ДАЛЕКО И РОВНО

Замечательно, что начальник отдела конструкторского и изобретательского центра Университета Азии из Тайваня Дженифер Ю опекает на женевской выставке студентов этого вуза. (А где наши? А-у-у!) Изобретение одного из них Дженифер показала в действии, попутно объяснив нехитрую, но, несомненно, весьма полезную его конструкцию. Не так уж редко возникает необходимость отрезать лист бумаги, картона или материи точно по прямой линии и не поранив руки. А такая беда случается, стоит неравномерно нажать на линейку или скользящий вдоль нее нож. Да и убедиться в том, что разрез сделан точно до необходимой точки, можно, только отняв линейку. А если недорезал? Ян Шан-Пей изящно решил эту задачу, создав бесконечную линейку с ножом (пат. Тайваня 103203673). С ее помощью легко резать по прямой сколь угодно долго, удерживая линейку как обычно и нажимая на встроенный в нее резак, выполненный в виде круга. Дойдя до конца линейки, удерживаем нож и сдвигаем линейку дальше. И так можно повторять сколь необходимо. Затупившийся нож-круг легко заменить на новый.

РОТ НЕ СТРОИТЕЛЬНАЯ ПЛОЩАДКА

Зав. кафедрой Московского медико-стоматологического университета Сергей Арутюнов вместе со своим сотрудником Самвелом Апресяном представили на салоне конструкции, используемые для замещения дефектов зубов, зубных рядов, челюстей и частей лица, в частности, у онкологических больных после травматических разрушающих операций. Все решения, а их не одна сотня, запатентованы. Сложнейшие дефекты глаз, носа, челюсти, каждый из которых уникален, С.Арутюнов с коллегами исправляют уникальными же технологическими решениями. Так, впервые в мире они смогли отфрезеровать из монолитного блока челюстной протез-абтюратор. Но разрабатывается не просто некая конструкция, изучается также адгезия микроорганизмов к созданным протезам, так как у пациентов, для которых все это делается, ослаблен иммунитет и любые вмешательства могут привести к ухудшению ситуации и даже гибели из-за развития иммунодефицита.

Еще один аппарат (пат. 2502494) необходим, чтобы построить правильные искусственные ряды. Существующий окклюзионный столик не позволяет это сделать для таких сложных больных, когда надо не только создать протез, восстанавливающий зубы, но и закрыть дефект — разобщить полость рта и носа.

С ДРУГОГО КРАЯ СВЕТА

Франц Кочиан прибыл в Женеву из Австралии показать два своих изобретения. Первое — это технология, позволяющая широко использовать магнитные электроконтакты в современных приборах, используемых повсеместно: мобильных телефонах, плеерах, электроинструменте и проч., требующих время от времени подзарядки или обмена данными. При этом нет необходимости в тщательной стыковке зарядного устройства с разъемами приборов, так как магнитные электроконтакты сами правильно позиционируются, стоит их только поднести. Ф.Кочиан рассказал, что идея этой технологии возникла у него из потребности закрепить мобильник в своем автомобиле и заряжать его при использовании одновременно навигатора. Перепробованные им существовавшие держатели не удовлетворили его, не говоря уже о том, что подключение микро USB-кабеля было крайне неудобным.

Созданные им магнитные коннекторы работают и с пыле- и влагозащищенными устройствами. Разумеется, чтобы воспользоваться разработанным Францем удобным соединением, надо, чтобы производители предусмотрели его и адаптировали выпускаемый продукт. Тем не менее есть немало изделий, не требующих каких-либо модификаций вообще, чтобы использовать его магнитные электроконтакты.

Второе изобретение Ф.Кочиана связано с диамагнитной левитацией. Как специалист, около 40 лет отдавший работе электронщика, он вполне осознает бесповоротный и стремительный технологический прогресс последних 50 лет, улучшающий качество жизни. Но как человек, убежденный, что созерцание — сердце любой культуры, он стремится вернуть созерцательность в реальную жизнь, надеясь, что это обострит наше восприятие и сделает его более осмысленным. Его изобретение — это редкая попытка сделать жизнь красивее. Мы уже давно привыкли к часам-циферблатам. Немало людей помоложе вообще никогда живьем не видели часов с механическим маятником. Да и где их увидишь, если этот маятник должен совершать колебания с периодом 1 или 2 с, а значит, быть в длину почти 25 см или даже100 см?!

Трудно найти в нашем не слишком просторном жилище место для часов с таким маятником. А значит, и нет возможности заворожено наблюдать за его колебаниями. Францу удалось создать диамагнитные левитирующие маятники в виде движущегося постоянного магнита, расположенного между диамагнитными пластинами. Причем между ними отсутствует механическое трение. Этот магнит может двигаться с или без специфической временной константы. Последняя задается формой магнитного поля, например, в виде фасолины и может бесступенчато регулироваться в широком диапазоне. В созданном Ф.Кочианом прототипе резонансная частота движения маятника может настраиваться от 0,4 Гц до 2,5 Гц, не требуя дополнительной энергии. Расстояние между таким магнитом-маятником и удерживающими его диамагнитами всегда меньше 5 см. Настольные часы с настраиваемым диамагнитным левитирующим маятником возвращают магию часам как хранителю времени. И точность таких часов сравнима с точностью современных кварцевых образцов.

НОВАЯ ЭНЕРГИЯ — ВИБРАЦИЯ

Профессор Южного федерального университета (ЮФУ), объединившего Ростовский госуниверситет и Таганрогский радиотехнический институт, Тимофей Лупейко заведует кафедрой общей неорганической химии. Долгие годы, занимаясь разработкой активных материалов сегмента пьезоэлектриков, он с коллегами пришел к новому источнику энергии. Известны четыре «зеленых» альтернативных источника энергии: вода, ветер, солнце и биомасса. Южане разрабатывают пятый — вибрацию. Многие обращают на нее внимание, так как она достаточно распространена, почти как теплота. Особенно распространена слабая вибрация, которую и попытались утилизировать в ЮФУ. Низкочастотная слабая вибрация практически не используется, а ресурс ее велик. Разработан новый наноматериал, преобразующий с высокой эффективностью относительно слабую вибрацию в достаточно весомую электроэнергию.

Можно делать монтаж из множества однотипных элементов для переработки сильной вибрации. Экспонат на выставке содержал группу из пяти преобразователей, каждый весом 0,3 г, площадью 10 кв.см и толщиной 0,25 мм. Источник вибрации силой 0,5 кг позволял зажечь 26 светодиодов. В перспективе источником силы может быть движение человека. В этом случае потребуется 150 преобразователей. Для 2-тонного автомобиля 200 преобразователей на выходе дадут примерно 15 Вт мощности. Это вполне солидная энергия.

Очень важно следующее: создана новая базовая ячейка, базовый элемент. Теперь можно шаг за шагом осваивать необъятный и всеобъемлющий ресурс вибраций. Известны опыты, когда в асфальт под проезжающие авто закапывали пьезокерамику, работавшую здесь в режиме пьезозажигалки. Генерируя киловольтовые импульсы напряжения, такая система не выдерживала и 10 тыс. циклов. В новых преобразователях генерируется энергия, измеряемая вольтами (8—10 В). Сами элементы работают в комфортных условиях. Они прошли проверку в течение 3 мес. непрерывной работы на 50 Гц. Это примерно 1 млрд циклов.

Полученные результаты весьма оптимистичны. Разумеется, при этом возникают и проблемы. Так, многоэлементные генераторы требуют прецизионной механики для своего создания. Энергия легко накапливается обычными аккумуляторами в отличие от получаемой при ином режиме эксплуатации керамики. Вариантов применения множество. Например, от вибрации рельсов получить дублирующее питание сети сигнализации на железнодорожном транспорте. Самый большой эффект можно получить, подложив такие преобразователи под колеса автомобилей. Подсчеты показывают, что 20% энергии, необходимой в городах, можно при этом получить с помощью таких преобразователей.

В ЮФУ подготовлены заявки на патенты, которые пока не поданы, так как идет поиск инвесторов, дабы их заинтересовать и пригласить в соавторы. Но самый большой эффект может дать установка таких изделий не под, а в колеса автомобилей. Расчет показал, что в этом случае выход составит уже доли киловатта, а это 30—50% энергии, потребляемой автомобилем, считает Тимофей Григорьевич. Что такое колесо? Это 15 раз в секунду при скорости 70 км/ч каждая точка колеса прижимается к земле. Расположив около 100 преобразователей в колесе, получим генератор мощностью 300—400 Вт. Колоссальная экономия!

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЖИЗНИ

Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» ЮФУ показало на салоне интегрированные многофункциональные преобразователи для пьезоэлектрических датчиков и уже внедренные пьезоэлектрические акселерометры серии АК317 для контроля и диагностики турбогенераторов по выработке электроэнергии, оборудования в нефтеперерабатывающей промышленности, транспортных средствах, ракетно-космической техники.

Владимир Янчин, начальник лаборатории «Пьезоприбора», сообщил, что эти датчики сертифицированы и внесены в госреестр. Большая часть электростанций России и некоторые зарубежные оснащены ими. Постоянно ведется контроль вибрации агрегатов, чтобы ее уровень не превышал допустимой. Это позволяет еще на ранней стадии обнаружить зарождающиеся дефекты, которые потом могут привести к серьезным авариям. На Саяно-Шушенской ГЭС они были отключены, система не работала. Если бы она работала, было бы с самого начала ясно что-где не было закручено.

ДВИГАТЕЛЬ НАДЕЖДЫ

Новоднестровский инженер Николай Волощук из Черновицкой области Украины показал с коллегами двигатель с внешним подводом тепла (внешнего сгорания), наподобие Стирлинга. Но тот работает на высоких температурах, а этому достаточно перепада температур 20°С между холодной и горячей сторонами. В этом преимущество данного двигателя. Сейчас могут использовать в промышленности тепловую энергию выше 100°, когда пар подается на паровую турбину. Теперь и ниже 100° энергию можно не потерять. Н.Волощук убежден, что можно использовать и тепло океана, где в нижних слоях около 4°С, а вверху 27°С и больше. Тепло гейзеров тоже подходит. Ныне пар нельзя аккумулировать, чтобы потом подавать его на турбину ночью или когда нет солнца. Для этого двигателя можно нагретую солнцем воду подавать в нужное время.

На атомных электростанциях сейчас давление пара, вырабатываемого ядерным блоком, после прохождения через турбину снижается с 300 до 150 атм и далее в выработке электроэнергии не участвует. Он поступает на градирню, где охлаждается, и уже воду закачивают опять в рубашку котла. Николай уверен, что, применив его двигатель, можно было бы еще процентов на 50 использовать этот отработанный пар. Тепло ведь никуда не девается. Если при 300°С пар находится под давлением в одном объеме, то при 150°С объем его увеличится вдвое, но количества тепла будет таким же. Двигатель запатентован в Германии (пат.10 2009 057 125). На вращающемся роторе расположено 10 пневмоцилиндров, каждый из которых связан отдельным трубопроводом с нагреваемой или охлаждаемой емкостью. При нагреве воздух в емкости расширяется (на 40% при нагреве до 100°С) и через трубопровод поступает на пневмоцилиндр, надавливая на внутренний поршень.

Он упирается в статорное кольцо. Центры ротора и статорного кольца смещены на 4 см. Стремясь высвободить свою энергию, поршень проворачивает ротор. На противоположной стороне в холодной воде емкость охлаждается, создавая разрежение. Шток внешний будет втягиваться в поршень, готовый к новому циклу работы. Пока перепад тепла существует, будет вращаться и ротор.

БЕЗ ПРАВА НА ДЕФЕКТ

Сорачён Ёрия из Национального технологического центра металлов и материалов Таиланда решила задачу тонкопленочного качественного напыления на сложные поверхности, в частности, устройств, применяемых в качестве медицинских имплантов. Понятно, что для этих целей особенно требуются хорошая адгезия, однородность и контролируемость толщины и топологии тонкой пленки золота, меди, платины или другого материала. Пат. Таиланда 1301003992 2013 г. выдан на модифицированный процесс покрытия таких мембран, клапанов и пр., представляющих из себя сетчатые объемные конструкции, которые к тому же после установки внутри организма через катетер еще должны раскрыться (изменить свой объем). В процессе напыления изделие то растягивается, то сжимается, поворачиваясь в 3 направлениях внутри камеры, что исключает какие-то пропуски в покрытии и повышает его равномерность.

Разработанное устройство изготовлено и пользуется спросом за рубежом. 80% идет за границу и лишь пятая часть остается в Таиланде.

ПОРТИТЬ И ЗАЩИЩАТЬ

Экспозицию Национального минерально-сырьевого университета (Горного) из Петербурга представлял доцент кафедры геоэкологии Юрий Смирнов. Пять работ касались как разработок полезных ископаемых, то есть порчи земли, так и экологической тематики, а значит, ее спасения. Сейчас модным направлением считают разработку газогидратов. Это будущее наше топливо. И очень большая проблема —решить ее правильно и дешево. Потому что сейчас она и дорогая, и нет еще осмысленного подхода к газогидратам. По большому счету это разработка теплообменника, головки — самой основной части инструмента добычи этого полезного ископаемого (заявка 2012127644). Газогидрат находится в связанном состоянии — это газ и вода. Чтобы извлечь его на поверхность, надо как-то растопить данную субстанцию, по большому счету снег. Для этого-то и применяют теплообменник.

«Преимущество нашего теплообменника, — объясняет Ю.Смирнов, — в отличие от каких-либо других в том, что рабочая жидкость, которая как раз и нагревается, чтобы добавляться и распространяться над поверхностью газогидрата, может быть любой». На шельфе пресной воды не найти — бери соленую. Этим установка Горного института выгодно отличается от аналогов, а обеспечивается это герметизацией анодов теплообменного аппарата.

РАЗЗУДИСЬ ПЛЕЧО

Сигвей придумали американцы — известные любители комфорта. Стал на платформу двумя ногами, чуть наклонился в нужном направлении — сигвей туда и поехал. Анджей Соболевский из средне-польского Торуня создал торквей — спортивный снаряд на колесах (РСТ/PL2012/000111; P.396764), полезный для целей реабилитации. Ты также становишься на платформу, но чтобы двигаться, надо работать двумя рычагами, наподобие лыжных палок. Эти рычаги можно подстраивать, для того чтобы было удобно использовать торквей и детям, и взрослым, и людям постарше, желающим оставаться мобильными и вести здоровый образ жизни.

Нет никаких батарей или аккумуляторов, только чистая механика. Созданный прототип через полгода надеются довести до промышленного образца. Цена, разумеется, не определена, но А.Соболевский предполагает, что она будет немного ниже 600 долл., что соответствует цене хорошего велосипеда.

ГЕНИАЛЬНО ПРОСТО

Наш читатель из Ленинградской области посетовал, что в журнале редко появляются описания таких идей, которые можно было бы реализовать самостоятельно. Где ж таких набраться, чтобы несложно и эффективно? Чжао Шухай из Китая, похоже, такую идею реализовал и защитил патентами во многих странах и группах стран: PCT/СN02/00393, CN01121784.7, US 6957471, и т.д. Изобретение его настолько простое, насколько и эффективное, не говоря уже о несомненной практической пользе и широте применения. Мы живем в электрическом мире. Электроэнергия достигла самых отдаленных точек на земле. Чаще всего от электростанций разного типа с помощью линий электропередачи сначала на 500 кВ, потом 220 кВ, 110 кВ и так далее до конечных 10 кВ подстанций. И всюду провода крепятся к опорам с помощью изоляторов разных конструкций и из разных материалов.

Все они, однако, со временем загрязняются, что снижает их эффективность. Появляются утечки тока, а то и пробои напряжения, что снижает эффективность линий электропередачи. Казалось, что тут поделаешь? Ч.Шухай придумал чистящие кольца из пластика, которые легко защелкиваются на изоляторе любого диаметра, не важно — из стекла, фарфора или другого материала изготовленного. Полусферы, расположенные по окружности таких колец, заставляют эти кольца при ветре двигаться по поверхности изолятора, очищая его постоянно. Эффект налицо при мизерных затратах.

ТЕРРОРИЗМ НЕ ПРОЙДЕТ

Единственный в мире индивидуальный предприниматель в области регистрации ядерных излучений Василий Мухин преподает в МИФИ. Кроме этого, у него много других мест работы. На выставке он представлял собственную разработку: детектор для радиационных мониторов, регистрирующий нейтронные излучения. При контроле за распространением или перемещением материалов важно среди всех радиоактивных материалов выделить материалы расщепляющиеся, а именно они испускают нейтроны. Поэтому в каждом радиационном мониторе обязательно должен быть нейтронный канал регистрации. Они делались на основе разрядных счетчиков, содержавших изотоп гелия три (іНе). В связи со снижением производства водородных бомб его количество уменьшилось, он стал очень дорогим.

Мир включился в гонку по созданию детектора нейтронов, способного заменить гелиевые счетчики. В.Мухину вместе со Ставропольским НПО «Люминофор» удалось разработать люминофорную композицию, содержащую ZnS, которая находится в конвекторе нейтронов, включающем природный бор. Этот бор состоит на 20% из изотопа 10В. Тепловой нейтрон с этим изотопом вступает в ядерную реакцию, результатом которой становится α частица. Она попадает в гранулу ZnS, и возникает вспышка. Световая вспышка проходит спектросмещающее волокно, которое выводит свет из светочувствительного объема на фотоприемник, в качестве которого применены кремниевые электронные умножители. Это техническое решение впитало в себя достижения из разных областей. Во-первых, нужно было дождаться, пока будет хорошо отлажена технология производства спектросмещающего волокна. К этому моменту достигнут и большой прогресс в создании электронных фотоумножителей.

Кстати, на Западе никто не производит люминофорных композиций с 10В, а делают их с обогащенным изотопом 6Li. Цена последних 9 долл. за 1 г, что делает практически невозможным создание детекторов даже небольшой площади. Используемый Василием Ивановичем природный бор, в котором 20% нужного 10В, не дороже борной кислоты, стоящей копейки. Сейчас разработаны детекторы скрытого ношения. Он может быть в кейсе. Их В.Мухин считает наиболее эффективными. Может быть, в аэропорту и явный сгодится, так как там человек либо пройдет в определенном месте, либо не пройдет нигде. Детектор должен быть дешев. Мухинский, например, может быть имплантирован в указатель пешеходного перехода. Сам он, детектор, ничего не излучает, то есть безвредный. Его легко соединить с устройством мобильной связи. Таким образом, можно организовать систему национальной безопасности — радиационной.

Американцы очень боятся взрыва «грязной» атомной бомбы. Если пояс шахида начинить не шариками, а радиоактивным веществом, то, может быть, сразу и не будет большого числа человеческих жертв, они появятся позже. А дальше население попадает под воздействие радиофобии. И поражающий эффект может превзойти эффект от обычного механического взрыва. В США создано специальное агентство GICNT — глобальная инициатива по борьбе с актами ядерного терроризма (ГИБАЯТ). К этой инициативе присоединилось 85 стран, во многих из которых периметр (граница) ограждается радиационными мониторами, чтобы, упаси Боже, на ее территорию несанкционированно не проникли расщепляющиеся материалы, независимо от того, является ли сама страна источником радиационных технологий. Радиационные материалы, ведь, можно ввезти и через нейтральные страны какие-то. Поэтому задача контроля за перемещением материалов актуальна для всех.

«Сколько денег было вложено в подобные разработки, бюджетных денег, а здесь бюджетных нет ни копейки, в том числе и за мой приезд сюда», — улыбнулся Василий Иванович. Вот что может сделать пенсионер в нашей стране, когда у него есть немножко больше времени. Теперь задача коммерциализировать разработку. Много об этом говорят, но вряд ли кто-то знает, что это такое. Больше в выставках В.Мухин участвовать не собирается. Но ему интересна оценка жюри Салона, поскольку, его не купишь. «Жюри меня не знает, я жюри не знаю, - посмотрим, каков будет результат», — продолжил Василий Мухин. По своим характеристикам разработка не уступает западным образцам. Прибор фирмы Bridgeport обладает низкой эффективностью регистрации, так как в нем лишь один слой чувствительного материала. Преимущество детектора Мухина в применении порошка, которого нет на Западе, где для целей нейтронографии производители выпускают так называемые нейтронные экраны. В них порошок люминофора ZnS, обогащенный изотопом 6Li, прессуется в пластины. Экран требует связующего, которым выступает какой-либо пластик (полиметилметакрилат, например), α частица попадает в пластик и умирает. При попадании же в порошок, пройдя воздушный промежуток, она ударяет либо в одну, либо в другую гранулу люминофора. Это вдвое повышает эффективность регистрации сразу.

Разработка планируется к использованию в проекте запуска гамма-телескопа Гамма 400. В конструкции этой станции предполагается создание нейтронного детектора на принципе Мухина. Постановлением правительства запуск орбитальной станции запланирован к 2015 г. для решения задач фундаментальной физики (поиска темной материи, в частности).

Изобретение «Детектор нейтронов для радиационных мониторов» отмечено золотой медалью женевского салона.

В заключение об обладателе Гран-при) женевского салона. Это швейцарская фирма IREWIND, представившая систему потокового видео от множества камер, обеспечивающих одновременное персональное (относящееся к конкретному человеку) видео в реальном времени, передаваемое непосредственно на смартфоны зарегистрированным в системе участникам. Предназначена для использования на массовых мероприятиях, соревнованиях по лыжам, велогонках и т.п. Видео можно направлять, например, родителям или родственникам, беспокоящимся о своих близких, участвующих в праздничных гуляниях, митингах или соревнованиях.