Geum.ru

Отче т о деятельности российской академии наук в 2002 году

Вид материалаДокументы

Содержание


Экология энергетики
Общая энергетика
Проблемы машиностроения
Подобный материал:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   43
^

Экология энергетики


На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны технические предложения по повышению эффективности использования природного газа в энергетике России, как за счет модернизации существующих тепло- , электрогенерирующих установок путем газотурбинных надстроек, в том числе по оригинальным технологиям, так и за счет создания новых высокоэффективных парогазовых установок с инжекцией пара; разработано также техническое предложение по экологически чистому комплексному энергохимическому использованию угля с получением энергии, синтетического жидкого и облагороженного твердого топлив. (ИВТ РАН)

Разработана трехмерная динамическая модель распространения в атмосфере загрязняющей примеси, образующейся в результате подрыва боеприпаса с радиоактивным веществом («грязная бомба») в городских условиях. В модели учтены метеорологические условия в момент выброса, реальная геометрия городской застройки, возможность образования застойных зон и аномально высоких уровней загрязнения воздуха, почвы, поверхностей внутренних помещений зданий и сооружений. Модель может быть применена при анализе радиологических последствий терактов. (ИБРАЭ РАН)

В целях более полного учета роли гетерогенных химических реакций на базе пакета прикладных программ KinTech разработана боксовая модель химических процессов в тропосферных облаках, включающая блоки газофазных и жидкофазных химических реакций и процессы межфазового обмена компонентами с учётом кинетического и диффузионного сопротивлений. С помощью этой модели была расшифрована природа каталитического действия ионов железа в окислении SO2 в капельной фазе конвективного облака нижней атмосферы. Показано, что в дневное время суток специфика этого процесса определяется каталитической конверсией радикалов HO2(газ)  SO5(aq)-, которая резко (почти в тысячу раз!) ускоряет динамику каталитического цикла ионов металлов в капельной влаге тропосферных облаков в сравнении с тем же процессом “в пробирке”. (ИНЭПХФ РАН)

Для улучшения селективности разделения газовых смесей на основе новых мембранных технологий, в частности, для получения гелия из природного газа и выбросов металлургических предприятий, исследовано влияние условий газофазного прямого фторирования на селективность газоразделения смесей гелий – метан – двуокись углерода – кислород - азот половолоконными мембранными модулями на основе полиамида. Отработана методика модифицирования, позволяющая стабильно повышать селективность газоразделения смеси гелий - метан до 1500-2000, причем производительность мембранных модулей по гелию практически не падает. Разработана методика дополнительной обработки фторированных мембранных модулей раствором полидиметилсилоксана, позволяющая полностью исключить влияние эффекта старения на селективность газоразделения. (ИНЭПХФ РАН)

^

Общая энергетика


Проведены научные исследования и на их основе разработаны концепции создания нового типа высокоэффективных станций малой мощности. Повышенная эффективность тепловой станции малой мощности достигается при каскадном использовании первичной энергии топлива (газа) – на входе с помощью турбодетандеров (использования повышенного давления газа в подводящем трубопроводе) и на выходе путем использования энергии потерь для повышения ее потенциала с помощью тепловых насосов. Энергию дымовых газов предложено включить в общую схему преобразования энергии с помощью тепловых труб. (ОЭЭП РАН)

В рамках научного направления «Научные основы новой энергетической политики и механизмов ее реализации» разработаны варианты топливно-энергетических балансов страны и регионов для уточнения Энергетической стратегии России на период до 2020 г., выполненные для последующего применения с целью совершенствования механизмов региональной энергетический политики. (ИНЭИ РАН)

Исследована эффективность перспективных теплоэнергетических установок для комбинированного производства тепла и электрической энергии, являющегося одним из основных направлений экономии органического топлива в энергетике. (ИСЭ СО РАН)

Закончен многолетний цикл исследований по разработке методов и моделей для исследования перспектив развития энергетики регионов, обобщающий методические результаты, полученные в 1992-2002 гг. в процессе разработки региональных энергетических программ Сибири и Дальнего Востока, а также в рамках работ по обоснованию Энергетической стратегии России. (ИСЭ СО РАН)

Исследованы гидродинамические основы и механизм процессов возбуждения колебаний в потоках жидкостей, нагнетаемых в нефтяные пласты, и формирования в них волновых полей. На этой основе разработаны принципы построения новых устройств и способов осуществления совместного физико-химического и волнового воздействия на процесс фильтрации в пластах. Тем самым открыта возможность применения новых высокоэффективных технологий освоения трудноизвлекаемых запасов нефти, составляющих свыше 80 % располагаемых ресурсов страны. По результатам проведенных исследований поданы 2 заявки на патенты. (ОЭ КазНЦ РАН)


^

Проблемы машиностроения



Разработана новая нелинейная теория термовязкоупругости, описывающая механическое поведение стареющих наполненных полимерных материалов, которая позволила сформулировать нелинейный критерий длительности прочности конструкций. Теория успешно прошла экспериментальную проверку применительно к изделиям ракетной техники. Использование нового критерия позволило обоснованно продлить сроки эксплуатации ряда изделий. (ЦНИИМАШ)

Разработаны расчетные модели для описания процессов в полимерных композиционных материалах (ПКМ), находящихся в объемном напряженном состоянии. Структурно-имитационная модель сферопластика учитывает деформирование, водопоглощение и накопление повреждений в материале в зависимости от уровня гидростатического давления. Исследована проблема ускоренного прогнозирования усталости ПКМ. С помощью моделей нелинейного деформирования и повреждаемости показано наличие запасов по статической прочности для материалов с высокой вязкостью. Результаты работ позволят усовершенствовать методы оценки упругопластических параметров вязкости разрушения, разработать новые критерии прочности для конструкций из металлических материалов и ПКМ, создать основы методологии проектирования объектов глубоководной морской техники. (ЦНИИ им.А.Н.Крылова)

Разработаны новые схемы плазмотронов с увеличенными ресурсными и функциональными характеристиками. Получены три патента на их конструкции. Апробация новых конструктивных решений проведена на концентратах из отложений рек Вилюй, Лена и Чара (Республика Саха (Якутия)), содержащих различные минеральные комплексы. Результаты будут использованы для разработки плазменных технологий глубокой переработки рудного и техногенного сырья в целях рационального использования минеральных ресурсов. (ИФТПС СО РАН)

Проведено математическое моделирование движения летательного аппарата с учетом влияния упругости элементов конструкции на аэродинамические нагрузки. Разработаны методики и алгоритмы, программы расчета изгибных колебаний элементов планера ракеты и скорости флаттера ее оперения, что позволяет разрабатывать ракеты с высокими летно-баллистическими характеристиками. Разработана математическая и физическая модели инерционной навигационной системы для вращающейся по крену ракеты. Спроектирована и создана бесплатформенная одноосная навигационная система на базе микромеханических чувствительных элементов, выполненных на кремниевой основе по планарной технологии. Полученная система обеспечивает высокоточный вывод ракеты в зону захвата цели головкой самонаведения по траекториям с заданными свойствами. (ГУП “КБП”, ТГУ)

Выполнен комплекс работ направленных на решение вопросов связанных с исследованиями прочностных характеристик конструктивных элементов оборудования реакторных установок (РУ). Указанный комплекс работ выполнен для каждой РУ атомных ледоколов “Арктика”, “Россия”, “Таймыр”, что обеспечило обоснованное принятие решения о возможности продления ресурса и безопасной эксплуатации из условий прочности РУ с учетом индивидуальных особенностей их эксплуатации. Впервые проведен комплексный системный анализ процессов деформирования, накопления и развития повреждений, зарождение и кинетики усталостной трещины в конструктивных элементах систем РУ атомных ледоколов при сложных термоциклических воздействиях с использованием верифицированных методик и современных методов механики деформируемого твердого тела и механики разрушения. Продление ресурса РУ атомных ледоколов “Арктика”, “Россия”, “Таймыр” позволит сохранить их в строю с целью обеспечения функционирования системы “Севморпуть” до 2015 года. (ОКБ Машиностроения)

Разработаны научно-методические материалы по оцениванию и прогнозированию технического состояния стартовых ракетно-космических комплексов с целью продления их технического ресурса и срока службы. Определены признаки предельного состояния стартового комплекса, разработаны методики: определения перечня критических систем (агрегатов); оценивания их текущего технического состояния методами неразрушающего контроля; прогнозирования изменения технического состояния во времени; формирования перечня мероприятий ремонтно-профилактического характера, обеспечивающих эксплуатационную пригодность стартового комплекса в период действия продленного ресурса. (КБОМ им.В.П.Бармина, ИКЦ СЭКТ)

Разработана методика и даны рекомендации по использованию расчетно-экспериментальных методов механики разрушения и неразрушающих методов контроля дефектности для прогнозирования несущей способности элементов конструкции. Результаты исследований использованы в расчетах на прочность при проектировании стержневых элементов ферменных конструкций из бороалюминия для космических аппаратов. (ИВМ СО РАН, НПО прикладной механики им. М.Ф.Решетнева)

Разработаны научно-методологические принципы создания высокопрочных анаэробных клеев-герметиков с микроструктурой, обладающих улучшенными характеристиками по статической и динамической прочности, маслобензостойкости и термостойкости. Проведенные испытания показали эффективность применения герметиков для повышения эксплуатационного ресурса ходовой части автомобилей, а также для повышения надежности двигателей путем ликвидации микропор при пропитке литых узлов двигателей герметиками. (НФ ИМАШ РАН)

Выполнен анализ закономерностей образования повреждений в несущих высокорисковых технических объектах, определяющих возникновение аварийных и катастрофических ситуаций. Построена система функциональных зависимостей, необходимых при определении остаточного ресурса критических элементов, применительно к стартовым ракетно-космическим комплексам. (ИМАШ РАН, КБОМ им. В.П.Бармина)

На основании Федеральной целевой программы “Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации” создан информационно-аналитический центр системы производственного экологического мониторинга объекта уничтожения химического оружия. (ИПУ РАН)

Дана формулировка и разработан алгоритм решения новых задач динамики развертывания управляемых стержневых и тросовых систем. Разработан алгоритм численного построения перемещения несущих слоев слоистых оболочек при моделировании процессов их нагружения методом конечных элементов. Рассматриваемая проблема имеет большое прикладное значение в задачах моделирования слоистых оболочек элементов конструкций ракетно-космической техники и авиации. Разработка готова к практическому использованию. (ИПРИМ РАН)

Разработана новая эффективная методология параметрической идентификации математических моделей процессов тепло- и массообмена в теплозащитных и теплоизоляционных материалах и конструкциях космических аппаратов и ракетоносителей, основанная на решении обратных задач и оптимальном планировании экспериментов и испытаний. (МАИ, ЦАГИ)

Получены обобщенные уравнения состояния для композиционных материалов, позволяющие учесть такие факторы, как уровень механической нагруженности, длительность нагружения, температура и влажность окружающей среды. Уравнения при интегрировании по времени являются базовыми для оценки долговечности с учетом накапливаемых повреждений, входящих в уравнения состояния. (ИМАШ РАН)

Проведены исследования по оптимизации основных параметров эксплуатации современных тормозных систем железнодорожного подвижного состава. В результате внедрения тормозных систем уменьшается повреждаемость колес, повышается безопасность движения. Основные рекомендации работы включены в инструкцию МПС по экплуатации тормозов железнодорожного подвижного состава. (ИПТ РАН, МИИТ)

Разработана геоинформационная технология дистанционного мониторинга зеленых насаждений крупных городов, направленная на решение задачи построения Регионального Геоинформационного Комплекса. Разработанная технология предлагается для использования по всей территории Московского мегаполиса. (НГИЦ РАН)

Выявлены особенности взаимодействия миниатюрных электродинамических роботов при их движении в воздушной среде на основе разработанных математических моделей, анализа особенностей движения и данных экспериментальных исследований, с учетом действующих в микромеханике соотношений сил вязкого трения, сухого трения, гравитации, адгезии, поверхностного натяжения. Установлены основные зависимости между параметрами для миниатюрных электродинамических систем, необходимые для управляемого их движения. Предложен способ генерации возмущающей силы при управляемом движении якоря микроэлектромагнитного двигателя, что обеспечивает минимальные потери энергии и высокое качество управления и является существенным при проектировании подобных систем. Результаты получены впервые и могут быть использованы в машиностроении, в высокоточных технологических процессах, в биотехнологиях. (ИПМех РАН)

Разработан экспериментальный образец доплеровского лага для установки на малогабаритные подводные аппараты. Лаг обеспечивает измерение модуля, продольной и поперечной составляющих скорости аппарата в диапазоне скоростей до 1,5м/с при его движении на глубине 2,5-50 м. Период формирования отсчетов скорости до 1м/с. В основу метода построения лага положен оригинальный принцип квазикогерентного накопления коротких импульсов и спектрального анализа получаемых данных. Прибор является одним из основных устройств систем автономной навигации подводных аппаратов и защищен патентом Российской Федерации. (ИПМТ ДВО РАН)

Разработана модельная серия пятилопастных частично-погруженных гребных винтов со стреловидными лопастями, что значительно увеличивает их эффективность (КПД – до 70%) как при кавитационных, так и в докавитационных режимах работ. Разработаны элементы программного комплекса проектирования движителей быстроходных судов. Разработаны принципиальные схемы активных систем гашения сил, передаваемых от гребного винта через валопровод на корпус судна в осевом и поперечном направлениях. Точность настройки генерируемой вибратором силы по амплитуде и фазе обеспечивают высокую эффективность виброгашения. (ЦНИИ им.А.Н.Крылова)

Предложены, теоретически обоснованы и экспериментально проверены в лабораторных условиях технические решения по созданию судовой установки для распыления сорбентов при разливах нефти и нефтепродуктов в водоемах. Опытный образец установки успешно прошел испытания. (ИПМАШ РАН, ЦКБ МТ «Рубин»)

На основе анализа течения жидкости в каналах одношнековых устройств получено приближенное решение задачи о течении линейной жидкости в двухзаходном шнековом смесителе с межканальным зазором. В результате разработаны и изготовлены погружные насосы для перекачивания жидких металлов (магния, свинца, галлия и т.д.), которые могут создавать давление до 3-х атмосфер с расходом до 6 т/час и высотой подъема до 15м. Насос передан на Березниковский титано-магниевый комбинат для дальнейшей эксплуатации. (ИМСС УрО РАН)

Выполнены исследования влияния техногенных волновых процессов, возбуждаемых наземным и подземным транспортом, на почву, здания и людей в г. Москве. Установлены, ранее не учитываемые энергетически значимые инфранизкие и низкие частоты колебаний наблюдаемые практически круглосуточно. Показана возможность построения динамического портрета здания на основе полезного использования техногенной вибрации на транспортных магистралях. (ИМАШ РАН, КБ «Геофизприбор», ИФЗ РАН)

Разработаны технические предложения по созданию высокоскоростных шарикоподшипников для турбонасосных агрегатов перспективных ЖРД, в том числе кислородно-водородных ЖРД, ядерных реактивных двигателей и энергетических установок многократного применения и длительного ресурса. (ФГУП КБ «Химавтоматика»)

Разработан высокоэффективный импульсный плазменный двигатель с абляцией диэлектрика, используемого в качестве рабочего тела. Тяговая эффективность двигателя вдвое превосходит показатель аналогичных двигателей, разработанных в США. Планируется коммерческое использование двигателя. (НИИПМЭ МАИ)

Созданы теоретические основы применения фуллеренсодержащих материалов в качестве присадок к минеральным маслам для улучшения антифрикционных, противоизносных и антизадирных свойств масел и уменьшения времени приработки узлов трения. (ИМАШ РАН, ИВС РАН, ФТИ РАН)

Разработаны промышленные технологии применения ультрадисперсных порошков (нанопорошков) высокопрочных тугоплавких химических соединений с размерами частиц до 100 нм, получаемых плазмохимическим синтезом и взрывным методом, для повышения физико-механических характеристик и качества металлоизделий, изготовляемых разными способами из алюминиевых деформируемых и литейных сплавов, сталей, серого и износостойкого чугуна. Разработанные технологические процессы нашли применение в литейном производстве, цветной металлургии, обработке металлов давлением и сварочном производстве как при получении заготовок, так и при изготовлении конечной продукции в виде деталей машин и механизмов. С использованием нанопорошков разработана технология изготовления многоцелевого алюминиевого композита с волокнистой структурой, обладающего повышенными характеристиками механических свойств и демпфирующей способности. Разработки защищены авторскими свидетельствами и патентами РФ на изобретения. (ИВМ СО РАН)

На основе компьютерного моделирования схем деформации и комплекса структурных исследований разработан метод получения субмикрокристаллической (СМК) структуры в крупногабаритных полуфабрикатах посредством всесторонней изотермической ковки. Изготовлена опытная партия объемных полуфабрикатов диаметром 150 – 200 мм с СМК структурой из титанового сплава, отличающихся однородностью микроструктуры и высоким уровнем механических и технологических свойств. (ИПСМ РАН)

Разработан, изготовлен и испытан опытный образец изделия «Система измельчения и обеззараживания сточных вод». В качестве дезинфектанта впервые применены экологически безопасные полимерные биоциды. Разработан проект уникального комплекса морских ледостойких платформ гравитационного типа и выносного причального устройства для отгрузки нефти на танкеры. Комплекс рассчитан на суровые ледовые, штормовые и сейсмические воздействия. (ЦКБ МТ «Рубин»)