О молодых ученых Якутии и пользе их технологических разработок для развития арктических территорий (Часть 2).

В этой статье мы подробно расскажем о математической модели для определения целесообразности строительства электростанции на территории Якутии, об изготовлении пенобетона в районах Арктики и Севера, а также об уникальном материале, который сочетает в себе свойства морозостойкой резины и износостойкого полимера…

Аспирант кафедры электроснабжения Физико-технического института Северо-Восточного федерального университета Николай Местников разработал математическую модель, позволяющую оценить энергетический потенциал солнечных электростанций на Севере.

С помощью модели любой специалист может определить целесообразность строительства солнечной электростанции на территории Якутии. «Существующие

аналоги не учитывают климатические факторы, которые влияют на работу солнечных панелей: их температуру, солнечную радиацию, облачность, поверхностные загрязнения – пыль, снег и другое. Тем самым математическая модель повышает точность оценки на 4%, а среднее отклонение результатов составит не более 5%», – рассказал об отличии матмодели Николай Местников. Солнечные электростанции в условиях Якутии в активной фазе применяются с конца февраля до

начала октября, -отметил он.

Программа сделана на платформе MathCad c возможностью перевести на Linux и Microsoft Excel. Разработка уже применяется на практике, - поделился исследователь.

«Применяем эту практику в хоздоговорных работах и частных заказах. Если кто-то желает построить электростанцию у себя дома или на предприятии, мы можем

смоделировать необходимую мощность и стоимость объекта с применением этой модели», – добавляет Николай Местников.

В планах молодого исследователя – разработка новой программы по оценке энергопотенциала ветровых электростанций с применением различных типов

ветрогенераторов, горизонтальных и вертикальных установок. «Конечно, это сложная задача, потому что с высокой точностью спрогнозировать направление ветра,

скорость ветра трудно, в отличии от солнечной радиации, где все данные понятны.

Но мы хотим создать такую же математическую модель для ветровых электростанций», – поделился Николай Местников.

Отметим, недавно научный коллектив подготовил технико-экономическое обоснование строительства солнечной электростанции в одном из цехов Нерюнгринского горнообогатительного комбината. У ассистента кафедры ФТИ СВФУ уже имеются два патента в области линии электропередач и 15 свидетельств программ ЭВМ.

Для изготовления пенобетона в районах Арктики и Севера старший преподаватель Инженерно-технического института Северо-Восточного федерального университета Василий Рожин использовал природный цеолит из Сунтарского района Якутии, речной песок с Ленского бассейна и в качестве регулятора - гипсовый камень из Олекминского месторождения.

В климатических условиях Якутии и Арктики пенобетон востребован за счет теплоизоляционных свойств. Он обладает высокой способностью к сохранению

температуры. Материал устойчив к огню, экологичен, весит мало, стоит недорого.

Технология его производства проста и доступна, а это актуально при коротком строительном сезоне. «Основным препятствием для обеспечения труднодоступных

районов Арктики и Севера качественным цементным бетоном широкой номенклатуры было снижение активности портландцемента (гидравлического вяжущего вещества) во время длительной транспортировки и хранения. Кроме того, были слабо изучены сырьевые ресурсы. Поэтому основной гипотезой научного исследования стало предположение о возможности изготовления композиционного вяжущего на месте его применения», – рассказал исследователь.

В качестве основного композиционного вяжущего компонента Василий Рожин использовал портландцементный клинкер завода «Якутцемент».

«В качестве алюмосиликатных минеральных добавок использовалось природное минеральное сырье из районов, представляющих Арктическую и субарктическую зоны Северо- Восточного региона РФ, а именно природный цеолит месторождения Хонгуруу Сунтарского района и речной песок с Ленского бассейна. В качестве регулятора схватывания композиционного вяжущего использовал гипсовый камень Олекминского месторождения», – поделился он.

В Якутии короткий строительный сезон, обусловленный суровыми климатическими условиями: продолжительная низкая температура наружного воздуха, сильные ветры, снеговые заносы, вечномерзлые грунты оснований, отсутствие транспортных коммуникаций и строительной базы, - объясняет старший преподаватель, поэтому поиск новых материалов для строительства всегда актуален.

Исследования по ячеистым бетонам, которые старший преподаватель вел в течение многих лет на базе кафедры производства строительных материалов, изделий и конструкций, лаборатории и испытательного центра «Якутск-Эксперт», легли в основу кандидатской диссертации. Защита диссертации состоялась в октябре на базе Белгородского государственного технологического университета имени В.Г. Шухова.

Научным руководителем выступил профессор Инженерно-технического института СВФУ Алексей Местников.

Группа исследователей Института естественных наук Северо-Восточного федерального университета получила патент на изобретение «Двухслойный композиционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и эластомера». Уникальный материал сочетает свойства морозостойкой резины и

износостойкого полимера.

Материал может применяться в наиболее уязвимых механизмах горнодобывающей промышленности и транспортных средств. «Мы разработали технологию получения и состав двухслойного композита, который можно использовать в качестве футеровочного материала. В будущем его могут применять в промышленности для защиты рабочих поверхностей от механического воздействия: поверхности загрузочных бункеров, прицепов, деталей узлов и другое», – рассказал один из разработчиков, младший научный сотрудник лаборатории «Полимерные композиты для Севера» Института естественных наук СВФУ Сахаяна Данилова.

Изобретение ученых Федерального университета относится к области полимерного материаловедения. «Разработка повышает адгезионное взаимодействие – один из важнейших факторов, влияющих на прочность двухслойного материала между резиной и износостойким покрытием из сверхвысокомолекулярного полиэтилена. При этом демпфирующие свойства двухслойного материала позволяют поглощать вибрацию и ударную силу», – отметили разработчики.

По результатам патента коллектив ученых опубликовал научную статью «Two-layer Rubber-based Composite Material and UHMWPE with High Wear Resistance» в

высокорейтинговом журнале Materials, входящем в базу Scopus и Web of Sciense, первого квартиля.

В настоящее время в подразделениях СВФУ продолжаются исследования на тему трансграничного энергомассопереноса и ведутся разработки проектов по созданию энергоэффективных домов в Арктике. Об этих и других новостях в области научных достижений по развитию арктических территорий мы будем делиться на нашем сайте https://nocsever.com/news и в телеграм-канале https://t.me/nocsever.