Юный техник, 1999 № 12

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

Экспертный совет удостоил Авторского свидетельства Станислава АХМЕТЯНОВА из деревни Ивакино Тверской области.

Почетными дипломами отмечены идеи Антона ДАНИЛОВА из Пензы и Александра ДОНАСЬЯНА из Новошахтинска Ростовской области.

С ЭПОХОЙ НАПЕРЕГОНКИ

По моей схеме можно создать едва ли не вечный двигатель.

Станислав Ахметянов

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) существует уже 140 лет. Все это время шла борьба за повышение его долговечности за счет применения вес более прочных материалов, облегчения условий их работы, смазки… Результаты достигнуты поразительные, особенно в России. Уже существуют транспортные дизели, способные работать непрерывно 10–12 тысяч часов. Однако боковое давление поршня на стенку цилиндра и вызванную им силу трения так и не устранили. А между тем она в самых долговечных двигателях съедает до 15 % мощности. А устрани ее — и исчезнет причина, порождающая трение и износ. Двигатель станет долговечным и экономичным, легким и быстроходным!

Станислав Ахметянов предложил кривошипно-шатунный механизм, не создающий бокового давления поршня. Представьте себе два кривошипа, соединенных между собою при помощи шестерен и вращающихся в противоположных направлениях. Их шатуны соединены с планкой, к которой крепится поршень.

Силы бокового давления шатуны создают. Но они противоположны по направлению и уравновешиваются, действуя только на планку. Поршень же свободен от действия боковых сил. Потери на трение, как и износ поршня, в таком механизме будут ничтожны. И хотя выглядит он громоздким, автор С.Ахметянов отмечает, что на планку можно посадить не один поршень, а больше. Лишь бы хватило прочности шатунов. И тогда в итоге габариты двигателя окажутся меньше, чем у обычного ДВС.

Многие изобретения, такие, как паровая машина, аэроплан, автомобиль, нельзя приписать кому-то одному. Это справедливо в данном случае. Принцип компенсации боковых сил за счет применения двух вращающихся в разные стороны кривошипно-шатунных механизмов известен давно. В частности, предлагалось два шатуна поставить на общий поршневой палец. Такой двигатель построили и испытали в МВТУ им. Баумана в конце 40-х годов и выяснили, что даже при самом точном исполнении шестерен за счет их небольшого различия кривошипы поворачивались на неравные углы. На поршневом пальце возникали значительные силы, выводившие этот узел из строя.

Взгляните на схему (рис. 1). Она взята из авторского свидетельства № 142484 В.П.Колабина, полученного 40 лет назад.

Рис. 1. Схема двигателя В.П.Калабина.

Предлагается схема двухвального силового кривошипно-шатунного механизма для двухтактного дизеля. Здесь также два кривошипа соединены между собою при помощи шестерен. Очень короткие шатуны присоединены к штокам поршней. Обратите внимание: между штоками имеется такая же планка (траверза), как у двигателя С.Ахметянова. Со штоками она соединяется шарнирно. Благодаря этому при самом грубом исполнении синхронизирующих шестерен поршни всего лишь будут двигаться неравномерно, обгоняя друг друга на сотые доли мм. Никаких дополнительных сил на поршневом пальце не возникнет. Проведенные В.П.Калабиным исследования показали, что шатуны в таком механизме могут быть в 2–3 раза короче, чем в обычном, и поэтому габариты механизма оказываются значительно меньше, чем у традиционного.

На (рис. 2) изображена схема звездообразного двигателя, предлагаемого Станиславом Ахметяновым.

Рис. 2. Звездообразный двигатель Ахметянова. Такая компоновка позволяет получить двигатель с весом газовой турбины, надежностью и экономичностью судового дизеля.

Здесь используются цилиндры двустороннего действия (топливо сгорает то с одной, то с другой стороны поршня). Их поршни снабжены штоками. Важная деталь: планки, соединяющие каждую пару штоков, присоединены к ним шарнирно! Юный изобретатель смог предвидеть и домыслить то, на что в технике ушла целая эпоха протяженностью более чем в полвека!

МЕТИ, МЕТЛА, ПОКА БУТЫЛЬ ПОЛНА

Веник или метла есть практически в каждом доме. Это удобное и простое приспособление, наверное, старше колеса, казалось бы, к нему нечего добавить. Оказывается, можно. Главное неудобство при уборке — тучи пыли, поднимаемые веником. С ними борются, увлажняя водой то сам веник, то пол. Но как решил Александр Донасьян из Новошахтинска Ростовской области, эту процедуру можно упростить.

Александр предложил поместить в ручку веника пластиковую бутыль с водой и перфорированной пробкой. Просачиваясь через небольшие отверстия, вода смачивает веник, а он увлажняет подметаемый пол. Просто и не требует дополнительных усилий.

В метле бутыль можно прикрепить к ручке и сделать саму емкость составной, из нескольких бутылок, чтобы увеличить запас воды.

Веник с увлажнителем прост и гигиеничен.

Александр Донасьян

МОДНИКАМ И МОДНИЦАМ

Часы носят на руке, в жилетном кармане, на шее на цепочке в виде кулона…

Александр Дядищев предлагает носить часы… на ногте.

Для этого нужно выполнить электронные часы в виде толстой липкой пленки, содержащей микросхему и дисплей, а в качестве питания использовать солнечную батарею, размещенную в той же пленке.

Современное состояние микроэлектронной техники уже позволяет создавать микросхемы в виде гибких элементов. Можно попробовать создать такой же гибкий дисплей-индикатор и светоприемник солнечного элемента.

Размеры цифр на таком индикаторе будут три-четыре миллиметра — а это уже немало. Только возни с такими часами будет много: и перчатки не надень (часам нужно освещение), и руки не помой (не дай бог попадет вода), и никуда руки не суй (а вдруг какая-нибудь вредная среда или, еще хуже, стукнут чем-нибудь), и на ночь-то их отклеивать надо…

А так — вполне технически возможно.

Часам, приклеенным к ногтю, не потребуется ремешок.

Александр Дядищев

ПРОКАТИМСЯ С ИЛЛЮМИНАЦИЕЙ

Чего только не придумают велосипедисты!

Разместят на спицах лампочки и батарейку — и летит, сверкая, такой чудо-велосипед…

Александр Халтурин задумался над усовершенствованием электрифицированного велосипеда и предлагает подавать напряжение на лампочки в велосипедном колесе с помощью вращающегося коллектора и неподвижного контакта.

Батарейка и выключатель размещаются на раме, под рукой велосипедиста, а лампочки крутятся себе и светятся вместе с колесом.

Можно пойти дальше и разбить кольцевой коллектор на сектора, и к каждому присоединить свою группу лампочек, подобрав их по цвету или по месту на колесе, и тогда при вращении колес будет происходить переключение групп лампочек.

Можно сгруппировать лампочки так, что они будут загораться только при прохождении вертикальной или горизонтальной плоскости.

А можно соединить лампочки на коллекторе так, чтобы, вспыхивая, они образовывали круг, вращающийся в обратную сторону.

Бегущие огни на велосипеде превратят его в огненную колесницу!

Александр Халтурин

И РАСЧЕСКА, И ФЛАКОН

Комбинированные устройства чаще всего предназначены для операций, выполняемых последовательно. Так появились предложения соединить зубную щетку с тюбиком зубной пасты, бритвенное лезвие с емкостью для мыльной пены.

Олег Бочаров из Куйбышева Новосибирской области предлагает соединение расчески с тюбиком, в котором находится укрепляющее волосы вещество.

Олег пишет: «Можно объединить процесс причесывания волос с нанесением на кожу головы лосьона или другой пасты, уничтожающей перхоть».

Наверное, есть резон в выполнении расчески таким образом, как предлагает Олег, с ручкой, в которой размещается емкость с полезным гелем или жидкостью.

Емкость упругая. Нажимая на нее пальцами, можно дозировать подачу средства на кожу головы и на волосы.

Идея Олега понравилась экспертам Патентного бюро, и было предложение выдать ему Авторское свидетельство журнала, но, увы, приоритет есть приоритет: аналогичное предложение уже защищено государственным патентом за № 2110202.

Тем не менее, поздравляем Олега Бочарова и ждем от него новых идей.

Тюбик питательного геля на расческе поможет сохранить и укрепить волосы.

Олег Бочаров

ВНИМАНИЕ — ЗАГРЯЗНЕНО!

Медицинские инструменты — это всегда источник повышенной опасности. Даже одноразовые Ведь сохранность упаковки может оказаться нарушенной.

Антон Данилов предлагает паковать стерильные хирургические инструменты и шприцы в вакуумные упаковки, в которые помещать также вещество, меняющее цвет при попадании кислорода. По изменению цвета этого индикатора наличия кислорода можно было бы судить о целостности упаковки.

Как считает Антон, использование подобных упаковок стерильного инструмента поможет в борьбе со СПИДом и другими болезнями.

Предложение дельное. Важно только выбрать соединение-индикатор таким образом, чтобы сам он не представлял опасности для человека. А дополнительно вакуумировать пластиковые упаковки, добавляя в них то или иное вещество, технологически не так уж сложно.

Добавив специальный индикатор в вакуумную упаковку, можно визуально контролировать ее сохранность.

Антон Данилов

Настала пора подвести итоги конкурса. Выполняя условия (смотри «ЮТ» № 1 за 1999 г.), мы опубликовали шесть абстрактных заданий, рассчитанных на знание элементарных основ физики. Смысл игры в том, чтобы объяснить принцип работы устройств, в конструкции которых есть элементы неопределенности. В задаче 1, например, спрашивалось, почему может вращаться не подключенный к сети электромотор, соосно соединенный с насосом, перекачивающим жидкость по трубам из одной емкости в другую?

Раз агрегат работает, ясно, к нему поступает энергия. Решение задачи сводилось к тому, чтобы придумать, каким может быть источник энергии. Встроенный в корпус электродвигателя аккумулятор? Второй насос, приводящий в движение жидкость, от которой затем вращается вся система, Андрей Рожков из деревни Вислая Дубрава Белгородской области сумел «задействовать» все элементы системы, предложив поставить паровой котел, подогреваемый солнечными лучами, и подробно описал все детали предлагаемой паровой машины.

В задаче 2 предлагалось склеить легкий бумажный ротор, провести эксперимент и определить, отчего он вращается. Чтобы усложнить поиск решения, мы предложили заведомо неверный вариант, ротор вращает усилие мысли экспериментатора. Дмитрий Озол из Кишинева на уловку не поддался, справедливо заметив, что ротор произвольно вращается то в одну, то в другую сторону, а потому мысли ни причем. Скорее ротор вращается от тепла ладони, которое нагревает воздух и приводит в движение легкую конструкцию. Помимо этого, пишет Дмитрий, ротор может вращаться даже от дыхания и сквозняков в комнате. Дмитрий Озол правильно ответил и на вопрос, поставленный в задаче 3 — почему без видимых причин может катиться медный шарик, опущенный на свинцовые рельсы, замкнутые в кольцо? Причин его движения может быть несколько, например, шарик предварительно разогрет.

Поскольку теплопроводность свинца сравнительно мала, то при нагреве места контакта на рельсах образуются небольшие выпуклости, с которых шар скатывается на соседний участок. И пока он не остынет, движение его не прекратится. С этим согласен и Виталий Оболенский из станицы Бесскорбной, что в Краснодарском крае. Он же предложил и другой вариант: если нагреты рельсы, а шарик холодным, он тоже двинется с места. Рельсы в точке контакта будут охлаждаться и сходиться, и это заставит шарик скатываться. А вот Айнур Хабибулин из Татарстана написал, что шарик может катиться, если внутри сидит какое-либо мелкое животное или насекомое — мышь или жук, например!

Самое большое количество писем с ответами мы получили на вопрос задачи 4 — как Робинзону добраться до берега. Но, что удивительно, правильных ответов было немного. Почему-то большинство из приславших ответ на этот вопрос считает, что если пробежать в лодке от носа до кормы и сесть, то лодка двинется вперед. Лишь Евгении Орлов из Москвы прислал более продуманный ответ: если пробежать и выпрыгнуть в воду — реактивная сила двинет лодку к берегу.

Догнав ее по воде и забравшись внутрь с носа, чтобы повторить маневр, можно доплыть до любого берега, пишет Евгений.

Почему полощется флаг на воздушном шаре, спрашивается в задаче 5, если шар дрейфует вместе с ветром? Этого можно добиться, пишет Максим Волгин из Саратова, если поставить рядом с ним вентилятор. А еще можно растянуть флаг на раме и трясти ее мотором.

Максим правильно ответил и на вопрос задачи 6 — как изменится грузоподъемность дирижабля, в котором вместо гелия пустота? По закону Архимеда, пишет Максим, подъемная сила дирижабля будет равна весу вытесненного им воздуха. Один литр воздуха весит около 1,29 грамма, а гелия — 0,17 грамма, отсюда следует, что замена гелия пустотой повысит грузоподъемность на 87 %. Правда, пишет далее Максим Волгин, таких дирижаблей еще не делают: наверное, нет таких легких и прочных материалов, чтобы выдержали атмосферное давление на оболочку дирижабля.

Мы поздравляем Максима Волгина, правильно ответившего на два вопроса конкурса, и присуждаем ему Диплом победителя. Дипломами награждаем также Дмитрия Озола, Айнура Хабибулина, Андрея Рожкова и Евгения Орлова, а Виталий Оболенский, ответивший на большинство вопросов конкурса, награждается, кроме Диплома, подпиской на журнал «Юный техник»».

К нам в редакцию часто приходят письме с просьбой рассказать о том, как оформляется патент на изобретение — не Авторское свидетельство нашего журнала, а настоящий Государственный патент. Идя навстречу этим просьбам, мы решили в течение следующего года опубликовать цикл бесед, в которых расскажем, что такое патент, патентоспособное изобретение и что есть «НОУ-ХАУ»». Бы узнаете, как составить заявку на патентование устройства и чем будет отличаться от нее заявка на патентование способа или вещества, полезной модели, промышленного образца или товарного знака.

Задача рубрики — научить любого читателя грамотно составить заявку и получить патент. Мы обещаем использовать минимум нудной, но необходимей законодательной информации, дадим адреса нужных организаций, размеры пошлин. Знания, полученные вами, позволят не тратить уйму времени на изучение российского законодательства а области охраны интеллектуальной собственности, а также обойтись без услуг патентного поверенного.

Проявив должное внимание, вы сэкономите не только время, но и значительную сумму — услуги патентного поверенного стоят сейчас около 800 долларов. Следите за нашими выпусками!

Выпуск ПБ подготовили: В БУКИН, А.ИЛЬИН, Е.ФОКИН, М.ВЕВИОРОВСКИЙ, Г.ЧЕРНИКОВ.

Рисунки В.КОЖИНА