Юный техник, 2014 № 09

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

МЕБЕЛЬ-ТРАНСФОРМЕР

«Сейчас распространен конструктор ЛЕГО, позволяющий из пластиковых элементов складывать различные конструкции. Но это игрушка. А что, если изготовить подобные элементы больших размеров, например, из прессованного картона или ДСП, и использовать их затем для изготовления мебели? Покупаешь в магазине набор таких элементов и альбом-инструкцию, где показано, как из этих элементов сложить кровать, диван, кресло или стол. Для так называемой мягкой мебели останется прикупить матрасы или подушки соответствующих размеров. А надоел интерьер комнаты или квартиры — его легко изменить, поменяв конструкцию мебели и ее расстановку».

Такое письмо прислала нам Наташа Симбирцева из г. Улан-Удэ. Она, пожалуй, права — что купил, то и будет стоять в доме, пока не поменяешь. Даже самая современная мебель статична и не может изменять свою форму и функциональное назначение в соответствии с желанием и настроением ее владельцев.

Не одна Наташа думает, как изменить наш быт. Рассуждая о конструкторе, она упустила из виду, что, кроме кубиков-элементов, в набор входят еще и двигатели с приводами, а также компьютерные блоки.

На это обратили внимание исследователи из Массачусетского технологического института, которые разработали и изготовили комплект мебели, получивший название Transform. Профессор Хироши Ишии и его коллеги, входящие в группу Tangible Media Group, недавно продемонстрировали свою разработку на конкурсе Lexus Design Amazing 2014, проходившем в Милане.

В установке Transform ими были использованы более 1 000 подвижных элементов, каждый из которых приводится в действие своим собственным приводом. Приводами, в свою очередь, управляет компьютерная система, которая получает данные о движении со специализированных датчиков.

Такая система, как уверяют профессор и его коллеги, позволяет приспосабливаться к вкусам и запросам хозяев. Например, менять мягкость дивана или кровати по их желанию. «А в дальнейшем, — рассуждает профессор, — можно будет подумать о создании некоей универсальной мебели, которая способна, к примеру, по желанию превратить дневную гостиную в ночную спальню»…

Наши эксперты нашли недостатки и в проекте профессора. Он слишком сложен и дорог — 10 000 долларов для мебельного комплекта на одну комнату — это, пожалуй, чересчур. А потому мы присуждаем наш Почетный диплом не профессору, а Наташе.

Transform — динамическая мебель будущего, способная менять свое функциональное назначение.

ТОПЛИВО ИЗ ВОДЫ

«На глаза мне попалось сообщение, в котором говорится, что вскоре в путешествие вокруг земного шара отправится солнцелет — летательный аппарат, вся поверхность которого обклеена солнечными батареями. Чтобы он мог лететь и ночью, его электродвигатель будет запитываться в темное время суток от литиевых аккумуляторов. Я предлагаю несколько иной способ питания транспортных средств на электротяге. Правда, он более пригоден для яхт и иных сравнительно небольших судов. Паруса и всю поверхность палубы на такой яхте надо покрыть солнечными фотоэлементами. Полученную с их помощью электроэнергию надо не направлять в аккумуляторы, а использовать для расщепления воды на водород и кислород, как это предлагал еще Жюль Верн. Водород же можно использовать, например, в топливных элементах или напрямую, как топливо, в ДВС или иных двигателях».

Такова суть предложения Ильи Стригуна из г. Воронежа. В целом оно правильное, но не очень оригинальное. Не случайно до такой идеи тот же Жюль Верн и его современники додумались почти полтора века тому назад. Впрочем, ныне такое предложение можно усовершенствовать. В этом убедились американские исследователи. Они подметили, что в морской воде содержится не только водород, но и диоксид углерода, или углекислый газ CO₂, попадающий туда из атмосферы.

Ученые продемонстрировали процесс, позволяющий производить горючее из морской воды. Новая технология, названная GTL, использует специальный модуль электролитного обмена катионов (E-CEM), который удаляет углекислый газ из морской воды с эффективностью 92 % и одновременно производит водород. Полученные газы затем с помощью металлического катализатора превращаются в жидкие углеводороды, пригодные для использования в качестве топлива в авиационных турбинах и корабельных двигателях.

До сих пор подобные технологии демонстрировались лишь в лабораторных процессах, производящих считаные миллилитры топлива.

Ученым из NRL впервые удалось масштабировать технологию, более того, они заявляют о том, что в перспективе ее можно будет широко применять на флоте. Ведь углекислый газ — один из богатейших источников углерода на Земле. При этом концентрация CO₂ в океане в 140 раз больше, чем в воздухе.

В настоящий момент данное топливо проходит испытания. Модель самолета, им заправленная, уже успешно поднялась в небо. В ближайшее время предполагается проверка нового топлива и на кораблях военно-морского флота. Прогнозируемая цена топлива, произведенного с помощью технологии GTL, составляет 0,8–1,6 доллара за литр. При этом его ведь можно получать прямо на месте из забортной морской воды, а не везти издалека.

Авиамодель, двигатель которой работает на углекислом газе.

КРИОГЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

«Вы уже как-то писали о том, что для работы автомобильных рефрижераторов, перевозящих скоропортящиеся продукты, можно использовать напор встречного ветра, который образуется при движении автомобиля, — пишет Алексей Трунов из г. Невинномысска. Однако у такой схемы есть недостаток. К ней придется добавлять еще и аккумуляторы, которые будут давать энергию рефрижераторам во время стоянок. Я предлагаю другой вариант. Надо в таких случаях использовать тепловые насосы. Обычно такие установки предназначены для того, чтобы добывать тепло из окружающей среды. Но можно ведь заставить тепловые трубки работать в ином режиме — забирать тепло из холодильной камеры, обеспечивая ее холодом. Мне кажется, при этом можно будет получить неплохую экономию».

Алексей совершенно прав. В настоящее время целая армада грузовиков-рефрижераторов перевозит по дорогам во всем мире тысячи тонн замороженных продуктов, свежих овощей и других скоропортящихся товаров. И такие грузовики, как правило, потребляют на 25 % больше топлива, чем обычные грузовые автомобили, поскольку используют компрессоры, приводимые в действие отдельными небольшими двигателями внутреннего сгорания или электродвигателями, которые черпают энергию из бортовой сети автомобиля. Но в обоих случаях результат один и тот же — тонны дополнительно сожженного топлива и огромное количество вредных выбросов в окружающую среду.

Однако не один Алексей задумался над данной проблемой. Английский изобретатель Питер Дэрман представил еще одно возможное решение. По его мнению, выходом из сложившейся ситуации может стать разработанный им криогенный двигатель, который за счет тепла перевозимых товаров и тепла из окружающей среды заставляет кипеть жидкий азот, хранящийся в специальной емкости. Получающийся при этом газ используется для приведения в действие так называемого двигателя Дэрмана, который вращает компрессор и приводит в действие некоторые другие устройства.

Принцип работы тут таков. В сосуд Дьюара закачивается жидкий азот, температура которого составляет -195,75 °C. Тепло окружающей среды заставляет его кипеть в теплообменнике, превращая в очень холодный газ. Этот газ проходит через второй теплообменник, охлаждая продукты. Затем нагретый азот под давлением подается в двигатель Дэрмана, который вращает компрессор, вентиляторы системы принудительного охлаждения и дополнительный электрогенератор.

Таким образом, по расчетам Дэрмана, установка, работающая с КПД порядка 40 %, выбрасывает в атмосферу лишь газообразный азот, которого и так в атмосфере более 70 %.

Однако и у этой системы есть свои недостатки. Во-первых, понадобилась дополнительная система охлаждения, поскольку Дэрману не удалось добиться нужного режима в холодильной камере только за счет сжиженного азота. Кроме того, сжижение газа не такая уж дешевая операция, а заправлять систему жидким азотом надо регулярно, поскольку газ довольно интенсивно испаряется, независимо от того, работает холодильная система или нет. Словом, здесь еще есть над чем поразмыслить…

Схема работы криогенной установки:

_{1 — баллон с жидким азотом; 2 — теплообменник; 3 — блок с двигателем Дэрмана; 4 — дополнительный теплообменник с выбросом наружу азота в газовом состоянии.}

_{Установка GTL, позволяющая вырабатывать топливо из морской воды.}

ДЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПТИЦ

По статистике, только на территории США ежегодно гибнет от 100 млн. до 1 млрд. птиц, которые врезаются в отражение неба в остеклении небоскребов. Чтобы уменьшить такую опасность, американские орнитологи придумали такую хитрость.

Известно, что многие пернатые хорошо видят в ультрафиолетовом диапазоне спектра. Поэтому ученые советуют наклеивать на оконное стекло при производстве крошечные точки или полоски, отражающие ультрафиолет. Мы с вами этих узоров не увидим, а птицы заметят сигнал опасности.

Испытания показали, что если ультрафиолетовые маяки занимают всего 5 % поверхности стекла, это практически не снижает освещенности помещений, а столкновения, приводящие к гибели птиц, становятся реже на 90 %.