замораживаемой влаги из воздуха, снижение энергетических затрат.

В ходе эксперимента через пластины теплообменника, охлаждаемые блоком термоэлементов мощностью 70 Вт, прокачивали поток атмосферного воздуха (расходный объем 2 л/с или 0,12 м3/мин). Поток воздуха ионизировали посредством ионизатора (u=10000ч30000 V), а на пластины теплообменника подавали противоположный заряд (u=+10ч15 V). По мере осаждения твердой фазы на пластинах в течение 30—40 мин полярность напряжения на блоке термоэлементов меняли на противоположное. Пластины нагревались в течение 1—2 мин, превращая лед в воду. За 5—6 ч собирали 400ч600 мл чистой прохладной воды из атмосферного воздуха.

Тел. (****) **-**-**, Вологодский государственный университет (ВолГУ), www.****.***.ru