Дагестан как инженерная лаборатория: над чем работают молодые ученые

Дагестан — территория с конкретными инженерными задачами: здесь нужны решения для строительства, сельского и коммунального хозяйства, экологического мониторинга. Как отвечать на такие вызовы с помощью современных технологий? Один из примеров — разработки Дагестанского государственного технического университета, большинство из которых идут по курсу импортозамещения.

Сегодня ДГТУ объединяет семь факультетов, три научно-исследовательских института, 24 центра и 34 научные и учебные лаборатории. Здесь работают над прикладными проектами студенты, магистранты и аспиранты. О том, какие задачи они решают и как научные идеи превращаются в конкретные разработки, «Это Кавказ» рассказал проректор по научной и инновационной деятельности ДГТУ Ширали Юсуфов.

Бетон, которому не страшен мороз

Одна из задач строительной отрасли — увеличить срок службы бетона, особенно в условиях резких перепадов температур. Этой проблемой заинтересовался Магомед Абдурахманов, студент первого курса магистратуры ДГТУ.

Он разработал функционализированную добавку на основе оксида графена. В качестве сырья используется глюкоза, а сама технология не зависит от импортных материалов и оборудования. Добавка повышает прочность бетона на сжатие на 30−58%, морозостойкость — до F300-F400, а водопоглощение снижает на 35−45%.

Себестоимость добавки оценивается в 150−250 рублей за килограмм, планируемая цена — 300−500 рублей, что в 10−20 раз дешевле существующих предложений. Разработка уже вызвала интерес бетонных заводов Дагестана, готовых к пилотным закупкам. Внедрение добавки позволит строить более долговечные здания, мосты и дороги, снижая расход цемента на 15−20%.

Полив от солнца

В сельском хозяйстве существует другая проблема — стоимость электроэнергии и нехватка стабильного электроснабжения на удаленных полях. Парида Исламова, студентка магистратуры направления «Электроэнергетика и электротехника», разработала автономную насосную станцию для капельного орошения.

Система работает от солнечных панелей мощностью 2−5 кВт и включает погружной насос, контроллер, датчики влажности почвы и GSM-модуль. Алгоритм учитывает прогноз погоды, состояние почвы и фазу развития растений и запускает полив только при необходимости. По расчетам разработчиков, это позволяет экономить до 40% воды.

Станция не требует подключения к электросети, а удаленный мониторинг позволяет фермеру контролировать ее работу со смартфона. Предполагаемая стоимость системы на 30% ниже импортных аналогов. Внедрение повысит энергоэффективность АПК, снизит себестоимость продукции и обеспечит продовольственную безопасность региона.

Дроны вместо реперов

Еще один проект связан с геодезией — отраслью, без которой невозможны строительство, картография и многие работы в сельском хозяйстве. Саид Магомедов разработал систему динамических опознавательных знаков на базе БПЛА.

Вместо того чтобы вручную устанавливать геодезические знаки, что в сложной местности может занимать от нескольких часов до нескольких дней, предлагается использовать рой дронов с двухчастотными GNSS RTK-приемниками. Каждый аппарат самостоятельно выходит на заданные координаты, садится и на 2−3 часа становится временным репером.

Система из 15 таких знаков может развертываться за 30 минут. Заявленная точность составляет до 5 см в плане и до 10 см по высоте. После завершения работ дроны возвращаются к оператору. Проект уже прошел полевые испытания и готовится к выходу на рынок.

Робот — поисковик болезней винограда

Виноградарство сталкивается с другой проблемой: болезни растений могут уничтожить значительную часть урожая, а вручную осмотреть каждый куст трудно. Мурад Раджабов, студент третьего курса, разработал автономного робота «Деметра» с компьютерным зрением для раннего обнаружения заболеваний виноградных листьев.

Четырехколесная платформа перемещается между рядами, снимает растения камерой и с помощью нейросети определяет признаки заболеваний. Навигация работает без GPS — робот ориентируется по одометрии и ультразвуковым датчикам. Собранные данные передаются в облако, где формируется карта поля с отметками «здоров», «риск» и «очаг».

Разработчики предлагают модель «робот как услуга»: фермеру не нужно покупать оборудование, он может заказывать регулярный мониторинг. Проект прошел акселерацию в Ингушетии, а разработчики договорились о сотрудничестве с виноделами Северного Кавказа. В перспективе — масштабирование на другие культуры.

От поршня для судов до квантовых систем

Инженерные задачи возникают и в судостроении. Аспирант ДГТУ Магомедсаид Магомедсаидов разработал поршень для маломерного судового дизеля. В конструкции используются жаропрочные чугунные вставки, что должно снизить износ деталей и увеличить ресурс судового двигателя.

В коммунальной энергетике ДГТУ работает над цифровым двойником котельных малой мощности. Проект Линды Делиевой позволяет подключать к существующему оборудованию датчики температуры, давления и расхода топлива без замены самой котельной. Система анализирует данные и с помощью моделей на основе регрессии Гауссовских процессов прогнозирует возможные аварии за 3−7 суток.

Разработка помогает оптимизировать режим работы, экономить топливо и снижать выбросы углекислого газа. Стоимость системы начинается от 250 тыс. рублей против миллионов у зарубежных аналогов.

Где идеи становятся проектами

Разработки появляются не только в рамках отдельных исследований. В ДГТУ работает Молодежный инновационный комплекс развития образования и науки «МИКРОН». Здесь студенты занимаются программированием, робототехникой и техническим творчеством.

За учебный год в комплексе провели пять образовательных курсов — по фронтенд-разработке, созданию сайтов, робототехнике и программированию, а также основам Python. Для студентов факультета СПО организовали 46 мастер-классов. Практическая работа строится вокруг собственных проектов: участники создают сайты, робототехнические системы и программы.

Для университета такие проекты становятся способом соединить образование и практику. Студент осваивает технологию и учится применять ее для решения конкретной задачи.