Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

купец

Содержание журнала

Концепты:
Патрульно-разведовательные БЛА длительного дежурства. Дирижабль-монокрыл. — концепция двойного назначения аэромобильной РЛС-сети ("одеяла"), база для размещения комплекса систем. Оперативная разведывательная воздушная сеть с непрерывным дежурством: пеленгации (включая "стелс-объекты"), поиск (радиоразведка, оптика), быстрое целеуказание и доступность запросов состояния целей, география, картография, ретрансляция (военной связи или гражданской,где нет покрытия GSM). Возможно частое обновление аэрофотоснимков местностей в гражданских целях.


Концепция аэромобильных войск. Принцип расположения, взаимодействия. Средства наблюдения. 1/3 — описание применения на практике тактического\стратегического принципа компенсации скоростью передвижения войск их необходимого количества (принцип Эпаминонда). В частности, рассматривается защита протяженной границы от проникновения вооруженных групп противника и контрабанды. Лаг обнаружения-подтверждения пересечения границы 5 минут, вооруженного реагирования первой волной 1 час, второй (удвоенной) 2 часа. (1/3,2/3,3/3)
screenshot 2015-06-08 002.jpg

КАЗ. Кумулятивный удар в плоскости. — концепция комплекса активной защиты при использовании эффекта ударно-кумулятивного ядра.


Полуактивная защита бронетехники\объектов. "Эффект бильярда". — концепция полуактивной противокумулятивной защиты, использующая рикошетирующий принцип для дискретизации кумулятивной струи по поверхностям граней.



Подземная война: субтеррина-микротоннелепрокладчик. — переосмысление опыта освободительных и террористических войн. Способ автоматизации строительства временных\долговременных тоннелей, предназначенных для укрытия, вылазки, переброски военных расчётов на небольшие расстояния.


Индивидуальный баллистический сигнализатор. Развитие системы артиллерийских РЛС. — концепция системы предупреждения личного состава для уменьшения потерь от артиллерийских обстрелов. Возможно некоторое развитие идеи, если станет более доступной индивидуальная визуализация.


Радиогидроакустический буй длительного дежурства. Предложение по военно-морской разведке. — концепция универсального радиогидроакустического обнаружения надводных и подводных объектов.


Аналог феномена "Калашникова" в авиации. Возможные перспективы развития оборонительно-наступательной авиации. — о концепции лёгких, доступных (цена и "порог вхождения"), мобильных истребителях, применяемых в иррегулярных конфликтах. Способные использовать автомобильные дороги и подходящую инфраструктуру как взлетно-посадочные полосы, а также имеющие возможность буксировки легковым транспортом.


Аэромобильные диверсанты. Концепция боевого транспортного летательного аппарата. — концепция лёгких летательных аппаратов, предназначенных для быстрой транспортировки расчетов по любой местности, включая тяжелое вооружение (до 120 мм).


Бескрылые летательные аппараты. Попытка решения проблемы дивергенции крыла обратной стреловидности — концепция аэродинамической компоновки для летательных аппаратов, включающая в себя возможность изменения аэродинамики для разных режимов полета (дозвуковой, трансзвуковой, сверхзвуковой, гиперзвуковой)


Концепция телеуправляемой бронетехники. О ближайшем будущем танкостроения. — описание технической стороны взаимодействия танка и пункта управления танком. Рекомендации обеспечения стабильности связи.


Проблема порохового огнестрельного оружия. Внутренняя баллистика. Теория горения пороха.


"Стартрек головного мозга" или как попилить бюджет правительства США. Защита от лазерного ПВО. — о некоторых аспектах бесперспективности лазерного оружия оптического диапазона в атмосфере.


Дистанционная "мина". Концепция автоматизированного средства борьбы с наземной силой. — концепт диверсионного средства борьбы с противником на суше, горной местности и др.


Проблема сохранения кинетической энергии снаряда (пули) на внешней баллистической траектории — попытка улучшения показателей стрелкового оружия.

Бронебойная пуля с кумулятивным ускорителем (усилителем). Предложение по повышению бронебойности. — концепция повышения бронебойности стрелковых боеприпасов на всех дистанциях стрельбы посредством кумуляции энерегии микрозарядом.


Безвоздушные колеса — о необходимости применения безвоздушных колес в бронетехнике ВС РФ.


Обзороразмышление концепта реактивного вертолета Ка-90 (Ка-100). — критика концепции компромисса в вертолетостроении.


Стелс-технология: за и против Н. Н. Розанов «Природа» №6, 2008 — о природе и эффективности отражения\поглощения радиоволн "стелс-объектами".
Вьетнамские ловушки на американцев. — история освобождения в деталях.

Физика:
Коммуникационный лаг. Проблема информационно-временной изоляции человечества — описываются физические ограничения на характер колонизации космического пространства человечеством. Попытка первых выводов.


Ракета без сопла. Концепция межзвездного двигателя.
К теории звездной эволюции. Гипотеза о гравитационной асимметрии вращающейся сверхмассивной звезды. — вероятно ошибочное представление механики звезд. Гипотеза, основанная на интуитивном представлении эволюции сверхмассивных вращающихся звезд.


Общество:
Посткоммунизм с точки зрения диалектического материализма. "Выход человечества на пенсию" — философский этюд, где высказана гипотеза и рассмотрены некоторые черты новейшей формации, продолжая диалектическую логику развития общества (высшей материи).
Информационные войска и информационная защита (2011) — о методах и инструментах противодействия в медиа.
Я и другие. Феномен Конформизма. (1971 год)
"Окно Овертона". Технология расчеловечивания. — о препарировании общественного мнения.
"Эволюция подлости" д\ф — генезис современных медиа-персонажей.
"Рождённые в СССР" 7-28 летние. — интересный проект.
Надземные переходы для животных. — интересные инженерные сооружения.

Политика:
Союз приверженцев международного права. — идеалистическое предложение дедолларизации экономики стран.
Зачем исчез Путин? — зачем должны исчезать президенты.
Новые заводы и предприятия России в 2014 году 1/2 и 2/2
...

Остальные записи, если и появляются, то не считаю целесообразным здешнее упоминание.
купец

Состояние и перспективы развития пьезоэлектрических генераторов

В последние годы получило новое развитие направление пьезоэлектрического приборостроения, связанное с созданием пьезоэлектрических преобразователей для генерации электрической энергии за счет использования механической энергии деформации, перемещения конструкций и движения транспортных средств и человека.

Внедрение новой технологии изготовления пленочных пьезоэлектрических элементов с толщиной от 5 до 100 мкм и реализация технологии их автоматической сборки в многослойные конструкции позволяют изготовить пьезоэлектрические генераторы с оптимальными параметрами, обеспечивающими согласование их импеданса с импедансом нагрузки и выходными напряжениями от 2–10 до 240–300 В [14]. Конструкция пьезогенератора определяется конструкцией пьезоэлемента.

Пьезоэлементы, в которых направление поляризации совпадает с направлением механического усилия, используются при создании мощных пьезоэлектрических генераторов на напряжения 100–300 В. Пьезоэлементы изгибного типа (биморфы), в которых направление поляризации перпендикулярно направлению деформации при вибрации, используются при создании мини-пьезоэлектрических генераторов на напряжения 2–10 В.

Как правило, мощные пьезоэлектрические пьезогенераторы являются преобразователями механической энергии (с давлением не менее 1–2 кН) в электрическую при циклическом нагружении, при этом переменное напряжение преобразуется с помощью мостовых выпрямителей в постоянное. Поскольку пьезопреобразователь работает в течение продолжительного времени с относительно малой электрической энергией, производимой за один цикл, как правило, используется система накопления и хранения энергии (рис. 1). Для стабилизации выходного напряжения пьезогенератора на заданном уровне используется система с обратной связью, специальный контроллер. Контроллер также обеспечивает согласование импеданса пьезогенератора с выходным импедансом потребителя энергии.

Блок-схема модуля питания
Рис. 1. Блок-схема модуля питания

В работах [14] показана принципиальная возможность создания двух вариантов конструкции пьезоэлектрических генераторов в основном как источника зарядки аккумуляторных батарей на напряжение 2–10 В.

В последние годы начаты работы по созданию на основе многослойных монолитных конструкций пьезоэлементов мощных источников питания.

В работе [5] были проведены исследования и определены предельные параметры многослойных пьезоэлектрических генераторов на основе многослойных пьезоэлементов с габаритами 6×6×2,7 мм (количество слоев 50, толщина слоя 50 мкм). Основные конструктивные и электрические их параметры приведены в работах [6, 7]. Целью исследования являлась разработка макетного образца автономного пьезоэлектрического источника питания на основе преобразования механической энергии движения поезда (количество вагонов 10) в постоянное напряжение для подзарядки устройств питания радиомодуля, обеспечивающего его непрерывную работу в течение двух часов, выходное напряжение 3–5 В, максимально развиваемое усилие 5×107 Н/м2, цикличность движения — один состав в час со средней скоростью 20 км/ч.

Было разработано два варианта конструкции макетных образцов многослойных пьезогенераторов:


  • первый — из 13 многослойных элементов, соединенных механически последовательно, а электрически параллельно;

  • второй — из одного слоя многослойных элементов, расположенных попарно на ситалловых подложках 48×48×0,5 мм и соединенных электрически параллельно (сверху слой закрыт такой же ситалловой подложкой, в слое шесть линеек по шесть элементов).

Были проведены исследования электрофизических параметров пьезогенераторов на устройствах, позволяющих воспроизводить циклические нагружения пьезогенераторов, аналогичные воздействию движущегося поезда на рельсы.

Следует отметить, что проведенный расчет деформации рельсов от давления основного вагона поезда массой 60 т показал, что их величина менее 0,001 мкм, и при расчете преобразования механической энергии в электрическую этот параметр можно не учитывать.

Исследования проводились в электрической схеме включения (рис. 2).

Принципиальная электрическая схема источника питания

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема источника питания

Диод VD1 в этой схеме предотвращает утечки заряда обратно к пьезогенератору (ПГ), когда давление снижается. Диод VD2 обеспечивает разряд обратного напряжения, которое возникает на пьезогенераторе, когда давление спадает до нуля после переклички с генерированной энергией в накопителе (в данном случае в качестве накопителя использована емкость Сн = 40 мкФ, Rн = 2×107 Н/м2). Время одного цикла нагружения и сброса нагрузки не более 1 мин., общее количество циклов не менее 120.

Collapse )

Другие возможные применения генератора для извлечения энергии касаются бытовых электронных изделий, таких как мобильные телефоны, mp3-проигрыватели, цифровые камеры, которые могут получать энергию от движения человека.

В таблице 6 приведены данные ожидаемого уровня электрической энергии от движения человеческого тела за счет преобразования механической энергии в электрическую.

Таблица 6. Данные ожидаемого уровня электрической энергии от движения человеческого тела

Активное действие Генерируемая механическая энергия Электрическая энергия Электрическая энергия, затрачиваемая на движение
Дыхание 0,83 Вт 0,091–0,42 Вт 0,5–2,5 Дж
Движения верхних конечностей 3 Вт 0,33–1,5 Вт 1,5–6,7 Дж
Движение пальцев 6,9–19 мВт 0,76–2,1 мВт 143–266 мкДж
Ходьба 67 Вт 5 Вт 8,3–14 Дж


Как видно из приведенной таблицы, наибольшие значения электрической энергии связаны с ходьбой. Из сравнения генерируемой и потребляемой энергии понятно, что источники питания, связанные с ходьбой или дыханием, могут быть использованы в любом носимом приборе. Пьезоэлектрические генераторы, основанные на движении верхних конечностей, в перспективе в состоянии обеспечивать питание GSM- и Bluetooth-устройств с низким энергопотреблением.

Некоторые примеры пьезоэлектрических генераторов, связанных с движением человека

В Массачусетском технологическом институте был проведен эксперимент с размещением пьезоэлектрических элементов под стандартной съемной стелькой спортивной обуви [1819]. Энергия от давления пятки извлекается посредством расплющивания двух элементов, изготовленных из двух униморфов Thunder PZT/пружинная сталь, а энергия от сжатия/разжатия пальцев ног — посредством изгиба биморфной пластины, изготовленной из 16 пьезоэлектрических слоев. Ввиду ограниченной эффективности электромеханического преобразования среднее значение извлекаемой энергии оказалось небольшим (8,3 мВт на пятке и 1,3 мВт на пальцах во время ходьбы в среднем темпе). Тем не менее этого достаточно для транспорта 12-разрядного ID-кода в локальную сеть с помощью портативного передатчика.

Перспективные исследования и разработки проводит фирма Kyocera (Япония) в области создания альтернативного источника энергии — пьезогенератора для заряда встроенного аккумулятора перспективного мобильного телефона Eos при движении человека [20].

Фирма Nissan Electric (Япония) разработала и выпускает [21] модуль питания на основе пьезобиморфа, который вырабатывает энергию при ходьбе человека (мощность ≥20 мВт).

Фирма EnOcean сообщает о разработке безбатарейного радиовыключателя освещения [22].

В [23] приведены результаты исследований мини-пьезогенератора для питания имплантируемого протеза TKR при давлении с мощностью до 225 мкВт (мощность потребления системы питания микроконтроллера протеза TKP PIC161E872 — 50 мкВт).

В [2425] приведены результаты исследований пьезогенератора, имплантируемого в протез колена человека для стимуляции роста костной ткани (мощность до 250 мкВт).

В Англии фирма Facility Architects совместно со Scott Wilson Group реализует проект Pacesetters по преобразованию механической энергии движения пассажиров на вокзале Виктория (за 60 мин. проходит 34 тыс человек) в источник электрической энергии. Авторы проекта полагают, что система может получить от каждого проходящего человека 3–4 Вт. Аналогичной разработкой занимаются специалисты японской железнодорожной компании JR-East совместно с учеными университета Keio. Созданная ими система может использоваться для подсчета пассажиров и одновременно для генерации электричества от прохождения людей через турникет. Эксперимент показал, что на вокзале в Сибуя в течение 6 часов работы система вырабатывает 1 Вт/ч.

Английская компания Pavegen Systems разработала пьезогенератор Pavegen, который преобразует энергию от давления шагов человека в электрическую (при деформации на 5 мм получается 2,1 Вт). Плата-генератор изготовлена из нержавеющей стали, покрытой резиной. Внешний корпус изготовлен из литого алюминия. Получаемая энергия накапливается в литьевых полимерных аккумуляторных батареях и может быть использована для питания осветительных приборов. Пять таких генераторов, установленных на оживленном участке тротуара, могут снабдить энергией освещения автобусную остановку на всю ночь. По подсчетам экономистов, срок окупаемости этого устройства — около года, в то время как заявленный ресурс составляет пять лет или 20 млн шагов.

Гриценко Анатолий, Никифоров Виктор, Щёголева Татьяна


Литература (в источнике):
Состояние и перспективы развития пьезоэлектрических генераторов

купец

К теории звездной эволюции. Гипотеза о гравитационной асимметрии вращающейся сверхмассивной звезды.


Меня интересовал один банальный вопрос в космологии по хронологии образования "черных дыр". Возможно для специалиста он звучит банально, просьба таковых разъяснить ошибочность метафизическо-материалистического взгляда, если она имеется в рассуждении.

Допустим черная дыра имеет вращательный момент, то означает ли это, что при поэтапном переходе всех стадий "коллапсации" от нейтронной, кварковой звезды (по мере снижения внутреннего давления из-за "выгорания" водорода и др менее энергечных реакций вплоть до Железа 56) и при высоком вращательном моменте этого массивного объекта он будет "приплющеваться" по полюсам, увеличивая свою линейную скорость при вращении по касательной к экватору (согласно закону сохранения м.и.) и эта скорость будет компенсировать гравитационную силу.

Данный гравитационный эффект заметен и на Земле, поэтому делать станции запуска стараются поближе к экватору (Хьюстон, Байконур) для экономии на топливе, либо забрасывании большей полезной массы.

И как следствие возникает вопрос: будет ли иметь место в эволюции звезды (с массой более 5 солнечных и малым периодом вращения) "эффект сужающейся к экватору полоски света" или что важнее, реструктуризация (переупаковывание атомов) вещества от полюсов вращения, при которой из-за различных скоростей на линиях широты и глубины звезды свет будет "краснеть" до его отсутствия, с образованием горизонта событий.
Всё это является лишь следствием градиента линейных скоростей с их пиком у экватора.

Центробежная сила компенсирует гравитацию, тогда возникает еще один вопрос: откуда начинает формироваться "горизонт событий"? Если термоядерный синтез происходит лишь внутри ядра, то оттуда же начинает формироваться "горизонт событий" или давление термоядерной реакции еще компенсирует гравитацию?

Скорости вращения подобных рассматриваемому объектов довольно высоки: известны нейтронные звезды с периодом вращения 600 об.\с, то есть условно: при радиусе 20 км линейная скорость у экватора равна четверти скорости света (2*pi*600*50=75 398,2236 км\с), а при 1000 об\с уже 125000 км\с, если же у объекта присутствует "проскальзывание по слоям", то выделяется энергия.
Если это так, то "черная дыра" никогда не будет иметь околосветовую скорость вращения у экватора.

Можно также вывести уравнение зависимостей между скоростями вращения, массой звезды и вероятно смещающимися спектрами. Формулы для расчета радиуса Шварцшильда применимы только для сферически симметричных "черных дыр".

По внутренней структуре звезды аналогично.


PS Напрашивается аналогия из физики высоких давлений, когда перестройка структуры материала происходит скачкообразно (взять тот же лёд). Грубо говоря, у массивного вращающегося объекта у экватора будет сохраняться структура нейтронов, а у полюсов кварков. Или же ранее, структура Fe (56) и нейтронного ядра у полюсов и в центре.

А вращается ли дыра вообще? Или она просто бесконечно закручивает пространство в узел?
купец

Ракета без сопла. Концепция межзвездного двигателя.

Полетами в космос сейчас никого не удивишь. Но по принципу работы даже самый современный ракетный двигатель мало чем отличается от того, что был наспех изображен перед казнью Кибальчичем в стенах Петропавловской крепости. Его главная деталь - так называмое сопло Лаваля, в котором раскаленные газы, расширяясь, охлаждаются, и их тепловая энергия преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи. А каким образом получается газ, нагретый до высокой температуры, - не имеет значения. Это могут быть продукты горения порохового заряда или химической реакции топлива с окислителем; инертное газообразное рабочее тело можно нагревать электрической дугой, солнечным светом или теплом, выделяемым в результате ядерной реакции, - все равно без сопла Лаваля не обойтись,только с его помощью, казалось бы, и создашь реактивную тягу.

РАКЕТА БЕЗ СОПЛА

Однако около десяти лет назад два сотрудника Научно-исследовательского интитута ядерной физики Московского государственного университета - доктор физико-математических наук М.Е.Герценштейн и кандидат физико-математических наук В.В.Клавдиев - предложили сделать ракетный двигатель вообще без всякого сопла (и даже без камеры сгорания!), используя для этого известные законы физики.

Чтобы ракета могла унести как можно дальше как можно больше полезного груза, минимальное количество рабочего тела (то есть газов, истекающих из сопла) должно создавать максимальную тягу, которая напрямую зависит от скорости реактивной струи. А последняя тем больше, чем выше температура в камере сгорания.

Скорость реактивной струи, создаваемой соплом Лаваля в результате химической реакции, не может превышать 5 км/с; причем в камере сгорания развивается температура, которую едва вы-держивают даже самые жаростойкие материалы. Чтобы довести скорость истечения газов до 10 км/с, температура рабочего тела должна иметь порядок 5000"С, что превышает температуру плавления любых известных материалов. А до 100 км/с - вообще около полумиллиона градусов! Фантастически высокая температура - тут уж не помогут никакие ухищрения конструкторов, хотя только при этом условии дальние космические грузоперевозки и могут стать реальными. Тупик?
Как известно, в тупиковых ситуациях необходимо принципиально новое решение проблемы: в данном случае следовало придумать способ создания реактивной струи без сопла Лаваля и камеры сгорания, стенки которых ограничивают рабочую температуру. Идею такого двителя подсказала обыкновенная свеча, прекрасно всем знакомая.

Это можно сделать, например, таким образом. Изготовим рабочее тело - какой-либо твердый, но легко испаряющийся материал, - как и свечу, в форме стержня. Зажжем высокотемпературный СВЧ-разряд, и с помощью электромагнита локализуем зону нагрева на торце этой «свечи», который раскалится, и образующиеся пары превратятся в плазму, создающую реактивную струю (рис.3). В результате скорость истечения плазменной струи может быть сколь угодно большой, ибо здесь нет стенок, которым грозило бы разрушение под действием высокой температуры.

Согласно расчетам, по эффективности такой двигатель не уступит ионному, уже используемому для ориентации космических кораблей, но, в отличие от него, он способен развивать существенно более сильную тягу и служить для разгона ракет как при орбитальных полетах, так и полетах к другим планетам Солнечной системы. Эксперименты, выполненные в Московском научно-исследовательском радиотехническом институте, показали, что в подобном устройстве энергия СВЧ-генератора превращается в тепловую энергию разряда с КПД до 80%, а в Институте прикладной математики с помощью машинного моделирования было установлено, что потери энергии реактивной струи, создаваемой без сопла, весьма незначительны.

купец

Стелс-технология: за и против Н. Н. Розанов «Природа» №6, 2008

Н.Н. Розанов. Изображение «Природа»Об авторе

Николай Николаевич Розанов — доктор физико-математических наук, заведующий теоретическим отделом Государственного оптического института им. С. И. Вавилова (Санкт-Петербург), профессор Санкт-петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. Область научных интересов — физическая и нелинейная оптика, лазерная физика, физика солитонов. Лауреат премии им. Д. С. Рождественского РАН (2007).


Возможность невидимости давно интересовала человечество, свидетельством чему служат различные легенды, сказки и научная фантастика о призраках, «плаще-невидимке» и «человеке-невидимке». Воплощение подобных идей в наше время — уже не фантастика, прежде всего благодаря прогрессу в технологиях изготовления (лучше сказать — конструирования) материалов с необычными и заранее заданными свойствами — метаматериалов и наноструктур. В прессе и в Интернете уже можно встретить весьма смелые проекты, вплоть до создания невидимого автомобиля. Однако, как пояснял Х. К. Андерсен в «Новом платье короля», не всем проектам в области видимости и невидимости следует доверять. Попробуем разобраться с принципиальными ограничениями и реальным положением дел в этой области. Но сначала следует определиться с терминологией — что можно и что нельзя считать невидимым.

Collapse )