В этом выпуске Патентного бюро мы знакомим вас с конкурсными проектами, представленными на Пятой Российской молодежной научной и инженерной выставке «Шаг в будущее», проходившей в Москве с 5 по 9 февраля 2001 года. Авторы этих работ — школьники из разных городов и поселков России.
Экспертный совет пришел к единодушному заключению: все авторы представленных проектов заслуживают высшей награды «ЮТ» — Авторских свидетельств журнала.
Авторское свидетельство № 1077
БАТАРЕЙКА ИЗ АЛЮМИНИЯ
Ученик Астраханского технического лицея Георгий Иванов — химик во втором поколении. Папа и мама Георгия трудятся в промышленности, сын проявляет склонность к изобретательству. Если же посчитать поколения, занимавшиеся в свое время тем, чему посвятил себя Георгий, то окажется, что он наследует опыт десятков поколений исследователей. В прошлом 2000 году химики всего мира отметили 200-летие изобретения графом Алессандро Вольта первой в мире электрической батареи. Внимание ученого привлек тогда факт, что полоски цинка начинают разрушаться, если их проложить полосками меди.
Эффект Вольта в этом случае дает о себе знать как разница потенциалов, позволяющая направлять ток через электрическую цепь…
По сей день создатели химических источников электропитания, используя открытие итальянца, применяют в качестве батарейных анодов такие тяжелые, дорогие и вредные в экологическом отношении материалы, как кадмий, цинк, марганец. Георгий работает над идеей использования в батарейке безвредного алюминия. Правда, это желание наталкивается на серьезнейшее препятствие — алюминий слишком быстро растворяется в щелочном электролите. Его использование диктует свои жесткие условия: обеспечение меньшего саморазряда, большей емкости, необходимость замедления процесса растворения алюминия в электролите. К достоинствам нового элемента нужно отнести малый расход реагентов.
Созданное юным изобретателем устройство повторяет классическую схему гальванического элемента. В батарее Георгия чередуются электроды разной полярности — графит и алюминий.
В 2000 году Георгию удалось подобрать для своей батареи ингибитор, то есть замедлитель нежелательно быстрой реакции разрушения алюминия в щелочной среде, позволяющий затормозить коррозию. Сферу применения новых алюминиевых элементов Георгий определяет так: — Их можно использовать в любых системах, к которым предъявляется требование бесперебойного действия. Начиная с резервных космических систем и кончая заводскими системами охраны…
Когда-нибудь батарея из алюминия заменит нефть и газ!
Георгин Иванов
Авторское свидетельство № 1078
ИДЕЯ ФАНТАСТИКИ — НА ПРАКТИКЕ
Уже при первом взгляде на модель летательного аппарата вертикального взлета и посадки Андрея Кирпичникова вспоминаются формы межпланетных кораблей из произведений писателей-фантастов. Примерно такой звездолет дискообразной формы с диаметром корпуса в 400 метров был изображен Иваном Ефремовым в романе «Туманность Андромеды». И вот то, что существовало как инженерная гипотеза, возрождается в виде новой инженерной концепции…
— Дистанционно пилотируемые летательные аппараты (ДПЛА) сегодня актуальны как никогда, — говорит Андрей. — Такая беспилотная машина большой грузоподъемности, с дистанционным управлением, выполняющая задачи, определяемые бортовым компьютером, может очень многое.
Перед моделями ДПЛА, которые уже созданы и эксплуатируются, я говорю о «Пчелах» и «Шмелях», у аппарата дискообразной формы — немалые преимущества. Для него не требуется специально подготовленная стартовая площадка…
Пока еще дисковая система ДПЛА нигде не применялась. Попытки сделать нечто в этом роде предпринимались в Германии в 1943 году и в Канаде — в 1957-м. Однако инициаторы работ и в первом, и во втором случае не смогли добиться устойчивости созданных аппаратов… Я предлагаю задействовать оригинальный принцип создания подъемной силы. Эффект здесь будет намного больше в сопоставлении с воздушной подушкой, с реактивной тягой. В данном варианте устойчивость будет обеспечена за счет применения аэродинамической подъемной силы…
Участник программы «Шаг в будущее» приступает к демонстрации. Его модель работает «на поводке», то есть привязана к коромыслу, способному перемещаться вверх-вниз. Сразу после включения микромотора диск Кирпичникова резко взмывает вверх. Как же обеспечивается этот подъем?
Верхняя сфера модели оснащена круговыми, расположенными одна над другой щелями. Засасываемый через них воздух обтекает внутренние круговые плоскости и тем самым создает первую область тяги. Далее воздух засасывается во внутреннюю полость с помощью расположенного в центральной части модели винта. (Настоящий аппарат может быть оснащен двумя роторными винтами, которые работают в противоположном направлении и тем гарантируют устойчивость кораблю.) Далее воздух направляется через нижнее сопло вниз и образует вторую область тети — реактивную.
В работе школьника из далекого Снежинска представлены все базовые расчеты, конструктивные проработки, описаны методы управления аппаратом. Беспилотная летающая тарелка, по-видимому, придется как нельзя кстати при ликвидации аварийных ситуаций и стихийных бедствий, для фото- и телеразведки, в сельском хозяйстве, в погранвойсках, для контроля газо- и нефтепроводов, в метеорологии и геологии.
Летающую тарелку можно сделать самому.
Андрей Кирпичников
Авторское свидетельство № 1079
ЛЕЧЕБНАЯ КРОВАТЬ
Древние медики утверждали: здоровье человека в значительной мере определяется состоянием его позвоночника. А как его лечить?
Многолетний опыт показывает, что при появлении симптомов остеохондроза или любой другой болезни позвоночника лучший способ облегчить состояние больного — жесткая кровать. Однако она очень неудобна да и небезопасна: на ней не расслабишься, а значит, немеют конечности. Повышенный теплообмен приводит к нежелательному остыванию тела…
Наталья Кошелева и Вера Рыбалкина из Тулы поставили перед собой задачу разработать по возможности простую, но эффективную в лечении специальную кровать. При решении этой задачи они исследовали гравитационные силы, действующие на позвоночник при различных положениях тела, реакцию мышц спины. Для оптимизации конструкции кровати выполнили ее компьютерное моделирование с использованием трехмерной графики. 3D — модели всех деталей и узлов кровати «собирали» в памяти машины, чтобы проанализировать их взаимодействие, внести необходимые коррективы в конструкцию и подготовить конструкторскую документацию для ее изготовления.
Кровать состоит из основания-поддона, разделенного на две секции. В головной — место для лечебных приборов и устройств, в задней — для постельного белья. На поддон устанавливаются мягкие детали лечебной кровати: подголовник, основной матрац, нож ной матрац. На основной матрац укладывается реечный щит, на него — циновка и пластиковый электронагреватель с регулируемой температурой нагрева. Для большего удобства больного щит с обогревателем накрывают тонким одеялом, а дальше как обычно — простыня, одеяло с пододеяльником, подушка.
На такой кровати долго не поболеешь.
Наталья Кошелева , Вера Рыбкина
Авторское свидетельство № 1080
НАДЕЖНЫЙ ПРОГНОЗ МАГНИТНОГО ДНЯ
История, рассказанная Катей Будаковской, вполне могла бы стать сюжетом святочного рассказа. Катина бабушка очень часто жаловалась на плохое самочувствие в «магнитные дни».
Природа этих дней достаточно изучена. На Солнце происходит очередная вспышка, и в сторону Земли отправляется очередной импульс электромагнитных волн. По достижении Земли эти волны очень сильно видоизменяют окружающее планету геомагнитное поле, создают затруднительные условия для жизни метеозависимых людей. Путь без малого в 150 млн. км эти волны могут проходить с замедлением, так что пагубные последствия на организм нередко оказывается через двое-трое суток.
Ученица школы № 5 из города Нальчика вначале хотела стать врачом. Но в 8-м классе Катя увлеклась физикой, стала заниматься в республиканском центре научно-технического творчества учащихся.
Здесь, в Кабардино-Балкарии, расположен Высокогорный геофизический институт, уникальное научное учреждение, исследующее геомагнитные поля. Ни на миг не допуская мысли о том, что новое увлечение идет вразрез с детской мечтой, Катя разработала устройство, способное регистрировать привносимое в нашу атмосферу космическое возмущение и в то же время реализующее идею о возможности получения своевременной информации о грядущей магнитной буре.
Представьте себе электрическую цепь с главным звеном в виде тоненькой нити из сплава нихрома, помещенной в стеклянную трубочку. К цепи последовательно подключены высоковольтный генератор однополярных электрических импульсов и обнаруживающий присутствие электричества гальванометр. Волны из космоса по достижении электрода оказывают на него воздействие и немедленно регистрируются гальванометром.
Как испытывалось изобретение — особая история.
Среди происходящих на Солнце вспышек есть такие, которые повторяются приблизительно в одно и то же время, с заранее известными интервалами. О том, что такая вспышка должна была произойти в период с 23 по 28 ноября, Кате сказал ее научный руководитель, заведующий лабораторией Высокогорного геофизического института Хаджи-Мурат Хасанович Байсиев. Можно себе только представить, с каким нетерпением семейство Будаковских дожидалось момента срабатывания прибора. И действительно, гальванометр среагировал на солнечную вспышку 24 ноября. И бабушка, и ее знакомые были вовремя предупреждены о желательности приема сосудорасширяющих лекарств.
Катя и ее руководитель считают, что это устройство может стать прототипом при создании серийных приборов предсказания и в быту, и в медицинской практике, магнитных бурь.
Магнитные бури существуют. А значит, их можно измерить.
Катя Будаковская
Авторское свидетельство № 1081
СИБИРСКИЙ ВЕЗДЕХОД
Владимир Дмитриев живет в поселке Тальяны Иркутской области. Его земляки издавна промышляют сбором кедровых орехов, клюквы, грибов, осенью запасают сено. Только вот добираться до угодий через речушки и болота одна беда — ни на грузовике, ни на телеге не проедешь, а вывозить добытое и того труднее. А много ли вынесешь на себе?
Вот и задумал Владимир сделать плавающий вездеход-болотоход с двигателем от серийной мотоколяски и с четырьмя большими баллонами низкого давления.
На воде «Ермак» — так назвал свой вездеход Владимир — перемещается за счет вращения колес. Главное же достоинство его в том, что при необходимости легко снимаются задний и передний мосты, а к кузову пристраивается агрегат для сбора клюквы, машина для лущения кедровых шишек, короб для сена, лебедка для подтаскивания лесин, для сооружения гатей и другие приспособления.
Что особенно важно — колеса «Ермака» не оставляют на земле следа, не ломают побеги и кусты и не повреждают выступающие корни деревьев. Изготовить подобную машину под силу школьному кружку или опытному самодельщику — в его конструкции использованы серийные детали и узлы. А еще лучше было бы организовать производство таких вездеходов на заводе, ведь потребность в такой технике при наших просторах и бездорожье весьма велика. Кто возьмется?!
Мягкие колеса такого вездехода не повредят даже муравью.
Владимир Дмитриев
Авторское свидетельство № 1082
ЛАЗЕР— ДИАГНОСТ
У медиков есть разные инструменты. Некоторые безобидны, как, скажем, шпатель отоларинголога. Применение других может оказаться неприятно, болезненно и даже небезвредно для больного, как, например, рентген. Но разве обойтись без него когда врач подозревает у больного опухоль?
Антон Гуреев, учащийся Самарского медико-технического лицея, немало времени посвятил работе по созданию надежных методов так называемой неразрушающей диагностики заболеваний. И нашел прибор, которым можно заменить и рентген, и даже скальпель.
Представьте: луч полупроводникового лазера по световоду поступает на сканирующую головку, которую прикладывают к телу пациента. Длина волны лазера подобрана так, что луч легко и безвредно проникает в здоровые ткани организма. А от ненормально уплотненных, где гнездится болезнь, он отражается. Отраженные сигналы поступают на ту же сканирующую головку, где установлены фотоприемники.
Зарегистрированные ими сигналы поступают на усилитель и далее на экран компьютера, где человеческий организм без всякого рентгена становится виден как на ладони. Эффективность прибора уже оценили в лабораториях и больницах Самары.
Ура! Я здоров!
Антон Гуреев
Выпуск ПВ подготовили: В. БУКИН , В. ДУБИНСКИЙ , Ю. ЕГОРОВ
Рисунки В. КОЖИНА
Научно-социальной программе для молодежи и школьников исполнилось десять лет. Возраст солидный, если учесть масштабы деятельности и широту охвата. Сегодня программе оказывают содействие 114 российских вузов, 50 научно-исследовательских институтов, в регионах действуют 102 Координационных центра.
В работе по программе участвуют более 20 тысяч старшеклассников и студентов младших курсов, ежегодно проводится около 700 различных соревнований, на которых отбираются лучшие из лучших; из их числа и авторы представленных проектов. Мы желаем им дальнейших успехов в творчестве!