Актуальное

Быстрые разумом: об изобретениях молодых инженеров

Прогноз Михаила Ломоносова, сделанный им почти три века назад, “что может собственных Платонов и быстрых разумом Невтонов российская земля рождать”, оказался верным. Российское студенчество “быстро разумом” и способно не только изобретать, но и внедрять новинки техники, облегчающие жизнь человеку XXI века.

Масс-спектрометр
В одном приборе удалось объединить два вида исследований
(Чтобы увеличить, кликните на фото)

Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, более известный в народе, как «Фонд Бортника», десятый год реализует программу «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («УМНИК»), победители которой получают грант 400 000 рублей на проведение научно-исследовательских работ с целью внедрения их результатов в хозяйственный оборот.

За это время в программе приняли участие более 105 670 молодых инноваторов, около 15 000 получили гранты. Интересно отметить: в числе победителей – 670 петербургских студентов и аспирантов.

Все 10 лет Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ «ЛЭТИ») принимает участие в программе, на базе вуза проводятся полуфинальные мероприятия по отбору номинантов.

Руководитель молодежного инновационного центра СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Наталья Фомина рассказала, что изначально в программе «УМНИК» участвовали в основном аспиранты и молодые ученые университета, а в последние годы стали вовлекать в программу и студентов. С 2007 года более 100 представителей СПбГЭТУ «ЛЭТИ» признаны победителями и получили финансирование по программе. По этому показателю университет входит в тройку лидеров наряду с Политехническим университетом Петра Великого и Университетом ИТМО. В весеннем финале 2016 года молодые ученые ЛЭТИ заняли первое место в Санкт-Петербурге. Таких показателей удалось добиться благодаря организации в университете системы обучения и отбора талантливой молодежи, а также наличию организационной и информационной инфраструктуры.

В дальнейшем победители программы «УМНИК» могут участвовать в конкурсе программы «СТАРТ», победители которого имеют возможность в течение трех лет получить до 9 млн рублей на организацию производства нового товара, изделия, технологии или услуги с использованием результатов собственных научно-технических и технологических исследований.

Фонд поддерживает молодых ученых в следующих направлениях: приборы и аппаратные комплексы (самое популярное, 30% разработок), информационные технологии (23%), новые материалы (17%), медицина будущего (16%), биотехнологии (14%).

Мы представим несколько проектов, часть из которых уже реализована и приносит разработчикам доходы. Есть хорошие перспективы и у других участников программы.

Прибор в основе предприятия

В первом потоке конкурса «УМНИК» сотрудник кафедры лазерных измерительных и навигационных систем Евгений Бохман предложил разработку измерительного прибора нуль-индикатора-автоколлиматора. Сегодня цифровые автоколлиматоры – высокоточное измерительное средство лабораторного типа, предназначенное для использования на оптических производствах, а также для проведения экспресс-анализа угловых параметров деталей и аттестации различных угловых мер (полированных призм из стекла и металла) выпускает созданная Евгением Бохманом компания «ИНЕРТЕХ».

Соучредителем предприятия является СПбГЭТУ «ЛЭТИ», так как разработка до коммерческого образца была доведена на кафедре в вузе. Помимо прибора компания выпускает цифровой и лазерный гониометры, микромеханический инерциальный измерительный модуль (ИИМ) и малогабаритную бортовую автономную систему диагностики рельсового пути (МБАСД РП), в основе которой лежит ИИМ. Все приборы уникальны.

МБАСД РП предназначен для внедрения на регулярно курсирующие железнодорожные составы для обеспечения оперативного контроля параметров состояния рельсовой колеи (просадки, уклон, уровень, перекосы, кривизна).

Система способна существенно повысить уровень безопасности движения железнодорожного транспорта за счет проведения экспресс-анализа текущего состояния рельсового пути и сопоставительного анализа с предыдущими проходами конкретного участка.

Отличительной особенностью МБАСД РП является использование ИИМ, устанавливаемых непосредственно на буксовые крышки тележки, что позволяет контролировать динамические процессы в системе «колесо – рельс» и вычислять траектории движения колесных пар тележки, на основе которых рассчитываются характеристики геометрии рельсового пути.

И дерево можно ковать

Ассистент кафедры электроакустики и ультразвуковой техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алена Вьюгинова разработала программный комплекс для моделирования многоволновых осесимметричных ультразвуковых технологических волноводов. Сейчас она возглавляет компанию «Ультранид» (на компанию зарегистрирована торговая марка «Кованая древесина»), которая не только предлагает на рынок оборудование для ультразвуковой обработки древесины, но и готовые изделия. Проект в 2011 году был признан победителем программы Фонда содействия инновациям «УМНИК на СТАРТ».

Суть инновации в том, что плотность поверхности древесины при таком методе обработки повышается втрое, тем самым улучшаются потребительские свойства любого деревянного изделия. Это чрезвычайно важно, например, при производстве напольных покрытий.

Повышая плотность поверхностного слоя, оборудование одновременно позволяет создавать эффект полированной поверхности. Уникальность технологии в том, что она осуществляется в один этап на станке проходного типа и является экологически чистой: при обработке изделие подвергается воздействию мощных ультразвуковых колебаний и давления, при этом нет ни нагрева, что значительно снижает энергозатраты, ни пропитки химическими составами.

Впрочем, при необходимости станок можно дооснастить модулем пропитки с применением ультразвука (речь идет о так называемой ультразвуковой пропитке), при этом технология останется одноэтапной. Эти две разработки коммерциализированы, запущены в серию и приносят доход не только изобретателям, но и городу – в виде налогов.

Биотехнологии на службе

В прошлом году к. т. н., доцент СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Александр Красичков учредил малое инновационное предприятие «Биоинтех» для внедрения еще одной разработки университета – «Программы классификации кардиокомплексов», которая позволит установить защиту миокарда человека от ишемического повреждения.

Основной акцент разработчики сделали на предельную помехозащищенность и достоверность сигнала тревоги о надвигающемся эпизоде ишемического заболевания сердца.

Лаборатория
“Фонд Бортника” уже 10 лет реализует программу “Участник молодежного научно-инновационного конкурса”
(Чтобы увеличить, кликните на фото)

За разработку методики автор Александр Красичков в 2013 году получил премию и медаль Эйлера. Теперь компания под его руководством в сотрудничестве со специалистами ФГБУ «СЗФМИЦ им. В. А. Алмазова» занимается ее совершенствованием, другими словами, уменьшением габаритов и увеличением продолжительности автономной работы, а также внедрением устройства в медицинскую практику.

Суть программы в том, что при сокращении времени обследования (мониторирования) сердца у пациента значительно повышается эффективность детекции ишемии миокарда. Болезнь (ишемия и жизнеугрожающие аритмии) выявляется на ранних стадиях, что позволяет использовать прибор при тренировках спортсменов и снижает риск необратимого повреждения миокарда, приводящего к инвалидности или внезапной смерти. Причем при этом не требуется участия врача.

Миниатюрный прибор самостоятельно анализирует электрокардиосигналы и с помощью Bluetooth передает обработанный материал на мобильный телефон пациента. Специальное приложение при отклонениях в работе сердца подает сигнал тревоги, а в случае необходимости может предупредить врачей.

Приборы суточного мониторирования сердца уже давно используются в медицине. Однако анализ данных с этих приборов трудоемкий, занимает много времени и не всегда точен из-за обилия шумовых помех. Предлагаемая разработка упрощает все процессы и уже сегодня востребована не только в медицине, но и в спорте. Интерес к ней проявили специалисты Национального государственного университета физкультуры спорта и здоровья им. П. Ф. Лесгафта. Автор подсчитал, что при минимальной цене прибора в 10 500 рублей (приборы суточного мониторинга, по его информации, сегодня стоят от 13 000 до 50 000 рублей) компания уже за год может выйти на рентабельность.

Маленькая модель с большим будущим

В этом году ученые СПбГЭТУ «ЛЭТИ» совместно с ФГБУ «СЗФМИЦ им. В. А. Алмазова» создали еще одно малое предприятие – «АэроСенс», в уставный капитал которого передали право использования патента на полезную модель «Электростатический фильтр для линейного сканирования распределенных в пространстве потоков заряженных частиц». Компания планирует выпускать малогабаритный мобильный масс-спектрометр, который позволит объединить два метода самостоятельных исследований – эргоспирометрию и масс-спектрометрию, а также программное обеспечение к нему.

Прибор анализирует выдыхаемый человеком воздух, который помимо углекислого газа содержит иные соединения, как следствие, биохимических реакций организма. Именно эти соединения помогают выявить зарождающееся заболевание. Например, повышенное содержание ацетона свидетельствует о хронической сердечной недостаточности.

Масс-спектрометр используется для выявления возбудителей инфекционных воспалительных заболеваний дыхательных путей, с его помощью диагностируют онкологические заболевания, отторжение трансплантата, болезни желудочно-кишечного тракта и др.

Объединив в одном приборе два вида исследований, разработчики (к. м. н. Андрей Козленок и к. м. н Аэлита Березина – ФГБУ «СЗФМИЦ им. В. А. Алмазова», д. т. н. Виктор Коган – СПбГПУ, к. т. н. Алена Хачатурян – СПбГЭТУ «ЛЭТИ») планируют с помощью эргоспирометрической системы получать диагностическую информацию о состоянии дыхательной и сердечно-сосудистой систем, а используя масс-спеткрометр, выделять биомаркеры определенных заболеваний. Пока подобных приборов в России нет. Основанное малое предприятие, по сути, первый шаг на пути производства современного отечественного диагностического оборудования.

Робот с человеческим характером

Еще один проект СПбГЭТУ «ЛЭТИ», победивший в программе «СТАРТ», – это автономный коммуникационный робот с системой компьютерного зрения. Его создатели – сотрудники кафедры САУ к. т. н. Антон Путов, к. т. н. Анастасия Стоцкая, Константин Игнатьев и Михаил Копычев.  Разработчики учредили малое предприятие, которое займется производством роботов, способных самостоятельно двигаться в пространстве, общаться с посетителями, демонстрировать товары на сенсорном экране, раздавать печатную продукцию.

Если аккумулятор разрядится, робот самостоятельно встанет на зарядку и продолжит функционировать в стационарном режиме до полной зарядки, после чего опять отправится в путешествие. Всенаправленные мотор-колеса позволяют полутораметровому роботу двигаться со скоростью 0,5 м в секунду по произвольной траектории и маневрировать по мере необходимости. Его можно использовать на выставках, фестивалях и презентациях, он сумеет получать заказы клиентов в кафе и ресторанах, перевозить товары в складских помещениях.

Трансформатор снимет напряжение

Ассистент кафедры «Теоретические основы электротехники» Петербургского государственного университета путей сообщения Антон Ткачук – активный участник и неоднократный победитель конкурсов научно-практических и инновационных работ, разработал трехфазный трансформатор со стабилизирующими свойствами.

Техническая идея разработки заключается в оригинальном решении проблемы со снижением напряжения как на подстанции, так и на токоприемнике электровоза. Известно, что на электрифицированных железных дорогах постоянного тока наблюдаются ограничения пропускной способности в связи с движением тяжеловесных и скоростных поездов.

Предложенный студентом силовой трехфазный трансформатор со стабилизирующими свойствами отличается надежностью конструкции и обеспечивает стабилизацию напряжения на шинах тяговой подстанции при изменениях напряжения внешней сети.

Применение новой конструкции трехфазного трансформатора, магнитные свойства которого управляются током вторичной обмотки, решает проблему стабилизации рабочего напряжения питания тяговой цепи. Разработанное устройство универсально, поскольку может использоваться не только на дорогах постоянного тока, но и на дорогах переменного тока, что весьма актуально в связи с расширением и развитием сети высокоскоростного движения в России. Антон Ткачук уже запатентовал свою разработку и создает опытный образец, который предложит РАО «РЖД» для пилотной обкатки.

Разработка для КАМАЗа

Специальную конструкцию для дизельных двигателей, увеличивающую срок их службы и снижающую объем вредных выбросов в окружающую среду, разработал старший преподаватель кафедры наземных транспортно-технологических машин автодорожного факультета СПбГАСУ Александр Войтко.

Как известно, дизельные двигатели используются чаще на тяжелых машинах – грузовиках, автобусах, строительной, сельскохозяйственной технике. Двигатели долго прогреваются в холодное время года и быстро изнашиваются. По наблюдениям Александра Войтко, 80–90% износа происходит в момент прогрева двигателя. Чтобы увеличить срок службы мотора, созданы различные присадки. Одни повышают качество топлива, другие ускоряют процесс разогрева, третьи снижают трение и т. д. Применять их вместе нельзя, поскольку это может привести к необратимым последствиям в работе двигателя. Кроме того, владелец авто вряд ли способен четко определиться с выбором присадок, которых сегодня более 100 разных видов.

Александр Войтко разработал специальную электронную программу, которая, определив качество топлива, подбирает необходимую присадку и с помощью специального механизма – дозатора – впрыскивает нужное количество в нужный момент.

Испытания на легковушках показали, что в результате в полтора раза снижается износ двигателя, на 5–6% сокращается расход топлива, а выброс вредных газов сводится к минимуму. Сейчас ведутся переговоры с руководством КАМАЗа – специалисты заинтересовались разработкой и готовы усовершенствовать двигатели с учетом этой технической идеи. Разработчик, в свою очередь, готов рассмотреть и иные предложения. Например, ГУП «Пассажиравтотранс», большинство автобусов которого работает на дизельных двигателях, мог бы существенно увеличить срок их службы в случае внедрения разработки Александра Войтко.

Лилиана Глазова

В печатной версии название статьи – “Быстрые разумом” (приложение “Инновации” к журналу “Промышленно-строительное обозрение”, выпуск 4, 2016 г.)

Похожие сообщения

X