Лучшие изобретения российских школьников: от автоматизированного парового двигателя до бытового ветрогенератора

В Санкт-Петербурге подвели итоги конкурса молодёжных научно-исследовательских проектов «Школьная премьер-лига». Более 400 старшеклассников со всей России приехали в Горный университет, чтобы представить научному сообществу собственные изобретения в области эффективного недропользования. На что сегодня способны молодые умы?

Часто можно услышать о том, что современное школьное образование несопоставимо по уровню с тем, что было во времена СССР и, мягко говоря, оставляет желать лучшего. Упрощение учебных программ и их зацикленность на подготовке к ЕГЭ; падение престижа стратегически важных для страны инженерных профессий; тотальное снижение проходных баллов даже в топовых вузах, что отразилось в качестве студентов. Эти и другие проблемы позволяют усомниться в возможности появления будущих «Ломоносовых», «Капиц» и «Лобачевских» в рамках текущей стратегии развития ответственных за образование министерств. Однако нет правил без исключений. На выявление одаренной молодежи, обладающей высоким уровнем развития лидерских качеств и профессиональных компетенций как раз направлен конкурс «Школьная премьем-лига», который проводится под эгидой Комиссии РФ по делам ЮНЕСКО на базе Горного университета.

Ученик лицея №38 Нижнего Новогорода Роман Якунин со своей работой стал победителем в секции «Современная энергетика». В отличие от известной шведской экоактивистки Греты Тумберг, обвинившей в 2019 году на саммите ООН политиков в том, что они «отняли у ее поколения мечты и беззаботное детство» своим игнорированием проблем изменения климата, молодой человек предпочитает словам дело. Он презентовал функциональную модель ветрогенератора.

«Мне с детства была интересна альтернативная энергетика. Я много читал и слушал на эту тему, ездил в Ульяновск для знакомства с реализованным там ветропарком, пробовал придумывать различные приспособления для дома и сада. В итоге родилась идея создания трехлопастной установки для частного использования, которую каждый человек может поставить у себя во дворе и вырабатывать электричество с помощью энергии ветра. За помощью я обратился к моему учителю физики, который впоследствии стал научным руководителем. Предельная высота ветряка пока ограничена тремя метрами, и его мощности с лихвой хватит на то, чтобы обеспечить энергией, например, холодильник, но в перспективе я планирую увеличить масштабы и повысить качественные характеристики. С помощью подбора мотора и лопастей возможно будет регулировать его эффективность», – рассказал Роман, который рассчитывает стать инженером-конструктором.

Научной новизной проекта он называет систему сбора статистических данных. То есть помимо изготовления самой установки, юноша написал соответствующую программу и создал мобильное приложение. Система контроля позволяет удаленно отслеживать работу аппарата (скорость ветра, скорость вращения, генерируемую мощность и так далее) и отправляет данные на телефон. В реальном времени условный пользователь может проследить, какую мощность он получает и тратит.

Над вопросом потребления электроэнергии задумались и ученицы гимназии №1 города Ковров Владимирской области Наталья и Светлана Пронины. Их проект по оптимизации «умной» парковочной зоны победил в секции «Интеллектуальное горное производство, охрана труда и промышленная безопасность, прикладная геология, строительство».

«Реализация нашей идеи позволит улучшить экологическую обстановку в городах, сократить расходы на рециркуляцию воздуха в закрытых парковках, а также экономить время и денежные средства водителей. Мы предлагаем целый комплекс решений: подсвечивать места световыми индикаторами, чтобы издалека определять их занятость, выводить на специальное табло количество свободных мест, при помощи созданного нами мобильного приложения удаленно бронировать незанятые места по qr-коду. Кроме того, проект поможет экономить электроэнергию благодаря использованию инфракрасных датчиков, которые меняют яркость освещения парковки при фиксации движения», – презентовала идею Светлана.

По словам Натальи, такие конкурсы дают возможность получить опыт участия в крупных научных форумах, прокачать такие навыки как ораторское мастерство и презентация собственных проектов, а также познакомиться с единомышленниками.

Максим Мавряшкин из Предуниверсария НИЯУ МИФИ при выборе направления исследования ориентировался на реальную задачу, остро стоящую перед целом рядом отраслей – проблему импортозамещения. Он создал установку для измерения объема тел сложной геометрической формы.

«Подобные установки не производятся в России, а приобретение и обслуживание зарубежных аналогов на территории нашей страны сейчас затруднено, да и стоимость их будет крайне высока. При этом оборудование этого типа необходимо ключевым отраслям экономики – металлургии, военно-промышленному комплексу, атомной промышленности. Поэтому главной целью моего проекта была разработка конструкторского решения из произведенных в РФ комплектующих с собственным программным продуктом и понятным интерфейсом, в несколько раз более дешевого, чем импортные варианты», – объясняет Максим.

Конечно, уровень поставленной задачи далек от школьной программы по физики. Для осуществления задуманного молодой человек разработал схему пикнометра из двух камер и соединяющей их трубки, оснащенной электромагнитными клапанами и датчиками давления. Одна часть деталей была изготовлена специально на токарном станке, другая – выбрана из ассортимента отечественных поставщиков. Затем юноша написал программу, позволившую управлять рабочей моделью.

В качестве наполнения он предложил использовать гелий. Аргументом в пользу газа, а не воды стало наличие материалов, которые разлагаются или взрываются от нее (например, натрий), а также материалов с большой пористостью (то есть поверхностное натяжения не даст воде проникнуть в мелкие поры в отличие от газа).

«МИФИ, структурным подразделением которого является мой лицей, входит в сообщество вузов – Консорциум «Недра». Ректору университета пришло приглашение к участию в форуме. И вот я здесь, рассчитываю на новые знакомства для будущего сотрудничества!» – резюмирует Максим.

Не менее интересное изобретение было признано лучшим в секции «Машиностроение и инновации в автомобильной отрасли». Одиннадцатиклассник из Нижнего Новгорода Андрей Харламов представил на суд жюри автоматизированную систему управления для парового двигателя на базе микропроцессора Arduino. Оригинальной является как сама идея, так и ее реализация – изучение возможностей автоматизации на примере машины, которая была создана в XVII веке и наибольшей актуальности достигла в XIX веке, пока не оказалась вытеснена двигателями внутреннего сгорания. Таким образом, речь идет о работе чисто экспериментального характера.

«Как устроен паровой двигатель? В зависимости от того, в каком положении находится маховик, золотник открывает те или иные клапаны. Я все это убрал и установил четыре электромагнитных клапана, и теперь благодаря тому, что мы знаем с помощью датчиков в каком положении находится поршень, можем понимать, какие клапаны необходимо открывать. Продемонстрировав результативность установки подобных решений на ретро-моделе, в перспективе я хотел бы заниматься разработкой программ внедрения автоматизированной системы в действующие станки и механизмы. Это будет востребовано еще долгие годы», – уверен Андрей.

Со своим изобретением он уже успел поучаствовать в ряде тематических конкурсов, однако впервые столкнулся с таким уровнем организации.

«До этого в качестве жюри выступали преимущественно школьные учителя физики, здесь же мы общались с профессорами и аспирантами узкопрофильных кафедр, которые могут помочь советом по поводу будущей научной работы. Участие в таких мероприятиях дает понимание того, куда можно поступить после одиннадцатого класса, и что может дать тот или иной вуз своим студентам. Кроме того, они дают бонусы, которые можно использовать при поступлении», – объяснил Андрей Харламов.

Так, все победители состязания получили возможность принять участие в программе «Лидер школы», также проводимой Санкт-Петербургским горным университетом. Данный конкурс предусматривает получение гранта на компенсацию проезда в город на Неве, доплаты к стипендиям и возможность приоритетного выбора места в общежитиях. Кроме того, финалисты получили целевой образовательный грант в размере 100 тысяч рублей каждому с правом его использовании при успешном окончании первого семестра обучения.

Приемная кампания 2022 года по всей стране показала перекос интереса абитуриентов в сторону гуманитарных вузов и факультетов. В такой ситуации особенно важна популяризация технического образования уже на уровне школы, ведь вопросами развития минерально-сырьевого комплекса страны, строительства и модернизации производств, снижения антропогенной нагрузки на экосистемы и формирования комфортной городской среды занимаются инженеры, конструкторы, проектировщики и технологи, а не дизайнеры с филологами. А значит, особое значение приобретают такие конкурсы как «Школьная премьер-лига», которая с этого года станет неотъемлемой частью известного Международного студенческого форума «Актуальные проблемы недропользования».

Источник: forpost-sz.ru