Ученые придумали материал, который при скручивании охлаждается. А еще создали вращающееся топливо будущего и крутящиеся магниты, которые очистят космос от мусора.
Как скрутить себе домашний холодильник? Для чего на российских фермах устанавливают карусели? И какие технологии, вертясь и крутясь, открывают дорогу в будущее? Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.
Летающая кабина
В будущем техника с пропеллером заменит привычные автомобили. В Австралии водителям предлагают пересесть в летающую кабину, чтобы миновать пробки. У капсулы всего два винта. Они вращаются в противоположных направлениях. Такая конструкция позволяет кабине зависать в небе и лучше поворачивать направо и налево.
"В небе техника может разгоняться до 130 километров в час. В полете кабина следует по строго заданному маршруту, а специальная программа помогает избежать столкновения с другими аппаратами или птицами. По сравнению с вертолетом летающая кабина практически бесшумна", – рассказал генеральный директор компании – разработчика аэротакси Юрген Грейль.
Правда, пока это лишь концепт – в производство кабину запустят не раньше 2026 года. И сначала только для перевозки грузов.
Фото: © Скриншот видео
Мотор-колесо для наземного транспорта
На Урале придумали, как применять крутящие технологии и силу вращения в наземном транспорте. Инженеры из Челябинска знают, как сделать электромобили экономичнее почти на четверть. Для этого разработчики усовершенствовали так называемое мотор-колесо.
У машин эти колеса – ведущие. Но главное их отличие от обычных в том, что внутри агрегатов уже встроены трансмиссия, тормоза и роторный электродвигатель, который питается от батареи. Уральцы поместили в сердце мотора еще и вентильный редуктор с магнитами. И это позволило сэкономить заряд аккумулятора на 20%.
"Здесь есть вентильный двигатель. Вот вращается ротор. Здесь есть встроенный двухвенцовый планетарный редуктор, который позволяет кратно в 10 раз увеличивать момент и, соответственно, скорость сделать приемлемую. Здесь очень хорошо видно составные части: это сама обмотка возбуждения и имитатор магнитов", – пояснил в эксклюзивном интервью РЕН ТВ профессор кафедры электропривода, мехатроники и электромеханики Политехнического института ЮУрГУ Сергей Ганджа.
Фото: © Скриншот видео
Магниты и металлическая обмотка создают внутри ротора магнитное поле, которое его раскручивает. В результате вырабатывается больше энергии и колесо вращается быстрее. Самое удивительное, что благодаря редуктору инженерам удалось уменьшить размеры мотор-колеса на четверть.
"Электродвигатель имеет две составные части. Одна часть создает магнитное поле, а вторая часть, где происходит преобразование электрической энергии в механическую, – это якорь. Магнитное поле создается из двух источников: из постоянных магнитов и обмотки возбуждения. Постоянные магниты – это мощные высококоэрцитивные магниты, которые позволяют уменьшить габаритные размеры самого двигателя. А обмотка возбуждения позволяет регулировать этот магнитный поток. И таким образом мы можем регулировать момент и частоту вращения для мотор-колеса", – отметил Ганджа.
Установить такие мотор-колеса можно на легковушки, фуры, тракторы и даже гоночные болиды.
Фото: © Скриншот видео
Карусель для коров помогает увеличить надои
Буренки из Челябинской области каждый день катаются на карусели. Конечно, аттракцион запустили не для развлечения – он помогает увеличить надои. Животные не ждут своей очереди на привязи в стойле, а подъезжают к дояркам на крутящейся платформе.
"Коровки заходят на карусель на свое дойное место. Дальше доярка обрабатывает вымя перед дойкой специальным составом. Потом производится сдаивание первых струек молока. И далее через примерно 60 секунд происходит процесс надевания аппарата на вымя коровы. В дальнейшем весь процесс доения происходит автоматически, вплоть до снятия аппарата с коровы", – уточнил председатель сельскохозяйственного предприятия Анатолий Шундеев.
Каруселью управляет компьютер. Он не только контролирует скорость вращения устройства, но знает, когда и кого подоили. Для этого у каждой буренки есть что-то вроде постоянного билета на аттракцион – персональный номер и датчик, который отправляет в программу информацию о сборе молока. В сутки с такой карусели получают 90 тонн полезного продукта.
Фото: © Скриншот видео
"За один круг вращения карусели коровы выдаиваются. Время прохождения круга составляет от 12 до 15 минут. Нагрузка на доярку составляет от 300 до 400 голов, в зависимости от количества доярок. В то время как на привязном содержании нагрузка на доярку составляет порядка 50 голов. То есть рост производительности труда в пять раз", – сказал Шундеев.
Материал, который охлаждается при скручивании
Крутящиеся технологии способны заменить привычный холодильник. В Техасе сплели специальное волокно, которое охлаждает продукты. Для разработки материала инженеры применили так называемое эластокалорическое охлаждение. Чтобы понять принцип его действия, нужно представить резиновый шнур. При сильном скручивании он нагревается, а если его отпустить обратно, быстро остывает. Американцы заменили резину разными материалами и проверили, какие перепады температур возникают при их деформации.
"Сначала мы скрутили обычную рыболовную леску, и когда она вернулась в исходное положение, то охладилась на пять градусов. Каучук смог снизить температуру на семь градусов. Лучший результат показала никель-титановая проволока. При скручивании и раскручивании она меняет температуру на 17 градусов. А если сплести из проволоки жгут, то охлаждающий эффект еще немного усилится", – рассказал директор института нанотехнологий Алана Г. Макдиармида Техасского университета в Далласе Рэй Боунман.
Фото: © Скриншот видео
Правда, не очень понятно, как самостоятельно сворачивать волокно в душной квартире.
Роботы с вращающимися магнитами для сбора космического мусора
Тысячи тонн космического мусора на орбите опасны не только для кораблей и станций – обломки отработавших спутников угрожают жителям Земли. Каждый год на нашу планету падает до 150 тонн космического металлолома.
В апреле 2024 года фрагмент аккумуляторного блока с МКС пробил приличную дыру в крыше жилого дома. Устройство должно было полностью сгореть в атмосфере, но что-то пошло не так. И кусок весом в килограмм рухнул на дом во Флориде. Чтобы избежать подобных неприятностей, физики из Юты решили отправить в космос роботов с вращающимися магнитами.
Каждый с детства знает, что магниты притягивают металлические предметы. Материал создает вокруг себя магнитное поле, которое воздействует на электроны в атомах металлов. Заряженные частицы выстраиваются вдоль силовых линий в одном направлении, и поэтому металл притягивается. А вот если магниты начнут вращаться, то заряженные частицы поведут себя иначе.
Фото: © Скриншот видео
"Космические обломки намагнитятся, но не притянутся к магниту, потому что электроны металла будут двигаться по траектории круговых петель. В результате мусор начнет вращаться в магнитном поле. Это можно сравнить с чашкой кофе: при вращении ее содержимое тоже крутится. Благодаря движению магнитов космические обломки можно с расстояния перемещать на шесть градусов в одном направлении. И так роботы просто уведут весь металлолом с орбиты", – объяснил президент Университета Юты Тейлор Рэндалл.
По словам разработчиков, роботы с магнитами могут не только убирать космос, но и чинить спутники. А когда мы колонизируем Марс и Луну, то эти устройства пригодятся нам для строительства городов. Главное, захватить с собой катушку скрученной проволоки и уральские мотор-колеса.
О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.