Международный конкурс инновационных проектов, ориентированных на партнерство государств и цивилизаций

Вид материала

Конкурс

Содержание 3.10. Повышение энергоэкологической эффективности используемых углеводородных топлив Актуальность проекта Содержание проекта 3.11. Использование экранопланов в пожаротушении и спасении на море

Подобный материал:

• О IV цивилизационном форуме и Международном конкурсе инновационных проектов, 160.27kb.
• Конкурс инновационных проектов "У. М. Н. И. К.", 185.73kb.
• Одиннадцатый конкурс молодежных инновационных проектов технопарка мифи, 45.49kb.
• О I межрегиональном конкурсе инновационных проектов «На пути к инновациям» Общие положения, 141.27kb.
• Евразийский экономический форум молодежи 2010-2011 гг. Путь на север, 216.26kb.
• База данных инвестиционных и инновационных проектов предприятий Оренбургской области,, 423.18kb.
• Конкурс инициативных ориентированных фундаментальных исследований 2009 года: Междисциплинарные, 467.95kb.
• Конкурс проектов и программ «На пути к инновациям», 155.77kb.
• Положение о городском конкурсе инновационных проектов Общие положения, 89.45kb.
• Конкурс состоит из двух секций: конкурс студенческих идей и конкурс проектов на ранней, 131.18kb.

3.10. Повышение энергоэкологической эффективности используемых углеводородных топлив

Представляет проект:

первый вице-президент Национальной инженерной академии РК, академик Национальной академии наук РК Н.К. Надиров.

Актуальность проекта

В настоящее время обязательства Казахстана по Киотскому соглашению об ограничении использования углеводородных топлив и снижения вредных выбросов в атмосферу, подписанные главой государства Н.А. Назарбаевым и ратифицированные парламентом, требуют принятия эффективных мер по значительному уменьшению теплового загрязнения атмосферы, в первую очередь г. Алматы, и повышению энергоэффективности используемых углеводородных топлив.

Эти меры в первую очередь относятся к ТЭЦ и к автомобильному транспорту городов, доля тепловых выбросов которых достигает 80% от общих, а парк автомобилей в 2006 г. достиг 0,5 млн машин при их тепловой мощности 25–10⁶ кВт.

Содержание проекта

Учеными Национальной инженерной академии сделано открытие № 297 «Явление рекомбинации системы углеводородных топлив», позволяющее сократить расход топлива автотранспортом и тепловые выбросы в атмосферу в 5–8 раз (до 10–15%).

Его возможная реализация в ближайшие 5–10 лет позволит значительно снизить необходимую мощность проветривания города.

Важные результаты получены ТОО НПП «ФИИТ» по повышению эффективности сжигания жидкого и газообразного топлива для технологических установок и котлоагрегатов.

Например, в результате проведенного осмотра котлов центральной котельной города Капчагай и предоставленных данных об их работе установлено, что на котлах ДКВР-20/13 горелочные устройства имеют в номинальном режиме нормативный расход мазута 1300 л мазута в час на каждом котле.

Замена существующих горелок на котлах ДКВР-20/13 на систему подготовки и сжигания мазута ТОО НПП «ФИИТ» с одним горелочным устройством позволит получить экономию топлива на котел не менее 10%, снизить выбросы вредных веществ в атмосферу и применять гибкую систему регулирования нагрузки в пределах от 10 до 120%, что невыполнимо при применении других систем сжигания.

Приняв на котле марки ДКВР-20/13 экономию мазута 10% при расходе топлива 1300 л в час и стоимости топлива 34 тыс. тенге (230 долл.) за 1 т, получим экономический эффект:

экономия 130 л мазута в час — 4420 тенге;

в сутки: 3120 л — 106 080 тенге;

в месяц: 93 600 л — 3 182 400 тенге.

Годовой расход мазута на центральной котельной г. Капчагая составляет, по ранее полученным данным, 23 тыс. т. Оборудование ТОО НПП «ФИИТ» позволит получить экономию топлива 2,3 тыс. т, или, в денежном выражении, 78,2 млн тенге в год.

Оборудование ТОО НПП «ФИИТ», его установка с розжигом на один котел в настоящее время составляет 2 млн 912 тыс. тенге. При экономии топлива в 10% затраты на котле ДКВР-20/13 окупятся за 28 дней эксплуатации.

Ноу-хау повышения энергоэкологической эффективности используемого углеводородного топлива заключается в переводе используемого топлива из сложномолекулярного состояния в сложноатомарное состояние, предварительная очистка (фильтрация) и подогрев.

Таким образом, в теоретических работах и научных открытиях Национальной инженерной академии и ТОО НПП «ФИИТ» заложены оригинальные научно-технические решения. При их умелой адаптации и внедрении на технологических установках и котлоагрегатах, в частности на ТЭЦ г. Алматы и Капчагая, позволят экономить значительное количество углеводородного топлива и на 90–98% снизить вредные выбросы в биосферу.

3.11. Использование экранопланов в пожаротушении и спасении на море

Представляет проект:

Международный институт передовых аэрокосмических технологий Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения: А.В. Небылов.

Аномально жаркая погода во многих странах Северного полушария летом 2010 г. имела одним из наиболее неприятных последствий для экономики и экологии резкое увеличение числа пожаров на промышленных объектах, в населенных пунктах и в природе. При этом стала очевидной необходимость совершенствования средств пожаротушения и всей системы предупреждения пожаров и борьбы с ними.

Российское Правительство и Министерство по чрезвычайным ситуациям заявили о начале нового этапа работ по развитию такой системы на новой технической базе. Этим подчеркивается актуальность проектов по совершенствованию системы пожаротушения и спасения людей и материальных ценностей при пожарах. Фактически рассматриваемая проблема является интернациональной, при крупных катастрофах аварийно-спасательные службы разных стран уже научились действовать совместно.

Российская противопожарная техника уже хорошо зарекомендовала себя в мире, причем наиболее известным ее образцом в настоящее время признан гидросамолет Бе-200 разработки ТАНТК им. Г.М. Бериева, способный в полете к многоразовому забору воды, используемой при тушении пожара.

Целью предлагаемого проекта является обоснование целесообразности создания еще одного образцового «пожарного» — специального экраноплана нового поколения.

Экраноплан является воздушным транспортным средством со специальными конструктивными особенностями, обеспечивающими возможность низковысотного полета при использовании экранного эффекта (WIG-эффекта). Он состоит в существенном увеличении подъемной силы крыла и в уменьшении аэродинамического сопротивления при движении вблизи подстилающей поверхности. В этом случае действие воздушной подушки в пространстве между крылом и опорной поверхностью добавляется к обычному механизму формирования подъемной силы из-за различных скоростей воздушного потока над верхней и под нижней поверхностями крыла.

Для того чтобы полностью использовать экранный эффект и обеспечивать высокие функциональные характеристики, экранопланы обычно имеют следующие конструктивные особенности, которые отличают их от самолетов:

• широкое крыло с малым коэффициентом удлинения, которое относительно низко присоединено к корпусу, или конфигурация «летающее крыло;
  
• концевые шайбы на крыльях, которые улучшают аэродинамику крыла при движении близко к поверхности;
  
• развитое хвостовое оперение;
  
• гидродинамически совершенный корпус с повышенной прочностью;
  
• специальное оборудование для ускорения взлета с водной или твердой поверхности и облегчения приземления и т.д.
  

Важными преимуществами экранопланов в современном понимании являются:

• отсутствие потребности во взлетно-посадочной полосе и амфибийные возможности;
  
• повышенная безопасность полета из-за возможности вынужденной посадки на воду;
  
• сниженные требования к надежности работы двигателей и возможность полной выработки их нормативного срока эксплуатации;
  
• экономия топлива при полете в экранном режиме из-за увеличенного аэродинамического качества (но энергетически невыгодный режим взлета с воды);
  
• отсутствие потребности в герметичной кабине и специальных системах жизнеобеспечения для команды и пассажиров.
  

Наряду с преимуществами есть и отрицательное проявление экранного эффекта, состоящее в таком перераспределении давления на поверхности крыла и аэродинамических управляющих поверхностей, что усложняется обеспечение продольной статической устойчивости аппарата. Проблема решается путем создания специальных систем автоматического управления движением, расширяющих область устойчивости экраноплана в пространстве параметров движения.

Российская Федерация и Китайская Народная Республика являются двумя странами с наиболее крупными в мире достижениями в области создания экранопланов. В 1970–1980-х гг. в «ЦКБ по СПК им. Р.Е. Алексеева» были сконструированы и построены самые крупные до сегодняшнего времени экранопланы: десантный экраноплан «Орленок» со взлетным весом 140 т, ракетный экраноплан «Лунь» со взлетным весом 350 т и начаты работы по строительству гражданской модификации «Луня» — экраноплана «Спасатель». К сожалению, в 1990-е гг. бюджетное финансирование работ по созданию экранопланов было прекращено, а успехи в создании коммерческих экранопланов оказались весьма ограниченными. Напротив, в Китае последние два десятилетия явились наиболее успешными для развития экранопланостроения — во многом благодаря существенной поддержке китайского правительства и сотрудничеству с российскими специалистами. Были успешно построены такие китайские экранопланы, как МК, Swan, Tianxiang, XTW. Обсуждается проект большого экраноплана Chanhe-7 массой в 1100 т.

В настоящее время в России формируется концепция развития экранопланостроения, ведущие российские специалисты привлечены к ее созданию. Есть основания рассчитывать на государственную поддержку. Многоцелевое использование экранопланов, безусловно, является одним из ключевых факторов в оценке эффективности концепции, особенно при использовании экраноплана в тушении пожаров и спасении людей при пожарах.

Эффективность борьбы с пожарами во многом определяется возможностью и быстротой доставки тяжелой противопожарной техники непосредственно к месту пожара.

При значительном удалении места базирования такой техники от места пожара можно реально рассчитывать на применение только трех видов скоростных транспортных средств: самолетов, вертолетов и экранопланов. Самолет быстро летает, но, как правило, не может совершить посадку рядом с местом пожара. Вертолет может совершить посадку, но не обладает большой грузоподъемностью и способностью перевозить грузы больших габаритов, его топливная экономичность невысока. Экраноплан быстро летает, имеет большой объем грузового отсека, может обладать свойством амфибийности, т.е. совершать посадку не только на воду, но и на ровные участки суши. Кроме того, экраноплан является более экономичным транспортным средством, чем самолет и тем более вертолет.

Кроме транспортной эффективности, экраноплан имеет и другие конструктивные особенности, полезные при тушении пожаров.

Для обеспечения продольной устойчивости движения в экранном режиме экраноплан имеет развитое высоко поднятое хвостовое оперение, которое может использоваться для размещения водяных пушек. При таком высоком расположении водометов вода будет лучше накрывать очаги пожара и доставать их на большем расстоянии.

Экраноплан, как правило, имеет дополнительные (избыточные в крейсерском режиме полета) стартовые турбореактивные двигатели с возможностью поворота сопла с целью поддува под крыло. Эти двигатели, будучи направленными на очаг огня, могут быстро загасить его, поскольку в воздушной струе, выходящей из сопла, мало кислорода. При проведении соответствующего исследования можно найти режим работы двигателей, наиболее благоприятный для тушения огня.

Наконец, одной из необходимых конструктивных особенностей экраноплана является металлический корпус повышенной прочности (по сравнению с самолетным), что позволяет экраноплану безопасно находиться вблизи очага огня при тушении пожара.

Особенно эффективными экранопланы могут оказаться при тушении пожаров морских объектов: судов (особенно нефтеналивных танкеров), морских нефтедобычных платформ, портовых сооружений. Зачастую единственным средством спасения людей, находящихся на горящем судне, становятся другие суда, находящиеся в данном районе — на этом сейчас и строится система спасения вдали от берега. Нередко помощи приходится ждать сутками, а шанс дождаться прихода пожарного буксира вообще невелик.

Для оказания эффективной помощи требуется специальная техника, способная быстро прибыть в район аварии, организовать спасение потерпевших с оказанием неотложной медицинской помощи и быстро доставить спасенных в ближайший порт. Ни один из видов существующей современной морской поисково-спасательной техники не в состоянии обеспечить эти требования. Спасательные суда, обладающие большой пассажировместимостью и грузоподъемностью, как правило, имеют очень низкую скорость. Спасательные вертолеты, несмотря на достаточную скорость, маневренность и независимость от состояния морской поверхности, также не идеальны для этих целей из-за небольшой дальности полета. Поисково-спасательные самолеты аэродромного базирования имеют высокую скорость и большой охват акватории, но могут оказать только пассивную помощь — сбросить полезный груз. Хорошими спасателями могли бы быть гидросамолеты — но они обладают низкой мореходностью и жесткими метеоограничениями на проведение спасательных операций, которые проходят, как правило, при большом волнении моря. Фактически только экранопланы являются идеальными морскими спасателями, способными быстро, за несколько часов, прибыть к терпящему бедствие морскому объекту, совершить посадку вблизи него, принять эффективные меры для тушения пожара и спасения людей.

В ходе проектирования в «ЦКБ по СПК им. Р.Е.Алексеева» экраноплана «Спасатель» он при взлетной массе в 360 т способен выполнять следующие функции:

• поисково-спасательные операции в морях и океанах с удалением от берега до 3000 км;
  
• поиск и спасение людей с терпящих аварию судов и самолетов, а также людей, плавающих на коллективных или индивидуальных средствах спасения;
  
• спасение моряков-подводников;
  
• оказания спасенным квалифицированной медицинской помощи при наличии на борту совершенного медицинского оборудования;
  
• тушение пожаров на морских объектах;
  
• снятия с мели судов усилием до 100 т;
  
• борьба с разливами нефти при авариях танкеров.
  

ЦКБ по судам на подводных крыльях им. Р.Е. Алексеева принимал участие во всемирной выставке «Экспо-2000» в Германии в городе Ганновере и представлял экраноплан «Спасатель». Он развивает скорость до 500 км/ч, способен садиться на водную поверхность при волнении в 5 баллов, может вместить в себя до 500 человек.

Экраноплан-спасатель может обеспечить доставку спасательных партий и их имущества при авариях на морских буровых установках и платформах, эвакуацию с них работающих специалистов, оказание помощи и эвакуацию населения при стихийных бедствиях на побережье морей.

Возможны проекты и более тяжелых экранопланов-спасателей, например в 500–600 т, которые обладали бы практически неограниченной мореходностью в штормовом море. По мере понимания мировым сообществом актуальности и необходимости совершенствования современных аварийно-спасательных и противопожарных средств шансы на использование экранопланов в этой области возрастают. Порядка 15-ти тяжелых экранопланов при их рассредоточенном базировании во всех основных регионах мира могли бы решить обсуждаемую проблему. Российский и китайский опыт построения экранопланов мог бы послужить хорошей базой для реализации проекта.

Стоимость проекта «Экраноплан-спасатель» составляет 130 млн долл. в расчете на один экземпляр.