«Мерседес» за 100 часов создал массовый аппарат для спасения жизней. На том же принципе, который помогает в гоночных поворотах
Чертежи теперь бесплатно доступны всему миру.
На планете Земля уже четвертый месяц творится отъявленный коронавирусец: миллионы зараженных, под две сотни тысяч погибших, бесконечные и вездесущие карантины и локдауны – кажется, будто наступил апокалипсис.
Спорт также переживает не лучшие времена – особенно полностью завязанная на переезды по всему миру «Формула-1»: крупных событий не было с начала марта, старты и возобновления сезонов отложены на неопределенный срок.
Что же в таких условиях делают спортивные организации? Естественно, помогают бороться с заразой изо всех сил!
И если бы в мире шло соревнование на самый грандиозный вклад в спасение жизней среди подобный компаний и команд, первое место точно занял бы «Мерседес» из «Формулы-1». На данный момент чемпионы самого быстрого спорта в мире в рекордные сроки придумали и внедрили в массовое производство аппарат для помощи дыханию, собрали уже 10 тысяч штук, довели темпы выпуска до тысячи штук в сутки – и выложили все чертежи, описания материалов и принципов сборки в свободный доступ. Да, совершенно бесплатно!
В итоге, по данным BBC, их уже скачали 1300 команд из 25 стран по всему миру, но, конечно же, главным бенефициаром гения ребят из «Мерседеса» стала Великобритания: именно министерство здравоохранения Королевства получает все собранные девайсы по цене меньше тысячи фунтов за штуку (когда обычные аппараты ИВЛ обходятся в сумму от 5 до 15 тысяч долларов).
Как же команда «Формулы-1» оказалась в лидерах локального и глобального процесса спасения жизней?
Запрос от правительства, совместная работа с Университетом Лондона, рекордный срок разработки
«Мерседес» не просто так переключился с болидов и двигателей на медицинское оборудование: в марте чемпионы наравне с остальными командами «Ф-1» получили запрос от правительства Великобритании на помощь в производстве аппаратов ИВЛ. Блок «Макларена» и «Рено» возглавил целое объединение из крупных компаний и сконцентрировался на разработке и сборке самых мощных больничных девайсов, а «Мерседес» объединился с командой Лондонского Университета ради решения более срочной и неотложной задачи.
После месяца потока ужасных новостей из Италии и Испании все осознали: активнее всего людей убивает не сам коронавирус, а отсутствие необходимого количества больничных коек и реанимационного оборудования для нуждающихся. Когда у клиник кончаются свободные аппараты ИВЛ, начинается коллапс системы здравоохранения – шансы выжить резко падают даже у незараженных людей с инфарктом или другой более знакомой проблемой.
В итоге в Великобритании решили немного изменить стратегию лечения: не гнаться за чистым наращиванием коек и тяжелых неповоротливых аппаратов (как в большинстве других стран, охваченных пандемией), а снизить число нуждающихся в вентиляции легких – чтобы самые мощные и эффективные доставались именно наиболее нуждающимся пациентам совсем уж в тяжелом состоянии.
Как же они собирались такое провернуть? Путем наращивания производства и доступности кислородных масок и аппаратов CPAP – (Continuous Positive Airway Pressure, или девайс, создающий положительное давление воздуха). Они нужны тем заболевшим, кто уже испытывает некоторые проблемы с дыханием, но еще не настолько критичные для обязательного использования аппарата ИВЛ: для них как раз нормально работают промежуточные варианты с большим насыщением кислорода или помощью в закачке воздуха в легкие.
Именно так СРАР и работают: создают в маске чуть более давление по сравнению с атмосферным и заставляют воздух перетекать и расправлять легкие, снижая необходимые для вдоха усилия. В итоге некритичные пациенты освобождают аппараты ИВЛ без риска для жизни: по последним данным из терпящей бедствие Ломбардии, более половины пациентов, вовремя подключенных к СРАР, впоследствии более не нуждалась в более серьезной вентиляции легких.
Но еще один неоспоримый плюс СРАР – отсутствие инвазивных и сложных процедур вставки трубок в трахею. Для подключения пациента к системе положительного давления достаточно одной лишь маски – экономится время и усилия медперсонала. И это не говоря уже о более простой и дешевой конструкции СРАР: он обходится в сумму до тысячи фунтов за самую навороченную модель при стоимости самого простого аппарата ИВЛ в 5 тысяч долларов.
Вот почему главным запросом правительства Великобритании к «Мерседесу» была разработка дешевого аппарата СРАР, доводка до массового производства и сборка максимального количества экземпляров. Инженеры «Формулы-1» не изобретали его с нуля: им предоставили уже существований прототип, созданный учеными Лондонского университета.
По рассказу профессора прикладной механики Тима Бейкера, он предоставил прототип инженерам «Мерседеса» с задачей от профессора интенсивной терапии из больницы при университете: «Нам нужно больше таких». Больше никаких вводных данных, ориентиров и требований.
В итоге с момента встречи Бейкера с инженерами чемпионов «Формулы-1» до конвейерного выпуска первого устройства не прошло и сотни часов. При этом босс сборочного подразделения моторного департамента «Мерседеса» Бен Ходжкинсон пообещал создание полного цикла производства на заводе команды всего за 24 часа – но превысил собственный дедлайн лишь на 120 минут.
«Обычно подобное развитие медицинского устройства занимает годы», – прокомментировала результат директор по инжинирингу Института здравоохранения – медицинского подразделения Лондонского университета.
Лондонские клиники уже получили более 10 000 устройств, произведенных на заводе моторного департамента «Мерседеса» в Бриксуорте – более того, чемпионы нарастили мощности до сборки тысячи штук в день. Следующий заказ на 10 000 устройств для всей Великобритании от министерства здравоохранения не заставил себя долго ждать.
Более того, чемпионы не стали держаться за авторские права или патенты на разработку: чертежи, список необходимых материалов и подробное описание всего процесса производства от начальной стадии до необходимых станков и их настроек поступили в свободный доступ в интернет (правда, ими делятся только с научными юридическими лицами – вроде университетов, научных объединений или отделов НИОКР. Физическим лицам и коммерческим структурам вежливо отказывают). «Мерседес» полностью отказался от выплат всевозможных роялти и авторских отчислений.
Аппараты производят на станках для «Ф-1». В основе принципа действия – эффект, используемый в гонках
В чем же вклад гонок? База в Бриксуорте, производящая, как правило, моторы для «Мерседеса», «Уильямса», «Рейсинг Пойнт», собственной заводской команды в «Формуле Е» и для «Вентури» оттуда же (и для «Макларена» с 2021-го), полностью перенастроена под сборку CPAP. Да, речь даже не идет о смене производственных линий или переоборудовании: аппараты для помощи дыханию изготавливаются на 40 станках, еще три месяца назад производивших турбонагнетатели и поршни.
Также технологии, сильно похожие на гоночные, можно обнаружить и в самом девайсе: он работает по принципу эффекта Вентури. Его же используют для генерирования подавляющего большинства прижимной силы в болиде «Формулы-1» на диффузоре (только в гонках в ходу название «граунд-эффект»).
Максимально подробное описание принципа работы эффекта Вернтури и его задействования в болиде
Эффект заключается в перепаде давлений в трубках (которые так и называются «трубками Вентури») при уменьшении сечения: в тонком месте оно падает и ускоряет поток, переходящий в зону с большим сечением и, соотвественно, давлением. К ней и нужно подсоединять пациента.
В «Формуле-1» эффект позволяет машинам «присасываться» к асфальту в поворотах и проезжать виражи намного быстрее. Современные диффузоры представляют собой небольшой срез классической трубки Вентури.
Так что инженеры «Мерседеса», можно сказать, работали на досконально известной им территории – и потому уложились в рекордные сроки.
Однако главная фишка нового аппарата СРАР даже не в физическом эффекте и не в скорости производства, а в незамысловатости и дешевизне. Инженерам чемпионов «Формулы-1» удалось создать максимально упрощенный дизайн вообще без двигающихся частей или элементов – потому после испытаний в аэротрубе его моментально отсканировали и благодаря 3D-моделированию за несколько часов создали производственные чертежи. Масштаб устройства можно менять как угодно, аппарат полностью ремонтопригоден (одна простая деталь запросто меняется на другую), а временные затраты на сам процесс сборки сокращены до минимума.
Из-за доступности конструкции и относительной дешевизны подобные устройства, скорее всего, быстро появятся в больницах по всему миру – возможно, даже в вашем городе. И если вы их увидите, то знайте: они сделаны с помощью знаний из «Формулы-1».
Фото: mercedesamgf1.com; topgear.com.ph
