Важнейшие результаты научных исследований за 2000 г.

Адрес Новости История Структура События Результаты Разработки Конкурсы Мероприятия Газета
  Web-сайты

Из доклада председателя Уральского отделения РАН академика В.А.Черешнева
на Общем собрании Отделения 23 марта 2001 г.

В области математики и механики

       Сформулирована и доказана теорема двойственности в альтернативном программировании. Разработана теория дизъюнктивной оптимизации, в частности теория двойственности для таких задач. Дизъюнктивность понимается в смысле альтернативности формирования допустимой области из многомерного пространства, в которой ищется оптимальный элемент. Например, оптимальный план, оптимальное управление и т.д. Аппарат альтернативного программирования применяется во многих прикладных областях, таких как исследование операций, математическая экономика и другие. (Институт математики и механики)

       Разработаны математические модели и численные методы, позволяющие исследовать влияние детерминированных и случайных возмущений граничных условий на внутренние газодинамические течения. Проведен выбор общего вида и значений параметров случайного процесса, задающего возмущения граничных условий. Получена оценка минимально необходимой длительности наблюдения, обеспечивающей заданную устойчивость оценок спектральных плотностей и пространственно-временных корреляционных функций решения. Предложены алгоритмы, позволяющие рассчитывать распространение малых возмущений на продолжительных интервалах времени. Разработанные модели и алгоритмы могут применяться при решении широкого класса задач гидродинамики. 
       Разработаны функциональная и структурная схемы автоматики для исследования процесса классификации частиц двухфазных массопотоков в многоступенчатых устройствах для производства порошков выравненного гранулометрического состава методом скоростной киносъемки. (Институт прикладной механики).

       На основании исследований нового класса точных решений уравнений Навье-Стокса для изотермической вязкой жидкости построена теория генерации самоиндуцированных осесимметричных вихрей, помещенных в цилиндр кругового сечения.
       Численными исследованиями свободного вырождения турбулентности в хорошо проводящей жидкости с помощью каскадной модели показано, что в условиях МГД-турбулентности при длительных реализациях потока по времени возможны два предельных режима. Первый характеризуется высоким уровнем корреляции магнитного поля и поля скорости, что  приводит к запиранию спектрального каскада энергии и соответственно низкой скорости диссипации энергии. Второй режим характеризуется устойчивым каскадом энергии к мелким масштабам, а также степенным законом вырождения энергии по времени. (Институт механики сплошных сред).

 

В области физико-технических наук

       Разработаны мощные твердотельные обострители нового класса на основе эффекта ударной задержанной ионизационной волны в полупроводниках. Такие коммутаторы, установленные  в   маслонаполненной   формирующей линии  с электросопротивлением 50 Ом, выдерживают нарастающее напряжение до 350 киловольт  за время 4 - 6 наносекунд, а затем за время около 500 пикосекунд  заполняются плазмой, коммутируя ток в нагрузку. При формировании коротких наносекундных импульсов достигнуты рекордные коммутационные параметры для полупроводниковых приборов. На 50-омной нагрузке сформированы импульсы мощностью свыше 700 мегаватт при длительности импульса на полувысоте около 1 наносекунды. Полученные результаты носят качественно новый характер, поскольку ранее такие коммутационные характеристики достигались только с использованием газовых разрядников высокого давления. 
       Проведены исследования характеристик взрывоэмиссионного диода с катодом при конфигурации анода в виде тонкого стержня. Показано, что данный диод обладает значительно более высокой стабильностью рентгеновского излучения, чем диоды с электродами. Создана острофокусная рентгеновская трубка, испытания которой показали возможность снижения дозы излучения в 7 раз при более высоком качестве рентгеновских снимков, чем на  стационарном промышленном  аппарате  РУМ-20. (Институт электрофизики).

       Для расширения перспектив практического применения наиболее прочных материалов - алмазоподобных покрытий - исследована кинетика их изнашивания при многократных ударах твердых частиц. Рассчитано  упруго-напряженное состояние системы «покрытие-подложка». Установлено, что эрозия происходит путем отслаивания отдельных фрагментов покрытия без заметного уменьшения его толщины. (Институт физики металлов).

       По данным  исследования кинетики изнашивания алмазоподобного покрытия при многократных ударах твердых частиц, расчетов упруго-напряженного состояния системы «покрытие-подложка», изучения поверхности ядерно-физическими методами предложен механизм разрушения алмазоподобного покрытия, заключающийся в одновременном развитии двух систем трещин: от поверхности вглубь и в плоскости «покрытие-подложка». Вычислены количественные характеристики этих процессов разрушения. Тем самым созданы научные основы для разработки технологии нанесения упрочняющих алмазоподобных покрытий для конкретных материалов и конкретных условий эксплуатации изделий.
       Установлено, что в водородсодержащих сплавах возможно образование новых, не присущих безводородному состоянию, фаз. В неупорядоченном сплаве гафний-титан-2 с гексагональной плотноупакованной решеткой при поглощении водорода образуется упорядоченная  фаза  гафний-титан-2-водород-икс  ( со значениями икса от 3,5 до 4,5) с кубической структурой интерметаллида типа C-15; в этой фазе определены позиции и характер движения атомов водорода  по междоузлиям. В сплавах титан-водород (до 50 водорода) при сдвиге под давлением образуется водородсодержащая омега-фаза, способствующая термической стабильности нанокристаллической структуры сильнодеформированных сплавов. Полученные результаты представляют интерес для науки о новых материалах. (Институт физики металлов)

 

В области химии

       Синтезированы амиды с аминокислотами, представляющие новый класс соединений, обладающих  нестероидным противовоспалительным действием. Показано, что полученные соединения не уступают по противовоспалительной активности применяемым в медицинской практике лекарственным средствам и в отличие от них практически не обладают гастротоксичностью. (Институт органического синтеза).

        Впервые получены новые композиты на основе нанокристаллического гидроксида титана и тонко-дисперсной углеродной фазы. Проведены детальные исследования состава, структуры и сорбционных свойств нанокомпозитов. Выявлена их способность к избирательному извлечению различных ионов из пресной воды. Показана перспективность использования этих материалов как в радиохимической промышленности, так и при разработке технологии реабилитации радиоактивно-загрязненных водоемов. (Институт химии твердого тела).

       Разработана и прошла промышленную проверку в условиях НТМК технология плавки титаномагнетитовых руд с использованием марганецсодержащих добавок, в том числе отходов марганцевых производств. За счет улучшения титанистых шлаков уменьшается содержание серы в чугуне, снижаются трудо- и энергозатраты, растет производительность. По оценке НТМК ожидаемый годовой экономический эффект может составить до 200 млн. руб. Новая технология открывает возможности расширения железнорудной базы Урала за счет вовлечения в производство нетрадиционного высокотитанистого сырья. Освоена технология конвертерного передела чугуна с повышенным содержанием марганца. Получаемый (помимо стали) марганец-ванадиевый шлак пригоден для производства пентаоксида ванадия и марганцевой продукции. (Институт металлургии).

 

В области наук о жизни

       В рамках популяционно-биологического направления достигнут прогресс в понимании факторов и механизмов динамики числености животных. В Институте экологии растений и животных   выполнен анализ влияния гидрологических условий поймы Нижней Оби на воспроизводство сиговых рыб; установлено, что основным фактором, влияющим на качественный состав нерестовых стад пеляди и чира является продолжительность затопления низкой поймы.

       В биологических институтах активно развиваются физиологические и медико-биологические исследования. В Институте физиологии выявлен адаптивный ответ сердечно-сосудистой системы у жителей высоких широт  на проживание в климатических условиях Севера, который заключается в увеличении артериального давления и формировании физиологического варианта гипертрофии отделов сердца. Ускорены возрастные изменения функционирования сердечно-сосудистой системы у северян по сравнению с жителями более теплого климата.

       В Институте физиологии природных адаптаций установлена высокая фоновая активность иммунной системы у человека, проживающего на Севере, что сокращает резерв иммунного гомеостаза, тормозит возрастное формирование иммунитета у детей и обусловливает более раннее проявление иммунологических признаков старения.

       В Институте экологии и генетики микроорганизмов установлены закономерности влияния антропогенных факторов на формирование иммунной системы человека, в том числе детей, и ее связь с гормонами щитовидной железы и соматотропина. Разработаны и апробированы схемы превентивной иммунокоррекции в каждой возрастной группе детей, назначение которых снижает или предотвращает угрозу развития вторичных иммунодефицитных состояний в экологически неблагоприятных регионах.

 

 В области наук о Земле

       В области наук о Земле учеными Отделения активно разрабатывается направление, связанное с исследованием глубинного строения литосферы и  геодинамики как основы для понимания закономерностей формирования и размещения полезных ископаемых. В Институте геологии и геохимии завершена разработка основных положений гидродинамической модели реологической зональности литосферы, обосновывающей существование барьерной («переходной») зоны, разделяющей горизонты земной коры с литостатическим и гидростатическим давлением флюида. Реальное существование этой зоны и ее значение для генезиса гидротермальных рудных месторождений получили широкое   подтверждение данными сверхглубокого бурения в разных районах Земли (скважины СГ-3, КТБ, Гравберг, Стенберг) и материалами зарубежных исследований последних лет в различных геологических провинциях мира. 

       В Институте геофизики на примере Уральского региона разработана методика глубинного геокартирования литосферы, которая базируется на концепции, включающей: новое понимание вертикальной расслоенности земной коры и тектонической нарушенности литосферы, признании взаимосвязи приповерхностных и глубинных структур; обосновании возможности изучения латеральных вариаций физических параметров глубинных частей земной коры. В комплексе с геологическими данными это позволяет выделить петрофизические комплексы и блоки и создавать адекватные модели глубинного строения. 

       Уникальная информация о современных геодинамических процессах в литосфере получена учеными Института горного дела. Непрерывными мониторинговыми наблюдениями деформационных процессов в разломных зонах на территории Западной Сибири и в районе г. Сургут впервые выявлено существование  короткопериодных динамических колебаний «дыхания Земли». Их наличие, предположительно связанное с эндогенными процессами, имеет определяющее значение в формировании естественного напряженно-деформированного состояния массивов горных пород. C использованием технологий спутниковой геодезии установлено, что  естественные  и техногенные составляющие смещений и деформаций сопоставимы по своим значениям и в совокупности способны вызвать наведенные геодинамические явления катастрофического характера. Полученная информация о современных геодинамических процессах в регионе позволит более надежно решать геомеханические задачи, связанные с добычей полезных ископаемых и предотвращением возможных техногенных катастроф. 

 

В области экономики

       Выявлены закономерности экономического поведения субъектов хозяйствования на основе разработанных и адаптированных экономических моделей, обоснованы подходы к реструктуризации промышленного комплекса на базе отраслевых, технологических и институциональных преобразований, разработаны теоретические модели структурных изменений горнопроиышленных регионов и определены направления их вывода из депрессивного состояния. Использование научных рекомендаций на практике позволило резко повысить эффективность горнопромышленного производства на Урале, оптимизировать структуру промышленного комплекса.
       Предложена имитационная потоковая модель анализа и прогноза грузооборота Свердловской железной дороги во взаимосвязи с основными тенденциями развития и размещения производительных сил, глобализация хозяйственной деятельности. (Институт экономики).

 

 В области гуманитарных наук

       Нашими институтами проведено несколько уникальных исследований в области археологии.
       Обнаружены ­ мумифицированные останки подростка 6-10 лет при исследовании средневекового группового могильника Зеленый Яр (40 км к юго-востоку от г. Салехарда) в погребении, датированном VI-VII вв. н.э. по сосудам. Хорошо сохранившаяся верхняя часть тела погребенного, а также меховая одежда позволяют провести уникальные исследования генной структуры и антропологического типа захороненного, что даст возможность выяснить место погребенного в расогенетической системе современных коренных народов Севера Западной Сибири и реконструировать одежду населения эпохи раннего средневековья. (Институт истории и археологии).

       Продолжено исследование культурно-генетических процессов, протекавших на территории Удмуртии в эпоху средне­вековья. На уникальном городище Иднакар открыт новый могильник, изучены 19 захоронений, относимые к рубежу XI–XII вв. В результате раскопок Дебесского могильника (эпоха раннего средневековья) получены новые материалы по истории и культуре сред­невековых удмуртов. (Удмуртский институт истории, языка и литературы).

       Впервые в регионе исследованы захоронения в лодках, открытые на Шиховском могильнике раннего железного века. Обнаружена уникальная коллекция изделий звериного стиля из 15 предметов. Выяснено, что большинство изображений характерно для искусства ананьинских племен, отдельные изделия выполнены в скифо-серматском зверином стиле. Также впервые для территории Европейского Северо-Востока изучены погребенения с бичевницкой керамикой.  (Институт языка, литературы и истории КОМИ).