Путь к изобретательству
Уже в раннем детстве у меня было желание знать всё, изучать и исследовать живое и неживое. Лет с пяти я отлично дружила с интернетом, где искала информацию о том, какой ток в розетке и подобных вещах. В школе (я учусь в лицее № 1 города Ачинска) мой интерес к техническим штучкам только рос, поэтому я прошла отбор в профильный инженерно-технологический класс с углубленным изучением точных наук и факультативными занятиями по робототехнике.
Вскоре наш преподаватель физики Тимофей Николаевич Протасов завлек меня в прекрасный кружок радиотехники и электроники, и это во многом определило круг моих основных интересов. Я могу показать класс, как работать паяльником, а если меня спрашивают, чем я увлекаюсь, то я отвечаю: «Резисторами». Не все понимают такое хобби, но я очень благодарна Тимофею Николаевичу за то, что он уловил мою суть и помог понять, что бы мне хотелось изучать больше всего.
Помимо учебы, в лицее мы занимаемся проектной деятельностью. Один из своих проектов я посвятила сравнению электродвигателя, работающего на постоянном токе, с обычным двигателем внутреннего сгорания. Исследование проводилось совместно с научным руководителем, преподавателем Ачинского филиала Красноярского аграрного университета Николаем Николаевичем Косыревым.
В лабораторных условиях мы рассчитывали и сравнивали с помощью определенной методики технические характеристики обоих двигателей и пришли к выводу, что крутящий момент при должной работе у электрического варианта может быть даже больше, чем у двигателя внутреннего сгорания. Соответственно, экологически чистые альтернативные двигатели имеют высокие перспективы использования, в том числе в России.
С этим проектом я впоследствии поехала в Москву, на Всероссийский конкурс «Шаги в науку», где получила диплом лауреата третьей степени, а также одержала победу на конкурсе краевого молодежного форума «Научно-технический потенциал Сибири». В настоящее время есть идея продолжить это исследование и проверить возможность установки двигателя от электромобиля Nissan Leaf на машину отечественной марки.
Также с напарником из лицея мы работали над проектом по изучению простейших униполярных двигателей, рассматривали характеристики таких двигателей и определяли возможности их практического применения. До этого мало кто изучал, есть ли у них вообще будущее и стоит ли их развивать.
Оба этих проекта напрямую связаны с темой экологии и вопросами загрязнения окружающей среды, которые меня волнуют. И это не только проблема загрязнения от выхлопных газов в результате механической работы двигателей, но и от работы заводов или сжигания топлива на угольных теплостанциях. Считаю, что эти проблемы можно и нужно решать разными способами и в будущем я бы хотела быть к этому причастна.
Модуль для забора проб воды
В 2020 году в Ачинске заработал детский технопарк «Кванториум», который открыл для меня новые возможности. Я выбрала для себя направление изучения беспилотных летательных систем («Аэроквантум») и занимаюсь там с самого открытия технопарка. Поскольку у меня есть проектная база, полученная в лицее, в первый же год обучения в «Кванториуме» я начала работать над собственным проектом — модулем для забора проб воды.
С этим изобретением вышла интересная история: сначала возникла примерная идея устройства, а вскоре мы оказались на экскурсии в центре лабораторных исследований в Ачинске, где нам рассказали, что пробы воды из водоемов для последующего анализа до сих пор в основном забирают ручным методом. Бригада из нескольких человек выезжает на точку, сплавляется на лодке, что долго, трудозатратно и не всегда комфортно из-за погодных условий.
Более того, бывают ситуации, когда нужно забрать воду из удаленных мест, для чего приходится использовать вертолет, а это очень дорого. Моя же идея как раз в том, чтобы упростить работу гидроэкологов и снизить риски при заборе проб в труднодоступных водоемах.
Предварительно был создан проектный план будущего модуля, который я отправила на конкурс юных техников-изобретателей Енисейской Сибири. На конкурсе удалось выиграть грант, и на эти средства был сделан первый прототип. Модуль представляет собой корпусное устройство, которое крепится на квадрокоптер, вместе с ним перемещается по воздуху до нужной точки и опускается на воду. Он оснащен двумя датчиками поплавкового типа, которые срабатывают при погружении в водоем.
Далее микроконтроллер, который является, по сути, «мозгами» устройства, передает сигнал на опускание в воду трубки и запуск насоса для забора воды. Через трубку жидкость поступает в сосуд, который располагается внутри корпуса модуля. После заполнения сосуда подается сигнал на квадрокоптер, и он летит обратно, к точке отправления.
Устройство предназначено для забора поверхностных вод глубиной не более двух метров. Модуль полностью автоматизирован и выполняет те действия, которые задает оператор, управляющий им с берега. Компоненты, которые в нем используются, легко заменимы. Моя главная задача при разработке устройства заключалась в том, чтобы найти эти компоненты, совместить друг с другом, провести эксперименты, верно определить технические параметры, настроить электронику и программное управление.
«Золото» In’Hub
В прошлом году мы совместно с напарником по «Кванториуму», студентом Ачинского техникума нефти и газа Григорием Щербаковым представили модуль на конкурсе и форуме инноваторов In’Hub. К тому моменту был готов первый прототип устройства, но мы решили собрать его улучшенный вариант.
Сборку приходилось совмещать с учебой. По вечерам после уроков я занималась внутренней составляющей, а мой напарник подготавливал корпус модуля, расчерчивал и прорезал желоба. Сам конкурс проходил в Новосибирске, и в итоге доделывали устройство мы уже по дороге, прямо в поезде на боковушке, причем ночью, так как прибывали на место в шесть утра.
Самое интересное, что мы провели все замеры готового прототипа, но протестировать его не успели. Поэтому первый тест у нас состоялся в присутствии жюри: мы запускали модуль на глазах у комиссии в декоративном бассейне прямо на площадке форума. Но всё прошло удачно, и мы остались очень благодарны членам жюри за серьезный подход и наводящие вопросы.
В целом In’Hub оказался просто «вау!»: масштаб, церемония открытия, шоу-программа... Нас настолько всё поразило, что для себя мы решили: отсюда мы должны выйти только победителями! И так и получилось — наш модуль для забора проб воды был удостоен золотой медали In’Hub в категории «Начинающие изобретатели».
«Изобретательство — это незаменимый опыт»
Но In’Hub — это больше, чем просто конкурс. К стенду с нашим изобретением подходили не только представители жюри, но и школьники, студенты (в том числе иностранные), специалисты в разных областях. Крайне интересно было пообщаться с сотрудницей новосибирского центра лабораторных исследований и послушать ее компетентный отзыв о нашем устройстве. Ученики «Кванториумов» и наши сверстники из разных городов презентовали свои проекты, а более опытные разработчики рассказывали нам о тонкостях патентного права и давали советы. Такой обмен между поколениями очень важен, поскольку за молодежным изобретательством — будущее.
Мы же, презентуя свой проект, стремились к тому, чтобы его суть была понятна любому человеку, даже тому, кто ни разу в жизни не видел квадрокоптер. Не все же знают про аэродинамику или задумываются о заборе воды в водоеме, например. И в этом большой плюс изобретательства — ты не только учишься сам, но и люди узнают что-то новое благодаря тебе.
Изобретательство и то, что с ним связано, — это еще и незаменимый опыт работы с профессорами, учеными. Ты пишешь проекты по серьезным научным стандартам уже в школьном возрасте. Да, это выход из зоны комфорта, но одновременно это возможность посмотреть на города, найти интересные и полезные знакомства, вдохновиться на новые идеи.
Если говорить о детском увлечении наукой и инновациями на примере Ачинска, то у нас всё больше развивается техническое творчество. Тот же «Кванториум» в городе очень ждали, но до последнего не верили, что он появится, и тем не менее, многие заранее занимали себе места. У нас очень популярно среди школьников программирование, IT, промдизайн. К сожалению, пока не так много ребят выбирают обучение в «Наноквантуме», хотя, на мой взгляд, это очень интересное направление, или в том же «Аэроквантуме». Более того, пока я единственная девочка среди мальчиков в нашем технопарке, кто выбрал для себя изучение БПЛА и электроники, но в целом чем дальше, тем больше девочек, интересующихся технологиями, и это уже не кажется чем-то необычным.
В моих дальнейших планах — поступление в Тюменский государственный университет на физико-техническое направление или экологию и природопользование. Так или иначе, я свяжу свою жизнь с наукой, исследованиями и изобретательством.
Сейчас мы продолжаем работать над нашим модулем забора проб воды. На данный момент он немного поменял вид и стал легче, что позволит использовать его на менее грузоподъемных квадрокоптерах. Пока в силу возраста у нас нет достаточных ресурсов и опыта взаимодействия с инвесторами, чтобы создать опытно-промышленный образец и запатентовать устройство. Но я очень хочу, чтобы эта идея жила и надеюсь, что так и будет.
Кристина Иванова специально для Newslab,
фото: личный архив героя материала
