Американские ученые решили проблему протекших труб

Искать изнутри утечки в водных или газовых трубах задолго до того, как они приведут к серьезной аварии, будет робот

В Массачусетском технологическом институте (MIT) разработали технологию, которая позволяет свести к нулю потери воды при ее подаче через городские сети. Робот, который изобретатели назвали MIT PipeGuard, позволяет выявить прорыв любой толщины. В перспективе эта установка сможет автоматически отремонтировать трубу непосредственно на месте аварии. Инновацией уже заинтересовались власти Мексики, Саудовской Аравии и Китая. Об этом сообщил портал Phys.org.

Из-за трещин в трубах системы распределения воды по всему миру теряют до 20% чистой воды. Эти утечки не только снижают качество системы водоснабжения, но и нередко вредят фундаментам, подземным коммуникациям, затопляя дороги, дома и целые кварталы. Современные системы обнаружения утечек являются дорогостоящими и недостаточно оперативными.

Разработка MIT представляет собой небольшое резиновое роботизированное устройство, напоминающее волан для бадминтона. В ходе эксплуатации его вставляют в систему подачи воды через пожарный гидрант. В самой трубе робот движется вместе с потоком воды, регистрируя свое перемещение. Он обнаруживает даже самые небольшие изменения давления с помощью своей резиной «юбки», которая расширяется по всему диаметру трубы. Затем устройство извлекается через другой гидрант, а собранные им данные загружаются в компьютер для анализа. Таким образом, отпадает необходимость прерывать водоснабжение и выкапывать трубу для поиска места аварии.

Систему в течение девяти лет разрабатывал и тестировал профессор машиностроения Камаль Юсеф-Туми со своими аспирантами. Разработчики технологии называют себя «Стражами труб» (PipeGuard). Сейчас команда проводит испытания в мексиканском городе Монтеррее; его власти заинтересованы во внедрении этой разработки, поскольку каждый год город теряет около 40% воды, что оценивается в $80 млн недополученных доходов.

Разработчики намерены коммерциализировать свою роботизированную систему обнаружения, поскольку проблема утечки воды остро стоит во всем мире. Так, например, в Саудовской Аравии, где большую часть питьевой воды обеспечивают дорогие опреснительные установки, до трети воды теряется из-за утечек. В этой стране ученые провели успешные испытания в трубах со многими изгибами, Т-образными соединениями и узкими трубами (не больше 5 см). Их робот научился отличать утечки от ложных тревог, которые были вызваны изменениями давления при подаче воды или размером, шероховатостями и ориентацией трубы.

«У нас есть много недавно построенных городов, и везде используются пластиковые водопроводные трубы», — объясняет Хунхай Би, генеральный директор Banzan International Group, одного из крупнейших производителей пластиковых труб в Китае. — В этих новых системах каждый день из-за утечек теряется около 30% воды. В настоящее время нет эффективного инструмента для их обнаружения, а робот MIT PipeGuard — это прорывная разработка, которую мы давно ждали«.

После окончания испытаний в Монтеррее команда планирует начать создание более гибкой складной версии своего робота, которая сможет быстро адаптироваться к трубам разного диаметра. Как отмечают эксперты, разработка также пригодна и для других видов труб, например, для природного газа. Старые трубы часто бывают не точно нанесены на карту, что в случае утечек может стать причиной большого скопления газа и даже взрывов. Создатели робота признались, что изначально разрабатывали его для обнаружения утечек газа, а затем адаптировали для водопроводных труб. В перспективе команда надеется, что робот сможет не просто находить утечки, но также будет оснащен специальным механизмом, который позволит мгновенно произвести ремонт в обнаруженном им повреждении.

Российские реалии и ноу-хау

В России, по мнению ряда экспертов, эта разработка вряд ли применима из-за устаревшей системы водоснабжения. По словам заведующего кафедрой управления недвижимостью и проблем землепользования и ЖКХ Института отраслевого менеджмента РАНХиГС Евгения Богомольного, подобные установки были разработаны и применялись в нефтегазовом секторе России уже 20 лет назад. На вопрос «+1», почему ее не внедрили в ЖКХ, эксперт ответил, что «воду не так жалко, да и последствия от ее пролива не несет такого ущерба для экологии и окружающей среды, как утечка газа или нефти».

Сотрудник Международного научного центра «Нелинейные и адаптивные системы управления» Университета ИТМО Александр Капитонов заявил, что отечественные производители создают собственных роботов, решающих такие задачи.

«Предлагаемый разработчиками MIT робот двигается пассивно, вместе с потоком в трубе, и запоминает места возможных утечек, предсказывая нарушения целостности трубы задолго до появления. Для металлических труб чаще всего используется ультразвуковая дефектоскопия, не требующая проникновения в трубу. Однако для мониторинга состояния пластиковых труб данное решение точно будет дешевле, чем аналоги», — считает он.

Износ системы водоснабжения во многих городах России достигает 50%. Такие данные, со ссылкой на правительственные документы, привел эксперт Научно-образовательного центра федеральных и региональных программ Высшей школы государственного управления (ВШГУ) РАНХиГС Игорь Кокин.

«Половина труб сгнили и подлежат срочной замене, — объяснил он данные по износу. — Многие из них прокладывали еще в 1960-х годах, поэтому они давно выработали свой ресурс. Применение новых разработок в ряде российских поселений затруднительно, поскольку трубы в них — просто забиты. Этот робот там ничего не увидит, нужно сначала проложить новые, а уже потом искать в них утечки».