1

ОТДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК АН РБ
ГНТП №3 Критические технологии Республики Башкортостан: физикоматематические принципы и технические решения
Сектор технических наук
2007 г.
2008 г.
Раздел 3.1. Проблемы машиноведения и критических технологий в
машиностроительном комплексе РБ
Сектор физико-математических наук
Раздел 3.2. Физико- математические основы критических технологий
Проектов инициативных ГНТП………………………………………………...
Инновационных проектов……………………………………………………..
РФФИ-Поволжье…………………………………………………………………..
РФФИ-Агидель …………………………………………………………………….
Финансирование………………………………………………………......………
+ софинансирование ……………………………………………………………..
35
6
12
9640 тыс.руб.
3500 тыс.руб.
11640 тыс.руб.
7570 тыс.руб.
Участники…………………………………………………………………………….
В том числе
доктора ………………………………………………………………………………
кандидаты наук…………………………………………………………………….
Монографии, сборники…………………………………………………………..
Статьи в рецензируемой печати……………………………………………….
Докладов международных конференций……………………………………
Докторские диссертации…………………………………………………………
Кандидатские диссертации………………………………………………………
Патенты……………………………………………………………………………….
361
442
104
134
8
206
32
5
5
5
119
247
12
145
61
5
7
13
6
6
33
1
ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ
Отделения физико-математических и технических наук
Академии наук Республики Башкортостан
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Разработка элементов конструкций из наноматериалов на основе
анализа их напряженно-деформированного состояния (руководители
проекта: чл.-корр. АН РБ Валиев Р.З, д.т.н., профессор Жернаков В.С.,
УГАТУ)
Нанотехнологии получения поверхностей с наноструктурированными
покрытиями на деталях энергетических установок на основе
высокотемпературного структурно-фазового модифицирования
сильноточными разрядами в вакууме (руководитель проекта: чл.корр. АН РБ Мухин В.С., УГАТУ)
Разработка программного обеспечения для геоинформационных баз
данных РБ (руководитель проекта: чл.-корр. АН РБ Юлмухаметов Р.С.,
БашГУ).
Математическое моделирование движения многофазной жидкости в
системе трещина-пласт (руководитель проекта: д.ф.-м.н. Урманчеев
С.Ф., ИМех УНЦ РАН).
Исследование, разработка и изготовление электропитающих
устройств на базе транзисторных преобразователей нового типа
(руководитель проекта: член-корр. АН РБ Харрасов М.Х., БашГУ).
Инновационные технологии управления процессами направленного
бурения скважин и нефтедобычи (Руководители проекта: чл.-корр. АН
РБ Кусимов С.Т., д.т.н., профессор Гузаиров М.Б., УГАТУ).
2
3
Разработка элементов конструкций из наноматериалов на
основе анализа напряженно-деформированного состояния
Руководители проекта :Д.ф.-м. наук, профессор, чл.-корр. АН РБ Валиев Р.З.
Д.т.н., профессор Жернаков В.С.
Решаемые проблемы:
1. Использование полуфабрикатов из объемных Ti наноматериалов для
изготовления деталей промышленного применения и устройств
медицинского назначения на основе решения фундаментальной проблемы
механики деформируемого твердого тела.
2. Получение объемных наноструктурных заготовок из чистого титана и его
сплава ВТ6 методами интенсивной пластической деформации,
определения их механических и усталостных характеристик.
3. Разработка технологии получения крепежа из объемных наноматериалов с
высокими механическими и усталостными свойствами. Изготовление
опытных наноструктурных титановых деталей крепежа повышенной
усталостной прочности.
Нанотехнологии получения поверхностей с наноструктурированными
покрытиями на деталях энергетических установок на основе
высокотемпературного структурно-фазового модифицирования
сильноточными разрядами в вакууме
Руководитель проекта: член корр. АН РБ, Мухин В.С.
Цель: Разработка физических принципов,
технических решений и внедрение на
машиностроительных предприятиях РБ
принципиально новых технологий структурнофазового модифицирования поверхностей
деталей в вакууме в сочетании с ионноплазменным нанесением
наноструктурированных покрытий для
повышения эксплуатационных характеристик
деталей энергомашиностроения.
Исполнители: Уфимский Государственный
Авиационный Технический Университет
(УГАТУ), ОАО «Уфимское
Моторостроительное Производственное
Объединение».
Установка ННВ-6,6-И1
4
Основные результаты и практическая значимость
5
1. Разработаны новые типовые технологические процессы нанесения
наноструктурированных покрытий Ti-TiN на детали вертолетной техники.
2. Проведена модернизация и внедрение серийных вакуумных установок ННВ6,6-И1 для высокотемпературного азотирования и осаждения
наноструктурированных покрытий.
3. Разработан технический проект производственного участка для ОАО «УМПО».
4. Обработана опытная партия деталей вертолетной техники.
Разработанные технологии
и оборудования позволяют:
- повысить качество и
эксплуатационные
свойства поверхностей
деталей,
- сократить трудоемкость
на 50 – 70%,
- снизить себестоимость
обработки на 30 – 50 %.
Опытная партия
деталей
Инновационные технологии управления процессами направленного
6
бурения и нефтедобычи
Руководители проекта: чл.-корр. АН РБ Кусимов С.Т.,
д.т.н., проф. Гузаиров М.Б.
Разработана технология управления формированием траектории нефтегазовой
скважины на основе геонавигационных данных
Инновационная технология
управления
• Оперативное определение
пространственного
положения скважины.
• Оперативное определение
текущей геологической
обстановки.
• Оперативное определение
состояния бурового
инструмента.
• Принятие управленческих
решений по
формированию
оптимальной траектории
ствола скважины на
основе полученных
геонавигационных данных.
Эффект от внедрения технологии
• Сокращение в 1,3 -1,5 раза
сроков строительства скважин на
основе повышения точности
проводки скважины до
продуктивного пласта и снижения
вероятности осложнений.
• Повышение на 30-40%
нефтеотдачи пластов на основе
оптимизации траектории
скважины в продуктивном пласте
по данным о текущей
геологической обстановке.
Управление
траекторией скважины
до вскрытия
продуктивного пласта
Управление
траекторией скважины
в продуктивном пласте
• Возможность эффективной
разработки труднодоступных
месторождений.
• Снижение вероятности
аварийных ситуаций на основе
мониторинга и прогнозирования
состояния бурового инструмента.
Продуктивный
пласт
Обводненный
пласт
7
Научно-технические
результаты:
Применение системы
1. Производство:
1. Разработана
планируется
информационносовместный (УГАТУ и НИИ
управляющая система,
ТС «Пилот») выпуск
реализующая предложенную
информационнотехнологию.
управляющих систем (до 50
комплектов в год).
2. Создан
2. Потребители:
опытный образец «Пилот
нефтегазодобывающие
БПГ26-02», включающий:
компании: АНК Башнефть,
• аппаратное обеспечение;
ОАО “Роснефть• математическое
Сахалинморнефтегаз”, ОАО
алгоритмическое и
“Пурнефтегаз”, ДООО
программное обеспечение
“Бургаз” и др.
для решения задач обработки
данных и принятия
управленческих решений.
3. Проведены стендовые и
натурные испытания на базе:
НИИ ТС «Пилот» и ОАО
“Роснефть Сахалинморнефтегаз”.
Структура информационно-управляющей
системы
Буровая
бригада
Наземный
аналитический
модуль
Ствол
скважины
Канал передачи
данных
Буровой
инструмент
Подземный
зонд
Разработан экономичный электропривод маятникового
типа для скважиного штангового насоса:
- разработана и передана организации-соисполнителю
методика комплексных испытаний.
- проведены стендовые испытания привода, исследованы
основные характеристики изделия.
- проведена корректировка техдокументации по результатам
испытаний.
- исследована общая работоспособность привода на
реальной скважине.
- изделие передано для ресурсных испытаний на одно из
предприятий АНК «Башнефть».
8
ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПИТАЮЩИХ
УСТРОЙСТВ НА БАЗЕ ТРАНЗИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НОВОГО
КЛАССА
9
Руководитель проекта: член-корр. АН РБ Харрасов М. Х.
ГОУ ВПО Башкирский Государственный Университет
Цель. Исследование, разработка и изготовление нового поколения
высокочастотных одноступенчатых и двухступенчатых транзисторных
преобразователей напряжения резонансного типа с функцией коррекции
коэффициента мощности с уменьшенными коммутационными потерями.
Основные результаты. Разработаны, изготовлены электропитающие устройства
и переданы на испытания в структурные подразделения ОАО фирма
«Башинформсвязь» :
- источник питания напряжения на базе одноступенчатых преобразователей с
увеличенным ресурсом работы за счет исключения применения
электролитических конденсаторов
- электронный стабилизатор переменного напряжения с повышенной
надежностью и отказоустойчивостью за счет использования
одноступенчатых преобразователей напряжения и глубокой отрицательной
обратной связи
- инвертор напряжения, применение которого позволит постоянное напряжение
от 12 В преобразовать в переменное сетевое напряжение синусоидальной
формы высокой стабильности при любых видах нагрузки
Практическая значимость: данные преобразователи позволяют уменьшить
коммутационные потери при действии электромагнитных помех и увеличить
ресурс и надежность работы приборов.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ МНОГОФАЗНОЙ
10
ЖИДКОСТИ В СИСТЕМЕ ТРЕЩИНА-ПЛАСТ
Руководитель проекта: д.ф.-м.н. С.Ф. Урманчеев, Институт механики УНЦ РАН
Проблема: Повышение эффективности технологии гидроразрыва нефтяного пласта при
добычи нефти
Цель: Определение полей давления в неоднородном пласте при заданном режиме
эксплуатации месторождения и установление закономерностей роста трещины при закачке
жидкости гидроразрыва.
Результаты: Разработан программный инструментарий и модельный комплекс для
определения вероятной траектории роста пучка трещин гидроразрыва при переходе в режим
поддержания пластового давления (ППД). Установлено, что направление трещины
определяется напряжённо-деформированным состоянием области вокруг её вершины.
Наиболее вероятное направление роста происходит в сторону добывающей скважины.
Скважина с трещиной
63500
55000
63000
54500
62500
54000
Y
55500
Y
64000
62000
53500
61500
53000
61000
52500
60500
52000
60000
65000
66000
67000
X
68000
69000
64000
65000
66000
X
67000
Определение напряжённо-деформированного состояния (НДС) пласта с трещиной
гидроразрыва: физические данные. Карта давлений
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ БАЗ ДАННЫХ РБ
Руководитель проекта:чл.-корр. АН РБ Р.С. Юлмухаметов, БашГУ
11
Проблема: создание Геоинформационной аналитической системы РБ общего назначения (всего
более 100 показателей таких как: экономико-географические данные, кадастровое деление
районов, демографические показатели, хозяйственная деятельность, экономические ресурсы…).
Цель: разработка логической и физической модели геоинформационных баз данных РБ с
набором средств управления и анализа информации.
12
Основные результаты и практическая значимость
•
•
•
•
Собрана и систематизирована информация по социально-экономическим
показателям Кушнаренковского района.
Разработана модель объектно-ориентированной базы данных социальноэкономических показателей районов.
Разработана и построена система управления геоинформационных баз
данных ГБД.
Разработаны новые алгоритмы обработки геометрических данных для
электронных карт.
•
Совместно с УППО (г.Уфа) разработан проект технического задания
«Автоматизированная система управления движения всеми видами
общественного транспорта»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ отчетов по проектам и грантам, выполняемых учеными
Отделения физико-математических и технических наук АН РБ в
2007 году по Государственной научно-технической программе РБ
№ 3 «Критические технологии Республики Башкортостан: физикоматематические принципы и технические решения», показывает,
что в отчетном году исследования проводились по широкому
спектру приоритетных направлений физико-математического
профиля и критических технологий, а само Отделение являлось
либо организующим, либо одним из незаменимых звеньев в
интеграции научно-исследовательских работ в республике – от
«чисто» фундаментальных до прикладных.
13