НТИ Сентябрь 2010 Изобретения, Курьезные изобретения

 

Обзор новинок науки и техники за сентябрь 2010. Ч.4
 
Раздел ИЗОБРЕТЕНИЯ  начнем с юбилея. В 2010 году исполняется 80 лет первым в СССР светофорам. Первый светофор установили 15 января 1930 года в Ленинграде на пересечении проспектов 25 Октября и Володарского (ныне Невского и Литейного проспектов). А первый светофор в Москве появился 30 декабря того же года на углу улиц Петровка и Кузнецкий Мост. Но история светофора начинается в XIX веке. Первый светофор был установлен 10 декабря 1868 года в Лондоне возле здания Британского парламента. Его изобретатель — Дж. П. Найт (англ. J. P. Knight) — был специалистом по железнодорожным семафорам. Светофор управлялся вручную и имел два семафорных крыла: поднятые горизонтально означали сигнал «стоп», а опущенные под углом в 45° — движение с осторожностью. В тёмное время суток использовался вращающийся газовый фонарь, с помощью которого подавались, соответственно, сигналы красного и зелёного цветов. Светофор использовался для облегчения перехода пешеходов через улицу, а его сигналы предназначались для транспортных средств. Первая автоматическая система светофоров (способная к переключению без непосредственного участия человека) была разработана и запатентована в 1910 году Эрнстом Сиррином (англ. Earnest Sirrine) из Чикаго. Его светофор использовал неподсвеченные надписи Stop и Proceed. Изобретателем первого электрического светофора может, по-видимому, считаться Лестер Вайр (англ. Lester Wire) из Солт-Лейк-Сити (штат Юта, США). В 1912 году он разработал (но не запатентовал) светофор с двумя круглыми электрическими сигналами (красного и зелёного цвета). 5 августа 1914 года в Кливленде (штат Огайо, США) Американская светофорная компания (англ. American Traffic Signal Company) установила на перекрёстке 105-й улицы и авеню Эвклида четыре электрических светофора конструкции Джеймса Хога (англ. James Hoge). Они имели красный и зелёный сигнал и, переключаясь, издавали звуковой сигнал. Система управлялась полицейским, сидящим в стеклянной будке на перекрёстке. Светофоры задавали правила движения, аналогичные принятым в современной Америке: поворот направо осуществлялся в любое время при отсутствии помех, а поворот налево — на зелёный сигнал вокруг центра перекрёстка. В 1920 году трёхцветные светофоры с использованием жёлтого сигнала были установлены в Детройте (штат Мичиган, США) и Нью-Йорке. Авторами изобретений были, соответственно, Уильям Поттс (англ. William Potts) и Джон Ф. Харрис (англ. John F. Harriss). В Европе аналогичные светофоры были впервые установлены в 1922 году в Париже на пересечении Рю де Риволи (фр. Rue de Rivoli) и Севастопольского бульвара (фр. Boulevard de Sebastopol) и в Гамбурге на площади Стефанплатц (нем. Stephansplatz). В Англии — в 1927 году в городе Вулвергемптоне (англ. Wolverhampton). Первые советские светофоры имели странный вид – они представляли собой циферблат, по которому бегала стрелка (см. фото).
 
 
Очень популярный в сети московский блоггер-краевед Алексей Дедушкин нашел в семейном архиве москвички И.Б. Аполлоновой такое описание светофора: "Одно время странными были светофоры на улицах. Висит над перекрестком фонарик, на каждой стороне которого — круг, разделённый на неравные секторы: верхний зелёный, нижний красный, по бокам два узеньких жёлтых. По этому кругу ходит стрелка: на какой сектор показывает, тот сигнал светофора и есть. Можно было даже понять, долго ли ещё путь будет свободен или закрыт. Но движение стрелки было, по-видимому, равномерным. Реагировать на реальную ситуацию она не умела. Вскоре эти светофоры заменили на привычные для нас, только расположение цветов долго ещё было не такое, как сейчас: сверху вниз — зелёный, желтый, красный. А в виде светофоров со стрелкой были даже ёлочные игрушки. Показать сейчас такую кому-нибудь — никто не поймет, что это светофор". - В 1932 году  слово "светофор" вошло в Большую советскую энциклопедию, - рассказывает Алексей Дедушкин, - а потом, в 1938 году, уже из романа Гладкова "Энергия" это слово, в 1940 году, перекочевало в словарь под редакцией  профессора Ушакова. Уже к середине 1930-х годов светофоры  с цветными циферблатами заменили на более практичные «трехглазые». Любопытно, что вплоть до конца 50-х гг. минувшего столетия запрещающий сигнал размещался внизу. После ратификации Советским Союзом положений Конвенции о дорожном движении, дорожных знаках и сигналах 1949 г. было принято решение, что для обеспечения лучшей видимости сверху должен размещаться красный сигнал, как наиболее важный. В конце 30-х гг. в столице на ул. Солянка проходили испытания светофоров с вызывным устройством для пешеходов. Прежде чем перейти улицу, пешеход должен был нажать кнопку вызова разрешающего сигнала. Через несколько секунд для пешехода включался зелёный свет, и он мог спокойно перейти улицу. Подобные устройства нашли применение на переходах с цикличной интенсивностью движения пешеходов, например, возле школ, проходных промышленных предприятий и учреждений. Великая Отечественная война 1941 – 1945 гг. оказала своё влияние на развитие светофорной техники. В осаждённом Ленинграде, испытывавшем огромную нехватку электроэнергии, для регулирования движения в дневное время применялись небольшие переносные светофоры на аккумуляторах с линзами диаметром всего 6 см. Сигналы такого светофора переключались регулировщиком вручную. Эти светофоры исправно несли службу в трудные месяцы блокады. Очередной этап развития светофорной техники наступил в 50-е годы.С 1954 г.  В Москве у станции метро «Измайловская» (сейчас «Партизанская») в ночное время светофоры стали переключаться на режим жёлтого мигающего сигнала, что привело к резкому сокращению дорожных происшествий с тяжёлыми последствиями, уменьшились неоправданные задержки транспорта на пустынных улицах. Выключение светофоров в ночное время из режима трёхцветной сигнализации становится обязательным условием работы большинства светофорных объектов. В 1955 г. на улицах Садового кольца впервые применили систему скоординированной работы светофоров по принципу «зелёной волны». Сущность системы в том, что в зависимости от скорости движения и расстояний между регулируемыми перекрёстками на светофорах последовательно включают зелёные сигналы, и транспорт движется по улице практически без остановок. Такое регулирование позволяет не только уменьшить затраты времени, уровень шума и выброс в атмосферу вредных веществ, но и существенно сократить число лишних торможений, ускорений и других манёвров. Эксперимент был признан удачным, и на режим «зелёной волны» были переведены основные магистрали Москвы и других городов СССР.  В 1961 г. появились светофоры с дополнительными секциями, регулирующими поворотное движение. Сигналы в виде стрелок находились на уровне зелёного сигнала. В начале 60-х гг. появляются многопрограммные контроллеры, способные изменять длительность сигналов в зависимости от интенсивности движения. Впервые в нашей стране на площади Серпуховской заставы и семи прилегающих к ней перекрёстках вводится в эксплуатацию электронно-цифровая машина, позволившая на 30% увеличить пропускную способность и значительно повысить безопасность движения. Чуткие датчики, вмонтированные в дорожное покрытие, фиксируют количество подъезжающих автомобилей, и контроллер решает, какой из транспортных потоков следует пропустить в первую очередь. В 1996 г. в центре Москвы появились светофоры со светодиодными элементами, значительно превосходившие предшественников в долговечности и лучшей видимости сигналов. «Светофорную» тему продолжают современные изобретения. «Оптическая иллюзия заставит водителей снизить скорость», пишет 9 сентября //popnano.ru. «Есть разные способы заставить водителей ехать медленнее: лежачие полицейские, предохранительные полосы, световые сигналы, макеты полицейских машин и, конечно, старый добрый радар, контролирующий скорость движения. В Канаде сотрудники Фонда безопасности дорожного движения Автомобильной ассоциации Британской Колумбии выбрали иной путь: они решили напугать водителей. Чтобы напомнить водителям о последствиях неоправданного увеличения скорости, они нарисовали на дорожном покрытии картинку, на которой изображен ребенок, выбегающий за мячом на дорогу. Обычный двухмерный рисунок в определенных условиях кажется трехмерным. Эксперимент будет проводиться в течение недели около Школы Западного Ванкувера. Издалека изображение напоминает пятно, но с определенного расстояния оно становится очень четким и будто поднимается с дорожного полотна. Чем быстрее движется машина, тем быстрее появляется картинка. Надпись на дорожном знаке, расположенном неподалеку, заботливо предостерегает: «Видимо, вы не ожидали встретить детей на дороге». Есть опасения, что данный эксперимент может привести к трагическим последствиям, если какой-нибудь водитель, избегая столкновения с оптической иллюзией, врежется в проходящих мимо пешеходов. С другой стороны, это интересный способ заставить водителей задуматься о последствиях их манеры вождения. Но только после того, как они придут в себя». «Венгры изобрели альтернативу велосипедной цепи», сообщает 28 сентября www.membrana.ru. «На днях в итальянском городе Падуя венгерские инженеры представили Stringbike – велосипед, приводимый в движение при помощи механизма под названием Stringdrive, нового прочтения ременной передачи. По обеим сторонам велосипеда расположены рычаги со шкивами, на которые надеты верёвки. Раскручивание педалей приводит к попеременному задействованию каждого из рычагов и шкивов, передающих крутящий момент на ось заднего колеса. Рычаги двигаются вперёд-назад на своих осях, при этом переход нагрузки между ними плавный и незаметный для наездника. Stringbike имеет 19 "скоростей", сменить которые можно даже во время остановки, нажав на рычажок, расположенный на правой рукоятке руля. Подчиняясь команде, шкивы перемещаются вверх-вниз в одно из соответствующих положений на рычаге, передаточное отношение меняется. Производством и продажей нового велосипеда займётся венгерская компания Schwinn Csepel. В ближайшем будущем разработчики Stringbike планируют начать выпуск запчастей, которые позволили бы подстраивать велосипед под разные виды катания, например для гонок или туристических поездок. Приводные тросики Stringbike выполнены из высокоплотного полиэтилена (HDPE), устойчивого к воздействию грязи, воды и песка. Такие "ремни" не нужно чистить, смазывать и вообще как-либо за ними ухаживать. Кроме того, они более "выносливые": если цепь необходимо менять каждые 2-5 тысяч километров пробега, то в случае со Stringdrive тесты показали, что и через 10 тыс. км верёвки не теряют своих эксплуатационных качеств. Создатели Stringbike считают, что их детище предоставляет больше комфорта (плавности хода), устойчивости и маневренности, нежели классический велосипед. И, дескать, после короткого периода привыкания к симметричному приводу, будет тяжело вернуться к обычной схеме». «Летающие блюдца спасут планету: Небольшое решение большой проблемы». Так названа заметка, размещенная 14 сентября на www.popmech.ru. «Оставаясь в воздухе под воздействием солнечных лучей, крохотные металлические диски смогут немного затенить Землю и обуздать глобальное потепление планеты. Стоит заметить, что даже автор этой оригинальной идеи, канадский физик Дэвид Кейт (David Keith) считает, что это очень уж радикальный метод и к нему стоит обратиться лишь в самом крайнем случае, если все прочие попытки бороться с глобальным потеплением потерпят крах. Вообще подобные концепции относятся к области геоинженерии, которая пытается найти средства воздействия на климат планеты и вообще еще не окончательно принята в качестве серьезной научной дисциплины. Идея Кейта состоит в использовании радиометрического эффекта, движении взвешенных в газе или жидкости легких частиц под воздействием достаточно интенсивного излучения. Представьте себе легчайший темный диск в воздухе – верхняя часть его состоит из одного материала, а нижняя – из другого. Нагреваются они в разной степени, и воздействие света на них получается разным. Материалы и форма могут быть подобраны так, чтобы диск испытывал толкающее его вверх постоянное давление. А могут и так, чтобы конструкция вращалась – как известная вертушка Крукса, показанная на иллюстрации слева. Этот же эффект можно, по мнению Кейта использовать и для управления климатом – повторим, в самом крайнем случае. Кейт предлагает рассыпать в стратосфере огромные количества дисков диаметром 20 нм, верхняя плоскость которой сделана из алюминия, а нижняя – из титаната бария. Титанат обладает большей теплопроводностью, чем алюминий, и разница в их температурах под воздействием солнечного света будет приводить к появлению давления, способного (по расчетам Дэвида Кейта) поднять такие «наноблюдца» на высоты до 40-50 км. Ночью такие «блюдца» будут понемногу опускаться, но снова возвращаться на высоту в течение дня. Свою роль в стабилизации полета дисков будут играть и электропроводящие свойства титаната бария. А блестящий алюминий отразит часть солнечных лучей прямо в космос». 14 сентября www.nanonewsnet.ru пишет, что «Созданы автономные нанодатчики». «Ученым из Технологического института Джорджии удалось создать первые в мире автономные нанодатчики, питаемые от собственных пьезоэлектрических наногенераторов. Новые устройства могут измерять кислотность жидкостей или детектировать присутствие ультрафиолетового света, используя в качестве источника энергии механическую энергию окружающей среды – вибрации, вызванные движением макрообъектов, звуковые волны и т. п. Каждый наногенератор состоит из 20 тыс. нанопроволок из оксида цинка и способен вырабатывать ток напряжением до 1.2 вольт при сгибе нанопроволок менее чем на 2 %. Создаются такие генераторы очень дешево – выращиванием на гибкой подложке. Испытания, проведенные на тысяче наногенераторов, показали, что они не теряют производительности с течением времени – поскольку не имеют движущихся частей. В основе работы таких генераторов лежит пьезоэлектрический эффект – нанопроволоки из оксида цинка вырабатывают электричество при механическом напряжении, например сгибании. Подобные устройства уже изготавливались раньше, но сейчас ученым удалось создать максимально простую и воспроизводимую технологию их производства и интегрировать генераторы в автономные устройства».
Для раздела КУРЬЕЗНЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ всегда есть что выбрать. Сначала о необычных роботах. «Новый робот-змея плавает, ползает и лазает по деревьям», сообщает 15 сентября www.nanonewsnet.ru. «Инженеры из США представили робота Сэма, на которого их вдохновили ползающие гады. Механический гад плавает, ползает и лазает по деревьям. Американские инженеры собрали робот, способный вскарабкаться, заплыть и заползти туда, куда не заберутся ни другие роботы, ни человек. Движения и форму робота решено было уподобить волнообразным движениям змей, которые способны лазать по деревьям и заползать в самые узкие щели. Над роботом, которого прозвали дядюшкой Сэмом, трудились специалисты лаборатории биоробототехники при Университете Карнеги—Меллон в городе Питтсбург. Движения робота – биомиметические: он повторяет трюки змей, плавающих, ползающих по деревьям, пробирающимся по узким трубам. Каждое подвижное звено робота состоит из мотора и конического зубчатого соединения, которое позволяет ему вращаться относительно соседнего узла. На «голове» робота установлена миниатюрная камера, при помощи которой Сэм оценивает обстановку, чтобы выбрать маршрут и способ движения. Стоит отметить, что на столбы и деревья робот залезает не по-змеиному. В этих случаях Сэм просто обвивает опору, и перекатывается по ней снизу вверх. Членистое строение облегчает ремонт роботов и дает им возможность самоорганизовываться в длинные структуры — два робота могут объединиться и образовать одного большого. Движение робота весьма энергозатратно, поэтому пока он движется на привязи с силовыми проводами. По словам создателей, им предстоит немало потрудиться, чтобы Сэм мог взбираться на любое дерево. Мобильность робота пригодится в совершенно различных ситуациях. Сэм может стать первым роботом, способным находить пострадавших от землетрясений в руинах зданий, ведь под обвалившимися конструкциями не способен передвигаться робот на гусеницах или колесах. Сэм избавит ремонтные бригады от необходимости взбираться на опоры ЛЭП для диагностики и ремонта. Робот сам сможет залезть на опоры и достичь нужного участка провода». «DARPA разрабатывает робота-метателя гранат ARM», пишет 2 сентября www.nanonewsnet.ru. «В рамках программы DARPA создается робот под рабочим названием ARM, который, рискуя собственной «жизнью», должен уметь метать гранаты. В феврале этого года Управление перспективных исследовательских проектов (DARPA) Пентагона начало программу по разработке робота под рабочим названием ARM. Тогда были отобраны участники проекта, а именно: Университет Карнеги-Меллон (Carnegie Mellon University), HRL Laboratories, iRobot, Лаборатория реактивного движения NASA (NASA-Jet Propulsion Laboratory), SRI International и Университет Южной Калифорнии (University of Southern California)… ARM должен быть способен держать гранату одной рукой, выдергивая чеку другой, после чего совершать эффективный бросок гранаты – без человеческого вмешательства в управление. Программная часть робота должна справляться с выполнением сложных заданий, подразумевающих несколько более простых действий. Например, задание «бросить мяч» подсистема будет делить на последовательность низкоуровненых задач, таких как «найти мяч», «схватить мяч», «изогнуть манипулятор» и «бросить мяч». ARM пока не способен швыряться гранатами направо и налево – разработка машины рассчитана на 4 года. В процессе совершенствования робот сможет выполнять все больше и больше разнообразных действий: писать ручкой, использовать щипцы, открывать вещевой мешок, рассверливать отверстия при помощи дрели, вставлять ключ в дверной замок и открывать его, а также собирать готовый предмет из набора элементов. Несмотря на весьма деликатный и точный характер некоторых задач, разработчики решили использовать довольно «грубые» манипуляторы от Barret. Набор сенсоров ARM представлен цветной -, стерео- и depth-камерами, а также микрофоном. В настоящий момент проходит конкурс на лучшее имя для робота. Награды в конкурсе никакой нет – впрочем, кто-то может посчитать за награду тот факт, что именно его вариант имени выбрали для робота, калечащего и убивающего людей гранатами. Надеемся, что ARM найдет себе и более мирные занятия». «В США предложили альтернативное топливо для освещения улиц», сообщает 15 сентября //popnano.ru. «Ответственные собаководы считают свой долг выполненным, когда при помощи биоразлагаемых пакетов убирают за своими питомцами. Но после того, как собачьи экскременты попадают в мусорное ведро, а потом на свалку, они становятся источником газа метана, вызывающего парниковый эффект. Художник-концептуалист Мэтью Маззотта предложил свое решение, реализованное на одной из собачьих площадок Кембриджа (штат Массачусетс, США): отходы нужно складывать в ферментализатор метана (метановый реактор); образующейся энергии хватит для освещения уличных фонарей, тележек с напитками и машин для попкорна. Сейчас метановый реактор заряжает только уличные фонари – еще нет машин для попкорна, работающих на метане. «Пока городские жители заводят домашних животных и выбрасывают за ними отходы, производство энергии будет непрерывным и неограниченным. Авторы разработки заявляют: замените мусорные ведра на общедоступные метановые реакторы, и вы увидете, как просто превращать отходы в топливо. Технология включает три этапа: экскременты сбрасываются в реактор, где анаэробные бактерии уже готовы приступить к переработке; смесь перемешивается, что помогает метану подняться; метан сжигается, производя свет и электрическую энергию. После того, как владельцы собак собирают отходы в биоразлагаемые пакеты, они помещают их в большую наземную трубу и перемешивают с помощью круговой рукоятки. Контейнер с бактериями помещен под землей, метан поступает из-под земли к уличным фонарям, которые светятся днем и ночью. Со временем руководители проекта планируют использовать метан для энергообеспечения тележек, с которых продается еда для людей, отдыхающих в парке».
Перспектива создания тележки, питаемой собачьими экскрементами, весьма вдохновляет. На этой мажорной ноте и заканчивается сентябрьский обзор новостей науки и техники. Надеюсь, что он будет, как и раньше, полезен уважаемым читателям Методолога.

 

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Комментарии

Re: НТИ Сентябрь 2010 Изобретения, ...

Спасибо автору за интересную подборку!

P.S.

content manager wrote:
...Впервые в нашей стране на площади Серпуховской заставы и семи прилегающих к ней перекрёстках...

в этой фразе явно пропущено какое-то слово;-)

Re: НТИ Сентябрь 2010 Изобретения, ...

content manager wrote:

В 1955 г. на улицах Садового кольца впервые применили систему скоординированной работы светофоров по принципу «зелёной волны».

А по моему цвет волны зависит от марки машины. Раньше на Ниве я все время ездил в "красной волне". А теперь на Оппеле все время попадаю в зеленую. Если впереди не маячит обезьянка с рулем. Спасибо Вам, уважаемые немецкие изобретатели, за хорошие машины!

Re: НТИ Сентябрь 2010 Изобретения, ...

Изображение пользователя Leonid.

invem wrote:
content manager wrote:

В 1955 г. на улицах Садового кольца впервые применили систему скоординированной работы светофоров по принципу «зелёной волны».

А по моему цвет волны зависит от марки машины. Раньше на Ниве я все время ездил в "красной волне". А теперь на Оппеле все время попадаю в зеленую. Если впереди не маячит обезьянка с рулем. Спасибо Вам, уважаемые немецкие изобретатели, за хорошие машины!

Зеленая волна достижима, как правило, на протяженных городских трассах с большим числом светофоров. Время переключения следующего светофора обычно соответствует простому делению расстояния до него на допустимую скорость на данном участке. Эту скорость следует выдерживать. В этом случае каждый водитель, стартовавший на зеленый, может рассчитывать, что на подъезде к следующему светофору тоже увидит зеленый свет.

Цвет волны может отличаться от «зеленого» только в двух случаях: Если машина проезжает очередной участок со средней скоростью, значительно большей или же значительно меньшей, чем это допустимо (в городской черте обычно 50-60 км/час). Низкая скорость может объясняться лишь очень низкой приемистостью двигателя. Но все же, чтобы Нива не могла развить требуемой средней скорости, поверить трудно.
Скорее всего, раньше Вы по разным причинам скорость превышали и приезжали к очередному светофору слишком рано.

Теперь, на новой – более дорогой и комфортабельной машине – можно ездить спокойнее и осмотрительнее. Отсюда и способность «ловить волну», которая у итальянских или французских машин ничуть не хуже.

Subscribe to Comments for "НТИ Сентябрь 2010 Изобретения, Курьезные изобретения"