Переход на главную
Переход к формату .doc

Приложение 1

Краткая общая характеристика группы технических решений мировых ресурсных проблем

©Данилюк Анатолий Иванович
andan-1@yandex.ru

1. Краткая общая характеристика группы технических решений

Рассматриваемая группа технических решений условно выделена по общему признаку возможного совместного эффективного применения.

Группа включает полный комплект разнородных взаимодополняющих частных технических решений для создания максимально автономных объектов и систем жизнеобеспечения людей преимущественно в труднодоступных местностях. В частности, создания существенно изолированных и достаточно самообеспечивающихся комфортабельных наземных, подземных, надводных, подводных и заатмосферных поселений. Размещение в конкретной среде ограничивается только наличием и использованием подходящих стеновых (оболочечных) материалов зданий и сооружений. Технологии и устройства жизнеобеспечения принципиально не изменяются.

Ближайшей целью комплекта является полное решение всех существующих и прогнозируемых на ближайшие годы жилищных, продовольственных, топливно-энергетических и транспортных проблем всего оседлого и мобильного населения всех сельских и удаленных местностей, всех мелких и, частично, крупных городов. Конечной целью комплекта является обеспечение приемлемого уровня жизни населения в 50-100 миллиардов человек в течение неограниченного времени на неиспользуемых сегодня территориях и акваториях Земли.

Рассматриваемый комплект решений полностью обеспечен существующими материальными и человеческими ресурсами и базируется исключительно на существующем уровне науки и техники, допускает поправки на неизвестные открытия и изобретения, но не нуждается в них. Ресурсоемкость и, соответственно, реальная стоимость образцов новой техники ожидается в несколько раз ниже стоимости существующих функциональных аналогов. Поэтому предельно допустимая численность населения на Земле в случае удачной реализации предлагаемого комплекта решений оценивается от 100 до 500 миллиардов человек. Но из-за возможного снижения уровня жизни такая численность представляется пока всё-таки проблематичной.

Величина начальных инвестиций и формы организации работ влияют, в основном, на скорость достижения целей, так как все составляющие комплекта высоко окупаемы даже порознь. Проблемы могут быть скорее из-за чрезмерной активности отдельных представителей частного капитала. Выход видится в сдерживающем влиянии координаторов работ. В рамках существующих законодательств такими могут быть только силовые структуры-государства и/или поддерживаемые ними владельцы патентов на технические решения. Но малая скорость реализации комплекта тоже нежелательна из-за необоснованного увеличения существующего сейчас риска массовых потерь населения. К тому же, только привлечение значительного частного капитала на разумных условиях может смягчить общую социально-политическую ситуацию.

Другой реальной альтернативы предлагаемым решениям пока не видно, если не считать таковой широко известные довольно обоснованные и довольно мрачные прогнозы трагической массовой гибели миллиардов людей в ближайшие десятилетия из-за практического исчерпания полезных ископаемых, в первую очередь, нефти и газа. У множества политиков и капиталистов, публично декларировавших заботу об этих пока еще живых людях, появилась возможность выполнить свои обещания и, притом, с очень большой моральной и материальной выгодой для себя.

Среди объектов поселений могут быть условно выделены представляющие отдельный интерес:
- дешёвые сборно-разборные 4-комнатные коттеджи мансардного типа;
- стационарные стеклобетонные 8-комнатные дома-особняки типа «Эдом» («экономичный экологичный дом»);
- автономный экономичный экологичный коттеджный посёлок;
- автономный экономичный экологичный посёлок на базе технологии «Эдом»;
- экономичный экологичный компактный дом-город и его модификации разного назначения для разных сред;
- плавающий остров, как разновидность надводно-подводного жилого и/или технологического дома-города.

Среди технологий и устройств жизнеобеспечения могут быть условно выделены представляющие отдельный интерес:
- для вентиляции и кондиционирования
- - дешёвые безопасные воздухонагреватели для локального воздушного отопления и компактные теплообменники для рекуперации энергии с повышенным КПД около 90%,
- - локальные термовентиляторы-воздухоочистители повышенной универсальности и степени очистки,
- - обратимые тепловые насосы-кондиционеры с повышенным отопительно-холодильным коэффициентом около 5-20;
- для энергообеспечения
- - дешёвые надёжные экологичные преобразователи солнечной энергии и аккумуляторы с повышенным (2-3х) общим КПД около 15-20%;
- - дешёвые экологичные многоцелевые конверторы органических топлив (твёрдых, жидких и газообразных) с общим КПД>80%;
- - экономичные (2-3х) экологичные многотопливные тепловые двигатели для конвертированных топлив и переносные бытовые электрогенераторы на их основе мощностью 0,1-10 кВт с повышенным общим КПД>40-50% («на розетке»);
- для водоснабжения и орошения
- - дешевые долговечные механические фильтры субмикронных частиц;
- - экономичные (2-5х) дистилляторы-опреснители с пониженной ценой дистиллята около 3-10$/м3;
- - дешёвые простые низконапорные мининасосы производительностью 0-1000 л/ч при напоре 0-100м водяного столба;
- для утилизации 100% твёрдых и жидких отходов
- - дешёвые многоцелевые конверторы любых концентрированных органических отходов в удобные топлива;
- - дешёвые экономичные конверторы пищевых органических отходов в корма для животных;
- - дешёвые простые надёжные очистители стоков и газовых выбросов;
- - концентраторы жидких отходов и экскрементов;
- для производства пищи и кормов
- - экономичная (2-3х) сушилка для силоса;
- - экономичное (2-3х) оборудование для изготовления фруктовых и овощных соков и порошков;
- - полуавтономная экономичная (2-3х) экологичная ферма-теплица с энергетическим, кормозаготовительным и продуктоперерабатывающим отделениями с полной утилизацией твёрдых, жидких и газообразных отходов;
- для транспортировки грузов и людей
- - дешёвый экономичный 4х4-приводный плавающий 7-местный минибус грузоподъёмностью до 1 тонны с силовой установкой из 1-2 переносных бытовых теплоэлектрогенераторов с конвертором растительного топлива;
- - дешёвый 4-местный конвертоплан грузоподъёмностью до 300 кг с вертикальным взлётом-посадкой и скоростью горизонтального полёта до 300-350 км/час на расстояния до 2-3 тысяч км при расходе топлива до 20 л/час или 7-8л/100км;
- - дешёвый пожаробезопасный аэростат и на его основе воздушный подъёмный кран-грузовик и воздушные подвесные дороги для работ в труднодоступных местностях (горных, лесных, болотистых и т.п.);
- для промышленного производства
- - дешёвые устойчивые прессы с усилием до нескольких сотен тысяч тонн;
- - параметрический ряд дешёвых универсальных манипуляторов для роботов и автоматов размером от миллиметров до десятков метров и усилием от миллиграммов до десятков тонн;
- - малошумящие квантовые усилители и фотоприёмники для дальней и/или экономичной лазерной связи и локации;
- - ряд простых технологических процессов и оборудования для локальных производств и ремонтных мастерских.

Основные технико-экономические сведения о некоторых составляющих комплект частных технических решениях приведены далее. Эти сведения могут быть полезными также в качестве ориентиров для принятия других важных решений.

Коллекция включает ещё несколько сотен более мелких технических решений, пригодных для широкого употребления и, соответственно, достаточно прибыльных из-за массовости производства. Однако они представляются менее важными и, поэтому, не включены в приведенный перечень.

2. Краткая характеристика базового варианта дешёвого сборно-разборного 4-комнатного коттеджа мансардного типа

Область применения: жилищное и промышленное строительство.

Краткая характеристика проблемы: во многих регионах Земли существует нехватка доступного дешёвого комфортабельного жилья для населения. Особенно остро она ощущается в местностях со сравнительно холодным и неустойчивым климатом. Удовлетворение потребности затрудняется нехваткой местных дешёвых недефицитных строительных материалов и, зачастую, удобных для строительной техники площадок (горы, лес, острова, болота).

Основная цель решения: создание типового проекта доступного дешёвого комфортабельного жилья, пригодного для строительства в труднодоступных для обычной строительной техники местах.

Цель достигается массовым изготовлением лёгких транспортабельных деталей зданий из дешёвых недефицитных материалов в приспособленных условиях заводов и мастерских. Детали допускают доставку их лёгким грузовым водным, воздушным или наземным (включая гужевой) транспортом на строительную площадку и быструю ручную сборку зданий до полной готовности. А также, при необходимости, не менее быструю неразрушающую разборку, транспортировку в другое место и повторную сборку.

Краткая характеристика решения: Базовый вариант коттеджа (далее, по умолчанию, коттедж) имеет сборно-разборную деревянно-металлическую каркасно-панельную облегчённую конструкцию, допускающую доставку по частям в разобранном виде в любые недоступные для обычной строительной техники места (горы, лес, острова, болота) и, при необходимости, обратный вывоз из них. Это обеспечивает существенное удешевление создания и перемещения временных комфортабельных поселений, не исключая превращения их в постоянные. Коттедж предназначен для использования в качестве жилого, технологического и/или подсобного помещения.

Коттедж имеет стальной несущий каркас стен, полов и крыши, навесные изолирующие от атмосферных и механических воздействий древесно-пластиковые сендвич-панели стен и крыши, окна со ставнями, двойную входную дверь. Металлические части защищены от коррозии. Деревянные части пропитаны антипиренами, антисептиками и инсектицидами. Стены имеют внутреннюю вентиляцию и образуют помещения – коридор с лестницей, гостиную и две мансардные спальные комнаты по 15-18 м², кухню-столовую 10 м², ванну-душевую, санузел, кладовку.

Цена одного коттеджа трудоемкость сборки-разборки общая полезная площадь удельная стоимость общей площади общая жилая площадь удельная стоимость жилой площади размеры основания

– 25000$ – 40-60 человеко-часов – 84 м2 – 280 $/м2 – 54 м2 – 375 $/м2 – 6х7 м2

Имеется экономичная быстродействующая система кондиционирования воздуха (вентиляция, отопление, охлаждение, очистка, рекуперация и накопление тепла и холода). Часть накопителей тепла и холода одновременно является накопителями горячей и холодной воды для кухни, ванной-душевой, санузла и базовой системы пожаротушения. Автономная энергосистема имеет конвертор органических отходов и растительного сырья в топливо для двигателей, кухни и отопления, а также многоцелевой генератор-имитатор электросети (12-220 В, 50-5000 Гц, 0,1-5 кВт), аккумулятор 12 В, осветительные и другие устройства. Конвертор одновременно является частью системы оперативного сбора и утилизации кухонных и канализационных отходов. Кухня оборудована многотопливной плитой-духовкой, парогенератором, холодильником, мойкой, опреснителем-очистителем потребляемой воды. Двигатели энергосистемы и плита-духовка кухни одновременно являются источниками тепла системы кондиционирования воздуха.

Разновидности легких коттеджей без некоторых базовых систем пригодны для надстройки малоэтажных домов в городах вместо дорогостоящего капитального ремонта прохудившихся крыш (с одновременным увеличением жилой площади). Изменение цокольной части позволяет уверенно размещать коттеджи на непригодных для обычного строительства грунтах – болотистых, мерзлотных, подтапливаемых, скальных, других недоступных для обычной строительной техники. Достаточно высокая автономность коттеджей облегчает создание посёлков на их основе, существенно уменьшая потребность в дорогостоящей инерционной инфраструктуре (централизованных тепло-, электро- и водоснабжении, утилизации отходов). Материалы недефицитные, в основном, дерево и сталь, стекло, немного пластмасс, алюминия, электроизделий, химических веществ.

3. Краткая характеристика базового варианта стационарного стеклобетонного дома-особняка типа «Эдом»

Область применения: жилищное и промышленное строительство, в первую очередь, в пустынях, на пустынных берегах морей и рек, в других удаленных местах с солнечным климатом, а также в «технологических поселениях» и местах отдыха.

Краткая характеристика проблемы: во многих регионах Земли с солнечным климатом не хватает плодородной земли и/или воды для местного производства пищевых продуктов и не хватает полезных ископаемых для оправдания привоза пищевых продуктов и энергоносителей из других мест. Поэтому такие места остаются незаселёнными, за редкими исключениями, оправдываемыми неэкономическими соображениями (исследовательские и испытательные центры, опасные и секретные предприятия, зоны отбывания наказаний и т.п.). Однако, в целом, такие места вполне пригодны для заселения при наличии доступного комфортабельного жилья и пищи для населения. К ним относится большинство пустынь, засушливых степных и лесостепных зон, возвышенных и гористых местностей. Их общая площадь намного превышает площадь существующих поселений людей.

Основная цель решения: создание типового проекта доступного комфортабельного жилья, пригодного для проживания в малообеспеченной природными ресурсами малозаселённой солнечной местности.

Цель достигается использованием концепции автономных систем жизнеобеспечения.

Краткая характеристика решения: Базовый вариант стационарного стеклобетонного дома-особняка типа «Эдом» («экономичный экологичный дом», далее дом) представляет собой практически автономную систему жизнеобеспечения небольших групп людей (5-7 человек) в виде комбинации жилого помещения с размещёнными вокруг них гидропонной теплицей, солнечной энергостанцией, кондиционируемыми (отапливаемыми, охлаждаемыми, увлажняемыми, осушиваемыми) и не кондиционируемыми подсобными помещениями (кухней-столовой, ванными-прачечными, санузлами, кладовыми, морозилкой, мастерскими-лабораториями, очистно-утилизаторными, аккумуляторными и т.п.). Автономность также снимает основную часть инфраструктурных ограничений на строительство в пригородах существующих городов.

Внешне базовый вариант дома имеет вид прямоугольного параллелепипеда с остеклёнными боковыми стенами и плоской крышей. Внутри остекления дом имеет облегчённый монолитный или сборно-сварной железобетонный несущий каркас, образующий внутренние стены, плоскую крышу и этажные перекрытия, выступающие вокруг внутренних бетонных стен в виде сплошных широких козырьков-балконов и веранд. На остеклённых балконах двух первых жилых этажей расположена теплица. На балконе третьего этажа-чердака расположен коллектор-преобразователь солнечной энергии общей площадью до 100м2. Дополняющий его массивный ёмкий аккумулятор расположен в подвальном (цокольном) этаже или рядом с домом. Ограждённая перилами крыша с твёрдым покрытием образует дополнительную удобную площадку для отдыха, хозяйственных работ и/или «приземления» лёгких летательных аппаратов вертикального взлёта-посадки, а также для сбора сравнительно чистой дождевой и талой воды. Сейсмостойкость всего здания обеспечивается системой амортизаторов, демпферов и компенсаторов под подвалом и вокруг него. Геостойкость (карстовая и оползневая) обеспечивается относительной лёгкостью и жёсткостью каркаса.

Железобетонный каркас дома на каждом этаже, включая подвал и чердак, образует 4 больших комнаты и окружающий их козырёк-балкон. Меньшие полости каркаса используются для размещения мебели, кухонного, энергетического, санитарного, противопожарного и прочего оборудования, кладовок, вентиляции и т.п. Металлические части защищены от коррозии.

Все системы жизнеобеспечения зарезервированы на случай частичного или полного отказа одной из них. Имеется экономичная быстродействующая система кондиционирования воздуха (вентиляция, отопление, охлаждение, очистка, рекуператоры и накопители тепла и холода). Часть накопителей тепла и холода одновременно является накопителями горячей и холодной воды для кухни, ванной-душевой, санузла и базовой системы пожаротушения. Солнечная энергосистема с месячным запасом аккумулированной энергии подстрахована печками на органических топливах и многоцелевыми переносными электрогенераторами с двигателями внутреннего сгорания, что делает её практически независимой от капризов погоды. Три-пять солнечных дней заряжают аккумуляторы на месяц. Ёмкость аккумулятора и запас органического топлива могут быть больше. В энергосистему входят также конвертор органических отходов и растительного сырья в органическое топливо для двигателей, кухни и отопления, многоцелевые переносные генераторы-имитаторы электросети (12-220 В, 50-5000 Гц, 0,1-5 кВт), осветительные и другие устройства. Конвертор одновременно является частью системы оперативного сбора и утилизации кухонных и канализационных отходов. Кухня оборудована плитой-духовкой, парогенератором, холодильником, мойкой, опреснителем-очистителем потребляемой воды. Твёрдый остаток переработки топлив и отходов, зола печек, осадок опреснителей и очистителей используются как источник минеральных веществ для гидропонной и других технологий. Двигатели энергосистемы и плита-духовка кухни одновременно являются источниками тепла системы кондиционирования воздуха. Возможны топлива-аккумуляторы других типов и двигатели для них, например, повышающие безопасность подводных и подземных работ.

Комплекс может включать и другие жилые и производственные (хозяйственные) здания и сооружения, устройства преобразования, накопления, хранения и использования энергии, устройства терморегуляции, вентиляции, теплоснабжения, водоснабжения, утилизации отходов, получения и переработки пищевых продуктов, а также наземный и воздушный хозяйственный транспорт и погрузочно-разгрузочные устройства.

Комплект пригоден для технической реализации как в составе автономных систем жизнеобеспечения небольших групп людей (типа «космического жилья»), так и в качестве отдельных узлов и агрегатов для других систем. Автономность домов облегчает создание посёлков на их основе, исключает потребность в дорогостоящей инерционной инфраструктуре (централизованных тепло-, электро- и водоснабжении, утилизации отходов).

Эффективность системы достигается через эффективность её элементов, совмещение их функций, резервирование. Отбирались технические решения, обеспечивающие максимальное уменьшение стоимости строительства при максимальной надёжности, долговечности и безотказности, простоте, устойчивости к частичным повреждениям и ремонтопригодности, пожаро-, био-, гео-, сейсмоустойчивости и т.п. Все системы дома максимально автоматизированы и требуют человеческого внимания только при ремонтах или перенастройках для ухода за растениями, людьми и животными и в нештатных ситуациях.

Представляется возможным в качестве предельного случая длительное проживание 5-7 человек внутри дома на полном самообеспечении без выхода наружу в течение нескольких лет.

Примерные характеристики базового варианта:

- внешние размеры (габариты), куб.м - количество жилых этажей - общая площадь жилой части каждого этажа, кв.м - всего жилых комнат, шт. в т.ч. 2 кухни (обе на первом этаже) - полезная площадь подвальных помещений, кв.м - полезная площадь чердачного пространства, кв.м - общая площадь оранжереи вокруг двух жилых этажей (без окружающих их коридоров-дорожек), кв.м - пиковая мощность солнечного коллектора, кВт - максимальный запас энергии зимой (ёмкость аккумуляторов) при Тнаруж. = -25 С и Твнутр. = +25 С, суток - производительность опреснительной установки летом в солнечный день, л/час - нейтрализация и утилизация органических отходов, % - КПД преобразования солнечной энергии в электрическую, % - возможность использования других источников энергии для жизнеобеспечения при разряде аккумуляторов, % - эффективность теплицы по сравнению с открытым грунтом, раз - энергоносители для хозтранспорта

- 15х15х12 - 2 - 10х10=100 - 4х2=8 . - 10х10=100 - 10х10=100 . - 2х1,2х60=144 - 150 . - 30-40 . - 500 - 100 - 15-20 . - 100 . - 10-50 - спирты, нефтепродукты, растения, аккумуляторы

Возможные дополнительные наружные наземные хозпостройки:
- холодильники и ледники;
- кладовые, хранилища для продуктов, материалов и оборудования;
- водохранилища (бассейны) соленой и пресной воды, в т.ч. орыбненные;
- конденсаторы атмосферной влаги и опреснители соленой воды;
- ангары, гаражи, мастерские;
- сараи для животных, навесы для кормов, материалов и запасного топлива;
- очистные сооружения;
- дополнительные коллекторы, преобразователи и аккумуляторы энергии и т.п.

Ожидаемая стоимость жилого автономного дома для 5-7 человек (8 комнат, в т.ч. 2 кухни-столовые) при серийном строительстве – порядка 50-100 тысяч долларов, что меньше или сравнимо с обычным особняком такой заселенности при несравненно меньших эксплуатационных расходах и большей комфортности, безопасности и их гарантированности. Материалы недефицитные, в основном, песок, цемент, сталь и стекло, немного пластмасс, алюминия, электроизделий, химических веществ. Возможно использование безцементных «бетонов».

4. Краткая характеристика базового варианта автономного экономичного экологичного коттеджного посёлка

Область применения – жилищное и хозяйственное строительство, в первую очередь, технологические и/или курортные поселения в труднодоступных, отдаленных и других малонаселённых местностях.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность эффективного использования малозаселённых территорий и разгрузки густонаселённых с ограниченными ресурсами. Переселение людей существенно сдерживается отсутствием в начальный период комфортабельного жилья в местах переселения. В последующие периоды эта проблема обычно смягчается.

Основная цель и преимущества перед аналогами базового комплекта поселка – возможность быстрого создания и достаточно длительного во времени устойчивого функционирования множества поселений различного профиля безотносительно к наличию развитой инфраструктуры в любой местности, пригодной для выращивания растений (Без выращивания растений любые поселения всегда зависят от крупнотоннажных поставок пищевых продуктов и топлив). В частности, в малозаселенных регионах средних и высоких широт, решая одновременно проблемы переселенцев и освоения этих регионов.

Основное средство достижения цели – дешевое мобильное (сборно-разборное) экономичное в эксплуатации практически автономное благоустроенное жилье со всеми удобствами и практически автономное местное производство всех необходимых пищевых продуктов и энергоносителей для населения. Локальность (децентрализованность) технологий является основой устойчивости поселения к авариям и стихийным бедствиям. Комплектность технологий является основой устойчивости к длительным нарушениям связей с другими селениями, сезонной и другой изоляции.

Другие средства достижения цели – денежные средства целевых фондов, создаваемые государственные и полугосударственные хозяйственные структуры и, самое главное, заинтересованные в жилье люди – военные, беженцы, переселенцы, получающие одновременно с жильем приемлемое рабочее место для себя, школы для детей, больницы для больных.

Краткая характеристика решения: в базовый комплект потенциально автономного экономичного коттеджного экологичного посёлка входят 30-50 экономичных деревянных коттеджей мансардного типа со стальным каркасом, экономичный и экологичный практически безотходный теплично-животноводческий комплекс с транспортным, топливно-энергетическим, кормо- и пищеперерабатывающим цехами, ремонтные и социальные службы (связь и медицина, образование и культура, спорт и отдых, управление и охрана). Другие составляющие – по необходимости.

Конструкция всех строений сборно-разборная и предусматривает возможность их быстрого (40-60 человеко-часов на 1 коттедж) монтажа или демонтажа и переноса в другие места. Небольшая цена коттеджа и возможность его перемещения позволяют давать жильцам право выкупа и уезда с выкупленным домом в любое место, где им будут рады. Это тоже будет часть решения демографической проблемы.

Ожидаемая стоимость жилого автономного посёлка для 150-200 человек (30-50 коттеджей и один теплично-животноводческий комплекс) при серийном строительстве порядка 1,5-2 млн. $, что меньше или сравнимо с обычным посёлком такой величины при несравненно меньших эксплуатационных расходах и большей комфортности, безопасности и их гарантированности. Удельная стоимость посёлка равна примерно 10-15 тысяч долларов на 1 человека или 10-15 миллиардов долларов на 1 миллион человек, что существенно дешевле существующих функциональных аналогов при несравненно меньших эксплуатационных расходах и большей потребительской ценности. Материалы недефицитные, в основном, дерево и сталь, немного стекла, пластмасс, алюминия, электроизделий, химических веществ.

5. Краткая характеристика базового варианта автономного экономичного экологичного посёлка на базе технологии «Эдом»

Область применения – жилищное и хозяйственное строительство, в первую очередь, технологические и/или курортные поселения в труднодоступных, отдаленных, пустынных и других малонаселённых местностях.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность эффективного использования малозаселённых территорий и разгрузки густонаселённых с ограниченными ресурсами. Переселение людей существенно сдерживается отсутствием комфортабельного жилья в местах переселения.

Основная цель и преимущества базового комплекта поселка – возможность создания и достаточно длительного во времени устойчивого функционирования множества поселений различного профиля безотносительно к наличию развитой инфраструктуры в любой солнечной местности. В частности, в малозаселенных регионах и пустынях, решая одновременно проблемы множества переселенцев и освоения этих регионов.

Основное средство достижения цели – экономичное и безопасное в эксплуатации независимое от наличия развитой инфраструктуры, сельхозугодий, полезных ископаемых и энергоресурсов автономное благоустроенное жилье со всеми удобствами и автономное производство всех необходимых пищевых продуктов и энергоносителей для населения. Локальность (децентрализованность) технологий является основой устойчивости поселения к авариям и стихийным бедствиям. Комплектность технологий является основой устойчивости к длительным нарушениям связей с другими селениями, сезонной и другой изоляции.

Другие средства достижения цели – денежные средства целевых фондов, создаваемые государственные и полугосударственные хозяйственные структуры и, самое главное, заинтересованные в жилье люди – рабочие, учёные, военные, беженцы, переселенцы, получающие одновременно с жильем приемлемое рабочее место для себя, школы для детей, больницы для больных.

Краткая характеристика решения: в базовый комплект автономного экологичного посёлка на базе технологии «Эдом» входят стеклобетонные жилые дома-особняки типа «Эдом», экономичный и экологичный практически безотходный теплично-животноводческий комплекс с транспортным, топливно-энергетическим, кормо- и пищеперерабатывающим цехами, ремонтные и социальные службы (связь и медицина, образование и культура, спорт и развлечения, управление и охрана). Другие составляющие – по необходимости. Конструкция всех строений стеклобетонная. Материалы недефицитные, в основном, песок, цемент, сталь и стекло, немного пластмасс, алюминия, электроизделий, химических веществ. Возможно использование безцементных бетонов.

Комплект пригоден также для массового заселения большинства пустынь с последующим их озеленением. Однако целесообразность массового неконтролируемого озеленения пустынь пока не доказана до освоения людьми технологий управления возможными изменениями климата. Хотя, например, незначительное похолодание в низких широтах сейчас не представляется слишком опасным для других регионов Земли на фоне наблюдаемого глобального потепления.

Ожидаемая стоимость жилого автономного посёлка для 150-200 человек (20-30 домов и один теплично-животноводческий комплекс) при серийном строительстве порядка 3-4 млн. $, что сравнимо с обычным посёлком такой величины при несравненно меньших эксплуатационных расходах и большей комфортности, безопасности и их гарантированности. Удельная стоимость посёлка равна примерно 20-25 тысяч долларов на 1 человека или 20-25 миллиардов долларов на 1 миллион человек, что существенно дешевле существующих функциональных аналогов при несравненно меньших эксплуатационных расходах и большей потребительской ценности.

6. Краткая характеристика базового варианта экономичного дома-города

Область применения – наземное, подземное, надводное, подводное и заатмосферное жилищное и промышленное строительство.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность создания человеческих поселений в разных неудобных и/или неблагоприятных для проживания людей средах, а также повышения плотности населения в границах существующих поселений.

Основная цель и преимущества: создание поселений с уменьшенной общей поверхностью контакта с неблагоприятной средой и, соответственно, с уменьшенными затратами на противодействие её влиянию, а также с повышенной плотностью населения до миллионов жителей на квадратный километр.

Основное средство достижения цели – новые комбинации известных и новых технологий строительства, производства и жизнеобеспечения. В частности, технологий безопасности (пожарной, биологической, химической, геологической), локального производства необходимых пищевых и других продуктов и материалов, кондиционирования воздуха, водоснабжения и полной утилизации отходов.

Краткая характеристика решения:

Базовый вариант большого дома-города представляет собой инженерную систему, пригодную для длительного (неограниченного) автономного жизнеобеспечения больших групп (от тысяч до миллионов) людей в неблагоприятных средах или ограниченных пространствах. Например, в безвоздушной, жидкой, холодной, горячей, ядовитой, зараженной и иной среде или в горной, пересечённой, болотистой местности. Локальность (децентрализованность) технологий обеспечивает устойчивость поселений к авариям и стихийным бедствиям в целом и возможность неограниченного наращивания дома, по крайней мере, по горизонтали (дома-пирамиды дешевле, но имеют меньшую надёжность). Комплектность технологий является основой устойчивости к длительным нарушениям связей с другими поселениями, сезонной и другой изоляции

Дом-город может иметь любой внешний вид – параллелепипеда, пирамиды, цилиндра, любой другой формы. Внутри он всегда имеет вид объёмной сотовой структуры с ячейками-помещениями – жилыми, производственными и подсобными. Плоские крыши и балконы с твёрдым покрытием образуют большие удобные площадки для отдыха, хозяйственных работ и/или лёгких летательных аппаратов, а также для сбора сравнительно чистой дождевой и талой воды. Сейсмостойкость всего здания обеспечивается системой амортизаторов, демпферов и компенсаторов под «днищем» и вокруг него по периметру. Геостойкость (карстовая и оползневая) обеспечивается относительной лёгкостью и жёсткостью каркаса, допускающих провисание на десятки и сотни метров. Достаточно зарезервированные крупные источники (преобразователи и аккумуляторы) энергии (ТЭЦ, АЭС, гелиостанции) могут быть размещены как внутри, так и вне дома, но продублированы множеством безопасных «квартирных» аккумуляторов с предохранителями внутри дома. Каждая функциональная группа помещений типа отдельной квартиры, лаборатории, школы, производственного участка имеет полный набор дублированных и более резервированных устройств системы жизнеобеспечения – преобразования, накопления, хранения и использования энергии, освещения, кондиционирования воздуха, водоснабжения, утилизации отходов. Минимизированы и пространственно распределены транспортные участки, участки получения и переработки пищевых продуктов и другие важные участки.

Эффективность системы достигается через эффективность её элементов, совмещение их функций, резервирование. Отбирались технические решения, обеспечивающие максимальное уменьшение стоимости строительства при максимальной надежности, долговечности и безотказности, устойчивости к частичным повреждениям, пожаро-, био-, гео-, сейсмоустойчивости и т.п. Представляется возможным в качестве предельного случая длительное проживание населения внутри дома-города на полном самообеспечении без выхода наружу в течение нескольких лет.

Ожидаемая стоимость дома-города на 10 тысяч человек примерно 200 миллионов долларов из расчёта 100 квадратных метров общей (жилой, производственной и вспомогательной) площади на одного человека при средней удельной стоимости около 200 долларов за квадратный метр. Полная удельная стоимость наземного дома-города (жилья, мест общего пользования и работы) равна примерно 20 тысяч долларов на 1 человека или 20 миллиардов долларов на 1 миллион человек, что существенно дешевле большинства существующих функциональных аналогов при несравненно меньших эксплуатационных расходах и большей потребительской ценности. Стоимость домов-городов для других сред (подводных, подземных, подлёдных, лунных поселений, кроме орбитальных) увеличивается из-за большей стоимости оболочки и систем дополнительной защиты не более, чем 2 два раза. Орбитальные поселения пока представляются слишком дорогими из-за большой стоимости доставки грузов.

7. Краткая характеристика базового варианта плавающего острова

Область применения: промышленное и жилищное строительство.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность освоения акваторий морей и океанов.

Основная цель и преимущества проекта – создание автономных мобильных комфортных поселений для освоения морей и океанов и, в перспективе, использования акваторий с тёплым и умеренным климатом для постоянного проживания многих миллиардов людей. Это уже и надолго решило бы ресурсно-демографические проблемы многих стран юго-восточной Азии и экваториальной Африки, в первую очередь, прибрежных и островных.

Основное средство достижения цели – новые комбинации известных и новых технологий строительства, производства и жизнеобеспечения. В частности, технологий безопасности (пожарной, биологической, химической), локального производства необходимых пищевых и других продуктов и материалов, кондиционирования воздуха, водоснабжения, транспорта и полной утилизации отходов. Базовый вариант плавающего острова (далее – остров) представляет собой разновидность небольшого (несколько сотен метров диаметром и до 40 метров по высоте-«толщине») надводно-подводного жилого и/или технологического дома-городка (например, для «чистых» технологий») с населением в несколько тысяч человек. Острова представляются перспективными и в качестве высокоэффективных и высокорентабельных туристических и лечебно-профилактических баз. Локальность (децентрализация) технологий обеспечивает устойчивость поселения к авариям и диверсиям в целом и возможность наращивания острова. Комплектность технологий является основой устойчивости к длительным нарушениям связей с другими поселениями, сезонной и другой изоляции.

Краткая характеристика решения:

Остров может иметь любой внешний вид, например, плоского прочного железобетонного диска с лёгкими эстетичными жилыми надстройками разного типа на верхней поверхности и пирсами для швартовки подводных аппаратов на нижней поверхности. Внутри остров всегда имеет вид объёмной сотовой структуры с ячейками-трюмами – жилыми, производственными и подсобными. Свободная от строений плоская крыша-палуба с твёрдым покрытием образует большую удобную площадку для отдыха, хозяйственных работ и лёгких летательных аппаратов, а также для сбора сравнительно чистой дождевой и талой воды.

Остов для повышения живучести и непотопляемости внутри секционирован и по периметру имеет мощный буфер-бандаж. Ветро-волновая устойчивость и остойчивость острова обеспечиваются системой внутренних и внешних волновых коллекторов и движителей, достаточных для движения против воздушных и водных течений. Волновая прочность обеспечивается относительной лёгкостью и жёсткостью каркаса вместе с многофункциональным демпфером изгиба и провисания.

Достаточно зарезервированные крупные источники (преобразователи и аккумуляторы) энергии (ТЭЦ, АЭС, гелиостанции) могут быть размещены как внутри, так и вне острова, но продублированы множеством безопасных малых «квартирных» аккумуляторов внутри групп помещений. Каждая функциональная группа помещений типа отдельной квартиры, лаборатории, школы, производственного участка имеет полный набор дублированных и более резервированных устройств системы жизнеобеспечения – преобразования, накопления, хранения и использования энергии, освещения, кондиционирования, водоснабжения, утилизации отходов. Минимизированы и пространственно распределены транспортные участки, участки получения и переработки пищевых продуктов и другие важные участки.

Эффективность системы достигается через эффективность её элементов, совмещение их функций, резервирование. Отбирались технические решения, обеспечивающие максимальное уменьшение стоимости строительства при максимальной надежности, долговечности и безотказности, устойчивости к частичным повреждениям, пожарной, биологической, ударной устойчивости и т.п. Представляется возможным в качестве предельного случая длительное проживание населения внутри острова на полном самообеспечении без выхода наружу в течение нескольких лет.

Стоимость технологического острова диаметром 300 метров, площадью 70 тысяч квадратных метров, полезным объёмом около 2 миллионов кубических метров и с населением 3 тысячи человек - примерно 200 миллионов долларов. Удельная стоимость острова – 3000 долларов за квадратный метр, что меньше стоимости неблагоустроенной земли во многих городах при сравнимой плотности населения. Материалы недефицитны, в основном, песок, цемент, сталь и стекло, немного пластмасс, электроизделий, химических веществ. Возможно использование безцементных бетонов.

8. Краткая характеристика дешёвого безопасного воздухонагревателя для локального воздушного отопления

Область применения: отопление бытовых и производственных помещений.

Краткая характеристика проблемы: разнообразие отопительных устройств для бытовых и производственных помещений вызвано отсутствием одной удачной конструкции, обладающей всеми преимуществами и не обладающей ни одним недостатком применяемых. Водяные батареи под окнами хорошо греют, но занимают полезную площадь, часто протекают, нанося материальный ущерб, и полностью разрушаются при замораживании. Печки не протекают и не размораживаются, но перегреваются, пожароопасные, инерционные и занимают ещё больше полезной площади. А газовые и жидкостные – ещё и взрывоопасные. Газовые воздухонагреватели-конвекторы дешевле, занимают меньше полезной площади, но имеют все остальные недостатки газовых печек. Электрические нагреватели более удобны, не взрывоопасны, не размораживаются, но тоже небезопасны в пожарном отношении, а электроэнергия дороже энергии газа примерно в три раза.

Основная цель решения: разработка более безопасного нагревательного устройства.

Цель достигается применением модифицированного газового отопительного устройства.

Краткая характеристика решения: разработана концепция практически (максимально) безопасного экономичного индивидуального газового отопительного устройства для бытовых и производственных помещений.

Известные преимущества газовых печек и конвекторов по сравнению с аналогами-батареями центрального водяного отопления:
- невозможность аварии из-за замораживания;
- невозможность аварийного затопления помещений водой;
- проще учет расхода энергии по газовому счетчику;
- возможность самостоятельного независимого регулирования потребителем локальной температуры в любое время года.

Новые преимущества разработанного устройства по сравнению с аналогами-печками:
- простота обслуживания из-за простоты конструкции (проще кухонной газовой плиты);
- малые габариты, простота и удобство монтажа с экономией полезной площади отапливаемого помещения;
- широкий диапазон регулирования мощности (от нуля до десятков киловатт) в сочетании с низкой тепловой инерционностью устройства (единицы минут);

Преимущества разработанного устройства по сравнению с аналогами-конвекторами:
- предельная (для газовых устройств) практически абсолютная (максимально-возможная) пожарная, экологическая и взрывобезопасность;

- экономичность, КПД, не ниже - реальная цена продажи, в $США/шт. в т.ч. прибыль при серийном производстве, в $ США/шт. - ожидаемая потребность, млн. шт.

- 0,8 - 100 - 50 - 100

Ближайшие аналоги-конкуренты:
- газовые печки и камины – КПД равен 0,1-0,5; цены – 100-500 $ США/шт.
- газовые конвекторы – КПД равен 0,5-0,8; цены – 100-200 $ США/шт.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Конструкция позволяет изготовление ряда однотипных изделий разной мощности. Материалы недефицитны. Технология доступна для большинства предприятий машиностроения. Изготовление может быть налажено, например, на базе существующих предприятий путем заказов или выкупа и специализации части производственных мощностей.

9. Краткая характеристика дешёвого надёжного экологичного преобразователя солнечной энергии с аккумулятором и повышенным (2-3х) общим КПД 15-20%

Область применения: большая и малая энергетика, преобразование энергии солнечных лучей в электрическую энергию.

Краткая характеристика проблемы: преобразователи солнечного излучения и устройства на их основе сами по себе являются потенциально наиболее экологически чистыми среди энергогенерирующих устройств. Но имеют серьёзный недостаток – зависимость работы от времени суток и погоды, требующий их применения только в сочетании с другими компенсирующими (генерирующими и/или аккумулирующими) устройствами. Непостоянство действия усугубляется сравнительно низким КПД самих преобразователей и неизбежных аккумуляторов. В случае большой энергетики сопряжение с электросетями переменного тока требует также преобразователей тока, теряющих ещё несколько процентов энергии. Итого, общий КПД солнечных электростанций редко превышает 5-10% при рекламируемом КПД, например, 10-15% для самих кремниевых фотоэлементов.

Замена кремния на арсенид галлия с большей шириной запрещённой зоны позволяет увеличить КПД преобразования энергии солнечных лучей в электрическую до 15-20%, а с применением концентраторов (микролинз и зеркал) – и до 20-30%. Однако дальнейшее увеличение КПД усложняется необходимостью охлаждения уменьшающихся и, поэтому, недопустимо перегревающихся фотоэлементов. К тому же, стоимость необходимого для фотоэлементов качественного монокристаллического арсенида галлия превышает стоимость такого же кремния в десятки раз, что не очень важно для космических потребностей, но является препятствием для массового земного применения. Не слишком подходит с этой точки зрения и несравненно меньшая распространённость галлия и мышьяка в земной коре по сравнению с кремнием. Использование же более дешёвых карбида кремния или фосфида алюминия с более распространёнными составляющими ограничивается низкой технологичностью и, соответственно, недопустимо низким качеством монокристаллов первого и слишком большой запрещённой зоной второго, снижающей коэффициент поглощения света и, соответственно, КПД. Комбинации же спектрально дополняющих фотоэлементов, например, из кремния и фосфида алюминия, имеют суммарную стоимость, но общий КПД 18-20% несущественно превышает КПД 10-15% кремниевых фотоэлементов.

Не лучше и ситуация с аккумуляторами. Низкое содержание в земной коре и ограниченная добыча свинца и никеля, используемых сегодня в малых электрических аккумуляторах сравнительно немногочисленных транспортных средств, полностью лишает перспективы их применение в большой энергетике. То же относится и к аккумуляторам, содержащим ртуть, серебро и т.п. Ещё хуже КПД известных тепломеханических преобразователей солнечной энергии из-за удлинения цепи преобразования энергии «свет-тепло-движение-электроэнергия», каждое из звеньев которой имеет свои значительные потери при меньшей надёжности.

Основная цель решения: разработка более эффективных устройств массового преобразования солнечной энергии.

Основные средства достижения цели: более эффективные конструкции преобразователя и аккумулятора, не содержащих дефицитных материалов и имеющих более высокий КПД.

Краткая характеристика решения: в основу преобразования («производства» электрической энергии «из солнечной») положено модифицированное сочетание известных способов и устройств улавливания солнечных лучей, преобразования и аккумулирования их энергии. Модификации подверглись и устройства преобразования и устройства аккумулирования, без которых преобразование солнечной энергии теряет значительно ценность. Но в целом, сложность новых устройств не превышает сложность известных.

Новые устройства позволяют преобразовывать энергию солнечных лучей в электрическую с общим КПД 15-20% (на розетке после аккумулятора), что существенно превышает КПД лучших кремниевых фотоэлементов (даже без аккумулятора). Стоимость нового преобразователя с новым аккумулятором оказывается ниже, например, стоимости равного по мощности и надежности такого же кремниевого преобразователя со свинцовым или железо-никелевым аккумулятором в сотни раз. Стоимость полученной электрической и тепловой энергии – меньше 1-2 центов за киловатт-час при отсутствии дополнительных затрат на её транспортировку, что существенно ниже традиционных цен. Возможно повышение КПД до 20-30% при удорожании преобразователя, но с сохранением стоимости энергии и уменьшением занимаемой площади поглощения света.

Новые преобразователи и аккумуляторы, в отличие от большинства известных, не выделяют опасных веществ при работе и авариях, легко поддаются секционированию и агрегатированию, ремонтопригодны. Конструкция позволяет изготовление ряда однотипных изделий разной мощности. Материалы недефицитны, и новые преобразовательно-аккумулирующие многотонные системы уже сейчас могут быть практически обеспечены материальными ресурсами до уровней производства, превышающих современный уровень потребления энергии в десятки раз. Тогда как, например, дефицитность тех же свинца и никеля полностью лишает заметной перспективы любые системы с их применением. Свинца не хватает уже сейчас даже для маленьких автомобильных аккумуляторов.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

10. Краткая характеристика дешёвого эффективного локального воздухоочистителя повышенной степени очистки

Область применения: строительство, кондиционирование и очистка воздуха, локальная очистка воздуха преимущественно в местах скопления людей и животных (школах, кинотеатрах, спортивных сооружениях, медицинских учреждениях, фермах) и на производствах с выделением вредных органических веществ (химических, покрасочных, промывочных).

Краткая характеристика проблемы: из-за недостаточного совершенства технологических процессов в воздух производственных помещений попадает пар и пыль биологически вредных веществ, используемых в производстве. Не менее вредным бывает и воздух, загрязнённый дыханием и другими выделениями больных людей и животных.

Как правило, вредное влияние на людей и животных в этих помещениях уменьшают применением мощной вентиляции, то есть, снижают риск заболевания одних, увеличивая риск других. Лучшие результаты достигаются вылавливанием частиц пыли специальными фильтрами, уничтожением микробов и обезвреживанием паров веществ, которые могут вступать в реакции с образованием безвредных или нелетучих соединений. Однако большинство органических соединений требуют для обезвреживания особых условий, которые обычно реализуются в довольно сложных и дорогих устройствах разных конструкций и принципов действия. Одними из лучших по степени очистки и внешней простоте сегодня считаются устройства термокаталитической очистки воздуха с использованием химических элементов платинового ряда и тонких механических фильтров. Однако другие параметры таких устройств (нестабильность работы, «отравление» металлоорганическими соединениями, недолговечность, высокая стоимость, дефицитность материалов, высокое газодинамическое сопротивление и т.п.) не благоприятствуют их широкому применению.

Краткая характеристика решения: Разработана новая конструкция устройства термокаталитической очистки воздуха, которая мало поступается лучшим аналогам по степени очистки, но существенно превосходит их по другим технико-экономическим показателям:.
- надёжность (безотказность и долговечность) – на 1-2 порядка больше;
- цена – на 1-2 порядка меньше;
- чувствительность к металлоорганическим примесям – на несколько порядков меньше;
- в конструкции заложены недефицитные широко используемые в промышленности материалы;
- газодинамическое сопротивление – на 1-2 порядка меньше и позволяет работать во многих случаях без вентиляторов, в конвективных потоках.

Материалы недефицитны. Технология доступна. Эксплуатация безвредна.

Проработаны ключевые принципиальные технические решения, некоторые варианты конструкций и технологий, элементы их правовой защиты. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость. Затраты на освоение производства зависят от географии, плановой серийности и производительности устройств. Например, на некоторых существующих заводах производство устройств с пропускной способностью 100 куб.м/час (санитарная норма СНиП для вентиляции на группу из 5 человек) при цене 400 долларов/штуку, рентабельности 50% и серии 1000 штук/месяц окупится примерно за один год. Плюс несколько месяцев займёт доработка-оптимизация конструкции и технологии и подготовка производства.

11. Краткая характеристика локального воздухоочистителя-кондиционера повышенной универсальности и степени очистки

Область применения: малогабаритное оборудование для локальной очистки и кондиционирования воздуха преимущественно в помещениях и боксах «чистых» технологий. Может быть эффективным в жилых и лабораторных помещениях и боксах с контролируемыми атмосферами, включая невоздушные. Более мощные образцы могут использоваться для общей очистки и кондиционирования воздуха в местах скопления людей и животных (школах, кинотеатрах, спортивных сооружениях, медицинских учреждениях, фермах) и на производствах с выделением вредных неорганических веществ (абразивных, агрессивных, ядовитых, радиоактивных, горючих паров и пыли), в том числе, в больших количествах.

Краткая характеристика проблемы. В воздухе «чистых» производственных помещений всегда находятся в виде пыли и паров нежелательные вещества. Меньшая часть заносится вентиляцией вместе с воздухом извне через неидеальные входные фильтры, а большая часть выделяется зданием, оборудованием и людьми (дыханием, кожей, одеждой, бытовыми предметами). Поэтому простое увеличение мощности вентиляции и применение ламинарных потоков далеко не всегда решает проблему.

Для защиты рабочих чистых зон требуется дополнительная локальная очистка воздуха и схема вентиляции, отличающаяся от схем «грязных» производств. Например, расположение воздухозаборника не вдали от человека, а вблизи, как у основного источника загрязнения, тогда как при необходимости защиты самого человека, наоборот, он должен находиться в чистой зоне у притока. Также, в чистых помещениях размещают дополнительные ещё более чистые боксы, и чистые зоны создают уже в них. Но и такая «многослойная» схема очистки оказывается эффективной только в случае применения достаточно эффективных фильтров – механических, электрических, жидкостных и их комбинаций, обычно довольно сложных и, поэтому, недостаточно надёжных и дешёвых, что не благоприятствует их широкому применению.

Краткая характеристика решения: разработана новая конструкция устройства локальной очистки воздуха, которая не уступает лучшим аналогам по степени очистки, но существенно превосходит их по другим технико-экономическим показателям:
- надёжность (ремонтопригодность, безотказность и долговечность) – на порядок больше;
- цена – на 1-2 порядка меньше;
- чувствительность к «отравляющим» примесям – на несколько порядков меньше;
- в конструкции заложены недефицитные широко используемые в промышленности материалы;
- предусмотрены нагрев-охлаждение и осушка-увлажнение воздуха.

Технические параметры, безопасность, небольшие габариты и невысокая стоимость малых устройств делает перспективным их широкое применение и в быту в качестве локальных (комнатных, настольных, оконных) универсальных кондиционеров.

Материалы недефицитны. Технология доступна. Эксплуатация безвредна.

Проработаны ключевые принципиальные технические решения, некоторые варианты конструкций и технологий, элементы их правовой защиты. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Затраты на освоение производства зависят от географии, плановой серийности и производительности устройств. Например, на некоторых существующих заводах производство устройств с пропускной способностью 100 куб.м/час (санитарная норма СНиП для вентиляции на группу из 5 человек) при цене 400 долларов/штуку, рентабельности 50% и серии 1000 штук/месяц окупится примерно за один год. Плюс 3-5 месяцев займёт доработка-оптимизация конструкции и технологии и подготовка производства.

12. Краткая характеристика способа и устройства для получения органического топлива

Область применения: промышленное и сельскохозяйственное производство, экология, преобразование любых органических веществ-углеводов и углеводородов в твёрдые, жидкие и/или газообразные топлива с другой молекулярной структурой для сжигания в приспособленных устройствах, включая отопительные устройства и двигатели внутреннего сгорания (ДВС) транспортных и других средств, а также массовое производство заменителей нефти и природного газа для химической промышленности и минеральных микроудобрений для сельского хозяйства.

Краткая характеристика проблемы: примерно столетие назад практически даровой ископаемый энергоноситель нефть переориентировал почти всю технику на потребление изготавливаемых из нее удобных жидких органических топлив. Но сейчас это обстоятельство из-за приближающегося истощения всех известных нефтяных месторождений может привести к серьёзному топливно-энергетическому кризису с ещё более серьёзными социально-экономическими и социально-политическими кризисами и катастрофами. Широко используемые сейчас источники ископаемого углеводородного сырья (нефть, природный газ, уголь, горючие сланцы) существенно ограничены, что привносит определённый дискомфорт в отношения людей, усиливаемый неуёмным стремлением некоторых из них спекулировать на этом. Но ещё больший дискомфорт может вызвать необратимое загрязнение атмосферы слишком большим количеством продуктов массового окисления углеводородов (углекислым газом и теплом).

Известно довольно много попыток заменить жидкие нефтяные топлива на аналогичные по свойствам топлива другого происхождения. Но все они не нашли пока широкого распространения из-за слишком упрощенного («несистемного») подхода большинства разработчиков к постановке задачи. Нефтяные топлива давно стали частью большой сложной социально-технической системы, поэтому топлива-заменители должны соответствовать целому ряду системных требований. При разработке новых топлив следует учитывать не только их физико-химические свойства и возможность их экспериментально-лабораторного изготовления, но и возможность массового производства в необходимых количествах с приемлемой стоимостью, допускаемой существующей весьма консервативной структурой зарплат. Из-за исторически сложившихся огромных масштабов топливно-нефтяной промышленности возможность массового производства новых топлив-заменителей требует наличия огромных квалифицированных трудовых, материальных, научно-технических и финансовых ресурсов не только для включения в создаваемую новую отрасль хозяйства, но и для ее обслуживания в смежных отраслях. И ни одна страна в мире не имеет и не может иметь такие свободные резервы. А резкое изъятие таких больших ресурсов из других отраслей чревато вполне предсказуемыми малоприятными последствиями.

Основная цель решения: уменьшение количества нежелательных факторов в среде обитания людей и нейтрализация вредных и опасных отходов их собственной жизнедеятельности, создание новых и вовлечение в оборот старых ресурсов, облегчение борьбы с сорняками, вредителями и возбудителями болезней.

Цель достигается за счёт полного отказа от сжигания ископаемых углеводородов и перехода к другим технологиям получения энергии. Лучшими среди них, решающими одновременно обе задачи (и теплового, и углекислотного загрязнения), представляются технологии улавливания из атмосферы углекислого газа и солнечных лучей с помощью растений с последующим превращением растительного сырья в нужные продукты. Это позволило бы в перспективе не только стабилизировать химический состав и тепловой режим атмосферы на «естественном» уровне, но и обеспечить довольно эффективное управление ними в разумных пределах. Одной из таких технологий является рассматриваемая технология преобразования органических топлив.

Краткая характеристика решения: разработана отличающаяся от традиционной концепция комплексной переработки органических и других соединений (включая производственные и бытовые отходы и стоки) с получением химического сырья, топлива и удобрений. Предлагаемый комплект технических и организационно-технических решений соответствует всем поставленным требованиям и способен полностью предотвратить энергетический кризис и все связанные с ним нежелательные социальные катаклизмы.

В основе комплекта лежат взаимосвязанные технические решения – усовершенствованный способ глубокой переработки органического сырья и устройство для его осуществления. Относительная простота устройств (но не способа) обеспечивает достаточно низкую их цену и возможность изготовления в необходимых количествах на многих существующих машиностроительных предприятиях из практически недефицитных материалов, что делает устройства доступными широкому кругу потенциальных производителей новых топлив. Источник сырья – отходы растениеводства – практически неисчерпаем, не требует новых ресурсов и даже превышает потребности развития энергетики на многие годы вперед. Нужно только отметить, что под расширенное понятие отходов растениеводства здесь подпадают все отходы и остатки продуктов любых последующих переработок продуктов растениеводства, включая твердые и жидкие бытовые и производственные органические отходы, канализационные стоки, дворовой мусор и т.п. Обусловленная технологическими особенностями полнота сгорания используемых для собственных нужд 10% топлива позволяет даже размещать небольшие устройства для переработки местного органического мусора прямо в дворах жилых домов. Естественно, при условии предварительной сортировки для исключения возможной порчи топлив включениями потенциально ядовитых бытовых хлор-, фосфор- и серосодержащих веществ. Загрязненные продукты подлежат сдаче на химические предприятия для корректной переработки. Чистые продукты переработки чистых органических веществ (растений и пластмасс) могут сразу использоваться в качестве жидких топлив соответствующих сортов для двигателей и топок. Качество топлива может регулироваться оператором устройства в значительных пределах.

В основу технологии положена модифицированная версия довольно известного способа термокаталитической переработки нефти, растительного сырья и органических отходов. Модификация только сделала способ пригодным для получения искусственных аналогов бензинов в промышленных масштабах, практически безотходным, экологически безвредным, экономически выгодным и доступным для малых хозяйств (индивидуальных, фермерских и других). Это позволяет превратить их из потребителей в производители наиболее востребованных двигательных и печных топлив и электроэнергии, а существующие энергетические системы – из рассеивателей системных ресурсов в концентраторы. Направления многих потоков электроэнергии и топлив изменятся на обратные.

Устройства-конверторы топлив могут иметь разные размеры и производительность. Например, один из базовых вариантов топливного конвертора для чистого растительного сырья производительностью несколько десятков литров жидкого топлива в час может размещаться на прицепе легкового автомобиля, стоить не более 10 тысяч долларов и окупаться за несколько месяцев при выпуске аналогов бензина. Второй вариант, для переработки бытового мусора и других органических отходов производительностью до 25 тонн мусора в сутки (норма для населения в 25000 человек) может размещаться в виде стационарного устройства в комфортабельном ангаре с кондиционированным воздухом, и стоить меньше 250 тысяч долларов, что не дороже многих рекламируемых мусоросжигательных заводов. Но при этом несравненно безопаснее их экологически и, самое главное, прибыльнее экономически. В зависимости от дополнительных условий такие перерабатывающие установки могут окупаться за время от нескольких месяцев до нескольких лет.

Все малые и удаленные поселения могут быть полностью переведены на автономное энергообеспечение, что повышает надежность каждого хозяйства в отдельности и безопасность государств и цивилизации в целом. Все органические отходы, в том числе накопленные ранее на мусорных свалках, могут быть переработаны в топлива и химическое сырьё, решив попутно проблему особо опасных крупнотоннажных отходов хлор- и серосодержащих пластмасс, резин, лакокрасочных и строительных материалов. Массовое применение способа позволяет полностью избежать неконтролируемых процессов распада нефтехимии, двигателестроения, транспорта, энергетики и избежать общественных катаклизмов при не столь далеком исчерпании ископаемой нефти. Появляются способы бескризисного преобразования этих отраслей. Универсальность способа превращает любые сорняки в полезное сырьё, даёт возможность очистить от них поля, леса и обочины и превратить растущие где угодно неприхотливые сорняки в концентраторы энергии и минеральных удобрений для сельхозугодий. Теоретически возможно и превращение природного газа в жидкие топлива без переделки устройств в пределах перенастройки режимов, но оно менее эффективно (КПД меньше 80% и он ископаемый).

Длительность применения этого способа ограничена только стабильностью свечения Солнца. На переходный период сохраняется достигнутый уровень техники и жизни людей. Возможно увеличение производства жидких органических топлив и пластмасс в несколько раз, ограничиваемое только наличием свободных посевных площадей и наиболее высокоурожайных сортов полевых растений, превышающих рапс для «биодизелей» в десятки раз. Последнее ограничение устанавливает абсолютный предел для этого способа. Правда, этот предел во много раз превышает все существующие потребности современного населения Земли.

Наибольшей коммерческой ценностью обладают устройства. Получение же топлив трудно контролировать. Реальный срок окупаемости малого передвижного устройства (на автомобильном прицепе) производительностью 10л топлива в час и стоимостью не более 10 тысяч евро (1000 евро на литр производительности) может быть меньше одного года, поэтому сбыт таких устройств должен быть устойчивым даже при понижении цен на топливо в три-пять раз относительно нынешних. Для замены нефтедобычи только одной России потребуется выпуск таких устройств не менее 1 миллиона в год на сумму 10 млд. евро, что при гарантированной рентабельности 10-30% дает 1-3 млд. евро прибыли в год (может быть больше в 2-3 раза). Мировой рынок минимум на порядок больше. Более точно рассчитать трудно из-за огромности масштабов и наличия многих неизвестных.

Материалы недефицитны. Технология доступна. Эксплуатация безвредна.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

13. Краткая характеристика экологичных экономичных вторичных топлив и двигателей для них

Область применения: большая и малая энергетика, транспорт, производство, быт.

Краткая характеристика проблемы: ставшие традиционными топлива, включая самые удобные по п.12, имеют ряд неустранимых недостатков, существенно ограничивающих их применение и связанных с существенной неподконтрольностью людям многих факторов их производства (свечение Солнца, погода, урожайность полей, полезные ископаемые) и потребления (биологическая и химическая активность самих топлив, повышенная опасность их хранения и опасность их продуктов сгорания).

Основная цель решения: создание экономичных источников энергии, независимых от неуправляемых ресурсов и экологически безопасных на всех стадиях их изготовления и применения.

Цель достигается применением в необходимых случаях искусственных вторичных топлив-аккумуляторов и устройств для их использования.

Краткая характеристика решения: разработаны способы производства и применения искусственных вторичных топлив-аккумуляторов и устройств для их использования.

В основу представления о производстве вторичных топлив положено системное представление о любых топливах как аккумуляторах других видов энергии. В частности, органические топлива по п.12 являются только аккумуляторами рассеянной энергии солнечного излучения, сконцентрированной растениями-концентраторами энергии и вещества. Поэтому максимальное количество таких топлив существенно ограничено интенсивностью источника-солнца, площадью концентраторов-растений и их эффективностью. У людей еще есть некоторая возможность влиять методами селекции растений только на последний фактор, в смысле повышения КПД усвоения энергии растениями. Но эта возможность тоже весьма ограничена, а потому ограничен и способ, хотя его возможности и превышают сейчас во много раз потребности населения Земли.

Разработанный способ производства вторичных топлив-аккумуляторов позволяет уже при существующем уровне техники достичь КПД аккумуляции электрической энергии порядка 80-90%, что существенно выше КПД знакомых всем автотракторных аккумуляторов. Некоторые вторичные топлива не только сохраняют удобство обычных топлив, но и обладают рядом преимуществ. В частности, их производство намного меньше ограничено энергетическими и материальными ресурсами, они менее трудоемки, более безопасны в обращении и экологически несравненно менее вредны, чем даже искусственные органические топлива по п.12. В качестве новых материалов и энергоносителей они открывают путь к принципиально новым технологиям в материальном производстве и на транспорте, например, на воздушном, подводном, подземном и внутригородском. Их применение в энергетике уже сейчас позволяет повысить средний КПД использования энергии солнечных лучей до 15-20% против 2-3% по п.12. Возможность использования непригодных для растений земель только многократно увеличивает эти цифры. Но, естественно, наибольший эффект даст применение этих топлив в качестве аккумуляторов и переносчиков ядерной энергии. Меньшие потери и меньшая уязвимость трубопроводов дает возможность сосредоточить все ядерные станции, например, за полярными кругами и перекачивать топлива-аккумуляторы в лучшие широты (с новыми энергоносителями все сегодняшние пустыни станут пригодными для обитания людей и, частично, даже для земледелия). В совокупности производство энергии может быть достаточным для обеспечения намного более комфортной, чем сейчас, жизни сотен миллиардов людей на Земле, оставляя пока без ответа вопрос «зачем».

Материалы недефицитны. Технологии доступны. Эксплуатация безвредна.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость энергии новых топлив в массовом производстве соизмерима со стоимостью энергии их органических аналогов по п.12 и может быть даже ниже. Прибыли исчисляются миллиардами. Более точно рассчитать трудно из-за огромности масштабов и наличия многих неизвестных.

14. Краткая характеристика экономичных экологичных тепловых двигателей

Область применения: двигателестроение для энергетики, транспорта и т.п.

Краткая характеристика проблемы: широко используемые сейчас тепловые двигатели имеют неудовлетворительные для многих применений экономические, экологические, весогабаритные, скоростные и другие показатели.

Основная цель решения: улучшение неудовлетворительных показателей.

Цель достигается за счёт использования повышенных коэффициентов сжатия рабочих тел и меньших потерь газообмена, применения встроенных редукторов, более дешёвых и доступных топлив и, в некоторых случаях, частичной рекуперации.

Краткая характеристика решения: разработаны конструкции тепловых двигателей, превосходящие известные аналоги по основным показателям при прочих равных условиях.

В частности, разработаны двухтактные скоростные (200-300 ходов/секунду) поршневые двигатели внутреннего сгорания для малого наземного и воздушного транспорта со встроенным редуктором (10-50 оборотов/секунду) и с общим (тепловым и механическим) КПД до 70%х90%=63%, удельной мощностью до 1-2кВт/кг, общей полезной мощностью до 10-20кВт, ожидаемой наработкой на отказ до 10-20 тысяч часов, пригодные для ремонта в полевых условиях. Способы работы и конструкции этих двигателей незначительно отличаются от известных. Разработаны также более существенно отличающиеся экологически чистые способы работы и конструкции двигателей на специальных искусственных топливах-аккумуляторах, не дающих ядовитых выбросов и пригодных для работы даже в закрытых, плохо вентилируемых помещениях, подземных и подводных выработках. Теоретически общий КПД такой топливной аккумуляции может достигать 80-90%, что существенно выше КПД известных всем автомобильных свинцовых аккумуляторов (50-70%) при несравненно больших удобствах и позволяет реально создать экологически чистый практичный и экономичный городской транспорт ( в отличие от недостаточно обоснованно рекламируемых «солнечных» и «электро»мобилей). Крупнотоннажные топлива-аккумуляторы пригодны также для создания целого ряда новых производств, технологий, устройств и продуктов. Меньшие, но реальные перспективы имеют также разработанные двигатели-утилизаторы низкопотенциального тепла с КПД до 70-90% от предельного КПД Карно, позволяющие более эффективно и, соответственно, более массово использовать тепловую энергию не только некоторых производств, но и земных недр, водоёмов и атмосферы, сезонных и суточных перепадов температур. Применение таких двигателей для ископаемых органических топлив эквивалентно 2-3 кратному увеличению топливных ресурсов Земли.

Проработаны ключевые принципиальные технические решения, некоторые варианты конструкций и технологий, элементы их правовой защиты. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования

Материалы недефицитны. Технологии доступны. Изготовление может быть налажено, например, на базе существующих предприятий путем частных заказов. Возможен выкуп и специализация части производственных мощностей.

Стоимость всех новых двигателей в серийном производстве соизмерима со стоимостью существующих, что ставит их вне конкуренции при их экономичности и гарантиях обеспеченности топливом. Даже при скромной рекламе можно ожидать объемов потребления в миллиарды долларов.

15. Краткая характеристика переносного бытового электрогенератора на основе ДВС с повышенным КПД

Область применения: малая энергетика, в качестве основного или резервного источника электроэнергии и тепла в быту и на производстве, сварочного и/или пускозарядного устройства, гибридной силовой установки электромотокара (эмка) и т.п.

Краткая характеристика решения: разработана переносная мини-электростанция на основе двигателя внутреннего сгорания (ДВС), превосходящая по совокупности параметров все известные аналоги.

Основные параметры:

- габариты (в “чемоданном” исполнении без топливного бака), куб.см, не более - вес, кг, не более - мощность в режиме имитатора сети 10-5000Гц+1%, 110/220В+-5%, кВт - мощность в режиме сварочного (50В+-30%), силового (110/220В+-20%) или пускозарядного устройства (12-14В+-5%), кВт, не менее - допустимая кратковременная перегрузка, %, не менее - общий рабочий КПД (на клеммах), %, не менее - моторесурс между кап. ремонтами, часов, не менее - стоимость подготовки опытного производства, $США, не более - цена образца при объеме производства более 1 000 шт./год и сроке окупаемости 12 месяцев, $США/шт., не более

- 50х40х20 - 20 - 1-3 - 5 - 200 - 40 - 5 000 -150 000 - 1 000

ДВС многотопливный и рассчитан на работу на горючих газах и/или жидкостях: бензинах, спиртах, керосине, кетонах, альдегидах и т.п.

Проработаны ключевые принципиальные технические решения, некоторые варианты конструкций и технологий, элементы их правовой защиты. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования

Изготовление может быть налажено, например, на базе существующих предприятий путем частных заказов. Возможен выкуп и специализация части производственных мощностей. При этом стоимость собственно разработки (ОКР) будет составлять не более 100 тысяч долларов, что сравнимо со стоимостью патентных работ. Даже при скромной рекламе можно ожидать объемов потребления в многие миллиарды долларов.

16. Краткая характеристика экономичных экологичных малых и низинных ГАЭС

Область применения: большая энергетика, электросети, аккумуляция энергии, строительство ГАЭС.

Краткая характеристика проблемы: существует резкая зависимость КПД всех существующих электрогенерирующих устройств и, соответственно, электростанций с их применением (тепловых, атомных, речных гидравлических, приливных, ветровых, волновых, солнечных и т.п.) от режимов работы. Режимы определяются, в первую очередь, неизбежными колебаниями потребления энергии потребителями. Эта зависимость настолько велика (изменения в несколько раз), что часто делает экономически выгодным даже строительство дорогостоящих гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) с потерей до 30-40% энергии ради выравнивания режимов нагрузки и спасения остатка КПД даже постоянно генерирующих станций. Не постоянно генерирующие станции, зависящие от погоды и/или времени суток вообще практически бесполезны без аккумулирующих подстанций. Лучшими по многим параметрам считаются ГАЭС.

Но обычные ГАЭС могут строиться только в пригодных для них гористых и неопасных (карсто- и сейсмоустойчивых) местностях с достаточно крупными реками или разноуровневыми озерами. Притом, что большинство населенных пунктов и предприятий-потребителей энергии находятся в более удобных низинных местностях. Ради этого же создаются огромные единые электросети (ЕЭС) с повышенными потерями энергии в длинных линиях электропередач (ЛЭП), имеющие свои зависимости от нагрузки и имеющие смысл только в нескольких больших странах мира. Например, даже такая страна, как Франция, вынуждена по ночам отдавать огромную излишнюю энергию соседним странам ради сохранения режимов работы своих АЭС. Кроме того, традиционные ГАЭС обладают собственной большой инерцией и не способны достаточно быстро переключаться из режима потребления («аккумуляции») в режим отдачи («генерации») энергии.

Основная цель решения: улучшение режимов работы электросетей, аккумуляции энергии и конструкции ГАЭС.

Цель достигается за счёт применения усовершенствованных ГАЭС.

Краткая характеристика решения: новые ГАЭС оптимальной мощности можно строить в нужном количестве в непосредственной близости от потребителей, в низинных местностях и на пологих берегах водоемов и рек, при несравненно более низких требованиях к сейсмо- и карстоустойчивости, и применять менее мощные и менее дорогие (в несколько раз) длинные входные ЛЭП, оставляя мощными только короткие выходные потребительские ЛЭП. Общее время переключения режимов ГАЭС может быть уменьшено в десятки и сотни раз от многих минут до долей секунд, что ниже времени срабатывания даже систем управления (автоматика не успеет оценить ситуацию).

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость новых ГАЭС сравнима со стоимостью традиционных ГАЭС при более высокой эффективности и прочих равных условиях. Потребителями проектов и строительства новых ГАЭС могут выступить множество энергосетей практически во всех странах мира. Объёмы строительства ГАЭС пропорциональны объёмам строительства электростанций.

17. Краткая характеристика дешевого долговечного механического фильтра субмикронных частиц

Область применения: фильтрация жидкостей в быту и на производстве, в частности, воды в водозаборах водопроводов, пищевых смесей и соков, бытовых и производственных стоков,

Краткая характеристика проблемы: существует потребность очистки жидкостей от загрязняющих твёрдых частиц разного размера. Наибольшую трудность представляет обычно удаление наименьших микронных и субмикронных частиц. Эффективные для частиц большего размера механические пористые фильтры оказываются слишком сложными и, поэтому, слишком дорогими в изготовлении и слишком недолговечными и неремонтопригодными в эксплуатации. Поэтому, например, для очистки бытовых стоков и водопроводной воды часто используются большие часто обновляемые песчаные фильтры типа «полей орошения» и вещества-коагулянты типа алюмокалиевых квасцов и т.п. И чистый песок, и квасцы являются расходуемыми не возобновляемыми ресурсами.

Основная цель решения: создание малогабаритных высокопроизводительных дешевых долговечных ремонтопригодных механических фильтровальных устройств субмикронных частиц.

Цель достигается использованием модифицированных механических устройств.

Краткая характеристика решения: разработана конструкция и технология изготовления малогабаритных высокопроизводительных дешевых долговечных ремонтопригодных механических фильтровальных устройств субмикронных частиц. Они превышают лучшие аналоги по всем параметрам, отличаясь только технологией, материалами, контролируемыми размерами и формой каналов и пор. Материалы недефицитны. Технология доступна даже мастерским при наличии не очень сложного оборудования. Устройства просты в применении, монтаже, демонтаже, ремонте. Могут быть выполнены самоочистными с длительным межремонтным периодом, что особенно удобно, например, для больших водозаборных устройств на реках и маленьких походных устройств для путешественников.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость новых фильтров в несколько раз меньше стоимости известных при большей эффективности и прочих равных условиях. Возможные объёмы производства и потребления оцениваются в миллиарды долларов. Потребителями фильтров разных типоразмеров для разных нужд могут выступить множество потребителей во всех странах мира. Даже при скромной рекламе можно ожидать объемов потребления в миллиарды долларов.

18. Краткая характеристика экономичного (2-5х) испарителя воды и других веществ

Область применения: разделение смесей веществ, осушка и очистка, перегонка-опреснение воды и других жидкостей на производстве и в быту.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность разделения сложных смесей веществ на составляющие. Например, потребность осушки и очистки многих твёрдых и жидких веществ от растворённых в них загрязняющих примесей, экономичной сушки кормов и пищевых продуктов, полной очистки бытовых и производственных стоков или подготовки морской, болотной, мутной, засоленной и зараженной воды для бытовых нужд (питья, мытья, приготовления пищи, полива растений). Обычные механические фильтры для этих целей непригодны. Не всегда пригодны и устройства обратного осмоса. Самое лучшее решение проблемы даёт термическая перегонка-дистилляция, даже притом, что известные способы термической сушки и перегонки слишком энергоёмки, а в случае сильных загрязнений требуют ещё и комбинации с другими способами очистки для предотвращения быстрого и, часто, необратимого засорения устройств. Однако повышенная энергоёмкость часто существенно ограничивает их применение.

Основная цель решения: создание более экономичных и универсальных способов и устройств для разделения смесей веществ в быту и на производстве.

Цель достигается разработкой и применением более экономичных способов и устройств термического разделения смесей.

Краткая характеристика решения: разработаны способы и устройства для более экономичного разделения сложных смесей веществ на составляющие. Например, для осушки и очистки многих твёрдых и жидких веществ от растворённых в них загрязняющих примесей, экономичной сушки кормов и пищевых продуктов, полной очистки бытовых и производственных стоков и подготовки морской, болотной, мутной, засоленной и зараженной воды для бытовых нужд (питья, мытья, приготовления пищи, полива растений). Экономичность обеспечивается другими материалами и другим распределением потоков и температур.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость новых устройств в массовом производстве соизмерима со стоимостью известных аналогов при большей (в 2-5 раз) экономичности в эксплуатации. Например, цена опресненной морской воды понижена до 3-10 $/куб.м, что соизмеримо и ниже цены воды в водопроводах многих городов. Материалы недефицитны. Возможные объёмы производства и потребления оцениваются в миллиарды долларов Потребителями опреснителей, дистилляторов и очистителей разных типоразмеров для разных нужд могут выступить множество людей и организаций во всех странах мира. Даже при скромной рекламе можно ожидать объемов потребления в миллиарды долларов.

19. Краткая характеристика экономичного экологичного теплично-животноводческого комплекса

Область применения: производство сельхозпродукции для пищевой промышленности.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность увеличения во многих регионах и удешевления во всех регионах производства пищевых продуктов для людей, в частности, растительного и животного происхождения. В основе производства и тех и других находится растениеводство. Но только некоторая часть продуктов растениеводства употребляется людьми непосредственно в пищу. Большая часть употребляется в качестве корма для животных. Коэффициент полезного усвоения пищи людьми и кормов животными обычно составляет порядка 40-50%. Остальное идёт в отходы. Поэтому на животноводческих фермах часто применяют предварительную подготовку кормов, повышающую усвоение кормов животными. А в домашних и приравненных хозяйствах повсеместно практикуют ещё и использование на корм животным пищевых отходов. Корма запаривают и варят, смешивают в оптимальных пропорциях, добавляют недостающие вещества типа карбамида и т.п. Это повышает не только ценность, но и стоимость кормов, но обычно оправдано увеличением продуктивности ферм, снижением стоимости продукции и существенным уменьшением количества небезопасных отходов, загрязняющих окружающую среду и представляющих самостоятельную проблему для крупных производств. Сравнительно легко достигаемое повышение усвоения кормов в полтора раза с 50 до 75% увеличивает производительность уже существующих хозяйств (полей и ферм) в 1,5 раза и в 2 раза уменьшает количество отходов (навоза, жидких стоков, вентиляционных выбросов), содержащих опасные микроорганизмы и тот же метан, не без оснований считающийся одной из основных причин глобального потепления. Производство пищи для людей на той же территории увеличивается в 1,5 раза при возможном удешевлении продукции. При теоретически достижимом практически полном 99-процентном усвоении кормов производство более дешёвой пищи увеличится почти в 2 раза, а загрязнение окружающей среды самыми массовыми на планете опасными отходами человеческой деятельности уменьшится в десятки раз. Сочетание технологий повышения усвоения кормов с технологиями дополнительной переработки отходов и увеличения урожайности полей, способно повысить экологическую безопасность ещё в десятки и сотни раз.

Основная цель решения: повышение усвоения кормов и уменьшение отходов.

Цель достигается разработкой и применением технологических теплично-животноводческих комплексов, использующих более эффективные технологии и устройства переработки и подготовки кормов и отходов.

Краткая характеристика решения: разработаны способ и устройства для более эффективной переработки и подготовки кормов, подобраны подходящие технологии, материалы и конструкции устройств, технологических линий, зданий и сооружений. Обслуживание животных, в целом, не усложняется по сравнению с существующими технологиями, а в некоторых случаях даже упрощается.

Набор решений позволяет создавать практически безотходные эффективные теплично-животноводческие комплексы, менее зависящие от климата, потребляющие извне только минеральные удобрения, воду и солнечный свет и вырабатывающие дешёвые пищевые и другие полезные продукты без загрязнения окружающей среды. Комплексы, кроме закрытых зданий и сооружений собственно для животных и растений, включают обслуживающие кормоцеха для изготовления и подготовки комбикормов и питьевой воды, участки очистки и переработки отходов, участки механизации и транспорта, энергоцеха для выработки электроэнергии, тепла и холода, а также открытые сельхозугодия для выращивания недостающего сырья для кормов и топлив.

Технологии могут быть частично использованы и в пищевой промышленности для аналогичного повышения усвоения некоторых пищевых продуктов людьми.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость новых комплексов в массовом производстве соизмерима со стоимостью известных аналогов при большей (в 1,5-2 раза) производительности, экономичности и экологичности в эксплуатации. Соответственно, стоимость продукции новых комплексов ожидается меньше стоимости продукции известных аналогов, что делает её вполне конкурентоспособной. Потребителями комплексов могут выступить множество хозяйств во всем мире. Даже при скромной рекламе можно ожидать объемов потребления в миллиарды долларов.

20. Краткая характеристика очистки бытовых и хозяйственных стоков

Область применения: очистка бытовых и сельскохозяйственных стоков.

Краткая характеристика проблемы: основную часть бытовых и сельскохозяйственных стоков обычно составляют вода и неупотреблённые и неусвоенные остатки пищи и кормов со значительной органической составляющей. Эти остатки впоследствии становятся средой размножения разных неконтролируемых небезопасных микроорганизмов, червей и насекомых и в густонаселённых местностях существенно ухудшают среду обитания людей. Ассенизации посвящён целый раздел государственных СНиП (строительных норм и правил). Известно несколько способов механической и биологической очистки стоков. Но все они убыточны и не самодостаточны, требуют дополнительных затрат на утилизацию отходов очистки.

Основная цель решения: уменьшить убыточность и повысить эффективность очистки стоков.

Цель достигается применением более эффективной технологии и устройств очистки стоков и использованием отходов в качестве полезного сырья для производства органических топлив и, частично, кормов.

Краткая характеристика решения: разработаны способ и устройства для неубыточной эффективной очистки бытовых и хозяйственных стоков, подобраны подходящие технологии, материалы и конструкции устройств. Технологии помехоустойчивы, материалы недефицитны, устройства компактны.

Предусмотрена возможность использования отходов очистки в качестве полезного сырья для производства органических топлив и, частично, кормов, что позволяет полностью превратить очистку стоков из убыточной в прибыльную. Кроме того, достигаемая степень очистки не только превышает допустимую для сброса в естественные водоёмы и реки, но и позволяет использовать очищенную воду повторно и не только для полива и технических нужд. Это, в свою очередь, позволяет резко сократить потребность обслуживаемых жилых, теплично-животноводческих и других комплексов, включая такие как целлюлозно-бумажные и лесохимические, в водоснабжении и водоотводе, размещать комплексы в менее богатых на воду местностях, уменьшить их зависимость от климата и уменьшить загрязнение ними окружающей среды.

Возможны «квартирно-домашний» и передвижной «общественно-массовый» варианты таких очистных устройств, упрощающие городскую инфраструктуру и зависимость населения от неё.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость новых очистных комплексов в массовом применении меньше стоимости известных аналогов при большей производительности, экономичности и экологичности в эксплуатации. Соответственно, стоимость очистки ожидается меньше стоимости известных аналогов, что делает её конкурентоспособной. Потребителями комплексов могут выступить множество хозяйств во всем мире. Даже при скромной рекламе можно ожидать объемов потребления в миллиарды долларов.

21. Краткая характеристика экономичного способа и устройства для сушки кормов

Область применения: производство кормов для животноводства, в частности, сена, силоса и травяной муки.

Краткая характеристика проблемы: у животноводства существует потребность запасания растительных кормов на неблагоприятные периоды (зимние, засушливые, дождливые, неурожайные и другие).

Лучшим способом подготовки к длительному хранению считается сушка растений. Однако она требует значительной энергии на испарение содержащейся в растениях влаги.

Самой экономичной считается сушка прямыми солнечными лучами. Однако она имеет недостаток – выжигание ультрафиолетом многих ценных питательных веществ и снижение кормовой ценности продукта.

Самой качественной считается искусственная сушка подогревом в темноте. Она сохраняет наибольшую массу питательных веществ, поэтому её часто применяют, хотя она и наименее экономичная. Для повышения усвоения сухой массы часто используют помол сухих кормов на муку – сенную, травяную и т.п.

Среднее место и по экономичности, и по сохранению качества кормов занимает силосование растений, сбраживание измельчённых сечкой растений чаще всего в так называемых силосных ямах и башнях (греч. silo – башня). Искусственное сбраживание предохраняет влажную зелёную растительную массу от неконтролируемого загнивания, немного расщепляет и повышает усвоение её животными и даже обогащает её некоторыми полезными веществами, в частности, микробными белками. Хотя большая часть добавок пропадает затем вместе с неиспользуемой жидкостью, общие потери на эти цели полезных веществ силосной массы считаются меньшими, чем при дешёвой солнечной сушке. Отрицательное влияние сброженной массы на здоровье животных считается несущественным из-за сравнительно малого времени их жизни и увеличения аппетита, увеличивающего привесы. Массированное микробиологическое заражение местности считается несущественным из-за использования сравнительно безопасных микроорганизмов и их преимущественной локализации в местах хранения, транспортирования и использования силоса.

Основная цель решения: повысить эффективность искусственной сушки кормов, уменьшить энергоёмкость и потери полезных веществ, повысить экологичность производства.

Цель достигается применением более эффективной технологии и устройств сушки зелёной массы

Краткая характеристика решения: в основу положен классический способ производства кормов из растений, дополненный простыми дешевыми способами повышения укосов полевых растений и предварительной переработки, повышающей усвоение и уменьшающей потери растительных кормов при скармливании и хранении. В частности, подобрана технология и созданы устройства, удешевляющие в несколько раз сушку и помол кормов без потери кормовой ценности, разработана технология изготовления и хранения жидких кормов и технология утилизации отходов, сохраняющие 30-50% кормов, и соответственно уменьшающие потребность в посевных и производственных площадях. Технология некритична, материалы недефицитны, устройства компактны и высокопроизводительны.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость нового оборудования в массовом применении существенно меньше стоимости сэкономленной за один сезон энергии (топлива) и сохранённых кормов при большей производительности, экономичности и экологичности в эксплуатации, что делает его конкурентоспособным по сравнению с аналогами.

Потребителями оборудования могут выступить множество хозяйств во всем мире. Даже при скромной рекламе можно ожидать объемов потребления в миллиарды долларов.

22. Краткая характеристика экономичного (2-3х) оборудования для изготовления фруктовых и овощных соков и порошков

Область применения: производство пищевых и кормовых фруктовых и овощных соков и порошков.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность запасания пищи и кормов на неблагоприятные периоды (зимние, засушливые, дождливые, неурожайные и другие). Но такие запасы всегда подвержены естественному биохимическому старению и биологическому воздействию паразитирующих на них простейших организмов – микробов, червей, насекомых, грызунов.

Существует много способом подготовки продуктов к длительному хранению. Самым распространённым и самым древним из них является способ сушки из-за его простоты и обеспечения в обычных условиях приемлемой стойкости сухих продуктов к воздействию микроорганизмов и уменьшенной скорости биохимических реакций. Вторым по распространённости и древности является способ охлаждения и хранения продуктов при пониженной температуре. Он обеспечивает лучшее и более длительное сохранение качества продуктов, но требует наличия естественных или искусственных холодильников и их обслуживания, что делает его менее экономичным по сравнению с сушкой. Третьим идёт более новый способ консервации с термическим обеззараживанием. Он менее затратный, чем холодильный, а консервированные продукты более удобны в хранении и пользовании.

Основная цель решения: повысить эффективность искусственной сушки и консервации, уменьшить энергоёмкость и потери полезных веществ.

Цель достигается применением более эффективной технологии и устройств сушки и сгущения исходной измельчённой массы.

Краткая характеристика решения: в основу решения положены известные способы производства сухих порошков и жидких натуральных и сгущённых фруктовых и овощных соков. Они только подверглись некоторой модификации, удешевляющей помол, сгущение и сушку соков с меньшей потерей питательной ценности. Проработаны варианты кухонных переносных, стационарных и передвижных устройств мокрого и сухого помола, сгущения и щадящей сушки соков.

Технология некритична, материалы недефицитны, устройства компактны и высокопроизводительны.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость нового оборудования в массовом применении существенно меньше стоимости сэкономленной за один сезон энергии (топлива) при большей производительности и экономичности в эксплуатации, что делает его вполне конкурентоспособным по сравнению с аналогами.

Потребителями оборудования могут выступить множество хозяйств во всем мире. Даже при скромной рекламе можно ожидать объемов потребления в миллиарды долларов.

23. Краткая характеристика дешёвого экономичного многоцелевого малого наземного транспорта для малых хозяйств и мастерских

Область применения: многоцелевой малый наземный транспорт, тягачи и передвижные энергоустановки для малых хозяйств и мастерских.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность в дешёвом экономичном многоцелевом малом транспорте, малых тягачах и малых передвижных энергоустановках для малых хозяйств и мастерских. Существующие устройства обычно слишком высоко производительны и слишком узко специализированы, реализуют перечисленные функции только порознь, что слишком повышает капиталоемкость и снижает рентабельность малых хозяйств из-за характерной для них неполной загрузки техники. А для многих малых индивидуальных и домашних хозяйств часто делает такую технику вообще недоступной.

Основная цель решения: обеспечение малых хозяйств и мастерских дешёвым экономичным многоцелевым малым транспортом, малыми тягачами и малыми передвижными энергоустановками для бытовых и хозяйственных нужд. Исходной целью решения было обеспечение транспортом автономных систем жизнеобеспечения небольших групп людей (типа «Эдом»).

Цель достигается применением полноприводного гибридного грузопассажирского электроавтобуса-минитягача повышенной проходимости и манёвренности с силовой установкой в виде унифицированного переносного экономичного бытового электрогенератора в сочетании с преобразователем растительного сырья в двигательное топливо.

Краткая характеристика решения: В основу решения положена концепция полноприводного гибридного грузопассажирского электроавтобуса-минитягача повышенной проходимости и манёвренности с силовой установкой в виде унифицированного переносного экономичного бытового электрогенератора в сочетании с преобразователем растительного сырья в двигательное топливо.

Эффективность транспортного средства достигается через эффективность его элементов, совмещение их функций, резервирование. Отбирались технические решения, обеспечивающие максимальное уменьшение стоимости изготовления и эксплуатации при максимальной надежности, долговечности, безотказности, многофункциональности и т.п.

Базовый вариант нового транспортного средства представляет собой 7-местный грузопассажирский автобус весом до 700кг и грузоподъемностью до 1000кг. В качестве силовой двигательной установки используется съемный (переносной) многофункциональный многотопливный экономичный бытовой двигатель-генератор по п.15 мощностью 1-5 кВт с объемом рабочего цилиндра 50 куб. см, что позволяет развивать достаточную для большинства хозяйственных нужд скорость до 50 км/час на хорошей дороге, но не требует наличия водительских прав у водителя. Наличие бортового преобразователя любого растительного сырья в двигательное топливо позволяет не только повысить экономичность и уменьшить зависимость от разных топливно-экономических кризисов, но и обеспечить выживание пассажиров во многих критических ситуациях. Выживаемости способствует и возможность параллельного подключения нескольких преобразователей топлива и генераторов, позволяющих также увеличить скорость на пересеченной местности при повышенной загрузке. Допустимость кратковременной перегрузки генератора до 200-250% обеспечивает дополнительную манёвренность на улицах. Применение унифицированного бытового электрогенератора в качестве силовой установки автобуса позволяет использовать автобус в качестве передвижной электростанции для электроснабжения жилья и бытовой техники, питания разного технологического электрооборудования, станков, устройств, приборов, и обеспечения ремонтных сварочных, электротермических, электрохимических и других работ. А также существенно упрощает вопрос замены электрогенератора любым другим однотипным.

Каждое из четырех ходовых колес автобуса имеет собственный встроенный электрический привод и управляемую по высоте и азимуту подвеску. Все колеса являются ведущими и управляемыми. Электрический привод обеспечивает автоматическое бесступенчатое переключение скоростей, высоконадежное безизносное торможение и рекуперацию части энергии на спусках. Азимутальный поворот колес на 360 градусов позволяет двигаться в любом направлении любым боком и разворачиваться с любым радиусом от нуля до бесконечности. Независимое управление подвески колёс позволяет менять клиренс и наклоны машины. Всё вместе обеспечивает максимальную проходимость и устойчивость на бездорожье и косогорах, и продолжение движения при отказе электродвигателей 2-х и даже, по хорошей дороге, 3-х из 4-х колес.

Задние дверцы и стенка кузова могут трансформироваться в продолжение кузова, обеспечивая перевозку более длинномерных грузов внутри кузова. Потолок и крыша кузова могут приподниматься и образовывать второй этаж, увеличивая внутренний объем кузова для размещения грузов или кроватей для отдыха. Легкие крупногабаритные грузы типа досок, соломы и т.п. могут крепиться снаружи на крыше кузова. Герметичность и объём нижней части-шасси и кузова обеспечивает плавучесть (непотопляемость) на воде или болоте при умеренном волнении. Бесступенчатость и прочность привода позволяют использовать автобус также в качестве мини-тягача, мини-трактора, самоходного шасси для размещения разных механизмов и оборудования. Электропривод колес может быть использован для комплектации другого хозяйственного оборудования. Высокая (наибольшая среди аналогов) проходимость аппарата обеспечивает в аварийных ситуациях возможность взаимной помощи, недоступной для аналогов.

Ожидаемый расход стандартного топлива на хорошей дороге не более 2-3 литров/100 км. Ожидаемая стоимость автобуса в серийном производстве не более 2-3 тысяч долларов.

Конструкция и технология доступны для многих предприятий машиностроения. Материалы недефицитны. Изготовление может быть налажено, например, на базе существующих предприятий путем заказов или выкупа и специализации части производственных мощностей.

Технология некритична, материалы недефицитны, устройства компактны и высокопроизводительны.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость нового транспорта в массовом применении в несколько раз меньше стоимости аналогов при большей экономичности в эксплуатации, что делает его вполне конкурентоспособным.

Потребителями могут выступить множество хозяйств во всем мире. Даже при дешёвой рекламе можно ожидать объемов потребления в миллиарды долларов.

24. Краткая характеристика многоцелевого экономичного малого воздушного транспорта с вертикальным взлётом-посадкой

Область применения: многоцелевой малый воздушный транспорт, преимущественно для поселений в удалённых и труднодоступных местностях.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность в дешёвом экономичном многоцелевом малом воздушном транспорте.

Это старая проблема эпизодического срочного (от нескольких минут до нескольких часов) транспортирования малого количества людей (1-3 человека) и/или грузов (100-200кг) на малые (5-50км) и средние (50-1000км) расстояния. Транспортирование больших количеств производит медлительный большой транспорт (автомобильный, железнодорожный, водный, воздушный) с огромными потерями времени не на само транспортирование, а на подготовку к нему и выход из него, осуществляемые при помощи того же малого транспорта. Но проблема малого транспортирования решается только частично разными видами малого транспорта. При наличии развитой сети автодорог обычно выручают немногочисленные легковые автомобили-такси. Но, например, по официальным данным порядка 70% мелких населенных пунктов России не имеют выхода к дорогам с твердым покрытием. Ещё хуже ситуация во многих других странах Азии, Африки, Америки. На бездорожье везде используются более медлительные и менее удобные трактора и гужевой транспорт. А полностью решить задачу могут только вообще не требующие дорог многочисленные малые летательные аппараты с вертикальным взлетом – вертолеты и конвертопланы, обладающие преимуществами вертикального взлета-посадки вертолетов и экономичностью горизонтального полета самолетов. По целому ряду причин (преимущественно политического характера) во всем мире разработкой объектов малой авиации, включая конвертопланы, занимались практически только любители-энтузиасты. С исчезновением этих причин появилась возможность развертывания транспортных систем аэротакси над огромными и непригодными или невыгодными для строительства автомобильных дорог гористо-болотистыми лесными и пустынными территориями Сибири, Дальнего Востока и Севера России, Канады, Индии, Китая, Средней Азии, Африки, Австралии и Южной Америки. Ориентировочная потребность в таких летательных аппаратах превышает потребность в легковых автомобилях в десятки и, не исключено, в сотни раз. Они способны существенно увеличить объем грузопассажирских перевозок, резко повысить эффективность работы всех спасательных, пожарных, аварийно-ремонтных, санитарно-медицинских, наблюдательных и почтовых служб. Но для этого они должны быть достаточно дешевыми, простыми, надежными, экономичными и безопасными. Три первых показателя связаны известной практически прямой зависимостью. Экономичность и безопасность определяются конкретной конструкцией двигателей и планеров. Допустимый уровень цены определяется установившейся структурой зарплат населения, которая меняется сравнительно медленно.

В последнее время в Интернете появилось много публикаций-свидетельств резкой активизации поисков технических решений для мини-авиации. Однако отсутствие сообщений о приемлемых результатах позволяет сделать вывод, что найденный десятилетия назад и удовлетворяющий всем требованиям комплект технических решений остается пока непревзойденным, если не единственным.

Основная цель решения: создание малого авиатранспорта для бытовых и хозяйственных нужд. Исходной целью решения было обеспечение транспортом автономных систем жизнеобеспечения небольших групп людей (типа «Эдом»).

Цель достигается применением дешёвого легкого конвертоплана с вертикальным взлётом-посадкой и экономичным горизонтальным полётом.

Краткая характеристика решения: Базовый вариант нового транспортного средства выполняется в виде лёгкого летательного аппарата по схеме четырехместного двухмоторного конвертоплана с двумя парами соосно вращающихся в противоположных направлениях тянущих винтов с управляемым шагом, размещенных вместе с двигателями на поворотных крыльях, и предназначен, в основном, для вертикального взлета-посадки со скоростью (+5)-(-0,1)м/с и горизонтального полета со скоростью (+400)-(-40)км/ч. Но предусмотрен и нештатный (включая аварийный) режим горизонтального взлета-посадки с посадочной скоростью около 100км/ч и взлетной – 150км/ч. Крейсерская скорость – 350км/ч. Предусмотрены также «автомобильный» режим перемещения аппарата по улицам населённых пунктов со сложенными крыльями со скоростью до 15-20км/ч, возможность нештатной (включая аварийную) вертикальной посадки в режиме авторотации винтов при остановке двигателей и возможность принудительного дистанционного управления, например, с наземного диспетчерского пункта.

Летательный аппарат имеет три двигателя внутреннего сгорания для обычных топлив – два основных полетных и один вспомогательный. Не исключён для больших городов вариант использования более безопасных и экологичных двигателей для вторичных топлив. Каждый полетный двигатель весом 30кг и мощностью 50кВт в экономичном режиме горизонтального полета и 100кВт в форсированном режиме вертикального взлета размещен на одном из крыльев и имеет встроенный автоматический редуктор и два соосных рабочих (пропеллерных) вала, вращающихся в противоположных направлениях. Вспомогательный двигатель мощностью до 5 кВт и весом до 30кг (с электрогенератором и аккумулятором) предназначен для перемещения аппарата по земле в «автомобильном» режиме и электропитания фар, оборудования, светосигнализации, освещения и т.п. Предусмотрены системы противообледенения, кондиционирования, блокировки винтов и отключения остановившегося двигателя. Расчетный «сухой» вес аппарата – до 200кг, взлетный вес – до 500-600кг. Размах развернутых крыльев (в полетном режиме) – до 8м, ширина аппарата со сложенными крыльями (в «автомобильном» режиме) – до 2м, длина фюзеляжа со сложенными крыльями – до 5м, высота аппарата со сложенными крыльями – до 1,9м. Две пары соосных винтов с управляемым шагом и диаметром 2,4м вращаются в противоположных направлениях. Винты вместе с двигателями и крылья поворачиваются на углы до 120о в вертикальной плоскости для обеспечения нужного режима полета и до 90о в горизонтальной плоскости (складываются) для обеспечения малогабаритного «автомобильного» режима.

Эффективность аппарата достигается через эффективность его элементов, совмещение их функций, резервирование. Отбирались технические решения, обеспечивающие максимальное уменьшение стоимости изготовления и эксплуатации при максимальной надежности, долговечности, безотказности, многофункциональности и т.п. Такие аппараты не требуют аэродромов. Их иногда называют аэротакси и летающими автомобилями. Но их конструкция может быть проще автомобильной, и стоимость, соответственно, меньше. Им не нужны дороги, аэродромы и спецсервис. Даже твердая посадочная площадка нужна не им, а грузам и пассажирам, так как аппараты должны быть плавающими по требованиям безопасности полетов над обводненной и заболоченной местностью. Грузоподъёмность больше «сухого» веса аппарата обеспечивает возможность взаимной полной эвакуации в аварийных ситуациях.

Дальность полета с 80кг топлива – 1400км, отсутствие пассажира (80кг) способно увеличить дальность еще на 1400км, что дает возможность надежной оперативной воздушной связи практически между любыми довольно удаленными населенными пунктами. Аппарат может перевозить 3-х пассажиров (кроме пилота) или 250кг груза. Установка маленькой лебёдки превращает аппарат в маленький летающий кран, пригодный для мелких грузоподъемных, монтажных и спасательных работ. Возможность безопасной посадки при выключенных двигателях смягчает проблему дистанционного диспетчерского управления.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость в массовом производстве равна стоимости дешевого автомобиля 3-5 тысяч долларов. Расход дешевого топлива 20-25кг/ч = 6-7кг/100км при скорости до 350км/час, что не хуже микролитражного автомобиля на хорошей дороге и делает аппарат вполне конкурентоспособным даже в густонаселённой местности с развитой сетью дорог. Для бездорожья и больших расстояний альтернативы и конкуренции просто нет. Материалы недефицитны. Технология доступна для большинства предприятий авиа- и автомобилестроения.

Потребителями могут выступить множество хозяйств во всем мире. Даже при дешёвой рекламе можно ожидать объемов потребления в миллиарды долларов.

25. Краткая характеристика дешёвых многоцелевых пожаробезопасных аэростатов и дирижаблей

Область применения: экономичный грузовой воздушный транспорт, преимущественно для труднодоступных местностей.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность в дешёвом экономичном грузовом воздушном транспорте для эпизодической перевозки большого количества людей и/или тяжёлых грузов при отсутствии дорог и аэродромов. Применение вертолётов для этих целей только частично решает задачу из-за повышенной стоимости самих машин и их эксплуатации, а также часто недостаточной дальности полёта и грузоподъёмности. А эпизодичность перевозок исключает строительство дорогостоящих дорог и аэродромов. Лучшим решением проблемы могло бы быть применение больших летательных аппаратов легче воздуха – наполненных гелием аэростатов и дирижаблей. Однако запасы и добыча гелия на Земле слишком ограничены, и он слишком дорог. Заменяющий его более дешёвый водород слишком горюч и взрывоопасен в кислородной атмосфере Земли, поэтому не может обеспечить даже основные потребности. А ещё более дешёвый метан развивает в два раза меньшую подъёмную силу при не меньшей опасности. Тихоходность и зависимость от погоды не создает значительных проблем при малых грузооборотах между практически автономными малыми поселениями.

Неплохое решение появилось с появлением невоспламеняющихся теплостойких тканей, позволяющих использовать в аппаратах-монгольфьерах довольно безопасные нагретые дымовые газы простых нагревающих устройств-горелок. Однако распределение дымовых газов по объёму оболочки не способствует использованию достаточно высоких температур из-за снижения экономичности при увеличении теплообмена через оболочку и даже возникновения опасности локального прогорания тканевой или, в несколько меньшей мере, тонкостенной металлической оболочки.

Устранение этого недостатка даёт возможность развертывания грузовых транспортных систем над огромными и непригодными или невыгодными для строительства наземных дорог гористо-болотистыми лесными и пустынными территориями Сибири, Дальнего Востока и Севера России, Канады, Индии, Китая, Средней Азии, Африки, Австралии и Южной Америки. Ориентировочная потребность в таких летательных аппаратах там сравнима с потребностью в грузовых автомобилях. Они способны существенно увеличить объем грузопассажирских перевозок. Но для этого они должны быть достаточно дешевыми, простыми, надежными, экономичными и безопасными.

В последнее время в Интернете появилось много публикаций-свидетельств резкой активизации поисков технических решений для воздухоплавания. Однако отсутствие сообщений о приемлемых результатах позволяет сделать вывод, что найденный десятилетия назад и удовлетворяющий всем требованиям комплект технических решений остается пока непревзойденным, если не единственным.

Основная цель решения: создание дешёвого экономичного безопасного грузового воздушного транспорта для перевозки большого количества людей и/или тяжёлых грузов при отсутствии дорог и аэродромов. Исходной целью решения было обеспечение крупнотоннажных грузоперевозок для труднодоступных поселений на базе автономных систем жизнеобеспечения типа «Эдом».

Цель достигается применением аппаратов легче воздуха – управляемых аэростатов и дирижаблей.

Краткая характеристика решения: Базовый вариант нового транспортного средства выполняется в виде классического летательного аппарата лёгче воздуха – управляемого аэростата или дирижабля обтекаемой формы, оборудованного лёгкими тепловыми двигателями, передней и задней парой пропеллеров, вращающихся соосно в противоположных направлениях, и рулями высоты и направления. Наполнителем оболочки, создающим подъёмную силу, служит нагретый газ, подогреваемый на старте мощными горелками, и в полёте – выхлопом двигателей.

Основные расчетные параметры базового варианта:

- взлетный вес, тонн - грузоподъёмность, тонн, не менее - габариты, куб.м - крейсерская скорость, км/час - суммарная мощность двигателей, кВт - расход топлива, л/100км - стоимость, тыс. долл., не более

- 10 - 5 - d16х80 - 108 - 650 - 180 - 100

Эффективность аппарата достигается через эффективность его элементов, совмещение их функций, резервирование. Отбирались технические решения, обеспечивающие максимальное уменьшение стоимости изготовления и эксплуатации при максимальной безопасности, надежности, долговечности, безотказности, многофункциональности и т.п. Таким аппаратам не нужны дороги, аэродромы и спецсервис. Нужна только достаточно твёрдая площадка для закрепления выдвижной посадочной штанги и противоветровых якорей-растяжек на случай длительной стоянки при ветре более 20м/с. Устойчивость пришвартованного аппарата при более слабом ветре может быть обеспечена без крепления ходовыми двигателями, пропеллерами и рулями. Высота посадочной штанги порядка 15м исключает случайное касание оболочки к наземным предметам и её разрушение. Наличие грузоподъёмной лебёдки превращает аппарат в 5-тонный летающий кран, пригодный для многих погрузочно-разгрузочных, монтажных и спасательных работ. Возможность безопасной посадки при выключенных двигателях смягчает проблему дистанционного диспетчерского управления. Потеря несущего газа не является проблемой. По пожарной безопасности новые аппараты близки к гелиевым и, как минимум, в 2-3 раза экономичнее обычных монгольфьеров. Грузоподъёмность больше «сухого» веса аппарата обеспечивает возможность взаимной помощи и полной эвакуации в аварийных ситуациях.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Ожидаемая стоимость в массовом производстве 50-100 тысяч долларов соизмерима со стоимостью грузового автомобиля равной грузоподъёмности. Расход дешёвого топлива 180кг/ч = 180кг/100км при скорости до 100км/час соизмерим с расходом такого же грузовика на хорошей дороге, что при большем удобстве погрузки-разгрузки и доставки делает аппарат вполне конкурентоспособным даже в густонаселённой местности с развитой сетью дорог. Для бездорожья же альтернативы и конкуренции просто нет. Материалы недефицитны. Технология доступна для многих предприятий машиностроения.

Потребителями могут выступить множество хозяйств во всем мире. Даже при дешёвой рекламе можно ожидать объемов потребления в миллиарды долларов.

26. Краткая характеристика воздушных подвесных дорог на основе привязных безопасных аэростатов для работ в труднодоступных местностях (горных, лесных, болотистых и т.п.);

Область применения: экономичный грузовой транспорт, преимущественно для работ в труднодоступных местностях.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность в дешёвом экономичном грузовом транспорте для работ в труднодоступных местностях (горных, лесных, болотистых и т.п.). Строительство дорогостоящих дорог и аэродромов там исключено. Применение вертолётов не решает задачу из-за повышенной стоимости самих вертолётов и их эксплуатации, а также недостаточной часто производительности и грузоподъёмности. Лучшим решением является использование подвесных дорог, канатных или рельсовых. Однако обычные подвесные дороги требуют недешёвых массивных опор, не подлежащих демонтажу и повторному использованию после исчерпания необходимости в данном месте, что часто снижает рентабельность таких дорог до недопустимого уровня. А засорение остатками опор использованной местности создаёт новую самостоятельную проблему.

Устранение этого недостатка дало бы возможность развертывания грузовых транспортных систем над огромными и непригодными или невыгодными для строительства наземных дорог гористо-болотистыми лесными и пустынными территориями Сибири, Дальнего Востока и Севера России, Канады, Индии, Китая, Средней Азии, Африки, Австралии и Южной Америки. Экономичный воздушный транспорт и, в частности, подвесные дороги позволили бы обжить эти территории, сделать пригодными для нормальной жизни миллиардов людей и освоить их бесполезные пока природные богатства. Но для этого они должны быть достаточно дешевыми, простыми, надежными, экономичными и безопасными.

В последнее время в Интернете появилось много публикаций-свидетельств активных поисков технических решений. Однако отсутствие сообщений о приемлемых результатах позволяет сделать вывод, что найденный десятилетия назад и удовлетворяющий всем требованиям комплект технических решений остается пока непревзойденным, если не единственным.

Основная цель решения: создание дешёвого экономичного безопасного грузового транспорта для работ в труднодоступных местностях (горных, лесных, болотистых и т.п.). Исходной целью решения было обеспечение крупнотоннажных грузоперевозок между труднодоступными поселениями на базе автономных систем жизнеобеспечения типа «Эдом» и горнодобывающими, лесоразрабатывающими, рыбоводческими и другими промыслами.

Цель достигается применением подвесных дорог с заякоренными аэростатами и дирижаблями в качестве опор.

Краткая характеристика решения: Базовый вариант нового транспортного средства выполняется в виде подвесной дороги, канатной или рельсовой, удерживаемой заякоренными управляемыми безопасными тепловыми аэростатами или дирижаблями по п.25 в качестве опор.

Наиболее дёшевы и экономичны сферические аэростаты. Однако они и наименее ветроустойчивы. Каплеобразные обтекаемые дирижабли – наоборот, более дорогие и менее экономичные, но более ветроустойчивые, способные как флюгер разворачиваться по ветру, уменьшая аэродинамическое сопротивление.

Якорями аэростата служат несколько тяжёлых блоков. Вес каждого не превышает подъёмную силу аэростата, а общий их вес существенно превышает сумму подъёмной силы и ожидаемой максимальной ветровой нагрузки. Общий вес и количество якорей-блоков, их размещение и прочность тросов, соединяющих их с аэростатом, выбираются в каждом конкретном случае из условия сохранения устойчивости аэростата-опоры при обрыве одного или нескольких тросов.

Перемещение аэростата-опоры на новую позицию осуществляется поочерёдным перемещением якорей, «перешагиванием» препятствий. В комплекте якорей имеется, по крайней мере, один, достаточно прочный якорь для забрасывания за первичный круг якорей и последующего перетягивания к нему всего круга. Другими якорями могут служить прочные энергоустановки, мастерские, склады, благоустроенные бытовки для рабочих. Размещение основных грузов внизу увеличивает полезную грузоподъёмность и экономичность дороги в целом. На аэростате размещаются только лёгкие стартовые горелки, лебёдки для балансирования и/или транспортировки грузов и обслуживающие их теплоэлектрогенераторы, смягчающие зависимость от наземной части.

Транспортировка грузов может осуществляться классическими способами в рельсовых или канатных вагонетках, как в случае дробленой руды или щепы, или на крючьях, как в случае негабаритных лёгких грузов типа вырванных с корнем деревьев. Транспортировка может осуществляться также безрельсовым эстафетным способом с неравномерным маятниковым движением грузов и/или аэростатов. Пропускная способность такой подвесной дороги-конвейера может достигать многих десятков тонн в час, что соизмеримо с пропускной способностью иных железных и автомобильных дорог.

Изначально, например, такие подвесные дороги-конвейеры планировались в конце 80-х годов прошлого века для горных лесных массивов Карпат. Предполагалось, что они соединят высотные лесоразработки с низинными автомобильными и железными дорогами. При этом привязные аэростаты должны были выполнять роль не только звеньев транспортной цепи, но и исполнительных механизмов, мощных подъёмных кранов для избирательной щадящей и корректирующей прополки лесов (вырывание сорных и больных деревьев с корнями и удаление в безопасные места для обработки), а также избирательной пересадки или уплотняющей подсадки саженцев более ценных пород в нужных местах. Это не только позволяло извлечь пользу из практически бесполезных сейчас горных лесов и безлесных полонин, но и окультурить их и сделать полезными для потомков. Попутно предполагалось освоение некоторых залежей полезных ископаемых. Карпатские планы были нарушены известными событиями. Но аналогичные планы подходят для множества других регионов.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость воздушных аэростатных подвесных дорог в массовом производстве меньше стоимости обычных с наземными опорами, а возможность их перемещения дополнительно многократно удешевляет использование, что ставит их вне конкуренции. Для многих же случаев альтернативы и конкуренции просто нет. Например, при строительстве дорог в местностях, непроходимых для наземной дорожно-строительной техники. Материалы недефицитны. Технология доступна для многих предприятий машиностроения.

Ориентировочная потребность в таких дорогах может превышать потребность в обычных. Потребителями могут выступить множество хозяйств во всем мире. Даже при дешёвой рекламе можно ожидать объемов потребления в миллиарды долларов.

27. Краткая характеристика суперпресса с усилием в сотни тысяч тонн

Область применения: машиностроение, преимущественно тяжёлое, авиа- и судостроение, прессовое оборудование,

Краткая характеристика проблемы: машиностроение сегодня немыслимо без процессов прессования. Прессы способны вырубать, формовать, править и наклепывать сложнейшие металлические детали в холодном и горячем состоянии и в большом количестве за считанные минуты и секунды. Никакие роботизированные системы равной стоимости не могут сравниться с прессом по производительности даже в принципе. Он сам себе система. И ни одна система не сможет обойтись без прессов при необходимости изготовить некоторые детали. Германия вступила во вторую мировую с прессами на 30 тысяч тонн. США после войны построили прессы на 60 тысяч тонн. Хрущёв распорядился строить пресс на 75 тысяч тонн. Американцы ответили решением построить 90-тысячник. Прошли годы. И в начале 70-х годов ХХ века президент Франции Жискар д’Эстен лично встречал советских строителей, прибывших собирать один из трех разработанных в СССР 75-тысячетонных прессов. А Франции был продан даже не пресс, а только проект и специальные станки, которые потом ползали по поверхности огромных тысячетонных нетранспортабельных деталей и удаляли лишний металл. Под этот пресс во Франции был построен целый город со сталелитейным производством и многотысячным населением. Два семидесятипятитысячника остались в России. А США свой девяностотысячный пресс еще строят. Сейчас, во многом благодаря своим суперпрессам, только три страны в мире – Россия, США и Франция, могут строить летающие гиганты «Русланы», «Мрии», «Боинги», А-310. Остальные могут только наблюдать. Причина: многие легкие и прочные авиационные титаномагниевые и другие сплавы требуют упрочняющего и стабилизирующего наклёпа при давлениях в десятки килограммов на квадратный миллиметр. Это вроде бы немного, но это – десятки тысяч тонн на квадратный метр, и для изготовления многометровых авиационных деталей даже таких суперпрессов часто недостаточно.

Основной недостаток традиционной конструкции прессов, затормозивший рост их мощности, – недостаточная жёсткость и неустойчивость движения поршней в цилиндрах. При таких усилиях и неизбежных (плановых по технологии) перекосах поршню становится одинаково, что штамповать – деталь, собственный цилиндр с уплотнениями или станины. Да и детали таких прессов нетранспортабельны. Такие суперпрессы можно строить только рядом с крупными сталелитейными печами. Серьезный ремонт, модернизация и, тем более, перемещение – невозможны в принципе. Не намного меньшей проблемой является упругость высоконагруженных деталей, в первую очередь, рабочей жидкости в главных цилиндрах.

Основная цель решения: создание устойчивых суперпрессов с усилием в сотни тысяч тонн, изготовляемых вдали от мест сборки и транспортируемых по частям существующим железнодорожным, автомобильным, водным и/или воздушным транспортом.

Цель достигается применением более дешёвой технологичной сборно-разборной конструкции с повышенной устойчивостью движения силовых деталей за счёт глубоких (жёстких) отрицательных обратных связей.

Краткая характеристика решения: прессы нового типа можно изготовлять где угодно, перевозить, монтировать, ремонтировать и демонтировать тоже где угодно, так как их детали транспортабельны (вес самых крупных может не превышать 50-60 тонн). Движение деталей стабильно и саморазрушение исключено, что позволяет снять все прежние проблемы и изготовлять прессы с усилием в несколько сотен тысяч тонн (при усилиях в миллионы тонн проявляются другие ограничения). Такие усилия пригодны не только для тяжёлого авиастроения, но и для легкого судостроения. Поэтому потенциальными потребителями новых суперпрессов могут выступить многие развитые и развивающиеся приморские страны, начиная с Китая, Индии, Бразилии, Англии, Франции, Италии, Греции, Индонезии, Австралии и других. Изготовлять крупнотоннажные стальные заготовки и детали прессов можно на огромных недогруженных сейчас литейных и обрабатывающих мощностях России и Украины без нарушения текущих планов аналогичных производств стран-потребителей. Кроме того, новая конструкция позволяет изготовление параметрических рядов однотипных прессов меньшей мощности из значительно унифицированных деталей (в отличие от существующих прессов).

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость: при цене одного комплекта заготовок в сто миллионов евро изготовление прессов может быть уже достаточно выгодным (расчетный вес одного комплекта стальных заготовок меньше ста тысяч тонн, а продажная цена одного комплекта пресса может превышать и миллиард евро). Материалы недефицитны. Технология доступна для большинства предприятий тяжелого машиностроения.

28. Краткая характеристика стойких композитных оболочечных материалов для оболочек, обшивок, кровель, труб

Область применения: машиностроение, строительство, оболочки и обшивки,

Краткая характеристика проблемы: существует проблема долговечности, механической прочности и химической стойкости множества тонких оболочек в строительстве и машиностроении. Неприятно быстро разрушаются коррозией стальные водопроводные, газопроводные и канализационные трубы, крыши жилищ, оболочки, обшивки и другие элементы машин и сооружений, принося множество неприятностей и, зачастую, бед. Для их предотвращения применяются многие способы и материалы. Например, покрывают поверхность коррозирующей дешевой стали тонкими слоями более дорогих материалов типа цинка, хрома, никеля, алюминия, стеклоэмалей и различных лакокрасочных покрытий на органической связке. Но любые покрытия исходного материала нарушаются при изготовлении изделий в местах резки и при эксплуатации в местах царапин. Любые покрытия изделий после изготовления нарушаются в местах трещин и царапин. И любые (даже малые одиночные локальные) разрез, царапина, трещина или прокол делают иногда абсолютно бесполезным любое дорогостоящее покрытие всего изделия, если изделие выходит из строя из-за точечной коррозии. В таких случаях выход только один – делать всё изделие из коррозионно-стойкого материала. А это не всегда сочетается с механической прочностью, лёгкостью и, самое главное, с приемлемой стоимостью.

Основная цель решения: создание дешёвого тонкостенного оболочечного материала, более долговечного, чем сталь.

Цель достигается применением композитов.

Краткая характеристика решения: новый композитный материал может быть использован для изготовления сравнительно тонкостенных (0,1-0,3 мм) оболочек в машиностроении и строительстве, например, труб и листов со сроком службы 100 и более лет для замены менее долговечных (несколько лет) стальных водопроводных, газовых и канализационных труб, кровель, гигиеничной, декоративной и теплоизоляционной обшивки и облицовки машин и зданий. Механическая прочность композита может быть доведена до уровня высокопрочной стали, и труба со стенками указанной толщины может быть прочнее и/или легче в несколько раз заменяемой стальной. Жаростойкость может быть доведена до1000-1500оС. Химическая стойкость может быть доведена до уровня стойкости стекол при трещиностойкости металлов. Блеск поверхности может быть доведен до уровня зеркального разных цветовых оттенков. Для резки и пробивки такого тонколистового композита достаточно обычного ручного плазменного резака мощностью от 2 до 10 кВт. Может быть изготовлен и более мягкий коррозионно-стойкий композит, пригодный для раскроя и резки обычными механическими инструментами.

Проработаны ключевые технические решения (технология, состав и структура материалов), проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость Расчетная стоимость композитной кровли, облицовки или трубы соизмерима с розничной ценой аналогичной оцинкованной стальной.

Исходные материалы недефицитны. Технология доступна. Спрос на новые материалы трудно оценить точно из-за чрезвычайной массовости и разнообразия потенциальных применений. Но исчисление в любом случае должно вестись в миллиардах евро и долларов.

29. Краткая характеристика параметрического ряда дешёвых универсальных унифицированных манипуляторов для роботов и автоматов

Область применения: машиностроение, промышленное роботостроение.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность в дешёвых надёжных и точных универсальных унифицированных манипуляторах для роботов и автоматов разных размеров и назначения. Манипуляторы всех существующих роботов конструктивно не унифицированы и функционально не универсальны, что снижает ремонтопригодность, сужает и удорожает применение промышленных роботов и роботизированных систем.

Основная цель решения: создание дешёвых унифицированных универсальных манипуляторов для роботов и автоматов разного назначения и размеров.

Основное средство достижения цели: применение параметрического ряда унифицированных деталей и узлов, пригодных для сборки универсальных манипуляторов разных размеров от миллиметров до десятков метров и усилием от миллиграммов до десятков тонн.

Краткая характеристика решения: исходя из возможных условий работы промышленных роботов и роботизированных систем, разработана концепция параметрического ряда унифицированных деталей и узлов, пригодных для быстрой роботизированной сборки и ремонта универсальных манипуляторов и систем заданных размеров и силы. Разработаны базовые конструкции силовых коленно-локтевых суставов с двумя-тремя степенями свободы в полном сферическом угле и силовых конусных (пирамидальных) труб-удлинителей разных длин и поперечных сечений. Выбранная конструкция позволяет собирать руки (ноги) с любым количеством суставов и обеспечивать доступ к любой точке пространства на расстоянии вытянутой руки многими способами, что особенно важно в нештатных ситуациях для самосохранения и самообслуживания.

Суставы герметичны для повышения долговечности в агрессивных средах (абразивных, электропроводных, коррозионных) и имеют программируемые контроллеры, безинерционные датчики положения и импульсный электропривод, обеспечивающий приемлемо ускоренные и быстрые движения. Корпуса суставов имеют устройства быстрого (доли минуты) и прочного соединения-разъединения с трубами-удлинителями.

Трубы на концах имеют ответные устройства соединения-разъединения с суставами, преимущественно разных размеров. Также имеют внутренние и/или внешние рёбра жёсткости и проводку управления суставами. Жесткость лёгких круглых труб может дополнительно увеличиваться повышенным давлением внутри них (воздуха, другого газа или диэлектрической жидкости). Дополнительное управление суставами может быть беспроводным или многопроводным. Внутренние полости труб могут при необходимости использоваться для размещения ЗИП, энергоносителей и т.п. На поверхности труб и суставов могут быть предусмотрены места для крепления навесных устройств (телекамер, инструментов и т.п.). Некоторые трубы могут быть и телескопическими (раздвижными).

Меняя простые дешёвые трубы при одних и тех же суставах можно быстро и существенно менять конфигурацию манипуляторов, удлинять и укорачивать руки и ноги, увеличивая и уменьшая усилия и скорости движения (момент силы, угловые скорости и ускорения определяются суставом и остаются постоянными при замене трубы). Независимость манипуляторов обеспечивает возможность индивидуального программного управления манипуляторами с любого обычного и/или специализированного компьютера и простого создания многоруких и многоногих роботов и гибких роботизированных технологических линий любой сложности на любых несущих основаниях.

Наличие дешёвых многоруких и многоногих роботов, агрегатируемых прямо на рабочих местах, может существенно упростить любое производство (машиностроительное, горнодобывающее, сельскохозяйственное). Естественно, при упрощении людьми своих отношений. Тогда для роботов будет достаточно известных законов робототехники Азимова.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость изготовления и применения унифицированных манипуляторов в серийном производстве на порядки ниже, чем известных аналогов.

Материалы недефицитны. Технология доступна для большинства машиностроительных предприятий. Спрос на такие манипуляторы трудно оценить точно из-за чрезвычайной массовости и разнообразия потенциальных применений и малодоступности информации о них. Но исчисление в любом случае должно вестись в миллиардах евро и долларов.

30. Краткая характеристика перестраиваемых пространственно и спектрально селективных малошумящих фотонных усилителей для дальней и/или экономичной лазерной связи и локации

Область применения: машиностроение, фотоника, лазерная связь и локация.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность в малошумящих усилителях для дальней и/или экономичной перспективной лазерной связи и локации. Дальность связи увеличивается прямо пропорционально корню квадратному из соотношения мощности принимаемого сигнала и шума приёмника (соотношения сигнал/шум), а дальность локации – пропорционально корню четвертой степени. Основным источником шума считаются входные цепи электронных усилителей – порядка 10-11Вт/Гц½ при нормальных условиях, тогда как собственных шумы, например, кремниевых pin-фотодиодов на 2-3 порядка меньше. Выход видится в применении фотонных (квантовых, лазерных) усилителей, теоретически способных усилить входной оптический сигнал на 8 порядков (до уровня квантовых шумов), что увеличило бы дальность локации на 2 порядка и связи – на 4 порядка (100 и 10000 раз) при том же излучаемом сигнале. Если принять, что дальность действия обычных бортовых авиационных лазерных локаторов мощностью в десятки мегаватт в верхних слоях атмосферы составляет сотни километров, то применение фотонных усилителей увеличило бы дальность локации с теми же лазерами до десятков тысяч километров, а дальность связи – до сотен миллионов километров. То есть, имеющееся сейчас бортовое оборудование могло бы обеспечить даже межпланетную связь между внутренними планетами солнечной системы. На меньших расстояниях можно было бы применять соответственно более дешёвое и экономичное менее мощное и более компактное оборудование. Однако существующие усилители сравнительно дороги и габаритны из-за сложности достижения необходимых высоких коэффициентов усиления.

Основная цель решения: создание более компактных малошумящих усилителей для дальней и/или экономичной лазерной связи и локации.

Основное средство достижения цели: применение перестраиваемых пространственно и спектрально селективных фотонных (квантовых) усилителей

Краткая характеристика решения: разработана принципиальная схема фотонного усилителя, более компактного и более экономичного по сравнению с известными. Достижимые малые габариты и экономичность облегчают создание малых устройств лазерной связи и локации и их использование человеком (переносных, карманных) и/или мини-роботами и малым транспортом. Облегчается возможность быстрого электронного управления амплитудно-частотными, спектральными и пространственно-координатными характеристиками многоканальных (многолучевых) устройств связи и локации. Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость изготовления и применения разработанного усилителя в серийном производстве в несколько раз ниже, чем аналогов. Материалы недефицитны. Технологии проще. Спрос на новые изделия трудно оценить точно из-за разнообразия потенциальных применений и малодоступности информации о них.

31. Краткая характеристика малошумящего высокочастотного фотоприемника для средней ИК области

Область применения: машиностроение, оптоэлектроника, лазерная связь и локация.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность в малошумящих высокочастотных фотоприемниках для средней ИК-области.

Известны фотоприёмники для приёма инфракрасного излучения в ближней (0,74-2,5 мкм) и средней (2,5-50 мкм) ИК-областях. В ближней и начале средней ИК-области (до 5 мкм) обычно используются неохлаждаемые и охлаждаемые полупроводниковые фотоприёмники на базе p-n переходов, обладающие сравнительно хорошими амплитудно-частотными, пороговыми и надёжностными характеристиками (шумами, долговечностью и стабильностью величины, линейности и граничной частоты чувствительности). Для приёма излучения с большей длиной волны обычно используются фоторезисторы со значительно худшими всеми характеристиками, что существенно сужает применение устройств с их использованием. Это обусловлено различием механизмов поглощения ИК волн и генерации и рекомбинации носителей тока в материалах этих структур и нестабильностью самих материалов. Например, некоторые охлаждаемые приборы на основе непрерывных ртутьсодержащих кристаллических твёрдых растворов неприемлемо быстро деградируют даже при хранении при комнатной температуре.

Основная цель решения: создание более стабильных высокочастотных фотоприемников для средней ИК-области.

Цель достигается использованием другой конструкции фотоприёмников из других, более стабильных, материалов.

Краткая характеристика решения: разработана конструкция и технология стабильных высокочастотных фотоприемников для средней ИК-области. Фотоприёмники обладают приемлемо линейной чувствительностью до десятков А/Вт в диапазоне до единиц Вт/см2, порогом чувствительности ниже 1пВт/Гц½ при азотных температурах, граничной частотой до нескольких ГГц, не уступают кремниевым фотодиодам по надёжности, долговечности и сохраняемости в диапазоне температур 50-350 К, что на порядки превышает параметры известных функциональных аналогов.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость изготовления и применения новых ИК фотоприёмников в серийном производстве в несколько раз ниже, чем аналогов.

Материалы недефицитны. Технология типична для электронной промышленности. Спрос на новые изделия трудно оценить точно из-за разнообразия потенциальных применений и малодоступности информации о них.

32. Краткая характеристика дешёвого лазерного локатора ближнего действия

Область применения: машиностроение, роботостроение, транспорт.

Краткая характеристика проблемы: существует потребность в дешёвых надёжных и точных лазерных локаторах ближнего действия (единицы, десятки и сотни метров) преимущественно для наземного и надводного транспорта и промышленных роботов. Применение для этих целей обычных (для больших расстояний) импульсных лазерных локаторов ограничено большой скоростью света (300 тысяч км/с) и низким быстродействием лучших дорогих излучающих лазеров (единицы наносекунд) и фотоприёмников (единицы гигагерц). Погрешность измерения дальности при этом составляет десятки сантиметров и метры. Не лучше и погрешность измерения дальности ультразвуковыми эхолокаторами из-за низкого быстродействия механических звукоприёмников-микрофонов (единицы килогерц) при лучшей скорости волн (300 м/с). Да и надёжность менее защищённых от окружающей среды чувствительных к ней микрофонов значительно хуже надёжности оптоэлектроники, механически изолированной от среды.

Для меньших расстояний более пригодны угловые бинокулярные дальномеры, измеряющие углы между направлениями на объект с разных точек зрения. Но их погрешность увеличивается с ростом расстояния, часто до недопустимой величины уже на расстояниях в десятки метров.

Основная цель решения: создание дешёвых надёжных и более точных лазерных локаторов ближнего действия (единицы и десятки метров).

Цель достигается использованием другой конструкции локаторов

Краткая характеристика решения: разработана конструкция и технология дешёвых надёжных и точных лазерных локаторов ближнего действия (единицы, десятки и сотни метров). Погрешность измерения дальности может быть не больше нескольких сантиметров на дальности от долей метра до километров, что во многих случаях вполне приемлемо, например, для уменьшения с помощью откидных демпферов последствий наезда автомобиля или робота на близкое препятствие. Точность измерения и частота импульсов могут меняться от нуля до десятков килогерц, что обеспечивает автонастройки измерений и их частоту. Например, при скорости сближения 300 м/с расстояние будет контролироваться через каждые 5-10см, что позволит частично прогнозировать поведение встречного объёкта и планировать поведение защитных устройств.

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость изготовления и применения новых локаторов близкого действия в серийном производстве ниже, чем аналогов, при более высокой точности и надёжности.

Материалы недефицитны. Технология доступна для большинства предприятий электронного приборостроения. Спрос на локаторы трудно оценить точно из-за массовости и разнообразия потенциальных применений.

33. Краткая характеристика ряда простых технологических процессов и оборудования для малых мастерских

Область применения: машиностроение, малые и домашние хозяйства и мастерские.

Краткая характеристика проблемы: существует неудовлетворённая потребность в простых и дешёвых технологических процессах и оборудовании, в первую очередь, для малых мастерских широкого профиля, обслуживающих малые и домашние хозяйства. Основная проблема таких мастерских заключается в необходимости постоянной готовности к выполнению множества срочных разнородных работ для поддержания жизнеспособности обслуживаемого хозяйства. Широта ассортимента и эпизодичность большинства работ не способствуют использованию высокопроизводительного узкоспециализированного оборудования и технологических процессов, применяемых в большой промышленности, из-за слишком большого необходимого ассортимента такого оборудования и, соответственно, слишком больших для большинства малых хозяйств замораживаемых капитальных вложений.

Единственным выходом представляется применение максимально универсального оборудования и технологических процессов, способных уменьшить перечень необходимых процессов и оборудования и, соответственно, капиталовложений до приемлемого уровня. Такие процессы и оборудование обычно не применяются в большой промышленности из-за меньшей производительности и/или неудобств сочетания с другим применяемым высокопроизводительным узкоспециализированным оборудованием и, поэтому, менее распространены и менее известны. Но, в принципе, большинство из них известно в той или иной форме и степени.

Основная цель решения: обеспечение необходимым оборудованием мастерских, в первую очередь, малых мастерских широкого профиля, обслуживающих удалённые малые и домашние хозяйства.

Цель достигается использованием комплекта известных и новых многоцелевых технологических процессов и оборудования.

Краткая характеристика решения: подобран и проработан ряд простых и дешёвых технологических процессов и оборудования для малых мастерских широкого профиля, обслуживающих малые и домашние хозяйства. Исходной целью решения было повышение автономности поселений на базе автономных систем жизнеобеспечения типа «Эдом».

Базовых комплект включает процессы и оборудование грубой и точной размерной, термической и гальванической обработки мелких и крупных деталей любой формы из металлических сплавов любой прочности и диэлектриков (стёкол, керамики, пластмасс). Комплект достаточен для обеспечения с его помощью возможности любого его расширения-наращивания и усовершенствования-развития при наличии достаточных внешних ресурсов (природного сырья, энергии и информации).

Проработаны ключевые технические решения, проведены предварительные патентные исследования на патентную чистоту и патентоспособность. Патентование имеет смысл только после принятия решения о начале финансирования.

Стоимость изготовления и применения нового оборудования в серийном производстве ниже, чем аналогов, при более высокой универсальности и надёжности.

Материалы недефицитны. Технология доступна для большинства машиностроительных предприятий. Спрос на оборудование трудно оценить точно из-за чрезвычайной массовости и разнообразия потенциальных применений.

Впервые открыто опубликовано 23.03.2009 на http://www.worldphysics.narod.ru/23.html Данилюк А.И. Краткая характеристика группы технических решений мировых ресурсных проблем