Разработка искусственного композиционного материала для покрытия железнодорожных насыпей

Карта распространения вечномерзлых грунтов на участках Дальневосточной железной дороги

Цели исследования
Актуальность определяется:
Постоянными деформациями насыпей на ж/д в условиях вечной мерзлоты
Деградацией вечной мерзлоты в основании насыпей
Необходимостью обеспечить температурную стабильность грунтов
Необходимостью разработки новых способов охлаждения вечномерзлых оснований
Разработка композиционного материала для охлаждения насыпей позволит решить проблему тепловых деформаций насыпей на железных дорогах Севера с наименьшими затратами
Значительные экономические и материальные затраты на выправку пути (до 200 миллионов. руб. в год на дистанцию)

Просадка насыпей
Районы распространения вечной мерзлоты

Разрабатываемый композиционный материал
Конструктивно включает в себя:
полые полиэтиленовые шарики, заполненные водой (0,9Vш) – составляют не менее 50-60% от общего объема материала;
2) мелкий заполнитель (резиновая крошка или полипропиленовая пена) – составляют 15-20% от объема;
3) связующее для резиновой крошки (полиуретановый клей).
Состав, количество и оптимальное соотношение уточняется при проведении исследования эмпирическим путем.
не имеет прямых аналогов
имеет отличающийся от косвенных аналогов принцип работы

Разрабатываемый композиционный материал
3D-модель – варианты заполнения блока композиционного материала полыми шариками (c водой)
Шарики одного диаметра
Шарики разного диаметра

Существующие аналоги
сезонные охлаждающие устройства (СОУ)
вентиляционные конструкции (продухи)
каменная наброска
покрытия-экраны

Сравнение с аналогами
(охлаждающими мероприятиями)
* по модельным расчетам и предварительным экспериментальным данным
**требуются натурные исследования

Конкурентные преимущества:
принципиально новая схема работы (вследствие различия зимней (λf) и летней (λth) теплопроводности материала)
λth<λf
высокая эффективность по модельным данным и предварительным экспериментам
низкая стоимость изготовления, монтажа и эксплуатации

Что сделано
Выполнен анализ литературных источников по исследуемой проблеме
Произведен поиск аналогов и их анализ
Выполнено моделирование теплотехнической задачи с учетом предлагаемого к разработке композиционного материала
Выполнена оценка охлаждающей способности материала на модели
Результаты моделирования на 10-й год эксплуатации
с покрытием
без покрытия
-0,5
-0,5
-1
-1
0
Моделирование (теплотехнические расчеты)

Что сделано
Разработана и откалибрована термометрическая коса на 12 датчиков
Изготовлен, заполнен уплотненным песком и установлен в рабочее положение испытательный лоток
Подготовка эксперимента и оборудования

Что сделано
Выполнена настройка климатической камеры ТХВ-400 на испытания
Изготовлен образец материала и проведены предварительные исследования в лабораторных условиях
Опытный образец материала – изготовление и испытания в лаборатории

Что сделано
Предварительные результаты
Разрабатываемый материал обеспечивает более низкую температуру в лотке - эффективность обеспечивается

План по реализации проекта

Бизнес -модель
1. Закрепление разработанного материала в технических требованиях ОАО «РЖД»
4. Запуск в производство с использованием программ поддержки Фонда
ПРОГРАММА «СТАРТ»
Проект насыпи
3. Применение материала на реальных объектах
2. Демонстрация эффективности материала и реализация в проектных решениях

Перспективы по клиентской базе
Проектно-изыскательские институты и компании:
АО «Дальгипротранс»
ОАО «Росжелдорпроект» - филиал ОАО «РЖД»
Дистанции пути
Дальневосточная железная дорога
Забайкальская железная дорога
Письмо от АО «Дальгипротранс»