Городской шум может остаться в прошлом

Городской шум – бич современности. Постоянное воздействие транспортного шума негативно влияет на здоровье людей, вызывая стресс, бессонницу и даже сердечно-сосудистые заболевания. Кроме того, вибрации губительно сказываются на оборудовании, сокращая срок его службы и снижая точность работы. Команда наших земляков – ученых нижегородского политеха и Института проблем машиностроения РАН – нашла решение этой проблемы, разработав уникальные виброизоляторы, способные существенно снизить уровень шума в городском транспорте и на производстве.

Разработка, созданная в рамках гранта Российского научного фонда, реализуется по госпрограмме «Приоритет 2030» и представляет собой систему активного виброгашения, эффективную в широком диапазоне частот – от 1 до 1000 герц. Это означает, что виброизоляторы способны нейтрализовать вибрации различной природы и интенсивности, от низкочастотного гула до высокочастотных скрипов и визгов. Важной характеристикой является высокая нагрузочная способность и широкий динамический диапазон, что позволяет применять их в различных условиях и с различным оборудованием.

Примечательно низкое энергопотребление: всего 17 ватт при токе 0,2 ампера – почти в три раза меньше, чем потребляет средний ноутбук. Это делает виброизоляторы экономически выгодными и экологически чистыми. На данный момент учеными разработано шесть прототипов виброизоляторов, успешно прошедших испытания на испытательной установке, в качестве которой был использован горячештамповочный пресс. Это говорит о высокой надежности и устойчивости к экстремальным нагрузкам.

– Особенность нашего направления по разработке виброизоляционных систем – использование магнитореологических материалов. Мы меняем вязкоупругие свойства веществ, которые использованы в конструкциях виброзащитных устройств. Кроме того, мы работаем над уменьшением вибраций и шума электрических машин и агрегатов с электрическими машинами, такими как электрогенераторы и электроприводы. Это позволяет сохранить рабочий ресурс агрегатов, избежать аварий и создать приемлемые условия для операторов производства. Например, у трактористов с большим стажем работы распространены заболевания опорно-двигательного аппарата – это как раз связано с вибрациями. Наша разработка позволяет минимизировать вибрационное воздействие и сохранить здоровье водителей тракторов, – рассказывает доцент кафедры «Электрооборудование, электропривод и автоматика» ИНЭЛ НГТУ им. Р. Е. Алексеева Александр Плехов.

В будущем планируется дальнейшее совершенствование технологии, исследование возможностей адаптации виброизоляторов для различных типов оборудования и транспортных средств. Разработка нижегородских ученых представляет собой значительный прорыв в области снижения шумового загрязнения и вибраций. Она открывает новые перспективы для создания более комфортной и экологически чистой среды как в городах, так и на производстве. Это не просто технологическое достижение, а вклад в повышение качества жизни и устойчивое развитие.

Являясь участником федеральных программ Минобрнауки России «Приоритет 2030» и Передовая инженерная школа», НГТУ им. Р. Е. Алексеева готовит инженеров новой формации и вносит особый вклад в достижение технологического лидерства России на мировой арене.

Эффективная и безопасная работа реактора

А на базе Передовой инженерной школы опорного вуза госкорпорации «Росатом» созданы уникальные аэродинамические стенды для моделирования теплогазодинамических процессов в высокотемпературных газоохлаждаемых реакторах (ВТГР). Стенды созданы в единственном экземпляре и являются уникальными инженерными сооружениями, оснащенными современным измерительным оборудованием, системами управления и сбора экспериментальных данных. Планируется, что на базе реакторов ВТГР специалистами госкорпорации «Росатом» уже в ближайшем будущем будут создаваться атомные энерготехнологические станции, предназначенные для обеспечения высокопотенциальным теплом энергоемких промышленных производств (в том числе предприятий по производству аммиака и иных водородсодержащих продуктов).

Основная цель исследований политехников – глубокое понимание процессов течения гелиевого теплоносителя в сердце ВТГР, что необходимо для обеспечения безопасности работы энергетического объекта. Комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ проведен специалистами НГТУ им. Р. Е. Алексеева в 2022–2024 годах совместно со специалистами ОКБМ Африкантов (главный конструктор ВТГР) по заказу Электроэнергетического дивизиона госкорпорации «Росатом».

Специалисты НГТУ им. Р. Е. Алексеева и ОКБМ Африкантов сосредоточились на двух ключевых аспектах. Во-первых, равномерное смешение нагретого в активной зоне реактора гелиевого теплоносителя в нижнем собирающем коллекторе реакторной установки. Разработанная экспериментальная модель в масштабе 1:2,5 позволяет детально исследовать процессы смешения потоков гелия с различной температурой. Важно отметить, что исследования подобного рода ранее в мире не проводились.

Во-вторых, ученые исследовали течение гелиевого теплоносителя в канале тепловыделяющей сборки. Понимание этих процессов очень важно для обеспечения надежной и безопасной работы реактора. Учеными использовалась полноразмерная модель тепловыделяющей сборки в масштабе 1:1. Сознанная политехниками экспериментальная модель оснащена уникальной системой измерения, позволяющей получать контрольные параметры в зазорах шириной не более 2 мм.

– Это принципиально новый уровень детализации и точности моделирования, обеспечивающий эффективность и безопасность работы реактора. Сейчас в команде нижегородских политехников над проектом работают 11 исследователей, среди которых молодые ученые Передовой инженерной школы. Почти за два года совместной работы с сотрудниками ОКБМ Африкантов нам удалось достичь реальных результатов, на основе которых внесены изменения в конструкцию отдельных элементов активной зоны реакторной установки с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором. В этом году работа будет продолжена, – рассказал ректор НГТУ им. Р. Е. Алексеева Сергей Дмитриев.

Уникальные результаты проведенных экспериментальных исследований будут использованы нижегородскими учеными и конструкторами для оптимизации конструкции реакторной установки, обоснования работоспособности и теплотехнической надежности РУ ВТГР, а также для верификации отечественных программных комплексов вычислительной гидродинамики.

Инструмент для исследований и контроля качества на производстве

Еще одна разработка ученых НГТУ, а точнее умной фабрики Передовой инженерной школы нижегородского политеха, способна существенно изменить подход к исследованию конструкционных сплавов. Проект, занимающий всего 50 МБ и работающий на стандартных компьютерах, предлагает не просто новый инструмент, а революционный подход к обработке данных микроскопических исследований.

– Программа для анализа микроструктуры предназначена для создания сложных изделий, состоящих из нескольких материалов, и позволяет проводить не только контроль, но и диагностику состояния уже существующих деталей для принятия решений о том, в каком состоянии находится деталь в текущий момент, – рассказал один из авторов разработки директор института промышленных технологий и машиностроения НГТУ им. Алексеева Сергей Манцеров.

Ключевым преимуществом программы является интуитивно понятный графический интерфейс. Разработчики уделили особое внимание эргономике, сделав процесс настройки параметров анализа и управление обработкой максимально простым и доступным даже для пользователей без глубоких знаний в программировании. Это значительно снижает порог входа для исследователей и позволяет сосредоточиться на интерпретации результатов, а не на технических сложностях.

– Программа позволяет выявлять скрытые закономерности и прогнозировать состав и структуру получаемых материалов при сварочных процессах. При этом у нас есть возможность управлять режимами печати, управлять структурным состоянием и минимизировать количество дефектов наплавляемого изделия, – отметил доцент кафедры «Технология и оборудование машиностроения» НГТУ им. Алексеева кандидат технических наук Максим Аносов.

Широкий функционал и удобный интерфейс делают программу ценным инструментом как для научных исследований, так и для контроля качества в производстве, способствуя повышению конкурентоспособности отечественных предприятий. Дальнейшее развитие программы предполагает расширение функционала и интеграцию с другими системами анализа материалов.

Наш довольно сложный, но интересный для неподготовленного читателя разговор о научных достижениях и самых передовых разработках политеха подытожил ректор НГТУ имени Алексеева Сергей Дмитриев: «Предмет особой гордости – коллектив университета, ученые, которые внесли огромный вклад в научно-техническое развитие страны. Сегодня их эстафету достойно принимает молодое поколение, вместе мы создаем университет, устремленный в будущее. Нижегородская инженерная школа является признанным центром подготовки кадров по одному из ведущих направлений – атомной энергетике. В НГТУ существует стыковка технологического и, самое главное, образовательного задела по тематике, которая в ближайшие десятилетия будет ведущей в мировой энергетике».

Александр Алешин

Фото пресс-службы НГТУ им. Р. Е. Алексеева