Читать интересную книгу 100 великих достижений в мире техники - Станислав Зигуненко

Маршрут, по которому перемещается Lely Discovery, программируется с помощью пульта дистанционного управления. Возможно задание различных маршрутов с более интенсивной и частой чисткой отдельных участков в определенное время.

Самый простой и эффективный способ задания программы таков. Оператор с пультом дистанционного управления в руках однажды вместе с роботом проходит весь маршрут по коровнику, нажимая соответствующие кнопки в тех местах, где уборщику нужно поворачивать вправо или влево. Начинается и заканчивается маршрут у зарядной станции, которая устанавливается в определенном месте в коровнике и служит для автоматической подзарядки аккумуляторов робота.

По мере движения расположенные в нижней части робота щетки-шиберы проталкивают навоз через отверстия щелевого пола. Устройство приводится в движение и управляется двумя ходовыми колесами в задней части робота. Вместо видеокамеры тут используется более простой ультразвуковой датчик, который и обеспечивает перемещение робота на определенном расстоянии от стены.

Помогает движению Discovery и кольцо-ограничитель в передней части робота. Оно предотвращает его столкновение с ногами животными и другими препятствиями – он их объезжает.

Увидеть такое устройство уже можно не только на выставке. За рубежом роботы-уборщики уже работают на многих фермах. И у нас ООО «Фермы Ясногорья», расположенное в г. Подольске, предлагает их всем желающим. Были бы деньги! Кстати, стоит такой комплекс не дороже самого простого трактора, способен работать круглые сутки все 7 дней в неделю. По расчетам, он окупает себя за 2–3 года.

Чудеса быта

В заключение давайте поговорим о том, с чего, быть может, стоило бы начать эту книгу, – о премудростях быта. Уровень жизни человека во многом определяется тем, какую одежду он носит, что ест, тепло ли и светло ему в доме, не скучно ли…

Очаг XXI века

Дешевый дровяной «кухонный комбайн», объединяющий плиту, электрогенератор и холодильник, обещает в течение ближайших пяти лет разработать международная команда ученых, координируемая из Университета Ноттингема в Великобритании.

Сегодня около 2 млрд людей на земном шаре готовят пищу на открытом огне, используя костер или примитивную печь. А это, как полагают современные теплотехники, крайне неэффективно. Лишь около 7 % выделяемой от сжигания дров или другой органики энергии используется по назначению.

Кроме как к дополнительному загрязнению воздуха и окружающей среды, выделению углекислого газа и уничтожению растительности такая расточительность не ведет. Но тотальная нищета третьего мира пока не позволяет что-нибудь изменить.

Новый проект назвали SCORE (Stove for Cooking, Refrigeration and Electricity) – печь для готовки, охлаждения и получения электричества. Самое интересное, что комбайн основан на технологии термоакустических преобразователей, которые до сих пор использовались лишь в космосе или в военных целях для охлаждение электроники или генерации электроэнергии. Эти передовые технологии, надеются авторы проекта, позволят создать простое устройство почти без движущихся частей и не требующее обслуживания, цена которого (30–40 долларов) будет на порядок меньше, чем у электрогенераторов такой же мощности.

Демонстрационная модель печи SCORE для готовки, охлаждения и получения электричества

По-видимому, первыми с термоакустикой столкнулись стеклодувы, еще в XIX веке. Они иногда слышали чистый звук, издаваемый неравномерно нагретыми сосудами. Тогда же эффект генерации звука при наличии перепада температур был изучен и описан в трудах классиков науки. Но на практике с термоакустической неустойчивостью серьезно начали работать лишь в середине прошлого века создатели ракетных двигателей, в соплах которых большие перепады температур приводили к самовозбуждению звуковых колебаний, способных разрушить всю конструкцию. И лишь в 80-х годах было осознано, что можно использовать и обратный эффект перекачки тепла звуковыми волнами. На основе термоакустического эффекта стали разрабатывать тепловые насосы, то есть холодильники для спутников и радаров. Возник интерес и к термоакустическим генераторам электроэнергии.

Механизм работы термоакустического устройства легче всего понять на примере теплового насоса. В простейшем случае он состоит из настроенной в резонанс со звуковыми колебаниями трубы, в которую помещен кусок пористой керамики или пучок параллельных заполненных газом тонких трубок. С одной стороны трубы помещают динамик, похожий на тот, что используют в звуковых колонках. В возбуждаемых динамиком стоячих звуковых волнах газ колеблется взад и вперед, нагреваясь при сжатии и охлаждаясь при расширении. Этот перепад температур мал – всего две сотые градуса даже для громкого звука на болевом пороге нашего слуха (120 децибел). Но если правильно подобрать материал и размеры трубок, этого оказывается достаточно, чтобы обменивающийся с ними теплом газ создал в пучке необходимый градиент температуры.

Точно так же, но в противоположном направлении работает и термоакустический генератор, в котором звуковые колебания возникают при поддержании перепада температур в пучке трубок. А уже эти звуковые колебания нетрудно превратить в электрический ток с помощью того же динамика, который будет работать как микрофон, то есть линейный электрогенератор.

Первые термоакустические холодильники и генераторы были примерно вдвое менее эффективны, чем обычные компрессорные холодильники и двигатели внутреннего сгорания. Однако постоянное совершенствование их конструкции позволило ликвидировать отставание, а в некоторых случаях даже добиться эффективности около 40 %.

В «кухонном комбайне» для развивающихся стран будет два пучка трубок и один динамик между ними в общей трубе-резонаторе, которая конструктивно соединена с плитой. Горящие дрова одновременно с кастрюлями и сковородами будут нагревать один из концов первого пучка – в нем возникнут звуковые колебания с частотой, по предварительным расчетам, около 50 Гц. Эти звуковые колебания будут раскачивать генерирующий электричество динамик и создавать перепад температур во втором пучке, работающем как холодильник. Конструкция гениально проста, и будем надеяться, что она действительно окажется эффективной.

Однако не очень понятно, станет ли хорошая хозяйка в жаркой Африке день и ночь что-то жечь, чтобы работал ее холодильник. Впрочем, до конца этого проекта, как уже говорилось, еще пять лет. Так что за это время многое может измениться, включая и саму концепцию устройства.

Например, в дополнение к этому устройству как бы сама собой напрашивается панель с фотоэлементами, которая может питать тот же холодильник, телевизор, ноутбук или иной электроагрегат в то время, когда чудо-печь не будет топиться. Уж чего-чего, а солнечного света в жарких странах всегда предостаточно.

Электронные книги, цифровые библиотеки…

Ныне все чаще можно увидеть человека, который сидит в общественном транспорте, уткнувшись в электронный планшет, и читает. На смену книгам обыкновенным приходят электронные, а библиотеки становятся цифровыми и даже виртуальными – из Интернета сегодня можно выудить практически любую книгу.

Но процесс обновления оказался далеко не столь простым, как может показаться…

Какая бумага? Ныне большинство электронных книг имеет «классическую» электронную бумагу. По существу, она представляет собой сверхтонкий дисплей, между покрытием и подложкой которого заключены мириады черных и белых микрочастиц, всплывающих к поверхности или тонущих в толще экрана под действием меняющегося электрического заряда.

Однако это не единственная технология электронной бумаги. Скажем, появившаяся в марте 2009 года первая в мире цветная электронная книга использует другой принцип формирования изображения. Он основан на отражающих жидких кристаллах (Reflex LCD). А в декабре 2008 года группа ученых из Канады и Британии создала дисплей на базе управляемого синтетического опала, мгновенно меняющего цвет почти во всем видимом спектре. Так что поиск идеала не прекращается.

Теперь молодежь читает в основном электронные книги

Все эти разработки объединяет одно – необычные экраны работают на отраженном свете, так же как «действует» и лист обычной бумаги с буквами и рисунками. Потому эти системы и именуют электронной бумагой. Расход энергии такими устройствами на порядки ниже классических экранов, а читаемость электронной бумаги только улучшается по мере роста внешней освещенности (это актуально на улице), в противовес обычным «светящим» дисплеям, которые при внешней засветке блекнут и весьма сильно.

И вот ныне сделан следующий шаг. Электронная бумага, превосходящая предшественников по контрастности, разрешению и быстродействию, создана группой ученых под руководством профессора Джейсона Хейкенфельда из Университета Цинциннати. Авторы разработки фактически придумали новый принцип работы устройства.