Студенческое конструкторское бюро СКБ-16

Альтернативная
энергетика

Альтернативная
энергетика

Лабораторное оборудование

Лабораторное оборудование

Обеспечение
безопасности

Обеспечение
безопасности

Системы
мониторинга

Системы
мониторинга

Оборудование

Оборудование

Энерго-
эффективность

Энерго-
эффективность

Измерительная
техника

Измерительная
техника

Аквадизайн

Аквадизайн

Работы в рамках СКБ-16

Самое интересное

Адаптивное освещение и нейронные сети

Студентки кафедры ЭТПЭБ Гужавина Елизавета и Терехова Мария в рамках СКБ-16 занимаются разработкой систем  адаптивного освещения, обеспечивающего соблюдение современных нормативных требований, с использованием технологии машинного обучения.

В своей работе Елизавета и Мария разработали программно-аппаратный комплекс управления системой освещения и на его основе сделали экспериментальную установку.

Программно-аппаратный комплекс устанавливается в существующее помещение, рассчитанное в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами. Важным условием данного решения является необходимость управления с контроллера интенсивностью свечения каждой конкретной лампы.

В основе логики системы с целью заменить сложно реализуемые датчики лежат нейронные сети.

Нейронная сеть обучается на расчетных данных по помещению, ассоциируя картинку с камеры с расчетными данными. В частности, в качестве исходных данных могут использоваться расчетные данные, полученные в программном обеспечении DIALux. Фактически нейронная сеть формирует соответствие освещенности и картинки, полученной с камеры.

Ориентируясь на картинку с камеры, нейронная сеть передает информацию об ожидаемых показателях освещенности, и контроллер управляет осветительными приборами. Шаг реакции на изменения определяется в логике контроллера как по времени, так и по освещенности.

В режиме функционирования основной задачей нейронной сети является выровнять области освещенности до необходимых показателей. При этом нейронная сеть позволит найти минимально необходимый коэффициент, сокращая затраты на электроэнергию

Научно-исследовательская работа девушек “Разработка концепции адаптивного освещения на базе нейронных сетей” заняла первое место на конкурсе научно-исследовательских работ, проходившем в рамках 25-й Международной специализированной выставки «Безопасность и Охрана труда» БИОТ-2021.

Ветрогенераторы бывают разные

Обедин Никита занимается исследованием эффективности конструктивных схем вертикальных ветрогенераторов.

Современные подходы к генерации энергии учитывают понятие возобновляемости, которое гарантирует безопасность для окружающей среды. Проблема разработки легкодоступных возобновляемых источников энергии является актуальной задачей, которая является одной из задач концепции устойчивого развития. 

Ветрогенерация, рассматриваемая в данной работе, не является основным способом генерации, но может восполнять потребности в энергии в местах без проведенных электросетей или с ограниченными возможностями по мощности. В работе Никита сравнивал эффективность наиболее распространённых видов геометрии вертикальных ветрогенераторов.

Для изучения эффективности каждая из выбранных конструкций ветрогенераторов была смоделирована в Autodesk Fusion 360. На базе студенческого конструкторского бюро СКБ-16 созданные модели были напечатаны на 3D–принтере и собраны для проведения эксперимента. Эксперимент проводился в технопарке “Косыгин-парк” в кластере “Чистый мир”, лаборатории “Природоподобных технологий и возобновляемой энергетики» на аэродинамической трубе. Полученные результаты показывают, что каждый из вида роторов имеет свои особенности при эксплуатации. Ротор вида Дариус имеет достаточно высокую стартовую скорость около 7-8 м/с, но при этом скорость стабильной работы ротора нужна в режиме 5  м/с. Ротор Дариус показывает не самые высокие показатели генерации, что вероятно связанно с низким гидравлическим сопротивлением ротора. Ротор вида Савониус имеет очень маленькую стартовую скорость – порядка 4 м/с и эта же скорость необходима ротору для его работы. Показатели генерации очень высокие, ротор целесообразно использовать в местах со слабыми ветрами. Геликоидный ротор имеет очень высокую стартовую скорость и скорость поддержания.

Дафнии, овёс и флексополимер

Студентка кафедры «ЭТПЭБ», Покрашенко Елизавета, исследует вредное воздействие на окружающую среду отходов флексополимерных производств и разрабатывает способы дальнейшего применения их в производстве полимерных изделий методом фотополимерной печати

В своей работе Елизавета проанализировала отходы, возникающие в производственном процессе при изготовлении флексополимерных форм. Основным, наиболее массовым видом отхода такого производства, является кубовый остаток, состоящий из мономеров, олигомеров и растворителя, возникающий на этапе вымывания формы. Определение класса опасности такого отхода крайне сложная задача из-за непостоянства его состава.

В ходе работы студенткой был выполнен расчет класса опасности для основного вида отхода, который было решено подтвердить методами фито- и биотестирования. В качестве объектов биоиндикации были выбраны дафнии двух видов (виды Moina и Pulex), кресс-салат, овес и ячмень. Эксперимент проводился с помощью метода биологической оценки токсичности исследуемого отхода по смертности дафний, а также по проросткам растений-индикаторов методом полива проростков тест-растений водой с токсикантом, определенных ГОСТами.

Было выявлено, что рассматриваемый вид отхода оказывает влияние на всхожесть и проращивание семян. В соответствии с методикой 48-часовые тесты на организмах дафний показывают частичную гибель особей.

Данные проведенных опытов подтвердили данные расчетов и для данного вида отходов был рекомендован 4-й класс опасности.

Мусорный ветер, дым из трубы

Аношина Антонина занималается работой по теме: «Анализ способов снижения негативного воздействия мусоросжигательного завода на атмосферу»

На данном этапе развития общества и экономики вопрос обращения с отходами выходит на передний план. Актуальность рассмотрения данной проблемы связана не только с уменьшением территорий приемлемого существования социума и животного мира из-за увеличивающегося количества полигонов захоронения отходов, но и с исключением из производственной цепи многих пригодных для использования вторичных ресурсов в результате отсутствия рециклинга. В рамках работы были рассмотрены современные способы обращения с твёрдыми коммунальными отходами, отдельно рассмотрены способы термического обезвреживания ТКО, изучены выбросов загрязняющих веществ на мусоросжигательных заводах и описано их воздействие на окружающую среду.

Для изучения процесса была выбрана российская трёхступенчатая система очистки, состоящая из селективного некаталитического восстановления, очистки в реакторе и механической очистки в рукавном фильтре. Было произведено моделирование распространения веществ с определением их концентраций в нескольких точках на расстоянии от источника, результаты которого вы можете увидеть на картинках. Расчёт концентраций также был произведён в соответствии с методами расчётов рассеивания выбросов вредных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (ММР-2017) и на основании модели Гаусса.

Тема работы Ситиной Анны — «Оценка и математическое моделирование ветрового режима территории со сложным рельефом местности».

Одним из ведущих климатических факторов является ветер; он оказывает наибольшее влияние на формирование микроклимата внешней среды, теплоощущение человека и состояние загрязненности атмосферного воздуха. В свою очередь характеристики ветрового режима, а, следовательно, распространение загрязняющих веществ зависят от рельефа местности, определяющего типы возмущений воздушного потока над препятствием (ламинарное течение, течение стоячего вихря, волновое движение потока, течение ротора), изменение температуры по вертикали (определяет стабильность атмосферы). Перенос загрязненного воздуха на большие расстояния – это сложный процесс, зависящий от множества факторов.

В работе были изучены факторы, влияющие на ветровой режим территории, а также характерные особенности сложного рельефа местности: холм, котловина, уступ. Проведен анализ современных методов моделирования ветрового режима территории со сложным рельефом местности. Разработана 3D-модель территории со сложным рельефом местности. Создана математическая модель ветрового режима на этой территории.

В работе Сорокиной Насти «Оценка и математическое моделирование ветрового режима территории плотной городской застройки»  рассматриваются факторы, влияющие на ветровой режим  территории плотной городской застройки и типовые схемы застроек.
С помощью трех основных методов анализа рассеивания загрязняющих веществ: Методы-2017, метод Гаусса, расчет с использованием специализированного программного обеспечения, рассчитывается численное значение концентрации загрязняющего вещества в зависимости от расстояния от источника выбросов.
Была разработана масштабная геометрическая модель района Москва-сити, в относительной близости от которого находится одна из крупнейших ТЭЦ города – ТЭЦ №12 .

Шум в городе

Алямкина Алина и Орлова Вилана в своей работе изучают воздействие шума и новые методы и механизмы оценки его воздействия на окружающую среду. Мир стремится к всеобщей автоматизации и цифровизации, это касается почти всех сфер жизни человека. Конечно же автоматизация не обошла стороной вопросы обеспечения безопасности человека и окружающей среды, почти любые риски сейчас мы можем посчитать и смоделировать на компьютере, в то время как еще 20 лет назад для этого производились замеры специальными устройствами и проводились сложные вычисления на бумаге.

Задачей девушек является анализ современного ПО для расчёта шумового загрязнения и выявление расхождения с экспериментальными данными.

Для этого они смоделировали изучаемый ими перекрёсток на Площади Серпуховска Застава в двух разных программах: ПО Шум «ЭКОцентр-Стандарт» и ПО АРМ «Акустика», самостоятельно провели замеры уровня шума на данном перекрёстке с использованием шумомера «ИБ ЭКОФИЗИКА-D», а так же самостоятельно рассчитали показатели уровня шумового загрязнения в соответствии с действующими методиками.

После сравнения экспериментальных данных и расчётов с данными, поученными в ПО Шум «ЭКОцентр-Стандарт» и ПО АРМ «Акустика», было выявлено, что ПО АРМ «Акустика» не имеет расхождений с данными, полученными экспериментально, и расчётам данной программы можно доверять.

Лабораторные стенды

Шишенин Даниил и Коптев Дмитрий разрабатывают лабораторные стенды по гидравлике, робототехнике и испытанию паровой турбины. Студентами  проведено сравнение основной информации по гидравлике и гидросистемам. Выполнен подбор технологического оборудования для разработки проектов лабораторных стендов. Разработан комплект чертежей и комплекс лабораторных работ, которые впоследствии позволят осуществить сборку стенда и проводить на нем работы по гидродинамике, гидравлике и теплообмену.

Сенсорный модуль аэромобильной системы экологического мониторинга

Студентка кафедры ЭТПЭБ Сергеева Мария разрабатывает сенсорный модуль аэромобильной системы экологического мониторинга, обеспечивающий измерение показателей окружающей среды или производственной среды (в зависимости
от установленного набора датчиков) и беспроводную передачу информации с
размещением в сети Интернет.

Сенсорный модуль системы выполнен по блочной (модульной) схеме и состоит из: микропроцессорного блока (модуля); модуля питания; модулей сопряжения; сенсорных модулей и модуля передачи информации. В зависимости от конкретных условий эксплуатации система может комплектоваться различными вариантами модуля питания (аккумуляторный блок, питание от электрических сетей, солнечные батареи и др.) и модуля передачи информации (как беспроводной (Wi-Fi, Bluetooth, RF, GSM/GPRS, Lora), так и проводной (по локальной сети Ethernet). Дополнительно могут быть установлены различные сенсоры (климатические, акустические, механические, газовые и другие). Система может комплектоваться модулем для записи показаний на SD/MICROSD карту, часами реального времени и модулем GPS.

Для наращивания возможностей системы как по количеству подключаемых
датчиков, так и по быстродействию возможна замена микропроцессорного
модуля.
Варианты размещения сенсорного модуля: мобильные платформы (авто и
аэромобильные) и стационарные системы.

Работа Сергеевой Мирии была представлена на всероссийской инновационной молодежной научно-инженерной выставке “Политехника”. 

За свою работу Мария получила диплом II степени.

Моделирование состояния воздуха рабочей зоны

Целью исследования студентов Зюзина Андрея и Алейникова Вадима является совершенствование существующих методов оценки и моделирование параметров состояния воздуха рабочей зоны цеха, как основных факторов влияющих на самочувствие и работоспособность производственного персонала, что определяет их производительность труда.

Для моделирования состояния воздуха рабочей зоны была разработана математическая модель тепломассопереноса, основанная на системе 3-мерных нестационарных уравнений Навье-Стокса, включающих основные уравнения сохранения и ряд дополнительных уравнений для описания теплофизических свойств материалов и моделей турбулентности.

Система основных и дополнительных уравнений решалась методом конечных объемов для чего вся расчетная область разбивалась на конечные объемы кубической формы со стороной размером 10 см. Для каждого контрольного объема определялись значения концентрации ВВ, температура, давление, скорость и другие параметры

Математическая модель позволяет определять как локальные параметры воздуха на любой точке помещения, так и осредненные значения как по времени, так и по объему помещения. Одной из интересных и полезных возможностей разработанной математической модели является возможность в динамике оценить расположение и размеры зон локального повышения температуры, зон с повышенной концентрацией загрязняющих веществ и тд.

Работа Вадима и Андрея “Моделирование состояния воздуха рабочей зоны” была удостоена первого места на конкурсе научно-исследовательских работ, проходившем в рамках 23-й Международной специализированной выставки «Безопасность и Охрана труда» БИОТ-2019.