Юный техник, 2014 № 12

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

«УМНЫЕ» СВЕТИЛЬНИКИ

«Делая уроки при свете настольной лампы, я обратила внимание, что освещение рабочего стола интенсивнее всего непосредственно под лампой, а чем дальше от нее, тем яркость падает все больше, — пишет нам Светлана Иванова из г. Красноярска. — В домашних условиях с таким неудобством еще можно мириться. А вот когда речь заходит, скажем, об освещении в операционной, то там яркость света должна быть одинаковой по всему полю деятельности хирургов. Я знаю, что в операционных используют особые бестеневые светильники, которые представляют собой огромные параболоиды с зеркальными отражателями. Однако, я думаю, гораздо удобнее использовать для подобных целей современные светильники, состоящие из множества светодиодов. Во-первых, их свет удобнее фокусировать. Во-вторых, яркость свечения по всему полю легко регулировать при помощи простейшего автомата, который будет дистанционно замерять освещенность на том или ином участке».

Далее в письме Светлана нарисовала, как могла, примерную конструкцию подобных светильников, причем, кроме стационарных, она предлагает еще некоторые светильники укреплять на лбах врачей-хирургов. Тогда они смогут направлять дополнительное освещение туда, куда им надо.

Что сказать по поводу этой разработки? Хорошим идеям, как известно, свойственно носиться в воздухе. В данном случае это означает, что не только наша читательница задумалась над данной проблемой. Так, ученые из Томского университета создали аналогичную светодиодную конструкцию, с помощью которой не только операционную или научную лабораторию, но и уличное пространство можно освещать ярче и равномернее. Причем новинка может быть использована как на тротуарах, предоставляя больше удобств для пешеходов, так и на проезжей части, улучшая обзор для водителей.

Суть новинки заключается опять-таки в трансформируемых светильниках. В каждом из них размещается сразу несколько светодиодных осветительных плафонов. Световой поток распределяется рационально. Кстати, его можно регулировать в зависимости от времени суток и погоды. В дождь и туман свет традиционных фонарей рассеивается, так что интенсивность освещения необходимо увеличить. А вот в лунные ночи можно его и уменьшить, экономя электроэнергию.

Подумали изобретатели и над тем, как усовершенствовать настольное освещение, о котором тоже писала Светлана. Британские светотехники придумали лампу, которая реагирует на поведение своего владельца. Она получила название «Альба» (Alba).

Светодиодная лампа автоматически реагирует на изменение освещенности окружающей среды и расположения близлежащих объектов. Она является, по замыслу ее создателей, одним из элементов «умного» дома и способна следить за интенсивностью изменения освещения в утренние и ночные часы, а также подстраиваться под индивидуальные привычки своего владельца. Ее датчики позволят не только следить за присутствием людей в помещении, но и менять цвет освещения. К примеру, желтый свет создает уют, а яркий белый больше подходит для работы и учебы, отмечают разработчики.

Заодно «Альба», как уверяют ее создатели, способна сэкономить электроэнергию. Однако так ли это, судить пока трудно. Тем более что цену на свое изделие изобретатели установили немалую — стоимость технологической новинки начинается от 150 долларов.

Конструкция Светланы, наверное, обойдется дешевле. А пока, учитывая актуальность предложенной темы, патентный совет награждает ее своим Почетным дипломом.

МОИ ЧЕТЫРЕ РУКИ…

«Каждому человеку не раз в своей жизни приходилось пытаться открыть двери руками, занятыми каким-нибудь грузом, — пишет нам москвич Андрей Дорогин. — А у людей, связанных со сборкой, ремонтом автомобилей и другой сложной техники, наверное, постоянно возникает мысль: «Как было бы замечательно, если бы у меня была еще пара рук». Между тем, в наш век роботов осуществить такую мечту, на мой взгляд, вполне реально. Мне часто приходится читать о так называемых экзоскелетах. (Кстати, и «ЮТ» о них писал неоднократно.) Так что, если уже целый скелет ныне инженерам создать вполне по силам, то добавить пару рук рабочему человеку вообще почти пара пустяков. Управлять же ими человек будет при помощи мысленных приказов. Экспериментальные работы в этой области, насколько мне известно, уже ведутся».

Над данной проблемой и в самом деле работают специалисты в нескольких специализированных лабораториях мира. Дальше других продвинулись инженеры-робототехники из Массачусетского технологического института. Их усилиями было разработано устройство, крепящееся за спиной человека. Оно представляет собой два роботизированных манипулятора, которые как раз и выступают в качестве дополнительных рук.

Устройство Supernumerary Robotic Limbs (SRL) достаточно малогабаритно, его вес составляет около 4,5 кг. Каждый из манипуляторов имеет по 5 степеней свободы и универсальный разъем на конце, в котором можно закрепить любой инструмент.

Главная же «изюминка» конструкции состоит в том, что устройство способно учиться у хозяина определенным действиям и движениям и в некоторых случаях самостоятельно определить, какую помощь ему оказать. Такие способности могут быть полезными при выполнении тех монтажных работ, на которых намерены использовать подобные манипуляторы астронавты и космонавты в открытом космосе.

КАК ПОВЫСИТЬ КПД СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ?

«Как известно, широкому распространению солнечных батарей, кроме всего прочего, мешает еще и их низкий КПД. Большая часть падающего на поверхность фотоэлемента света пропадает зря не только потому, что низок коэффициент преобразования света в электричество, но и еще из-за того, что значительная часть света и тепла попросту рассеивается в окружающем пространстве, отражаясь непосредственно от поверхности самой батареи, — пишет нам из г. Краснодара Николай Свешников. — Поэтому я предлагаю прикрывать поверхность фотоэлементов пластиковой или стеклянной пленкой, структура которой представляет собой множество крошечных линзочек, которые будут концентрировать солнечный свет непосредственно на поверхности фотоэлементов»…

Сам того, наверное, не подозревая, Николай предлагает скопировать один из патентов природы. Глаза ночных мотыльков должны собирать максимум света (чтобы видеть в темноте), но минимально отражать его — иначе их обладателей заметят хищники. Эту задачу и выполняют крошечные элементы, похожие на предложенные Николаем микролинзы. Однако, поскольку Николай ничего не пишет о технологии изготовления подобных линз, позволим себе дополнить его предложение рассказом об изобретении швейцарских ученых, о котором сообщает журнал Energy & Environmental Science.

Исследователи Флоран Будуар и Артур Браун создали искусственные глаза мотыльков из специальных микросфер. Причем придумали весьма оригинальную технологию. Сначала на стекло высыпаются пластмассовые частицы, внутри которых присутствует капля соляного раствора с содержанием вольфрама. При нагревании стекла эти пластмассовые «бусинки» сгорают, а каждая капля раствора преобразуется в микросферу из окиси вольфрама. Потом на стекло выливают соляной раствор железа и снова нагревают его. В итоге по всей поверхности образуется россыпь микролинз. Чем меньше по площади микросферы, тем больше света попадает на окись железа. В дальнейшем ученые планируют экспериментировать с несколькими слоями микросфер, уложенных друг на друга.

«Ржавчина (окись железа) может произвести революцию в солнечной энергетике, — пишут ученые. — Из врага промышленности она станет другом, если использовать ее в производстве фотоэлектродов, расщепляющих воду и вырабатывающих водород. Тогда свет получится непосредственно преобразовывать в топливо (а не в электричество, как в современных солнечных батареях)». Сейчас изобретатели проводят серию экспериментов над топливными элементами нового типа, старясь добиться от них максимального КПД.

ДОМ-ФИЛЬТР

«Посмотрела я как-то на свой дом и удивилась — почти под каждым окном многоэтажного здания торчат решетки кондиционеров, — пишет из г. Астрахани Екатерина Канавина. — А ведь в связи с глобальным потеплением климат будет становиться все более жарким. Так не пора ли архитекторам закладывать в проекты жилых домов не только систему центрального отопления, но и систему центрального охлаждения? Работа такой системы, наверное, будет обходиться каждой семье дешевле, чем работа персонального кондиционера?»

Катя права: установка коллективного кондиционирования обойдется дешевле. Это подтвердили эксперименты, которые неоднократно проводились в разных странах начиная со второй половины ХХ века. Однако такая установка заметно удорожает строительство, поэтому строители предпочитают, чтобы будущие жильцы сами тратились на приобретение индивидуальных установок климат-контроля.

Тем не менее, вот какой интересный проект продемонстрировала недавно итальянская компания Nemesi & Partners. Специалисты предложили оборудовать здание Palazzo Italia в Милане наружным каркасом, который будет охлаждать или нагревать, а также очищать воздух. Главным элементом такой установки являются сами. «дышащие» стены. Дело в том, что в состав стеновых панелей входит особый раствор, который способен фильтровать городской смог. Цемент, вбирающий вредные примеси, придумала компания Italcementi.

Под действием солнечных лучей активные содержащиеся в этом цементе, поглощают После этого они превращаются в инертные соли. Ученые Italcementi заявляют, что на 80 % биоцемент состоит из переработанных материалов. Правда, пока не известно, как долго такое покрытие сможет поглощать грязь, не придется ли его периодически обновлять.