Простор для Архимедов

В Сокольниках при поддержке Департамента науки, промышленной политики и предпринимательства г. Москвы, администрации Президента РФ, Всемирной организации интеллектуальной собственности, министерства обороны, министерства образования и науки РФ, а также ряда других организаций состоялся XVI Московский международный салон изобретений и инновационных технологий «Архимед».

Около 830 участников салона из многих стран мира и более чем 50 регионов России представили свыше 1000 изобретений, многие из которых просто удивляют.

Так уж получилось, что по долгу службы мне довелось побывать, по крайней мере, на дюжине «Архимедов». Впечатление бывало разным. Салон, словно своенравная река, знавал периоды и приливов, и отливов.

Нынешний, на мой взгляд, один из самых удачных. Оставаясь одним из самых демократичных и даже весёлых (на «Открытых инновациях», например, куда скучнее!), ныне салон ещё расширил тематику, представительство регионов как страны, так и мира.

А что касается возрастного состава участников, то из тех, с кем мне довелось пообщаться, самой младшей участнице нынешнего салона Светлане Расюк около 9 лет, она учится во втором классе, а самому старшему — полковнику в отставке, заслуженному изобретателю СССР и РФ, ветерану и инвалиду Великой Отечественной войны Анатолию Фёдоровичу Яковлеву — пошёл уж девятый десяток.

Ещё одно замечание. Салон «Архимед» не случайно носит название международного. И не только потому, что на нём представили свои экспонаты представители народов бывшего СССР. Всё шире представительство и дальнего зарубежья — свыше полутора десятка стран со всех концов мира.

Меня занесло на Тайвань. Не в прямом, конечно, смысле, а к его представителям. Было очень интересно узнать, каков уровень разработок одной из самых высокотехнически развитых стран.

Прежде всего, я обратил внимание на большой красочный плакат, на котором показаны различные типы приливных электростанций. По мнению жителей острова, приливы — один из самых экологичных способов получения «дарового» электричества.

Потом мне предложили... принарядиться. Точнее — примерить один из спецкостюмов, разработанных изобретателем Юн Чи-Линем. Такая спецодежда предназначена для людей, вынужденных работать в неблагоприятных условиях.

Например, опрыскивать растения ядохимикатами.ликвидировать последствия разлива нефтепродуктов и т.д. Костюм представляет собой чёткий, но прочный и практически герметичный пластиковый скафандр, в придачу к которому придается прозрачный «пузырь» шлема с дыхательным аппаратом.

Подумали тайваньские изобретатели и об обуви. Причём не только о специальной, но и об обыкновенной, каждодневной. По мнению изобретателя Чжен Чао-Яна, в течение напряжённого рабочего дня у многих людей просто нет возможности сбросить обувь хотя бы на пять минут, чтобы расслабиться, малость передохнуть.

В итоге наши стоны перегреваются, ноги потсют, что создаёт благоприятную среду для разного рода грибков и инфекций, возникают неприятные запахи.

Избежать всего этого помогают специальные многослойные стельки. Причём каждый слой несёт свою функциональную нагрузку. Один слой пружинит, амортизирует, другой — обеспечивает доступ воздуха к подошвам, третий имеет в своём составе антисептики...

В итоге человек чувствует себя намного комфортнее даже при том жарком климате, что существует на Тайване. Причём количество и состав слоёв каждый может комбинировать по своему усмотрению. Ещё одна любопытная разработка тоже касается быта. Тайваньский школьник Чао Янг придумал и сделал музыкальную приставку к обычному термосу. Теперь стоит снять крышку с термоса, как раздаётся приятная музыка. А в пару к такому термосу есть ещё и музыкальная чашка, которая поёт, когда в неё наливают чай или иную жидкость. Как говорится, пустячок, но приятно...

Музыкальный термос прибыл из Тайваня

Ну, а теперь, пробежавшись галопом по Европам, а также по Азиям, поговорим о вещах более серьёзных.

НЛО — неопознанные летающие объекты — притча во языцех наших дней. Если верить уфологам, появляются и исчезают они внезапно, и никакие радары за ними уследить не могут. Но при этом инопланетяне могут оказаться тут вовсе ни при чём.

Сотрудниками ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» А.И. Головиным. A.C. Коротеевым, Б.Н. Ломакиным, А.И. Шлойдо и O.K. Таушкановым получен патент №2469447 от 10.12.12г. на «Способ снижения радиолокационной замстности объекта, оборудованного, по меньшей мере, одной антенной».

Мы уже как-то со слов академика Анатолия Сазоновича Коротеева рассказывали о «генераторе невидимости», который позволяет скрыть как бы в «дымовой завесе» электромагнитного диапазона летательный аппарат. Теперь же изобретатели продемонстрировали дальнейшую модификацию своей разработки.

Выражаясь техническим языком, способ снижения радиолокационной заметности объекта заключается в том, что в зоне расположения антенны устанавливают герметичную paдиопрозрачную полость. Эту полость заполняют газовой смесью особого состава.

Затем в неё вводят пучок электронов и управляют составом газовой смеси, энергией электронов и силой тока пучка так, что формируется некий «кокон» — поглощающий или отражающий плазменный объём, который и обеспечивает малую радиолокационную заметность летательного аппарата, корабля или боевой машины.

Причём в зависимости от конкретных условий герметичную радиопрозрачную полость устанавливают перед антенной или, напротив, антенну размещают непосредственно внутри такой полости.

При этом разработанные ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» ускорители электронов довольно невелики, позволяют разместить установку практически в любой машине.

В подтверждение реализуемости и эффективности изобретения в центре уже создан экспериментальный образец установки, который демонстрируют потенциальным заказчикам.

Казалось бы, в чём сходство между ракетами и современными небоскрёбами? Разве что в том, что и те, и другие устремлены своими верхушками ввысь...

Однако представитель Московского государственного строительного университета Александр Дмитриевич Ведении нашёл более глубинные ассоциации.

Вместе со своими коллегами Сергеем Владимировичем Нефёдовым и Андреем Петровичем Пустовгаром он предлагает применять в строительстве технологии, которые раньше использовались в авиационно-космической отрасли. Речь пойдёт о вакуумных теплоизоляционных панелях, устроенных по принципу термоса.

— В последние годы резко возросла потребность в строительстве зданий с низким энергопотреблением, и эта тенденция продолжится в будущем, — рассказал мне А.Д. Веденин. — Строительные вакуумные изоляционные панели (СВИП) являются эффективной альтернативой обычным теплоизоляционным материалам, поскольку обладают примерно иа порядок более низким коэффициентом теплопроводности.

СВИПы имеют, как правило, форму параллелепипеда, но в зависимости от потребности могут изготавливаться и более сложной конфигурации.

Они состоят из внешнего декоративного защитного слоя, барьерной оболочки из металлизированного полимерного композита, внутреннего мембранного слоя из полимерного материала, вакуумированного наполнителя из материала с открытыми порами (диатомит, синтетический, аморфный кремнезём, перлит, вермикулит, минеральная вата и т.д.).

Такой «сэндвич» толщиной всего сантиметров пять, благодаря низкому коэффициенту теплопроводности, малой плотности, минимальному суточному проницанию паров воды и другим полезным характеристикам, способен обеспечивать комфорт в доме в течение 60-100лет.

При этом материал весьма пожаростоек, относительно лёгок и может применяться для возведения зданий повышенной этажности, вплоть до небоскрёбов.

Тот, кому хоть раз довелось виден, громадный портальный кран, согласится, что управлять этой громадиной очень нелегко.

Крановщик должен обладать хорошим глазомером, координацией движений, пространственным воображением. И даже те люди, у которых такие данные есть от природы, должны пройти обучение, тренировку, чтобы, извините, не напортачить.

— Ныне в таких случаях обычно прибегают к помощи тренажёров, — рассказал мне профессор Пермского национального исследовательского политехнического университета Рустам Абубакирович Файзрахманов.

— Уже применяются на практике тренажёры для лётчиков, судоводителей, даже автолюбители начинают свои занятия с тренировок на тренажёре. Вот мы и решили создать тренажёрный комплекс для портовиков... Вместе со своими коллегами и учениками — доцентом P.T. Мурзакаевым, аспирантом А.Ф. Хабибуллиным, магистрантами Иваном Алёшиным, Дмитрием Лялиным, Анжелой Xaтыповой, Анной Бурковой и Яной Калашниковой — профессор и создал автоматизированный обучающий комплекс с упражнениями различной сложности.

Компьютерная программа даёт возможность реализации 3D-моделей конкретного порта и грузов, а также марки крана, учитывает реальные характеристики физических процессов (воздействие внешней среды, колебание груза, столкновения и т.п.), сохраняет привычные механические рычаги и пульт управления реального крана...

Кроме того, предоставляются инструкции для мастера обучения по всем основным упражнениям. В развитие системы предлагается автоматизированная обучающая система, осуществляющая подсказку и автоматический контроль упражнений, запись результатов.

По желанию заказчика также разрабатываются тренажёрные комплексы для других видов кранов, в том числе строительных.

Помните, как в сказке A.C. Пушкина о царе Салтане белка грызёт золотые орешки с изумрудными ядрами? А задумался ли кто-нибудь, какими должны быть зубы-резцы у той белки, чтобы запросто расправляться с подобными орехами?..

Не знаю, честно сказать, этой ли сказкой руководствовались изобретатели Московского государственного университета приборостроения и информатики или более прозаическими соображениями, но технологию они создали почти волшебную.

Всем известно, к примеру, какой капризный материал стекло. Чтобы резать его, нужны немалые навыки, да и то даже у опытных резчиков бывает брак. Ну, а как резать керамику, ситаллы, сапфиры, кремний, арсенид галлия и т.д.?

Они же очень ломкие... Наши специалисты обратили вред на пользу, создав технологию и оборудование для лазерного управляемого термораскалывания. На сегодняшний день это наиболее эффективный методраскроя подобных материалов.

Скорость резки здесь достигает 2 м/с; толщина материала — от 0.03 до 30 мм; максимальный размер отрезаемой заготовки — не ограничен; минимальный размер заготовки — 0,03 мм; а ширина реза равна...нулю!

Мощность же лазерного излучения не превышает 200 Вт; столько потребляют обычные лампочки накаливания.

Суть технологии весьма проста — стекло и прочие материалы раскалываются как бы сами собой. Вспомните для примера о старом рецепте изготовления стаканов из стеклянных бутылок. Надо взять обычный шпагат, намочить его в керосине или бензине, плотно намотать на бутылку ио предполагаемой линии реза и поджечь.

Поскольку стекло плохо проводит тепло, то оно при нагревании лопнет, причём точно по намеченной линии. Аналогично нагрев по линии производит и луч лазера.

Новая технология нашла мировое признание и применение для резки плазменных и жидкокристалических экранов и защитных стёкол для мобильных телефонов, планшетных компьютеров, ноутбуков, телевизоров, в том числе с функцией сенсорных экранов.

Причём, помимо резки стекла, аналогичным способом можно резать подложки из сапфира для светодиодов, кристаллы для микроэлектроники и т.д.

За совокупность работ в области лазерного управляемою термораскалывания кристаллических материалов профессора И.В. Голубятников и В.С.Кондратенко, а также кандидат технических наук A.C. Наумов удостоены Премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2012 год.

Заодно, в едином производственном цикле, наши специатисты решили и ещё одну, пусть не острую, но актуальную проблему затупления кромок или снятия фаски. Согласно патенту РФ №2163226. скорость снятия фаски — до 1000 мм/с; размер фаски — от 100 мкм до1 мм; мощность лазерного излучения — 50-200 Вт.

Такая технология разработана впервые в мире. Она даёт повышение производительности до 10 раз; повышение механической прочности в 2,5 раза.

Анатолий Фёдорович Яковлев из г. Зеленограда за свою долгую жизнь повидал много всякого — и хорошего, и плохого. Партизанил, был ранен, общатся как с великими, так и с маленькими людьми, с которыми сводила сто судьба. И сколько себя помнит, всё время изобретал.

Изобретений у него множество, на самые разные темы, но особое предпочтение Анатолий Фёдорович отдаёт редукторам. Казалось бы, ну что такое редуктор?.. Подумаешь, механизм, который меняет количество оборотов на входе и выходе. Скажем, входной ват крутится со скоростью 100 оборотов в минуту, а выходной -всего 10. Пара-тройка шестерёнок — и все дела...

Но без этого механизма, уверен А.Ф. Яковлев, Валерий Чкатов и его товарищи не смогли бы перелететь через Северный полюс из СССР в США на рекордном AHT-25. И Луны бы наши автоматические межпланетные станции не достигли.

И вертолёты не смогли бы летать, а корабли и подлодки — плавать...

А потому Анатолий Фёдорович представил на «Архимед-2013» действующий макет своего очередного изобретения, которое может найти применение в электроприводах и механических передачах систем управления движением, ориентации, связи и электроснабжения (приводы солнечных батареи) объектов ракетно-космической техники.

Электропривод с редуктором содержит корпус с крышкой, - пояснил мне изобретатель. Электродвигатель, закреплённый через подшипники на валу, связан с редуктором и передаёт через него вращение от электродвигателя на выходной вал. Редуктор выполнен планетарным циклоидальным с упругим зацеплением, включает неподвижное и подвижное центральные колёса и упругий эластичный сателлит, который изготовлен из резины с металлическим кордом или в виде тороидальной витой пружины.

А.Ф. Яковлев демонстрирует прототип своего изобретения

По периферии эластичного сателлита выполнены зубья циклоидального зацепления при разности в один зуб в левой и правой частях сателлита. А зубья неподвижного и подвижного центральных колёс упомянутого редуктора сделаны в стиле бочкообразных витых стальных роликов, или сдвоенных пружин, или тороидальных витых пружин, повторяющих профиль впадин зубьев упругого эластичного сателлита...

В результате предлагаемое устройство по сравнению с существующими позволяет обеспечить большие передаваемые усилия и моменты, повышенную надёжность, увеличенный до 25 лет ресурс и КПД более 95% даже в экстремальных условиях эксплуатации. На редуктор уже получен патент РФ № 2452883.

В заключение этих заметок позвольте представить вашему вниманию работу ученицы 2-го «Б» класса московской гимназии №1569 «Созвездие» Светланы Расюк.

— Мой проект называется «Самодельное устройство для улавливания звуков». — сказала она. И показала нечто, смахивающее на головные уборы некоторых героев фильма «Кин-дза-дза». Модель состоит из шлема (в его роли выступает строительная каска), наушников, набора трубок разной длины, микрофонов, микрофонного усилителя звука, усилителя для наушников, блока батареек и кнопки включения.

Светалан и Александр Расюки представляют свои изобретения вместе с научным руководителем Ириной Генриховной Струнгис

Трубки приклеены к пластиковой пластине, которая крепится сверху к шлему особыми стяжками.

Внутри каждой трубки установлен микрофон. Выводы от микрофонов соединены и подключены к усилителю звука, который собран из радионабора (самостоятельно!) и спаян на печатной плате.

Всему этому предшествовало научное исследование, в ходе которого Светлана старалась понять, как наилучшим образом улавливать и усиливать звуки. Послушать, что говорят соседи, приставив к стене пустую кружку, это каждый может.

Кое-кто, быть может, вспомнит, как в начале Великой Отечественной войны использовались звукоуловители, представляющие собой огромные «уши»-рупоры из жести. Но провести исследование, из какого материала, какой длины и диаметра должны быть трубки, чтобы при направлении шлема с ними на источник звука происходило выделение и акустическое (резонансное) усиление, сможет далеко не каждый.

Особенно если человек по существу только начал учиться в школе и до познания азов физики ему далеко.

Светлану вдохновил пример старшего брата, пятиклассника Саши, который в «Созвездии» считается уже опытным изобретателем.

— Полученное устройство является компактным и мобильным. — довольна результатами Светлана. — Пойманный звук преобразуется микрофоном в электрический сигнал, усиливается двумя усилителями звуковой частоты и подаётся на наушники...

Прибор можно применять для направленного прослушивания различных звуков при наблюдениях за живой природой или на производстве, для удалённого мониторинга шума действующих механизмов...

Ну, что к этому ещё добавить?- Растут таланты!

Источник: журнал "Техника молодёжи"
 май 2013, стр. 18-21
Автор статьи: Станислав Николаев