Рідинний бронежилет та екран з повітря: якими винаходами готові дивувати світ юні олександрійські науковці

Цього року олександрійські вихованці Малої академії наук успішно представляли свої проекти як на українському рівні (конкурс наукових проектів “Intel-Техно Україна 2017-2018”), так і за кордоном (Expo-Sciences International 2017 у Бразилії, де були учасники із кількох десятків країн).

Минулого разу “Олександрійські новини” розповідали про роботу наукового гуртка та викладачів, які допомагають юним винахідникам торувати свій шлях в науку. У нинішньому матеріалі ми вирішили більш детально зупинитися на самих проектах олександрійських школярів, що поступово отримують загальне визнання. Одні з них дозволяють з нової точки зору поглянути на звичні нам процеси, інші ж вирізняються оригінальністю та спрямуванням у майбутнє. Та всіх винахідників об’єднує тяга до знань, до розвитку власних здібностей та прагнення використовувати їх на благо суспільства.

Водопостачання по-новому

Артем Кудрявеньков вже має за плечима досвід участі у кількох наукових конкурсах. Він пройшов відбір на обласному етапі конкурсу «Майбутнє України», де посів перше місце, та брав участь в «Intel-Техно». Там його нагородили спеціальним призом – платою Arduino, на основі якої і ґрунтується його проект «Розумне водопостачання». Мета наукової розробки Артема полягає в тому, щоб заощадити гроші, електроенергію і воду та ще й виробити певну кількість електрики у процесі подачі води до багатоповерхового будинку.

Принцип роботи проекту полягає в максимально ефективному використанні наявних ресурсів. На даху багатоповерхівки встановлюється резервуар, у якому розміщуються датчики рівня води. Коли він падає нижче певної позначки, датчик подає сигнал і вмикає насос у водоканалі. Коли ж вода набирається, датчик посилає відповідний сигнал, і насос вимикається. Такий підхід дозволяє заощадити електроенергію. Крім того, проект Артема передбачає ще й виробництво електрики, для чого використовуватиметься вода в системі. Під дією сили тяжіння вона спускатиметься до квартир, а на її шляху будуть встановлені гідрогенератори, які й продукуватимуть електрику. Ще більше підняти ефективність системи водопостачання можна, якщо збирати дощову воду для технічних цілей, розповідаєюний винахідник.

Ціна такої системи водопостачання залежатиме від будинку, однак, за попередніми прикидками, система зможе себе окупити за два чи три роки.

Їдеш дорогою – виробляєш електроенергію

Дмитро Благий також був учасником «Intel-Техно», де вони разом з товаришем представляли спільний проект і здобули третє місце. Судді високо оцінили розробку і дали шанс втілити її в життя. Ідея проекту двох винахідників полягає в тому, щоб використовувати вібрацію в якості джерела електричного струму. Це нове альтернативне екологічне чисте джерело енергії, переконаний Дмитро.

Для цього використовуватимуться дві пластини з міді та цинку, з’єднані між собою за допомогою діелектрика. Цей комплекс можна розмістити під автомобільною дорогою чи коліями метро або залізниці. Коли над ним проїжджатиме транспорт, пластини будуть дотикатися одна до одної, унаслідок чого з’явиться різниця потенціалів. Завдяки цьому продукуватиметься струм для використання у мережі, до якої пристрій під’єднуватиметься звичайними дротами. Як пояснює Дмитро, таке ноу-хау жодним чином не заважатиме рухові транспорту, зате дозволить отримувати додаткову енергію.

– Для того, щоб говорити про реалізацію проекту, необхідно зробити дослід  на моделі і побачити, скільки можна отримати напруги. Після цього можна буде переходити до великих масштабів. За попередніми підрахунками, комплекс має вийти досить недорогим. Пластини розміром метр на метр можуть давати до 40 Вт-год електрики. Реалізувати подібний проект можна навіть в Олександрії, хоча, звичайно, більш перспективним його використання буде у великих містах з постійним рухом, – розповідає олександрійський винахідник.

Винахід, що може врятувати не одне життя

Проект рідинного бронежилету Артема Самсонова вже відомий не лише в Україні, а й за кордоном. А розпочалося все, як згадує юний науковець, спонтанно. Ідея з’явилася, коли треба було обрати тему на всеукраїнський конкурс-захист у 2015 році. Артем наткнувся на польські розробки рідинних бронежилетів. У проекті наших сусідів захисні пластини були суцільні і мали великий недолік: при влучанні з пробиттям відбувалася втрата захисної рідини. Тоді й виникла ідея удосконалити цю розробку.

Спершу, 2015 року, проект новітнього бронежилету винахідник представивна обласному етапі конкурсу-захисту наукових робіт Малої академії наук, де посів друге місце. Після цього Артем доопрацював винахід і вже 2016 року здобув перше місце в області та третє у своїй номінації  – на всеукраїнському етапі конкурсу в Києві. Високо оцінили розробку і на конкурсі «Майбутнє України», де Артем здобув друге місце та отримав грошову винагороду. Вже цього літа школяр представив свій винахід і на міжнародній арені: у серпні він побував у місті Форталеза в Бразилії, де взяв участь у Міжнародній виставці “MILSET – Expo-Sciences International 2017”. Шлях до закордонної поїздки був досить тривалим.

– Після виставок в Україні ми представляли досягнення МАН одному з послів ЮНЕСКО з Африки. Це був очний етап відбору. Потім був заочний етап відбору, на якому перевіряли мої знання англійської мови. І лише після цього повідомили остаточний результат.
У Бразилії проект оцінили дуже позитивно, оскільки на той час аналогів йому не було. Також мені дали багато порад щодо патентування винаходу та подальшого використання патенту, – ділиться Артем

Але що ж це за бронежилет, і в чому його відмінність від звичних нам? Захисна пластина у ньому складається з двох частин, які накладаються одна на одну. Всередині вони мають комірки у формі шестикутників, які щільно прилягають одна до одної. У бронежилеті є два шари, які сполучаються між собою таким чином, що одна комірка перекриває стики інших. Це все знаходиться в кевларовій оболонці з металевою пластиною.У комірках знаходиться неньютонівська рідина. Це широкий клас рідин, які являють собою суцільне рідке тіло, але їхній параметр в’язкості не є сталим, пояснює юний науковець.

– У бронежилеті використовується один із видів таких рідин – в’язко-пружне середовище. Коли ми з ним взаємодіємо, передаємо йому силу, воно веде себе як пружне тіло, тобто змінює свою в’язкість від рідкого до пружного стану.

Принцип дії рідинного бронежилету полягає в тому, що при ударі кулі, вона деформується, а її енергія розподіляється по всій пластині. Натомість, у звичайних бронежилетах влучання кулі призводить до прогинання захисної пластини до 5 см, що завдає суттєвої шкоди носію. У бронежилеті Артема деформація становитиме лише 0,5-1 см. Передача енергії буде набагато меншою і людині завдаватиметься значно менше шкоди.

Рідинний бронежилет має ще й ряд інших переваг.

– Рідинний бронежилет буде легшим за звичайний. Пластина 30 на 30 см важить 5-6 кг, залежно від матеріалів. Сумарно рідинний бронежилет важитиме 9-15 кг, залежно від того, який клас захисту ми хочемо отримати – другий чи третій, і від матеріалів – титану чи сталі. Звичайний бронежилет третього класу захисту важить близько 15 кілограмів… Буде різниця і в ціні. Одна така пластина коштує 90-100 доларів. Таких пластин треба дві чи три, залежно від розмірів бронежилету. У сумі рідинний бронежилет буде коштувати 250-350 доларів, а звичний бронежилет коштує від 300 доларів, – зазначає Артем Самсонов.

Проект такого новітнього захисту має серйозні перспективи, на думку олександрійського винахідника. Його можуть використовувати як військові та поліцейські за прямим призначення, так і цивільні – в касках на будівництві чи захисному спорядженні для спорту,наприклад для військово-спортивних ігор на зразок пейнтболу чи перегонів.

Зараз вже є 3D макет і макет бронежилету з пластику. Для нового конкурсу-захисту Артем плануєстворити нову модель пластини в масштабі і перевірити її на практиціз використанням зброї, наприклад травматичної.

Екран з повітря та води

Проект Максима Гончаренка «Повітряний екран» встиг побувати на конкурсах «Майбутнє України» та «Intel-Техно 2017», де олександрієць зайняв четверте місце. Винахід дає можливість користувачу бачити зображення у просторі, не використовуючи для цього жодних екранів.

– Корпус містить турбіни, які розганяють повітря вертикально вгору, і парогенератор, який подає воду під тиском вертикально вгору. Ми отримуємо прошарок з повітря і води, на який проектується зображення. Зображення буде побудоване на маленьких крапельках води, – пояснює принцип роботи Максим.

Винахід дозволяє отримати екран майже в будь-якому місці. Його можна використовувати як інтерактивне меню чи рекламний екран або проектувати якесь інше зображення. Повітряний екран поки що перебуває на стадії ідеї, але Максим вже має на меті розвивати цю тему далі. Треба знайти матеріали для пристрою і здійснити розрахунки яскравості та чіткості зображення, пояснює він.

Допомогти тим, хто цього особливо потребує

Останнім у нашій розповіді за порядком, однак точно не за значенням, є проект Іллі Воронцова. Юний винахідник хоче своєю розробкою допомогти незрячим людям. 

– Людям, які нещодавно втратили зір, складно орієнтуватися у власному домі. Мій винахід міг би в цьому допомогти. Він призначений для незрячої людини у зрячій сім’ї. Члени його родини або працівники соцслужби, які доглядають за ним, будуть розклеювати спеціальні refit-наклейки з чіпом. У незрячої людини буде refit-ручка. Коли вона нею наводить на чіп, ручка буде озвучувати слово, запрограмоване у чіпі, – ділиться Ілля.

Сам винахід складається з кількох основних елементів: чіпів, які наклеюються на предмети, ручки з refit-сканером, який зчитує код на чіпі, і динаміка, що озвучує інформацію.

Прикладом використання винаходу в повсякденному житті може бути звичайний холодильник. У чіп записується інформація про певний продукт, дату його виготовлення та термін придатності. Сам чіп можна наклеїти на посуд з їжею і, завдяки цьому, спростити вирішення деяких побутових проблем для незрячих людей. Якщо refit-чіп наклеїти на предмет на вулиці, це також буде працювати, додає школяр.

– Працюю зараз над тим, щоб зробити готову ручку. Вона буде розміром до 20 см. Її корпус виготовлятиметься з металу, який екрануватиме хвилі від чіпів, щоб не перевантажити сканер. Винахід коштуватиме приблизно 200-300 доларів, – розповідає Ілля.

Вже зараз хлопець має плани для подальшого розвитку свого проекту. Він хоче спробувати вмонтувати в ручку мікрофон. Людина називатиме предмет, ручка через Bluetooth подаватиме сигнал до телефону, і той буде озвучувати відстань до цього предмета.

Наостанок хочемо подякувати всім учасникам Олександрійської філії Кіровоградської Малої академії наук та Олександрові Мірошниченку за цікаві розповіді. Сподіваємося, що вже в найближчому майбутньому зможемо повідомити про нові досягнення юних винахідників.

Головне фото: Олександр Мірошниченко / Facebook