В России появятся машина без руля и топливо из банок
В ближайшие годы в нашей стране появятся автомобили без руля, умные противоугонные системы и новые экологически чистые виды топлива. Над этими проектами сейчас работают ученые ведущих вузов России. «Известия» собрали данные о самых перспективных исследованиях, которые призваны сделать отечественный транспорт лучше.
Ученые из ведущих российских университетов — участников федеральной программы «Проект
Избавиться от руля
Ученые Национального исследовательского Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского (ННГУ) считают, что руль — необязательный элемент в автомобиле XXI века. Как сообщили «Известиям» в университете, разрабатываемый нейромобиль в перспективе будет управляться силой мысли.
Через специальные датчики, вмонтированные в шляпу водителя, бортовой компьютер распознает его намерения в процессе движения и соответственно реагирует на них. Если нужно повернуть направо или налево, управляющему нижегородским нейромобилем нужно всего лишь подумать об этом.
— Система нейропилотирования представляет собой симбиоз алгоритмов распознавания образов (с помощью искусственных нейросетей), планирования движения и средства детектирования и классификации биоинформационных сигналов человека, — рассказал «Известиям» руководитель лаборатории интеллектуальных биомехатронных технологий ННГУ Василий Миронов. — Несмотря на возможность детектировать намерение пилота совершить движение, например поворот вправо, современный уровень неинвазивных интерфейсов мозг—компьютер не позволяет детектировать градуальную составляющую. Иными словами, данный интерфейс не имеет возможности уловить, насколько сильно нужно повернуть, чтобы совершить требуемый маневр. Здесь, по нашему замыслу, на помощь должна прийти система ассистирования пилоту, вмонтированная в нейромобиль. По задумке ее функция состоит в анализе дорожной обстановки и прогнозировании вариантов движения транспортного средства в высокодинамичной среде. Рассчитанные варианты визуализируются, и уже из них пользователь осуществляет выбор.
Нейромобиль создают в первую очередь для людей с ограниченными возможностями, но в перспективе они могут быть полезны всем. В настоящий момент испытания продолжаются. По плану разработчиков, первый нейромобиль появится на российских дорогах в 2020 году.
Новая формула моторного масла
Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) нашли способ улучшить качество смазочных материалов для автомобильных двигателей. Команда исследователей вывела особую формулу добавки в моторное масло, выступающей в роли геомодификатора трения. Геомодификатором трения называют специальный комплекс тонкодисперсных минералов, позволяющий в процессе работы узлов формировать новую структуру трения, отличающуюся наиболее оптимальными свойствами. При добавлении в смазочный материал этот геомодификатор образует на поверхности трения пленку, которая защищает от износа. Доцент кафедры «Автомобильный транспорт и сервис автомобилей» ЮУрГУ Игорь Леванов сообщил «Известиям», что уже запущен процесс получения патента на разработанный триботехнический состав.
— Наша группа ученых продолжает заниматься разработкой добавки на основе природных минералов. Но мы не ограничиваем свои исследования только автомобильными маслами. Например, была сделана присадка для трансмиссионного масла, которое используется для гидравлической жидкости.
Ученым удалось довести отечественное гидравлическое масло АМГ-10 по противоизносным свойствам до уровня импортных масел самых известных марок, что может быть хорошим импортозамещающим решением.
Улучшить сварку — ускорить сборку
Ученые НИТУ «МИСиС» работают над ускорением процесса сборки автомобилей. Под руководством доцента кафедры «Полупроводниковая электроника и физика полупроводников» Петра Лагова разработан новый тип силовых диодов с оптимизированной кремниевой структурой. Исследования показали, что применение таких диодов в составе ручной или роботизированной сварочной машины значительно улучшает энергоэффективность процесса и качество сварного соединения за счет двухкратного увеличения рабочей частоты.
Кроме того, становится возможной сварка металлов и сплавов, которые не свариваются в иных случаях. По словам ученых, такой диод более устойчив к электрическим перегрузкам, что предотвращает выход из строя узла и остановку всей конвейерной сборочной линии.
Разработка также позволяет уменьшить размер и массу трансформаторно-выпрямительного блока сварочного аппарата, который закрепляется на роботизированной «руке» и практически до нуля снижает потери в электросети. Это способствует повышению энергоэффективности автоматизированного производства в целом. Таким образом, по подсчетам ученых НИТУ «МИСиС», благодаря их разработке сборка автомобилей будет осуществляться в два раза быстрее.
Предсказать поломку
В рамках сотрудничества Южно-Уральского государственного университета и ПАО «КАМАЗ» ученые ЮУрГУ взялись за разработку методики по внедрению системы анализа полного жизненного цикла автомобиля.
В ходе исследований были описаны главные детали и параметры функционирования машины, такие как температура охлаждающей жидкости, давление в магистралях, износ тормозных колодок и другое. После этого на основании экспериментальных данных была создана математическая модель, которая описывала процесс износа деталей.
Доктор технических наук, профессор, научный руководитель Центра компьютерного инжиниринга ЮУрГУ Андрей Келлер сообщил «Известиям», что их команде совместно со специалистами концерна удалось решить задачу по значительному снижению потерь предприятия от преждевременного выведения автомобиля из строя. Также уменьшаются затраты на восстановление его работоспособного состояния путем создания и верификации цифрового двойника автомобиля.
— Суть подхода достаточно проста. В процессе проектирования автомобиля создается математическая модель (цифровой двойник) как машины в целом, так и ее отдельных узлов, агрегатов и систем. В процессе движения автомобиля в его блок управления поступает информация от всех датчиков и управляющих элементов. Используются в первую очередь штатные датчики и дополнительно вибродатчики, устанавливаемые на ключевые агрегаты автомобиля (двигатель, агрегаты трансмиссии и так далее), позволяющие определить износ пар трения и механические дефекты, — пояснил Андрей Келлер.
Предотвратить угон
Студенты УрФУ придумали способ усовершенствовать противоугонные системы. В основе большинства из них лежит GSM- и GPS-технологии, работающие по принципу «обнаружил угон — скинул координаты машины по GSM в диспетчерский центр». Основная проблема этих систем — так называемые джаммеры, или «глушилки». Включая джаммер, похититель легко подавляет и спутниковый, и GSM-сигнал.
Для решения этой проблемы разработчики предложили использовать концепцию направления «Интернет вещей» и объединить все машины, подключенные к системе, в единую сеть, в которой они могут взаимодействовать и следить друг за другом. Подобная разработка, по мнению экспертов, осложнит жизнь угонщикам и обезопасит автомобили, припаркованные на стоянках.
Заправить банками
Научный коллектив кафедры цветных металлов и золота НИТУ «МИСиС» под руководством профессора Александра Громова разработал способ получать альтернативное экологически чистое топливо (водород) из отходов алюминия и цветных металлов.
Как пояснил ученый, алюминий в предложенной схеме выступает реагентом для генерирующей водород системы: «металлический алюминий — вода». В реакции алюминия с водой выделяется свободный водород, который затем можно сжигать или окислять с получением электричества в топливной ячейке. Химическая энергия, хранящаяся в каждой банке из-под газированного напитка объемом 0,33, составляет 255 кДж. В пересчете на бензин 255 кДж энергии эквивалентно 20 метрам пробега автомобиля с расходом бензина 5 литров на 100 километров.
Объем российского рынка алюминиевой тары оценивается приблизительно в
