Статья опубликована в сборнике материалов конференции «Химия. Экология. Урбанистика». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Гидравлический насос создает движение жидкости по трубам или каналам, что приводит в действие другие устройства — например, гидроцилиндры или гидромоторы. Особенно жесткие требования предъявляются к авиационным шестеренным насосам – одному из видов таких гидравлических систем. Они отвечают за подачу топлива к двигателю, и от их надежности и эффективности зависит безопасность всего воздушного судна. При этом эксплуатируются они в экстремальных условиях повышенных температур и давления. Поэтому современные требования к шестеренным насосам очень высоки. Они должны быть не только надежными и долговечными, но и легкими и компактными, что критично для летательных судов, которые вынуждены поднимать в воздух сотни тонн. Меньший вес позволяет расходовать меньше топлива, снизить напряжения и износ деталей, увеличить их срок службы – все это повышает безопасность полетов.

Большинство изделий сегодня делают по традиционным технологиям (фрезерование, литье, сверление), что приводит к громоздкой конструкции с множеством деталей, избыточным весом и габаритами. Само производство долгое, сложное и требует больших затрат, так как для изготовления точных корпусов необходима длительная техническая подготовка. Набирает популярность изготовление с помощью 3D-печати, однако возникает другая проблема: принтер «выращивает» деталь слой за слоем, начиная снизу, и получается так, что некоторые отвесные детали не имеют под собой опоры – в этом случае для того, чтобы их возможно было напечатать, нужны поддерживающие структуры – металлические опоры. После печати их нужно удалять, но это увеличивает трудоемкость работы, а на месте удаления остаются следы, которые могут ухудшить качество поверхности и привести к браку.

Эти проблемы решили ученые Пермского Политеха. Они модернизировали конструкцию авиационного шестеренного насоса и технологию его изготовления, что позволило снизить массу корпуса на 38,5%, а также сократить количество операций, необходимых для производства, с 40 до 31, время механической обработки – с 4 000 до 1 100 минут, а термической – с 1 800 до 400. Исследование провели на примере конкретной модели, но эти методы можно применить и к другим гидравлическим агрегатам.

– Исходным объектом стал корпус шестеренного насоса массой 6 кг из алюминиевого сплава АК4-1. Этот материал широко применяется в ракетно-космической и авиационной промышленности, в том числе в пассажирском Ту-204/214. Его конструкция имела существенные недостатки: излишне толстые стенки, большое количество сверлений для внутренних каналов, необходимость в установке заглушек, высокая трудоемкость сборки и, как следствие, высокая стоимость производства. Эти факторы увеличивали вес, габариты и цену агрегата, а также снижали его надежность, – комментирует Евгений Гашев, заведующий учебной лабораторией, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» ПНИПУ, кандидат технических наук.

В процессе изготовления исследователи использовали технологию аддитивной печати, причем конструкцию спроектировали с минимальным количеством поддерживающих металлических опор, что снизило трудоемкость постобработки и риск брака. Материал заменили аналогом – алюминиевым сплавом AlSi10Mg, который обладает лучшими прочностными характеристиками по сравнению с традиционным.

– В новой конструкции насоса мы отказались от клапана постоянного давления за счет перспективной конструкции клапана предохранительного, в котором высокое давление внутри обеспечивается без дополнительного узла. Также мы переместили клапан, фильтр и магнитная ловушка, которая «ловит» вредные металлические частицы в потоке, – они установлены на выходе топлива. Это улучшило очистку рабочей жидкости и лучше распределило вес. Вместо громоздкого внешнего канала для перепуска топлива сделали компактный внутренний, а для сохранения прочности добавили пояс и ребра, – рассказывает Виталий Вишняков, магистрант Передовой инженерной школы «Высшая школа авиационного двигателестроения» ПНИПУ.

Все эти модификации снизили массу корпуса до 3,7 кг, то есть на 38,5%, а всего насоса – на 17%. При этом сохранена достаточная прочность корпусе, что гарантирует надежность даже в экстремальных условиях высоких температур, давления и вибраций, которые испытывают на себе двигатель и его элементы во время полета. Прочностной анализ подтвердил, что максимальные напряжения (247 МПа) и деформации (0,93%) находятся в допустимых пределах.

Разработанная конструкция уже успешно прошла испытания, сейчас ведется подготовка к серийному производству. Планируется модернизация подшипников и подпятников шестерен, что позволит еще больше снизить массу насоса.

Первая и самая известная криптовалюта — биткоин — появилась в 2009 году, и тогда стоила меньше доллара. Сейчас она оценивается в 117 тысяч. За все время существования валюты колебания ее курса, особенно резкие скачки или падения, были тесно связаны с экономическими факторами и политическими событиями. Эксперты Пермского Политеха провели исследования и выяснили, что одним из ключевых элементов, который часто упускается из виду, но имеет сильное влияние на биткойн, является психологическое состояние участников рынка. Ученые разработали новый метод прогнозирования курса, основанный на нейросетях, учитывающий помимо исторических данных о ценах и объемах торгов еще и индекс страха и жадности (FGI) — специальный показатель, который отражает эмоциональный фон рынка на основе анализа новостей, социальных сетей и поведения инвесторов. Результаты показали, что учет эмоционального фактора позволяет повысить точность прогнозов в среднем до 10%, что критически важно для участников крипторынка. Аналогичных моделей в России на сегодняшний день нет.

Исследование опубликовано в научной статье. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Прогнозирование стоимости биткойна остается сложной задачей из-за его высокой волатильности — скорости и размаха изменения цен, а также зависимости от множества факторов, в том числе макроэкономических трендов.

Например, в марте прошлого года биткойн вырос до 71 тысячи долларов на фоне слухов о возможном одобрении ETF для Ethereum — биржевого фонда, упрощающего инвестиции в криптовалюту без её прямой покупки. Но уже в июле курс упал до 56,7 тысяч. Снижение было вызвано двумя ключевыми факторами. Во-первых, правительство Германии начало распродажу конфискованных биткоинов, увеличив предложение на рынке, а во-вторых, возобновились выплаты кредиторам обанкротившейся десятилетие назад биржи Mt.Gox, что привело к дополнительному давлению со стороны крупных держателей криптовалюты. Оба события создали избыточное предложение биткоинов на рынке в короткий период, что и спровоцировало коррекцию курса. В ноябре 2024 года цена биткоина стала расти, и 15 декабря уже стоил 106,5 тыс. долларов, что связывают со спекуляциями о том, что администрация Трампа может признать его резервным активом США.

В 2025 году на фоне быстроменяющихся новостей цена биткоина продолжает сильно варьироваться, достигая наименьших значений в апреле и марте (ниже 80 тыс. долларов) и исторического максимума в июле 120 тыс.

Российских исследований по прогнозированию курса биткойна немного, информационное пространство и эмоциональный фон в них почти не учитываются. Традиционные методы и модели, как в случае с обычной валютой, здесь работают не так успешно и не дают высокой точности прогноза, поскольку биткойн реагирует не только на экономику, но и на психологию толпы. Поэтому зарубежные ученые активно используют для предсказания колебания цен анализ соцмедиа, но в связи с блокировками некоторые иностранные социальные сети недоступны в РФ.

Ученые Пермского Политеха разработали модель прогнозирования курса биткоина на основе двух нейронных сетей — LSTM (Long Short-Term Memory) и GRU (Gated Recurrent Units). Чтобы повысить точность ученые подключили к анализу индекс страха и жадности (FGI), который отражает психологическое состояние рынка.

В своем исследовании эксперты обучали две нейросети на 2000 данных о ценах биткойна и объемах торгов с Binance — крупнейшего онлайн-сервиса обмена цифровых валют.

— 80% данных пошло на обучение нейросетей, а оставшиеся 20% мы применяли для проверки точности результата. Такую процедуру повторяли 200 раз, обрабатывая информацию небольшими порциями по 32 значения, словно если бы изучали иностранный язык по 32 слова за раз. После прогнозирования приводили полученные цифры к реальному диапазону цен биткойна. Чтобы сделать достоверные выводы, мы смотрели на три показателя ошибок: среднее отклонение от реальной цены, неточности в процентах и ежедневную погрешность, — объясняет Андрей Затонский, заведующий кафедрой «Автоматизация технологических процессов» Березниковского филиала ПНИПУ, доктор технических наук.

В ходе экспериментов ученые протестировали свои модели на разных временных периодах с разной рыночной динамикой. В одном из таких, относительно стабильном, нейросеть LSTM с учетом индекса страха и жадности показала среднюю абсолютную ошибку в 1169 долларов, что на 6,2% лучше модели без учета психологического фактора.

— Особенно показательным стал ноябрьский период 2024 года, когда биткоин впервые преодолел отметку в 100 тысяч долларов на фоне президентских выборов в США. В этих условиях преимущество модели с учетом психологического фактора стало еще заметнее — погрешность сократилась на 147 долларов по сравнению с обычной нейросетью, что в процентном соотношении составило 8,3%, — отмечает эксперт ПНИПУ.

Исследование ученых наглядно доказывает, что учет психологического фактора через индекс FGI позволяет нейросетям делать более точные прогнозы курса биткоина в различных рыночных условиях. Среднее улучшение точности составило 5-10%. При этом наибольшую эффективность показала LSTM-сеть, которая лучше справлялась с анализом долгосрочных зависимостей в данных.

Эти результаты открывают новые возможности для создания более надежных систем прогнозирования на крипторынке, которые будут учитывать не только экономические факторы, но и эмоциональную составляющую. В перспективе разработка пермских ученых может быть адаптирована для других криптовалют и финансовых инструментов, что сделает инвестиционные решения более обоснованными.

Стеноз – это сужение сосудов, которое может возникать из-за врожденных аномалий или внешнего давления. Это патологическое состояние нарушает нормальное течение крови и снижает снабжение органов и тканей кислородом и питательными веществами, что приводит к хронической ишемии – необратимому повреждению головных клеток из-за ухудшения кровотока, и повышает риск инсульта. Стеноз может быть связан даже с ускорением развития болезни Альцгеймера – хронического заболевания, характеризующегося гибелью нейронов, ухудшением памяти, мышления и способности к самообслуживанию.

Большинство современных исследований стеноза сосредоточены преимущественно на двух артериях – сонных, которые напрямую связаны с передними отделами головного мозга, или коронарных, которые питают сердце. Практически неизученной в отечественной литературе остается позвоночная артерия – часть заднего кровоснабжения, поскольку моделировать ее сложнее. При этом многие формы ее сужения протекают без жалоб пациента или с неуникальными симптомами, что затрудняет диагностику и снижает внимание к ней. Однако нарушения движения крови в этой области не менее опасны и также могут вести к необратимым повреждениям, поэтому важно знать, как ведет себя течение и в этом участке.

Студенты под руководством ученых Пермского Политеха с помощью компьютерного моделирования выяснили, какие процессы происходят при стенозе именно в позвоночной артерии, на что редко обращалось внимание в предыдущих исследованиях.

– Мы создали геометрическую модель прямого участка позвоночной артерии с разной степенью стеноза – от 50% до 90%. Рассмотрели два режима кровотока: стационарный, то есть постоянный, и нестационарный, то есть пульсирующий, как в реальных условиях. Для анализа использовались уравнения гидродинамики, описывающие движение жидкости и учитывались свойства крови: вязкость, плотность, – рассказывает Марина Шмурак, доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ, кандидат физико-математических наук.

В работе также уделили внимание показателю WSS (Wall Shear Stress, пристеночно-касательные напряжения) – это сила трения, которую испытывает внутренняя стенка артерии при движении крови. Этот показатель помогает оценить состояние сосудов.

– Мы впервые провели расчеты стеноза позвоночной артерии для идеализированной геометрии, а также проанализировали, как его степень влияет на кровоток задних отделов мозга. Моделирование показало, что при сужении сосудов на 50% средняя скорость крови в соответствующей зоне снижается, хотя местами может резко возрастать перед ней и после нее. Симптомы в этом случае проявляются минимально или вовсе отсутствуют, однако такое состояние уже требует внимания врача, поскольку повышает риск оседания тромбоцитов и формирования кровяных сгустков. Степень стеноза 70% и выше уже значительно более опасна: кровоток становится нестабильным и появляются завихрения, причем они продолжают воздействовать на стенки сосудов и после прохождения зоны стеноза. Это еще сильнее увеличивает риск повреждения артерий, образования тромбов и развития ишемии, то есть недостатка кислорода, – комментирует Юлия Большакова, студентка факультета прикладной математики и механики.

Результаты сверили с реальными клиническими данными, измеренными методом ДСА – рентгеновскими снимками сосудов с контрастным веществом. Это подтвердило достоверность полученных параметров.

Исследование студентов и ученых Пермского Политеха показало, что при сужении на 70% и более изменения течения крови становятся критическими. Появляются зоны образования завихрений, что является одним из ключевых факторов, который может указывать на повышенный риск развития осложнений при значительном стенозе позвоночной артерии. Это подчеркивает важность ранней диагностики с помощью УЗИ, МРТ или ангиографии. Полученные данные не только расширяют знания о физиологии кровотока, но и открывают новые возможности для диагностики и лечения сосудистых заболеваний головного мозга.

– Фталаты «обманывают» эндокринную систему, блокируя или имитируя естественные гормоны. Это особенно опасно во время беременности и первых лет жизни, когда закладываются все системы организма. В свою очередь нарушения в работе гормонов могут вызвать преждевременное половое созревание или наоборот недоразвитость половых органов, сказаться на общем развитии детей. Поэтому стоит обратить внимание на такие маркировки, как DEHP (диэтилгексилфталат), DBP (дибутилфталат), BBP (бензилбутилфталат), DINP (диизононилфталат), DIDP (диизодецилфталат), DNOP (динормалоктилфталат) – это обозначения токсичных пластификаторов, которых не должно быть в составе материала. В целом лучше избегать использования игрушек из поливинилхлорида (PVC/ПВХ), так как этот материал может выделять еще и другие опасные соединения – бисфенол (BPA), полибромированные дифениловые эфиры (PBDE), тетрабромбисфенолА (TBBPA), которые могут стать причиной поражения нервной системы, аллергии, раздражения кожи и дыхательных путей у ребенка. Ряд вышеперечисленных веществ обладает канцерогенным потенциалом, – предупреждает ассистент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Евгения Гладких.

Многие негативные эффекты от контакта ребенка с игрушками из пластмассы и резины наступают не мгновенно, а с течением времени. Фталаты и другие токсичные соединения не выделяются из изделий в окружающую среду в больших объемах сразу. Но, при постоянном взаимодействии с вредным веществом, оно накапливается в организме, и происходит хроническое отравление, которое не менее опасно, чем острое.

– Однако, некоторые некачественные изделия могут выделять большое количество летучих органических соединений сразу, таких как (формальдегид, бензол). Такие материалы издают сильный резкий «химический» запах и даже могут вызвать головокружение от вдыхания вредных веществ при распаковке. Это сигнал об опасности, – объясняет ученый Пермского Политеха.

Состав игрушки не всегда может быть описан подробно, поэтому стоит обратить внимание на резкие неприятные запахи от материалов, которые в особенности могут усиливаться при нагревании (например, при контакте с горячей водой).

Но далеко не всегда токсичность игрушки можно определить по запаху. Например, тяжёлые металлы (свинец, кадмий, ртуть), часто содержащиеся в ярких кислотных красках и материалах, его не имеют. Их можно распознать по характерному цвету и окрашиванию кожи при контакте. Также опасность выдает шелушение краски на поверхности изделия.

Ни цвета, ни запаха не имеют N-нитрозамины, что делает их скрытой угрозой в некачественных резиновых игрушках, пустышках и пластиковых изделиях (ПВХ). Они способны проникать в организм через кожу или при вдыхании, постепенно накапливаясь и повышая риск поражения печени, онкологических заболеваний.

– При выборе безопасных пластмассовых игрушек лучше отдавать предпочтение материалам, обозначенным как PP (полипропилен), PE (полиэтилен), ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол). На качество также укажет маркировка «BPA-free» – это значит, что в составе нет бисфенола А, опасного для эндокринной системы. Хорошей и безопасной альтернативой резиновым материалам станет натуральный каучук, если у ребенка нет на него аллергии), силикон и термопластичные эластомеры (TPE), – рассказывает эксперт.

Обращать внимание важно не только на состав, но и на качество изготовления. Микротрещины и плохая герметичность особенно плавающих игрушек приводит к скоплению внутри игрушки воды, создавая там идеальную среду для плесени.

– Споры микроскопических грибов при вдыхании вызывают респираторные заболевания, а при контакте с кожей – дерматит. Кроме того, в процессе жизнедеятельности грибы выделяют микотоксины – опасные вещества, которые могут стать причиной отравления, – объясняет Евгения Гладких.

Обманчиво безобидные деревянные игрушки

Основной источник опасности в составе деревянных игрушек – пропитки и покрытия, такие как лаки, клеи, красители. Они могут содержать формальдегидные смолы – их добавляют для прочности и водостойкости; анилин и тяжелые металлы – для яркости цвета. Фенолформальдегидная смола со временем выделяет формальдегид – известный канцероген. Высвобождение вредных веществ из лакокрасочных покрытий, как правило, происходит медленно – это значит, что существует риск постоянного контакта с токсинами. Распознать опасность можно по резкому химическому запаху и неестественному блеску лака.

– Наиболее безопасны игрушки из необработанной древесины (без пропиток и красителей). Также существуют безопасные альтернативы лакокрасочным покрытиям – вместо них могут быть использованы натуральные масла или воск. В России обязательна сертификация деревянных игрушек для детей до 14 лет, и есть известные производители, предлагающие отечественные игрушки, соответствующие всем требованиям безопасности, – уточняет эксперт.

Плюшевый мишка с подвохом

В составе мягких текстильных игрушек может содержаться формальдегид, которым пропитывают ткань для несминаемости и устойчивости к загрязнениям, и антипирены – их добавляют, чтобы сделать материалы невоспламеняемыми. Оба этих компонента негативно влияют на организм и в ряде случаев могут раздражать кожу и слизистые, вызывать аллергию. Кроме того, в настоящее время существует опасение, что ряд пигментов, таких как азокрасители, которые производятся из нефти через сложные химические реакции, негативно влияют на внимание детей и могут вызывать гиперактивность.

– Если изделие выполнено из синтепона или поролона и присутствует маркировка «не поддерживает горение», это может указывать на наличие в составе антипирена. Также стоит избегать игрушек, изготовленных с применением большого количества клея, ярких цветов, в особенности, если они линяют. В таком случае возможно попадание красителя в организм ребенка, – советует Евгения Гладких.

В составе текстильной игрушки может и не быть вредных веществ – например, на это укажет маркировка «OEKO-TEX Standard 100». Кроме этого, например, существуют такие обозначения как «GOTS, OrganicCotton» – органический хлопок без пестицидов.

Опасное творчество: какова плата за мягкость пластилина

Обычный пластилин может содержать парафиновое масло и фталатные пластификаторы. Эти химические вещества добавляют, чтобы сделать его мягким и гибким.

– При контакте с кожей парафиновое масло вызывает сухость и раздражение кожи, а фталаты постепенно накапливаются в организме и в долгосрочной перспективе нарушают гормональный фон. Проглатывание небольшого куска пластилина может вызвать раздражение ЖКТ, тошноту, аллергическую реакцию на красители, а, если ребенок съест целый брусок, последствия могут быть более серьезными – кишечная непроходимость и отравление, – объясняет Евгения Гладких.

Помимо привычного пластилина существуют воздушный и шариковый. Их составы еще опаснее.

– В воздушном пластилине часто содержатся винилацетат, тетраборат натрия и мелкодисперсный тальк, опасные при вдыхании. Они оседают в легких и раздражают их, что может стать причиной астмы и бронхита. Шариковый пластилин при нагреве от тепла рук выделяет токсичный стирол, раздражающий слизистые и поражающий нервную систему, – комментирует Евгения Гладких.

Вышеперечисленные компоненты производители добавляют, чтобы создать структуру пластилина, придать ему мягкость. Но можно обойтись и без них. Наиболее безопасным считается так называемый «съедобный» пластилин: в его состав входят мука или крахмал, поваренная соль, растительное масло и пищевые красители. Его можно купить в магазинах для творчества, заказать на маркетплейсах или просто сделать дома.

Кинетический песок кажется безобидным, но требует осторожности. Хотя его базовые компоненты (кварцевый песок и силиконовый полимер) считаются нетоксичными, в составе могут присутствовать антислеживающие добавки вроде фосфата кальция, опасные в больших дозах. Ещё одна угроза — плесень, которая развивается в песке при неправильном хранении (во влажной среде). Безопасные альтернативы: домашний аналог из манки или крахмала (полностью нетоксичен); чистый кварцевый песок без добавок (но он менее пластичен).

Электронные развлечения с побочным эффектом

В платах электронных игрушек могут содержаться такие опасные для человека металлы как свинец (нейротоксичен), кадмий (канцероген), кроме этого, в корпусах микросхем могут содержаться антипирены, в изоляции проводки – фталаты. В подсветке и дисплеях электронных игрушек также могут использоваться опасные вещества – ртуть, оксид индия-олова. И, конечно же, химическую угрозу представляют аккумуляторы, которые при повреждении выделяют едкие и опасные вещества.

– Электронные устройства в любом случае несут определенную опасность из-за наличия в них аккумуляторов, батареек, дисплеев, однако если выбирать наиболее безопасную игрушку, стоит обратить внимание на сертификаты безопасности: RoHS (запрет свинца, ртути и кадмия, актуально для изделий из Евросоюза), CCC (обязательный сертификат безопасности для изделий из Китая). Также более безопасными будут игрушки без использования литий-ионных и никель-кадмиевых аккумуляторов – альтернативой им могут быть аккумуляторы на основе феррофосфата лития LiFePO4, – объясняет эксперт.

Где еще таится опасность?

– Тщательно выбирать стоит светящиеся игрушки, в которых жидкость может содержать химические вещества, такие как дифенилоксалат, перекись водорода или токсичные соединения типа люминола, которые при контакте с кожей или слизистыми вызывают раздражение, аллергические реакции, а при проглатывании — ожоги пищевода и отравление. Наборы типа «юный химик» неопределенного состава – часто содержат неорганические соли, являющиеся аллергенами, например, соли никеля. Металлические игрушки неизвестного состава и детская бижутерия – могут содержать тяжелые металлы, – уточняет эксперт.

Как выбрать безопасную игрушку?

В первую очередь при покупке игрушки для ребенка нужно обращать внимание на состав и наличие сертификатов безопасности.

Сертификаты, гарантирующие безопасность:EN 71 (европейский стандарт), CEMarking (европейский стандарт), ASTMF963 (американский стандарт), ISO 8124 (международный стандарт), Oeko-TexStandard 100 (отсутствие тяжелых металлов, летучих органических веществ и пестицидов в текстильных игрушках), FSC (стандарт качества деревянных игрушек), GOTS (сертификация органического текстиля для мягких игрушек), CCC (обязательный стандарт для игрушек в Китае).

– В России безопасность игрушек регулируется техническим регламентом Таможенного союза. На безвредность укажут Сертификат соответствия ТР ТС, а также соответствие стандарту ГОСТ Р 53906-2010, – рассказывает Евгения Гладких.

Явными сигналами об опасности являются резкий «химический» запах и нестойкость покрытия (игрушка пачкает руки, краска смывается водой).

– На наличие опасных материалов могут указать маркировки PVC (ПВХ) или Vinyl (может быть обозначен цифрой «3» в треугольнике рециклинга), DEHP, DINP, DIDP и другие маркировки фталатов, BPA (бисфенол A), а также такие примечания, как «содержит свинец», «содержит ароматизаторы» без указания конкретного состава, «стирать отдельно» (указывает на нестойкие красители). Отсутствие каких-либо маркировок и информации о составе так же должно насторожить, – отмечает эксперт.

Наиболее безопасны игрушки из натуральных материалов – древесины без пропиток, либо покрытой натуральными маслами или воском, несинтетических тканей, а также безопасных пластиков (полипропилен, полиэтилен) и силикона.

Как утилизировать опасные игрушки?

– Их ни в коем случае нельзя сжигать и нежелательно выбрасывать в негерметичной таре или без нее, так как это может нанести вред здоровью окружающих и природе. В идеале – нужно, зная состав, сдать их на переработку.

В России есть организации, принимающие, например, ПВХ в том числе у частных лиц, также распространен отдельный сбор электронных отходов (батареек, аккумуляторов), – акцентирует внимание Евгения Гладких.

Особое внимание стоит уделить старым игрушкам, которые были произведены до ужесточения регулирования в 2010-х годах, так как в них чаще использовались токсичные материалы.

Прежде чем запускать в эксплуатацию такой механизм, его нужно досконально протестировать в лабораторных условиях, чтобы избежать возможного брака или неисправности. Для этого проводят стендовые испытания. В ходе них турбина устанавливается на специальную раму или основание стенда, к ней подключается система подачи «рабочего тела», то есть воздуха, пара, воды или другого газа. Далее для того, чтобы измерить силу вращения турбины, к ней подключают измерительный узел – специальное устройство, внутри которого находится рессора – упругий элемент, похожий на вал, но специально спроектированный так, чтобы немного скручиваться под действием вращения.

Один из главных параметров, которые измеряются на стендовых испытаниях, – крутящий момент. Это название физической величины, которая характеризует вращательное действие силы на тело – проще говоря, это мера того, насколько сила может заставить объект вращаться вокруг своей оси. В технике крутящий момент играет ключевую роль при работе двигателей, турбин, редукторов и других механизмов, где важно не только движение, но и передача энергии через него.

В настоящее время при проведении стендовых испытаний используются методы, которые позволяют измерить крутящий момент только косвенно, не напрямую – например, через мощность генератора. Однако они не учитывают дополнительные факторы, влияющие на этот показатель: трение, возникающее между деталями турбины, электрические и тепловые потери, вибрации и температурные изменения. В результате погрешность измерений может достигать 15-20%, что рискованно при сертификации новых двигателей и энергоустановок, где требуется высокая точность и воспроизводимость данных.

Ученые Пермского Политеха модернизировали конструкцию стенда для испытаний и разработали новый способ измерения мощности и крутящего момента турбин.

– В отличие от старых методов, где просто измеряли угол закрутки рессоры, в новом устанавливают парные датчики вибрации, которые крепятся на подшипниках измерительной рессоры и других конструктивных элементах стенда. У измерительной рессоры под действием крутящего момента возникает закрутка, а обороты турбины «плавают» даже на стационарном режиме, особенно при переходных – изменении числа оборотов или нагрузки – возникают крутильные колебания, которые и приводят к погрешности измерения крутящего момента. Установка датчиков под углом 90° друг к другу позволяет измерять не только угол закрутки рессоры и фазовые углы ее смещения, но и параметры вибрации, температуру, а, следовательно, и частоту крутильных колебаний. Система автоматически сопоставляет эти данные и на их основе рассчитывает коэффициенты динамичности, которые корректируют значение измеренного крутящего момента, – рассказывает Алексей Сальников, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ПНИПУ, доктор технических наук.

Таким образом угол закрутки рессоры, который напрямую связан с крутящим моментом турбины, измеряется с высокой точностью, что минимизирует влияние внешних факторов, таких как вибрации и температурные изменения.

– Применение такого подхода позволило снизить общую погрешность измерений с 15-20% до 4,5-7% – практически в 3 раза. Это имеет огромное значение при тестировании авиационных двигателей, установок, компрессоров и других роторных машин. Более того, наш метод позволяет точно оценивать мощность не только на стационарных режимах, но и при переходных процессах, например, при разгоне или торможении турбины, – комментирует Сергей Бочкарев, профессор кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» ПНИПУ, доктор технических наук.

В ходе натурных испытаний было продемонстрировано, что новый способ действительно позволяет получать более точные данные. Так, например, работа стенда была протестирована в условиях нагрева рессоры – обычно он приводит к более сильной деформации угла закрутки и, как следствие, ошибке в измерении. При частоте вращения 14 000 об/мин погрешность разработанного стенда составила всего 6,9%.

Новый метод проведения стендовых испытаний турбин открывает перспективы для более точной оценки энергетических характеристик оборудования, что особенно важно для авиационной, энергетической и других отраслей промышленности. Его внедрение позволит не только улучшить качество проверок, но и сократить затраты на доработку конструкций благодаря более надежным данным.

Борщевик опасен и для окружающей среды. С 1947 года его выращивали специально на корм скоту, но позже выяснили, что он делает молоко горьким, непригодным для употребления, и вызывает у животных воспаление ЖКТ и ожоги слизистых. А, кроме того, он наносит урон земельным угодьям — вытесняет практически любые другие растения и снижает урожайность.

— Больше всего борщевика находится в Ленинградской области — более 1 миллиона гектаров, также значительные площади есть в Пермском крае, Московской, Калужской, Псковской и Вологодской областях, — рассказывает ассистент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ Никита Кифель.

Сейчас борьба с борщевиком набирает новые обороты, поскольку из-за него назрела проблема отчуждения земель. Последние четыре года площадь, которую занимает это растение на территории России, увеличивается и составляет более 300 тысяч гектаров, даже несмотря на меры борьбы с ним, такие как вспашка зараженных полей, обработка их ядами, запуск грибов-паразитов и борщевичной моли, которые поедают вредителя.

— Борщевик распространяется с большой скоростью. Это происходит по той причине, что всего за сезон одно растение может выпустить до 20 тысяч семян, а их всхожесть очень велика — до 84%. Пока что мы не можем обеспечить единовременное его уничтожение на всех территориях, — делится ведущий инженер, ученый секретарь кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ Мария Комбарова.

В соке борщевика содержатся опасные вещества — фураны и кумарины, и, когда они объединяются под воздействием ультрафиолета от солнечных лучей, то становятся еще более ядовитыми, вызывая ожоги кожи.

— Информация о том, что борщевик ночью безопасен, является заблуждением. Ожог все равно будет, просто не такой сильный, как днем, ведь солнечный свет усиливает воздействие фуранокумаринов на 40-60%. Именно по этой причине, хоть с борщевиком и борются либо ранним утром, либо поздним вечером, это всегда происходит только в защитных костюмах, — объясняет Мария Комбарова.

За борщевик на участке можно получить штраф. В зависимости от региона сумма будет составлять от 500 рублей до 5 тыс. Кроме того, на этой неделе Госдума приняла новый закон, который обяжет собственников, арендаторов, пользователей сервитутов и земель под инфраструктуру уничтожать опасные растения, включая борщевик. За невыполнение требований предусмотрена административная ответственность, а для сельхозземель — даже риск принудительного изъятия участка за нарушение земельного законодательства.

Ландыш

Это растение особенно распространено в европейской части страны, но также есть в Забайкалье, Приамурье, Приморье, на Сахалине и Курилах.

Несмотря на то, что ландыш обладает приятным свеже-сладким ароматом, наслаждаться им, особенно маленьким детям и пожилым людям, опасно. При вдыхании яд конваллятоксин, содержащийся в пыльце этого растения, быстро всасывается через слизистые и нарушает работу сердца – замедляет его ритм, но усиливает сокращения. Это может привести к помутнению сознания, обморокам, судорогам.

— Если прикоснуться к ландышу местом, на котором есть повреждения кожи – ссадины, трещинки, то при попадании в кровь его ядовитые вещества – алкалоиды – вызовут сильнейшую интоксикацию, сопровождающуюся тошнотой, судорогами, нарушением пульса вплоть до остановки сердца, — комментирует Мария Комбарова.

У ландыша есть и полезное свойство — при медицинских показаниях и в малых дозах его эфирное масло положительно воздействует на сердечную мышцу —усиливает сокращения, снижает пульс и убирает отеки. Но применять его можно только по назначению врача.

Ландыш запрещен к высадке в детских учреждениях. Если он растет у вас на клумбе, возможно и стоит от него избавиться, ведь токсичные частицы будут распространяться насекомыми и ветром по всему участку, – добавляет Мария Комбарова.

Аконит (Борец Северный и Борец Клобучковый)

Аконит часто встречается в лесах России. Особенно много его на Алтае, Дальнем Востоке и Северном Кавказе, там, где есть влажные луга, лесные опушки и горные склоны. У аконита ядовиты все части от корней до пыльцы. Летальная доза токсичного вещества – аконитина – очень мала, достаточно 2 грамм его корня.

У него есть два подвида, оба ядовиты и визуально отличаются лишь цветом. У Борца Северного фиолетовые соцветия, а у Борца Клобучкового — белые.

— У второго хорошо развиты нектарники в цветах. Они похожи на колпачки, на концах которых находятся большие капли сладкого нектара. Пчелы летят туда, собирают их и отравляются. На территориях с большим количеством аконита случаются массовые гибели этих насекомых, — рассказывает Мария Комбарова.

Оказывается, если пчелы опыляют ядовитые цветы, это может иметь негативные последствия не только для них самих. Токсины влияют и на мед, который они производят.

— Если пчелы все же успевают переработать нектар, яд попадает в мед. Такой продукт приобретает горький, металлический привкус, вызывает покалывание на языке, а иногда даже меняет цвет. Например, мед с чемерицы Лебеля становится красноватым, а с белены — зеленоватым, — добавляет Никита Кифель.

Практически каждый мед содержит в себе ничтожно малый процент содержания пыльцы с ядовитых растений. Такой продукт не представляет угрозы здоровью человека. Но употребление меда, собранного только с токсичных растений, к примеру, с того же Борца Клобучкового, может вызвать отравление, аллергические реакции и сердечно-сосудистые нарушения. Люди далеко не сразу поняли опасность этого ядовитого лакомства — зато быстро научились использовать сам аконит в куда более зловещих целях.

— Наши предки использовали сок аконита для отравления стрел. Ранение таким оружием было смертельным для человека. В Древнем Риме была особая казнь: провинившегося кормили аконитом, и он умирал в страшных мучениях. Также считается, что Татаро-монгольский завоеватель Хан Тамерлан был отравлен именно этим растением. Его тюбетейку кто-то пропитал соком аконита, и, когда полководец вспотел, то яд впитался в кожу и вызвал отек мозга, — рассказывает Мария Комбарова.

Беладонна

Беладонну — высокие фиолетовые либо желтые цветы — можно встретить в Краснодарском и Ставропольском краях, в Северной Осетии и Дагестане. Несмотря на то, что растение занесено в Красную книгу, в последнее время оно все чаще появляется на городских стройках и пустырях.

— За красивыми и вкусными ягодами беладонны таится настоящая смертельная угроза. Они содержат токсин атропин, который сразу же оказывает сильное возбуждение на нервную систему и вызывает помешательство у человека. При употреблении большого количества ягод может возникнуть паралич дыхательных путей, приводящий к смерти, — предостерегает Никита Кифель.

Даже прикосновение к беладонне руками оставляет следы ядовитого вещества и вызывает спазм – резкое сужение кровеносных сосудов, приводящее к онемению и боли. Но если этот эффект кажется пугающим, то что говорить о тех, кто сознательно вводил яд в свой организм?

В 19 веке женщины шли на куда более опасные эксперименты. В погоне за модным томным взглядом они закапывали в глаза сок белладонны, чтобы расширить зрачки. Но цена такой красоты была ужасающей: галлюцинации, необратимое ухудшение зрения вплоть до слепоты, инсульт из-за резкого скачка давления.

Ирония в том, что само название «белладонна» произошло от итальянского bella donna – «красивая женщина» и напоминает нам о том, как даже смертельно опасный яд когда-то считался атрибутом красоты.

Лютик

– Это одно из самых распространенных ядовитых растений на территории России, известное своими отравляющими свойствами. Он растет и в европейской части, и в Сибири, причем как в южных широтах, так и в северных. Его бытовое название – куриная слепота, и это не случайно. Куры, которые бегают по лютиковым полянкам и клюют его желтые цветы, теряют зрение и погибают от его яда, – поясняет Мария Комбарова.

В Средние века его даже использовали для удаления бородавок и лечения чесотки, рискуя получить ожоги. А недобросовестные знахари подмешивали его в снадобья, чтобы у пациента появлялись волдыри, а потом объявляли это предвестником скорого выздоровления – будто бы болезнь вылезла наружу, и скоро все заживет.

Лютик опасно трогать: его липкая пыльца остается на коже, забивается под ногти и вызывает отек, а, если повредить растение, выделится ядовитый сок с токсином протоанемонином, который разъедает слизистые.

Чистотел

Это растение считается сорным – обычно оно растет в оврагах, на пустошах, дачных участках и всходит одним из первых весной. Его много во всех регионах России – в европейской части, на Кавказе, в Западной и Восточной Сибири. Огромные заросли чистотела можно наблюдать в горном Алтае по берегам реки Катуни.

– Назван чистотел так не случайно, ведь до сих пор многие обливаются настоем этого растения, чтобы прошли кожные заболевания. На самом деле так лечиться ни в коем случае нельзя, ведь эти на первый взгляд безобидные действия могут повлечь серьезные последствия. Да, действительно, поначалу могут пройти прыщи и бородавки, но расплатой за чистую кожу даже у взрослых людей будет отказ почек, а у детей летальный исход, – предупреждает Мария Комбарова.

Яды чистотела, которые попадают в организм через поры кожи, убивают клетки печени и почек, отключая очистку крови и выведение токсинов. Без срочного медицинского вмешательства это приводит к цепной реакции: желтуха, отеки и смерть в течение 3-5 дней.

У чистотела очень липкий оранжевый сок, содержащий токсичные вещества – алкалоиды, с помощью которых он защищается от поедания насекомыми. А еще он практически не отмывается со слизистых. Так что к чистотелу опасно даже прикасаться, и выкапывать его с участка можно только в перчатках.

Крапива

Вокруг свойств этого растения есть множество мифов. Кто-то считает ожог крапивы безвредным и даже целебным, вениками из нее парятся в бане, варят из нее суп. Разберемся, что из этого имеет смысл, а что может быть даже опасным.

– Когда человек обжигается о крапиву, его кожа покрывается волдырями и не обеспечивает те функции, которые должна, а именно терморегуляцию и защиту от инфекций. На это поврежденное место попадают бактерии и грибки, которые могут вызвать заражение крови, - объясняет Мария Комбарова.

Основные вещества, которые вызывают ощущение ожога при прикосновении с крапивой сосредоточены в жгучих волосках. В их составе находятся гистамин, холин и муравьиная кислота.

– Если говорить о вениках из крапивы, то ими разгоняют кровь, и человеку, например, с больной поясницей кажется, что стало легче. Но через какое-то время спина снова заболит, потому что это растение обладает лишь временным раздражающим эффектом, – продолжает Мария Комбарова.

Жгучие волоски крапивы раздражают кожу, заставляя организм расширять капилляры и усиливать приток крови — из-за этого спазмированные мышцы временно расслабляются, а боль притупляется, но не исчезает полностью. Так что растение не лечит воспаление, а лишь «отвлекает» нервную систему.

– Конечно, если применять крапиву с умом, то можно получить от нее существенную пользу. Так, если правильно сварить из нее суп, то человек получит большое количество витаминов С, В, Е и К и микроэлементов, таких как барий, сера, железо, калий, кальций, хром, медь, марганец, алюминий, молибден. Чтобы сохранить эти полезные свойства, нужно немного ошпарить крапиву кипятком, положить ее в кастрюлю к остальным ингредиентам и выключить плиту сразу после закипания. Также это растение – основной компонент всем известной зеленки. Фолиевая кислота и витамины крапивы улучшают свертываемость крови и помогают ранам быстрее затягиваться, – добавляет Мария Комбарова.

Если крапива находится на дачном участке, то ее можно перевести из разряда сорняка в удобрение. Садоводы поливают настоем крапивы свой огород и, тем самым, подкармливают растения минеральными веществами.