Новая методика определения остаточного ресурса сварных соединений
Одна из основных причин аварий на платформах – усталостное разрушение металла под воздействием агрессивной морской среды и коррозии. Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина создали методику определения остаточного ресурса сварных соединений и несущих конструкций морских стационарных платформ с накопленными усталостными повреждениями. Они сравнили три способа ремонта сварных швов на шельфовых объектах: обычную заварку трещины с установкой трещиноуловителей, вварку нового участка металла вместо поврежденного и наложение усиливающей накладки поверх трещины. Чтобы получить более точные данные были построены стенды, на которых доводили восстановленные швы до повторного разрушения. Предел выносливости для восстановленных сварных соединений составил от 13 до 15 МПа. Исследования показали, что в нормативной документации часто значился заниженный остаточный ресурс, что приводило к списанию платформ раньше времени. С другой стороны, не было точного прогноза выносливости конструкций после ремонта, что потенциально могло привести к нарушениям требований безопасности. Новая методика позволяет точно оценить реальное состояние металла и понять, какой ремонт продлит жизнь платформы.
Система точного обнаружения утечек на трубопроводах
Ученые Пермского Политеха создали интеллектуальную систему обнаружения утечек. Во время испытаний на реальном объекте система определила место утечки в четыре раза точнее, чем требуют нормативы. В основе разработки лежат два независимых метода. Первый – гидравлическая локация. Датчики давления постоянно измеряют давление в трубе и отслеживают изменение гидравлического профиля. В нормальном состоянии приведенный график давления ровный. При утечке линия становится ломаной, и алгоритм мгновенно вычисляет координаты «излома» – точку пересечения прямых от разных датчиков, которая указывает место разрыва. Второй метод играет роль фильтра. Нейросеть, обученная на реальных данных с действующих трубопроводов, анализирует динамику давления и отличает аварийную ситуацию от штатных технологических операций, это позволяет отсеивать ложные сигналы. В штатном режиме система собирает данные. Если нейросеть подтверждает утечку, на карте загорается точка с координатами. Система поддерживает энергоэффективные беспроводные протоколы. Датчики давления с автономным питанием могут годами передавать информацию на центральный сервер, не требуя обслуживания.
Имитатор солнечных батарей
В Новосибирском государственном техническом университете создан опытный образец имитатора, заменяющего солнечные батареи при проверке бортовых систем. Это компонент системы электропитания спутника, позволяющий подавать питание на каждую подсистему космического аппарата во время наземной отработки, исключая необходимость использования реальных панелей. Применение настоящих солнечных батарей для моделирования условий орбитальной эксплуатации на Земле сопряжено с высокими трудозатратами и низкой эффективностью. Опытный образец прошел проверку в Институте силовой электроники НГТУ, продемонстрировав стабильную работу в ключевых режимах: короткое замыкание, холостой ход, максимальная мощность. По энергетическим и массогабаритным характеристикам разработка не уступает зарубежному аналогу: коэффициент полезного действия сопоставим, масса устройства составляет почти 30 кг, удельная мощность – 142 Вт/кг. Наземная экспериментальная отработка – обязательный этап создания космической техники, позволяющий верифицировать работу бортового оборудования в искусственно воссозданных условиях. Имитаторы солнечных батарей классифицируются как программируемые источники питания, с высокой точностью повторяющие поведение фотоэлектрических преобразователей при изменении освещенности и температуры.
Выявление брака за 5 секунд
Специалисты Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) создали первую в России установку, которая за несколько секунд обнаруживает дефектные заготовки в поточном производстве. Система полностью автоматизирует входной контроль и вместо выборочной проверки 5–10 штук из партии в 1 тыс. шт. обеспечивает сплошной мониторинг каждого изделия. На замер диаметра и длины от фиксированной точки устройство тратит в среднем 5 с, что в десятки раз быстрее существующих методов. Цилиндрические заготовки фиксируются в ложементе под углом 90°, а их параметры одновременно считывают пять индукционных и ультразвуковых датчиков. Как показали расчеты разработчиков, установка позволяет отсеивать до 30 % брака, который ранее либо незаметно уходил на дальнейшие операции, либо требовал ручного контроля. Решение доступно для предприятий кузнечно-прессовой, металлургической и машиностроительной отраслей. Оно предназначено для заводов, где необходим быстрый и точный входной контроль. Автоматизация сплошного контроля на этапе приемки заготовок является одним из факторов снижения производственных издержек в условиях массового выпуска продукции.
Топливо для высоких широт сделали экологичнее и эффективнее
Изоалканы используют в качестве высокооктановых компонентов топлив. Ученые Федерального исследовательского центра Институт катализа СО РАН создали катализатор на основе фосфида никеля с добавлением цеолита SAPO-11. Разработка позволила снизить температуру замерзания алканов до -20 °C, т. е. сделать их пригодными для использования в условиях холода. Ученые провели гидродеоксигенацию, т.е. удаление кислорода, и изомеризацию, превращение линейных алканов в разветвленные изомеры, в одну стадию. Это стало возможным за счет использования изомеризирующей добавки на основе фосфида никеля SAPO-1 – силикоалюмофосфатного цеолита с одномерной структурой пор. Умеренная кислотность этого цеолита и его пористая структура обеспечивают высокую активность и селективность в реакциях изомеризации. Бор в составе катализатора позволяет изменять его кислотность, что снижает влияние побочных реакций и потери целевого продукта. В качестве сырья для получения алканов был использован метилпальмитат. Температура замерзания алканов благодаря добавлению SAPO-11 может снизиться до -20 °C, что делает перспективным их эксплуатацию в холодном климате.
Мониторинг дронами при отсутствии связи
Специалисты РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина совместно с инженерами российских предприятий разработали систему дистанционного сбора данных с трубопроводных магистралей с помощью беспилотных летательных аппаратов. В отличие от решений, где дрон сам выполняет съемку, технология применяется для опроса стационарных датчиков в зонах с полностью отсутствующей связью. Беспилотник предложено использовать в качестве летающего устройства опроса. В аппарат загружают маршрут с координатами контрольно-измерительных пунктов, после чего он самостоятельно облетает трассу и считывает накопленные показания. В основе разработки лежит объединение существующей сети мониторинга с беспилотными технологиями. На стандартных постах контроля, уже установленных вдоль трубопроводов, размещаются накопители информации. Они принимают сигналы от датчиков, аккумулируют их и сохраняют в энергонезависимой памяти. Когда над таким пунктом пролетает оснащенный приемным модулем дрон, накопленные данные передаются по протоколу блютуз с низким энергопотреблением. Полный цикл обмена занимает не более 5 с на одну точку. Передача информации осуществляется на дистанции около 100 м, благодаря чему аппарату не требуется снижаться или зависать.
