Карта научных проектов: Политехнический институт

Город без пробок

Интегрированная информационная система организации и управления перевозками пассажиров по автобусным маршрутам BusTrafficManagement.

Прикладной научный проект, реализующийся под руководством доцента кафедры транспорта А. И. Фадеева, направлен на автоматизацию и повышение комфорта пассажирских перевозок. Информационная система BusTrafficManagement обеспечивает все важнейшие процессы организации и управления регулярными автобусными линиями. Она состоит из следующих основных подсистем:

  • «Единая автокасса» — система резервирования ресурсов регулярных автобусных маршрутов (Computer Reservation System);
  • интернет-ресурс bustraffic.ru;
  • подсистема диспетчерского контроля;
  • интегрированная система диспетчерского управления перевозками (BusTrafficControl);
  • интегрированная система видеонаблюдения (BusTrafficVideo);
  • информационная подсистема перевозок мелких отправок (BusTrafficCargo);
  • нормативная подсистема.

Также учёными института разработана подсистема специализированных информационных сервисов, которые обеспечивают доступность пассажирских билетов на автобусные рейсы системы BusTrafficManagement на большинстве основных Интернет-ресурсов России.

В настоящее время проект активно реализуется на регулярных автобусных линиях Красноярского края, республик Тыва и Хакассия, в Томской области.

Сроки выполнения: 2012–2021.

Северное топливо

Разработка технологий производства и использования суспензионных топливных смесей на основе углей различной стадии метаморфизма.

Фундаментальное исследование, ведущееся под руководством заведующего кафедрой теплотехники и гидрогазодинамики, Почётного работника науки и техники РФ В. А. Кулагина при грантовой поддержке РФФИ, Правительства Красноярского края и ККФПНиНТД, направлено на решение актуальной задачи создания экологически чистых технологий и оборудования для производства и сжигания суспензионного угольного топлива на основе низкометаморфизованных бурых углей. Значительное количество таких углей добывается в России, в частности, в Красноярском крае.

В рамках проекта были разработаны физико-химические основы получения новых видов топлива для использования в теплоэнергетике, теплотехнологиях и на транспорте в качестве водотопливных смесей, получаемых с использованием эффектов кавитации и обладающими уникальными эксплуатационными характеристиками. Также получены и научно обоснованы технологические решения по приготовлению и сжиганию суспензионных топливных смесей из бурого угля марок Б3 и Б2, добываемого в месторождениях Красноярского края.

Сжигание деминерализованного суспензионного топлива происходит с существенным снижением вредных выбросов, в том числе органического происхождения, и потому использование такого топлива позволит решить экологические, транспортные и экономические проблемы (особенно в условиях северных территорий).

В результате реализации проекта разработаны технологические регламенты приготовления и использования экологически чистого суспензионного топлива из углей марок Б3 и Б2, которые явятся основой для создания промышленных технологических комплексов по получению доступной тепловой и (или) электрической энергии с высокими показателями энерго- и экономической эффективности.

Ещё одним итогом проекта стала разработка технологии и оборудования для приготовления и сжигания на котельных установках малой и средней мощности суспензионного водоугольного топлива, полученного на основе тонкодисперсных отходов углеобогащения (фильтр-кеков) обогатительных фабрик шахты «Комсомолец» и шахты «имени С.М. Кирова». Было доказано, что на основе таких отходов можно приготовить суспензионное водоугольное топливо с содержанием твердой фазы 56–60 %, с требуемыми структурно-реологическими характеристиками и низшей теплотой сгорания до 13 МДж/кг.

Научной группой, работающей над исследованием, был разработан, изготовлен и испытан котел с тепловой мощностью 0,63 МВт, имеющий вихревую систему сжигания. Он эффективно работает на топливе из отходов углеобогащения. Результаты работы котла на подобном топливе доказали его высокую эффективность (КПД 83286 %), сочетающуюся с очень низким уровнем вредных выбросов в дымовых газах. Были достигнуты высокие показатели по уровню механического и химического недожога топлива (не более 5 % и 80 мг/м3, что намного меньше допустимых значений).

В ходе исследований применён аксиоматический подход в моделировании реологии среды двумя элементарными типами связей: упругой и вязкой и двумя типами их комбинаций — моделями Максвелла и Кельвина. При этом продольные деформации были заменены на сдвиговые.

Учёные института получили обобщённое реологическое уравнение, включающее производные 0, 1, 2 и более высоких порядков сдвиговой деформации и напряжения, позволяющее объяснить особенности поведения суспензии при очень малых и очень больших скоростях сдвига. Статически стабильная суспензия рассматривается как суспензия с упругой фиксацией частиц относительно соседних за счёт создания каркаса из Ван-дер-Ваальсовых связей с окружающими частицами, а не как среда с медленно оседающими частицами. В частности, предложенный подход позволяет формализовать природу предложенного Шведовым и Бингамом условного динамического предела текучести как упругое запаздывание при начальной деформации.

В настоящее время в продолжение проекта построен тензор напряжений, позволивший перейти от одномерных методов определения критических условий седиментации частиц, к более точным — трёхмерным. Предложен алгоритм определения критических условий в произвольном месте суспензии и на произвольно ориентированной плоскости сдвига.

Создана замкнутая система уравнений движения водоугольной суспензии, где в качестве определяющих условий применяется разработанное реологическое уравнение, в качестве граничных — произведение тензора напряжения на поверхности крупной (> 200 мкм) частицы на единичные векторы произвольно ориентированной площадки. Полученная система уравнений должна послужить базой для создания численной модели стабильности водоугольного топлива.

Исполнителями проекта определено влияние гранулометрического состава на стабильность суспензии, показано, что стабильность обеспечивается незначительной по массе частью суспензии субмикронных размеров. Технология приготовления суспензии должна исключать попадание в готовый продукт частиц размером более 200 мкм.

Предложено для повышения стабильности приготовить добавку, изготовленную из основного состава суспензии, но дополнительно измельчённую до субмикронных размеров. Внесение 1 % такой добавки повышает стабильность суспензии примерно на 100 % (при том же количестве стабилизирующих химических добавок). Проведены экспериментальные исследования по изучению стабильности и реологических свойств водоугольных суспензий из бурых углей с зольностью от 10,6 до 31 %

Сроки выполнения: 2017–2019.

«Глория» на связи

Учебно-лабораторный комплекс (УЛК) для изучения электротехники и электроники «Глория».

Молодые учёные института под руководством заведующего кафедрой электротехнологии и электротехники В. Н. Тимофеева применили научные знания по электротехнике и электронике для решения проблем в области экспериментального образования по этим дисциплинам. Разработана лёгкая, мобильная, выдерживающая многократное использование и подключённая к виртуальным системам лабораторная установка. Она оказалась востребована центрами молодёжного инновационного творчества.

Учебно-лабораторный комплекс (УЛК) «Глория» является совместной разработкой сотрудников Сибирского федерального университета и АО «НПП Радиосвязь» и предназначен для проведения лабораторных работ по дисциплинам «Электротехника» и «Основы электроники». «Глория» помогает решить проблему отсутствия в учебных заведениях современного оборудования. По сравнению с традиционными лабораториями комплекс имеет небольшие массогабаритные показатели. Особенностью портативного комплекса является концепт платы лабораторной работы. В этом случае исключается (или сводится к минимуму) время на подготовку к исследованию. Такой подход позволяет более эффективно использовать учебное время.

Концепция УЛК оформлена патентами РФ на полезную модель № 120536 и № 85811.

Благодаря разработанному концепту платы лабораторной работы нет необходимости в предварительной сборке схемы, и, следовательно, в дополнительных элементах и соединительных проводах, которые часто перегорают при выполнении работ студентами. При этом остаётся возможность менять параметры исследуемой цепи.

Таким образом, внимание концентрируется непосредственно на исследовании процессов в электрических цепях. Для этого применен современный подход: методика измерений с помощью виртуальных измерительных приборов. На данный момент комплекс позволяет проводить 36 лабораторных работ по электротехнике и основам электроники и имеет гораздо более низкую стоимость по сравнению с существующим оборудованием.

Сроки выполнения: 2016–2019.

Вы можете отметить интересные фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.