Авиация и синтез новых материалов

ТПУ на U-NOVUS: разработки политехников

IV ФОРУМ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ U-NOVUS В ЭТОМ ГОДУ БЫЛ ПОСВЯЩЕН РАЗВИТИЮ ТАЛАНТОВ МОЛОДЕЖИ И ПЕРСПЕКТИВНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ. ПРОГРАММА ФОРУМА ВКЛЮЧАЛА КРУГЛЫЕ СТОЛЫ ПРИ УЧАСТИИ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РФ, ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС И ВЫСТАВКУ ИННОВАЦИОННЫХ РАЗРАБОТОК МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ, ФИНАЛ НАУЧНОЙ ИГРЫ SCIENCE GAME И МНОГОЕ ДРУГОЕ. ТАКЖЕ В РАМКАХ  U-NOVUS ПРОШЕЛ ЧЕМПИОНАТ РОССИИ ПО РОБОТОТЕХНИКЕ ROBOCUP RUSSIA ОPEN 2017.

Томский политех традиционно выступил в роли оператора мероприятия, а студенты, молодые ученые и сотрудники вуза приняли активное участие практически во всех направлениях U-NOVUS. Чем же политехники удивляли гостей форума?

О второй разработке, связанной с созданием программно-аппаратного обеспечения, обнаруживающего либо исправляющего ошибки при передаче данных, рассказал аспирант кафедры информационных систем и технологий Института кибернетики ТПУ Евгений Мыцко.

— Разработку можно будет использовать в любых системах передачи данных, в частности в системах автоматизации производства, в которых осуществляется передача данных от одного устройства к другому. В процессе передачи в данных могут возникать ошибки. Нами создан декодер, позволяющий обнаруживать и исправлять ошибки кратностью до трех бит включительно, — пояснил он.

Программно-аппаратное обеспечение будет выступать как альтернатива системы с переспросом данных (осуществляющей повторный запрос при данных, переданных с ошибкой). В этом приборе исправление ошибки будет осуществляться в декодере при приеме данных.

— Известные реализованные аппараты производят декодирование порядка за 40 микросекунд. В нашем случае декодирование данных занимает 25 наносекунд, — подчеркивает аспирант.

На сегодня уже создан прототип устройства, который апробируют на макетах вуза. Работа ведется порядка трех лет.

Еще одна разработка политехников, вызвавшая большой интерес у гостей выставки и экспертов, — энергоэффективная адаптивная облучательная система для тепличного растение- водства.

Ее на U-NOVUS представил ассистент кафедры лазерной и световой техники Института физики высоких технологий Сергей Туранов. В основе разработки политехников лежат исследования влияния спектрального состава на сельскохозяйственные растения с помощью разработанных в вузе фитотронов — прототипа интеллектуальной теплицы с возможностью контроля и изменения характеристик облучения и микроклимата на любой стадии вегетации исследуемых растений.

В ходе серии экспериментов политехникам уже удалось, используя «правильное освещение», добиться ускорения созревания листового салата на 4-5 дней. Также молодые ученые проводят опыты и с другими растениями, например с земляникой и овсом. Кроме ускорения роста растений, использование адаптивной системы облучения, по мнению политехников, поможет снизить энергозатраты тепличных хозяйств. На выставке был представлен опытный образец системы.

На выставке было представлено сразу пять проектов из ТПУ. Сфера использования — от сельского хозяйства до авиации.

Так, ученые-политехники предложили менее затратный способ синтеза карбида кремния и более быстродействующий метод исправления ошибок при передаче данных.

В ТПУ работой над созданием более дешевого метода получения карбида кремния занимается научная группа в составе сотрудников отдела системных исследований, кафедры инженерной графики и промышленного дизайна Института кибернетики и Лаборатории промышленной робототехники. Как рассказал руководитель группы, начальник отдела системных исследований Александр Пак, политехники предложили использовать стандартное оборудование, но не совсем стандартным способом.

— Главное отличие нашего метода от существующих аналогов — синтез происходит в плазме дугового разряда на открытом воздухе. При этом используется герметичная емкость, из которой откачивается воздух, затем туда закачивается аргон и так далее. Все это требует использования дополнительных устройств и расхода газа. Большой плюс, что удалось реализовать методику на открытом воздухе, — подчеркнул он.

По данным из открытых источников, карбид кремния практически не встречается в природе. Материал обладает высокой устойчивостью к воздействию кислот и щелочей, отличной теплопроводностью и рядом других полезных свойств.

Золото и бронза за инновации

Участие молодых ученых в U-NOVUS — не только хорошая возможность рассказать о проекте потенциальным партнерам и спонсорам. Победителей в каждом из пяти направлений конкурса ждали памятные сертификаты и денежные премии.

В финале члены жюри отметили сразу два проекта ученых-политехников. Лучшим в направлении «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика» был признан тепловизионный дефектоскоп для контроля авиакосмических композиционных материалов. По словам участника научной группы, сотрудника лаборатории тепловых методов контроля Института неразрушающего контроля Арсения Чулкова, на U-NOVUS был представлен прототип теплового дефектоскопа нового поколения. Система уже частично автоматизирована, но сотрудники Томского политеха постоянно работают над ее улучшением в зависимости от конкретных задач.

— В последние годы у отечественной промышленности появилась потребность в подобных дефектоскопах. В России аналогов подобного прибора нет, так что мы являемся передовиками. При этом за рубежом подобные методы активно используются на протяжении десяти лет. Тепловые дефектоскопы, например, внедрены известной компанией Airbus и крупнейшим производителем ракетно-космической техники американской фирмой General Dynamics, — поделился Арсений Чулков.

С помощью прибора можно выявить повреждения в самолетных конструкциях как на стадии производства, так и эксплуатации. В композиционных материалах возникают дефекты ударного типа, расслоения или иные проблемные зоны. Метод, используемый в Томском политехническом университете, позволяет бесконтактно и с высокой производительностью обнаруживать такие дефекты. Принцип работы устройства основан на инфракрасном термографическом методе неразрушающего контроля дефектов в композиционных материалах. — Наш метод отличается быстродействием, результаты испытаний наглядны, то есть даже на необработанном изображении можно идентифицировать дефекты. Также в сравнении с зарубежными аналогами важно то, что, помимо продвинутого программного обеспечения, прибор оснащен специальными «шторками», подавляющими шумы, что позволяет улучшить выявляемость дефектов путем подавления помех. Кроме того, наш аппарат будет существенно дешевле зарубежных аналогов, — говорит разработчик.

А томский гироскоп-акселерометр для измерения параметров движения объекта занял третье место в номинации «Индустрия наносистем». Над устройством работает научная группа из сотрудников Института неразрушающего контроля Томского политехнического университета. Гироскопы — приборы, которые используются для определения положения объекта в пространстве, широко распространены и в гражданской, и в военной промышленности. Они используются практически повсеместно для управления различными устройствами, в авиа-, судо-, автомобиле— и ракетостроении, при создании беспилотников и многого другого. На форуме политехники представили тестовую структуру. За рубежом производство таких устройств широко распространено, но в России разработчиков пока мало. При этом томские ученые предложили более экономичный метод производства датчиков.

— Третьим местом не совсем удовлетворены, хотелось бы занять первое. Но тут все зависит от экспертов, значит, что-то где-то недоработали, значит, будем идти дальше, работать, чтобы стать первыми. Однако, как раз перед U-NOVUS завершилась подача заявки по федеральной целевой программе. Мы уже провели испытания, поняли, какие есть мелкие недочеты, будем дорабатывать, — поделился участник научной группы, ассистент кафедры точного приборостроения Института неразрушающего контроля Алексей Коледа.

Наталья Каракорскова