Лучшие изобретения России: нефть из угля, неньютоновый бронежилет, экономичный двигатель

10 плюс 10

Премии лучшим отечественным изобретателям Всероссийское общество изобретателей и рационализаторов (ВОИР) вручает ежегодно. В этот раз 20 лучших изобретений представили в Москве 10-12 ноября.

Премию ВОИР специалисты называют одной из самых значимых инновационных наград в России. В этом году на конкурс было представлено более семисот работ. В финал премии 2023 года вышло 20 работ. 10 в «молодежной» лиге (участие принимали изобретатели в возрасте до 35 лет), и 10 в основной. Спектр разработок – широкий. От сердечных клапанов до арктического топлива. Победитель получит 1 миллион рублей.

Основная задача премии – отобрать лучшие изобретения 2023 года, рассказал генеральный директор ВОИР Антон Ищенко.

«За изобретениями стоят изобретатели, которые, к сожалению, не всегда при жизни получают заслуженное признание. Наша задача – сделать так, чтобы это признание изобретатели получили при жизни. Чтобы наши отечественные разработки становились более востребованными на нашем и зарубежных рынках», - говорит Ищенко.

Но основная задача премии - сделать успешные коммерческие продукты для российской промышленности, бизнеса, инвестиционных компаний и фондов, добавляет он.

Бронежилет с неньютоновой жидкостью

Пуленепробиваемый жилет на основе жидкости с изменяющейся динамической вязкостью представили старший преподаватель Каспийского института морского и речного транспорта Григорий Ракин и студент Волгоградского государственного медицинского университета Дмитрий Беккер. Разработка запатентована.

О принципе действия бронежилета MASHNEWS рассказал Григорий Ракин.

«Обычно в бронежилетах используются классические защитные элементы, это может быть кевларовая бронепанель, сверхмолекулярный полиэтилен, бронеплита из карбида бора. При попадании пули, плиты из этих материалов выгибаются и наносят человеку тупую травму. Происходит повреждение внутренних органов. Как говорили сотрудники Росгвардии, которые помогали нам в организации эксперимента, такое попадание даже ломает ребра. Подобные травмы в 30% случаев приводят к летальному исходу. Диагностировать такую травму в полевых условиях очень сложно. А неньютоновская жидкость принимает на себя удар и за счет своих уникальных свойств распределяет его энергию по всей площади жилета. Таким образом риск получения так называемой «запреградной» травмы снижается до минимума», - рассказывает он.

СПРАВКА MASHNEWS

Ньютоновская жидкость подчиняется закону вязкости Ньютона. Ее вязкость зависит только от температуры, давления и химического состава. Другие внешние воздействия свойств такой жидкости не меняют. Пример – вода.
Неньютоновская жидкость имеет переменную вязкость, то есть в отношении нее закон вязкости Ньютона не работает. Пример такой жидкости - смесь крахмала с водой. Не все неньютоновские жидкости ведут себя одинаково, если прикладывать к ним усилие.

Изобретатели намерены начать промышленное производство своих бронежилетов, говорит Григорий Ракин.

«Вопрос во времени и в наличии компонентов. Те компоненты, которые мы сейчас получаем, гораздо хуже качеством, чем те, которые были в начале нашей работы», - объясняет изобретатель.

Специалисты, к которым обратился MASHNEWS, отнеслись к разработке бронежилета не так восторженно. В петербургской компании «Техинком», которая занимается созданием средств бронезащиты, нам рассказали, что и сами занимались несколько лет назад возможностью применения жидкости с изменяющейся динамической вязкостью в бронежилетах. Исследования не показали перспективности направления.

«При определенном воздействии, при определенных скоростях, эффект есть. Но с точки зрения применения в жилете ее эффективность оказалась «никакой». Один из российских институтов несколько лет назад проводил исследование, там воодушевились, а потом все тихо сошло на нет. Американцы поиграли и закончили эту тему. За ней нет никакой перспективы использования в армейских и гражданских бронежилетах. Вы даже публикаций за рубежом на эту тему сейчас не найдете. Над направлением еще надо работать десятилетия, либо пока отложить его в сторону», - говорит инженер «Техникома».

Превращение угля в нефть

Получение синтетической нефти из угля – разработка новокузнецких инженеров. Это малозатратный, экологически чистый и перспективный способ глубокой переработки угля, объясняют они.

Себестоимость одной тонны готового топлива (бензин, дизтопливо, низкотемпературные масла) - 7500 рублей (в зависимости от стоимости сырья), рассказал руководитель компании «Квант» Евгений Яковенко.

«У нас не опытное оборудование, а уже промышленное. Минимальный выход из тонны угля по нашему способу – 150 литров, средний показатель 350-400, самый лучший результат – 700 литров синтетической нефти. Бензиновая фракция – 11%, дизельная – 40%, низкотемпературные масла – 49%».

В природной нефти 15 -- 20% дизельной фракции, в синтетической - 40%. «Причем это дизель, который не замерзает, и температура его отгонки начинается не как в советских ГОСТах со 180 градусов, а со 140-150 градусов».

Опыт общения с южноафриканскими и китайскими специалистами говорит о том, что «мы впереди планеты всей», говорит Яковенко. Хотя нефть из угля получают и за рубежом

«К сожалению, в России подобная установка работает только у нас. Если у кого-то будут инвестиционные предложения, то с удовольствием обсудим. Поэтому, заказывайте, будем развивать новую промышленность. Да, не просто какое-то производство, а новую промышленность. Установки мы изготавливаем и поставляем с монтажом и обучением. Самое большее, у нас на это уходит 8 месяцев. Вся комплектация российская. Ничего китайского», - говорит Евгений Яковенко.

По технологии и на оборудовании инженеров из Кузбасса можно получать искусственную нефть из любого угля. Кроме того, у новокузнецких специалистов была совместная работа с государственным ракетным центром по получению из угля мазута, продолжает Яковенко.

«Великолепный результат! Эффективность мазута из угля превосходит в 17-18 раз эффективность природного мазута. Один из параметров: капля натурального мазута 15-17 микрон, капля мазута из угля 3-5 микрон. Представляете, какой факел сжигания и все остальное. То есть даже использовать нефть искусственную как продукт для сжигания гораздо более эффективно».

Различные технологии получения искусственной нефти применяются в Китае. По словам зам. председателя комитета индустриального развития Министерства индустрии Казахстана Турара Жолмагамбетова, Китай перерабатывает 400 млн тонн угля в год, получая 200 млн тонн топлива.

Казахстан рассчитывает на развитие углехимических производств с помощью КНР.

Подогреть топливо

Разработку «Двигатели внутреннего сгорания с воспламенением топлива от предварительного его нагрева (от термофорсирования)» представил инженер из Кирова Василий Атаманюк

По его словам, существующие двигатели внутреннего сгорания имеют ряд недостатков. «Например, в двигателе с искровым воспламенением топливной смеси, мы вынуждены переобогащать смесь топливом на 15-30 %. Это топливо полностью не сгорает. В дизелях, наоборот, избыток воздуха, но при этом топливо тоже сгорает не полностью, потому что его капли тяжелые».

Проанализировав работу этих двигателей, объясняет Атаманюк, мы увидели способ не ждать, чтобы топливо нагрелось в камере сгорания, а подготовить его, чтобы оно сгорало более активно и полно.

«Мы подготавливаем топливо, используя энергию выхлопных газов, которая просто выбрасывается в окружающую среду. Благодаря этому КПД двигателя повышается практически до 60%. Скажете – фантастика? Нет никакой фантастики, простое не всегда замечаем. Все гениальное – просто. И эти двигатели не надо вновь создавать. В линии топливопровода высокого давления после насоса высокого давления мы нагреваем топливо - и все. В бензиновом двигателе мы топливную аппаратуру ставим рядом со свечой. При этом можно использовать любые виды топлива, в том числе и альтернативные, любые, которые способны самовоспламеняться», - говорит Атаманюк.

Изобретатель обещает существенную экономию топлива. Например, автомобиль вместо 15 литров на 100 километров, будет потреблять 7-8 литров. Помимо экономии, дымность дизельного двигателя уменьшится на 60%.

Переоборудование двигателя карьерного самосвала обойдется, по расчетам Атаманюка, примерно в 110 тысяч рублей.