Возможно, вы видели такой фокус: стеклянная бутылка заполняется водой, берется в одну руку, другой рукой сверху вниз наносится резкий удар по горлышку. Результат – дно бутылки с треском отлетает. В принципе, ничего фантастического здесь не происходит. Данный фокус принято объяснять таким явлением, как кавитация. В момент удара в области дна бутылки резко падает давление, из-за чего в жидкости появляются пузырьки-каверны. Их последующее мгновенное схлопывание сопровождается выделением большого количества энергии. Она-то и становится причиной разрушения бутылки.

С разрушительным влиянием кавитации столкнулись давно. Кавитационным разрушениям подвержены, например, гребные винты кораблей и подводных лодок. Вихревой поток, создающийся винтом, заполняется этими самыми пузырьками с их последующим схлопыванием из-за перепада давления. В результате на поверхности винта появляются выбоины-щербинки. Иногда винт выходит из строя буквально за пару лет. Тем же неприятным воздействиям подвержены и водяные насосы, из-за чего их корпус с внутренней стороны покрывается выбоинами. Поэтому время от времени конструкция насосов сильно изнашивается и подлежит ремонту.

Та же напасть одолевает и гидротехнические сооружения. Из-за кавитации возникают разрушения на стенках турбинной камеры. Например, на Новосибирской ГЭС, по свидетельству ученых СО РАН, есть выбоины величиной с кулак. Кроме того, на лопастях турбин появляются щербины, которые постепенно «выедают» конструкцию. Причем, предсказать степень разрушений с математической точностью невозможно. На разных станциях это происходит по-разному. Всё это связано с разной геометрией конструкций и разными режимами работы станции. Есть станции, где раз в пять лет нужно лишь немножечко «подлатать» разрушенные места. А бывают случаи, когда, вскрыв агрегат после пяти лет эксплуатации, техники хватаются за голову: «Мама родная! Сколько тут кавитация съела!».

Как считают ученые, кавитационные разрушения – проблема очень серьезная. Здесь приходится решать как материаловедческие задачи, так и задачи, связанные с вопросами гидродинамики, а точнее – с управлением распределения давления в самой системе. Материаловедческие задачи еще как-то решаются. Конструкторы пытаются подобрать необходимые сплавы, чтобы усилить сопротивление рабочих частей агрегата кавитационному воздействию. А вот с решением гидродинамических задач дело обстоит сложнее, и здесь потребуются специальные исследования. 

Все дело в том, что физика этого явления еще изучена плохо. Как пояснил доктор физико-математических наук, ученый секретарь Института теплофизики СО РАН Павел Куйбин, умозрительные модели на этот счет есть, а вот реальных, физических моделей, реального эксперимента до сих пор нет. И в ближайшее время здесь будет запущен очередной испытательный стенд, где данный феномен будет рассмотрен, что называется, воочию. В принципе, изучение кавитации специалистами Института уже идет вовсю. Один такой стенд был создан три года назад, где можно было рассматривать отдельные проявления кавитации, в первую очередь – те процессы, что происходят в зоне лопаток турбины.  Теперь же появится новый кавитационный стенд, позволяющий смоделировать реальные условия работы гидротехнических сооружений. Благодаря прозрачным стенкам здесь возможна оптическая диагностика: ученые могут всё увидеть собственными глазами, всё измерить и изучить все детали процесса. Такой возможности, кстати, нет даже у производителей гидротурбин.

Важно отметить, что исследования новосибирских ученых в данной области пользуются известностью в зарубежных странах, где также изучается проблема кавитации. В этом смысле, по мнению Павла Куйбина, специалисты Института теплофизики работают на переднем крае науки.

Олег Носков

Идея, положенная в основу проекта «Открытые уроки», не нова. Еще в советские времена сотрудники научных институтов выезжали в школы для проведения уроков, на которых рассказывали о последних достижениях науки и заодно повышали интерес к изучаемому предмету.

Конечно, теперь, когда интерес государства к популяризации науки и уровню школьного образования заметно угас, развернуть широкую лекторскую работу в школах практически невозможно. Нет для этого ресурсов ни у ученых, ни у школьных администраций.

Но тут на помощь приходит Интернет. На сегодня существует несколько удачных некоммерческих проектов повышения качества школьных уроков. К их числу относятся и «Открытые уроки».

Суть проекта достаточно проста. Организаторы договариваются с одной из школ города, туда приезжает научный сотрудник ИЦиГ СО РАН и проводит урок биологии. Естественно, такие уроки сопровождаются видеопрезентацией и содержат материал, которого не найти в стандартных школьных учебниках. А затем видеозапись урока размещается на портале «Академгородок» (academcity.org), где ею может воспользоваться любой желающий – учитель, ученик или его родители.

– После Нового года, – рассказал нам один из организаторов проекта, депутат Александр Люлько, – мы намерены подключить к работе в рамках проекта и другие институты Сибирского отделения РАН. И со временем в Интернете появится обширная и, главное, общедоступная библиотека школьных уроков от ученых. Надеемся, она станет хорошим подспорьем для школ города и области.

Георгий Батухтин

Не так давно (2003-2006 гг.) ученые Института катализа (ИК СО РАН) совместно с омскими коллегами из Института проблем переработки углеводородов (ИППУ СО РАН) успешно реализовали инновационный проект государственного значения.

Часто приходится слышать упреки, что, дескать, плодами работ российских ученых пользуются за рубежом, а отечественный производитель остается в положении «бедного родственника». При этом как-то забывается, что задачей ученых является научная работа, а модернизация промышленной базы страны – это сфера деятельности бизнеса. Но сегодня мы хотели бы рассказать о другом. А именно – об успешном и достаточно масштабном примере работы науки на благо как раз отечественных производителей нефтехимии.

Азы нефтепереработки

Для начала кратко напомним о том, что происходит с нефтью на пути превращения ее в бензин. Как известно, нефть – сложная смесь углеводородов, и переработка нефти начинается с ее разделения на фракции в соответствии с их температурами кипения.

Основных фракций – пять: бензиновые (легкий и тяжелый прямогонный бензин) с температурой кипения до 190 ºС, керосиновые (интервал кипения 150-300 ºС), дизельные (180-350 ºС), вакуумный газойль (350-540 ºС) и гудрон – нефтяные остатки, кипящие при  температуре свыше 500 ºС.

После разделения нефти каждая из фракций подвергается дальнейшей переработке, изменяющей размеры или структуру молекул углеводорода. Базовыми процессами этого этапа являются риформинг бензиновых фракций, крекинг вакуумного газойля, гидроочистка.

Известно, что показателем качества бензина является его октановое число: чем оно выше, тем бензин лучше. Изначально у бензина, извлекаемого из легкой бензиновой фракции, это число составляет 45-50. А современной технике, как правило, нужен бензин с октановым числом более 90. Повышение этого показателя происходит в процессе каталитического риформинга за счет превращения углеводородов бензиновой фракции в высокооктановые ароматические углеводороды. Процесс осуществляется с использованием катализатора.

Вакуумный газойль, хоть он и является тяжелой фракцией, тоже можно переработать в бензин. Для этого надо разорвать его длинные молекулы, «изъяв» у них «лишний» углерод. Процесс этот называется каталитическим крекингом. В результате 50-55 % сырья превращается в бензин, остальное – в легкий газойль и разные газы (например, бутан), которым тоже можно найти применение в народном хозяйстве. 

Известно, что нефть всегда содержит серу (до 2%), которая переходит в топливо, а затем вместе с выбросами выхлопных газов – в атмосферу. Поэтому серу стараются удалить, это осуществляется в процессе гидроочистки. Для ее проведения также необходимы специальные катализаторы. Кстати, экологические стандарты топлива Евро как раз отталкиваются от уровня содержания серы в бензине и дизельном топливе, например, в топливе стандарта Евро-5 ее должно быть не более 0,001%. Для российских предприятий производство таких бензинов и особенно дизтоплив стало реальностью лишь недавно.

Известно, что эффективность базовых процессов нефтепереработки в большой степени зависит от качества используемых в них катализаторов. До конца 1980-х годов наша наука обеспечивала промышленность катализаторами, не уступающими по качеству лучшим мировым образцам, а порой превосходящими их. Однако остановка в развитии российской науки (1990-е годы) привела к значительному отставанию в этой сфере. Для исправления ситуации и родился мегапроект, призванный обеспечить отечественную нефтеперерабатывающую отрасль эффективными катализаторами нового поколения.

Мегапроект в цифрах

- Заказчиком проекта выступило государство, а основными исполнителями стали наш Институт катализа и Институт проблем переработки углеводородов СО РАН в Омске, – рассказывает сотрудник ИК СО РАН, к.х.н. Наталья Беляева. – За несколько лет в рамках проекта было разработано и внедрено в производство несколько марок катализаторов, позволивших повысить эффективность процессов переработки нефти на отечественных НПЗ. Так, благодаря  новым катализаторам крекинга (Люкс-1 и Люкс-2), на Омском НПЗ (ныне ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ») выход высокооктанового бензина крекинга увеличился на 2-2,5%. На первый взгляд – цифра несолидная. Однако при общей мощности двух омских установок крекинга 3,5 млн. тонн в год по сырью, это дает дополнительно крекинг-бензина (аналог товарного бензина Аи-92) более 80 тыс. тонн  в год, что в денежном выражении становится весьма впечатляющим.

 Достаточно сказать, что на 500 млн. рублей, вложенных в проект из бюджета, было произведено дополнительной продукции на 8 с лишним миллиардов рублей. Эффективность 1 к 16! Причем число российских предприятий, где используют созданные в ходе проекта катализаторы, год от года растет. В настоящее время катализаторы риформинга производит завод в Ангарске, при Омском НПЗ есть свое, модернизированное производство катализаторов крекинга. Алтайское предприятие ООО «НПК «Синтез» обеспечивает нашими катализаторами крупнейший нефтехимический холдинг России «Сибур». И это далеко не все.

Уроки проекта

Одной из наиболее сложных частей проекта была разработка катализатора для процесса гидроочистки дизельных фракций. На тот момент ученые Института катализа располагали только начальным исследовательским заделом в этой области. Работать пришлось в форсированном режиме. Но задача была решена – разработанный в 2006 г. катализатор открыл возможность выпуска дизельных топлив стандартов Евро-4 и Евро-5 на существующих (в основном еще технически несовершенных) отечественных установках гидроочистки.

- Мегапроект показал: если есть четко сформулированные технические требования, необходимые ресурсы и компетентные специалисты, можно решить в относительно сжатые сроки любую задачу, – отмечает зам. директора Института катализа Александр Носков, координатор данного направления.

Если же говорить о конкретных итогах, то предприятия отрасли получили катализаторы на уровне лучших зарубежных образцов, что позволило им сделать серьезный шаг на пути к современному производству. А для Института катализа проект стал стартовым в развитии здесь работ в области гидропроцессов нефтепереработки. И это очень важно, потому что в ближайшие десятилетия именно гидроочистка и гидрокрекинг будут играть определяющую роль в нефтепереработке. И у сибирских ученых есть теперь хороший задел в этом направлении.

- Традиционно в области нефтепереработки доминировали отраслевые НИИ, но многие из них не пережили кризисные годы, и отрасль осталась без должной научной поддержки, – отметил Александр Носков. – Фактически, этот мегапроект стимулировал вхождение академической науки в эту область. И если раньше руководство нефтяных гигантов смотрело на нас несколько отчужденно, то теперь они охотно работают с нами. А бизнес включается в процесс внедрения наших катализаторов, потому что они ничем не уступают импортным аналогам. Это, пожалуй, главный итог нашего проекта.

Георгий Батухтин

Справка:

«Евро-5» – это самый строгий из действующих европейских экологических стандартов топлива. На Западе он стал обязательным для грузовиков с 2008 года, а для легковых машин – с 2009 года. Данные нормы определяют содержание серы, механических примесей и полициклических ароматических углеводородов в топливе, влияющих на чистоту выхлопа.

В России в настоящее время все крупные нефтяные компании освоили выпуск подобного горючего, однако переходить на выпуск только бензинов «Евро-5» они пока не спешат.

По данным «Коммерсанта», в настоящее время «Башнефть» производит дизтопливо «Евро-5» на Уфимской группе НПЗ. Техническая возможность выпускать бензин этого стандарта, говорит представитель «Башнефти», у компании также есть, однако из-за отсутствия спроса сейчас он не производится. В группе ТНК-BP дизтопливо и бензин "Евро-5" производит Рязанская нефтеперерабатывающая компания, в июне выпуск дизтоплива этого класса начал принадлежащий ей Саратовский НПЗ. «Газпром нефть» выпускает бензин «Евро-5» на Омском НПЗ, c 1 июля полностью перейдет на выпуск бензина и ДТ «Евро-5» Ярославский НПЗ (ЯНОС, предприятие «Славнефти», принадлежащей на паритетной основе «Газпром нефти» и ТНК-BP). «Роснефть» планирует начать производство топлива «Евро-5» в 2014 году на Новокуйбышевском НПЗ, полностью перейти на «Евро-5» – к 2015 году.

Работа Конгресса работников сфер образования, культуры, науки и техники завершилась принятием итоговой резолюции. Предлагаем вашему вниманию ее текст.

РЕЗОЛЮЦИЯ

Конгресса работников сфер образования, культуры, науки и техники

Москва,  30 ноября 2013 г.

1. Губительный социально-экономический курс ведет к упадку страны и должен быть изменен!

Образование, наука, инженерное и художественное творчество определяют развитие личности, социальный и технологический прогресс общества. Еще недавно наша страна славилась ими во всем мире. Они – лучшее достояние нашего культурного наследия и основа для преуспевания и роста.

Но вот уже более 20 лет политика российских властей в сферах образования, науки, культуры, промышленного производства ведёт к деградации человека и общества, тормозит экономическое развитие страны. Не создана система отношений и институтов для достижения Россией положения передовой страны мира на основе приоритетного развития человеческих качеств, признаваемого высшей ценностью и главным источником прогресса общества и экономики.

Мы, участники Конгресса, сознавая насущную необходимость перемен в государственной политике,

выступаем  за: 

·      приоритетное развитие образования, культуры, науки и высоких технологий;

·      бесплатность и общедоступность образования и культуры;

·      государственную и общественную поддержку образования, культуры, науки, радикальное увеличение их  финансирования;

поддерживаем положения:

·         декларации общественного движения «Образование – для всех!»;

·         итогового документа Московского экономического форума «Экономика для человека».

выступаем  против:

•  приватизации и коммерциализации этих сфер, перепрофилирования, реорганизации, «оптимизации» учреждений, в ходе которых разрушаются профессиональные и творческие коллективы, научные школы, уничтожаются национальное достояние и духовный потенциал общества;

•  ликвидации традиционной отечественной системы фундаментального образования, в том числе  естественнонаучного, инженерного и педагогического;

•  законов и подзаконных актов о правовом положении государственных (муниципальных) учреждений, об образовании, о Российской академии наук, принятых вопреки общественному мнению, без учета мнения гражданского общества и профессиональных сообществ;

•  перехода к срочным трудовым договорам, которыми ущемляются права творческих работников;

•  применения к сферам образования, науки и культуры норм федерального закона № 44-фз "О контрактной системе в сфере закупок товаров, работ, услуг для обеспечения государственных и муниципальных нужд".

Чтобы изменить курс, проводимый нынешней властью, необходимо оказывать систематическое  давление со стороны гражданского общества России на правящую экономическую и политическую группу, ответственную за этот курс. Вместе с тем сле­дует поддержать прогрессивные силы в государственной системе управления и в бизнесе, разделяющие наши тревоги и готовые к сотрудничеству.

2. Мы объявляем Конгресс работников сфер образования, культуры, науки и техники (КРОН) постоянно действующим общественным движением.

Главной целью КРОН является принятие и реализация государством комплексной стратегии развития страны в интересах прогресса ее человеческого потенциала.

Конгресс ставит следующие задачи:

содействие участию профессионалов в разработке концепций, стратегий, практических предложений, которые обеспечат достижение названных выше приоритетов развития российского общества и государства;
проведение научной и общественной экспертизы проектов решений власти в области образования, науки, техники и культуры;
оказание систематического давления на органы власти для достижения целей Конгресса через механизмы гражданского общества;
формирование широких общественных сетевых объединений для консолидации усилий научного, образовательного, инженерного сообществ, работников культуры и иных общественных сил;
проведение организационной, просветительской, научно-исследовательской деятельности, обеспечивающей реализацию поставленной цели.

Конгресс будет содействовать разработке и реализации обоснованной концепции развития науки и техники, образования и культуры в России, которая станет органической частью целостной стратегии развития страны, направленной на приоритетное развитие и раскрытие творческого потенциала каждого человека. В целях реализации этой стратегии мы готовы сотрудничать со всеми общественными движениями и организациями, отстаивающими гражданские и социальные права россиян, выступающими за превращение России в передовую страну мира. Конгресс приглашает все заинтересованные структуры общества к диалогу, к участию в разработке предложений по реформированию законодательства и системы управления  в сферах образования, культуры, науки и техники, установлению общественного контроля над необходимыми здесь преобразованиями.

3. Для проведения организационной работы Конгресс сформировал Координационный совет КРОН.

В дальнейшем состав Координационного совета может быть расширен по решению этого органа, исходя из необходимости привлечения к решению стоящих перед ним задач активных представителей общественных объединений и граждан. Конгресс поручает Координационному совету разработать и принять план работы с учетом наказов участников Конгресса, а также положений декларации «Образование – для всех», итогового документа Московского экономического форума «Экономика для человека», ряда выступлений научных работников РАН на Конференции «Настоящее и будущее науки в России. Место и роль Российской академии наук»,  предложений по развитию информационного общества от участников Общественного движения «За возрождение отечественной науки».

4. Конгресс считает необходимым приступить к формированию Общественного научного экспертного совета (ОНЭС) для экспертизы принимаемых важных решений, и содействия проведению работ по теме «Стратегия России, обеспечивающая приоритетное развитие человеческого потенциала». Конгресс поручает Координационному совету сформировать ОНЭС из числа  авторитетных профессиональных представителей научного, образовательного, инженерного сообществ, работников культуры на принципах ротируемости его членов, публичности работы и персональной ответственности. Мы обращаемся к руководству РАН с предложением оказать содействие созданию и деятельности этого Совета и поддержать проведение работ по теме «Стратегия России, обеспечивающая приоритетное развитие человеческого потенциала».

5. Конгресс считает необходимым инициировать обсуждение вопроса о проведении общероссийского референдума об отмене федерального закона №83-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с совершенствованием правового положения государственных (муниципальных) учреждений», о пересмотре концепций федеральных законов №253-ФЗ о «реформировании» Российской академии наук, №273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации», а так же отмене соответствующих подзаконных актов, в частности, так называемой дорожной карты изменений в сфере образования от 30.12.2012г.

Конгресс поручает Координационному совету включить в план работы подготовку соответствующих мероприятий.