СВЕЖИЙ НОМЕР


баннер-с-роботом-новые-номера-4.gif

 

Новости ИР


 

ЖУРНАЛ «ИЗОБРЕТАТЕЛЬ И РАЦИОНАЛИЗАТОР»

  
  • И МУДРЫЙ, И РУКАСТЫЙ

    В гостях у президента Украинской академии наук.

    Одна из главных задач нашего журнала — помогать найти друг друга заинтересованным людям. Для этого большинство статей в нем заканчиваются контактной информацией, позволяющей читателю выходить напрямую на интересующего его изобретателя, не теряя времени. На этот раз нам довелось принять участие в установлении контактов, вылетев в Киев с сотрудниками Санкт-Петербургской электротехнической компании (СПбЭК) Александром Николаевым и директором ее московского представительства Анаит Шинаканян. Их задача — развитие бизнеса компании и установление полезных контактов. Алексей Онипко окончил Харьковский университет. Он физик. Работал все время в «оборонке», занимаясь микроэлектроникой. Получил направление в Киев, в Академию наук. Но, родившись в Диканьке и живя на природе у реки, дискомфортно чувствовал себя в городе.

    Он мечтал купить хату в деревне, что удалось в 1989 г. Газа тогда не было, и Алексей Федорович решать энергетическую проблему жизнеобеспечения начал с того, что купил ветряк. Популярной в Советском Союзе ветроэнергетика тогда еще не была. Написанной в паспорте мощности 1 кВт не достигалось и близко. Начал разбираться, в чем дело, и выяснил, что только при скорости ветра 10—12 м/с может быть получен указанный киловатт. Но такой ветер очень редко дует в тех местах, а других ветрогенераторов, работающих при слабых ветрах, оказалось, не существует.

     

    Откуда ветер дует

    Будучи к тому времени уже доктором технических наук (в области микроэлектроники), А.Онипко решил попробовать сам создать работающий ветряк. Радиолюбитель с детства, его статьи в журнале «Радио» появились еще в год первого спутника (1957 г.), и с руками, растущими из нужного места, Алексей Федорович начал с парусных конструкций. Вскоре, однако, он убедился, что нужной мощности они не дают, хотя и успел получить на них несколько авторских свидетельств на изобретения. Кончилось тем, что пришлось сделать серьезный обзор всего существовавшего и даже издать 2 книги на эту тему. В мире около 2000 фирм выпускают ветряки, и Алексей Онипко объездил 18 стран, чтобы живьем увидеть сделанное. Задача его сильно увлекла. Выяснил, что ветряков, эффективно работающих при скорости ветра ниже 3 м/с, нет.

    Практические труды по ветроэнергетике относятся к 30-м гг. прошлого века. В теории максимальный коэффициент использования энергии ветра (по разным критериям) не может превышать 0,592. В Интернете и печати оказалось много лжепроектов. На взгляд Алексея Федоровича, использовать лопастной ветряк все равно что воду носить решетом. Конечно, можно поставить много лопастей, но это ничего не дает. Часть их все равно идет против ветра, то есть с сопротивлением. Размышляя, как это сопротивление убрать и в то же время закрыть ометаемую поверхность, чтобы использовать весь ветер, методом проб и ошибок пришла идея особой формы ротора. Были сделаны сначала модели из бумаги, затем десятки моделей из пенопласта.

    Одновременно А.Онипко познакомился с аэродинамиками фирмы Антонова и Киевского института гражданского воздушного флота, Харьковского авиационного института (ныне Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е.Жуковского). Договорился о продувке модели в аэродинамической трубе. На Украине таких труб 5 — 2 в Киеве и 3 в Харькове. Но они не годятся для ветряков, когда речь идет о скорости ветра от долей метра в секунду. Непрерывная запись скоростей ветра под Киевом, которая проводилась с ноября по июнь, показала, что лишь 14 ч дул ветер со скоростью больше 10 м/с. Чаще всего это скорость 2—3 м/с, при которой все производимые ветряки только начинают вращаться, но энергии не вырабатывают. (Когда говорят о скорости ветра, то имеют в виду измерения на высоте 10 м от уровня земли, а мощность ветряка указывают для скорости ветра 10 или 12 м/с.)

    На испытаниях пенопластовых роторов диаметром 0,5 м в Харькове они вращались при скорости продува 0,1 м/с. Это очень удивило персонал трубы и присутствовавших специалистов. Оказалось, что коэффициент использования энергии ветра приближается к теоретическому. Ротор А.Онипко начинает работать при скорости ветра 0,1м/с — а это полный штиль. Вырабатываемая энергия с увеличением скорости ветра возрастает примерно до 15 м/с. Затем коэффициент падает, что уже не важно, так как таких ветров не бывает сколь-нибудь долго. Конструкция получилась жесткой, бесшумной, и самое интересное, что несмотря на, казалось бы, сложную форму, изготавливать ее проще, чем лопастную.

    Ориентировочно турбина диаметром 3 м выдает 3 кВт при скорости ветра 10—12 м/с, 20 кВт при 20 м/с. На этот «ротор Онипки» был получен патент UA 102689. Но ветряк — это полдела. Нужен к нему генератор. Сначала генератор подключался через редуктор, который представляет самое уязвимое место всей конструкции. Он потребляет минимум 20% мощности, плюс проблемы в обслуживании при работе в мороз, масло и т.п. Поэтому Алексей Федорович сразу от редуктора отказался — 2 подшипника, прямой привод и минимум деталей.

    «Никогда не ожидал, — говорит А.Онипко, — что таких генераторов — от 10 до 100 об/мин — в мире, не говоря уже о России или Украине, никто не делает». Поэтому пришлось разрабатывать еще и генератор. Удалось сделать его легким, без железных сердечников. Впервые такой генератор показали на Салоне изобретений в Севастополе.

    Все спроектированное Алексей Онипко реализовал на своем участке для загородного дома. Энергией он обеспечивается от 2 ветрогенераторов. Один располагается на 30-метровой мачте, собранной из секций башенного крана. На ней — стандартный трехлопастной ветряк диаметром 3,2 м (харьковского производства, разработанный в Авиационном университете, мощностью 1 кВт), по мнению Онипко, самый лучший в мире. На этой же вышке, примерно на середине установлена солнечная батарея, которой сегодня никого не удивишь. Изюминка в том, что она все время ориентирована на солнце, круглые сутки, то есть даже ночью, когда его нет. Установленная на вертикальной оси, при помощи часового механизма панель делает один оборот в сутки, как и солнце. Это простая и надежная система без всякой автоматики — нечему ломаться. В солнечную погоду она дает около 500 Вт. На 14-метровой мачте размещен ротор Онипко диаметром 98 см, действительно работающий абсолютно бесшумно. Он выдает примерно 1 кВт, но начинает работать при скорости ветра от 0,1 м/с, тогда как лопастной — после 3 м/с. Для монтажа ветрогенератора своими силами был сделан кран. Ветрогенераторы с ротором диаметром 3 м рассчитаны на 10 кВт. Их можно делать «с хвостом», который пригодится для использования в рекламных целях.

     

    Каковы перспективы?

    Ветроэнергетика ныне весьма популярна на Западе. Тем не менее установленные, например, в Финляндии на выделенные ЕС деньги громадные трехлопастные ветряки зачастую стоят из-за недостаточной силы ветра. 28% ветряков в Германии бездействуют по причине отставания в прокладке коммуникаций, особенно те, что установлены в море. До сих пор все разработки по ветрогенераторам Онипко выполнял на личные средства. В этом году появился заказчик, поэтому к концу года планируется запустить в серийное производство роторы диаметром 98 см, 1,5 м, 3 м и 4 м. Скорее всего, это будет в Китае, так как по затратам обойдется в 6 раз дешевле, чем на Украине, даже с учетом транспортных расходов. Электроэнергия, рабочая сила и проч. — все это в КНР стоит меньше. Сейчас поступил заказ на 100 тыс. трехметровых генераторов из ОАЭ. Они испытали такие генераторы при обычном дующем там ветре 2—3 м/с, и выяснилось, что это полностью удовлетворяет потребность в энергии для работы нефтяных качалок.

    Экспериментировал Алексей Федорович и с турбинами для воды, 30-киловаттную испытывали на Днепре. Не надо никаких плотин, да и в воду заходить нет необходимости. В одном санатории под Киевом ее просто опускали в воду, используя «журавль». Изготовленная из пенопласта и прошпаклеванная турбина все-таки потребовала ремонта, из-за того что расклеилась. Наряду с производственным Алексею Федоровичу пришлось оборудовать и испытательный участок с аэродинамической трубой. При испытаниях применяются дымовые шашки разного цвета. Дым визуализирует обтекание ротора набегающим потоком воздуха.

     

    В Украинской академии наук

    Во второй день нашего пребывания беседа проходила в здании Украинской академии наук. А начался разговор с темы, непосредственно связанной с нашим журналом. Под патронажем академии выходит журнал «Винахiдник i рацiоналiзатор», с которым решено обмениваться информацией, интересной для читателей обоих изданий. Как это получится и насколько будет полезным, читатели смогут увидеть и высказать свое мнение, важное для нас. Рассуждая о возможности сотрудничества академии и СПбЭК, Алексей Федорович отметил, что ветроагрегат состоит из четырех основных составляющих — это турбина, генератор, мачта, на которой все это крепится, и электронная система (контроллер) с щитом управления и аккумуляторами. Разработка контроллера, который имеется, но не того уровня, что хотелось бы, — задача для СПбЭК. Генераторы, продолжил Онипко, предполагается делать в Китае, так как 70—80% их стоимости падает на магниты. В то же время СПбЭК обладает изобретениями, в которых на основе специальных магнитов резко повышают эффективность электрогенераторов, — опять тема для сотрудничества.

    Украинская академия наук — общественная организация, государством не финансируется. С другой стороны, таких общественных организаций нет не только на Украине, но и, пожалуй, в РФ. У академии есть свои предприятия, только научные — институты (нефти и газа, автоматизированных систем и т.д.). По сути, они частные, единственный учредитель и собственник этих институтов — общественная организация, хотя они абсолютно независимые. Институты создавались не по направлениям, например проблем раковых заболеваний, нет. Есть человек, у которого хорошие наработки, вот под него и создается институт, причем на голом месте.

    Научную продукцию на Украине никто не покупает. Алексей Федорович вспоминает, что всю жизнь проработав в научных учреждениях, наблюдал, как сначала что-то разрабатывалось, а потом начиналось внедрение. И по классическим законам — чем сильнее что-то внедряется, тем больше сопротивление. Раз ты пытаешься что-то внедрить, а его не хотят, значит, ты не тем занимался. Подход в академии к работе другой. Сначала изучается, что на сегодня крайне необходимо сделать. И на это тратится много времени и сил. Науку никто не финансирует, но разработанный нужный продукт готовы покупать. «Мы боимся ошибиться, сделать то, что никто не купит, — говорит А.Онипко. — Но процентах в 20 так и случается». Зато остальные 80% продуктов покупаются, поэтому проблемы внедрения, как и соответствующего отдела либо структуры в академии нет.

    Проблемы существуют другие. Нет своих заводов — где сделать? Как реализовать подороже? В своей продукции здесь не сомневаются. Первой продажей академии в 1994 г., когда она была создана, был биотелевизор. За 0,5 млн долл. эта полностью украинская разработка была продана «Самсунгу». В то время все заводы, производившие телевизоры, на Украине, в Литве, РФ «лежали» — разруха, как война, прошла. Разведка «Самсунга» сама вышла на разработчиков, и была продана исключительная лицензия. Лет 10, пока не появились жидкокристаллические телевизоры, корейцы выпускали эти биотелевизоры. Соль изобретения в том, что напряжение на кинескопе 1 кВ, а не 25 кВ, как в обычном. Отсюда и название «био», так как нет ни электромагнитного, ни мягкого рентгеновского излучения. Плюс улучшенная пожаробезопасность в связи с отсутствием высокого напряжения. На заполонивших весь мир этих телевизорах нигде не упоминалась ни Украина, ни академия. На эти первые деньги построили первое здание и начали развиваться.

     

    Видеть сквозь землю

    В России Украинская академия наук применяет свою разработку «Система подземного видения». В Краснодарском крае, Тюменской области выполняется в так называемых выработанных скважинах «просвечивание» близлежащих пластов, что позволяет в 10, 20 или 50 м обнаруживать линзы с нефтью. Применив затем наклонное бурение, можно еще не один год качать нефть из такой скважины. Для работы системы нужны 3 скважины, в принципе, расположенные на любом расстоянии в углах треугольника. Чем ближе, тем лучше, но и 10 км хватит. Синхронно в каждую скважину опускают датчик-приемник, и излучается меняющийся по частоте сигнал от тысячных долей герца до десятков мегагерц. Записанные отклики обрабатываются компьютерной программой.

    Так исследовался, например, фундамент Чернобыльской станции за 2 км до объекта. Объемное изображение позволило увидеть пустоты под фундаментом, воду под реактором. Поворачивая такое изображение, можно рассмотреть интересные детали. Работы выполнялись и в Турции. Разрешение в некоторых случаях до 10 см. Диапазон применения установки чрезвычайно широк — от поиска кладов до определения состояния мостов. Американцы также уже сделали аналогичную систему, правда с разрешением на порядок хуже. Поэтому Алексей Федорович считает, что можно свою систему «подземного видения» производить серийно.

     

    Очень дальневосточные связи

    Сейчас налажено сотрудничество академии с Японией на станции Фукусима, где выполняется очистка воды от радиоактивного загрязнения уникальной системой. Обработать такую воду очень сложно. Обычно это делают сорбентами типа силикагеля, но 10% этого сорбента остается радиоактивным. Куда его девать? На Фукусиме его горы. «Мы делаем по-другому, — сказал Онипко. — Вода пропускается через плазму, нагреваясь до температуры 20000°С».

    При этом она распадается на атомы, горячая смесь которых попадает на центрифугу. Радиоактивные элементы — тяжелые, они легко отделяются центрифугой от воды, которую при таком способе очистки можно пить. Радиоактивных веществ от общей массы получается 0,01%. Не 10%, а 0,01%, которые в контейнерах и захоранивают. По этой технологии, разработанной одним из институтов УАН, японцы уже построили завод.

     

    На страже Родины и мира

    Примерно половина разработок академии связано с оборонной сферой. Алексей Федорович пригласил на работу ведущих специалистов этого направления. И впервые негосударственная структура получила Государственную премию Украины в области науки и техники за «Систему защиты от современной разведки и высокоточного оружия». Есть другие хорошие разработки, многие из которых идут за рубеж. Созданы костюмы-невидимки, невидимые ни в каком диапазоне волн на определенном расстоянии. Предоставили их пограничникам и украинскому контингенту в Ираке. Активно сотрудничает академия с Китаем, где открыты два института — моторостроения и авиации, и подписан солидный контракт по производству легких самолетов.

    Создан вертолет для руководителей высшего ранга повышенной надежности с параллельной схемой винтов: два независимых двигателя, бронированная кабина при аварии отстреливается и на парашюте опускается. За 3 м до земли срабатывают пороховые двигатели мягкой посадки. Кабина, как электромобиль, обладает автономным запасом хода 60—100 км. В ноябре 2012 г. в Дубае этот вертолет был продемонстрирован на авиашоу. Сразу поступило много предложений заключить контракты. Основные страны, где применяются разработки УАН, — Япония, Китай, Испания, Индия, немного во Франции, Польше и России.

     

    Холодное оружие

    Среди военных разработок академии трехлетней давности автомат, не имеющий отдачи, с дальностью стрельбы вдвое выше, чем у автомата Калашникова, и соответственно, большей пробивной силой при одинаковых патронах. Он легче, магазин при том же весе не на 30, а на 120 патронов любого калибра вперемешку — 5,62, 7,62, и 9 мм.

    Автор назвал этот автомат «холодным оружием», потому что после расстрела магазина в 120 патронов ствол покрывается изморозью. В обычном автомате ствол нагревается от трения пули при пролете. В этом пуля летит не касаясь ствола, а пороховые газы при расширении охлаждаются, «замораживая» ствол. Уменьшение отдачи обеспечено особой конструкцией ствола, направляющего газы через специально сделанные лабиринты вновь на пулю, увеличивая ее скорость. Оружие стало бесшумным. И резиновой пулей пробивает миллиметровый лист железа. На это оружие А.Онипко получил пат. UA на п.м. 56122 (открытый) и пат. Украины 79511на пулю. Сейчас в Академии этим не занимаются. Однако Алексей Федорович отметил, что полученный им пат. UA на п.м. 56122 защищает систему, позволяющую ускорять любое тело плавно.

     

    Запустим спутник?

    Почему пушки (гаубицы) стреляют максимум на 50 км, рекорд — 62 км? Можно сделать сколь угодно мощный заряд, хоть ядерный, но при выстреле запускаемое тело, металлический снаряд, прессуется. А если в нем еще взрывчатка, то она сдетонирует уже при выстреле. По изобретению Онипко набор скорости снаряда идет плавно, и ускорить его можно до космической скорости. То есть из такого ствола можно запускать спутники, но они просто сгорят в атмосфере. Однако если это устройство разместить на самолете, то можно без всяких ракет в течение минуты запустить хоть 100 спутников. Это изобретение, считает Алексей Онипко, прошло незамеченным. Хотя сейчас практически аналогичную по принципу систему для кратковременных полетов человека в космос готовит запустить в действие английский мультимиллионер Ричард Брэнсон. Это будет первая частная корпорация, выполняющая такие полеты. Цена определена в 200 тыс. долл. за полет одного человека.

    Институты академии независимы. Темы ищутся и разрабатываются те, которые наверняка будут востребованы, и работа идет под заказчика. Больше всего заказов из Китая. Сейчас там строится завод защитных покрытий для морских судов. Недавно Алексей Федорович был на бывшем крейсере «Варяг» и на аналогичном корабле, уже построенном Китаем, в Даляне. Поступило предложение создать совместный институт по судостроению. Вопрос этот прорабатывается.

    Онипко показал фильм, созданный к 15-летнему юбилею академии, рассказывающий об основных направлениях работы и институтах. В Институте фундаментальных проблем высоких технологий несколько лет ведется работа над тепловым диодом. Это полупроводниковое устройство с обратимой характеристикой. Если на него подавать небольшое напряжение, то одна сторона его становится холодной, а вторая горячей. Это режим холодильника. Если одну сторону нагревать или охлаждать, то, соответственно, вырабатывается напряжение. Но пропускает этот элемент тепло только в одном направлении.

    Поэтому, например, если облицевать здание стороной, которая пропускает тепло снаружи, то в здании все время будет тепло без всяких отопительных устройств. Это похоже на эффект Пельтье — только в полупроводниковой структуре, тогда как классический эффект Пельтье в разнородных материалах. Пока размер пластин таких тепловых диодов не превышает листа читаемого вами журнала, и стоят они очень дорого. Это технология будущего, которую еще надо развивать.

     

    Улыбайтесь, вас… слушают

    Тепловой диод похож на систему, примененную при строительстве американского посольства в Москве. Другой аналог — так называемые акустические датчики для медицины, на самом деле являющиеся прослушивающими устройствами, которые нельзя обнаружить, работающие 1000 лет и размером с крупинку сахара. Принцип действия очень прост. Есть, к примеру, пьезозажигалка. При нажатии на кристалл вырабатывается напряжение. Существуют пьезомикрофоны, наушники и т.д. Пьезокристалл микрофона, не важно из какого материала, вырабатывает слабенькое напряжение. Другой кристалл — кварц — если к нему приложить напряжение, генерирует частоту, причем очень стабильную, определяемую исключительно размерами кристалла. Если на кристалл кварца нарастить пьезокристалл, то получается система микроскопических размеров. Пьезокристалл вырабатывает напряжение, а кварц генерирует частоту, амплитудномодулированную звуками. Работает такая пара только тогда, когда есть звук, в остальное время она ничего не излучает.

    И приборы контроля помещения ничего не обнаруживают. Электрического питания не нужно. Сигнал, разумеется, очень слабый. Максимальное расстояние, на котором его можно уловить, достигнутое в прошлом веке, — это 10 м. За стеной прослушиваемого помещения ставят ретранслятор, усиливающий сигналы от каждой пары, работающей на своей частоте. Бороться с таким прослушиванием очень тяжело.

    Двух дней даже интенсивных переговоров недостаточно, чтобы рассказать о научной и практической деятельности, проводимой многочисленными институтами УАН. Возможно, больше и подробнее мы сможем рассказать с помощью нашего партнера ВiР.

     

    Благодарность

    Редакция журнала выражает благодарность Санкт-Петербургской электротехнической компании и директору ее московского представительства А.Шинаканян за организацию и финансовое обеспечение описанного визита.

    В.БОРОДИН




Наши партнеры

bn_arch2020_rus.jpg


http://www.i-r.ru/Рейтинг@Mail.ru

Уважаемые Читатели ИР!

В минувшем году журналу "Изобретатель и рационализатор", в первом номере которого читателей приветствовал А.Эйнштейн, исполнилось 85 лет.

Немногочисленный коллектив Редакции продолжает издавать ИР, читателями которого вы имеете честь быть. Хотя делать это становится с каждым годом все труднее. Уже давно, в начале нового века, Редакции пришлось покинуть родное место жительства на Мясницкой улице. (Ну, в самом деле, это место для банков, а не для какого-то органа изобретателей). Нам помог однако Ю.Маслюков (в то время председатель Комитета ГД ФС РФ по промышленности) перебраться в НИИАА у метро "Калужской". Несмотря на точное соблюдение Редакцией условий договора и своевременную оплату аренды, и вдохновляющее провозглашение курса на инновации Президентом и Правительством РФ, новый директор в НИИАА сообщил нам о выселении Редакции "в связи с производственной необходимостью". Это при уменьшении численности работающих в НИИАА почти в 8 раз и соответствующем высвобождении площадей и, при том, что занимаемая редакцией площадь не составляла и одну сотую процентов необозримых площадей НИИАА.

Нас приютил МИРЭА, где мы располагаемся последние пять лет. Дважды переехать, что один раз погореть, гласит пословица. Но редакция держится и будет держаться, сколько сможет. А сможет она существовать до тех пор, пока журнал "Изобретатель и рационализатор" читают и выписывают.

Стараясь охватить информацией большее число заинтересованных людей мы обновили сайт журнала, сделав его, на наш взгляд, более информативным. Мы занимаемся оцифровкой изданий прошлых лет, начиная с 1929 года - времени основания журнала. Выпускаем электронную версию. Но главное - это бумажное издание ИР.

К сожалению, число подписчиков, единственной финансовой основы существования ИР, и организаций, и отдельных лиц уменьшается. А мои многочисленные письма о поддержке журнала к государственным руководителям разного ранга (обоим президентам РФ, премьер-министрам, обоим московским мэрам, обоим губернаторам Московской области, губернатору родной Кубани, руководителям крупнейших российских компаний) результата не дали.

В связи с вышеизложенным Редакция обращается с просьбой к вам, наши читатели: поддержите журнал, разумеется, по возможности. Квитанция, по которой можно перечислить деньги на уставную деятельность, то бишь издание журнала, опубликована ниже.

Главный редактор,
канд. техн. наук
В.Бородин


   Бланк квитанции [скачать]