От научной идеи до промышленной технологии: как ученые помогают бизнесу в импортозамещении

Науку часто представляют как нечто далекое от повседневной реальности: ученые столетиями кропотливо добывают фундаментальные знания и переворачивают наше представление об устройстве мира. Это важная задача для научного сообщества, но не единственная. Многие исследователи активно занимаются прикладными разработками, чтобы принести пользу реальному сектору экономики в кратчайшие сроки: гипотеза, которая вчера тестировалась в лабораториях, завтра может стать готовой промышленной технологией.

Для развития эффективной кооперации между российской наукой и производственными предприятиями 9 апреля 2010 г. Правительство Российской Федерации утвердило постановление № 218. Его цель — стимулировать бизнес к использованию потенциала российских высших учебных заведений и научных учреждений для развития наукоемкого производства. Суммарный объем финансирования в 2010–2022 годах со стороны государства составил более 65 млрд рублей, со стороны компаний реального сектора экономики — 79,5 млрд рублей.

Справка: Постановлением предусмотрена возможность выделения субсидий производственным предприятиям сроком от 1 до 3-х лет. Организация нового высокотехнологичного производства осуществляется за счет собственных средств предприятия. При этом не менее 20 % указанных средств должно быть использовано на научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы. Выделение субсидий происходит по результатам открытого публичного конкурса, который организует Минобрнауки России. Также Министерство занимается мониторингом проектов и оценивает результативность их реализации.

По данным Минобрнауки России, около трети всех поддержанных проектов направлены на решение проблем импортозамещения, многие из них обладают определенным экспортным потенциалом. О трех таких разработках — в нашем материале.

«Арктический автобус» с пользой для пассажиров и без вреда для природы

В рамках 218 постановления научный коллектив Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) разрабатывает «Арктический автобус» по заказу автозавода «Урал». Новая машина предназначена для безопасной перевозки пассажиров и транспортировки грузов в районах со слабо развитой дорожной сетью в условиях низких температур. На создание конструкторской документации по проекту Минобрнауки России направило 240 млн рублей. Еще 250 млн рублей инвестировало предприятие.

«Арктический автобус» сочетает высокую проходимость и экологичность — машина легко проедет по бездорожью, не повреждая почву. На автобусе установлены широкопрофильные шины низкого давления для мягкого и плавного движения по снегу и слабонесущим грунтам. В условиях Крайнего Севера важно не повреждать растительный слой: здесь след от колесной техники восстанавливается порядка 30 лет.

По словам ученых, их разработка соответствует зарубежным аналогам из Канады и стран Скандинавии. Руководитель проекта, директор НИИ «Опытное машиностроение» ЮУрГУ Рамиль Закиров рассказывает, что с импортозамещением технического наполнения у коллектива не возникло проблем. К примеру, для нового транспорта подошли шасси, которые уже производит «Урал».

«С импортозамещением ряда других комплектующих, например с обивкой салона, действительно, возникли сложности. Сейчас прикладываются всевозможные усилия, которые уже дают плоды: налаживается успешный переход на отечественную стратегию производства», — добавляет ученый.

В начале 2022 года опытный образец автобуса уже прошел первые испытания в Якутии. К июню этого года ученые рассчитывают закончить сборку доработанной версии и приступить к этапу ходовых испытаний. Серийное производство планируется начать в 2024 году.

Руководитель проекта подчеркивает, что ученым важно видеть востребованность результатов исследований в реальном секторе. «Наука без реального сектора экономики — это не наука. И фундаментальная, и прикладная наука должны работать на экономику. Использование наработок ученых, внедрение их в производство, коммерциализация — главный козырь любого университета», — считает Рамиль Закиров. 

«Арктический автобус» – совместная разработка научного коллектива ЮУрГУ и специалистов автозавода «Урал» / Евгений Загоскин

Инновационный огнеупорный бетон за два года

Производить огнеупорные материалы высокого качества без единого импортного компонента позволят разработки ученых Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ «БелГУ»), выполненные по заказу ЗАО «Производственно-коммерческая фирма «НК».

Как пояснил руководитель проекта, профессор НИУ «БелГУ» Михаил Трубицын, до недавнего времени ведущие отечественные заводы делали высококачественные огнеупорные композиты бетонного типа из импортных сырьевых компонентов. Две основные составляющие для производства таких композитов — особо чистый высокоглиноземистый цемент (ВГЦ) и высокодисперсный реактивный альфа-глинозем — закупали, как правило, во Франции и Германии. Когда в 2022 году такие компоненты попали в санкционный список, под угрозой стагнации оказалась целая отрасль.

Ключевой находкой в разработанной технологии создания теплотехнических композитов нового поколения Михаил Трубицын называет замену значительной части ВГЦ на активированный высокодисперсный α-оксид алюминия. Цемент твердеет при взаимодействии с водой, и ее молекулы остаются в составе цементного камня. При дальнейшем нагреве до 600–800 ºС структура, содержащая химически связанную воду, начинает разрушаться, что ведет к потере механической прочности материала и уменьшению его плотности. Когда ученые ввели в состав активированный оксид алюминия, температура плавления которого достигает 2040 °С, уровень прочности материала повысился, улучшились его огнеупорные характеристики.

Кроме того, в рамках сотрудничества с российской компанией, которая также производит специальные добавки — интенсификаторы помола, ученые смоги сократить производственный цикл получения активированного оксида алюминия в четыре раза, с 24 до 8 часов.

Промышленные партии огнеупорного бетона уже выпускаются на предприятии, к концу апреля будет изготовлено 500 тонн новой высокотехнологичной продукции. От начала исследований до внедрения разработки прошло всего два года.

«Когда решаемые научные задачи изначально инициируются конкретными проблемами реального сектора, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы ученых вуза приобретают ярко выраженную практическую направленность. Существенно сокращается продолжительность процесса воплощения научной разработки в промышленную технологию», — отметил Михаил Трубицын.

На предприятии ЗАО «Производственно-коммерческая фирма «НК» налажен выпуск цемента по новой технологии, разработанной учеными НИУ «БелГУ» / Елена Подгорная

Мехатронные модули для космических аппаратов, помогающих в освоении Мирового океана, Арктики и Антарктики

Специалисты Балтийского государственного технического университета (БГТУ) «ВОЕНМЕХ» имени Д. Ф. Устинова вместе с ведущим спутникостроительным предприятием страны АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» разрабатывают многофункциональные мехатронные модули. Они предназначены для объектов авиационно-космической техники, которая помогает в освоении и использовании Мирового океана, Арктики и Антарктики. Модули создаются для импортозамещения устройств швейцарского, американского и норвежского производства и значительно превосходят по характеристикам существующие отечественные разработки.

Мехатронные модули представляют собой управляемые приводы вращательного движения, предназначенные для создания систем наведения и позиционирования объектов авиационно-космической техники. В их числе — солнечные батареи, крупногабаритные антенны, манипуляторы, применяемые на космических аппаратах. Модульность конструкции позволяет легко модифицировать разработанные приводы под заданные технические требования путем замены основных функциональных блоков.

Устойчивое информационное обеспечение всех составляющих арктической инфраструктуры делает поиск и разведку полезных ископаемых эффективнее.

«Основным отличием наших модулей является применение новых конструктивно-компоновочных схем, материалов и технологий. Уникальность заключается в обеспечении высокой нагрузочной способности, точности позиционирования, скорости позиционирования при малых габаритных размерах и массе. Модульная конструкция позволяет быстро, эффективно, экономично применять разрабатываемые мехатронные модули при проектировании космического аппарата, благодаря чему снижается трудоемкость и время подготовки космического аппарата от стадии проекта до готовности к выводу на орбиту», — отметил разработчик Олег Желтышев, инженер опытно-конструкторского бюро БГТУ «ВОЕНМЕХ».

Экспериментальные образцы мехатронных модулей уже произведены, их серийный выпуск намечен на 2024 год. В проекте задействованы как опытные специалисты, так и студенты.

«Благодаря участию в выполнении работ молодых ученых, специалистов, студентов, повышается уровень подготовки будущих выпускников, растет квалификация сотрудников учебных, научных и промышленных организаций. Практический опыт выполнения научных работ и прикладных задач, а также внедрение результатов работ стимулируют молодых ученых активно участвовать в научно-технической и инновационной деятельности», — подчеркнул Константин Иванов, ректор БГТУ «ВОЕНМЕХ».

Мехатронные модули для объектов авиационно-космической техники / пресс-служба БГТУ «ВОЕНМЕХ»

(Научные) кадры решают все

Бизнесу участие в реализации 218 постановления помогает развивать собственное производство и привлекать к себе высококвалифицированные кадры. За 13 лет реализации проектов в рамках постановления научные коллективы получили 1,9 тыс. патентов и вместе с индустриальными партнерами произвели продукцию на сумму 948 млрд рублей.

Большое внимание при этом уделяется поддержке и карьерному продвижению талантливых молодых ученых. За эти годы более 7,8 тыс. молодых исследователей и более 8,4 тыс. студентов и аспирантов внесли свой вклад во внедрение научных знаний в производственную практику. По данным Минобрнауки России, в среднем доля исследователей в возрасте до 39 лет в научных коллективах, работающих по 218 постановлению, составляет 63 %.

В 2010–2022 годах на предприятиях было создано 9,2 тыс. рабочих мест, в том числе более 6,5 тыс. для молодых специалистов, из которых 40 % уже занимают бывшие студенты, аспиранты и ученые из вузов-партнеров.