Четыре студента и один аспирант ТГУ поборются за победу во Всероссийском инженерном конкурсе. Организаторы этого соревнования молодых специалистов ежегодно со всей страны получают работы, которые помогают в решении актуальных производственных, технических и экономических задач. Проекты представителей ТГУ, прошедшие в полуфинал, не стали исключением.

Так, четверокурсница института инженерной и экологической безопасности Анастасия Болтунова придумала, как минимизировать экономический ущерб от ликвидации пожара на складе и повысить эффективность системы пожаротушения. В качестве примера она использовала склад готовой продукции завода «Тольяттикаучук», на котором Анастасия работает специалистом по противопожарной профилактике. В результате исследования Анастасия Болтунова доказала малую эффективность установленной на её предприятии системы пожаротушения. Дело в том, что при возгорании нынешняя система защиты активируется полностью, заливая водой всё вокруг. Получается, что продукция, которая не сгорит в пожаре, окажется непригодной к использованию из-за попавшей в неё воды. Исправить ситуацию можно, поменяв систему пожаротушения, – уверена Анастасия Болтунова.

– Там [в ООО «Тольяттикаучук»] стоит дренчерная система пожаротушения. Она расходует больше воды, а мы (Анастасия Болтунова и её научный руководитель – старший преподаватель института инженерной и экологической безопасности ТГУ Максим Агольцев. – Прим. ред.) предлагаем другую систему пожаротушения – спринклерную. Она затрачивает меньше воды и выгоднее для «Тольяттикаучука». Дренчерная установка срабатывает по всей площади помещения, а спринклерная – именно в очаге возгорания. Она реагирует и даёт сигнал, после чего вода тушит именно то место, откуда идёт сигнал.

Своё исследование студентка института инженерной и экологической безопасности Анастасия Болтунова намерена продолжить, чтобы затем предложить администрации завода «Тольяттикаучук» модернизировать защиту склада готовой продукции.

Автором ещё одного проекта, который призван сделать жизнь людей лучше, является представитель института машиностроения ТГУ, четверокурсник Леонид Вершинин. Он создал новый способ получения никель-титанового сплава с помощью двухдуговой наплавки, а также стенд, необходимый для применения этой новой технологии. Её преимущество в том, что скорость изготовления деталей увеличивается, а стоимость работ – снижается. Процесс наплавки выглядит так: деталь, которой необходимо наплавить дополнительный слой металла, закрепляется на наплавочном посту, размером с обеденный стол. Затем приходит в движение подвижная часть установки, которая и наплавляет поверхностный слой металла с помощью двух проволок, – пояснил в интервью «Толк радио» Леонид Вершинин. По его словам, полученный в результате сплав можно использовать, например, в медицине – при изготовлении имплантов и протезов.

– То, на что наплавляется, сделано из титана, но наплавляется никелевая проволока и титановая проволока, чтобы сделать слой из нитинола. Нитинол – это сплав никеля и титана. Никеля 55 %, а титана 45 %. И этот сплав обладает эффектом памяти формы, то есть если проволоку из этого сплава изогнуть, а потом нагреть, она примет прежнюю форму. Этот эффект используется для имплантов, которые вставляются в челюсть. Зуб крепится на имплант и зажимается с помощью усиков. Они зажимаются, вставляются и от нагрева человеческого тела расширяются и закрепляются в челюсти.

Никель-титановые сплавы полезны в самых разных производствах, поэтому выводам студента ТГУ после завершения всех испытаний смогут порадоваться не только в медицинском сообществе, но также в нефтегазовой, автомобильной промышленности и даже в сельском хозяйстве.

Снизить стоимость работ, при этом сделав их безопаснее, смог одногруппник Леонида Вершинина Юрий Исаков. Он исследует процессы и разрабатывает технологию аргонодуговой наплавки купридов титана. Наплавка здесь происходит по похожему принципу: деталь помещается на наплавочный стенд, а горелка с неплавящимся электродом и механизмом подачи двух присадочных проволок из меди и алюминия приводятся в движение с одновременной подачей проволок в сварочную ванну. В результате наплавки интерметаллид куприда титана повышает прочность, жаро- и износостойкость готового изделия, а также снижает риск появления трещин. Все эти эффекты могут быть полезны при изготовлении металла для агрессивной среды. Из него в дальнейшем можно произвести, например, цистерну для перевозки агрессивного вещества, использовать в авиационном или литейном производстве, – рассказал в интервью «Толк радио» Юрий Исаков. По его словам, разработанный в ТГУ способ аргонодуговой наплавки повышает прочностные характеристики, позволяет варьировать химический состав сплава в зависимости от необходимых технологических характеристик, а также удешевляет способ наплавки по сравнению с существующими аналогами.

– В принципе аргонодуговая наплавка применяется, но именно такого легирования, которое мы сейчас производим, пока ещё нет. Мы можем варьировать химический состав с помощью аргонодуговой наплавки: допустим, если необходима более высокая жаростойкость, можем добавить больше алюминия. Мы провели сравнительный анализ с известными способами и выяснили, что эти способы трудоёмки: необходимо сложное и достаточно дорогое оборудование. И мы предложили свой способ, который использует традиционную аргонодуговую установку, обычный источник питания и механизм подачи проволоки – это намного дешевле и проще.

В данный момент Юрий Исаков испытывает различные образцы металлов. Как только этот процесс будет завершён, исследователь разработает единую технологию наплавки, которую можно применять в авиапромышленности и литейном производстве.

Для нефтепромышленности, а также при изготовлении высокоточных станков будет полезно новшество аспиранта института машиностроения ТГУ Кирилла Семёнова. Он придумал, как «предсказать» распределение деформаций в детали цилиндрической формы после её изготовления. Обычно для этого свежесозданное изделие подвергают термообработке – чтобы убрать деформацию детали, которая неминуемо возникает при её изготовлении.

Термообработка деталей – процесс, актуальный практически для любого производства. С помощью нагрева и охлаждения меняются строение и структура металла, а деформация и напряжение детали «уходят». Но у такой технологии есть минус – нагреванием удаётся победить далеко не все деформации.

Частично решать данную проблему уже научились, но только с плоскими деталями, а вот металлические изделия цилиндрической формы до недавнего времени оставались в тени. Кирилл Семёнов устранил пробел. Он создал методику и устройство, с помощью которых можно «предсказать» распределение деформаций в детали ещё до термической обработки.

– Суть данного проекта – метод оптического контроля, который позволяет выявить распределение полей деформации во время термической обработки. Проще говоря, деталь до и во время термической обработки фотографируется высокоскоростными камерами, и на выходе мы получаем изображение с полями распределения деформации, то есть показываются самые деформированные и слабые места в деталях. Эта информация позволит подобрать правильные режимы термической обработки для изготовления детали. Мы стараемся управлять процессом термообработки, тем самым уменьшая воздействие данных зон (зон, где возникают деформации. – Прим. ред.) на всё состояние детали. С помощью данного метода оптического контроля мы можем спрогнозировать местоположение очагов возникновения деформации, чтобы изменить процессы термообработки температурой, или можем выпрямить заготовку.

Благодаря гранту Российского фонда фундаментальных исследований, высокоскоростные камеры у Кирилла Семёнова уже есть. В данный момент с их помощью молодой учёный продолжает свою научную деятельность, чтобы сделать процесс распознавания деформаций непрерывным. В этом случае съёмка детали, обработка результатов и процесс изготовления будут идти параллельно в реальном времени.

Ещё одну технологию для «предсказания» неисправности предложил четверокурсник института химии и энергетики ТГУ Владислав Чиндин. Он занимается разработкой алгоритмов раннего определения аварийных режимов работы силового трансформатора. С помощью компьютерной программы, которую создаёт студент, можно предотвратить короткое замыкание и другие неисправности трансформатора, который используется для подачи электричества.

Уже четыре года Владислав Чиндин изучает, что происходит с трансформаторами при внештатных ситуациях. Данные он собирает преимущественно из научных статей. После обобщения найденной информации молодой человек хочет «скормить» её компьютерному алгоритму – чтобы система смогла рассчитать и предсказать аварийную ситуацию ещё до того, как та произошла. Благодаря программе Владислава Чиндина, промышленные предприятия, больницы и жилые дома не останутся без электричества. По словам студента, сейчас агрегированной информации о случившихся с трансформатором происшествиях мало, и самый достоверный способ спрогнозировать поломку – обследовать масло трансформатора. При замыканиях в нём образуются различные газы, которые помогают понять, что в трансформаторе произошла поломка. А алгоритм Владислава Чиндина будет предсказывать неисправность по другому принципу. Сначала программа рассчитает номинальную частоту напряжения трансформатора, затем сопоставит её с загруженными в систему данными о поломках других трансформаторов и сможет предупредить о неисправности заранее. Похожую технологию на своих ленточных конвейерах применяет немецкий конгломерат электроники Siemens. Блок управления от этой компании использует в своей работе исследователь из ТГУ, пытаясь адаптировать немецкую технологию под свои задачи. Для этого Владислав с помощью научной литературы изучает, как меняется частота трансформатора при аварийных ситуациях. Но, конечно, сбора только теоретических данных для создания программы мало.

– Получение базы данных по всем повреждениям – той базы, которую мы собираем, – весьма своеобразно. Если переговоры пройдут успешно, то, может быть, «Тольяттинский трансформатор» захочет поделиться с нами результатами опытов на короткое замыкание. При производстве они [ООО «Тольяттинский трансформатор»] должны проводить ряд испытаний, и если они их проводят так, как мы предполагаем, и так, как нам хочется, и если они ещё захотят дать нам эти данные, то можно будет их встроить [в работу]. Обязательно нужен этап именно тестирования на реальных трансформаторах и сбор данных именно с них, потому что, когда мы напишем минимальный алгоритм, который бы это всё [состояние трансформатора и возможные сбои в его работе] отслеживал или который бы принимал все эти данные, хотя бы снимал их с него [с трансформатора], то будет попроще.

Какую оценку дадут разработке Владислава Чиндина и других представителей ТГУ члены жюри Всероссийского инженерного конкурса, узнаем в апреле. Полуфинал пройдёт на базе Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ». А уже в июне объявят имена победителей престижного конкурса для технарей.