Студенты Томска воплощают свои мечты, придумывают курьеры-беспилотники и поезда на крыльях

Самые смелые и, может быть, даже безумные идеи можно реализовать, если не бояться и работать. Так думают студенты физико-технического факультета, которые под руководством доцента ФТФ Евгения Дьяченко разрабатывают крылатые поезда и программируют мультикоптеры для службы доставки.

– Студенчество – такой период, когда еще не обременен восьмичасовым рабочим днем и ипотекой, как раз есть время на реализацию самых смелых идей, – говорит Евгений Дьяченко. – А в рамках университета можно найти ресурсы для этого: консультации от лучших умов, оборудование, финансирование от различных конкурсов и фондов.

Идея номер один
– прикрепить к каждому вагону высокоскоростных поездов по два крыла. Таким образом можно снизить вес поезда и, соответственно, сэкономить затрачиваемую энергию.
Эльмир Сайфуллин учится еще только на втором курсе ФТФ ТГУ. Прошлой осенью он первый раз в жизни выступал на студенческой конференции, и доклад вызвал широкое обсуждение.
Слушатели были немного шокированы и сомневались в правдоподобности проекта: поезд с крыльями – это что-то из области авангарда! Какое практическое значение он может иметь, насколько реально его сделать? И главное – зачем?
– При движении поезда под действием набегающего потока воздуха в крыле образуется подъемная сила, которая уменьшает вес поезда. Вес тела – это сила, с которой оно действует на опору. В данном случае опора – это рельсы. Под действием подъемной силы давление на опору уменьшается. Соответственно, уменьшаются затраты электрической энергии, так как количество затрачиваемой энергии зависит от веса…
Эльмир показывает рисунки и формулы в распечатанном тексте доклада. Экономия электроэнергии – основная цель работы второкурсника. Крылья он хочет прикрепить к крыше поезда, по два на каждом вагоне.
– Помимо подъемной силы, крыло создает силу сопротивления, поэтому для того, чтобы оценить, насколько оно все-таки эффективно, мы используем аэродинамическое качество крыла. Это отношение подъемной силы к сопротивлению. В нашем опыте этот коэффициент оказался приблизительно равен 15 – то есть, подъемная сила в 15 раз больше, чем сила сопротивления. Это хороший результат, крыло полезное, – улыбается Эльмир.
Расчеты второкурсник проводит для высокоскоростных поездов типа «Сапсана», которые движутся со скоростью 200-230 километров в час. По подсчетам Эльмира, крылатые поезда будут тратить на три-четыре процента меньше электроэнергии, чем сейчас. Это десятки миллионов рублей в год. Причем стоить крылья будут немного – чтобы снабдить ими состав в десять вагонов, придется потратить всего около 200 тысяч долларов. Уже через неделю после начала использования крылья должны окупиться.
Вычисления пока приближенные, сейчас Эльмир уточняет расчеты, а позже планирует заняться работой над устойчивостью поезда: если переусердствовать с крыльями, состав может стать менее устойчивым на рельсах. Но конечная цель работы второкурсника – это заинтересовать проектом железнодорожные компании. Для этого нужно еще много работать. Но Эльмир уверен, что доведет проект до конца.
– В прошлом году, когда я еще только начинал интересоваться этой темой, проект был для меня заоблачным, я не мог толком представить, как это будет выглядеть. Но уже через четыре месяца все стало проясняться. Это мечта, которая превращается в реальность.

Поезда и их крылья
– При движении поезда под действием набегающего потока воздуха в крыле образуется подъемная сила. Под действием подъемной силы давление на опору уменьшается. Соответственно, уменьшаются затраты электрической энергии, так как количество затрачиваемой энергии зависит от веса…
Разработчик проекта Эльмир Сайфуллин показывает рисунки и формулы. Экономия электроэнергии – основная цель работы второкурсника. Расчеты он проводит для поездов типа «Сапсана», которые движутся со скоростью 200-230 километров в час. По прогнозу, крылатые поезда будут тратить на три-четыре процента меньше электроэнергии, чем нынешние, что позволит сэкономить десятки миллионов рублей в год.

Идея номер два
Вы что-то заказываете в интернет-магазине. Например, новые кроссовки. Оформляете заказ, оплачиваете товар. А минут через пятнадцать выходите на крыльцо своего дома. Рядом приземляется небольшой беспилотный летательный аппарат – мультикоптер. Он «ставит» рядом с вами коробку с кроссовками и улетает.
Перевозить кроссовки мультикоптеры, возможно, начнут уже этим летом. По крайней мере, такую амбициозную задачу поставили себе третьекурсники ФТФ Евгений Руденко, Евгений Редькин и первокурсник СибГМУ Марк Дрыга.
Ребята работают над проектом совместно с несколькими московскими фирмами и институтом в Черноголовке. Коптеры студенты хотят приобретать уже готовыми, но устройства нужно будет «правильно» запрограммировать, снабдить держателем и сделать так, чтобы они заряжались с помощью электромагнитных волн.
– Сейчас существует два вида управления коптерами: по сетям Wi-Fi и с помощью радиопульта. Мы запускаем систему управления через сеть GSM, – рассказывает Евгений Руденко. – Этим можно расширить масштаб полета коптера – мы планируем, что устройство будет перемещаться в пределах МКАДовского кольца, диаметр которого около 30 километров.
У ребят уже есть потенциальный покупатель – московский интернет-магазин спортивных товаров. Поэтому первые полеты коптеров студенты планируют провести в Москве. Устройство будет иметь размер примерно 60х60 сантиметров и сможет поднимать предметы весом до 20 кг. Летать коптер сможет на высоте 200-300 метров со скоростью 60 километров в час.
– Маршрут и высоту полета будет высчитывать программа, – объясняет Руденко, – в зависимости от того, над какими зданиями придется пролетать коптеру.
Подзаряжаться устройство сможет прямо во время полета – с помощью электромагнитных волн. Подобные способы зарядки уже есть, говорят ребята, например, у электромобилей, но нужно уже имеющиеся разработки приспособить для коптера. Еще одно нововведение – это держатель. Студенты хотят сделать его универсальным, чтобы использовать для разных ситуаций, можно, например, прикрепить к коптеру тепловизор, который будет отслеживать лесные пожары, или видеокамеру.
– Сейчас популярна фото– и видеосъемка с коптеров, но чтобы прикрепить камеру, нужно несколько электроприводов, гироскопов, – рассказывает Марк Дрыга. – Мы стараемся все упростить, облегчить, чтобы устройство потребляло меньше электричества.
У студентов ФТФ есть серьезные конкуренты – известный интернет-магазин «Amazon» в 2018 году планирует начать доставку товаров с помощью мультикоптеров. Если томским ребятам удастся запустить коптер уже этим летом, они станут первыми. Но для этого нужно решить еще массу задач, причем не только технологических: неизвестно, как с правовой точки зрения классифицировать эти устройства. Вроде бы это просто сложная игрушка, но если она пролетает над городом и весит больше 20 кг – это уже что-то более серьезное. А что именно – юристы сказать не могут.
– Но это все равно появится, рано или поздно, у «Амазона» или кого-то еще, но это будет, – утверждает Марк. – Конечно, хотелось бы, чтобы первыми были мы.

Что такое мультикоптеры?
Небольшие беспилотные летательные аппараты – мультикоптеры – разрабатывались еще в середине прошлого века, когда только появлялись вертолеты. Эти устройства довольно просты, имеют несколько винтов, которые движутся в разных направлениях. В последние годы коптеры стали часто использовать в любительском моделировании и при аэро– и фотосъемке. Управляют мультикоптерами с помощью Wi-Fi или радиопульта, поэтому на дальние расстояния они летать не могут.


P.S.
– Да, если «выстрелит» – это будет круто. А если не «выстрелит», что плохого? Уж точно не будет хуже, чем в муках написанная банальная курсовая работа или диплом, который сразу после защиты выкидывается в урну и из головы, – считает Евгений Дьяченко. – Человек сможет добиться большого успеха в жизни, только если он будет делать что-то захватывающее, нечто такое, что кажется другим нереальным.

Марина Сенинг