Ученые снизили шум при транспортировке водорода
При транспортировке газа, в том числе и водорода, возникает повышенный шум на газораспределительных станциях. Он вредит органам слуха и негативно влияет на работу оборудования. Ученые Пермского Политеха провели исследования процессов распространения и гашения акустических волн в трубопроводе при использовании перегородок из разных материалов. Они разработали численную модель, в которую подставляются параметры материалов и определяется, с какой частотой и амплитудой будет колебаться перегородка и как будет изменяться давление. В одних случаях поток газа вызывает колебания перегородок и приводит к резонансу, то есть усилению шума, а в других – наоборот, ослабляет или даже гасит звуковую волну. На практике модель может работать так: предприятия будут подбирать материал для перегородок, их конструкцию, количество и способ расположения для конкретного случая, получая индивидуальный расчет по снижению шума.
Альтернатива GPS от ученых НИУ «МЭИ»
Ученые «МЭИ» разработали программно-аппаратный комплекс, состоящий из радиопередатчиков, размещенных по периметру рабочей зоны, и радиометок, располагаемых на беспилотных летательных аппаратах. Радиометка содержит интерфейс передачи данных, при подключении к которому бортовой вычислитель получает доступ к собственным координатам в реальном времени. Комплекс может применяться для БПЛА и навигации автономных роботов в производственных цехах, автоматизированных складах и иных пространствах, где отсутствуют сигналы спутниковых радионавигационных систем. Он служит источником точных координат для реализации систем автопилотирования. На открытых пространствах комплекс может использоваться как альтернатива ГЛОНАСС и GPS в условиях недостаточной точности определения координат. Комплекс обеспечивает определение координат объектов в двумерном и трехмерном пространстве с дециметровой точностью, которая достигается за счет применения сверхширокополосных радиосигналов, обеспечивающих высокую точность оценки задержки распространения в условиях переотражений. Система, включающая четыре опорные точки, позволяет покрыть радионавигационным полем рабочую зону площадью 1 тыс. м2.
Полимерный гель для эффективной добычи
При закачке воды в пласт зачастую происходит обводнение, что снижает эффективность добычи. Эту проблему можно решить, закачав в скважину полимеры. Ученые Пермского Политеха разработали эффективный полимерный гель, блокирующий трещины в горных породах. Важно определить оптимальный состав такой композиции. Он должен быть достаточно вязким, чтобы закупорить пористый пласт, но при этом жидким в начале закачки для лучшего проникновения в трещины породы. Сроки его гелеобразования или затвердевания также должны регулироваться. Полимерный раствор в процессе приготовления и транспортировки подвергается сильным нагрузкам, из-за чего разрушаются его макромолекулы и снижаются вязкоупругие свойства. Ученые подобрали компоненты новой гелевой композиции. В качестве основы выбрали полиакриламид, технические лигносульфонаты, соляную кислоту и хлорид магния. Полиакриламид марки ДП9-8177 обладает загущающим свойством, хорошей проницаемостью и адаптацией к среде. Соляная кислота в растворе вступает в реакцию с карбонатными породами, и происходит сшивка раствора в порах и трещинах. Хлорид магния позволяет регулировать вязкость и скорость гелеобразования для более глубокого проникновение состава в пласт. А лигносульфонаты используются для хорошего сцепления с горными породами. Гель на 99 % закрывает поры и каналы у высокопористых образцов. Состав закупоривает трещины и неглубоко проникает в породу с низкой проницаемостью. В течение суток образовывается гелеобразная структура, которая блокирует движение пластовой воды по трещинам.
Композиты для подшипников
Ученые НИТУ «МИСИС» разработали метод создания композитных материалов для производства подшипников без смазки. В различных композитных материалах, состоящих из нескольких компонентов, все чаще используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен. Его называют полимером будущего за уникальные механические и функциональные свойства: биосовместимость, низкий коэффициент сухого трения, высокую износостойкость и химическую инертность. Благодаря такому набору свойств этот полимер применяется в промышленности для создания подшипников скольжения, облицовки металлургических ковшей, а также во многих других областях. Кроме того, композиты на основе такого полимера позволяют отказаться от смазочных материалов, загрязняющих окружающую среду. Ученые из Сеченовского университета и НИТУ «МИСИС» добились более качественного сцепления между слоями полимерных и металлических материалов, обработав первые кислотами и «пришив» к ним молекулы целлюлозы. Такой подход, по мнению исследователей, позволит создавать композитные материалы для различных изделий: от эндопротезов до элементов подвижных металлических конструкций, например автомобильных подшипников.
Топливозаправщик для спутников
Ученые Самарского университета им. Королева разработали топливозаправщик для отечественных спутников с ионными двигателями. Установка упростит процесс заправки шар-баллонов – топливных баков космических аппаратов, а также обеспечит более высокий уровень чистоты закачиваемого ксенона и даст возможность в процессе заправки точно определять, сколько космического топлива уже закачано. «Ксенон-заправка» позволяет сократить сроки изготовления и передачи заказчикам готовых спутников. Сегодня в отечественной космической отрасли в основном применяются заправочные агрегаты, которые требуют снятия шар-баллонов с космического аппарата перед заправкой. Баллоны демонтируются с уже собранных и прошедших испытания спутников, транспортируются в стороннюю организацию, отвечающую за заправку ксеноном, а затем возвращаются заправленными на предприятие и вновь устанавливаются на космический аппарат. В установке применили особое конструктивное решение, позволяющее измерять массу закачиваемого ксенона непосредственно во время прохождения газа в основном тракте системы установки заправки. За один цикл установка способна перекачать до 50 кг ксенона вне зависимости от количества заправляемых баллонов. Конструкция установки позволяет перекачивать ксенон особой чистоты – 99,9999 %, что важно для работы ионных двигателей: примеси других газов, снижают рабочие характеристики и ресурс двигателей такого типа.
Склеили электричеством
Ученые из Университета Мэриленда, США, продемонстрировали новый способ соединения материалов без использования скотча или клея. Метод основан на применении небольшого напряжения, которое позволяет надежно соединять твердые и мягкие материалы. Интересно, что для разъединения материалов достаточно просто изменить полярность напряжения.
В некоторых случаях необходимо обратимое соединение, которое можно было бы легко разделить без повреждения материалов. Один из способов – электроадгезия. Принцип действия метода достаточно прост: через материалы пропускается электрический ток, который вызывает химическое взаимодействие между ними, в результате чего материалы надежно соединяются. В ходе экспериментов использовались два графитовых электрода и агарозный гель. При приложении небольшого напряжения в пять вольт гель надежно прилипал к положительно заряженному электроду. Интересно, что при попытке отделить гель от электрода силой, гель разрывался, не отделяясь от электрода. Однако при смене полярности электродов гель легко отделялся и переходил к другому, теперь уже положительно заряженному электроду. Исследования показали, что для успешной электроадгезии твердый материал должен проводить электроны, а мягкий содержать солевые ионы. Это открывает новые перспективы использования электроадгезии не только в сухой среде, но и под водой, что может привести к созданию новых технологий в таких областях, как разработка батарей, биогибридных роботов и биомедицинских имплантатов.
