Участвуй
в конкурсе
проектов
Создавай науку будущего!
#большиевызовы

Проекты Образовательной Программы "Большие Вызовы" 2017

Проект «Постройка прототипа сельхоздрона «Агроботикс»

Руководитель проекта: Тесленко Дмитрий Сергеевич – технический директор компании “Agrobotics” – партнера проекта.

Участники проекта: Васюник Артём, Сульгин Алексей, Яковлев Владимир, Галлиуллин Вячеслав, Иващенко Лев, Пономарёв Николай, Бухтияров Константин.

Большая часть ребят выполняла роль инженеров-конструкторов, занимаясь 3D-моделлингом, работой со станком лазерной резки, авиамоделизмом. Двое отвечали за программирование беспилотника. Проектная работа проходила в разных форматах - в основном это практикумы, лабораторные работы и консультации экспертов.

Проблематика проекта:

Система воздушного опрыскивания полей давно требует новых решений - техника устарела, 2-3% кукурузников в год разбиваются из-за сложных особенностей их работы, качество опрыскивания часто не устраивает фермеров. Беспилотное опрыскивание решает часть этих проблем - спасает жизни пилотов, снижает затраты и увеличивает качество опрыскивания, даёт возможность проводить работы ночью. Но возникают другие сложности - грузоподъемность разработанных для этих целей коптеров небольшая, а одно среднее поле требует 5 тонн химикатов. Очевидные пути решения - зарядные станции для дозаправки, увеличение грузоподъемности, применение двигателя внутреннего сгорания - дорогостоящие, либо вызывают другие технические сложности. Таким образом, остаётся трио традиционных решений – вертолёт, самолёт и их «гибрид» - автожир. Вертолёты хороши при сложных рельефах, в остальном же они требуют большого расхода горючего и малоэффективны при работе с большими полями. Автожир требует взлётной полосы для разбега, сложен в автоматизации управления, уступает самолёту и веротолёту и используется редко. Самолёты слишком габаритны и их компоновка не приспособлена для установки химбаков и системы дистанционного управления.

Поэтому появилась потребность спроектировать БПЛА сельхозавиации с нуля - что и стало целью проекта.

Ход работы над проектом:

  1. Выбор аэродинамической схемы самолёта.

Требовалась схема с максимальной маневренностью и минимальной скоростью. После изучения информации и постройки маленьких планирующих тестовых образцов был выбран вариант – биплан-бесхвостка - у неё наименьшие габариты фюзеляжа, крылья можно легко отсоединить на время стоянки для компактного размещения. Эксперименты с запуском многочисленных уменьшенных образцов показали, что наиболее продольно устойчива модель с передним расположением верхнего крыла. При его установке с углом в 5 градусов самолёт не срывается в штопор, а 3 градусная V-образность нижнего крыла обеспечивает поперечную устойчивость.

  1. Изготовление модели

Настало время попробовать модель в моторном полёте - команда изготовила его модель чуть больше размером, научилась пилотировать самолёт в симуляторе и испытала. Перед непосредственным конструированием самолёта понадобилось разработать технологию его изготовления. Команда определила оптимальную скорость, мощность реза для используемых материалов. Собрали несколько технологических макетов для отработки «заворачивания» крыла обшивкой. Смонтировали электронику, спроектировали фюзеляж и крылья и изготовили их детали на лазерном станке. Затем собрали каркас нижнего, верхнего крыльев и обернули их обшивкой. Крылья получились очень лёгкими и прочными. Самолёт, наконец, собран!

  1. Дальнейшие действия

Для дальнейших испытаний команда установит на него систему автономного управления, составит и загрузит программу, учтёт все параметры, влияющие на качество опрыскивания. Эти задачи планируется решать уже в июле 2018 года.

Сейчас часть команды продолжает работу над проектом - прототип активно участвует в выставках, зимой пройдут лётные тесты. Проект уже представлен на выставках "Город образования" в Москве, Импортозамещение-2017, EDCrunc2017 и будет участвовать в конкурсах Seedstars World, GenerationS, Старт-2017.

 

Проект «Биоплато для очистки воды и питания датчиков мониторинга»

Исследовательский проект направления Агропромышленные и биотехнологии, посвящен поиску способов защиты пресных водоёмов от загрязняющих веществ.

Проект основан на технологии микробных топливных элементов и фиторемедиации. Совмещает технологии возобновляемой энергетики и очистки окружающей среды, в том числе агроценозов.

Работой проекта руководил Волченко Никита Николаевич – кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики, микробиологии и биотехнологии биологического факультета Кубанского государственного университета. КубГУ является партнёром проекта и для его реализации предоставил, помимо преподавателей, оборудование, обеспечил экспертизу, организовал лекции, постановку задач, приём результата в эксплуатацию и участие в постпрограммном сопровождении школьников.

Участниками проекта стали 4 старшеклассника - Венчиков Иван (г. Ижевск), Назаров Михаил (г. Москва), Кваша Анастасия (г. Севастополь) и Ульрих Антон (г. Ханты-Мансийск).

Рабочий процесс проходил в разных форматах - большая часть времени была посвящена практикумам, научным экспедициям и консультациям экспертов.

В процессе работы реализован подход с 3 позиций:

  1. Биологический подход: работа с растениями и микроорганизмами
  2. Химический подход (эко-аналитический): анализ физико-химического состава воды и загрязняющих её веществ
  3. Конструкционный: проектирование, изготовление устройств

В результате было создано биоплато, включающее растения и микроорганизмы, для очистки воды от поступающих в нее загрязняющих веществ: соединений азота и др. Одновременно такое биоплато обладает функциями источника возобновляемой энергии, используемой для электропитания датчиков агро- и экомониторинга среды в условиях пресной и морской воды. Проект имеет перспективы применения как элемент системы мониторинга окружающей среды в южных регионах, при проведении дополнительных регионально-адаптированных исследований - как система биологической очистки водоёмов.

Достигнут целевой результат проекта - готовится публикация по результатам работы, запланированы дальнейшие исследования. Команда проекта продолжает работу и участие в образовательных программах - проект занял призовое место на конкурсе “Ученые будущего”, участвовал в выставке “Россия, устремленная в будущее” и был представлен на ней Президенту.

 

Проект «Психолингвистическое исследование восприятия текстов»

Исследовательский проект направления «Когнитивные исследования», затрагивающий фундаментальную научную проблему сопоставления механизмов восприятия вербальной и невербальной информациирешающий и решающий прикладную задачу разработки новых форматов учебных текстов.

Руководитель проекта - Елена Игоревна Риехакайнен, кандидат филологических наук, доцент кафедры общего языкознания СПбГУ.

Участники проекта: Кузнецова Анастасия (г. Вологда), Мараев Артём (г. Новосибирск), Шаталов Михаил (г. Волгоград).

Цель проекта - определить, способствует ли представление информации в графическом формате более эффективному восприятию и пониманию школьниками.

Ход роботы. Были отобраны тексты для использования в экспериментах, разработан дизайн психолингвистических экспериментов, проведены эксперименты и их первичная обработка результатов. Затем школьники познакомились со статистическими методами анализа лингвистических данных и провели статистическую обработку результатов эксперимента, дали рекомендации отдельным участникам эксперимента по улучшению навыков чтения в зависимости от полученных ими результатов. Подготовили презентацию и постер, отражающие задачи и результаты проекта, подготовили текст научной статьи.

Полученные результаты будут применяться для дальнейшего изучения фундаментальной научной проблемы восприятия вербальной и невербальной информации, а также могут быть использованы для создания приложения по переводу текста в инфографику – эта идея предложена одним из участников проекта. Эксперты отметили, что исследование имеет явный потенциал с точки зрения практического применения его результатов, т.е. их использования при разработке учебников нового образца. В качестве наиболее актуальных направлений продолжения проекта было названо расширение выборки в эксперименте с использованием айтрекера, а также более детальная статистическая обработка полученных результатов.

Дальнейшее развитие проекта.Подготовлена научная публикация «Выделение ключевых слов в вербальных и невербальных паттернах» для журнала "Социо- и психолингвистические исследования" (№5, 2017), номер выйдет в декабре 2017. Участники, совместно с руководителем проекта, планируют завершить обработку полученных результатов и подготовить текст второй статьи. В сентябре 2017 года результаты проекта участники представили на Международном научном совещании «Социо- и психолингвистические проблемы современной науки» (г. Пермь), в ноябре - во Второй Конференции молодых ученых в области наук об образовании (Москва, РАО). Планируется участие школьников в семинаре по экспериментальным исследованиям языка и речи - St. Petersburg Winter Workshop on Experimental Studies of Speech and Language (Night Whites 2018), который будет проводиться в СПбГУ в начале 2018 года. Также запланировано выступление на Восьмой конференции по когнитивной науке (Калининград, июнь 2018 г.).