НИОКР


I.Оборудование для нефтяной  и газовой промышленности

1. Технология  утилизации  потенциальной  энергии давления  газа  магистральных  газопроводов.

Руководитель НИОКР: д.т.н., профессор  Целищев Владимир Александрович

e-mail: pgl.ugatu@mail.ru

Основоположниками разработки данной технологии в УГАТУ являются Русак А.М. и Ахметов Ю.М.

Реализовано создание и исследование энергосырьевого комплекса (ЭСК) для фазоразделения, подогрева и редуцирования при транспортировке попутного и природного газа. Разработана конструкторской документации и изготовлены действующие макеты вихревых установок. Проведены экспериментальные исследования влияния термогазодинамических и конструктивных параметров на процесс стратификации газового потока в вихревой трубе. Выполнена верификация математических моделей одно- и двухфазного вихревого течения по результатам экспериментальных исследований. Разработаны методики расчета и проектирования вихревых аппаратов фазоразделения, подогрева и редуцирования при транспортировке попутного и природного газа.

Основные технические характеристики ЭСК (расчетные):

Входные параметры транспортируемого газа:

давление              МПа      – 6,0;

кг/см2 – 60,0;

температура       0С             – 7,0;

расход газа         кг/с           – 48.

Выходные характеристики ЭСК:

количество вырабатываемой электроэнергии – 20..30 Млн. кВт.час/год;

количество хладоресурса – 30..40 тыс. Гкал/год;

расход газа потребителем – 47,5 кг/с;

количество сжиженных углеводородов – 3,0..10,0 Млн. тонн в год;

температура газа на выходе турбодетандера – -50..-65 0С;

давление газа на выходе ГРС – 1,0 МПа (10 кг/см2);

температура газа на выходе ЭСК с холодильным комплексом       – 0..50С.

Опубликовано более 40 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, получено 4 патента РФ. Обобщение некоторых результатов исследований вихревых технологий на кафедре ПГМ приведено в [1].

2. Разработка системы отделения жидких компонентов из попутного нефтяного газа.

Руководитель НИОКР: д.т.н., профессор  Целищев Владимир Александрович

e-mail: pgl.ugatu@mail.ru

Вихревая система фазоразделения  предназначена для очистки попутного нефтяного газа от жидких компонентов для подготовки его к использованию. Разработаны математические модели и программное обеспечение двухфазного вихревого течения с температурной и массовой стратификацией применительно к элементам конструкций редукторов и сепараторов систем транспорта топливопродуктов, методика расчета параметров конденсации компонентов газожидкостного потока в вихревой трубе, методика моделирования процессов энерго – и фазоразделения в вихревой трубе, методика расчета и проектирования вихревых сепараторов и редукторов для очистки газов от конденсирующихся компонентов и энергофазоразделения.Основные характеристики системы:

• эффективность отделения жидких компонентов из газа (степень осушки) составляет не менее 90%;

• система не требует при эксплуатации расходных материалов и реагентов;

• система не требует специального обслуживания и дополнительного технического персонала;

• система позволяет извлекать из газа одновременно влагу и углеводородный конденсат.

Требования к эксплуатации системы:

• давление газа на входе в систему: Pвх = 10-100 кгс/см2;

• температура газа на входе в систему: Tвх = 10-60 °С;

• перепад давления на вихревой установке: ΔPвт = 1,5 – 2.

Опубликовано 8 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, получено 2 патента РФ.

3. Изотермический вихревой регулятор давления газа с отделением несанкционированной влаги

Руководитель НИОКР: д.т.н., профессор  Целищев Владимир Александрович

e-mail: pgl.ugatu@mail.ru

Предназначен для редуцирования давления природного газа на газораспределительных пунктах (ГРП) без снижения температуры газа и отделением несанкционированной влаги, эпизодически поступающей на ГРП из подводящих магистралей. Принцип действия регулятора основан на использовании вихревой техники, модифицированной вихревой трубы. Регулятор работает без постороннего источника энергии и без предварительного подогрева входного газа высокого давления.

Основные технические характеристики:

Рабочая среда – сжатый воздух,

 газ природный по ГОСТ 5542-87

Диапазон входного давления,

 0,3 -1,2  МПа

Диапазон выходного давления,

 0,003  – 0,1 МПа

Увеличение температуры газа

 за регулятором, до 5 град. С

Опубликовано 15 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, получено 4 патента РФ.

4. Разработка технических средств вторичного вскрытия нефте- и газоносных пластов. Разработка технических средств геофизических исследований скважин.

Руководитель НИОКР: д.т.н., профессор Месропян Арсен Владимирович

e-mail: avm_74@mail.ru

Разработка технических средств вторичного вскрытия нефте- и газоносных пластов.

Разработаны и запатентованы схемные решения сверлящих перфораторов. Ведутся работы по моделированию рабочих процессов при функционировании сверлящих перфораторов в реальных скважинных условиях.

Разработка технических средств геофизических исследований скважин.

Разработаны и запатентованы схемные решения Пластоиспытателей с электрогидравлической системой управления. Выполнены работы по моделированию рабочих процессов при функционировании аппаратуры в реальных скважинных условиях. Разработана техническая документация. Результаты работ внедрены в ООО «НПП Керн», которое запустило мелкосерийное производство и оказание нефтесервисных услуг данным оборудованием. Испытания проведены на Талаканском месторождении (Якутия) ОАО «Сургутнефтегаз».

 

5. Разработка  полимерных армированных трубопроводов высокого давления на основе математического моделирования для нефтяной и газовой промышленности.

Руководитель НИОКР: д.т.н., профессор Шайдаков Владимир Владимирович

e-mail: v1v2sh50@yandex.ru

Разработан стенды и методики испытаний полимерных  армированных  трубопроводов на внутренне давление с учетом температуры, радиальной, осевой и изгибной деформации, повреждений полимера и оплетки. Рабочее давление до 70 МПа.   Диаметр внутреннего канала  трубопроводов 3…50 мм. Конструктивное исполнение: с полимерным каналом, с каналом из нержавеющей стали или с греющем элементом. Опробована технология изготовления  с различным типом  армирования: проволокой, нитью, стальной лентой.  

Изготовлены опытные партии  трубопроводов.  Проведены  промышленные испытания  в компания «Роснефть», «Лукойл».  Организовано  серийное  производство. Поставлено более  800 км  трубопроводов   в  нефтедобывающие компании  России, стран СНГ, Сербию.

Получено 15 патентов РФ.  Опубликовано две монографии и учебное пособие.  Результаты исследований полимерных армированных трубопроводов в современных гидравлических системах приведены в [2].

II. Авиационная и ракетно-космическая техника

1. Разработка методов и средств проектирования, испытания и диагностики электрогидравлических систем управления РДТТ с глубоким регулированием модуля тяги и многократным включением.

Руководитель НИОКР: д.т.н., профессор  Целищев Владимир Александрович

e-mail: pgl.ugatu@mail.ru

Основоположником данного направления исследований в УГАТУ является профессор Русак А.М. Разработана новая методология проектирования, испытаний и доводки управляемых РДТТ, основанная на разработанных средствах компьютерного моделирования,  математических моделях РДТТ с регулированием площади поверхности горения твердого топлива, с регулированием площади критического сечения сопла, гашения ракетного двигателя твердого топлива.  Проведено численное исследование математической модели комбинированного РДТТ, движения парогазожидкостной смеси в камере сгорания, созданы модели взаимодействия жидкости со стенками камеры сгорания и зарядом твердого топлива, проведено моделирование режимов теплообмена жидкости и охлаждаемых поверхностей, решена задача расчёта повторного после гидрогашения запуска двигателя твердого топлива.

Опубликовано более 40 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, три монографии,  получено 24 патента РФ. Результаты исследований обобщены в [4].

2. Перспективные гидравлические привода систем управления летательных аппаратов.

Руководитель НИОКР: д.т.н., профессор  Целищев Владимир Александрович

e-mail: pgl.ugatu@mail.ru

Разработаны основы теории и методология проектирования струйных гидравлических рулевых машин. Выполнена верификация математических моделей исполнительных механизмов системы управления РДТТ с учетом  результатов экспериментальных исследований агрегатов и систем гидроавтоматики.  Разработаны методы структурной оптимизации при проектировании, испытаниях и доводке перспективных гидравлических приводов систем управления летательных аппаратов. Разработан уникальный автоматизированный стенд "Исследование статических и динамических характеристик гидравлических исполнительных механизмов".

Опубликовано более 50 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, две монографии, три учебных пособия, получено 8 патентов РФ. Результаты исследований обобщены в монографиях  [5,6].

 

 

3. Исследования и разработка общей концепции теоретико-экпериментальных исследований и предконструкторского синтеза гидромеханических устройств систем автоматического регулирования авиационных двигателей.

Руководитель НИР: к.т.н., доцент  Петров Павел Валерьевич

e-mail: pgl.petrov@mail.ru

Разработана методология  проведения автоматизированных теоретических исследований в пакетном режиме при проектировании регуляторов топливной автоматики  в производстве энергоэффективных авиационных двигателей нового поколения. Разработаны методы структурной оптимизации и автоматизированного проектирования регуляторов топливной автоматики  ГТД. Создан вычислительный комплекс. Концептуальная модель пакета прикладных программ предназначенного для автоматизации численных расчетов гидравлических регуляторов ГТД.

 

Опубликовано более 20 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, учебное пособие, получено шесть свидетельств о регистрации программ для ЭВМ. Некоторые новые технологии проведения вычислительного эксперимента применительно к гидромеханическому следящему приводу приведены в [7].

4. Разработка воздухозаборных устройств с роторным воздухоочистителем для газотурбинных двигателей быстроходных кораблей с динамическими принципами поддержания для судостроительной промышленности.

Руководитель НИОКР:  к.т.н., доцент Еникеев Галей Гумерович 

e-mail: genikeev@gmail.com 

Выполнен комплекс работ по исследованию на физических и математических моделях эффективности роторных воздухоочистителей интегрированных в проточную часть воздухозаборника ТВД и ТРДД морского исполнения. Построены натурные опытные образцы, которые позволили существенно увеличить время эксплуатации газотурбинных двигателей в морских условиях.

Разработаны математические модели, позволяющие проводить вычислительный эксперимент движения многофазной среды в проточной части вертолетного двигателя при эксплуатации в запыленных условиях.   Решена задача комплексного подхода к защите проточной части газотурбинного двигателя от воздействия абразивных частиц при эксплуатации в запыленных условиях. Разработана методика оценки увеличения времени наработки при одновременном использовании покрытий лопаток компрессора и роторного воздухоочистителя в воздухозаборном устройстве.

Разработан стенд и методика испытаний образцов с наноструктурированными конструируемыми покрытиями лопаток компрессора.  Сравнительные испытания  позволили разработать корозионно – стойкие покрытия лопаток компрессора ГТД, работающего в запыленных условиях. Опубликовано более 20 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК.

 

III. Прикладная гидромеханика

1. Автоматизированный стенд для испытания всех видов гидравлики «Диагностика и испытания гидрооборудования».

Руководитель НИОКР: к.т.н., доцент  Целищев Дмитрий Владимирович

e-mail: nuked@mail.ru

Стенд предназначен для испытания и проверки работоспособности, снятия внешних и внутренних статических и динамических характеристик отдельных гидроагрегатов и в составе гидросистемы.

Возможные испытания:

гидромоторов (мощность до 30кВт);

насосов (мощность до 30кВт);

пропорциональной и дискретной гидроаппаратура прямого и непрямого действия, трубного, стыкового и патронного монтажа.

 

Возможно проведение испытаний гидроаппаратуры в составе собранной гидросистемы: в наличие имеется широкая гамма гидравлических устройств производства компаний Hydac и Parker, позволяющих имитировать работу испытуемого агрегата в гидроприводе реальной гидрофицированной машины. Основные возможности стенда представлены в [8].

Стенд изготовлен компанией Hydac (Польша), использованы компектующие компаний Hydac, Parker, National Instruments и др. 

Подобный стенд также изготовлен для Самарского государственного аэрокосмического университета им. С. П. Королёва (СГАУ)

2. Исследование кавитационных течений в устройствах гидроавтоматики

Руководитель НИОКР: к.т.н., доцент  Целищев Дмитрий Владимирович

e-mail: nuked@mail.ru

Разработаны математические модели и методика расчёта электрогидравлических приводов со струйно-кавитационным регулированием. Произведено совершенствование численных моделей массопереноса для расширения возможностей моделирования двухфазных парожидкостных потоков.

Выполнен анализ многолетних экспериментальных и теоретических исследований в области проектирования высоконапорных гидроусилителей со струйной трубкой. Рассмотрены некоторые устройства коррекции статических и динамических характеристик рулевых машин со струйной трубкой.

Проведены масштабные экспериментальные исследования и численное моделирование в CFD-пакете Ansys CFX конструкции усилителя со струйной трубкой, использующего кавитационные эффекты. Эти результаты позволили говорить о новом подходе к разработке гидроусилителей со струйной трубкой и устройств стабилизации расхода.

Опубликовано 15 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК или индексируемых в базе данных Scopus и WebOfScience [9], получено 2 патента на изобретение.

 

3. Исследование гидродинамических и тепловых процессов нестационарного течения несжимаемых жидкостей с целью разработки высокоэффективных принципов преобразования энергии.

Руководитель НИОКР: к.т.н., доцент  Калимуллин Радик Рифкатович

e-mail: radik_kalimullin@bk.ru

Основоположником разработки данной технологии в УГАТУ является к.т.н. Ахметов Ю.М.

Разработаны, изготовлены и испытаны в лабораторных условиях и на производстве несколько конструктивно-компоновочных схем теплогенераторов. Отработана технология их использования в качестве альтернативных источников тепла для обогрева производственных и жилых помещений.

Разработана система «безогневого» подогрева природного газа газораспределительной станции с использованием вихревого теплогенератора, которая включает в себе множество достоинств в отличие от систем подогрева используемых в настоящее время.

 

Разработанная методика моделирования двухфазных течений жидкости в вихревом теплогенераторе может быть рекомендована для практического использования в исследованиях и при разработке вихревых теплогенераторов.

Изготовлен совместно с Научно- исследовательским институтом технологий (НИИТ) уникальный автоматизированный стенд  «Гидродинамическое моделирование высокоскоростного многофазного течения жидкости» для проведения исследований в области гидродинамики высоконапорных течений несжимаемой жидкости (в том числе вихревых и кавитационных). Опубликовано 12 статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, получено 2 патента РФ.

4. Скоростной катер

Руководитель НИОКР: д.т.н., профессор Месропян Арсен Владимирович

e-mail: avm_74@mail.ru

Создано СКБ «КАТЕР», конечная цель деятельности которого – организация мелкосерийного производства катера нового поколения, отличающегося большой универсальностью применения и высокой мореходностью, динамической остойчивостью и дальностью хода в сочетании с маневренностью, близкой к аквабайку. В настоящее время получен патент РФ на промышленный образец. Смоделирован рабочий процесс водометной движительной установки, разработана конструкторская документация на ее изготовление для создания опытной ходовой лаборатории. Ведутся предпроектные работы по изготовлению корпуса тримаранной схемы для скоростного катера.

ЛИТЕРАТУРА

  1. ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ВИХРЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА КАФЕДРЕ ПГМ УГАТУ/ Русак А.М., Ахметов Ю.М., Пархимович А.Ю., Свистунов А.В., Соловьев А.А., Целищев В.А., Чиндина А.А.- Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2012. Т. 16. № 2 (47). С. 151-162.
  2. ПОЛИМЕРНЫЕ АРМИРОВАННЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ В СОВРЕМЕННЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ/ Шайдаков В.В.,  Чернова К.В.,Пензин А.В.: монография /Издательство «Инфро-Инженерия»- Москва, 2018. –  249 с.
  3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРИ ПОДГОТОВКЕ НЕФТИ, ГАЗА, И ВОДЫ В ПРОМЫСЛОВЫХ УСЛОВИЯХ./ В.В. Шайдаков, О.Ю.Полетаева, К.В.Чернова, Н.М. Катрич. – Уфа: Монография , 2012-164с.
  4. НАУЧНАЯ ШКОЛА УАИ-УГАТУ В ОБЛАСТИ УПРАВЛЕНИЯ МОДУЛЕМ И ВЕКТОРОМ ТЯГИ РДТТ/ Бушуев С.Ю., Бушуев А.С., Целищев В.А., Целищев Д.В.-
    Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2017. Т. 21. № 2 (76). С. 47-55.
  5. СТРУЙНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РУЛЕВЫЕ МАШИНЫ/ Целищев В.А., Кириллов Ю.К., Русак А.М., Телицин Ю.С., Шараев В.А.: монография/  Уфа: УГАТУ, 2002.- 284 с.
  6. ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ СТРУЙНЫМИ ГИДРАВЛИЧЕСКИМИ РУЛЕВЫМИ МАШИНАМИ/ Целищев В.А., Арефьев К.В., Месропян А.В., Телицын Ю.С.: монография/ МАИ, г.Москва, 2007, с.282
  7. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОМУ СЛЕДЯЩЕМУ ПРИВОДУ/ Целищев В.А., Петров П.В., Сунарчин Р. А. - Вестник УГАТУ. - Уфа: Изд. УГАТУ, 2008. Т. 10, №1 (26). - С. 30 - 35.
  8. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СТЕНД ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И ИСПЫТАНИЯ ГИДРООБОРУДОВАНИЯ/ Целищев В.А., Целищев Д.В., Константинов С.Ю. - Автоматизация в промышленности, Москва, №10 2015. С. 39-42
  9. NUMERICAL CAVITATION MODEL FOR SIMULATION OF MASS FLOW STABILIZATION EFFECT IN ANSYS CFXKonstantinov S.Y., Tselischev D.V., Tselischev V.A. Modern Applied Science. 2015. Т. 9. № 4. С. 21-31.