на главную

Министерство образования и науки Украины

Задачи I-го этапа VIII-го Всеукраинского открытого турнира юных

изобретателей и рационализаторов (2005 г.)

Финальный этап турнира состоится 9-14 декабря 2005 года

на базе Черниговского лицея № 15.

1. “Динамик”. Для преобразования электрического сигнала у звуковой используются разнообразные типы электродинамиков: электромагнитные, пьезоэлектрические, магнитострикционные (между прочим, динамик такого типа изобрел Альберт Ейнштейн) и другие. Предложите устройство аналогичного назначения, которое бы было более эффективным (хотя бы в отдельных ситуациях) по сравнению с уже существующими.

2. Мобильник-1.” Мобильная телефонная связь надежно заняла свое место в жизни людей. Тем не менее, действие электромагнитного излучения передатчика мобильного телефона достаточно пагубно влияет на состояние здоровья как непосредственного пользователя им, так и окружающих его людей. Хотя бы для частичного решения данной проблемы используют наушники и микрофоны, которые разрешают осуществлять сеанс связи, при определенном удалении самого аппарата от головы человека. Попытайтесь предложить собственное решение данной проблемы.

3. “Мобильник-2”. Одной из проблем, которые появились при использовании мобильной телефонной связи, является возможность осуществления участниками разнообразных мероприятий конкурсного характера, например, олимпиад и турниров сеансов связи непосредственно во время выполнения заданий. С целью упреждения этого можно, конечно, использовать способ подавления сигналов связи более сильным сигналом (широко известное глушение сигнала). Тем не менее, довольно интенсивное излучение генератора «глушилки» распространяется и на те участки местности, где есть необходимость в мобильной телефонной связи. Предложите решить данную проблему другим способом или с использованием другого устройства (не «глушилки»).

4. “Звукосниматель”. Для преобразования звука обычной акустической гитары в электрический сигнал под каждой из ее струн достаточно установить обычные катушки провода с ферромагнитным сердечником. Можно, даже воспользоваться и одной катушкой с широким сердечником. Присоединенная ко входу усилителя такая катушка, становится датчиком, который превращает механические колебания струны в электрические. Существуют и другие устройства аналогичного назначения, принцип действия которых основан на пьезоэлектрическом эффекте. Периодические изменения силы натяжения струны приводят к возникновению в контактирующем с ними пьезоэлектрическом датчике электрического сигнала, который подается на вход усилителя звуковой частоты. Предложите устройство аналогичного назначения, принцип действия которого основывался бы на других физических явлениях или эффектах и который бы функционировал при условии использования струн, изготовленных из разных материалов (не только из металла).

5. “Мель”. Морской и речной транспорт является довольно удобным и дешевым в сравнении с другими его видами. Тем не менее, иногда суда “cадятся” на мель и для продолжения своего плавания нуждаются в посторонней помощи, которая состоит в обычном стягивании его из мели другим катером. Предложите устройство, с помощью которого судно может самостоятельно сняться из мели.

6. “Труба”. При эксплуатации трубопроводов, по которым транспортируют воду, нефть, газ или другие продукты, находящиеся в редком или газообразном состоянии, иногда нарушается целостность его стенок. Понятно, что при этом происходит потеря ценного вещества. Иногда нарушение целостности трубопровода осуществляется нарочно - с целью несанкционированного отбора транспортируемого вещества, например, нефтепродуктов или газа. Контроль состояния трубопровода осуществляется визуально, что есть довольно трудоемкой, не эффективной и не оперативно выполняемой операцией. Есть необходимость в дистанционном контроле состояния трубопровода. Предложите пригодное для этого устройство или способ.

7. “Комнатные растения”. В журналах для радиолюбителей содержится немало описаний устройств автоматического полива комнатных растений. Датчиками таких устройств есть два электрода, вставленные в грунт с растущими растениями. На эти электроды подается напряжение, вследствие чего сквозь грунт протекает электрический ток. При уменьшении влажности грунта его электрическое сопротивление увеличивается, что приводит к уменьшению силы тока. На это и реагирует исполнительный орган устройства, которое открывает соответствующий кран или же включает насос для подачи воды в грунт. Тем не менее, электрический ток, который протекает между вставленными в грунт электродами, является причиной электролиза, вследствие чего изменяется химический состав грунта и растение болеет. В связи с этим есть необходимость в усовершенствовании описанных или же в создании принципиально новых устройств, позволяющих создавать благоприятные для жизни растений условия длительное время.

8. “Тормоза без износа”. В тормозных системах большинства наземных транспортных средств используется трение между тормозными дисками или барабанами колеса с одного стороны и тормозными колодками, накладками и тому подобное – с другой стороны. При сухом трении контактирующих поверхностей неизбежно происходит их стирание, что вызывает необходимость периодической замены тормозных элементов. Предложите тормозную систему без сухого трения между ее элементами с целью уменьшения износа при эксплуатации.

9. “Вязкая жидкость”. Операция наполнения бутылки вязкой и такой, что смачивает стенки сосуда жидкостью, есть довольно трудоемкой. Создаваемое в бутылке дополнительное давление воздуха (жидкость под действием силы тяготения наливается сквозь ней же перекрытую горловину) препятствует дальнейшему поступлению в нее жидкости. Наливать же узким потоком (чтобы жидкость не прикасалась к внутренней поверхности горловины воронки) довольно тяжело и долго. В промышленных условиях это делается просто: жидкость в бутылку нагнетается под давлением сквозь вставленный в нее патрубок, который имеет меньший внешний диаметр, чем внутренний диаметр горловины бутылки. Таким же образом, между прочим, наполняют ампулы шариковых ручек и тюбики зубной пасты. Так вот, есть потребность в создании простого устройства, которое бы разрешало легко наполнять бутылки указанной жидкостью в домашних условиях. Такая вещь была бы полезной, например, пасечникам, производителям масла и т.п.

11. “Датчик горючего”. Уровень топлива в баках автомобилей контролируется с помощью поплавковых датчиков. В описании одного из таких изобретений (патент США № 3244138) предлагается разместить в баке поплавок (шарик) с мягким ободком по экватору. Этот ободок будет смягчать удары поплавка по боковым стенкам емкости и водитель их слышать не будет. Когда же горючего останется мало, поплавок будет громко стучать по дну бака, напоминая водителю о необходимости заправки. Простота такого решения задачи очевидная, но она не даст ожидаемого эффекта в таких транспортных средствах, как мотоцикл или мопед, дно баков которых не всегда горизонтальное. В связи с этим, возникает необходимость в новом решении задачи. Предложите его.

12. “Осциллограф”. Результирующая картина складывания двух колебаний довольно хорошо демонстрируется с помощью электронного осциллографа. Для этого на два его входа (x и y) достаточно подать электрические сигналы колебаний, которые осуществляются двумя отдельно взятыми колебательными системами. Недостатком такой демонстрации есть то, что ученики или студенты имеют возможность наблюдать результат складывания колебаний, но не видят как происходит сам процесс их складывания. Предложите устройство, которое бы демонстрировало одновременно как процесс так и результат сложения колебаний.

13. “Предохранитель “потопа”. Всем известно, какого вреда может нанести и владельцу квартиры, и соседям протекание крана или водопроводной трубы. Придумайте устройство для защиты помещений от затопления водой, которая поступает из водопроводной системы.

14. “Эффективность источника света”. Основным источником искусственного света есть лампы накала. Не так давно появились и другие источники света, работающие за счет электроэнергии. Они рекламируются как экономные. Тем не менее для оценки источника света целесообразно было бы использовать другой параметр – эффективность (отношение создаваемой им освещенности к потребляемой для этого электроэнергии). Предложите устройство или способ для оценивания эффективности электрических источников света.

15. “Гаечный ключ”. При завинчивании или отвинчивании гаек обычным ключом надо за один раз провернуть гайку по меньшей мере на 60°, чтобы иметь возможность снова надеть ключ на гайку. Но в труднодоступных и стесненных местах это не всегда удается. Уже существуют накидные ключи, которые позволяют проворачивать гайку на меньший угол, но они проиграют в прочности в сравнении с традиционными рожковыми ключами. Предложите конструкцию ключа с минимальным углом поворота за один ход при сохранении его прочности.

16. “Монитор”. Предложите конструкцию устройства вывода информации, который бы мог заменить монитор компьютера для невидящего человека.

Примечание: Опыт прошлых турниров свидетельствует о том, что лучше воспринимались такие решения задач, которые сопровождалось демонстрацией действующих моделей  устройств.

Авторы задач: Давиденко А. А., Давиденко П. А., Зимак И. Ю., Зимак Ю. А., Креминский Б. Г., РевкоА. С., Химинець В. В., Яковцов И. Н., Шарый А. М.

Справки по телефонам: (04622) 3-10-28, 68-51-66 (по выходным) – домашние Давиденка Андрея Андреевича (председатель жюри).

Моб. 8-067-798-20-96;   8-097-741-21-58.

Davidenko_an@mail.ru  или ippo@cn.relc.com (служебный).

Креминский Борис Георгиевич (зав. отделом работы с одаренной молодежью Научно-методического центра среднего образования Министерства просвещения и науки Украины) - 8-044-417-85-69 (Киев).

www.izobret.nm.ru