Обычный банан разбивается как стекло, а яблоко крошится на мелкие кусочки: российские ученые изобрели хладагент, способный давать сверхнизкие температуры. Сейчас в холодильной отрасли Россия занимает первое место, опередив лидеров — Японию и США. Минус 155 градусов в обычной холодильной установке. Кому нужны такие рекордные температуры?
Пятисекундное видео из Испании шокировало весь мир: электропоезд на скорости 190 км в час буквально слетает с магистрали и переворачивается. А все потому, то машинист разогнался слишком быстро, и состав просто не вписался в поворот.
Российские железнодорожники считают, что у нас такая трагедия маловероятна: каждый локомотив оборудован автопилотом, одна из функций которого – блокировать повышение скорости на опасном участке дороги.
"Все пассажирские поезда на электротяге, все оборудованы системами автоведения", — подтверждает первый заместитель генерального директора ООО "АВП Технология" Леонид Сорин.
Закрытие самой большой свалки Латинской Америки. За треть века здесь скопилось более 70 миллионов тонн отходов. Наши специалисты уверены: такие горы мусора в России не вырастут. Их технологии позволяют получить электричество, уничтожая пахучие отходы.
"Это осадки сточных вод, твердые бытовые отходы, органические агроотходы – навозы, пометы", — поясняет доктор технических наук, профессор, председатель Совета директоров группы компаний "НИККОМ" Валерий Лурий.
Международная космическая станция. Космонавты вынуждены месяцами питаться сублимированными и обезвоженными продуктами. Однако наши ученые знают, как доставить на орбиту свежие фрукты и овощи.
"Начало этих работ – это создание системы бортового питания на станции "Мир", которой, к сожалению, уже нет", — говорит генеральный директор ОАО ЦНИИ "Курс" Вячеслав Уманский.
Что же объединило эти, казалось бы, разные компании? Сегодня этим связующим звеном стала наноиндустрия.
Июль 2013 года, столица Южной Кореи Сеул. В разгаре — самая крупная выставка юго-восточной Азии Nano Korea 2013. Здесь воочию можно увидеть ближайшее будущее планеты и найти партнеров для воплощения технологических фантазий в жизнь. Россию представляет не одна и не две, а сразу 23 предприятия. Такой хайтековский десант в рамках единой экспозиции организовал Департамент науки, промышленной политики и предпринимательства Москвы.
Как оказалось, нашим новаторам есть, что предложить зарубежным партнерам. Например, новейшую интеллектуальную систему контроля за движением железнодорожного транспорта. Это так называемая система автоведения. Ее задача — безопасно и с минимальными затратами энергии доставить пассажиров и грузы из пункта "А" в пункт "Б". В масштабах страны экономический эффект от внедрения автопилота уже исчисляется сотнями миллионов рублей.
"Как правило, от 3 до 8% эффект получается, — уточняет Леонид Сорин. — Мы сейчас разрабатываем систему, которая позволит информировать машиниста о расписании. Ему по электронной диспетчерской связи будет присылаться расписание. Расписание автоматически будет вводиться в систему автоведения, и дальше машинист будет просто наблюдателем".
По словам разработчиков, почти за 15 лет работы на стальных магистралях ни одной аварии по вине автопилота не было. Точная отладка системы происходит как на реальных локомотивах, так и на специальных тренажерах. Подробнее об этом – Дмитрий Волковский – руководитель департамента развития ООО "АВП Технология": "Это устройство помогает проверить то программное обеспечение, которое будет загружено на реальный локомотив. И на этом тренажере полностью повторяются все приборы локомотива – управление тягой, управление тормозами. Машинисту выводятся графические дисплеи, на которых отображается информация о расположении поезда, о предстоящих ограничениях скорости, выполнение расписания и другая информация. Управление движением локомотива обеспечивает соответствующая аппаратура. Блок центрального процессора получает сигнал от всевозможных датчиков и вырабатывает команды управления. Именно этими блоками обеспечивается управление схемой локомотива".
Насколько эффективна цифровая электроника в экстремальных ситуациях, можно проверить в ходе эксперимента. Поезд подходит к перрону, и, как это часто бывает, кто-то старается перебежать дорогу прямо перед несущимся локомотивом. Например, шустрая бабушка. При появлении человека на пути машинист должен применить экстренное торможение. На самом деле экстренным торможением руководит не человек, а микропроцессор. Снижение скорости происходит плавно, чтобы состав не сошел с рельс и при этом тормозной путь был минимальным. Электроника спасает жизнь бабушке.
Однако система автоведения — это не только безопасность, но и контроль за работой двигателя локомотива, а так же за порядочностью самого машиниста. "Воровство, к сожалению, имеет место быть практически во всех странах, — констатирует Леонид Сорин. — Даже в Корее узнавал – тоже топливо воруют".
Контроль идет в реальном времени, во время движения состава. Чувствительные ультразвуковые датчики, установленные в баке локомотива, измеряют уровень топлива и отправляют данные по радиоканалу. Полученный сигнал анализируется компьютером и если зафиксировано нарушение, то выдается сообщение диспетчеру. Он может тут же связаться с машинистом и выяснить причину "утечки".
Сердце всей системы – высокоточные датчики, изготовленные с применением нанотехнологий. "Данные, полученные от измерения УЗ-волны, которая подается от сенсора до верхнего уровня бака, используется системой для определения плотности и количества топлива, — добавляет Дмитрий Волковский. — При этом приведенная точность измерений составляет 0,64%, что выгодно отличает данную разработку от ряда существующих аналогов".
Сложно поверить, но внутри холодильной камеры сверхнизкая температура – минус 85 градусов. Однако добиться таких уникальных параметров нашим специалистам удалось с помощью обычного холодильного оборудования. Его можно встретить в любом продуктовом магазине. Секрет разработки – в составе хладагента. Он так же был создан с применением нанотехнологий.
"Мы сумели создать такие смеси, которые позволяют на самом обычном компрессоре выйти на такие низкие температуры, — рассказывает генеральный директор ОАО ЦНИИ "Курс" Вячеслав Уманский. — Чтобы их достичь, надо в обычном варианте делать двухкаскадную схему. Это два компрессора, большее количество теплообменной аппаратуры. С температуры -50 ушли в -90. С -90 ушли на -120, со 120 ушли на -150. И сейчас продолжаем работать в этом направлении".
Сегодняшний рекорд специалистов компании – минус 155 градусов. Кому же нужны такие сверхнизкие достижения? Например, без технологии "захолаживания" не обойтись при изготовлении турбин авиамоторов. Сотни лопаток двигателя должны пройти закалку холодом, чтобы повысить свою прочность.
Мировая трансплантология до сих пор не имеет надежного и мобильного холодильника для доставки органов по всей планете. Плазма крови требует постоянного многолетнего охлаждения. Стволовые клетки, костный мозг, вакцины – вот далеко не полный перечень того, что может долго "жить" только при сверхнизких температурах.
Насколько же эффективно и быстро может замораживать данная технология материалы? Проведем простой, но очень эффектный эксперимент. Рассказывает Александр Кротов – и.о. начальника отдела холодильной техники ОАО ЦНИИ "Курс": "Сейчас в нашей низкотемпературной камере – минус 86 градусов. Чтобы продемонстрировать глубину заморозки в этой камере, мы сегодня утром загрузили некоторые продукты. Посмотрим, что с ним стало. Виноград, бананы, яблоки, куриные яйца. Попробуем на примере винограда. Он раскалывается как стекло — заморозка очень глубокая".
При такой температуре все биологические материал становятся очень твердыми и хрупкими. Как видите, банан, который обычно очень мягкий, при глубокой заморозке становится как стекло и разбивается в крошку.
Как видим, технология работает. Разработанная еще в советское время для питания космонавтов, она оказалась жизнеспособной и в суровых экономических условиях современности. По надежности и ценовой политике разработка наших специалистов опередила лидеров холодильной отрасли – Японию и США.
"У нас дешевле, примерно на 15-20%, — констатирует Вячеслав Уманский. — Я считаю, что в нашей стране достаточно удобно работать, поэтому мы не ставим вопрос уйти с этой технологией и делать совместное предприятие на Западе. Если и делать, то, конечно, в России".
В чистоте проектного бюро рождается технология, способная спасти нас от гор пахучего мусора и дымящихся свалок. По их мнению, миллионы тонн органических отходов – это ценный энергетический ресурс. Надо только с интеллектом подойти к этой проблеме. Продолжает Александр Панкратов – кандидат технических наук, профессор, генеральный директор ООО "НИККОМ Новые технологии": "Наши технологические решения позволяют получить 5 видов продукции. Это горючий газ, электроэнергию, тепло, удобрения и твердое топливо".
Секрет новой технологии — в многоступенчатой системе выделения ценного топлива из органических отходов. Первый этап – подготовка сырья. Сначала биомасса сгружается в бункер и подается в мощную трубу-сушилку. Внизу агрегата находится измельчитель, который буквально в порошок перемалывает отходы. Здесь же подается горячий газ с температурой около 400 градусов.
"И этими горячими газами, измельчитель и горячий газ поднимают измельченную влажную часть, и, проходя в вихревом потоке по трубе-сушилке, он отдает влагу и сушится", — добавляет Валерий Лурий.
Далее – сепарация: отделение негорючих элементов, камней, металлов, пластика от горючей биоорганики. Она более сухая, легкая и с потоком горячего воздуха поступает в специальные циклонные фильтры.
"Он проходит через мультициклоны, где более тонко очищается от твердой части, которая попадает в бункер, — продолжает Валерий Лурий. — На выходе — измельченное сухое топливо".
Но если необходимо выработать электричество и тепло, то включается второй этап переработки. Высушенное топливо поступает в вихревой газогенератор. Это патентованная разработка предприятия. Именно здесь используются современные нанотехнологии, увеличивающие термическую и механическую стойкость агрегатов.
В камере газогенератора сухое топливо разлагается на золу и смесь газов, самый ценный из которых — метан. Далее — снова очистка и на выходе газ напрямую подается в дизельный двигатель.
"И он работает на нашем газе, — говорит Валерий Лурий. — Очень хорошо запускается, работает и выдает дымовой газ с температурой 500-550 градусов, но он чистый. Настолько, что запаха никакого не ощущается. И вот этот газ мы отбираем и подаем в нашу сушилку, в голову процесса".
Вся установка имеет хороший, по меркам малой энергетики, КПД по электричеству – почти 40%. При этом мощность станции может обеспечить светом и теплом большой поселок с населением около 10 тысяч человек.
"Наша технология отвечает духу времени, — убежден Александр Панкратов. — Она не требует накопления запасов, не требует сложных процессов как биогазовые станции, не является такой дорогостоящей как технология пиролизация отходов. Мы сегодня вписываемся в экономику, позволяющую окупать затраты в пределах 4 лет.
Поездка в Южную Корею – это уже вторая подобная акция Департамента науки, промышленной политики и предпринимательства Москвы. Первая прошла в чешском Брно и получила положительные отзывы столичных новаторов. Нынешний визит подтвердил правильность выбранного направления.
"Это очень хорошая идея, — считает Леонид Сорин. — Организуются встречи с возможными местными инвесторами, потребителями. Очень хорошо организована система презентации. Каждой фирме выделяется 120 секунд на то, чтобы рассказать про себя. И это дает возможность быстро большому количеству людей объяснить, что мы представляем".
"Мы искали партнера для расширения наших возможностей, — рассказывает Вячеслав Уманский. — В той же Корее был высказан интерес к созданию малогабаритных ларей, чтобы исследовать под микроскопом ткани".
И это только начало для расширения международного сотрудничества. Каждый из таких визитов – лишнее подтверждение того, что Москва была и остается городом инноваций.
