Учёные во всём мире получили уже миллионы патентов на всевозможные открытия. Часть из них, например, лампа накаливания, компьютер или ядерная бомба, без преувеличения изменила мир. Другая, как «ноу-хау» Пола Брауна, придумавшего крышку для бутылок с кетчупом, которая не даёт ему вытекать из перевёрнутой вверх дном ёмкости, буквально озолотила изобретателей. Но в подавляющем большинстве объекты интеллектуальной собственности представляют собой вовсе не научные прорывы, а технологии, позволяющие упростить те или иные процессы или же повысить их рентабельность.
А каковы интересы современных российских учёных? В каких направлениях они работают и для кого создают инновации? «Форпост» решил выяснить это в Санкт-Петербургском горном университете, сотрудники которого получили в прошлом году 70 патентов на изобретения, 25 – на полезные модели и 72 свидетельства на регистрацию программ для ЭВМ.
Само собой, многие объекты интеллектуальной собственности вуза нацелены на повышение эффективности освоения Крайнего Севера. Ведь за полярным кругом и в зоне вечной мерзлоты, площадь которой составляет около 60% от территории России, сосредоточены наиболее перспективные месторождения полезных ископаемых. Такая конъюнктура требует не только совершенствования технологий добычи и транспортировки сырья, способных продуктивно работать в суровых арктических условиях, но также строительства новой инфраструктуры, что сопряжено с рядом проблем.
Одна из них заключается в том, что во многих регионах мерзлота в грунте держится не постоянно - в тёплое время года верхний слой почвы прогревается и оттаивает. Это приводит к снижению его несущей способности и необходимости принимать дополнительные меры к тому, чтобы избежать разрушения различных сооружений.
«Обычно для этого используются сезоннодействующие охлаждающие устройства (СОУ), которые функционируют по принципу термосифона и представляют собой герметичные конструкции, расположенные под землёй и заполненные хладагентом. Их работа возможна только в холодное время года, однако этого достаточно, чтобы грунт не оттаивал даже летом», - пояснил научный сотрудник Научного центра «Арктика» Горного университета Александр Лаврик.
Вместе с группой соавторов он получил в прошлом году сразу несколько патентов на способы и устройства для термостабилизации грунта вокруг свай. Их реализация на практике позволит не только гарантировать устойчивость различных конструкций, например, опор линий электропередач, но и значительно сократить затраты на соответствующую статью расходов.
«Сегодня для того, чтобы обеспечить устойчивость ЛЭП, трубопроводов и прочих сооружений, вокруг объекта необходимо бурить скважины для размещения там СОУ. Это довольно дорогостоящая операция, которая к тому же занимает длительное время. Мы предлагаем вместо этого использовать охлаждаемые сваи с встроенными внутри термоэлементами-змеевиками. Хладагент внутрь системы может подаваться от абсорбционной холодильной машины, работающей за счёт тепловой энергии, которая вырабатывается технологическими объектами, расположенными на сваях. Это позволит уменьшить затраты на буровые работы, существенно снизить металлоёмкость инфраструктуры и себестоимость строительства», - рассказал Александр Лаврик.
Ещё одна, не менее актуальная для учёных тема, - сокращение потерь углеводородного сырья при его хранении и транспортировке. Например, СПГ, как известно, получают путём сжижения природного газа за счёт его охлаждения до температуры порядка минус 160 градусов. Полностью оградить его от воздействия окружающей среды невозможно - каким бы термоизолированным ни был газгольдер, жидкость в любом случае будет постепенно нагреваться и переходить обратно в газообразное состояние, как вода в кипящем чайнике. Это приведёт к тому, что давление внутри танка будет неизбежно расти и если не предпринять никаких мер, в конечном итоге произойдёт взрыв.
Для того, чтобы предотвратить столь негативное развитие событий, резервуары для хранения СПГ оборудуют специальными предохранительными клапанами. Как только давление достигает определённой величины, клапан срабатывает и так называемый отпарной газ уходит наружу.
«Раньше его попросту сжигали, что вело к существенным экономическим потерям и оказывало негативное воздействие на окружающую среду. Теперь же собирают в специальную ёмкость, а затем при помощи компрессоров, каждый из которых весит до 500 килограммов, сжимают до необходимого давления и вновь сжижают. Эта схема, конечно, позволяет избежать убытков, связанных с потерей сырья, но в то же время является весьма энерго- и металлозатратной. Поэтому бизнес сегодня крайне заинтересован во внедрении технологий, способных сократить указанные издержки», - отметил профессор кафедры машиностроения Горного университета Виктор Болобов.
В соавторстве с аспиранткой вуза Яной Мартыненко он получил в прошлом году патент на крайне перспективный «способ утилизации отпарного газа из резервуара СПГ». Его суть заключается в использовании эжекторного устройства, где в качестве рабочего тела выступает природный газ высокого давления, позволяющий отказаться от дорогостоящих и массивных компрессоров.
«Предлагаемое решение обеспечивает сокращение капитальной стоимости до 170 раз, металлоёмкости - до 100 раз, позволяет избежать затрат порядка 55 кВт электроэнергии, а также повысить надёжность работы системы по сравнению с компрессорной установкой», - уточнил Виктор Болобов.
Доцент кафедры инженерной геодезии Санкт-Петербургского горного университета Наталья Копылова прошла процедуру государственной регистрации программы для вычисления, построения и хранения сведений о математической основе карты. Она предназначена для специалистов, которые занимаются проектированием, разработкой, созданием или обновлением картографического материала.
Казалось бы, Федеральный фонд пространственных данных и так содержит более 86 миллионов единиц топографических, геодезических, аэрокосмических и прочих материалов о территории страны, но на самом деле некоторые из них являются неполными или давно устаревшими. Существуют и «белые пятна». Так что работа в этом направлении, с учётом необходимости освоения труднодоступной арктической местности и континентального шельфа, по-прежнему, остаётся крайне актуальной.
«Программа позволяет повысить эффективность ведения картографического и топографо-геодезического фондов пространственных данных. Её новизна состоит в возможности работать с минимальным объёмом материаала, производить вычисления и построения автоматизированными средствами и через систему запросов осуществлять быстрый поиск и управление атрибутивной информацией», - подчеркнула Наталья Копылова.
Конечно, далеко не все объекты интеллектуальной собственности, запатентованные Санкт-Петербургским горным университетом, принесут ему существенную прибыль от коммерциализации. Однако многие из них, как и в прежние годы, обязательно будут востребованы со стороны компаний-партнёров, в числе которых ФосАгро, Новатэк, Газпром, Роснефть, Татнефть и многие другие флагманы отечественной промышленности. Так что доходы от НИОКР, которые составляют большую часть бюджета старейшего технического вуза России, безусловно, останутся на очень высоком уровне. По этому показателю Горный входит в топ-100 среди всех высших учебных заведений мира.