Возможно ли подобрать секцию под темперамент ребенка

Зачастую в процессе принятия решения о том, какой кружок выбрать, у родителей срабатывает стереотипное мышление. Например, если Петя спокойный и вдумчивый, ему нужно на шахматы, а непоседливую, активную Машу лучше отправить на танцы или какой-нибудь спорт.

– На самом деле ориентироваться при выборе секции только на текущий темперамент не совсем верно. Характер, особенно в раннем возрасте, очень изменчив. Застенчивый малыш может раскрыться и стать общительным подростком, а активный и импульсивный — со временем превратиться в более спокойного и сосредоточенного. И то, и другое — нормально. Поэтому главным критерием выбора должен быть интерес самого ребёнка», — считает ученый ПНИПУ.

Важно понять, что его увлекает, вызывает искренний отклик. Задача родителей — ненавязчиво предлагать варианты, обсуждать их вместе, показывать возможности и мягко направлять, помогая найти то, что действительно придётся ему по душе. Можно посмотреть спортивные соревнования, сходить на художественную выставку или симфонический концерт.

– Интерес к секции может быть парадоксальным и не соответствовать внешнему поведению. Например, спокойный и флегматичный ребёнок может мечтать не о шахматах, как все ожидают, а о карате или боксе. И наоборот, гиперактивные дети иногда интуитивно выбирают занятия, которые помогают им обрести равновесие: моделирование или рисование. Это их способ стабилизировать психику и научиться концентрации, – продолжает эксперт Пермского Политеха.

Скандалы из-за музыкальной школы и гимнастики: правильно ли заставлять ребенка ходить на секции

Иногда люди во взрослом возрасте говорят, что родители в своё время передавили их, заставляя ходить на изнуряющий спорт или в музыкальную школу. Это сопровождалось постоянными спорами, истериками. Скорее всего, их воспоминания отражают наиболее эмоциональные моменты, когда они, будучи маленькими, сталкивались с тем, что их ставят в дисциплинарные рамки.

– Сейчас существует тренд, на то, чтобы максимально разгрузить детей, изолировать от каких-то тяжёлых, стрессовых жизненных ситуаций. С одной стороны, это хорошо, потому что еще относительно недавно они считались взрослыми в маленьком теле, и отношение к ним было таким же. Отказ от физических наказаний, жестокости – это, конечно, очень большое достижение. Но перекос заключается в том, что некоторые родители предлагают полностью отказаться от любых дисциплинарных воздействий: если ребёнок не хочет играть в футбол, значит не будет, надоело посещать какую-нибудь секцию – пусть не ходит. Это в корне неправильно, потому что он в своем возрасте ещё не может оценить те возможности и пользу, которые получит за несколько лет дополнительных занятий. И в данном случае анализ его действий и их последствий должны совершать родители, —считает Валерий Литвинов.

У детей еще не развиты лобные доли, которые отвечают за анализ, планирование и самоконтроль. Их функцию на себя берут взрослые. То есть, если ребёнок решает бросить секцию, потому что столкнулся с какой-то трудностью, у него что-то не получается, и взрослые не дают ему уйти в течение как минимум полугода, это правильно. Вполне возможно, что за это время он адаптируется, и причина, по которой он не хотел ходить в занятия, просто забудется.

– Чего точно не стоит делать – это идти на поводу у ребенка. Дисциплинарные рамки обязательно должны быть, потому что подвижной детской психике требуется опора. Истерики и недовольства, как правило, связаны с переутомлением, нежеланием напрягаться. В них ничего страшного нет, это важные моменты столкновения с трудностями и преодоления себя. Зато потом во взрослой жизни умения, полученные на кружках и навыки самоорганизации пригодятся – ребенок будет за них благодарен, – объясняет ученый ПНИПУ.

Бывает наоборот: некоторые взрослые рассказывают, что они обижаются на своих родителей за то, что те в своё время потакали их слабостям, разрешали не ходить на дополнительные занятия, если не нравится. В дальнейшем им потребовались колоссальные усилия, чтобы наладить свою дисциплину, а кто-то вообще так и не смог этому научиться.

Какое количество дополнительных занятий не перегрузит нервную систему ребенка

Перегрузить маленького ребенка, особенно в начальной школе, совсем не сложно. Если родители имеют большие ожидания, записывают его сразу и на гимнастику, и на музыку, и в художественную школу, требуют высоких результатов, он может быстро устать. И даже если ему действительно интересно ходить во все секции, резервы психики у него не бесконечные. Стресс и слишком интенсивные нагрузки в таком раннем возрасте приводят к астении – состоянию, при котором силы не восстанавливаются после сна или отдыха, а любое действие требует огромных усилий. Также может возникнуть такая форма протеста как негативизм, когда ребенок поступает противоположно ожиданиям окружающих, даже вопреки собственным интересам.

– Ко мне на прием как-то привели мальчика 8 лет, который стал на регулярной основе падать в обморок. Когда я поинтересовался его расписанием, выяснилось, что оно предполагает ранние подъёмы, бассейн, занятия музыкой после школы, ещё какие-то секции. У него не было никаких вариантов посвятить время себе. При этом, он с удовольствием ходил на все кружки, ему они нравились, но вот сил у него уже просто не хватало. Такое психоэмоциональное напряжение перетекло в частые обморочные состояния. Поэтому стоит контролировать даже тот объём нагрузки, который хочется иметь, – отмечает Валерий Литвинов.

Важным критерием в планировании расписания дополнительных занятий будет наличие свободного времени. У дошкольников должно быть 3–5 часов, у детей в начальной школе 2–3 часа, а у подростков 1–2 часа в день на игру и отдых.

– Рекомендуется в первую очередь отдавать детей в спортивные секции, чтобы компенсировать продолжительное сидение за партой в школе. А если есть желание дополнительно ходить в художественную, музыкальную школы, на робототехнику и прочие кружки, включающие серьезную умственную нагрузку, надо сразу определить, будет ли при таких условиях у него время для себя, учитывая что в обязанности зачастую входит выполнение домашней работы. Если получается соблюсти это условие и, к тому же, ребенку интересно на занятиях, то их может быть довольно много, – добавляет ученый Пермского Политеха.

Мотивацию поднять: в какой форме можно сравнивать своего ребенка с другими

Сравнение себя с другими — это естественная часть жизни, и сам по себе этот процесс не вреден и может даже побуждать человека стремиться к большему. Ключевой вопрос заключается в позиции, из которой мы сравниваем.

– Если родитель, испытывая раздражение или гнев, говорит ребёнку: «Вот твой одноклассник лучше учится, а ты неудачник», — это не мотивирует, а лишь занижает самооценку и вызывает страх. Он чувствует недовольство взрослого и фокусируется не на собственном развитии, а на попытках угодить. И начинает работать уже не на знания, а именно на оценки. Однако конструктивное сравнение может быть очень полезным. Например, фраза: «Твой друг хорошо знает английский. Хочешь тоже так научиться?» — побуждает к развитию без давления и негатива. Такой подход помогает адекватно оценивать свои возможности, осознать своё положение в коллективе, понять, что у каждого есть сильные и слабые стороны, и стремиться к лучшему без слепой гонки за результатами, – делится Валерий Литвинов.

Главное — избегать оценок, основанных на негативных эмоциях, и использовать сравнение как инструмент для диалога и поддержки, а не как повод для критики. Именно это формирует здоровое отношение к достижениям — своим и чужим.

И, конечно, стоит помнить о том, что учёба в школе должна оставаться приоритетом, создавая фундамент для дальнейшего развития. Секции и кружки — это ценный ресурс для раскрытия потенциала, но их роль должна дополнять, а не подменять основное образование. Грамотный баланс между учебой и дополнительными занятиями, учитывающий интересы и силы ребёнка, позволит ему гармонично развиваться без перегрузок, а приобретённые умения и навыки станут надежным капиталом во взрослой жизни.

Ежегодно от работы авиационных двигателей в атмосферу попадает около 6-8 млн тонн оксидов азота. Это опасные загрязнители, образующиеся при сгорании топлива. Они не просто угрожают качеству воздуха, а планомерно воздействуют на верхние слои атмосферы, вызывая кислотные дожди, усиливая парниковый эффект и приводя к постепенному потеплению климата. Борьба с подобными выбросами ведется через ужесточение международных стандартов и технические инновации в двигателестроении. Ученые Пермского Политеха разработали оригинальный виртуальный измеритель концентрации окислов азота в камере сгорания, адаптированный под разные режимы полета самолета. Новый подход к построению системы на основе нейронной сети позволил на 82,8% повысить точность расчетов концентрации эмиссии газов.

Статья опубликована в сборнике «XIV Всероссийское совещание по проблемам управления».  

Окислы азота (или оксиды азота) — это общее название для целой группы химических соединений, в которых атомы азота и кислорода соединены друг с другом в разных пропорциях. Главный источник их образования — процессы горения при высоких температурах: когда в камере сгорания двигателя она достигает 1300 °C, атомы начинают распадаться и вступать в реакцию. Окислы азота — одни из самых опасных долгоживущих загрязнителей воздуха, и их воздействие от авиации особенно значительно, потому что выбросы происходят в верхних слоях тропосферы и нижних слоях стратосферы. Там эти газы сильнее влияют на образование озона и оказывают более серьезное воздействие на климат, чем выбросы на земле. Кроме того, выбросы оксидов азота воздействуют и на человека: при выпадении осадков они переходят в кислоты, вызывая кислотные дожди, что отрицательно сказывается на здоровье и окружающей среде.

Допустимые нормы выбросов для авиадвигателей постоянно ужесточаются, что требует разработки новых высокотехнологичных методов их снижения. Для этого важно уметь точно управлять и измерять концентрацию оксидов азота в камере сгорания. Прямое измерение с помощью физических датчиков – сложная и дорогая задача. Им приходится работать в экстремальных условиях, при высокой температуре и давлении, что приводит к их быстрому износу, выходу из строя и частой замене. Кроме того, они не обеспечивают достаточную точность и непрерывный контроль.

На смену датчикам приходят различные физико-химические или нейросетевые компьютерные модели, которые способны смоделировать все реакции образования вредных веществ и спрогнозировать их выбросы в атмосферу. Но чаще всего подобные системы очень ресурсоемки, требуют много мощности и времени, не всегда соответствуют требуемым нормативам и изменяющимся условиям работы.

Ученые Пермского Политеха разработали оригинальный виртуальный нейросетевой измеритель окислов азота, который адаптируется под режимы работы газотурбинного двигателя и обеспечивает как точность, так и быстродействие системы.

– Одним из основных преимуществ разработки является способность работать без прямого контакта с газами высокой температуры внутри камеры сгорания, а за счет косвенных измерений. В режиме реального времени система анализирует несколько ключевых параметров работы газотурбинного двигателя: расход топлива, давление и температуру в камере сгорания, коэффициент избытка воздуха. Эти данные легко получить с помощью стандартных датчиков, а по ним наша система с достаточно высокой точностью вычисляет концентрацию окислов азота, – объясняет Вячеслав Никулин, ассистент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ.

Структуру нейронной сети ученые построили на базе персептрона – простой классической модели, которая состоит из одного скрытого слоя нейронов, в режиме реального времени обрабатывающих множество входных данных. Чем больше нейронов используется, тем больше времени уходит у измерителя на расчет выбросов газа. В ходе серии экспериментов ученые определили, что сеть из 3 нейронов позволяет проводить расчеты всего за 3,63 миллисекунды с достаточной точностью.

Уникальность разработки ученых – в ее адаптивности. Двигатель самолета работает в разных режимах: взлет, набор высоты, посадка, руление. Каждый из них имеет свои особенности и характеристики горения. Эксперты обучили нейросеть отдельно для каждого режима. Введение механизма подстройки весовых коэффициентов в адаптивной модели с учетом режима работы двигателя позволило более достоверно выдавать информацию о содержании эмиссии (выделения) оксидов азота. Внедрение такого блока адаптации на 82,8% повышает точность измерений по сравнению с системой, где использован неадаптивный измеритель.

Таким образом, разработанный виртуальный измеритель — это не отдельный физический датчик, а программный алгоритм, встраиваемый в систему управления авиационным двигателем. Во время полета в режиме реального времени он получает и обрабатывает данные о расходах топлива, давлении и температуре в камере сгорания. На их основе быстро (3,63 миллисекунды) рассчитывает концентрацию оксидов азота. Благодаря этой информации система управления может корректировать параметры работы двигателя и тем самым повлиять на снижение выбросов без ущерба для тяги и экономичности.

Разработка ученых Пермского Политеха открывает новые возможности для создания экологичных и эффективных систем управления авиационными двигателями. Внедрение инновационного виртуального измерителя обеспечит более точный и оперативный контроль процесса сгорания, что способствует сокращению вредных выбросов в атмосферу.

– В предстоящем осенне-зимнем сезоне ожидается одновременная циркуляция нескольких респираторных угроз. Помимо сезонного гриппа, включая свиной и гонконгский штаммы, по-прежнему сохраняет актуальность COVID-19, особенно опасный для пожилых людей. Также врачи отмечают тревожную тенденцию к снижению коллективного иммунитета против коклюша, что может привести к возвращению этой забытой инфекции. Традиционно добавятся и менее тяжелые, но массовые ОРВИ, вызываемые риновирусами, которые сопровождаются насморком, кашлем, конъюнктивитами и особенно активны в детских коллективах, – рассказывает старший научный сотрудник кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат медицинских наук Валерий Литвинов.

Именно в этот период витамины играют ключевую роль поддержки иммунитета. Они помогают организму быстрее и эффективнее подстроиться к изменившимся условиям, поддерживая работу всех систем.

Витамины, которые обязательно получить летом

– Летом особенно важно получать витамины D, C, A, E и группы B. Антиоксиданты А и Е помогают защитить кожу от солнечного излучения. Также в жару организм теряет водорастворимые витамины С и В с потом, поэтому нужно регулярно их восполнять. Витамин D вырабатывается в коже под действием солнца, а остальные можно извлечь из свежих фруктов, овощей и зелени, – делится профессор кафедры «Охрана окружающей среды», доктор медицинских наук Лариса Волкова.

Водорастворимые витамины

Водорастворимые витамины С и В так называются, потому что не требуют приема пищи для усвоения — достаточно большого стакана жидкости. И, вопреки мифу о том, что организм запасает на зиму, например, аскорбиновую кислоту из фруктов и ягод, которые мы едим летом, эти витамины хранятся в теле человека всего несколько часов. Их избыток не накапливается в тканях, а быстро выводится почками с мочой.

Витамин С

– Витамин C постоянно используется для синтеза коллагена – белка, который является основным структурным компонентом кожи, десен, стенок кровеносных сосудов и костей. Он помогает сделать их прочными и непроницаемыми для бактерий и вирусов. Так, например, чувствительные десны, которые периодически кровоточат – признак нехватки витамина С и ослабленного иммунного барьера, – комментирует Лариса Волкова.

Поскольку он не образует долговременных запасов, находясь в организме всего 4-8 часов, необходимо ежедневно включать в рацион продукты, богатые этим витамином, такие как цитрусовые, шиповник, смородина, клубника, брокколи.

Витамин В

– Для большинства водорастворимых витаминов максимальный срок действия составляет примерно 24 часа, за исключением элемента В12 – его запасы могут храниться в печени в течение 2-5 лет. Остальные – В1 В2, В3, В5, В6, В7 и В9 могут частично синтезироваться бактериями в толстой кишке и, следовательно, всасываться там же, но все равно требуют постоянного поступления с пищей, – продолжает эксперт ПНИПУ.

Витаминами группы В богаты спаржа, горох, картофель, цветная капуста и брокколи, перец, кабачки, томаты и зелень.

Жирорастворимые витамины

A, D, K, E – это витамины, которые для усвоения требуют присутствия жиров, а также желчи, вырабатываемой печенью. В отличие от водорастворимых, они могут накапливаться в теле человека. Хранятся они в основном в печени и жировой ткани. Это позволяет организму использовать их по мере необходимости в периоды, когда поступление витаминов с пищей снижено.

Так что летние запасы жирорастворимых витаминов могут помочь организму эффективно поддерживать здоровье и функционирование в течение продолжительного времени, пока не наладится регулярное пополнение витаминов из еды.

Витамин А

Здоровый взрослый человек может накапливать в печени значительный запас витамина, которого может хватить на несколько лет. Все знают, что витамин А важен для зрения, особенно ночного. Но основная его функция – деление клеток и определение их роли в организме: какие будут использоваться в коже, слизистой кишечника, легких и так далее. Без витамина А клетки перестают правильно «специализироваться» и начинают бесконтрольно делиться, образуя ороговевшие, чешуйчатые ткани. Именно поэтому одним из первых признаков его дефицита является шелушение кожи и сухость роговицы глаза, которая может привести к слепоте.

Больше всего витамина А в моркови, абрикосах, дыне, хурме и помидорах.

Витамин D

Многие думают, что витамин D содержится в солнечных лучах и попадает в организм уже в готовом виде. Это не так. Для того, чтобы его получить, должен пройти целый ряд химических реакций.

По словам Ларисы Волковой, в самых глубоких слоях кожи находится запас специального вещества 7-дегидрохолестерина. Во время нахождения на солнце ульрафиолетовое излучение проникает в организм и за счет своей энергии перестраивает молекулу этого вещества. Оно превращается в превитамин D. Пока это еще не сам витамин, а почти готовый продукт, которому нужен последний штрих. На этом этапе за работу берется естественное тепло тела. Превитамин под воздействием температуры медленно, в течение примерно 24–48 часов, самостоятельно преобразуется в окончательную форму — витамин D3. Он может храниться в жировой ткани до полугода. По необходимости его подхватывают белки-переносчики и транспортируют в печень, откуда он распределяется по организму, укрепляя иммунитет и кости.

Кстати витамин D не вырабатывается, если вы находитесь за стеклом, потому что оно блокирует ультрафиолетовые лучи. Солнцезащитный крем с высоким SPF также значительно замедляет этот процесс.

Витамин К

Обычно у людей с инсультами и инфарктами выявляют недостаток этого витамина. Дело в том, что он управляет кальцием, направляя его в кости и зубы и не давая ему откладываться в мягких тканях: сосудах, почках, хрящах. Кроме того, он отвечает за свертываемость крови. Витамин К не накапливается в организме в больших количествах, запасы малы и быстро истощаются. Он может храниться в печени от нескольких часов до недели, поэтому его необходимо постоянно пополнять.

Витамин К летом можно получать из зелени, капусты, гороха, черники, клубники, чеснока и семян подсолнуха.

Витамин Е

Витамин Е также критически важен для борьбы с различными заболеваниями. Он усиливает активность иммунных клеток, особенно Т-лимфоцитов, которые распознают и уничтожают инфекции и рак. Храниться в организме он может довольно долго – до нескольких лет.

Восполнить его запас можно из орехов, зелени, перца, помидоров, крыжовника, малины, абрикосов, нектаринов.

Возможно ли летом запастись витаминами на зиму

Не все из полученных за летний сезон витаминов доживут до зимы и даже до осени. Так, витамины С, В и К выведутся из организма всего за несколько часов или дней. Теоретически можно запастись витаминами А, D и Е. Их резервы точно останутся с вами на всю осень и зиму, но при условии, что вы постоянно будете продолжать получать эти вещества из пищи.

– Может сложиться впечатление, что, раз витамин D, к примеру, хранится в организме до полугода, то в течение этого времени можно его не потреблять. Но на самом деле это очень экстремальный вариант. Такие запасы эволюционно создавались на случай непредвиденных обстоятельств – болезни или голода, а не для повседневного использования. Поэтому поступление витаминов любых должно быть равномерным в течение года, тем более сейчас для этого есть все возможности, – считает Валерий Литвинов. 

К тому же существуют факторы, нарушающие хранение витаминов в организме.

– Это недостаток жиров в рационе, заболевания желудочно-кишечного тракта, например, хронические гастриты, проблемы с печенью и почками, длительные инфекции, алкоголизм, курение, прием некоторых лекарств и генетические нарушения. Беременность, лактация и высокие физические нагрузки также увеличивают потребность в витаминах и могут привести к их дефициту. При стрессовой работе с ночными сменами или какими-то экстремальными условиями, например, военной службе, в рацион также должна поступать повышенная доза этих веществ, – комментирует Валерий Литвинов.

Можно ли назначить самому себе витамин D и йод, если живешь в северном регионе

– Прием йода не следует начинать без предварительной оценки уровня гормонов щитовидной железы — в частности, тиреотропного гормона, ТТГ, и тироксина, Т4. Это критически важно, поскольку молекула тироксина уже включает в себя йод. Существует заболевание — тиреотоксикоз, которое может протекать в субклинической форме, то есть практически без выраженных симптомов. Бесконтрольный прием препаратов йода в такой ситуации может спровоцировать резкое прогрессирование болезни и привести к серьезным осложнениям, – предупреждает Валерий Литвинов.

Аналогичная ситуация и с витамином D: его прием также рекомендуется начинать после лабораторной диагностики и консультации со специалистом.

– Его переизбыток вызывает гиперкальциемию – повышение кальция в крови, что приводит к симптомам вроде жажды, тошноты, боли в мышцах и костях, а в тяжелых случаях — к нарушениям сердечного ритма и почечной недостаточности, – делится Лариса Волкова.

А передозировка витамином А может случиться даже при употреблении северных деликатесов.

– Дело в том, что печень полярного медведя, а также тюленя и моржа содержит запредельное, токсическое количество этого вещества. Употребление в пищу даже небольшого кусочка (около 100-200 граммов) печени полярного медведя может привести к помутнению сознания, кровоизлиянию и даже смерти, – рассказала ученая Пермского Политеха.

Правило консультироваться с врачом и получать индивидуальные рекомендации по приему в целом касается абсолютно всех БАДов.

Таким образом, хотя витамины не являются абсолютной защитой от инфекций, они становятся важным союзником в этот сложный период. Правильно подобранный баланс микроэлементов помогает организму легче переносить климатические изменения и снижает риск тяжелого течения заболеваний. В сочетании с вакцинацией, ношением масок и гигиеной рук, витаминная поддержка становится надежным фундаментом для сохранения здоровья в сезон простуд.

Окатыши — сферические гранулы диаметром 10–30 мм, производимые из измельченной железной или полиметаллической руды. Последняя особенно ценна благодаря содержанию промышленно важных металлов: свинца, цинка, меди, а также драгоценных серебра и золота. Технологический процесс их формирования включает три этапа: измельчение руды в порошок, окомкование во вращающихся барабанах с добавлением воды и связующих веществ для получения однородных шариков, и высокотемпературный обжиг для придания прочности и стабильности.

В 2024 году производство железорудных окатышей в России сократилось на 32,7% из-за санкций и падения экспортного спроса. В этих условиях особенно важно максимально эффективно использовать каждую партию продукции.

Разнокалиберные гранулы создают в печи неравномерную структуру: мелкие частицы образуют пробки, блокирующие газ, а между крупными возникают каналы для ускоренного потока. Это приводит к двойной проблеме: часть руды не плавится, а другая — переплавляется. В результате резко возрастает процент брака и перерасход энергии.

На сегодняшний день контроль размеров гранул осуществляется вручную. Тем не менее, визуально контролировать тысячи одинаковых серых шариков на конвейере практически невозможно — работники неизбежно допускают ошибки из-за быстрой утомляемости глаз при монотонной работе и снижения концентрации при длительном наблюдении за однородными объектами. Существующие системы технического зрения также не справляются с задачей, поскольку требуют значительных вычислительных ресурсов и четких изображений, что недостижимо в реальных промышленных условиях.

Однако ученые Пермского Политеха создали чувствительный алгоритм машинного зрения, который точно распознает окатыши даже при слабом освещении.

— Ключевой проблемой распознавания гранул являются сложные световые условия в цехе: поток распределяется неравномерно, его интенсивность часто бывает недостаточна, а серый монотонный цвет гранул сливается с фоном. Из-за этого система визуального контроля до конца не справляется — она просто не может различить объекты в таких условиях. Поэтому в основу решения легло разработанное нами техническое зрение, настроенное на обнаружение ярких бликов от точечных источников освещения, улучшенное за счет использования адаптивного алгоритма подстройки контрастности, — рассказал Андрей Затонский, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автоматизация технологических процессов» Березниковского филиала ПНИПУ.

Раньше для того, чтобы найти как можно больше бликов, в системе технического зрения использовали только подбор лучшего уровня освещенности. Это превращение изображения в черно-белое по заданному порогу яркости. Все, что было темнее этого порога, система считала фоном, а все, что светлее — бликом. Поэтому нужно было найти идеальный уровень.

Для этого ученые сделали графики, которые назвали «профили освещенности». Они показывали, как количество найденных гранул меняется в зависимости от выбранного порога яркости. Анализ выявил, что качество распознавания очень чувствительно к порогу. Даже маленькая ошибка в его определении серьезно ухудшает работу системы технического зрения.

— Для решения этой проблемы был использован специальный алгоритм, который выравнивает освещенность изображения за счет подстройки контраста. После обработки кадр стал равномерно ярким и более четким, что сделало все гранулы хорошо видимыми, включая те, которые раньше были скрыты из-за проблем со светом. Кроме того, снизилась чувствительность к ошибке выбора уровня освещенности, — отметил Андрей Затонский.

Внедрение адаптивной коррекции контрастности позволило повысить уровень точности распознавания гранул до 20%, что позволяет в перспективе уменьшить брак, ускорить производственный цикл и сократить затраты на ручной контроль. Это подтверждает значимость данного научного продукта для промышленных предприятий.

Ключевым этапом переработки нефти является ее очистка от серы, азота и различных металлов. Особенное значение это имеет для производства экологически чистого топлива, соответствующего современным стандартам. Этот процесс называется гидрообессериванием и проводится в специальном реакторе под воздействием водорода и катализатора. Благодаря последнему происходит химическая реакция между веществами и быстрое отделение вредных примесей от топлива. Однако с тяжелыми нефтяными остатками, где содержится больше металлов и асфальтенов, традиционный метод не справляется: применяемый катализатор быстро засоряется и теряет свою активность. Это требует его регенерации или скорой замены, что финансово не выгодно. Ученые Пермского Политеха разработали перспективное решение модернизации реактора, которое на 40% увеличивает срок службы катализатора и обеспечивает 99% степень очистки. Идея позволяет повысить качество топлива и снизить затраты нефтеперерабатывающих заводов.

Статья с результатами опубликована в сборнике «Химия. Экология. Урбанистика», том 3, 2025 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Из нефтяного сырья (бензина, дизельного топлива, керосина, мазута) важно качественно удалять содержащиеся в составе сернистые и азотистые соединения. При дальнейшем использовании загрязненного топлива, например, в транспортных двигателях, котельных установках и тепловых электростанциях, сгорание серы и азота приводит к образованию вредных веществ и попаданию выбросов в атмосферу. Это способствует усилению парникового эффекта и ухудшению экологической ситуации. Поэтому очистка нефтяных фракций от примесей – одна из главных задач нефтеперерабатывающих предприятий.

Выполняют ее с помощью каталитического реактора – стальной колонны, заполненной катализатором. Это ключевой элемент, который в ходе химической реакции отделяет опасные соединения и превращает их в безвредные – сероводород и аммиак. Катализатор представляет собой гранулы или микросферы, обычно выполненные из оксида алюминия с добавлением кобальта, никеля, вольфрама или молибдена. Такие материалы используют не случайно – оксид алюминия работает как пористая основа, задерживающая молекулы нефти, а каждая из добавок по-своему эффективна для того или иного типа загрязнения, например, для простых или сложных сернистых соединений.

Также одним из главных компонентов является водород, который активирует химическую реакцию между веществами. Так, в процессе очистки нефтяное сырье смешивают с водородом, нагревают до высоких температур и пропускают через катализатор сверху вниз. В результате происходит фильтрация нефти, расщепление крупных молекул на мелкие и получение более чистого ценного топлива.

Если с обычной легкой нефтью традиционные каталитические установки справляются, то с тяжелой нефтью, доля которой в РФ составляет около 34% от извлекаемых запасов, – нет. Помимо серы и азота, она содержит в составе микроэлементы различных металлов (ванадий, никель, железо, хром и другие) и сложные высокомолекулярные соединения – асфальтены. Они физически забивают поры катализатора, из-за чего он быстро теряет свою эффективность. «Забитый» металлами и асфальтенами, он не может качественно выполнять свою основную задачу – удаление серы. Это требует его частой регенерации или замены, что ведет к большим эксплуатационным затратам и простоям установки.

В качестве решения ученые Пермского Политеха предлагают разделить традиционный процесс гидрообессеривания на две стадии с поочередным использованием двух разных катализаторов, каждый из которых выполняет свою функцию. Подход позволяет оптимизировать процесс, повысить степень очистки и продлить срок службы устройства.

– На первой стадии используется катализатор на основе оксида алюминия с добавлением молибдена и кобальта, так как эти материалы механически прочные и устойчивые к загрязнениям. Он принимает на себя основной удар и удаляет до 90% металлов (например, ванадий и никель) и асфальтенов, тем самым значительно снижая нагрузку на следующий катализатор. Далее поток сырья поступает на вторую стадию, где уже происходит глубокое удаление серы и азота. Здесь эффективно устройство на основе сульфидов никеля и вольфрама, которые обладают высокой активностью по отношению к этим соединениям. Благодаря предварительной очистке на первой стадии, второй катализатор работает лучше и дольше сохраняет активность, – объясняет Макар Ромашкин, доцент кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ, кандидат технических наук.

Реализация процесса именно в два этапа повышает эффективность удаления серы до 99%, а ее выход в конечном продукте достигает сверхнизких значений – всего 10 частей на миллион. Кроме того, двухстадийный реактор увеличивает срок службы катализатора и снижает частоту его регенерации на 30–40%, так как первое защитное устройство предотвращает быстрое засорение второго металлами и асфальтенами.

– Также наша технология оптимизирует температурный режим процесса, так как его разделение на два этапа позволяет лучше контролировать температуру в каждой зоне реактора. Ее перепад между стадиями составляет 20–40 °C, что предотвращает перегрев и дезактивацию катализатора, – рассказывает Данил Казанцев, магистрант кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ.

Эксперты отмечают, что предлагаемый способ требует дополнительных капитальных затрат. Однако они компенсируются за счет увеличения срока службы катализатора и уменьшения затрат на его регенерацию и замену. Подход способствует снижению общих эксплуатационных расходов на процесс гидрообессеривания, а также повышению качества и, соответственно, стоимости конечного продукта. Так как чем меньше в дизельном топливе содержание серы, тем выше его рыночная стоимость.

Внедрение двухступенчатых реакторов становится стратегически важным для нефтеперерабатывающей промышленности в условиях ужесточения экологических норм и роста доли трудноперерабатываемой тяжелой нефти. Разработка ученых Пермского Политеха способствует созданию более экономичных и экологичных производств будущего.

Объем мирового рынка аддитивного производства растет с каждым годом и на 2024 год оценивается в 3,56 млрд долларов. 3D-печать широко применяется в аэрокосмической, автомобильной, строительной и медицинской отраслях. Технология позволяет создавать легкие и прочные изделия разнообразной формы путем «выращивания» материала слой за слоем на 3D-принтере. Однако прочность получаемого продукта во многом зависит от направления печати, например, вертикального или углового. Заранее это предсказать сложно. Чтобы понять, при каких условиях тот или иной материал получается качественнее, из него создают множество дорогостоящих тестовых образцов и для каждого проводят долгие различные проверки. Ученые Пермского Политеха разработали новый метод экспресс-оценки, который вдвое сокращает расход материала и ускоряет испытания с месяца до нескольких дней. Теперь можно быстрее и дешевле определить устойчивость будущих деталей к циклическим нагрузкам, что критически важно для повышения безопасности конструкций в высокотехнологичных отраслях.

На изобретение получен патент. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Аддитивное производство постепенно становится ключевой технологией в промышленности. Это процесс послойного создания детали из пластика, металла или композита по цифровой 3D-модели. С его помощью можно изготавливать изделия любой сложной формы с минимальными отходами, при этом легкие и прочные. Такие свойства особенно востребованы в аэрокосмической, оборонной, энергетической, нефтегазовой и медицинской отраслях, где используется для изготовления деталей двигателей, корпусов, турбин, трубопроводов, а также индивидуальных имплантов и протезов.

3D-принтер создает изделие, послойно накладывая материал друг на друга. Направление такой печати может быть разным – 90, 45, 60 градусов и т.д. Это влияет на итоговые свойства продукта, в том числе способность выдерживать большие нагрузки. Проблема в том, что предсказать, какой угол печати даст минимальную прочность, невозможно. Поэтому, перед запуском в эксплуатацию, инженерам приходится делать множество тестовых образцов под разными углами и испытывать их на специальных стендах, имитируя реальные условия.

Подобные исследования необходимы и снижают риск разрушения критических элементов при эксплуатации. Однако это крайне дорогой и долгий процесс, требующий большого количества дорогостоящего материала. Для проверки каждого направления печатают 4-6 стандартных образцов. Их поочередно устанавливают в специальную испытательную машину и подвергают нагрузкам до полного разрушения, тем самым проверяя на растяжение, сжатие, изгиб, твердость, выносливость и многие другие факторы. Этот процесс только для одного образца занимает более 10 часов. В среднем, полноценные испытания материала могут отнимать от пары недель до месяцев, что требует развития новых экспресс методов оценки свойств аддитивных материалов.

Ученые Пермского Политеха разработали новую методику экспресс-оценки прочности, которая в 3 раза сокращает время проверки 3D-печатных материалов по сравнению с классическим способом. Вместо множества стандартных образцов эксперты предлагают использовать одну уникальную конструкцию в виде колеса. С ней можно проверить прочность сразу в четырех направлениях, что значительно экономит время и деньги.

– Новый тип конструкции представляет собой колесо, в центре которого находится одно круглое отверстие, а по окружности симметрично расположены еще восемь в форме равнобедренных трапеций. Образец печатают из того же материала и на том же оборудовании, что и будущие детали, устанавливают в испытательной машине и подвергают циклическим нагрузкам (многократному изгибу). Она одновременно нагружает все восемь рабочих поверхностей – перемычек между отверстиями, до их разрушения. По появляющимся деформациям можно определить, где материал слабее всего. Направление, где деталь сломалась после наименьшего числа циклов испытания, и есть самое слабое и опасное, – поделился Артем Ильиных, доцент кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ, старший научный сотрудник Центра экспериментальной механики, кандидат технических наук.

Ученые отмечают, что такая форма образца в виде колеса позволяет тестировать долговечность материала сразу в четырех различных направлениях за одно испытание. При этом в два раза сокращая количество образцов по сравнению с традиционными методами. Это значительно экономит затрачиваемые материалы и уменьшает время испытаний с нескольких недель до 1-7 дней.

Предлагаемая идея эффективна для всех отраслей, использующих 3D-печать. Например, при производстве костных имплантатов из композитов, которые при эксплуатации должны выдерживать высокие нагрузки: перед запуском продукта на рынок можно напечатать тестовое «колесо» из того же материала и проверить его прочность одновременно с разных сторон. Это поможет за короткий срок выбрать оптимальные параметры печати для создания более надежного изделия.

Применение нового типа конструкции дает возможность точно определить, в каком направлении печатать деталь нельзя, так как она быстро сломается под нагрузкой, а в каком – можно, чтобы она прослужила долго. Метод позволяет быстро и достоверно оценить надежность 3D-печатного материала.

Разработка ученых ПНИПУ обеспечивает экспресс-оценку свойств аддитивной конструкции, а также снижение стоимости испытаний за счет количества используемых ресурсов. Теперь можно без проведения долгих проверок корректировать параметры печати, чтобы избежать опасных направлений в готовых изделиях.