Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева (НГТУ им. Р. Е. Алексеева) получил патент Федеральной службы по интеллектуальной собственности на промышленный образец — «Универсальный гидравлический стенд». Это учебно-лабораторное оборудование, позволяющее моделировать работу гидравлических систем. Срок действия — до 5 июня 2030 года. Авторы — специалисты политеха Артем Шутов, Александр Филинских и Ярослав Степанов.
Установка предназначена для бакалавров, специалистов и магистров технических вузов, изучающих дисциплины гидравлического цикла.
«Слово „универсальный“ в названии отражает ключевую конструктивную особенность: стенд предназначен для проведения нескольких типовых лабораторных работ на одной установке — без необходимости задействовать отдельное оборудование для каждого эксперимента. В частности, на стенде проводятся работы по изучению объемного гидропривода с дроссельным регулированием и снятию его характеристик», — рассказал Артем Шутов.
Конструкция включает несущую раму с монтажной панелью для гидросхем и тумбы с ящиками для аппаратуры. Основные узлы: две гидростанции, позволяющие собирать различные конфигурации, гидропневмоаккумулятор, асинхронный электродвигатель мощностью 1,1 кВт, масляный и мерный баки. На панели размещен набор измерительных приборов (электросекундомер, манометры) и регулирующей аппаратуры (гидрораспределитель, дроссели, фильтры, насос пластинчатого типа).
Такая компоновка позволяет моделировать базовые гидравлические процессы: менять давление, управлять потоками, изучать работу клапанов и насосов. Регулируемые дроссели показывают, как их настройка влияет на расход и давление рабочей жидкости, а также на скорость и силу движения поршня гидроцилиндра. Гидропневмоаккумулятор позволяет наблюдать, как система накапливает и высвобождает энергию.
Патент на промышленный образец юридически защищает уникальный дизайн, эргономику и пространственную компоновку стенда. Новизна изделия заключается в оригинальном и интуитивно понятном расположении ключевых элементов — двух гидростанций, гидропневмоаккумулятора, монтажной панели и контрольно-измерительной аппаратуры. Это оптимизирует рабочее пространство студента и не имеет аналогов среди зарегистрированных промышленных образцов.
Параллельно с физическим стендом команда создала его цифровой двойник в VR. Полнофункциональный VR-аналог — это интерактивная виртуальная среда для безопасной и наглядной симуляции гидравлических процессов. За полгода авторы разработали трехмерную модель, настроили физику и логику взаимодействий.
Виртуальная версия снимает ряд ограничений физической установки: она позволяет работать целой группе студентов параллельно, исключает износ реальных узлов из-за ошибок пользователей, сводит к нулю затраты на расходные материалы и техобслуживание. 3D-модель виртуального стенда тоже зарегистрирована как объект интеллектуальной собственности.
Главное отличие нижегородской разработки от типовых, уже представленных на рынке, — архитектура универсальности и наличие цифрового двойника. Коммерческие аналоги зачастую рассчитаны на узкий набор задач и дороги в эксплуатации. При этом комплекс нижегородских ученых позволяет собирать различные схемы на одной платформе.
Физический стенд уже активно применяется на кафедрах университета, а его VR-аналог — полностью завершен и готов к интеграции в образовательную программу. Сейчас команда работает над другими виртуальными стендами, в числе которых комбинированный лабораторный стенд по гидравлике и гидромашинам и стенд естественной циркуляции.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
