Пример ассиметричного решения или более простого решения сложных инженерных задач

Даю следующий пример.Американцы вложили,не знаю,сколько миллионов или миллиардов долларов в НИОКР и создали уникальный и первый робот-хирург.Запустили его в массовое производство,он доказал свою супер-эффективность и надежность неоднократно,настоящий шедевр высокотехнологичного приборостроения,знаменитый робот-хирург «Да Винчи».Типичный пример классического наукоемкого подхода.Стоимость робота: до четырех миллионов долларов.

 © upload.wikimedia.org

 © drkostov.com

РТС Комплекс Да-Винчи

Как российские ученые нашли решение этой сложной задачи,причем ассимитерично и по советскому,самое важное:российкий робот-хирург пока на уровне испытаниях с животными и манекенами,но с одинаковым эффектом хирургического вмешательства.Без лишних и сложных манипуляторов,комплектующих,электронных систем,ПО и пр., наша система робота-хирурга скажем прямо -на уровне детского конструктора :)

 © www.edurus.ru

Наверно и он использует иностранные комплектующие,но самое важное они сведены к минимуму,а его цена будет на порядок дешевле нежели своего высокотехнологичного и наукоемкого собрата из Америки.То есть российский робот гипотетически будет доступен для каждого медцентра,он простой в изготовлении,практичен и мобилен,он пердназначен для бедных больниц и стран,а они большинство в нашем мире.

 © cdn.tvc.ru

 © i.doctorpiter.ru

 © journals.eco-vector.com

Видеорепортаж где показан манипулятор и опытное функционирование нашего робота

©Видео с youtube.com/ https://www.youtube.com/embed/Op7Q2qAt7ko

Детали уникальной операции: свинка Роза — первый пациент российского робота-хирурга

©Видео с youtube.com/ https://www.youtube.com/embed/alP9_CMI-b4

Конечно российский проект вряд ли получит продолжение.Хотя создатели уже сконструировали российский робот-хирург для сердечно-сосудистых операций.Сайт разработичка из РАН не открывается,наверно государственное финансирование прекращено,мол скажут:нам не нужно такое импортозамещение,ведь стыдно для наших чиновников и некоторых наших сограждан развивать подобного «трэша»,все отечественное это «плохо».

Наверно чиновники профинансируют разработку некого полуфабриката,с иностранными робототехническими манипуляторами и опять не запустят на конвейер.

А для меня это отличный пример демонстрации нестандратного,простого и я бы сказал ассиметричного решения вызовов сложных инженерных задач и потребностей перед нами и нашей страны,в условиях конечно ресурсного дефицита.Наш уровень разделения труда очень узкий,финансирование НИОКР в России по сравнению с Западом на порядок меньше,а и наш рубль не мировая валюта,к сожалению,чтобы прилечь лучшие инженеры и специалисты со всего мира,и производить любые товары при этом в больших количествах-очень сложное задание перед Россией,поэтому нужны подобные нестандартные решения и хитрости нашей инженерной мысли,думаю это немало.

Более того,с точки зрения многокритериальной оптимизации, наш проект очень полезен и эффективен,ибо с одной стороны он доступный, дешевый и простой в изготовлении,а с другой по заявлению разработчиков достигает аналогичным образом поставленные перед нем цели.Локальный максимум я бы сказал.

Разработчик российского робота-хирурга: Институт конструкторско-технологической информатики РАН

Зы.А неужели ракета Гагарина и мощный модульный комплекс РН «Энергия» не исходили из того же самого принципа технологической простоты и нестандартности,и несмотря на все -выполнение любой ценой заявленных целей были основным критериям,по сравнению конечно с огромными и бесчисленными научными достижениями американских мегаракет и кораблей-чудо технической мысли человечества.Вполне объективно, сравниваться с ними невозможно и бесполезно.

Миф конечно,но принцип один и тот же : «НАСА потратили миллионы на разработку ручки, которая писала бы в космосе, а советские космонавты просто использовали карандаш.»

Другой пример: строительство бетонных долговечных дорог,автобанов в США и Европе и вероятность строить такие автобаны и в России

У американцев есть такие суперамхины высокотехнологичного класса для укладки бетонных дорог,аэродромных полос и пр. Они их выпускают.Укладки толстого и ровного количества бетона с очень высокой производительностью техники и труда.Одна такая машина укладывает 1 км. длиной и 7 метров шириной в одной смене рабочих.

 © blog.udot.utah.gov

 © atlantalimited.in

 © dmt55mxnkgbz2.cloudfront.net

 © cdn.forconstructionpros.com

 © lh4.googleusercontent.com

Наше более простое и ассиметричное решение:Оно впрочем тоже американская технология.

Укладка дорог и автобанов из железобетонных плит ,производимых на заводах ЖБИ,а сверху укладывается тонкий слой асфальта для выравнивания дорожного полотно и ровности покрытия для автомобильного движения.Таким образом экономится очень много асфальт и битум.

Марсель Бикбау автор технологии

 © time-innov.ru

Рис. 1. Дорожная плита из преднапряженного бетона: 1 — продольные сквозные каналы; 2- поперечная преднапряженная арматура, 3-шпунтованные боковые грани (торцы) плит.

 © qespavements.com

 © super-slab.com

 © precast.org

 © researchgate.net

О строительстве магистралей с новой технологической основой

М.Я.БИКБАУ, генеральный директор ОАО «Московский ИМЭТ»

Современное строительство транспортных магистралей, интенсивно строящихся и эксплуатируемых во всем мире, отличается основной статьей затратности — необходимостью создания сплошного материалоемкого несущего основания, на которое непосредственно опирается полотно автомобильной дороги или рельсовый путь. Особенно возрастает стоимость основания магистралей при строительных работах на слабых, обводненных грунтах и в болотистых местностях, тем более — в условиях вечной мерзлоты и пересеченного рельефа, а также городских условиях. В этих случаях приходится добывать, перевозить и укладывать в основания дорог сотни тысяч тонн глины, песка и щебня.

Такие затраты многократно возрастают при строительстве эстакад, мостов, транспортных развязок, а также — аэродромных полос и различных инженерных сооружений.

Можно ли уйти от колоссальной материалоемкости и трудозатрат при создании оснований транспортных магистралей?

Да! Российские ученые и инженеры развивая отечественные достижения и мировой передовой опыт считают возможным радикальное упрощение оснований магистралей за счет эффективного применения длинномерных несущих конструкций.

Такие длинномерные несущие конструкции, применяемые в мостостроении, при строительстве автодорог, верхнего строения пути железных дорог, аэродромных покрытий и инженерных сооружений, могут изготавливаться на многочисленных заводах ЖБИ в виде преднапряженных плит (рис 1) или крупногабаритных пустотелых конструкций (рис 2). При создании несущего основания ( полотна ) магистралей плиты или пустотелые конструкции стягиваются стальными канатами (технология пост-натяжения) в длинномерные конструкции (рис 3 и рис 4).

Фото © time-innov.ru

Рис. 2. Крупногабаритный пустотелый железобетонный элемент для строительства сборной дорожной эстакады.

Фото © time-innov.ru

Рис. 3 .Мост Конфедерации — трасса из крупногабаритных железобетонных элементов, стянутых стальными канатами, в Канаде.

Фото © time-innov.ru

Рис. 4. Разрез по длине эстакады из сборных крупногабаритных железобетонных конструкций, опирающихся на колонны-быки со стальными напряженными стягивающими канатами, закрепленными в анкерах и промежуточных опорах. Технология пост-натяжения(1). Обозначения на рисунке.

В 60-70 годы прошлого века в нашей стране получило распространение строительство автомобильных дорог с цементобетонными покрытиями ,многие из которых служат до настоящего времени .

 © upload.wikimedia.org

Опыт США

 © wg-d.de

В России накоплен значительный объём и богатый опыт в области строительства и эксплуатации долговечных цементобетонных покрытий. Разработаны федеральные нормы и правила проектирования и строительства цементобетонных покрытий и оснований по различным технологиям бетонирования: в рельсоформах, в скользящих формах, методом укатки виброкатками и другие. Фактические сроки службы цементобетонных покрытий зачастую превышают нормативные (20 — 25лет), достигая 30 — 40 и более лет (2). Ведущие специалисты- дорожники считают необходимым массовый переход при строительстве дорог от применения асфальтобетона к цементнобетонным покрытиям ,оправданный прежде всего меньшей затратностью на ремонт и эксплуатацию дорог.

 © theconstructor.org

Асфальтобетон- материал, в основном, применяемый для дорожного строительства в России, многократно уступает современному цементнобетону по всем показателям:

— по прочности и способности нести большие нагрузки;

— по водо — и морозо-стойкости;

— по истираемости;

— по долговечности;

— по технологичности (плиты из асфальтобетона не производят в связи с низкой прочностью материала);

— по стойкости против образования «колейности» на трассах;

— по ремонтопригодности.

На большей части территории России,однако, климат затрудняет и ограничивает применение технологий монолитного строительства автомобильных дорог с цементобетонным покрытием, делает его сезонным. В России накоплен также положительный опыт применения железобетонных плит для, практически всепогодного, монтажа сборных дорожных и аэродромных покрытий (3) ,характеризовавшийся единственным недостатком — осадкой кромок соседних плит, вызывающих их быстрый износ в месте стыка плит. Этот недостаток сегодня легко устраним .Оптимальное решение задач дорожного строительства — широкое внедрение технологии применения цементобетонных дорожных одежд по системе «ИМЭТСТРОЙ», включающей ускоренный монтаж преднапряжённых железобетонных плит заводского изготовления на упрощённое дорожное основание со стягиванием плит стальными канатами в длинномерные несущие конструкции — пакеты по технологии пост-натяжения на бетон .

Для высококлассных и долговечных автомобильных дорог

По разработанной технологии (5), дорожные железобетонные преднапряжённые плиты изготавливаются на заводах ЖБИ и доставляются к месту монтажа полотна дороги.Плиты снабжены сквозными каналами в средней части диаметром 15 — 25мм, ориентированными вдоль полотна (и поперёк, при строительстве широкополосных дорог), а также шпунтованными боковыми гранями или ровными гранями с посадочными гнёздами для амортизаторов.

Наличие сквозных каналов и шпунтованных граней позволяет стягивать такие плиты вдоль полотна в пакеты из 10 — 15 плит, стыкуемых шпунтованными гранями или с помощью амортизаторов, одеваемых на стальные канаты.

Разложенные на основании полотна железобетонные плиты укладываются на слой песка толщиной 15- 20 см, покрытый полиэтиленовой плёнкой, на упрощённом основании в виде призмы сформированной из грунта. Стальные канаты, защищённые от климатических воздействий, натягивают усилием от 5 до 25 т (в зависимости от количества плит и длины пакета) на каждый канат, а концы стальных канатов закрепляются клиновыми анкерами в специальных крепёжных пустотах в плитах, которые после этого омоноличиваются бетоном. Готовое железобетонное основание автомобильной дороги может быть покрыто слоем асфальта или литого мелкозернистого асфальтобетона толщиной 30 — 50мм.

Вспучивание грунта под такими одеждами дорог не имеет значения в связи с работой пост-натяженных длинномерных пакетов плит как единого диска, в этом случае вспучивание и деформации грунта могут вызвать незаметное перемещение вверх всего покрытия в данном участке без каких — либо последствий для состояния трассы.

Система пост-натяжения стальными канатами изделий из бетона в строительстве дорог, аэродромов, мостов, эстакад и перекрытий жилых и гражданских зданий и других сооружений проверена мировой практикой и полностью себя оправдала в развитых странах, как лучшая мировая технология. Сегодня эта технология в России используется мостовиками, она применяется на специальных объектах и начинает распространяться в строительстве.

Себестоимость дорог по новой технологии, в среднем, в два раза ниже, чем асфальтобетонных, так как радикально сокращаются затраты на подготовку оснований автомобильных дорог, не выкапываются, не грузятся, не перевозятся, не разравниваются, не уплотняются огромные объёмы грунта, песка и щебня.

Помимо ускоренного процесса, строительство по новой технологии сборных дорог даёт повышенный срок службы покрытий. Во-первых, плиты изготавливаются под контролем в заводских условиях и имеют гарантированное высокое качество. Во-вторых, благодаря пред- и пост — натяжению ,предотвращается растрескивание плит. Это сокращает, а то и полностью устраняет образование ям и выбоин от большегрузных машин, мороза, дождей во время расчётного срока службы дорог.

Преднапряженные железобетонные плиты и крупногабаритные пустотелые конструкции для строительства магистралей по новой технологии нужно изготавливать из бетонов с водопоглощением не более 3% масс., водонепроницаемостью не ниже W 12, с маркой по морозостойкости не ниже 300 циклов, а по прочности — не ниже В 40. Такие бетоны обеспечат долговечность автодорог не меньше чем на 50-100 лет. Для производства таких бетонов в России разработана и освоена уникальная технология механохимически активированного цемента ( 6), которая позволяет радикально повысить качество бетона при снижении расхода цемента, улучшить свойства и долговечность бетонных изделий, одновременно переработав малоиспользуемые отходы — горы (миллиарды тонн) зол, шлаков и природных мелкозернистых песков в преднапряженные железобетонные плиты и крупногабаритные пустотелые конструкции для высококлассных и долговечных дорог на существующих в России сотнях предприятиях сборного железобетона работающих ,сегодня, практически, только на треть мощности.

Достоинства предлагаемой дорожной строительной системы ИМЭТСТРОЙ

-ускорение строительства автомобильных и железных дорог, аэродромных полос, площадок и других покрытий;

— загрузка сотен заводов ЖБИ, существующих в различных регионах страны и имеющих инфраструктуру (оборудованные склады для инертных материалов и цемента, поставщиков материалов, условия для погрузки изделий на железную дорогу и автомобильный транспорт), работающих в настоящее время из-за отсутствия сбыта сборного железобетона на 30 — 35% своей мощности;

— индустриальное изготовление высококачественных плит и крупногабаритных пустотелых железобетонных элементов, обеспечение входного контроля поступающих материалов и комплектующих, исключающая риски возможного брака);

— возможность движения автотранспорта сразу же после завершения строительства покрытия;

— сокращение трудоёмкости работ (простота технологии строительства: в монтаже плит участвуют звенья из 4 — 5 рабочих на один грузоподъёмный механизм);

— независимость от климатических условий и практическая возможность круглогодичной работы;

— существенное уменьшение себестоимости работ;

— радикальное увеличение безремонтного срока эксплуатации дорог;

— возможность круглогодичного изготовления плит, крупногабаритных пустотелых конструкций и строительства сборных дорожных покрытий, эстакад и инженерных сооружений;

— возможность укладки сборного железобетонного покрытия на упрощённое основание: земляную, щебеночную или песчаную насыпь или старое дорожное полотно;

— эффективное строительство высококачественных дорог на слабых и мёрзлых грунтах;

— многократное использование (при необходимости) одних и тех же конструкций;

— возможность применения механизации и индустриализации работ по строительству сборных дорожных покрытий,

минимизация ручного труда.

Освоение новой технологии позволит решить важнейшую стратегическую задачу — в короткие сроки построить в различных регионах страны сеть высококлассных автомобильных и железных дорог со сроком службы не менее 40 — 50 лет.

Особенно актуальны возможности новой технологии для строительства дорог из сборных железобетонных плит и крупногабаритных пустотелых конструкций для Сибири и Крайнего Севера, так как позволяют строить как в летнее, так и в зимнее время, на любых грунтах, тем более что 65% территории России покрывает вечная мерзлота.

В одном из разработанных по системе ИМЭТСТРОЙ способе строительства дорог на болотах, слабых и мёрзлых грунтах монтаж дорожного покрытия осуществляется на плавучих опорах, при этом стыки пакетов преднапряжённых железобетонных плит укладывают на прикреплённые к плавучим опорам стальные площадки с опорами — натяжителями и анкерами, которые обеспечивают стягивание стальными канатами с усилием от 5 до 25 тс плит в пакеты, после чего узлы скреплений омоноличивают бетоном.

 © expert.ru

Разработанное устройство для строительства дорог на слабых и мёрзлых грунтах решает задачу радикального снижения массы подсыпок, существенного ускорения работ, снижения трудозатрат, а также повышения эксплуатационных характеристик и долговечности дорожных покрытий на слабых и мерзлых грунтах, обеспечивает снижение строительных и эксплуатационных затрат.

В частности, для экономичного строительства автомобильных дорог в условиях Сибири и Крайнего Севера наиболее приемлемым является возведение магистралей из крупногабаритных бетонных пустотелых конструкций (рис 7,8) с их стягиванием стальными канатами и опиранием через каждые 50 — 100 м на колонны и прокладкой в пустотах конструкций различных кабелей (рис 4,6).

 © avtovzglyad.ru

Такой подход позволяет реализовать опирание трассы не на традиционное основание с соотношением несущее полотно дороги — основание дороги 1: 1, а на железобетонные колонны, площадь опирания которых на фундамент в грунте составит не более трех — четырех сотых долей от площади несущего полотна, что делает строительство таких магистралей экономически оправданным, так как исключает огромные объемы земляных работ и затраты по формированию дорожного «пирога». Для условий Сибири и Крайнего Севера такие магистрали могут быть защищены от климатических воздействий круглогодично панелями из легких, светопроницаемых панелей, например, поликарбонатных.

 © avtovzglyad.ru

Новая технология была доложена ОАО «Московский ИМЭТ» 18 сентября 2008 года на заседании Комитета по транспорту Государственной Думы РФ и получила поддержку с рекомендацией заинтересованным министерствам и ведомствам оперативного освоения на автомобильных и железнодорожных магистралях России.

Фото © time-innov.ru

Рис 7. Крупногабаритная железобетонная конструкция для автомобильной скоростной трассы «Банг На» в Таиланде. Видны отверстия для стягивающих стальных канатов.

Фото © time-innov.ru

Рис 8. Крупногабаритные железобетонные конструкции при строительстве сборной эстакады над трассой

Аналогичное решение можно рекомендовать для крупных городов при решении проблем транспортных «пробок». В этом случае, для Москвы, например, следует проработать возможность строительства «скоростного горизонта» над железнодорожными путями и существующими автотрассами — в виде дорожных эстакад из готовых крупногабаритных железобетонных элементов (рис 4,7), стянутых стальными канатами радиальных («вылетных») магистралей, для быстрого выезда и въезда автотранспорта в центральную часть города. Учитывая применение крупногабаритных пустотелых конструкций для таких эстакад расход металла и бетона на погонный метр может быть уменьшен в 2 — 3 раза против сегодняшних- полнотелых трудоемких конструкций из монолитного железобетона. Значительно уменьшатся и трудозатраты на строительство новых эстакад, которые из таких крупногабаритных конструкций можно строить круглый год, независимо от погоды. В пустотах крупногабаритных конструкций могут быть размещены различные кабели сетей, всегда легко доступные для укладки или ремонта.

Железнодорожные пути и автотрассы входят в Москву со всех направлений, практически до Садового кольца, пространство над ними сегодня свободно.

Новые магистрали можно построить в виде свободных для быстрого перемещения транспорта не только радиальных, но и кольцевых магистралей — над третьим и четвёртым транспортными кольцами, свободными от светофоров, с въездами — подъёмами и выездами — спусками, как это строят в Токио, Нью-Йорке, Пекине и других

крупных городах (рис 9). При этом для общественного транспорта и пешеходов разгружаются существующие дороги на нижнем уровне по высоте.

Строительство предлагаемых эстакад — магистралей, элементы которых монтируются с постнатяжением стальными канатами на железобетонных опорах, с пролётами через каждые 50 - 60 м, могут иметь в сечении известную форму ладьи и закрываться сверху цветными светопрозрачными поликарбонатными арками — решит проблемы «пробок», обеспечат оперативное и безопасное перемещение по Москве независимо от климатических воздействий, радикально уменьшат вредные выбросы автотранспорта, украсят архитектурный лик города.

http://time-innov.ru/page/press/overall/article/47

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.