Инфраструктурный центр
«Технет» СПбПУ

19 Января 2024 года
Данная новость была прочитана 2013 раз

Инженеры Передовой инженерной школы СПбПУ представили Федору Конюхову интерактивную VR-версию гондолы воздушного шара и проект обтекателя мотопараплана для полетов в экстремальных условиях

17 января 2024 года Передовую инженерную школу «Цифровой инжиниринг» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (ПИШ СПбПУ) посетил выдающийся российский путешественник Федор Конюхов с командой организаторов экспедиций.
Основная цель визита – знакомство и обсуждение промежуточных результатов двух проектов, которые выполняют инженеры ПИШ СПбПУ

  • разработка конструкции гондолы воздушного шара для полета над Россией и
  • проектирование обтекателя для мотопараплана для полета к Северному полюсу.

Участники встречи
  • Федор Конюхов, российский путешественник, Почетный доктор СПбПУ;
  • Оскар Конюхов, руководитель экспедиционного штаба Федора Конюхова;
  • Михаил Меликов, генеральный директор Международного центра путешествий Фёдора Конюхова;
  • Павел Богачев, директор по логистике экспедиционного штаба Фёдора Конюхова;

Представители ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг»:

  • Алексей Боровков, проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ;
  • Андрей Иванов, заместитель руководителя Инжинирингового центра (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ;
  • Александр Михайлов, начальник отдела лицензионно-программного обеспечения и международных проектов Института передовых производственных технологий (ИППТ) ПИШ СПбПУ;
  • Игорь Войнов, начальник отдела конечно-элементной механики и компьютерного инжиниринга ИППТ ПИШ СПбПУ;
  • Максим Иванов, инженер отдела лицензионно-программного обеспечения и международных проектов ИППТ ПИШ СПбПУ;
  • Дмитрий Дрон, инженер отдела лицензионно-программного обеспечения и международных проектов ИППТ ПИШ СПбПУ;
  • Максим Никитин, научный сотрудник Инжинирингового центра (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ.

Знаменитого путешественника и его команду приветствовал проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ Алексей Боровков. Он поблагодарил гостей за визит и подчеркнул важность таких встреч для согласования и обсуждения промежуточных результатов текущих работ, учитывая высокую сложность задач и жесткие ограничения во времени. Так, уже в марте 2024 года Федор Конюхов вместе с Иваном Меняйло планируют совершить полет протяженностью более 5 тысяч километров на воздушном шаре в суровых природно-климатических условиях, преодолев расстояние от Мурманской области до Чукотки.

 

Основные требования к гондоле воздушного шара были сформулированы во время визита Федора Филипповича в ПИШ СПбПУ в мае 2023 года. При проектировании важно было использовать лучшие мировые практики и учитывать опыт, накопленный в ходе других воздушных экспедиций.
Напомним, в 2016 году Федор Конюхов установил мировой рекорд, облетев на аэростате вокруг Земли за 11 дней 4 часа 20 минут. Воздушный шар «Мортон», на котором путешественник преодолел более 35 тысяч километров, был спроектирован известной английской компанией Morton Company. Для достижения новых воздухоплавательных рекордов требовалось создать модернизированную и улучшенную конструкцию гондолы. Специалисты Передовой инженерной школы Политеха приступили к решению этих экстраординарных задач-вызовов.

«Я очень люблю Санкт-Петербург, я здесь учился, здесь прошла моя молодость. Я убежден, что в Политехническом университете Петра Великого работают не просто высококлассные специалисты, но и настоящие романтики, которым интересны сложные задачи «на шаг вперед», проекты будущего. Мне очень близок этот подход. Воздушный шар для установки мирового рекорда мне строили в Англии. Но мы очень хотим, чтобы шары для воздухоплавания изготавливали у нас – в нашей стране есть все необходимые для этого технологии, знания и инженеры».

Федор Конюхов, российский путешественник, Почетный доктор СПбПУ

Ключевым событием очередного визита стала демонстрация интерактивной VR-версии внутреннего пространства гондолы, которую воссоздали c помощью 3D-технологий разработчики Лаборатории «Промышленные системы потоковой обработки данных» Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг».

В основу легли математические и компьютерные модели гондолы, разработанные инженерами Инжинирингового центра (CompMechLab®) и ИППТ СПбПУ, а также концепты молодых дизайнеров. Подход с использованием виртуальной реальности помог путешественнику увидеть интерьер "от первого лица", проверить доступность расположенного оборудования и удобство его использования, оценить эргономику кабины и дать комментарии по улучшению пространства. VR-приложение для демонстрации сделано на отечественном 3D-движке UNIGINE.

 

Как отметили авторы проекта, в процессе проектирования важно соблюдать баланс между прочностью композитной конструкции, аэродинамикой, безопасностью и комфортом участников будущего полета. Несколько дней пилотам придется провести в условиях отрицательных температур и сильного ветра, посадка возможна как на снег, лед, так и на открытую воду, поэтому необходимо обеспечить плавучесть гондолы воздушного шара.

  • «При выборе формы гондолы мы остановились на квадратной форме в горизонтальной плоскости. Снаружи по нижним углам гондолы мы оборудуем дополнительную защиту, которая при приземлении примет на себя первый удар и сработает как гаситель энергии удара с тем, чтобы посадка была мягкой и путешественники, которые находятся внутри, не получили никаких травм. В случае приводнения в конструкции предусмотрены элементы, которые помогут предотвратить опрокидывание гондолы»,
    – пояснил заместитель руководителя Инжинирингового центра (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ Андрей Иванов.

В процессе демонстрации интерактивной VR-версии гондолы путешественники и инженеры ПИШ СПбПУ подробно обсудили все детали: оптимальное расположение спального места, конфигурацию стола и кресла для контроля за приборами, отсеков для личных вещей, места для хранения кислородных баллонов, аккумуляторов, продуктов питания и медикаментов с учетом распределения веса и требований к положению центра тяжести всей технической системы.

Кроме того, команде Федора Конюхова представили проект победителей федерального конкурса «Дизайн молодых / Young Design-2023» в номинации «На Север!», учрежденной Передовой инженерной школой СПбПУ. Специальная номинация создана для учащихся профильных вузов и колледжей, готовых предложить свои идеи по организации пространства кабины воздушного шара. За победу боролись 76 молодых дизайнеров из 10 городов России. По результатам оценки жюри выбраны призеры, чьи предложения и конструктивные находки также решено включить в финальный проект.

  • «Мировой рекорд – это всегда высокие технологии. И он всегда сопряжен с ограничениями. Первостепенную роль играет баланс задач: как сделать так, чтобы путешественникам было достаточно комфортно провести в воздухе 50-60-70 часов с приземлением в непрогнозируемых условиях: в глубокий снег либо на лед, либо на открытую воду. Они должны дождаться, пока их найдут или спасут. То есть, гондола – это не просто жизненное пространство, в котором предстоит провести несколько суток, это еще и спасательная капсула, и шлюпка для приводнения в таких условиях. Именно такую задачу мы поставили инженерам Политеха. Это непростая и уникальная задача, они с такой не сталкивались. Но те результаты, что мы сегодня увидели, нас очень порадовали, и я понимаю, что мы получим качественный продукт, который позволит и задачу выполнить, и сохранить жизни нашим пилотам»,
    – подвел итог руководитель экспедиционного штаба Оскар Конюхов.
 

Еще один знаковый проект ПИШ СПбПУ для другой масштабной экспедиции – проектирование обтекателя мотопараплана (паралета) для его использования в условиях Арктики. В этом году запланирован полет Федора Конюхова и второго пилота Игоря Потапкина к Северному полюсу. Точкой старта выбран район острова Рудольфа – самой северной точки Земли Франца-Иосифа, куда экипаж и мотопараплан доставит атомный ледокол «50 лет Победы». После взлета им предстоит преодолеть более 500 км, приземлиться на льдину и дождаться прибытия ледокола.

В качестве подготовительного этапа в сентябре 2023 года путешественники осуществили полет в Приэльбрусье, завершившийся мировым рекордом высоты для экипажа паралета-двойки. Федор Конюхов и Игорь Потапкин смогли достигнуть уровня 4728 метров, побив предыдущий рекорд, продержавшийся почти 20 лет. Тогда же были определены требования к конструкции мотопараплана для использования в арктической зоне. Инженерам ПИШ СПбПУ требовалось модернизировать конструкцию летательного аппарата для защиты пилотов от ветра и полярного холода, которые возникают при движении со скоростью 50-60 км/ч.

 

В конце прошлого года паралет доставили в Политех для выполнения 3D-сканирования с последующим формированием геометрической 3D-модели для дальнейшего проектирования обтекателя под заданные требования и ограничения.

  • «В первую очередь, стояла задача – достичь комфорта находящихся в паралете людей, – рассказал научный сотрудник Инжинирингового центра (CompMechLab®) ПИШ СПбПУ Максим Никитин.
  • Запланирован экстремальный перелет, поэтому важно обосновать необходимые пространства и места размещения средств спасения, а также места под баки с топливом. Мы добавили в конструкцию дополнительные баки объемом около 150 литров, что позволяет существенно увеличить дальность возможного полета. Однако, с помощью технологий оптимизации нам удалось обеспечить вес готовой конструкции – менее 20 кг, это в 2 раза меньше, чем планировалось изначально, кроме того, в процессе проектирования мы увеличили жесткость всего летательного аппарата. Такого результата удалось достичь за счет применения полимерных композиционных материалов и опыта, накопленного при выполнении других проектов и, конечно же, благодаря использованию цифровой платформы разработки и применения цифровых двойников CML-Bench®, которая обеспечила доступ ко многим передовым САх-цифровым технологиям».

Подводя итог обсуждению проекта, стороны заключили официальное соглашение о сотрудничестве в части выпуска рабочей конструкторской документации обтекателя паралета под заданные характеристики с последующими консультациями и авторским надзором при производстве. Документ подписали Алексей Боровков и генеральный директор Международного центра путешествий Федора Конюхова Михаил Меликов. Для промежуточной оценки статуса проекта будет организован еще ряд рабочих совещаний. Полностью завершить модернизацию и усовершенствование паралета необходимо к лету этого года.