СПбПУ и «Ростех» создали сани для чемпиона мира по санному спорту
Инженеры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого спроектировали новые сани с улучшенными аэродинамическими характеристиками и показателями управляемости для российского спортсмена, трехкратного чемпиона мира и двукратного обладателя Кубка мира по санному спорту Романа Репилова. Сани были изготовлены на предприятиях госкорпорации «Ростех». 24 декабря 2022 года Роман Репилов на новых санях стал победителем «Кубка Федерации» по итогам четырёх заездов с результатом 3 минуты 27 секунд 211 тысячных секунды, развив во время заезда максимальную скорость на трассе 140,241 км/ч.
Сразу после соревнований спортсмен рассказал об истории создания новых, улучшенных саней, которые помогли ему стать победителем Всероссийских соревнований по санному спорту: «В Петербургский Политех я обратился по рекомендации специалистов из «Ростеха», по мнению которых лучше Политеха в вопросе цифрового проектирования и моделирования никто в России не разбирается. Поэтому мой выбор был очевиден. В начале апреля я приехал первый раз в университет, познакомился с командой, увидел технические возможности вуза, и уже не сомневался в результате. Спустя 2 месяца форма обтекателя саней была полностью готова. Разработанная форма обтекателя – это произведение искусства в нашем виде спорта. После первых же тренировочных тестов на трассе стало понятно, что сани сильно отличаются в положительную сторону и по управлению, и по скорости. Сейчас на Кубке Федерации в Сочи было много тестов, и сани показали себя на высоте в плане скорости. Я проведу еще ряд незначительных настроек и буду дальше двигаться на пути к рекорду трассы в Сочи. Я уверен, что наше плодотворное сотрудничество с СПбПУ ждёт много интересных и важных результатов. Нас ждут большие победы!»
Для разработки цифровой модели саней для Романа Репилова и дальнейшего ее детального анализа было проведено полное сканирование «боевых» саней и отдельно спортсмена на санях как единой человеко-машинной системы. Было выполнено более 350 цифровых испытаний для поиска оптимальной формы саней и отдельных структурных элементов, проведены сотни виртуальных испытаний, в первую очередь, аэродинамических, прочностных, оптимизационных.
Проректор по цифровой трансформации СПбПУ и лидер проекта Алексей Боровков так рассказал о процессе разработки: «Для нас проектирование саней для чемпиона мира стало задачей-вызовом. Ведь в спорте высших достижений от победы и места на пьедестале участника соревнований зачастую отделяют тысячные доли секунды. Кроме того, в случае с санным спортом вес саней и их устройство строго регламентированы. Поэтому для проектирования персонализированных саней для Романа Репилова мы применили передовую технологию разработки цифрового двойника, так как именно эта технология позволяет учесть все ограничения: физико-механические, технологические, юридические и пр., как трассы, так и спортсмена вместе с санями, и предложить самое лучшее решение. Цифровую модель саней с улучшенными аэродинамическими характеристиками обтекателя и показателями управляемости мы разработали всего за 2 месяца, что является очень коротким сроком для подобной работы».
В итоге была модифицирована форма обтекателя с улучшенными аэродинамическими характеристиками, что позволило на 13% снизить аэродинамическое сопротивление.
Также инженерами СПбПУ с помощью технологий бионического дизайна были спроектированы крепления заднего кронштейна саней и сборная конструкция переднего кронштейна; обоснован выбор металлических и композиционных материалов для изготовления и подготовлена расчетно-конструкторская документация для производства.
«Мощности суперкомпьютерного центра «Политехнический», который является самым высокопроизводительным в системе Минобрнауки России, позволили завершить проект и получить результат в столь сжатые сроки. Кроме того, разработанная модель позволяет в дальнейшем улучшать характеристики саней в зависимости от целей и различных факторов, включая погодные условия. Так, после анализа результатов заездов может быть усовершенствована конструкция обтекателя, спроектированы более устойчивые к вибрациям и перегрузкам кронштейны и наборы передних кронштейнов под различные трассы», – отметил Алексей Боровков.
Проект был реализован сотрудниками Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и Центра компетенций НТИ «Новые производственные технологии» в рамках Стратегического проекта «Технополис «Политех» с привлечением средств федерального гранта программы «Приоритет-2030».
«Участие Политехнического университета и других петербургских вузов в федеральной программе «Приоритет-2030» открыло дополнительные возможности для разработки столь значимых инновационных проектов и их успешной реализации при содействии высокотехнологичных компаний-партнеров. Уже сегодня созданная специалистами Политеха цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников находит широкое применение в самых различных отраслях, способствуя достижению поставленных Президентом России целей обеспечения научно-технологического суверенитета и глобальной конкурентоспособности нашего государства. Правительство города будет и дальше оказывать в этом необходимое содействие», - подчеркнул Владимир Княгинин.
Изготовили сани на мощностях ГК «Ростех»: ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина, НПО «Сплав» им. А.Н. Ганичева и Уралвагонзавода (УВЗ). Корпус произвели из композиционных материалов на основе стеклянных и углеродных наполнителей, что обеспечило саням необходимые прочность, жесткость и аэродинамические качества. Кронштейны обтекателя были созданы из сплава повышенной прочности. Полозья изготовлены из специальной стали с высоким сопротивлением износу при больших давлениях или ударных нагрузках, обладающей при этом высокой пластичностью.