В рамках данного направления рассматриваются продукты/технологии, связанные с вопросами здравоохранения и здоровьесбережения, производства сельскохозяйственной продукции, продукции легкой промышленности, строительных материалов и технологий строительства, сектора туризма и услуг и др.
Предложение технологии/продукта
Разработка направлена на более эффективное использование лекарственных растений Мурманской области, в частности, родиолы розовой для получения пищевых добавок, БАДов, обладающих адаптогенными свойствами. Такие препараты позволят улучшить качество жизни людей, живущих и работающих в Арктической зоне Российской Федерации (АЗРФ).
Планируются исследовательские работы по оптимизации условий экстракции биологически активных компонентов из лекарственных растений, в результате которых будут получены как непосредственно экстракты, готовые к использованию, так и индивидуальные биологически активные вещества, могущие служить добавками к различным продуктам питания, БАДам, косметике.
Реализация научно-технических разработок по использованию сырьевой базы Мурманской области относится к одной из задач госпрограммы «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации» – развитию науки, технологий и повышению эффективности использования ресурсной базы Арктической зоны.
Объектом исследования является климатоэкологическая система территории Сибири и шельфа восточной Арктики.
Цель работы: оценка последствий климатоэкологических изменений применительно к региону Сибири и Арктического побережья восточной России.
Методы исследования и методология: для получения оценок возможных изменений природной среды используются физико-математические модели, прогнозирующие будущее состояние компонентов климатоэкологической системы.
Технология восстановления активности цемента актуальная задача северных территорий, где доставка стройматериалов осуществляется один раз в год, северным завозом. Для повышения активности портландцемента и повышения прочностных свойств композиционных материалов на его основе может быть эффективно использовано введение дисперсных минеральных. Предлагаемые дисперсные минеральные добавки являются отходами горнодобывающей промышленности, по своему химическому составу они близки к химическому составу клинкерных минералов и продуктов их гидратации. Добавки не являются химически активными веществами и не оказывают негативного влияния на стальную арматуру, используемую в железобетоне. Технология проста в применении и может быть использована непосредственно на месте строительства.
Эластичный нагревательный элемент входит в состав сэндвич-панели. (ЭНЭ)представляет собой трехслойные пластины из резины. Теплоотдающая полезная площадь поверхности ЭНЭ может составлять до 80-90% общей площади нагревателя, что обеспечивает его высокий КПД
Использование возобновляемых источников энергии, в частности, геотермальных ресурсов, позволяет в большой мере отказаться от завоза традиционных видов топлива в труднодоступные районы страны, в частности, ее арктическую часть, обеспечить устойчивость теплоснабжения с уменьшением затрат и во много улучшить экологическую обстановку. Эффективное использование низкотемпературных теплоносителей в виде подземных вод с температурами 10 – 60°С, залегающих ниже подошвы слоя вечномерзлых грунтов, возможно с использованием геотермических тепловых насосов (ГТН). Их двойное использование – для обогрева помещений в холодный и переходный сезоны года и охлаждение в летний период, все шире используется в странах центральной и северной Европы, а также в Америке. Предлагаемая технология позволяет применять ГТН в районах распространения мерзлых грунтовых оснований. При повышении температуры в оболочке сваи фундамента здания на вечномерзлых грунтах выше критической температуры датчик ГТН переключается на реверсивный режим циркулирования газообразного хладогента для сохранения мерзлого состояния грунта вокруг оболочки сваи. При этом функция нагрева воды может не отключаться.
Проект посвящен оценке возможности применения глубоких эвтектических растворителей для экстракции биологически активных веществ, содержащихся в растениях рода Rhodiola, Euphorbia и Lindelofia и разработке конкретных методов извлечения целевых веществ.
Глубокие эвтектические растворители (deep eutectic solvents, DES) являются относительно новым и малоизученным классом растворителей, представляющих интерес для экстракции биологически активных соединений из растительного сырья. На данный момент исследований, связанных с применением DES в России очень мало, в то время как число публикаций зарубежных научных групп, работающих в этом направлении, с каждым годом растет.
Существуют данные о высокой эффективности экстракции таких биоактивных веществ как различные полифенольные кислоты (розмариновая, хлорогеновая), флавоноиды (рутин, кверцетин) и другие.
Применение экстрагентов на основе DES может привести к увеличению эффективности извлечения целевых соединений, уменьшению энергозатрат, снижению вредного влияния на окружающую среду, поскольку DES обладают такими преимуществами, как низкая токсичность, биоразлагаемость и низкая стоимость.
Разработка эффективных методов экстракции биологически активных соединений из растительного материала с помощью DES является актуальной научно-прикладной задачей, требующей комплексного изучения свойств растворителей и подбора условий экстракции.
В качестве растительного сырья для экстракции биологически активных соединений выбраны ряд растений: Rhodiola rosea, Euphorbia aristata и squamosa, Lindelofia stylosa.
Lindelofia stylosa, как и многие растения семейства Boraginaceae, содержит кофейную, хлорогеновую, розмариновую и литоспермовую кислоты. Эти вещества обладают антиоксидантными, противораковыми и иммуностимулирующими свойствами.
Растения рода Euphorbia являются потенциальными источниками дитерпеноидов, проявляющих противораковую активность. В частности, аналогов таксадиена, являющегося предшественником таксола.
Rhodiola rosea содержит вещества, обладающие иммуностимулирующими, антидепрессантными, ноотропными свойствами, снижают утомляемость и улучшают адаптацию организма человека при больших физических и умственных нагрузках. Rhodiola rosea произрастает в арктических зонах России и Европы и является важным лекарственным растением. Реализация научно-технических разработок по ее использованию относится к одной из задач госпрограммы «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации» – развитию науки, технологий и повышению эффективности использования ресурсной базы Арктической зоны.
Экологичность и энергоэффективность является главным приоритетом современного этапа развития системы обращения с ТБО. С учетом сложившихся мировых и экологических тенденций, в настоящее время большую актуальность получили вопросы поисков экологически чистого способа и технологий утилизации ТБО, а также получения экологически чистого и дешевого энергоносителя, а также высокоэффективных энергетических решений на базе данных источников и технологии.
Предлагаемая к промышленному внедрению уникальная многоцелевая энергетическая установка на базе газификатора твердых топлив, способна абсолютно экологично, надежно и безопасно генерировать тепловую и/или электрическую энергию, сверхэффективным способом. Установка может быть использована как для генерации тепла, так и для выработки электроэнергии или решения других возникающих прикладных задач заказчика (опреснение, сушка, деактивация и т.д.) в условиях АЗРФ. Одна установка средней мощности, при годовом непрерывном цикле работы 8000 часов способна утилизировать до 20 000 тонн отходов вырабатывая при этом электроэнергии или тепловой энергии, которой может хватить на обеспечение электричеством района на 1300 человек или отопление населённого пункта или микрорайона численностью 10 – 12 тыс. человек.
В основе работы установки лежит метод газификации городских и промышленных отходов. В условиях высоких реакторных температур от 1200 до 2000ºС отходы расщепляются и переходят из твердого состояния в газообразное — образуется безопасный горючий синтез-газ, который в дальнейшем может использоваться для получения тепловой и электрической энергии. Газогенератор наклонного типа – вращающийся, может устойчиво перерабатывать (газифицировать) различные виды топлив, в том числе высокозольные и мелкодисперсные, с КПД до 95%. Технология позволяет использовать одну установку для нескольких видов топлив (отходов), соответственно не перестраивая технологические режимы. При этом не требуется тщательного измельчения топлива (ТБПО), куски топлива могут подаваться длиной до 250 мм. Особенностью установки является выход газообразных продуктов с низкой температурой. Таким образом, тепло, выделяемое при горении, не выводится из реактора, а остаётся в зоне горения и используется для получения водорода из водяного пара, реагирующего с топливом в зоне горения. Установка работает в замкнутом режиме, исключая выбросы и загрязнения окружающей среды. В зависимости от нужной энергии, полученные синтез-газ идет либо в котельную, либо для промышленных нужд, горячего водоснабжения и отопления, либо в паровую турбину для выработки электроэнергии. Одним из возможных направлений практического применения, является опреснение морской воды.
Технологические решения и оборудование оригинальны, не имеют мировых аналогов. Установка может быть произведена как из отечественных, так и импортных компонентов. В качестве топлива можно использовать городские отходы: ТБО (хвосты сортировки твердых бытовых отходов), строительные отходы и остатки сноса зданий, отходы лесопаркового хозяйства; промышленные отходы, в том числе пластмассы и автомобильные покрышки; нефтешламы и отходы нефтепереработки; сельскохозяйственные и древесные отходы, в том числе кора, жмых и лузга; выбракованные железнодорожные шпалы; и т.д. Установка работает с высокими экологическими показателями. Из-за малых линейных скоростей потока газа в реакторе применяемая технология обеспечивает крайне низкий вынос пылевых частиц с генераторным газом, что позволяет многократно снизить выброс пыли по сравнению с котлом прямого сжигания. Это позволяет обеспечивать техническое обслуживание установки 1 раз в год, повышая надежность системы (гарантийный срок минимум 10 лет), а также отказаться от многоуровневой и дорогостоящей системы фильтрации.
Использование установок позволит добиться экологически безопасного размещения ТБО и ТПО, снижения негативного влияния свалок на окружающую среду, улучшения санитарного состояния населенных пунктов и экологической обстановки в регионе в целом, повышения качества жизни населения региона и ощутимого снижения стоимости энергоресурсов (существенного сокращения затрат промышленных предприятий), рекультивации существующих свалок и возврата земель в использование, увеличения количества отходов, возвращаемых во вторичное использование, увеличение «срока жизни» существующих полигонов ТБО за счет применения современных технологий обращения и утилизации отходов, что полностью соотносится с задачами госпрограммы «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации».
Энергоэффективность (получение большей отдачи на единицу произведенной и потребленной энергии) является главным приоритетом современного этапа развития. С учетом сложившихся мировых и экологических тенденций, в настоящее время большую актуальность получили вопросы поисков экологически чистого энергоносителя, высокоэффективного и дешевого, а также высокоэффективных энергетических решений на базе данных источников.
Наиболее адекватным решением, является формирование технологий энергии высокотемпературных процессов. При этом важным условием является доступность (возможность получения) различных видов топлива, пригодных для промышленных высокотемпературных процессов, но имеющих низкий уровень выбросов СО2. Среди возможных вариантов – водород, биотопливо и ископаемые виды топлива с CCS.
Предлагаемый к промышленному внедрению многоцелевой энергетический комплекс на базе паросиловой турбинно-водородной установки, способен производить водородосодержащий газ, в безопасном процентном отношении 60-70% в общем объеме, сверхэффективным способом. Всего 5-ти минутное потребление 20 – 24 КВт энергии в индукционном разогревательном контуре с последующим переходом в замкнутый режим работы потребуется для получения 1,163 мегаватта тепловой энергии. Комплекс может быть использован как для генерации тепла, так и для выработки электроэнергии или решения других возникающих прикладных задач в условиях развития АЗРФ.
В основе работы установки лежит не каталитический метод, который реализуется за счет создания электролизеров и использования гремучего газа, а химический, где вода при включении в реакцию небольшого количества углеводорода разлагается, формируя топливо в виде водородосодержащего газа. Установка мгновенного действия. Производится преобразование воды (H2O) в водородсодержащий газ, реализовав формулу H2O + CnH2n+2 = H2 + CO2 в высокотемпературном режиме свыше 1300 – 2000ºС и более, обеспечивающее 100% сгорание всех тугоплавких и трудно сгораемых элементов входящих в состав углеводородного катализатора СnН2n+2, обеспечивая локализацию их в специальных фильтрующих устройствах, тем самым обеспечивая получения на выходе пара и пресной воды.
Получаемый водородосодержащий газ применяется для тепловых и энергетических установок как катализатор горения, что приводит к экономии углеводородов от 2,5 до 5 раз, поскольку соотношение воды к углеводороду составляет 90% к 10%, увеличению мощности энергогенерирующих двигателей на 30-35% и срока их службы в 2 раза, уменьшению выбросов выхлопных газов до 90-99% за счет полного сгорания углеводорода. Отличительной особенностью установки является ее полная безопасность, так как она на 90% заполнена водой, а выработка газа производится без накоплений.
Установка генерации водородосодержащего газа может быть дополнена собственной промышленной моделью и технологическим решением (четвертым контуром энергетического комплекса), позволяющим реализовывать мобильную электрогенерацию без необходимости преобразования тепловой энергии в турбинных установках. Согласно полученным экспериментальным данным сформированная промышленная модель способна вырабатывать 1000 кубометров водородосодержащего газа при расходе воды 20-25 литров в час и любого углеводородного топлива (например, мазута, вом числе обводненного, дизельного топлива, бензина, биотоплива в том числе низкого качества или отработанного масла) в штатном режиме 2,4-2,5 литра в час. Так, на примере дизельной энергогенерирующей установки, 65 литров дизельного топлива заменяется 50 литрами воды и 10 литрами отработанного масла (как углеводорода). При использовании установки с горелкой в отопительном конкуре мазутных котельных для получения требуемой тепловой мощности вместо 90 кг мазута мы тратим 31 литр. При этом никаких дополнительных или существенных требований, которые традиционно предъявляются к мазут содержащему хозяйству у нас нет. Можно использовать любое топливо и мазут хоть перенасыщенный влагой, хоть водонасыщенный – это не имеет значение, поскольку они в конечном итоге идут на соединение с водой и генерацию газа.
На данный момент многоцелевой энергетический комплекс на базе паросиловой турбинно-водородной установки – это то, что поможет предприятиям значительно сэкономить на топливе, получить альтернативную дешевую электро- и/или тепло- энергию в том числе в раках развития Арктических технологий и АЗРФ, снизить загрязнение окружающей среды, за счет снижения в 40 раз выбросов СО2, а также при необходимости диверсифицировать бизнес.
Использование установки позволит добиться снижения негативного влияния на окружающую среду, улучшения санитарного состояния населенных пунктов и экологической обстановки в регионе в целом, повышения качества жизни населения региона и ощутимого снижения стоимости энергоресурсов (существенного сокращения затрат промышленных предприятий), утилизации и увеличения количества отходов, возвращаемых во вторичное использование, увеличение «срока жизни» существующих инфраструктурных объектов за счет применения современных энергоэффективных технологических решений, что полностью соотносится с задачами госпрограммы «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации».
Мобильный ветроэнергетической комплекс для традиционного жизненного уклада коренных малочисленных народностей Севера, Сибири и Дальнего востока, стран циркумполярного рефугиума. Принципиальная разработка ветроротора – Государственный ракетный центр им. Макеева, г. Миасс. Конкурентное преимущество: аналогов МОБИЛЬНОГО индивидуального пользования ветрогенерацией в мире нет. Достигнутая на данном этапе мощность – 500 вт., из планируемого 1 кВт.
Атмосферный аэрозоль играет важную роль в формировании климата, экологического состояния природной среды и переносе вещества в системе «континент-атмосфера-океан». Цель исследований состоит в выявлении и модельном обобщении закономерностей пространственно-временной изменчивости в арктической зоне микрофизических и оптических и характеристик аэрозоля: аэрозольные оптические толщи (АОТ) атмосферы, концентрации аэрозоля и поглощающего вещества – сажи. Определение пространственного распределения и сезонной изменчивости характеристик аэрозоля требует многолетнего накопления данных в каждом из районов арктической зоны.
Били проведены мониторинг характеристик аэрозоля на арх. Шпицберген (Баренцбург), измерения на «Ледовой станции Мыс Баранова» (арх. Северная Земля) и в морских экспедициях на НИС «Академик Мстислав Келдыш» и «Академик Трешников». Основные результаты.
- Сравнительный анализ данных многолетних исследований в районе Баренцбурга и соседним Баренцевым морем показал, что различающиеся природные условия островного и морского районов оказывают разное влияние на отдельные характеристики аэрозоля в приземном слое и во всей толще атмосферы: (а) независимо от варианта сравнения (с дымами или без дымов) различие АОТ в двух районах составляет малую величину (менее 0.02) и проявляется в коротковолновой части спектра – за счет больших значений мелкодисперсной компоненты АОТ в Баренцбурге; (б) более значительно отличаются микрофизические характеристики в приземном слое: в островном районе наблюдаются в 4 раза большие концентрации сажи, но в 2,4 раза меньшие счетные концентрации частиц.
- По результатам многолетнего (2011-2017) мониторинга оценено сезонное изменение характеристик аэрозоля в Баренцбурге в период Полярного дня: (а) в изменении АОТ и счетных концентраций частиц наблюдается тенденция спада от весны к осени, но дальние переносы дымов лесных пожаров, приводят к росту летних значений и нивелированию сезонной динамики; (б) в сезонном ходе концентраций сажи проявляется максимум в августе, а общий диапазон изменения составляет 5,5 раза; (в) более высокие концентрации и вариации сажи, в сравнении с другими полярными станциями, свидетельствуют о наличии в Баренцбурге дополнительного источника поглощающего аэрозоля.
- Сравнение результатов многолетних фотометрических наблюдений на соседних полярных станциях (Баренцбург, Ny-Alesund, Hornsund) выявило небольшое превышение АОТ в более крупном Баренцбурге. Различие АОТ проявилось в коротковолновой части спектра, что свидетельствует о большем содержании мелкодисперсного аэрозоля.
- Анализ пространственного распределения характеристик аэрозоля по данным семи морских экспедиций показ следующее: (а) над Северным Ледовитым океаном, в среднем, наблюдается уменьшение всех характеристик аэрозоля с запада на восток: счетных концентраций частиц от 3,2 до 1,4 см-1, концентраций сажи от 0,04 до 0,02 мкг·м-3, АОТ (0.5 мкм) от 0,078 до 0,03; (б) над Баренцевым и Карским морями проявилась тенденция спада характеристик в северо-восточном направлении (наиболее явно – у концентрации сажи).
Во многих странах Европы и в некоторых республиках экс-СССР скоростные трамваи (Stadtbahn) выполняют функцию своеобразного наземного метро: они недороги в эксплуатации, передвигаются со скоростью (от 25 и до 35 км/ч), экологичны, надежны и комфортабельны. Строительство путей для них на два порядка ниже строительства метро. Но скоростной трамвай не дотягивает до метро по провозной способности на порядок. Таким образом, в городах с высокой численностью населения (свыше 1 млн.) нет альтернативного транспорта, способного конкурировать с метро по провозной способности.
Вторым существенным достоинством метро, как вида городского транспорта, является отсутствие влияния на него внешних погодных воздействий, что очень важно в арктических условиях снегопадов и низких температур. Низкие температуры ухудшают работу всех систем наземного транспорта, выводят их в режим неоптимального функционирования, а часто, и вообще, из строя, что снижает надежность городских транспортных систем перевозки пассажиров. В условиях низких температур необходимы немалые дополнительные энергозатраты для подогрева салона транспортного средства для обеспечения комфортного проезда пассажиров. Снегопады также снижают надежность функционирования городских транспортных систем.
Таким образом, самым удобным видом транспорта для городов арктического региона может стать метро. Основным препятствием для его использования является его высокая стоимость (так стоимость 1 км. метро составляет от 40 до 60 млн. долларов [1]), а также большая длительность его строительства (8-10 лет и более). В СССР существовал ценз на строительство метро только в тех городах, где численность населения достигает 1 млн.человек. Этот уровень сохраняется и для России.
Современное состояние информационно-коммуникационных технологий позволяет на базе мобильных автономных роботов построить дешевую подземную транспортную систему (при полном отсутствии в её контуре управления человека) высокой производительности, достигающей производительности современного метро, надежной и безопасной. Метро, сроки строительства которого на порядок ниже, а стоимость на два порядка ниже. Теперь этот ценз (в 1 млн. человек) можно снизить и построение метро становиться экономически выгодным и возможным в городах арктического региона, где в основном численность населения не превышает 300 тыс. человек.
Программа позволяет проводить расчет срока службы железобетонных конструкций и их элементов, как на стадии проектирования, так и остаточного срока службы на стадии эксплуатации, так же учитывая ремонт. Программа актуальна для сооружений и конструкций, подверженных агрессивному воздействию окружающей среды (морские, шельфовые и прибрежные сооружения).
Производство биотоплив подразумевает использование местных или привозных источников сырья. Доставка к месту производства и применения моторного топлива сырья, а также хранение готового топлива, по сравнению с традиционным нефтяным топливом, практически не несет опасности для арктической экосистемы. Отходы производства моторного топлива, полученного из пищевого сырья, можно использовать для кормления животных, тем самым обеспечивая безотходность производства.
Условия неопределённости внешних воздействий, характерные для вечномёрзлых грунтов, вынуждают строителей в условиях Сибири и Крайнего Севера применять сложные и дорогостоящие технические решения. Для строительства в особых грунтовых условиях предложена пространственная сборная фундаментная платформа, штучные элементы которой объединены предварительно-напряженными арматурными канатами. Сформированная таким образом уникальная конструкция позволяет при снижении материалоемкости и практическом отсутствии земляных работ, выполнять работы в любое время года и с успехом эксплуатировать её на вечной мерзлоте.
Исследование и создание методов проектирования металлоконструкций из обычных строительных малоуглеродистых сталей, позволяющих избежать разрушений за счёт хладноломкости, расширить применение конструкций из обычных относительно дешевых малоуглеродистых сталей.
Для различных конструктивных решений узлов и элементов стальных конструкций получены зависимости от температуры коэффициента β, используемого в формуле проверки прочности с учетом сопротивления хрупкому разрушению:
σmax ≤ βRu / γu,
где σmах – наибольшее растягивающее напряжение в расчетном сечении элемента, Ru – расчетное сопротивление стали, γu – коэффициент надежности.
Снижение стоимости строительных металлоконструкций для северных широт при использовании малоуглеродистой стали по сравнению со специальными легированными сталями может достигать 20%.
Помимо прямого экономического эффекта техническая экспертиза и анализ работы конструкций в условиях низких температур и рекомендации по обеспечению хладостойкости позволяют безаварийно эксплуатировать существующие стальные сооружения в регионах с низкими климатическими температурами.
Программа дополнительного образования со здоровьесберегающими технологиями «Экологическая терапия для детей в экстремальных условиях Арктики» разработана с целью повышения адаптационного потенциала детей, снижения чувствительности к негативному воздействию окружающей среды Арктики, улучшения психоэмоционального состояния детей в целом.
Программа включает в себя составляющие: образовательную (знакомство с миром растений и животных); реабилитационную (элементы арт-, трудо-, анимало- и садовой терапии); коммуникативную (стимуляция речевой активности и социальной адаптации); коррекционную (развитие мелкой и крупной моторики, эмоциональной и когнитивной сферы, физкультурные минутки, игры на внимательность, пальчиковые и мимические игры).
Программа рассчитана на 7 занятий, построена с учетом регионального компонента. Каждое занятие состоит из 3 частей – новый материал в форме лекции, коррекционная составляющая, практическая работа. В среднем комплекс занятий, позволяющих дошкольникам постепенно осваивать растительный и животный мир Арктики, рассчитан на три недели. В ходе занятий у дошкольников происходит знакомство с разнообразием растительного и животного мира Арктики (Флора и Фауна); развитие крупной и мелкой моторики; расширение словарного запаса; развитие интеллектуальной сферы, положительного эмоционального фона и сенсомоторных навыков, эстетических норм и бережного отношения к природе, а также освоение основных агротехнических приемов, повышение наблюдательности и уверенности в своих силах, развитие творческой активности, воображения, фантазии.
Информационно-аналитическая система ПРОСТОР выполняет мониторинг гидрологической обстановки на территории зоны интереса в круглогодичном режиме. При наводнениях формирует ежечасный прогноз зон и глубин затоплений на 24 – 48 часов в оперативном режиме. Реализован сценарный режим работы по принципу: что произойдет, если уровни воды на гидропостах составят то или иное значение, или возникнет определенное сочетание ледовых заторов и их сходов.
Принципиальная отличительная особенность системы ПРОСТОР – полная автоматизация всех этапов работы, включая загрузку данных об уровнях воды с гидропостов (автоматизированных гидрологических комплексов) и метеоданных, формирование контуров и глубин затоплений, их публикацию на ГИС-платформе, определение состава попадающих в зону затопления объектов, персональное оповещение заинтересованных лиц. За счёт автоматизации и облегченного интерфейса обеспечивается максимальная простота работы с системой пользователя, не являющегося специалистом в области гидрологии, обработки данных, информационных и ГИС-технологий. Возможна работа как со стационарных, так и с мобильных устройств пользователей.
В систему загружаются космические снимки с российских КА «Ресурс-П», «Канопус-В», европейских КА «Sentinel-1» и «Sentinel-2». Обработанные и опубликованные снимки дают дополнительную возможность анализа обстановки на контролируемой территории и оценить точность прогноза.
Система является натурной цифровой моделью влияния разнонаправленных тепловых нагрузок (климатических и антропогенных) и сопутствующих фильтрационных процессов на теплофизическое состояния грунтов оснований сооружений. Это весьма сложная установка, связывающая в единую систему 1650 термических датчиков, расположенных в 56 скважинах и 84 шпурах.
На рынок предлагается следующий комплекс продуктов и инновационных технологий.
– Методы распознавания, идентификации и обучения человеко-машинных систем, находящихся в среде дорожно-транспортной инфраструктуры на основе применения интеллектуальных технологий с использованием новых способов, методов и средств получения, обработки и преобразования информации.
– Интеллектуальные алгоритмы распознавания ситуаций и управления безопасностью дорожного движения при эксплуатации транспортных объектов.
– Высокоэффективные методики получения, обработки, преобразования и передачи информации в системе «водитель-автомобиль-дорога-внешняя среда».
– Математические модели и программное обеспечение, позволяющие формировать изображения и осуществлять визуализацию цифровых объектов.
– Рекомендации и практическая реализация программно-аппаратных комплексов и алгоритмических средств на основе интеллектуальных технологий.
– Рекомендации по повышению эффективности логистических процессов с целью обеспечения высокой скорости и качества обмена информацией.
– Обучающие методики для подготовки высококвалифицированных специалистов для сферы управления и эксплуатации транспортных средств с учетом особенностей дорожной инфраструктуры и организации дорожного движения.
Конкурентные преимущества проекта (продукта): обеспечение повышения безопасности и оптимальной организации движущегося комплекса транспортных объектов и других участников дорожного движения с учетом возможности возникновения в любой момент самых разнообразных ситуаций (в том числе нештатных, чрезвычайных и даже техногенного характера).
Внешними чертами концепции автожирного дирижабля являются вынесенные к носовой части аппарата автожирный винт и кабина с одновременным перемещением маршевых силовых установок назад на несущий стабилизатор, который, в свою очередь, снабжен рулями-закрылками. Расположенный далеко впереди от центра тяжести несущий винт, имея большое плечо, обеспечивает хорошую управляемость дирижабля по курсу и тангажу на взлетно-посадочных режимах и в горизонтальном полете. Причем ветер становится союзником полета. Реализуется важный аэродинамический эффект – чем сильнее ветер, тем больше мощность управления и лучше управляемость аппарата. Устраняются проблемы, связанные с безопасностью взлета и посадки, характерные для классического дирижабля.
При выпущенных закрылках несущего стабилизатора отклоняются вниз не только векторы тяги от маршевых винтов, но и возникает дополнительная аэродинамическая подъемная сила на обдуваемой воздушными потоками площади стабилизатора.
У автожирного дирижабля несущий газ (гелий) компенсирует 65…75% веса пустой конструкции. Остальное добирается за счет аэродинамики несущего винта (10…15%) и несущего стабилизатора (15…25%). В результате вес полезной нагрузки в части веса пассажиров и груза полностью берет на себя автожирный несущий винт, а в части запаса топлива на полет компенсируют совместно аэродинамическая подъемная сила стабилизатора и вертикальная составляющая силы тяги маршевой силовой установки. В итоге получаем компактный маневренный и скоростной летательный аппарат в 5-6 раз меньший по раскройному объему в сравнении с сопоставимыми дирижаблями классической схемы. Эксплуатация дирижабля возможна на обычных аэродромах без многочисленной наземной команды. Оперативное техническое обслуживание может осуществляться одним техником.
В сравнении с классическими дирижаблями, автожирные дирижабли:
- Содержат в 5-6,5 раз меньший объем подъемного газа;
- Имеют в 2,5-3,5 раза меньшую парусность;
- Требуют мощность силовой установки ниже в 1,5-2 раза;
- Обеспечивают крейсерскую скорость выше в 1,8-2,2 раза;
- Обладают высокой безопасностью полета, маневренностью и управляемостью, сравнимой с автожирами;
- Способны осуществлять взлет и посадку с водной поверхности;
- Обеспечивают возможность перелета без полезной нагрузки и части топлива с оболочкой, наполненной только воздухом;
- Базируются на обычных аэродромах с использованием типовых самолетных стоянок и мест обслуживания;
- В сложенном виде могут хранится в помещениях с объемом типового автомобильного гаража.
Использование штампованной зубчатой шайбы для усиления дюбелей позволяет добиться увеличение несущей способности на 40-45 процентов по сравнению с соединениями только на дюбелях. Это, в свою очередь, позволяет устанавливать конструкции с более редким шагом.
Разработка этих соединений позволила создать целое семейство технологически однотипных деревянных конструкций, например многоугольных и треугольных цельнодеревянных ферм, пролётом до 18,0 м, удобных для перевозки наземным и воздушным транспортом. Разработаны практические рекомендации по проектированию и изготовлению предложенных конструктивных форм, а также зданий и сооружений на их основе.
Разработан способ профилактики глубоких некрозов при обморожениях, который заключается в комплексном медикаментозном лечении и наложении термоизолирующей повязки с постепенным согреванием тканей.
Холодовая травма для регионов Сибири и Крайнего Севера является краевой патологией. В России из общего числа больных с холодовой травмой на северные регионы приходится 85% всех отморожений и общего охлаждения, в том числе 50% по РС(Я). Одной из особенностей холодовой травмы в условиях сверхнизких температур Якутии (ниже – 45 С°) является прижизненное оледенение тканей, температура тканей при этом может доходить до – 29,8 С°. Воздействие на организм низких температур приводит к нарушению кровообращения, которое, в свою очередь, становится причиной некроза. Процесс развития некроза при обморожении постепенный, он включает в себя реактивную фазу. Традиционные методы хирургического и консервативного лечения холодовых травм не предупреждают развития некрозов и в 46-64% случаев приводят к калечащим операциям.
В результате многолетних исследований установлено, что для снижения риска развития некроза конечностей необходимо приступить к восстановлению периферического кровоснабжения и микроциркуляции в тканях в дореактивном периоде. Применение вазапростана 20-60 мкг, разведенного в 250 мл физиологического раствора, у больных, поступивших в дореактивном периоде с внутритканевой температурой ногтевых фаланг не ниже 12-14°С, позволяет свести к минимуму риск развития некроза конечностей при холодовой травме. Также больным назначали комплексное лечение, включающее постепенное отогревание путем наложения теплоизолирующей повязки, антиоксиданты.
Полученный способ обладает следующими преимуществами: позволяет восстановить жизнедеятельность, значительно улучшает результаты лечения и снижает уровень инвалидизации; вазапростан улучшает свойства крови, повышая эластичность эритроцитов и уменьшая слипание тромбоцитов, а также увеличивая фибринолитическую активность крови и снижая активность нейтрофилов.
Способ является эффективным для снижения риска развития некроза конечностей при холодовой травме, не имеет противопоказаний, за исключением индивидуальной непереносимости отдельных лекарственных препаратов, внедрен в практическую деятельность ожогового отделения Республиканской больницы №2-ЦЭМП (акт внедрения от 06.02.2018 г.).
Разработанная промышленная технология и рецептура отечественного теплозащитного материала на основе хлоропренового каучука, является более эффективной и более качественной по сравнению с лучшими зарубежными образцами. По своим свойствам и характеристикам разработанный теплозащитный материал не уступает западным аналогам, а по некоторым показателям превосходит их.
Он обладает:
– высокой стойкостью к морской воде;
– отличной теплоизоляцией;
– отличной плавучестью;
– хорошей прочностью при растяжении и истирании;
– широкий температурный диапазон применения (от минус 30 °С до плюс 65 °С на воздухе и от минус 1 °С до плюс 30 °С в морской воде);
– хорошая гибкость и эластичность;
– материал практически не горюч;
– отличная стойкость к плесени и грибкам;
– по санитарно-техническим свойствам полностью соответствует требованиям Министерства здравоохранения РФ.
– соответствует требованиям Российского Морского PC.
Изделие «АСИ» выпускается в виде пластин размером 1300×2100 мм, толщиной 6,5 мм с двухсторонним дублированием нейлоновой тканью. Гарантийный срок службы изделия не менее 10 лет.
Разработанная технология позволяет выпускать теплозащитный материал любой толщины от 3 до 30 мм.
В 1961 г. был предложен способ бетонирования на сильном морозе путем разогрева бетонной смеси до высоких температур. За сутки твердения достигается прочность до 70% от марочной без утепления опалубки и какой-либо дальнейшей термообработки. Такой эффект объясняется быстрым нагревом бетонной смеси непосредственно перед укладкой ее в форму. За счет того, что тепловой импульс электрическим током быстро вносится в смесь в момент максимальной концентрации растворимых веществ цемента и до максимально возможной температуры 90°С с последующим немедленным разовым перемещением всего нагретого объема из нагревающего устройства в форму, скорость реакции гидратации – набора прочности – наибольшая из возможных.. За время работы электроды так обрастают бетоном, что очистить их невозможно.
В результате многолетних исследований удалось разработать конструкцию электрода /защищенную двумя патентами/ который не обрастает бетоном и работоспособен также долго, как и остальное оборудование. Его реализация позволят даже при -40С не утеплять формы и отказаться от любой последующей термообработки, за 6 часов получать 40% от R28, а за 24 – 70% от R28.
Приведенные затраты при этом наименьшие из возможных. Экономия на увеличении оборота форм, исключение последующей термообработки, вибрирования и смазке форм достигает 18-35% стоимости на куб. м. изделий.
Бетон на основе связующего портландцемента является главным строительным материалом, применяемым при возведении и развертывании инфраструктурных, стратегических и оборонительных объектов современности. Здания гражданского и военного назначения, дороги, плотины, магистрали и мосты, аэродромы и шахты — более 90% всего построенного выполнено из таких бетонов. За последние 20-25 лет существенных изменений в качестве и физико-механических свойствах данного материала, особенно на территории России так и не произошло, а сам портландцемент, как и его производство, сохранили целый ряд присущих ему проблем и нестабильность в процессе строительного применения.
В последнее десятилетие в строительстве развитых стран наблюдается стремление к получению высокопрочных бетонов и конструкций на их основе. Однако классы (марочность) производимых цементов во всем мире не превышают 52,5, что родило представление об исчерпанности возможностей получения более прочного камня портландцемента и привело к созданию индустрии применения широкого ассортимента химических добавок в бетонные смеси для снижения расхода цемента и получения высокопрочных бетонов. Тем не менее, основная проблема при приготовлении качественного строительного вяжущего остается не решенной, а именно его высокая себестоимость, нестабильность и сложность в приготовлении. В тоже время, современный портландцемент не соответствует ожесточающимся и повышающимся экологическим требованиям (и требования к безопасности) и не является универсальным компонентом с высокой легкостью получения.
Упрощение и совершенствование технологии изготовления высококачественного строительного материала с использованием нанотехнологий, позволяет избавиться от неустойчивости традиционных цементов применяемых при возведении объектов инфраструктуры, дорог и укреплений любого назначения в неблагоприятных условиях внешней среды.
Обеспечивается более экономичное и рациональное использование природных ресурсов в его производстве (в том числе за счет переработки большого спектра отходов), существенно снижается себестоимость и ускоряется выполнение строительных работ, в том числе за счет обеспечения возможности изготовления и использования ячеистого наноцемента на месте строительства без необходимости применения тяжелой техники в любом месте, независимо от природно-климатических и географических условий развертывания, улучшая и обеспечивая гарантированное качество строительства и возведения укреплений, за счет передовых физико-механических свойств материала (морозостойкости, энергоэффективности, высокой экологичности, высокой прочности, стойкости к бактериологическим воздействиям и различного рода излучениям в том числе радиационным, водонепроницаемости, снижение объемного веса без потери прочности). Обеспечивается возможность быстрого получения высокопрочного ячеистого наноцемента широкой гаммы плотностей от 200 до свыше 1400 кг/м3 на местах применения (строительства) при использовании только сухой смеси модифицированного и адаптированного к условиям АЗРФ инновационного строительного материала газофибробетон и воды (в том числе морской), позволяя реализовать монолитное строительство, получить и ускоренно развертывать влагостойкие сооружения и укрепления в рамках решения широкого спектра задач освоения и защиты арктических территорий в условиях низких и сверхнизких температур с возможностью применения в труднодоступных местах (болота, торф, вечная мерзлота) без каких-либо дополнительных подготовительных работ.
Реализация изысканий относительно совершенствования наномодификации цементов и получения строительного материала с передовыми физико-механическими свойствами, ложатся в основу формирования новых перспективных арктических технологий и адаптированных строительных материалов. Получаемый таким образом, ячеистый наноцемент, как ячеистый бетон неавтоклавного (естественного) твердения, в отличии от автоклавного традиционного бетона, не останавливает набор прочности никогда, и практически через год его прочность удваивает свои показатели, при этом сохраняя свою легкость и другие передовые свойства.
Применение в процессе производства нанотехнологий, позволило добиться существенного упрощения технологии получения ячеистого наноцемента в любых условиях арктических территорий, обеспечив возможность изготовления и использования бетона на месте строительства и получения требуемой марки бетона только путем регулирования пропорций воды. Попутно улучшили ключевые физико-механических характеристики и получили новые передовые свойства материала, существенно расширяющие спектр его применимости. Например, в полтора-два раза повышает его активность, увеличивает в 5–10 раз сроки хранения, предоставляется возможность реактивации устарелых и непригодных цементов. Получаемый инновационный материал оказывается дешевле и экономичнее обычного цемента, более того за счет хорошей адгезии (при активации увеличивается в объеме в 2-3 раза), обеспечивая омоноличивание и дополнительное укрепление структур (что крайне важно в горнодобывающей промышленности), не требует особых навыков и прост в обращении (нет необходимости использовать дополнительную тяжелую технику).
Использование специально разработанной модифицирующей нанодобавки, позволяет существенно повысить прочность материала. Эти составляющие, располагаясь на поверхностях фрагментов наполнителя, в поляризованном состоянии направленно воздействуют на процесс образования кристаллогидратов, формируя при этом фибриллярные микроструктуры многомикронного порядка. Следствием этого является существенное упрочнение неавтоклавного ячеистого наноцемента, а также ускорение его твердения. В среднем на 25 – 50% увеличиваются практически все показатели (прочности, морозостойкости, теплопроводности), предъявляемые ГОСТом к ячеистому газобетону, и получаются еще лучшие характеристики, усиленные водоотталкивающими свойствами, что позволяет возводить высокопрочные облегченные плавучие конструкции. Кроме того, с введением модифицирующей добавки ячеистый наноцемент приобретает способность противодействовать высокочастотному излучению и радиации. Готовые литые конструкции, выполненные из предлагаемого к производству инновационного строительного материала можно использовать для осуществления круглогодичного ускоренного монолитного строительства и возведения высокопрочных укреплений, сборных дорог и аэродромов, защитных сооружений в условиях чрезвычайных ситуаций. Круглогодичное строительство также обеспечивается за счет интеграции в производственные процессы сквозных технологий, а именно перспективных многоцелевых энергетических комплектов на базе турбинно-водородной установки.
Полученный адаптированный инновационный строительный продукт отвечает следующим характеристикам: гарантированное качество; простота и надежность в работе; универсальность в применении (в том числе конструкционная); легкость корректировки ячеистого бетона; возможность выпуска ячеистого бетона широкой гаммы плотностей от 200 до свыше 1400 кг/м3 на местах применения при использовании только инновационной сухой смеси и воды; возможность использования при приготовлении морской воды; абсолютная влагостойкость; высокая прочность; постоянный набор прочности в течении всего срока эксплуатации; экономичность; экологическая безопасность и негорючесть; возможность легкой доставки и применения в труднодоступных местах; возможность использования при больших объемах применения; возможность получения любых архитектурных форм и прочных плавучих объектов и конструкций; морозостойкость и возможность использования в условиях экстремальных температур; эксплуатационная надежность; высокие теплоизоляционные свойства; погашение шумов и вибрации; стойкости к бактериологическим воздействиям и различного рода излучениям в том числе радиационным; увеличение объема при «росте» и возможность использования для консервации и «обратной отсыпки»; облегченный вес без потери прочности; большая текучесть и возможность заполнения всех трещин, полостей, раковин, упрощая и ускоряя реконструкционные, восстановительные и защитные работы в том числе в условиях ЧС.
Стандартная технология разработки грунтов в зимний период предусматривает предварительное рыхление массива грунта взрывом или статическими рыхлителями. Небольшого количества тепла достаточно для того, чтобы привести грунт в талопластичное состояние, пригодное для экскавации.
При замерзании, превращаясь в лёд, один литр воды выделяет 50 кКал. тепла. Залитая с температурой +10оС в предварительно нарезанные траншеи или на поверхность массива, вода отдаёт тепло примыкающему к ней грунту, чем приводит его в состояние , пригодное экскавации.
Конкурентным преимуществом технологии является отказ от предварительного рыхления грунта и использование для его подготовки к экскавации легкодоступного и дешевого материала – воды.
Технология управления интегрированной надежностью инновационных проектов включает в себя моделирование проектных разработок безопасности с учетом нормированной надежности неопределенности и риска в параметрах интегрированных организационно-технологические и финансово-экономических решений.
На основе предложенной технологии дополнительно к детерминированным инновационным проектам разрабатываются организационно-технологические и финансово-экономические карты процессов и структур реализации проекта.
Технология управления термообработкой, построенная на математическом моделировании тепловых процессов, учитывающих все источники тепла – электрообогрев, экзотермию цемента и теплоту льдообразования позволяет серьёзно экономить энергетические мощности. Моделирование позволяет в любой момент времени контролировать температуру в любой точке конструкции, а по температуре и времени – нарастающую прочность бетона.
На основе предложенной технологии изготавливаются технологические карты на бетонирование любых конструкций в любых климатических условиях.
Наиболее перспективной технологией строительства автомобильных дорог для северных районов является монтаж сборных железобетонных плит с последующей стяжкой их стальными канатами. Эта технология позволяет осуществлять монтаж дорожного полотна, способного выдержать нагрузки более 30 т на ось, со скоростью до 1,0 км в сутки.
Стянутые плиты работают как одна система и нагрузки на одну плиту передаются на соседние плиты. В связи с этим увеличивается допустимая эксплуатационная нагрузка. Плиты могут собираться в 100-метровые участки продольной или диагональной стяжками.
Совместно с новосибирским заводом железобетонных изделий «СТМ», технология непрерывного изготовления поперечно преднапряженных плит с диагональными каналами для постнапряжения размером 1200*7200*180 мм позволяет собирать практически не ограниченные по длине участки дороги на вечномерзлом основании.
Запрос на технологию/продукт
Технология очистки воды источника «Центральный» г. Кировска от ионов алюминия должна обеспечить соответствие воды требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.» по содержанию ионов алюминия и величине рН в питьевой воде.