Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Новая эврика «Архимеда»

В апреле в конгрессно-выставочном центре «Сокольники» прошёл XVII Московский международный Салон изобретений и инновационных технологий «Архимед». По традиции этот крупнейший в России изобретательский форум поддерживает правительство Москвы. Среди соорганизаторов салона — Всемирная организация интеллектуальной собственности (ВОИС), Федеральная служба по интеллектуальной собственности, Торгово-промышленная палата Российской Федерации, Всероссийское общество изобретателей и рационализаторов.

В нынешнем году свои разработки показали представители 42 регионов России и зарубежные участники из 17 стран: Великобритании, Тайваня, Малайзии, Кореи, Эквадора, Ирана, Сербии, Хорватии, Румынии, Катара, Бахрейна, Казахстана, Польши, Украины, Молдовы, Белоруссии, Грузии. В конкурсах, организованных при поддержке Департамента науки, промышленной политики и предпринимательства города Москвы — «Лучший изобретатель Москвы», «Инновационный потенциал молодёжи Москвы», «Лучший инновационный проект Москвы», принимали участие 285 проектов московских участников.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Нынешний выпуск подборки БНТИ целиком посвящён экспонатам «Архимеда». Главные его герои — инженеры, исследователи, изобретатели, умеющие взглянуть на известные вещи под новым углом и увидеть неожиданные решения давно, казалось бы, решённых задач. Таких примеров на салоне было хоть отбавляй.

Нам метель — не метель и туман — не туман

Системы видеонаблюдения за последнее десятилетие стали таким же обыденным явлением, как ночной сторож у склада в сравнительно недавние времена. Но и та и другая охранная система (если только сторожа можно назвать системой) обладают одним и тем же недостатком: в условиях плохой видимости — сумерки или полная темнота, дождь, туман, метель — они плохо различают объекты, находящиеся на сколько-нибудь заметном удалении. И если сторож в случае необходимости может прогуляться по охраняемой территории и разглядеть происходящее с небольшой дистанции, то системе видеонаблюдения ходить заказано, если она, конечно, не автономный или управляемый робот. Но, оказывается, этот недостаток преодолим. Сотрудники московского НПО «Геофизика-НВ» показали на выставке «Архимед-2014» разработку под мудрёным названием «Круглосуточная всепогодная активноимпульсная система видения».

Нельзя сказать, что идея установки абсолютно оригинальна. Активные видеосистемы существуют и даже получили довольно широкое распространение. От систем пассивных их отличает как раз способность отсекать «лишние» сигналы и вычленять только корректные. Именно это и позволяет таким системам работать в условиях плохой видимости.

Традиционно в активных системах используют электронно-оптические преобразователи (ЭОП) — вакуумные фотоэлектронные приборы для усиления яркости изображения. В ЭОП оптическое изображение с помощью фотокатода преобразуется в электронное, а электронное — в видимое, получаемое на люминесцентном экране. При этом яркость изображения возрастает в 10 000 раз и более, что даёт возможность применять ЭОП для ночных наблюдений. Однако этого недостаточно для наблюдений в плохую погоду. Например, в тумане либо дыму на экране прибора будет прекрасно виден дым или туман, а хотелось бы видеть то, что находится за ними. На помощь приходит активно-импульсная система.

Суть её работы в том, что объект наблюдения подсвечивается короткими лазерными импульсами, длительность которых значительно меньше времени распространения света до объекта и обратно. Заметим, что луч лазера определённой частоты легко пробивает и дым и туман. Отражённое от объекта излучение регистрируется приёмным оптическим каналом на базе ЭОПа третьего поколения, оптически сопряжённого с ПЗС- матрицей (аналогичной применяемым в цифровых фотоаппаратах). При этом затвор ЭОПа открывается в такт с посылкой лазерных импульсов на определённое время и, таким образом, осуществляется приём излучения, отражённого именно от объекта, а не от частиц пыли, тумана, дождя, снега, в пространстве между системой и объектом. В том случае, когда временнáя задержка между моментом излучения импульса и моментом открывания затвора равна времени, необходимому для прохождения светом расстояния до объекта и обратно, наблюдатель будет видеть только сам объект и участок пространства, непосредственно его окружающий. Этот метод также называют методом стробирования по дальности. Благодаря настройке временнόй задержки становится возможным просматривать пространство послойно, а поскольку изображение объекта наблюдения появляется только при определённой величине задержки включения приёмной системы, то по этой величине можно вычислять дальность до объекта. При этом, в отличие от обычных лазерных дальномеров, исключена возможность выдачи ложного значения дальности за счёт реакции на случайные предметы, находящиеся между объектом и системой, поскольку эти ложные сигналы отсекаются задержкой.

В качестве источника подсветки объекта используется лазерный осветитель, снабжённый телескопом — формирователем светового пучка. Осветитель построен на основе полупроводникового лазерного излучателя, работающего в импульсном режиме.

На фото показан один из вариантов активно-импульсной системы наблюдения. Следует отметить, что такого рода системы могут быть использованы не только для наблюдения за неподвижными объектами. Они полезны для водителей специальной техники, работающей в пыли или в темноте. Не менее интересно применение такой системы для обеспечения посадки самолётов в условиях плотного тумана, а если вывести видеосигнал на очки или экран защитного шлема, то аппарат будет незаменим для пожарных и спасателей.

Что может быть проще мясорубки?

Только другая мясорубка. Режущий узел обычного «агрегата» состоит из двух ножей — крестообразного и дискового с отверстиями. Машинка проста, надёжна и проверена многими поколениями поваров. Однако и эту конструкцию можно улучшить, а техническое решение защитить патентом, что и сделали инженеры из компании «Информационные спутниковые системы» им. академика М. Ф. Решетнёва. Режущая кромка крестового ножа их мясорубки не прямая, а имеет форму плоской логарифмической спирали. Отверстия в диске тоже не простые — у них переменный диаметр: на «входе» чуть шире, чем на «выходе». За счёт этого режущая кромка неподвижного ножа оказалась значительно более острой, чем у старого варианта с цилиндрическими отверстиями. Впрочем, новый диск отличается от старого не только этим, но и расположением отверстий. Их разместили так, что лопасть крестового ножа одновременно взаимодействует только с одним отверстием. Это существенно снижает нагрузку на вал мясорубки.

С одной стороны, может показаться странным, чего это вдруг космические инженеры занялись мясорубками, а с другой — что жтут странного, хорошие механики с нестандартным мышлением нужны везде, а в космической отрасли особенно.

Межпланетная лопата

Слетать на соседнюю планету исключительно интересно. Получить оттуда телевизионное изображение — ещё интереснее, а уж привезти на Землю образцы грунта — вот задача для настоящих инженеров. И в этом деле важно не только взлететь с какого-нибудь Марса или даже с Луны, но и суметь взять пробу грунта, провести в ней первичные измерения в условиях чужой планеты и по возможности сохранить структуру грунта или хотя бы взаимное расположение слоёв в пробе.

Инженеры из Института космических исследований РАН предложили на суд публики такое грунтозаборное устройство. И хотя основное его предназначение — отбор проб на других планетах, использовать его можно и на Земле. И нужно. Этот компактный и очень производительный комплекс позволяет не только взять пробу грунта с глубины до двух метров (отбор образцов ведётся с шагом 50 см), но и одновременно проконтролировать его температуру. Мало того, проба доставляется на поверхность и может храниться довольно продолжительное время при той температуре, при которой образец существовал в природе. Грунтозаборное устройство легко справляется и с обычным «мягким» грунтом, и с мёрзлыми породами.

Нам сверху видно всё

Одна из важных и весьма трудоёмких операций на железной дороге — осмотр вагонов. Чтобы оглядеть вагон сверху, зачастую приходится использовать лестницы, различные пандусы, чтобы заглянуть снизу — зеркальца, закреплённые на коротких штангах, а иной раз и залезать под вагон. Но во всех случаях информация об осмотре остаётся в голове у контролёра. Проверке подлежат и сами вагоны, и размещённый в них груз, и пломбы на дверях и люках. На выставке «Архимед-2014» инженеры из института информатизации и связи на железнодорожном транспорте показали простое устройство, позволяющее провести осмотр да ещё и зафиксировать полученную информацию.

На длинной раздвижной штанге (отдалённо напоминающей телескопическую удочку) разместили две компактные видеокамеры и монитор.

В корпусе монитора расположены источники питания, микропроцессор с блоком управления и приёмопередающее устройство.

Контролёр ведёт камеры вдоль вагона, изображение отображается на мониторе и записывается в памяти компьютера. В случае подозрений на неисправность или нарушения целостности груза информация может быть мгновенно передана в диспетчерскую службу.

Ультрафиолет + ультразвук = чистая вода

Примерно такую схему осуществили вологодские инженеры из компании «Новотех-ЭКО», создавшие серию установок для очистки питьевой и сточной воды, а также воды в бассейнах. Ультрафиолетовые лампы давно используются для обеззараживания воды. Однако их эффективность далеко не всегда оказывается на должном уровне. Основным препятствием для проникновения ультрафиолетового излучения в воду является, прежде всего, сама вода (слой воды толщиной 3—5 см практически полностью поглощает излучение). А раз так, то лампы нужно разместить в потоке воды, причём на небольшом расстоянии одна от другой. Так и делают в проточных ультрафиолетовых установках. Но тут возникает второе препятствие — осадок на стекле ламп. Для его удаления приходилось разбирать установки, чистить лампы, не разбив их при этом, собирать всё заново, попутно меняя часть прокладок и сальников. Всё это долго, дорого, требует высокой квалификации и аккуратности от обслуживающего персонала.

Проблему можно решить двумя способами. Первый описан выше — разобрать и почистить. Второй интереснее — не дать грязи осесть на стекле. Оказалось, что и это возможно. Установки снабдили ультразвуковыми излучателями. В результате их работы в объёме воды возникает кавитация, которая препятствует закреплению осадка на стёклах ламп. Кроме того, ультразвуковые колебания способствуют разрушению тонкой слизистой оболочки вокруг находящихся в воде клеток микроорганизмов. Это в свою очередь повышает эффективность воздействия на них ультрафиолетового излучения.

На одном из вологодских предприятий начинается выпуск таких установок различной производительности — от 1 до 1000 м3/ч.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Новые технологии»