– Минувшим летом ЮУрГУ подал заявку в Минобрнауки РФ и победил в конкурсе, – говорит исследователь. – Заказчиком является государство, индустриальным партнёром – компания «ЭлМетро», с которой вуз успешно сотрудничает уже два года, а по данному проекту – с октября 2016-го. «ЭлМетро групп» производит широкий спектр продукции, в том числе кориолисовы расходомеры, а учёные университета ищут способы их усовершенствования. Основная цель – создать кориолисовы расходомеры, производство которых от начала до конца осуществлялось бы в России, и которые могли бы полностью заменить импортные – в том числе американские и европейские – аналоги, то есть задача – импортозамещение.
Проблема заключается в том, что из скважины к приборам учета поступает смесь нефти, воды и газа. Затем воду и газ удаляют с помощью специальных сепарирующих устройств. Но дело это дорогостоящее – и чем выше степень очистки, тем дороже. В то же время расходомеры, являющиеся частью автоматических групповых замерных установок (АГЗУ), рассчитаны на определённую объемную долю газа в смеси, и если газа становится больше, устройство просто отказывает. Необходимо усовершенствовать эти приборы так, чтобы пузырьки газа в смеси им были не страшны – это позволит снизить качество сепарации и удешевить процесс учёта. А учёт необходим на всех стадиях, в том числе на этапах добычи и транспортировки нефти. За основу мы взяли два серийно выпускаемых «ЭлМетро» кориолисовых расходомера: один рассчитан на три, другой – на шестьдесят тонн в час.
Научный руководитель проекта – ректор ЮУрГУ, доктор технических наук, профессор Александр Леонидович Шестаков. В работе задействованы разные подразделения университета, в частности Лаборатория технической самодиагностики и самоконтроля приборов, которая создана в рамках Проекта 5-100. Её возглавляет приглашённый профессор Манус Патрик Генри из Оксфорда. Кстати, то, что он недавно приезжал в ЮУрГУ, читал лекции, очень важно: это специалист мирового уровня по кориолисовым расходомерам, и у нас была возможность услышать его лично, задать вопросы. Также над проектом трудятся кафедры компьютерного моделирования и нанотехнологий (заведующий – доктор технических наук, профессор Валерий Павлович Бескачко) и технической механики (заведующий – доктор технических наук, профессор Сергей Борисович Сапожников), лаборатория «Экспериментальная механика».
В нашем проекте можно выделить три направления. Первое связано с электроникой и обработкой сигналов. Второе – с механической частью будущего устройства: корпусом и трубками. Третье – с гидродинамикой: расчётом движения жидкостей в деформируемых трубках. Для выполнения проекта задачи механики, гидродинамики и систем измерения необходимо решать в комплексе.
В работе участвуют не только маститые профессора, но и молодые специалисты. Аспирант аэрокосмического факультета Александр Яушев, работающий по второму направлению, пишет кандидатскую, часть которой связана с исследованием механических колебаний расходомера. Очень интересными для использования в проекте представляются разработки аспиранта кафедры информационно-измерительной техники Владимира Синицина в области создания собственного вибрационного датчика и устройств обработки сигналов. Темы диссертаций двух моих магистрантов – Дмитрия Телегина и Максима Шилина – также связаны с проектом, и они выполняют свою часть работы. Таким образом, что очень важно, выстраивается вертикаль: профессора, доктора наук – кандидаты наук – аспиранты – студенты. Профессора определяют перспективы, указывают направления, а мы осваиваем программы, делаем расчёты, проводим эксперименты. Человек может профессионально расти в рамках проекта, углублённо занимаясь одной темой. Надеемся, что далее магистранты поступят в аспирантуру и продолжат начатое. Александр Яушев в перспективе сможет самостоятельно руководить коллективом, пусть поначалу и небольшим.
Нужно отметить, что задачи гидродинамики очень сложные, на обычной персональной ЭВМ их не решить – необходимы суперкомпьютерные ресурсы. Сейчас мы выполняем предварительные расчёты, а через два-три месяца, когда будем уверены в правильности полученного упрощенного решения, планируем задействовать суперкомпьютерные мощности ЮУрГУ. Университет обладает необходимым лицензионным программным обеспечением, в частности Ansys CFX и Ansys Fluent. Также одним из основных средств, которые мы используем, является комплекс LMS, приобретённый вузом по программе Национального исследовательского университета в 2012 году. LMS – это многоканальная система с датчиками и программным обеспечением для моделирования систем в комплексе, в нашем случае – механической, электрической и гидравлической.
Одновременно со всем этим идёт сотрудничество с индустриальным партнёром. Финансирование проекта совместное: половину выделяет государство, половину – «ЭлМетро Групп». Выгода здесь обоюдная: университет получает финансирование от государства, а «ЭлМетро» – доступ к научному потенциалу ЮУрГУ: для решения прикладной задачи используется труд лучших специалистов – учёных, сотрудников вуза, возможности лабораторий, суперкомпьютерные мощности. Каждый из партнёров силён в своей части. Университет выполняет научно-исследовательские работы, может создать модели, алгоритмы, провести расчёты и эксперименты. А предприятие занимается составлением конструкторской документации, созданием опытных образцов изделий: научную разработку необходимо довести до такой стадии, когда её будет использовать конечный потребитель. И это крайне необходимое партнёрство.
На мой взгляд, сейчас как раз тот период, когда государство делает очень правильные шаги: благодаря программе Национального исследовательского университета вуз получил необходимое оснащение, оборудование – например, комплекс LMS и программное обеспечение. Это позволяет решать практические задачи, в том числе по проектам в рамках Постановления № 218 Правительства РФ от 9 апреля 2010 года и Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы», утверждённой Постановлением Правительства РФ № 1096 от 28 ноября 2013 года. В прошлом году мы сделали следующий шаг – вступили в Проект 5-100, что позволяет выводить разработки университета на международный уровень. В то же время руководство страны взяло курс на импортозамещение. Государство выделяет финансирование, чтобы вузы сотрудничали с предприятиями. Это даёт возможность разрабатывать и производить в России то, что ранее закупалось за рубежом. Думаю, не надо объяснять, что таким образом страна становится менее зависимой от иностранных партнёров, которые могут прекратить или ограничить поставки чего бы то ни было. А значит, это плюс для развития отечественной науки, промышленности, экономики и безопасности государства в целом. Научно-исследовательское оборудование университета загружено полезной работой, сотрудники занимаются необходимым для промышленности трудом. От лица молодых специалистов хочу сказать, что мы чувствуем свою полезность, востребованность: всё, чему нас учили в университете, всё, что знаем и умеем, воплощается в реальные работающие конструкции. Понимаем, что не зря окончили вуз, аспирантуру, можем принести пользу отечественной науке и индустрии.
Сейчас для нас очень важно проверить патентную чистоту, чтобы, как говорится, не изобретать велосипед. Нужно просмотреть перечень патентов, действующих на территории Российской Федерации, чтобы избежать возможных проблем. Задача, над которой мы работаем, имеет разные решения. Когда найдём своё, его обязательно нужно запатентовать, чтобы никто не присвоил нашу идею. К декабрю 2018 года работы по проекту должны быть завершены.