Юный техник, 2015 № 01

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

ПО РЕЦЕПТУ БАБЫ-ЯГИ

«Вы уже писали, что ступа Бабы-яги движется, используя энергию свиста, то есть акустические колебания.

О том, что свист имеет огромную силищу, знал и Соловей-разбойник из сказания об Илье Муромце. В наши дни инженеры используют ультразвук в промышленных стиральных машинах для очистки особо загрязненных поверхностей и даже ювелирных изделий. А коли так, то давайте попробуем обратить сказку в быль».

Так пишет нам Ирина Коломатина из г. Екатеринбурга. И далее предлагает следующее. Ученым и раньше удавалось благодаря звуковым волнам удерживать в воздухе небольшие объекты, в том числе насекомых и рыб, но теперь появилась возможность создавать более мощные источники ультразвука. И они могут стать двигателями беспилотных летательных аппаратов.

Честно сказать, нам неизвестно, откуда Ирина почерпнула сведения о сверхмощных ультразвуковых источниках. Пока что в открытой печати ни о чем подобном не говорилось. Единственное, что удалось нам выяснить, так это то, что «прорыв в акустической левитации позволит физикам применять этот очень мощный метод в различных сферах, включая фармацевтическую отрасль и производство электроники», — так пишет в издании «Труды Национальной академии наук» один из авторов исследования, инженер-механик Димос Поликакос из научно-технического университета Швейцарии. Команда Поликакоса провела ряд экспериментов с ультразвуковыми излучателями, в результате которых они, например, смогли с помощью ультразвука удерживать в воздухе деревянную зубочистку, поворачивать и перемещать ее.

Ученые объяснили, что звуковые волны оказывают давление, когда сталкиваются с поверхностью объекта.

Это практически незаметно глазу, пока интенсивность колебаний волн не станет достаточно высокой, и звук сможет противодействовать влиянию гравитации.

В публикации также сообщается, что Поликакос и его коллеги использовали ультразвук мощностью около 160 дБ, чего вполне достаточно, чтобы лопнула человеческая барабанная перепонка, поэтому ученые работали в специальных наушниках.

Пока ученые могут использовать акустическую левитацию только для перемещения небольших и легких объектов. Но в скором времени команда швейцарских инженеров-механиков обещает поднять в воздух стальные шарики.

КАБЕЛЬ — ХРАНИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА?

«Однажды мне попался на глаза рассказ о том, как на Каспии разразился шторм, который длился несколько суток. При этом нефтехранилища переполнились, поскольку процесс добычи нефти непрерывен, а танкеры не могли пришвартоваться к платформе, чтобы забрать добытое. Но не выливать же нефть в море?! И тогда один из специалистов догадался залить нефть в полые трубы, на которые опиралась нефтевышка.

А что, если и энергию, по аналогии, хранить в кабелях, по которым она подается с электростанций к потребителям?.. Ведь, как известно, наибольшее потребление энергии приходится на утро и вечер, а электростанции вырабатывают круглые сутки примерно одинаковое количество электричества. Так вот, по ночам можно излишек энергии аккумулировать. Закольцевать часть длинного кабеля, и пусть энергия по нему курсирует, пока не востребуется. А чтобы уменьшить потери на сопротивление, надо сделать такой кабель сверхпроводящим».

Такова суть предложения, которое содержится в письме Антона Грушницкого из г. Твери. К сказанному им мы можем добавить, что подобные эксперименты уже проводились. Однако не получили широкого распространения, поскольку сверхпроводящий кабель требует охлаждения до температуры жидкого азота, а такую температуру поддерживать довольно хлопотно и накладно.

Но вот недавно Джайан Томас, ассистент профессора из Центра нанотехнологий Университета Центральной Флориды (США), решил, что интересно проверить, будет ли медный кабель, который используется для транспортировки электричества, еще и хранить энергию. И он вместе со своим аспирантом Ю. Зенаном и другими коллегами решил выяснить это досконально.

В ходе данного исследования, которое было опубликовано в журнале Nature, ученые додумались обернуть вокруг медного провода некий суперконденсатор. Хитрость заключалась в том, чтобы вырастить электрохимически активные нанопровода (или нановискеры) на медном проводе, покрытом медным оксидом. Затем исследователи покрыли медный провод вместе с нановискерами полимером. Потом они окружили полимер нанопроводом, покрытым медной катушкой, что создало второй электрод. Изоляция разделителем позволяет внутреннему медному проводу продолжать проводить электричество, в то время как верхние слои могут сохранять энергию.

Пока такое устройство годится лишь для цепей постоянного тока и может быть полезным для питания небольших электронных предметов и автоэлектроники, но не для домашнего хозяйства и не для производства, так как там используется переменный ток, пишут исследователи.

Однако они верят, что аналогичная технология может использовать и другие материалы, и тогда система будет работать и с переменным током. _r

МОЖНО ЛИ ДОБЫТЬ ЭНЕРГИЮ ИЗ ТРЕНИЯ?

«О том, что трение может порождать электрический заряд, известно давно, — пишет нам из г. Тюмени Иван Подорожный. — Снимаешь вечером в темноте свитер и видишь, как от него искры летят. А если походить некоторое время по синтетическому покрытию, а потом прикоснуться к ручке металлической двери, тебя током прошибает. И мне стало интересно, можно ли обратить в данном случае вред на пользу. Быть может, стоит класть в карман одежды специальный аккумулятор, который и будет накапливать энергию трения, а затем использовать ее, например, для подзарядки мобильника?»

Не один Иван задумался над подобной проблемой. Корейские инженеры недавно создали трибоэлектрический генератор с флаттер-приводом, то есть прибор, позволяющий получать электричество из вибрации. Вибрация в данном случае создается с помощью гибких флагов из проводящей ткани, прикрепленной одним концом к жесткой пластине, сообщает научный журнал Nature Communications. Генератор имеет очень компактные размеры — 8х5х2 см. Средняя мощность такого «ветряка» составляет около 10 Вт.

По словам авторов изобретения, такие источники энергии идеально подойдут для уличного использования в районах с устойчивым ветром или в горной местности.

Что же касается использования энергии трения, производимой человеком, то исследователи сочли такой источник очень ненадежным.

В самом деле, большинство людей двигается не постоянно. А в покое статическое электричество быстро уходит в атмосферу. Кроме того, такой источник весьма маломощен и вряд ли сможет оказаться существенным подспорьем. Проще поместить аналогичное устройство в обувь и использовать энергию давления при каждом шаге. Как мы уже писали, подобные устройства пытается использовать армия США. Но пока дальше экспериментов дело не продвинулось.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ КОВРИК

«Нынче стало модно ставить квартиры, офисы, склады и другие помещения на сигнализацию. Стоит только проникнуть в помещение человеку, незнакомому с данной системой, как в комнате охраны раздается тревожный сигнал, и команда захвата тут же выезжает на объект. Самодельную охранную систему из подручных средств вы можете соорудить и сами.

Создадим нашу систему с питанием от батарейки карманного фонарика с рабочим напряжением 1,5 или 3 В. Кроме батарейки, нам еще понадобится электрическая лампочка для карманного фонарика, рассчитанная на такое же напряжение, и несколько метров тонкого гибкого провода.

Теперь начнем собирать электрическую схему. Ее основная часть — секретный выключатель, точнее — контактный замыкатель электроцепи. Изготовляется он так. Возьмите кусок картона, например, от обувной коробки, и вырежьте из него прямоугольник длиной 25 см и шириной 8 см. Согните картонку пополам, так чтобы каждая половина была в длину примерно 12,5 см. Посредине каждой полоски намотайте поперек полоску хозяйственной фольги шириной около 5 см. Закрепите фольгу на картонке скотчем.

Присоедините с помощью скотча или медицинского пластыря к внешней стороне каждой картонной половинки к фольге по проводку с очищенными от изоляции концами длиной по 3–4 см. Каждый провод должен быть длиной порядка 30 см или более. Свободные концы проводков подключаются к электрической цепи, состоящей из батарейки и подсоединенного к ней звонка.

Картонку прячем под коврик у входной двери. При этом проследим, чтобы коврик своей тяжестью не придавливал обе половинки картонки с намотанной фольгой вплотную друг к другу. Для этого картонку можно слегка согнуть дугой. Лампочка должна загореться, как только вошедший человек наступит на коврик и своим весом замкнет контакты электроцепи».

Такую вот самоделку предложил нам Василий Половинкин из г. Владивостока. К сказанному им мы можем добавить, что не только нашему читателю пришла в голову такая мысль. Американец Эндрю Кларк тоже предлагает систему SmartMat, которая предназначена для установки под половиком. Она опять-таки действует как датчик давления и благодаря встроенному Wi-Fi-модулю инициирует запрограммированные действия, когда кто-то на него встает.

Размеры датчика — 46х69 см. Он выполнен из чувствительной к давлению пластиковой пленки, помещенной между двумя слоями проводящего полимера, и все это запаяно в защитный водонепроницаемый полиэтиленовый пакет. Благодаря Electric Imp (технологии, позволяющей подключать практически любую домашнюю бытовую технику и электронику к Интернету для удаленного управления ее работой), домашний компьютер собирает и обрабатывает данные, полученные Smart-Mat. Собранная информация, согласно программе, может, например, отправить e-mail хозяину дома.

«От одной 9-вольтовой батарейки SmartMat может работать около трех дней при постоянном подключении по Wi-Fi, однако благодаря режиму энергосбережения, который отключает коврик после 60 секунд отсутствия давления, срок службы продлевается, — сообщает Кларк, — и составит более 100 дней, если SmartMat «чувствует» вес порядка 15 минут в день».

Стоит ли заниматься такой самодеятельностью, решать вам. На наш взгляд, стандартная система сигнализации все-таки надежнее.