Семь наград различных научных конкурсов, включая золото Московского международного салона изобретений и инновационных технологий «Архимед - 2026», завоевала разработка петербургских ученых, которая в 1,6 раза увеличивает ресурс сварных соединений в трубопроводах. Исследовательская команда Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II предлагает обрабатывать околошовную поверхность ультразвуком не снаружи, а изнутри. Для этого изобретено специальное устройство доставки оборудования к месту обработки.
Сегодня вокруг этой темы сформировано Студенческое конструкторское бюро (СКБ). В сотрудничестве с опытными наставниками его участники доводят проект до стадии внедрения. Руководит небольшим коллективом один из авторов разработки, ассистент кафедры транспорта и хранения нефти и газа Антон Красников. Разговор «Форпоста» с молодым ученым вышел за рамки одного изобретения. Внимания заслуживает и история вхождения Антона в науку.
В 2014 году Кыргызстан столкнулся с резким сокращением инвестиций со стороны западных сырьевых компаний, прежде всего в области золотодобычи. Логичным выходом стало сближение с Россией: создание совместного фонда развития с уставным капиталом 500 миллионов долларов, вступление в 2015 году в Евразийский экономический союз. Однако российское высшее образование оставалось для абитуриентов из Кыргызстана труднодоступным: в 2014 году были выделены квоты на 465 бюджетных мест, а в 2015-м, несмотря на резкое увеличение потребности – 445. Конкурс среди абитуриентов по отдельным направлениям вырос до 30 человек на место.
Школьник из Бишкека Антон Красников смог поступить по линии Россотрудничества в старейший технический вуз России Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II:
«Я учился в авторской частной школе, без технического или математического уклона, но стремился в горное дело. И именно в Санкт-Петербургский Горный: хотелось учиться в старейшем техническом вузе страны. Планировал стать маркшейдером. Кыргызстан – горная страна, Тянь-Шань, Памиро-Алай, и здесь это актуально, но квот не оказалось. Я подал документы на «Нефтегазовое дело» и смог поступить. В приемной комиссии мне предложили на выбор несколько профилей по этому направлению. Добыча углеводородов в Кыргызстане не особенно развита, но по стране проходят магистральные трубопроводы, поэтому я выбрал профиль «Сооружение и ремонт объектов трубопроводного транспорта».
После 3-го курса Антон прошел стажировку в компании «Газпром Кыргызстан», где участвовал в монтаже и обслуживании трубопроводов. В тот момент он уже начал тяготеть к научной работе. Заинтересовала сейсмика, опять-таки в связи с Кыргызстаном: в горной местности, где много сейсмоопасных зон, важно обеспечить безопасность нефтегазовых коммуникаций. Кроме того в России тогда обсуждался проект подводного газопровода «Владивосток – Япония». Вопрос сейсмики стал одним из основных: конструкция должна выдерживать воздействия свыше 7 баллов.
В 2019 году собеседник «Форпоста» окончил бакалавриат, в 2021 – магистратуру, с отличием, по тому же направлению и схожему профилю. Уже в аспирантуре его научный интерес сфокусировался на обеспечении надежности сварных соединений. Под руководством доцента кафедры транспорта и хранения нефти и газа Александра Палаева Антон Красников исследовал возможности повышения эффективности ультразвуковой обработки околошевной зоны труб. В ходе многочисленных лабораторных экспериментов было установлено, что наилучший результат дает воздействие с внутренней стороны. Установлено, что ударная обработка ультразвуком на частоте 20 кГц снижает растягивающие остаточные напряжения в металле до 1,6 раза, что в той же степени увеличивает эксплуатационный ресурс.
Оставалось только придумать способ перемещения оборудования в трубе. Разработано три конструкции: перемещение внутритрубного устройства потоком жидкости, его протаскивание с помощью троса и самоходный механизм с электрическим приводом. Последний, с помощью роликовой ходовой системы и модуля GPS-навигации находит сварной шов и точно позиционируется на нем. Пьезоэлектрический преобразователь переводит ток в механические колебания, которые передаются ударному элементу. Устройство запатентовано, получен Акт внедрения.
Антон Красников рассказал, что в течение года его СКБ планирует подготовить опытный образец устройства, чтобы провести испытания, откорректировать конструкторскую документацию и представить проект промышленникам.
Многозадачность для современного ученого – норма. Антон Красников работает не только над собственной научной темой, но и сотрудничает с доцентом Югорского государственного университета Артуром Батыровым – помогает в развитии его идеи изменения формы опоры магистрального трубопровода на клиновидную. Так удается снизить негативный эффект морозного вспучивания.
«Замерзая, увлажненный грунт способен увеличиваться в объеме и буквально выталкивать основание опоры вверх. Происходит это неравномерно. Когда одна из опор начинает подниматься, а соседние остаются на месте, изменяется геометрия трубы и в ней создаются дополнительные напряжения, вплоть до разрыва. Клиновидная опора принимает на себя часть нагрузки, и при движении мерзлого массива не просто сопротивляется ему в лоб, а рассекает и отводит грунт в стороны подобно ножу. В дополнение к этому для сохранения устойчивости предусмотрен демпфирующий элемент. Разработана конструкция, которая не просто держит трубу, а реагирует на движение почвы под ней», – рассказал Антон Красников.
Артур Батыров – тоже выпускник Санкт-Петербургского Горного. Разработкой этой идеи он занимался еще в альма-матер в период подготовки кандидатской диссертации под руководством Ильдара Шаммазова, заведующего кафедрой транспорта и хранения нефти и газа. Антон Красников помогает коллеге в лабораторной проверке эффективности клиновидного элемента и оценке влияния различных изменений конструкции на напряженное состояние трубы. Задействованы методы математического моделирования, в частности программные продукты платформы ANSYS.
Работа уже вышла на этап оценки экономической эффективности внедрения, и Антон, чтобы добрать компетенций в этой области окончил магистратуру Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого по направлению «Экономика». Горный университет к этому времени уже сосредоточился на очном образовании, а в Политехе можно обучаться заочно. Важна была экономия времени. В тот период Антон уподобился индуистскому шестирукому богу Шива: совмещал обучение в аспирантуре, подготовку кандидатской диссертации, преподавание, научную работу и магистерскую подготовку. Сегодня кандидатская уже защищена, и работа вышла в крейсерский режим:
«Как складывается моя рабочая неделя. Аудиторная нагрузка – где-то 16 часов. Плюс работа со студентами в освоении ими дополнительных профессиональных компетенций, методическая деятельность, конечно, научные исследования. Кроме того по линии наставничества курирую две студенческие группы: провожу кураторские часы, помогаю студентам в решении различных организационных вопросов. Еще внеучебные дела: недавно в выходные арендовали зал для игры в волейбол со студентами».
Антон Красников окончил магистратуру Горного незадолго до старта в 2023 году президентского пилотного проекта совершенствования высшего образования. Между ним и студентами первых пилотных потоков менее 10 лет разницы, но Антон видит отличие: сегодняшние ребята по сравнению с первокурсниками его периода более целенаправленны:
«Они лучше, чем мы в свое время, понимают, куда и зачем пришли учиться. С первого же дня знают, чего хотят, и поступательно движутся в определенном направлении».
Осознанность первокурсников в данном случае – не поколенческий феномен, а результат целенаправленной работы вуза со старшеклассниками: популяризация научно-технических знаний, выявление наиболее мотивированных абитуриентов и их поддержка, учет среднего балла школьного аттестата при поступлении дополнительно к баллам ЕГЭ.
Образовательная модель университета нацелена на развитие интереса к инженерии и его превращение в широкое профессиональное мировоззрение. В целом по стране опросы показывают, что к третьему курсу более половины студентов начинают сомневаться в правильности выбора специальности. Антон Красников уверен, что пилотных потоков Горного это точно не коснется.