В работе очередной, 11-й Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи НТТМ-2011 приняли участие более 1000 молодых исследователей из 59 регионов России, которые представили 760 проектов в различных областях науки и техники. С некоторыми из работ и их авторами познакомился наш специальный корреспондент Станислав Зигуненко.

Boда из воздуха

Наши давние знакомые — юные техники из г. Сосновый Бор Ленинградской области — в очередной раз порадовали неожиданными техническими находками. Одна из них — проект установки по добыче воды из воздуха, предложенная членом Клуба юных изобретателей 7-классником Даниилом Гасичем, вот уже много лет работающим под руководством Н.П. Колчева.

«Самая главная проблема освоения пустыни — отсутствие воды, — объяснял Даниил. — Всякий раз ее приходится добывать из-под земли с огромными трудами, роя глубокие колодцы или буря артезианские скважины».

Между тем, как ни удивительно, воду в пустыне относительно несложно получить из… воздуха. Ведь в пустыне с заходом солнца дневная жара быстро сменяется ночной прохладой. Камни быстро охлаждаются, и к рассвету на них можно заметить капельки росы, сконденсировавшейся из воздуха.

Камень Даниил предлагает заменить металлической пластинкой, согнутой пополам по диагонали и закрепленной на подставке. Сконденсировавшаяся влага будет стекать прямо к корням растений.

А когда растениям дополнительно требуется подкормка, Даниил предлагает крепить к пластине для конденсации влаги кожух, внутри которого расположена порция удобрения. Капли влаги, омывая удобрение, скатываются вниз, в приемную чашу, а затем уйдут в почву к корням растения.

Наконец, чтобы росой можно было напоить людей и животных, Д. Ганич разработал более сложное устройство с двумя металлическими створками, скрепленными между собой шарнирно. На одной из сторон створок прикреплены листы гигроскопического накопителя. В нем и задерживается влага. Периодически створки смыкаются между собой за счет действия, например, пружин из нитинола — материала с эффектом памяти. Вечером такая пружина распрямляется, раскрывая створки. А утром, постепенно нагреваясь, створки смыкает, выжимая накопленную влагу из гигроскопического материала прямо в подставленную воронку, а оттуда — в герметичную емкость.

Все три устройства оформлены как заявки на изобретения и отправлены в Роспатент.

Солнечный коллектор

По-новому использовать энергию солнца предлагают молодые авторы из Мурманского государственного технического университета. Здесь на кафедре радиотехники и телекоммуникаций группа изобретателей под руководством В.И. Милкина разработала любопытную гелиоводонагревательную установку. Вот что мне рассказали о ее особенностях представители университета Светлана Соболева и Артем Новожилов.

Обычно подобные установки ставят на крышах домов. Это удобно в сравнительно небольших строениях. Но ведь и в многоквартирных домах есть смысл использовать бесплатное солнечное тепло. В итоге и родилась идея поставить солнечный коллектор между стеклами стеклопакета в окне жилой квартиры или производственного помещения.

Работает такая установка следующим образом. Холодная вода подается в бак-аккумулятор, в котором на всякий случай предусмотрен и электронагревательный элемент (солнце в том же Мурманске, например, светит далеко не круглый год). В солнечную же погоду часть воды из бака попадает в змеевик, который проходит по соседству с полупрозрачным зеркалом, концентрирующим солнечную энергию. Нагретая до 70–80 °C вода затем поступает на кухню и в ванную.

Сифон для ГЭС

Разработка аспирантки Челябинской государственной агроинженерной академии Ольги Гусевой тоже связана с водой и с электричеством. Но предназначена она для получения энергии, можно сказать, в промышленных масштабах.

«В настоящее время Челябинская область около 18 % электроэнергии получает из других регионов, — рассказала Ольга. — Между тем, как показали расчеты, очень перспективно строительство малых ГЭС на существующих водохранилищах небольших размеров».

В самом простейшем случае устройство, предложенное Ольгой Гусевой, выглядит так. Через глухую насыпную плотину пруда или иного водохранилища перебрасывается шланг диаметром 10–15 см. В самой верхней точке, на плотине, он имеет вентиль, к которому подсоединяется вакуум-насос для создания разрежения. Как только сифон заработает и вода через плотину пойдет самотеком, вентиль перекрывают. А поток воды направляют на крыльчатку водяной турбины. Та начинает крутиться, и подсоединенный к ней генератор вырабатывает электричество.

Такая установка, например, может проработать все лето, подавая энергию для работы электродоильных агрегатов на отгонных пастбищах. А осенью, когда стада возвращаются к стойловому содержанию, установку можно разобрать и отправить на хранение до будущей весны. Идея уже проверена на практике, и даже получен патент на полезную модель.

Студенты МАИ представили очередную модификацию своего беспилотного вертолета.

Артем Атаманцев и его мусоросборщик.

Модель автомобиля с системой безопасности Андрея Тена из г. Серебряный Бор.

Гоночный автомобиль — разработка студентов МАИ.

Модель космической теплицы.

Чтобы дома не старели…

Частенько у нас бывает так, что весной на штукатурке недавно отремонтированного дома появляются темные пятна, трещины, а кое-где она и вообще отваливается. Люди ругают строителей, а виноваты суточные перепады температуры. Весной и осенью днем может идти дождь. Вода попадает в мельчайшие трещины, а ночью ударяют заморозки, и замороженная вода приводит штукатурку в негодность.

Чтобы избежать этого, группа специалистов Оренбургского государственного университета и НИИ «Строительное материаловедение» под руководством кандидата технических наук, старшего научного сотрудника НИИ С.А. Дергунова разработала сухие строительные смеси с повышенными водоотталкивающими свойствами.

Как рассказала мне представительница разработчиков, студентка 4-го курса Оренбургского госуниверситета Марина Бреднева, начальным толчком к исследованиям послужила публикация в 2009 году статьи американских специалистов, которые смогли расшифровать трехмерную молекулярную структуру гидратированного цемента.

Полученные результаты стали начальным этапом исследований наших специалистов «по атомно-молекулярному моделированию структуры гидратированных в присутствии ПАВ цементнонаполненных вяжущих».

Ну, а говоря проще, специалисты на атомно-молекулярном уровне разобрались, какие именно процессы происходят в подобных структурах и какие добавки необходимы, чтобы покрытия перестали бояться воды и суточных колебаний температуры. В итоге разработаны рецепты сухих, наиболее удобных для применения смесей, которые, если они нанесены на стену, заставляют капли воды буквально скатываться вниз.

В дополнение к вышесказанному стоит, наверное, упомянуть и еще об одной разработке, с которой я познакомился на НТТМ. Ее автор — Светлана Вдовина, студентка 5-го курса Белгородского университета кооперации, экономики и права. Ею разработана новая технология получения «защитно-декоративных покрытий и состав промежуточного слоя для металлизации, глазурования и оплавления с помощью универсальной плазменной установки УПУ-8М».

Говоря проще, Светлана придумала, как с помощью плазмы наносить на бетонные изделия тонкую, но прочную металлическую или керамическую пленку расплава, надежно защищающую эти изделия от всевозможных погодных и прочих напастей.

Сейчас эта технология проходит процесс патентования и рекомендована для широкого внедрения на всех предприятиях железобетонных изделий нашей страны. Ведь для создания покрытий годится металлолом, стеклянный бой и прочие отходы производства.

Траншеи больше не нужны?

Мы давно уже привыкли к тому, что при прокладке трубопровода непременно нужно рыть траншею. А после того, как в нее уложены трубы, траншею вновь зарывают. Но самый ли рациональный это способ?

Обойтись без траншей позволяет универсальная буровая машина для вертикального и горизонтального управляемого бурения, разработанная сотрудниками Института нефти и газа при Сибирском федеральном университете, базирующемся в г. Красноярске.

Теперь операция по прокладке трубопровода может выглядеть так. Для начала нужно будет вырыть лишь небольшой котлован, в который опустят грузовую стрелу с буром. Бур направят в нужном направлении, а вслед за ним с помощью гидравлики уходят в грунт и трубы, постепенно стыкуемые друг с другом.

За один проход гидравлическое оборудование позволяет заложить трубы на протяжении 300 м, проведя их, например, под автомагистралью, не мешая дорожному движению. Ну, а затем в промежуточной точке маршрута будет вырыт новый котлован, и операцию повторят снова и снова. Причем штатный инструмент позволяет прокладывать трубопроводы как в талых, так и в мерзлых грунтах, что для погодных условий нашей страны весьма актуально.

На этом тренажере очень удобно учиться вождению автомобиля.

Умылся сам, прибери планету…

Так, если помните, рассуждал Маленький Принц из сказки Антуана де Сент-Экзюпери. Девятиклассник Артем Атаманцев из г. Батайска Ростовской области решил, что ныне сказочные принципы пора претворять в жизнь.

«Известно, что за 60 с лишним лет, прошедшие с момента начала космических полетов, на околоземной орбите скопилось огромное количество обломков ракет, вышедших из строя спутников и прочего космического мусора, — рассуждает он. — Давно уже назрела необходимость произвести генеральную уборку». Над тем, как это сделать наилучшим образом, ныне думают специалисты во всем мире. Артем под руководством преподавателей А.В. Куделина и О.В. Котовой решил внести свою лепту в эти разработки.

Предложенный проект предназначен для сбора как крупного мусора, так и мелкого. С крупными обломками космический мусоросборщик «КРАБ» будет расправляться следующим образом. Он самостоятельно с помощью оптико-электронной камеры и бортового компьютера рассчитывает траекторию приближающегося объекта. После уравнивания скорости его захватывает манипулятор. На захваченный объект помещается небольшой дополнительный двигатель. С его помощью дается импульс либо на торможение, чтобы спутник затем сгорел в плотных слоях атмосферы, либо, напротив, на поднятие его орбиты. В работе приводятся расчеты времени перехода с одной орбиты на другую.

Для мелкого мусора Артем предлагает использовать специальные сети и электромагнитные ловушки. Собранный мусор после этого прессуется, и дальше с ним поступают точно так же, как и с мусором крупным. Причем А. Атаманцев полагает, что попросту сжигать мусор нерентабельно. Лучше сохранять его на высоких орбитах. «Рано или поздно в космосе появятся заводы по переработке такого мусора, — сказал он. — Ведь все эти обломки, как правило, изготовлены из высококачественных сплавов. Так что имеет смысл использовать их повторно»…

Нынешняя выставка не обошлась без многочисленных роботов.