Челябинские ученые создали цифровой двойник автомобильного мотора
19 Января 2021
Фото: сайт ЮУрГУ
Умная программа позволит предсказать его износ и повысить долговечность.
Южноуральские ученые создали цифровой двойник поршневых двигателей внутреннего сгорания в составе цифровых двойников. Он может сымитировать работу мотора в разных условиях, дать рекомендации по продлению его «жизни». На прорывное ноу-хау, во многом превосходящее зарубежные аналоги, оформлен патент.
По словам авторов, изобретение сократит затраты времени и средств на разработку и запуск мотора в производство, будет контролировать его состояние на всех стадиях жизненного цикла, вносить коррективы в конструкцию и режимы эксплуатации. Ученые разработали программное обеспечение для создания цифрового двойника, позволяющее проектировать новые двигатели, «за монитором» выявлять минусы и улучшать конструкции существующих моделей.
По прогнозам, к 2026 году рынок цифровых двойников вырастет до 16 млрд долларов. Причем уже в этом году половина крупных предприятий будет использовать «двойниковую» технологию, что, по расчетам, повысит их эффективность на 10 %.
«Главный минус зарубежного программного обеспечения для моделирования автодвигателей 1 закрытость кода, — говорит доктор технических наук, профессор кафедры «Колесные и гусеничные машины» ЮУрГУ Андрей Малоземов. — Мы не можем вести контроль достоверности такой математической модели, вносить в нее изменения. Импортные аналоги не обладают необходимой гибкостью для создания цифровых двойников. А наша модель лишена этих недостатков».
По мнению разработчиков, южноуральский цифровой двойник позволит вывести отечественное двигателестроение на новый уровень, а в перспективе создать износостойкий и супермощный мотор будущего.
«Мы разработали технические решения для форсирования мощности дизелей гусеничных машин, для улучшения их пусковых качеств в экстремальных условиях сверхнизких температур Арктики, — поясняет доктор технических наук, профессор Сергей Алюков. — Наш цифровой двойник по своим возможностям не уступает зарубежным аналогам, а во многом и превосходит их. Он быстрее и лучше смоделирует процессы предпусковой подготовки и пуска мотора, его износа, составит прогноз безотказности, с возможностью корректировки математических моделей. Наше программное обеспечение в ходе экспериментов уже зарекомендовало себя на производстве, заменив дорогостоящие импортные программы».
Южноуральские ученые тесно сотрудничают с такими гигантами двигателестроения, как Челябинский тракторный, Уральский дизель-моторный, Алтайский моторостроительный заводы, КамАЗ, Барнаултрансмаш. Производственников очень заинтересовала технология цифровых двойников, они готовы запускать ее у себя и тиражировать в российских масштабах. Особую ценность ноу-хау имеет для ремонтных предприятий, которые не могут в полной мере восстановить изношенный двигатель, поскольку особенности конструкции и рабочие возможности его производители зачастую держат в секрете и не делятся информацией ограниченного доступа.
По мнению экспертов, цифровые разработки южноуральских ученых могут произвести революцию в российском автопроме, вывести производство двигателей внутреннего сгорания на мировой уровень. В числе весомых плюсов — повышение качества моторов, снижение затрат времени и средств на их конструктивную доводку. Большую часть испытаний двигателей теперь можно будет проводить в виртуальном режиме.
По словам авторов, изобретение сократит затраты времени и средств на разработку и запуск мотора в производство, будет контролировать его состояние на всех стадиях жизненного цикла, вносить коррективы в конструкцию и режимы эксплуатации. Ученые разработали программное обеспечение для создания цифрового двойника, позволяющее проектировать новые двигатели, «за монитором» выявлять минусы и улучшать конструкции существующих моделей.
По прогнозам, к 2026 году рынок цифровых двойников вырастет до 16 млрд долларов. Причем уже в этом году половина крупных предприятий будет использовать «двойниковую» технологию, что, по расчетам, повысит их эффективность на 10 %.
«Главный минус зарубежного программного обеспечения для моделирования автодвигателей 1 закрытость кода, — говорит доктор технических наук, профессор кафедры «Колесные и гусеничные машины» ЮУрГУ Андрей Малоземов. — Мы не можем вести контроль достоверности такой математической модели, вносить в нее изменения. Импортные аналоги не обладают необходимой гибкостью для создания цифровых двойников. А наша модель лишена этих недостатков».
По мнению разработчиков, южноуральский цифровой двойник позволит вывести отечественное двигателестроение на новый уровень, а в перспективе создать износостойкий и супермощный мотор будущего.
«Мы разработали технические решения для форсирования мощности дизелей гусеничных машин, для улучшения их пусковых качеств в экстремальных условиях сверхнизких температур Арктики, — поясняет доктор технических наук, профессор Сергей Алюков. — Наш цифровой двойник по своим возможностям не уступает зарубежным аналогам, а во многом и превосходит их. Он быстрее и лучше смоделирует процессы предпусковой подготовки и пуска мотора, его износа, составит прогноз безотказности, с возможностью корректировки математических моделей. Наше программное обеспечение в ходе экспериментов уже зарекомендовало себя на производстве, заменив дорогостоящие импортные программы».
Южноуральские ученые тесно сотрудничают с такими гигантами двигателестроения, как Челябинский тракторный, Уральский дизель-моторный, Алтайский моторостроительный заводы, КамАЗ, Барнаултрансмаш. Производственников очень заинтересовала технология цифровых двойников, они готовы запускать ее у себя и тиражировать в российских масштабах. Особую ценность ноу-хау имеет для ремонтных предприятий, которые не могут в полной мере восстановить изношенный двигатель, поскольку особенности конструкции и рабочие возможности его производители зачастую держат в секрете и не делятся информацией ограниченного доступа.
По мнению экспертов, цифровые разработки южноуральских ученых могут произвести революцию в российском автопроме, вывести производство двигателей внутреннего сгорания на мировой уровень. В числе весомых плюсов — повышение качества моторов, снижение затрат времени и средств на их конструктивную доводку. Большую часть испытаний двигателей теперь можно будет проводить в виртуальном режиме.
