За комфортне середовище

Проект «Нейрофрустративний репелент»  © Кулеба Анастасія (8 клас), 2018 р. 

Актуальність проблеми. Віддавна і до сьогодення людина бореться з шкідливими комахами, усе більше використовуючи для цього досягнення хімії, різноманітні креми, мазі, інші косметичні засоби для захисту  тіла. Але мабуть, не безпідставними, і щонайменше психологічно, є сумніви щодо безпечності хімічні засоби та острах перед можливими побічними діями, які з часом  зашкодити здоров’ю.

Тому метою проекту став пошук такого репеленту проти комах, і найперше комарів,  в безпечності якого практично ні в кого не виникало б сумнівів. В якості гіпотези було висловлено припущення, що кавовий жмих при керованому нагріванні стане надійним джерелом кофеїну, випари якого паралізуватимуть нервову систему комарів, і в той же час не шкодитимуть людям, що знаходяться в приміщенні.

В процесі роботи над проектом ми звернули увагу на те, що кавове дерево, яке за належної агротехніки вирощується у відкритих ґрунтах, є достатньо стійким проти комах-шкідників: личинок кавового довгоносика, гусені кавової вогнівки, зеленої і шлемоподібної щитівки, кавового трипсу. Ця рослина має настільки сильний імунітет проти вірусних захворювань, що сама успішно переборює хвороби. Було також підмічено, що кофеїн, який приємно      збуджує      людську    нервову систему, здатний ввести у фрустрацію нервову систему комахи.         

Спостереженнями та експериментами було встановлено, що в приміщеннях, де заварюють каву, комарі втрачають здатність літати, а мурашки буквально впадають в ступор. Це викликано тим, що кофеїн є антагоністом нейромедіатора аденозину. Кофеїн через органи дихання комахи потрапляє у гемолімфу, що виконує функцію крові, і далі у нервову систему, зокрема у синаптичні щілини. Молекула кофеїну схожа на молекулу аденозину, тому при потраплянні в аденозинові рецептори синапса блокує подальшу передачу нейросигналу. 

                          Репел-1  Репел-2    Репел-3

Досліди  показали, що  на початку зростання концентрації кофеїну в повітрі комарі намагаються  втекти. Це є захисною реакцією комахи на потрапляння кофеїну в її організм. Якщо ж концентрація кофеїну в повітрі стає достатньо значною, комарі впадають в ступор. Люди ж на такі концентрації кофеїну в повітрі практично не реагують.

При проведенні експериментів свіжий використаний кавовий жмих викладався по контуру плоскої свічки, яку після цього запалювали. Спочатку кофеїн від безпосереднього нагрівання полум’ям свічки випаровувався з жмиху, а згодом, коли парафін свічки плавився і жмих в ньому тонув, кофеїн продовжував випаровуватися, але тепер вже з розплавленого парафіну. Однак таке джерело кофеїну виявилося недостатньо стабільним, тим більше, що воно може бути і небезпечним, особливо за наявності протягів у приміщенні. Тому було розроблено більш безпечну конструкцію випарювача. На дні горщика встановлюється невелика свічка, що є джерелом енергії для випаровування кофеїну з жмиху. Зверху в горщик встановлюється прямокутна металева ванночка з жмихом. Така конструкція є доволі безпечною, надійною та вітростійкою. Головною ж її перевагою є те, що свічка на дні горщика горить в режимі обмеженого доступу кисню, і якщо підібрати відповідний зазор між  стінками    горщика  і ванночкою, то можна домогтися тривалого і стабільного горіння.

                                      Репел-4  Репел-5  Репел-6

Висновки. Наявні у продажу репеленти, можливо, переважають        нашу   технологію за   своєю ефективністю, але це, власне, і є їх слабким місцем з точки зору психології споживача, який боїться що «хімія буде занадто сильною». Натомість кавовий репелент є екологічно безпечним, що з точки зору основної маси споживачів є найголовнішим параметром і сильним аргументом. Звичайне підігрівання кавового жмиху людині інтуїтивно зрозуміле, і вона не очікує від цього процесу якихось побічних ефектів. У подальшій роботі над проектом планується провести дослідження щодо можливості використання даного способу проти колорадського жука.

Проект «Адаптивна віконна система»© Савченко Вікторія (9 клас), 2017 р. 

Актуальність дослідження. Незалежно від того, як розташовані вікна будівлі відносно сторін світу,  природнє світло об’єктивно не може одночасно проникати в усі його кімнати. Тому навіть у денну пору часто доводиться вмикати у приміщеннях штучне електроосвітлення. Не доцільними виявляються спроби вирішення проблеми за допомогою дзеркальних рефлекторів і шахтних каналів для світлових променів: складність конструкції і монтажу шахти,  загалом незначний, обмежений у часі ефект від жорстко закріплених рефлекторів, а з огляду на недопущення спотворення архітектурно-естетичного вигляду фасадів старої забудови міст монтаж дзеркал на таких будівлях фактично неможливий.

               Маркіза-1 Маркіза-2 Маркіза-3

Гіпотеза і завдання дослідження.  Цілком реально можна зменшити споживання електроенергії, яка   витрачається на штучне освітлення приміщень за рахунок використання адаптивних дзеркальних елементів на вікнах. Було висунуто ідею розробити вікно з рухомими дзеркальними елементами, які у потрібний час відкривалися б для переспрямування у приміщення природного світла, що зазвичай потрапляє на стіни. При цьому дзеркальні елементи повинні також і раціонально вписуватися  у конструкцію вікна, щоби не псувати естетику фасадів.

Прототип проекту. У багатьох європейських містах накопичено позитивний досвід естетичного поєднання як старої, так і сучасної  архітектури з сонцезахисними тентами типу «Маркіза».

Маркіза-7  Маркіза-6 Маркіза-4

Було вирішено модернізувати цю конструкцію для цілком протилежної функції: замість захисту від сонця забезпечити додаткове надходження у приміщення природного світла, якщо для чого  зробити її внутрішню поверхню дзеркальною. Вагомим аргументом на користь ідеї використання системи екранування світла в якості пристрою, що, навпаки, подовжуватиме час його надходження у приміщення,  є  відпрацьованість «Маркіз» для дуже широкого діапазону типорозмірів вікон.

У будинках класичної архітектури переважно незначна частина сонця потрапляє всередину приміщень, основна ж маса світла просто поглинається стінами. Якщо ж за допомогою дзеркальних рефлекторів переспрямувати у приміщення  сонячне проміння,  що зазвичай потрапляє на стіни, то можна суттєво подовжити світловий день без використання електроенергії на штучне їх освітлення.

    Маркіза-8 Маркіза-9 Маркіза-10

Експериментальна перевірка. Натурні експерименти по перевірці правильності робочої гіпотези дослідження здійснювалися шляхом встановлення на вікна будинків старої забудови Львова рухомих дзеркальних рефлекторів. Завдяки світловідбивальним елементам, що були вмонтовані у конструкції рам на декількох вікнах світловий день було подовжено на 1-2 години. Заміри проводились люксметром ВН-1750.

Висновки. Адаптивна віконна система з керованими дзеркальними елементами дозволяє реально подовжити світловий день в приміщеннях і економити електроенергію, що витрачається  на їх штучне освітлення. Крім відчутної економії електроенергії вікно з адаптивними дзеркальними елементами істотно підвищує комфортність при перебуванні людей у приміщенні, яке більше часу освітлюється світлом з природнім енергетичним спектром. 

Проект «Розумна» теплиця»  © Федевич Роман (9 клас), 2017 р.

Актуальність питання. Можна довго сперечатися про причини глобальних змін клімату, але не можна не визнавати факт їх наявності. Особливо неприємними є значні перепади температур, що спричиняють різкі зміни в атмосфері. Грози, буревії, повені, посухи  наносять чималі збитки в економіці. Особливо потерпають від стрибків атмосферного тиску люди із серцево-судинними захворюваннями.

 Від різких перепадів температур дуже страждає й тепличне господарство. У сонячні дні  температура у герметично закритій теплиці може стати настільки високою, що знищить рослини. Щоби не допустити цього, конструкцію даху роблять трохи піднятою над теплицею, що поліпшує  повітрообмін між внутрішнім об’ємом теплиці та атмосферою. Зазвичай відкриті двері до теплиці також  запобігають перетворенню її у гарячу сауну для рослин.

     Теплиця-1 Теплиця-2 Теплиця-3 Теплиця-4

Однак літня спека дуже часто переходить в літні грози з поривчастим вітром, який може розтрощити дещо відкриті для вентиляції фрагменти даху і двері. Отож попри наявність досить широкої номенклатури різних захисних і регулювальних пристроїв для теплиць у великих господарствах не відмовляються від посад чергових, які постійно контролюють стан теплиць, візуально оцінюють ступінь небезпеки, при потребі або  превентивно закривають двері та вентиляційні елементи даху. Це, звичайно, потребує додаткових коштів на зарплату та інші витрати щодо утримання таких працівників,  але величезні  збитки господарства, якщо відмовить апаратура у форс-мажорних погодних ситуаціях, вимірюватимуться вже за іншою шкалою цінностей. Натомість для малопотужних теплиць утримувати чергових є економічно неприпустимою розкішшю, тому й над такими спорудами тяжіє реально можливий ризик бути пошкодженими хоча б від різких поривів вітру.

Робоча гіпотеза проекту. Для запобігання руйнування вентиляційних вікон (позиція  7 на рисунку) поривом вітру, пропонується змонтувати на даху теплиці (1) датчик швидкості вітру, що складається з електродвигуна (4) і невеличкої турбіни Савоніуса (6). При початкових поривах вітру двигун (4) згенерує електричний струм як сигнал процесору (5), який через позиціонери (3) негайно закриє вентиляційні отвори (7) у даху. Встановлений датчик (2) вимірює температуру та вологість всередині теплиці. При піднятті температури вище критичного рівня, процесор (5) через позиціонери (3) відкриває вентиляційні отвори  (7) у  даху теплиці.

Експериментальна перевірка. Для перевірки запропонованої технологій було створено  демонстраційний макет теплиці з керуванням на Ардуїно,  на якому були відпрацьовані усі елементи керування та їх програмне забезпечення.

                          Теплиця-5 Теплиця-6

Висновки. Схема керування виявилася вдалою та надійною у роботі, а тому може бути впроваджена у виробництво. У подальшій перспективі  роботи над проектом планується вирішити проблему контролю за правильним поливом рослин. Адже капілярні можливості коренів є обмеженими, за сильної спеки рослина може зав’янути навіть при інтенсивному, але запізнілому поливі ґрунту. Щоб цього уникнути, потрібно ще з ночі  поливати рослини настільки, щоб вони накопичили воду всередині стебел і листя. Але ж надмірний полив  шкодить рослинам. Тому в систему керування потрібно буде закласти інформацію з прогнозом погоди та відповідно до очікуваної температури повітря визначати, якою має бути інтенсивність поливу вночі та ранком. Це дозволить економити воду і зменшити ймовірність того, що рослини зав’януть.

Проект «Розумне вікно»: нові функції» © Бекещук Остап (8 клас) 2017 р.

 «Розумний будинок» — це складний програмно-апаратний комплекс, який відповідає за автоматизацію у приміщеннях і прилеглій до будинку території систем: відеоспостереження, теплопостачання, кондиціювання; блокування подачі води при протіканні; реакція на спрацювання сигналізації; керування шторами, штучним освітленням, мультирумом.   Такий будинок в ідеалі можна наділити різними опціями, однак ринок поки що пропонує досить обмежену номенклатуру необхідних для цього виконавчих механізмів і  за надто високою ціною. Треба зауважити, що технологічно значно складніше обладнати інтелектуальними опціями раніше спроектовані та збудовані будинки.

                                             Р-вікно-1    Р-вікно-2

Сучасні тенденції у конструюванні  «розумних вікон». Необхідність  економії енергоресурсів і  якомога більшого заощадження на комунальних витратах спонукає й до створення новітніх типів енергоефективних або так званих «розумних»  вікон.  

Електрохромні «розумні»  вікна за командою споживача, за рахунок вбудованих електродів здатні змінювати свою прозорість від темряви до нормальної видимості. При одержанні команди іони приводяться у рух і колір скла змінюється в ту або іншу сторону. Для переходу в бажане положення необхідно напруга близько 3v. Причому, для підтримки необхідного стану напруга вже не потрібна.

Відтінок скла у фотохромних вікон  безпосередньо залежить від освітленості. У сонячну погоду вікно притінюється і відповідно при похмурій погоді стає світлішим. Даний вид ще не зовсім доопрацьовано і використовується для невеликих розмірів.

Термохромні вікна здатні змінювати колір скла, причому діапазон зміни кольору досить широкий. Зовнішня сторона такого скла покрита спеціальним гелем. Колір скла змінюється за рахунок реагування гелю на тепло. Вони  можуть відштовхувати і пропускати тепло. 

До «розумних вікон» також можна віднести рідкокристалічні. Крім відмінного виду вікна цього типу ще й дуже міцні і енергоефективні. Складається таке вікно з пари шарів загартованого скла і двох-трьох шарів рідкокристалічної плівки. 

Як бачимо, усі ці типи достатньо герметичних «розумних вікон» здатні лише зменшувати нормальну проникливість світла  для досягнення комфорту у приміщеннях, хоча статус «розуму» мав би передбачати здатність такого вікна виконувати багато інших потрібних функцій.

          Р-вікно-3  Р-вікно-4  Р-вікно-5

Постановка завдання. Було вирішено розробити більш локальний та економічно малозатратний проект «розумного» вікна для квартир та офісів у вже зведених спорудах. Однією з функцій вікна є вентиляція приміщення, але через відкривання вікон  у холодну пору року, особливо взимку, втрачається багато дуже вартісного у наш час тепла, до того ж можна й застудитися від виникнення протягів при провітрюванні приміщень.

Функція захисту від протягу взимку. Пропонується опцію повного відкривання вікна на дуже короткий час здійснювати  дистанційно, за допомогою електромеханічного привода, коли людина перебуває поза  зоною протягу у приміщенні, яке потрібно провітрити, або взагалі поза ним. Після виконання цієї процедури вікно аналогічно закривається. Такий варіант вентиляції приміщень найбільш вигідний взимку, коли через різницю у густині теплого і холодного повітря повітрообмін здійснюється дуже швидко і сама кімната не встигає охолодитись. Людина, здійснюючи дистанційне керування інтенсивним повітрообміном, не ризикує потрапити під протяг.

        Р-вікно-6  Р-вікно-7  Р-вікно-8

Захист від протягів влітку. У теплу пору року, коли вікна зазвичай повністю чи трохи відкриті, також  є реальною загроза потрапити під протяг, але тепер вже  при відкриванні дверей. Щоб цього уникнути, пропонується встановити біля дверей датчик руху, і коли до дверей хтось підходить, вікно автоматично закривається. Можливе також і блокування дверей електромагнітним замком до тих пір, поки вікно не закриється.

                                    Р-вікно-9  Р-вікно-10

Проблема «Кіт на підвіконнику».  У випадках, коли в приміщеннях  проживають також домашні тварини, на раму віконного отвору можна встановити датчик  руху, що блокуватиме  відкривання вікна при наявності на підвіконнику кота чи собаки. Якщо ж пріоритет закривання вікна мусить бути високим, то вікно можна дообладнати системою шумового  та\ або світлового відлякування домашніх тварин з підвіконника.  Можна налаштувати систему й на автоматичне відкривання-закривання вікна для надання можливості проходу домашнього кота на вулицю та повернення його з вулиці у приміщення.

Експериментальна перевірка. Для перевірки  роботи було виготовлено діючий макет кімнати з  «розумним вікном».  Робота виконавчих механізмів здійснюється за створеною програмою керування з використанням мікросхем Arduino.

Висновки. Концепція «розумного вікна»  виявилася вдалою і доцільною. Запропоновані рішення можна впроваджувати у  побут. Таке вікно легко під’єднати  до комунікаційних мереж, і системою можна при потребі керувати дистанційно,  наприклад, регулярно провітрювати приміщення за відсутності господарів у домі, або при потребі провітрити кімнату перед їх поверненням.

 

Проект «Психологічні аспекти реклами»  ©  Лозинська Анастасія (11 клас), 2016 р.

Актуальність проблеми. Потужний тиск рекламної пошесті на психіку людей у наш час знижує критичний поріг об’єктивного сприйняття інформації. Нахабна нав’язливість, надмірна яскравість чи контрастність зазвичай примітивних і просто неграмотних текстів, бездумне розміщення  їх  у невідповідних для цього місцях,  недоречне мерехтливе підсвічування та інші «винаходи» новоявлених  «спеціалістів» зомбування суспільного загалу рекламою  спричиняють протилежний результат. У людському мозку вмикаються захисні механізми блокування взагалі будь якої рекламної інформації, навіть якщо там є потенційно корисний зміст чи компонент.

Менеджери у супермаркетах надалі наївно вважають, що покупця можна спокусити на придбання продукції, ціна якої подається тими набридлими «дев’ятками», від яких в усіх давно вже оскома. Невже клієнта привабить, наприклад,  перша цифра «5» у показаній за товар ціні  у 5999 грн. Адже у такий спосіб декларується прихований обман ціни, що фактично є вищою на 20%, підкреслюється зневага до людини, реакція  протесту якої буде зрозумілою: «Йди звідси. Тут дурять». А потім виробиться умовний рефлекс оминати усе, що з «дев’ятками».     

Можливо для жителів Стародавнього Єгипту рекламні оголошення, що були знайдені при розкопках, й слугували в якості двигуна прогресу, але у наш час загал людей сприймає рекламу як  вимушене зло. Сучасні люди звертають на неї увагу лише тоді, коли дійсно щось дуже потрібно знайти чи вирішити важливу проблему або завдання.

Рекл-1 Рекл-2 Рекл-3 Рекл-4

Навіщо узбіччя шосе фарширувати рекламними щитами?  Для того, щоби краще помічати дорожні знаки і вказівники? Чомусь служби організації і контролю дорожнього руху допускають встановлення яскраво пульсуючої світлової реклами  біля перехресть доріг, яка подразнює або пригнічує дію відповідних рецепторів при розпізнавання кольорів сигналу світлофору, особливо в дощ, туман і снігопад. А розміщена на перехрестях інформація стає іноді взагалі кумедною, це якщо сказати делікатно.  

            Рекл-5 Рекл-6 Рекл-8 Рекл-7

Проблема виділення важливої інформації. У цьому морі інформації потрібно мати лоції з повсякденно потрібними орієнтирами і діями, психологічну налаштованість  на їх свідоме сприйняття. Скажімо, доречними є плакати та оголошення в офісах, під’їздах, що нагадують про необхідність вимкнути непотрібні світильники, побутові електроприлади при виході з приміщень, перевірити стан перекриття кранів газу і води. Однак перевтомлена рекламою психіка людини часто сприймає ці, загалом корисні і потрібні перестороги як беззмістовний набір букв, піктограм, значків, кольорових плям.

Тому за мету проекту було поставлено завдання розробити форми і способи подачі важливих для життя і безпеки людей оголошень і нагадувань,  лозунгів і команд, які  ненав’язливо привертали би до себе увагу і безперешкодно і без подразнень мозку проходили крізь його «антирекламний» фільтр.

Гіпотеза. Дуже ефективною формою подачі важливої інформації є короткі команди на два-три слова, що легко усвідомлюються навіть втомленою людиною. Саме такий підхід застосовується в арміях чи не усіх країн і народів впродовж багатьох століть, що красномовно свідчить про його доцільність. Тому було висловлено припущення про доцільність оголошень у вигляді коротких і зрозумілих команд, видрукуваних максимально простими шрифтами. Такі тексти не створюватимуть у людей психологічний дискомфорт.

Щодо динамічності і кольорового вирішення реклами гіпотеза передбачала, що динамічна зміна лише кольору тесту без змінювання його геометричних параметрів приверне до нього додаткову увагу,  не перевантажуючи мозок, оскільки логічний зміст інформації залишиться незмінним. Адже аркуш з текстом по суті є малюнком, що містить у собі одразу  декілька масивів інформації, але наш мозок відфільтровує з цих масивів лише маленьку інформаційну складову.

Фізичні аспекти формування і сприйняття динамічної реклами.  При наборі телефонного номера нікого не цікавить, яким кольором чи шрифтом були записані його цифри.

Людське око сприймає колір об’єкта як певну згортку сигналів від трьох давачів, вкритих трьома різними світлофільтрами, тобто за зелений колір можна прийняти і пляму з чистим зеленим спектром і суміш дрібних жовтих та синіх плям.

Експерименти показали, що  при розташуванні плям різних кольорів під різними кутами  кольорове сприйняття сумарного зорового сигналу буде залежати від обраного спостерігачем кута зору.  

Адже при русі людини міняється загальне сприйняття простору, через зміну кутових розмірів об’єктів. Якщо при цьому ще й змінюється колір тексту, то такий текст привертає до себе особливу увагу. Коли ж людина зупиняється, то  перестає мінятися і колір тексту, і він не напружує людський мозок надмірним мерехтінням. Пропонований метод формально дещо нагадує так звані стереокартинки, але все ж він відрізняється від них принципово, оскільки  у нашому випадку змінюється лише колір, а границі об’єктів залишаються чіткими і незмінними без перехідних накладок з двох зображень одночасно.

     Рекл-9  Рекл-10  Рекл-11

Принцип динамічного підвісу. Ще важливішим є спосіб підвішування таких об’яв, які зазвичай розміщуються біля виходів з приміщень. Доцільно підвішувати плакати з короткими лозунгами на довгих нитках-підвісах, що розхитуються при відкриванні-закриванні дверей, і тим самим привертають увагу до  змісту повідомлення, не заважаючи входу і виходу людей з приміщень або будинку.

Для експериментальної перевірки цього методу було роздруковано кілька комплектів плакатів, що були виконані в різних кольорових гамах і регулярно змінювались, щоби гарантовано уникнути звикання навіть до такого динамічного способу подачі інформації.

      Рекл-12 Рекл-13 Рекл-14 Рекл-15

Проведені експерименти підтвердили, що динамічний підвіс коротких плакатів-команд є ефективним способом нагадування людям про важливі речі, які вони можуть забути через перевтому або інші причини.

Висновки. Гіпотезу  теоретично обґрунтовано та експериментально перевірено. Запропоновані способи подачі інформації для візуального сприйняття не подразнюють зорові та інші рецептори, не спричиняють виникнення  реакції ігнорування чи відрази. Оголошення у таких формах не активують різні блокувальні і захисні фільтри у мозку спостерігача реклами, а тому не знижують інтерес до себе. Знаки, що змінюють колір при русі людини відносно носія інформації також привертають увагу, не дратуючи психіку традиційним для реклами надмірним мерехтінням. Короткі, але змістовні оголошення легко виділяються на фоні загального рекламного шумовиння.

Динамічний підвіс простих, зрозумілих людям лозунгів-команд для виконання виявився  вдалим конструктивним рішенням. Оголошення з динамічним підвісом не є нав’язливими і привертають до себе увагу тільки тоді, коли повз них проходить людина, жодним чином не заважаючи іншим системам комунікації чи переміщенню людей.

Проект «Система дистанційного контролю побутових комунікацій» – © Хацко Марія (9 клас), 2016 р. 

З екранів телевізорів не сходять повідомлення про надзвичайні події, що пов’язані з вибухом у будинках побутового газу, численні займання і пожежі через коротке замикання електроприладів і мереж, затоплення квартир, проривання каналізації  та інші надзвичайні події, що обертаються людськими трагедіями, мільйонними збитками, скаліченим життям багатьох громадян.

                                              dyst-2  dyst-1

Тому все більшого поширення набуває встановлення у помешканнях відповідних сигналізаторів і датчиків. Проектуються і будуються так звані «розумні будинки». Однак й ці достатньо ефективні превентивні заходи не в повній мірі захищають від негативних наслідків надзвичайних техногенних подій у побуті. Якщо датчики, наприклад, помітять протікання води і негайно проінформують про це господаря чи відповідну службу нагляду, але поки прийде фахівець, який перекриє кран, то у всіх розуміннях цього виразу, витече багато води, що може мати вкрай неприємні наслідки для будинку чи квартири,  а часто, й для житла сусідів.

При проектуванні нових будинків цілком реально передбачити монтаж автоматичних кранів чи інших захисних пристроїв, однак у вже збудованих домах, де всі системи вже змонтовані і часто задекоровані, навіть заміна звичайного крану на кран з зовнішнім приводом може стати вкрай складною і дорогою операцією. Тому завданням проекту була розробка системи автоматичного закривання газових та водопровідних кранів, яка б дозволяла просте і швидке її встановлення у наявні мережі без реконструкції.

Технологічні обмеженняПри розробці механізму автоматичного закривання кранів було вирішено відмовитися від стандартної системи «електродвигун + редуктор», оскільки така  зв’язка є доволі складною і малонадійною. Адже вона потребує  гарантовано надійної роботи датчиків фіксації положення запірної арматури, а також потужного джерела електроенергії, зазвичай акумулятора великої ємності і високої вартості для автономних систем.

Робоча гіпотеза проекту припускала, що енергії, що накопичена в пружині, при переведенні крану у відкритий стан буде цілком достатньо, щоб повернути його у висхідне, закрите положення.

Після проведених експериментів автоматичний закривач кранів набув вигляду коробу, який одягається на кран. Всередині коробу знаходиться зворотна пружина, що закриває кран та електромагнітний стопор, який утримує кран в відкритому положенні. Як тільки на електромагніт стопора надійде електричний імпульс, стопор відпустить рукоятку крана, і зворотна пружина його закриє. При потребі можна реалізувати також і зворотну схему роботи, коли стопор буде утримувати кран у відкритому стані до тих пір, поки на електромагніт подається електричний струм.

                  dyst-3  dyst-4  dyst-5

Схема дистанційного керування. Принцип дії системи полягає у тому, що коли на мобільний телефон, що знаходиться біля крана, надходить дзвінок від одного з заданих телефонів, система автоматичної комутації з’єднує його з платою акустичного дешифратора DTMF.  Дешифратор декодує  сигнал формату набраної цифри та видає команду у вигляді електричного сигналу на відповідному виході плати.

Якщо цифра кодованого сигналу співпадає із запрограмованою цифрою команди, на виконавчий механізм подається електричний імпульс, за допомогою якого розстопорюється відкритий кран, і зворотна пружина негайно його закриває.

dyst-7

dyst-6

Подальші експерименти показали, що при потребі через ту саму плату DTMF можна здійснювати і роздільне закривання чи відкривання різних кранів, а також контролювати їхнє положення. Гіпотеза повністю підтвердилась. Система показала належну працездатність і може бути впроваджена у масове виробництво для подальшого широкого використання.

Розроблена система дистанційного закривання побутових кранів, легко монтується на будь-яких існуючих комунікаціях. Керування здійснюється через мобільний телефон з додатковим дешифратором команд або через комп’ютерні мережі «розумного будинку», до яких вона під’єднується   як виконавчий механізм. Система проста у виготовленні і надійна в експлуатації. Механізм закривання може бути пристосований до кранів різних конструкцій.

Проект «Економний дрібнодисперсний розпилювач води у побуті»  © Лозинська Анастасія (11 клас), 2016 р. 

У світі щораз більше загострюється проблема нестачі води, а тому необхідності її  раціональної витрати. При митті рук з-під крана лише маленька частка води  власне витрачається на змивання бруду,  решта ж потоку  безцільно стікає в каналізацію. При прийнятті душу ситуація ще гірша. Для запобігання цьому марнотратству використовуються   дорогі і складні розпилювачі води, що потребують високого тиску в водопровідній мережі.

Між тим, нас зацікавив так званий «ефект ложки»при митті посуду, коли навіть маленька цівочки води, потрапляючи на внутрішню поверхню ложки, миттєво розбризкується в усі сторони. Це наштовхнуло на ідею, що коли спрямувати тонку цівку води у сферичний рефлектор, до якого подібна ложка, то можна одержати  достатнє для практичного використання розпилення води у процесі миття.  Було розроблено  відповідну конструкцію розпилювача, в якому  вода   подається з опуклої сторони напівсфери через отвір в ній, а розпилюється за допомогою притискної шайби,  регулюючи притискання якої, можна досягти   потрібного  ступеня розпилення  води. На рисунках показано схеми звичайного (лівий) і вдосконаленого (правий) розпилювачів води

                      rozpyl-1    rozpyl-2

При експериментальній перевірці роботи конструкції за допомогою поршневої помпи і насадок різної форми було  досліджено явища, що мають місце при дрібнодисперсному розпиленні води, а також вивчено умови, що спричиняють його виникнення.

Паралельно була перевірено роботу такого розпилювача, в якому  вода   подається з опуклої сторони напівсфери через отвір, а розпилюється за допомогою притискної шайби. Виявилося, що регулюючи притискання шайби, можна домогтися різного ступеню розпилення. До переваг розробки потрібно віднести простоту конструкції та відсутність сіток, що постійно забиваються і заростають твердими солями від побутової води.

Експерименти з різними пробними розпилювачами засвідчили, що при прийманні душу тіло людини добре зволожується при набагато менших витратах води, ніж при користуванні звичайним душовим розпилювачем. Запропонований пристрій виявився простим, надійним і придатним до промислового впровадження.

Проект «Напівавтоматичний пристрій для економії води при митті глибокого посуду» – © Онисько Анастасія (10 клас), 2016 р. 

При митті глибокого  посуду лише половина часу йде на власне процес миття,  а решта часу витрачається на непродуктивні маніпуляції із щіткою, яку треба постійно кудись перекладати та додатково відриватись на нанесення на неї мийного засобу. Якщо ж подавати воду лише при виконанні безпосередніх процедур миття, постійно відкриваючи та закриваючи крани, то це ускладнить процес миття, а також призведе до інтенсивного зношування запірної арматури.

Застосувавши жорстко зафіксований маніпулятор з щіткою, так звану «третю руку»,  можна  суттєво зменшити кількість непродуктивних рухів при митті посуду. Було виготовлено декілька комплектів, що складалися  з двох паралельних щіток типу «йоржик» та струбцини.Кінці ручок щіток приклеювались до струбцини за допомогою епоксидної смоли і вигинались так, щоб оптимально охоплювати  посуд. Пристрій має два варіанти кріплення:  до полички, що часто розташовується над мийкою, і  на виступі масивного штатива, який встановлюється таким чином, щоб виступ трохи звисав над мийкою. Виконані в домашніх умовах численні експерименти по всебічній перевірці ефективності роботи  виготовленої щітки показали, що миття стало більш зручним і швидшим:  на 5-15% – при митті звичайного посуду  і  на 25 – 35% – при митті глибокого посуду, при досить помітній економії мийного засобу при митті усіх видів посуду та значно меншій фізичній втомі користувачів.

     onys-1 onys-2 onys-3 onys-4

Напівавтоматичний пристрій. Практично всі користувачі ручного пристрою забажали наявності в ньому механічного приводу для обертання щіток під час миття. В результаті було зроблено   спочатку однощітковий пристрій, а згодом у більш досконалий, двощітковий  пристрій з електроприводом. Для економії електроенергії привід пристрою вмикається лише при доторканні посуду до щіток.

                   onys-5     ndl-onysko-6 ndl-onysko-5 onys-6

Напівавтоматичний пристрій для миття посуду виявився ще більш зручним і продуктивним, ніж ручний. Він конструктивно вдалий, відповідає вимогам ергономіки, а при користуванні ним досягається істотна економія гарячої води і засобів для миття посуду, що зменшує екологічне навантаження на довкілля. Вагомим аргументом на користь конструкції є зменшення монотонних маніпуляцій та рухів рук і корпусу користувача, що спричиняють  надмірну  втомлюваність людини.

Проект «Мобільний фіксатор дверей для людей з особливими потребами»  © Котюк Володимир (11 клас), 2016 р.  

Підвищені у наш час вимоги до енергозбереження спонукають обладнувати усі двері в державних та громадських установах автоматичними закривачами дверей. Це дозволяє не тільки зберігати тепло у приміщеннях, але й запобігати неприємним протягам у довгих службових коридорах. Водночас прохід крізь такі двері в офіційних установах зазвичай чомусь доволі незручний не лише для людей з особливими потребами, але й для інших відвідувачів, серед яких можуть бути люди з велосипедами чи візком.

Наявні автозакривачі дверей особливо незручні тим, що вони крім зворотної пружини мають ще й гідравлічний демфер, який сповільнює не тільки закривання дверей пружиною, чим усуває грюкіт від удару дверного полотна об раму, але також і сам процес відкривання дверей. Людині потрібно докладати додаткових зусиль на подолання внутрішнього тертя у демпфері.

Тому при проходженні дверей з автозакривачем має місце їх постійний боковий тиск на людину без можливості легко і швидко збільшити ширину проходу, відштовхнувши дверне полотно в сторону.  Для здорових людей така незручність є маловідчутною, а тому допустимою, а от для інвалідів, які витрачають значно більше часу на проходження дверми, автозакривач стає джерелом серйозного дискомфорту, а іноді, навіть і проблем.

                                     kotyuk-1  kotyuk-2

Для розв’язання цієї проблеми було розроблено фіксатор дверей, який інтегрований з ціпком (палицею). Такий ціпок-блокувальник має підпружинений боковий виступ, який при потребі зафіксувати двері в відкритому стані знімається із стопора і підставляється під дверне полотно. Пружина притискає виступ до низу дверного полотна, а нижня опора ціпка негайно, під дією тієї самої пружини, притискається до землі. Тоді при спробі руху дверного полотна система ще сильніше заклинюється і надійно його фіксує у нерухомому стані.  Після проходу через двері з заблокованим полотном людина натискає на ціпок, пружина стискається і боковий фіксатор поворотом вбік вивільняється з-під дверного полотна, а ціпок забирається з собою і не заважає закриванню дверей. Щоб в подальшому підпружинений боковий виступ не заважав ціпку виконувати свою основну функцію, він блокується аж до подальшої в ньому потреби.

За результатами експериментів хід підпружиненого бокового виступу було встановлено у 60 міліметрів, що дало змогу фіксувати практично всі існуючі двері. А сам же боковий виступ набув форми пластинки з нержавіючої сталі товщиною у 2 міліметри, що дає змогу блокувати навіть двері, що сильно «просіли». Попри очевидні переваги розроблений і експериментально випробуваний переносний фіксатор дверей не є достатньо зручним для інвалідів, які пересуваються у візочках, оскільки їм важко було розвертатись, щоб забрати фіксатор після використання.

Тому на наступному етапі роботи над проектом було розроблено і випробувано фіксатор, що має шарнірний вузол, який дозволяє блокувати і розблоковувати двері при будь-яких кутах нахилу його рукоятки. Це дозволяє інваліду під’їхати на візочку до дверей, їх відкрити і заблокувати, виставивши фіксатор перед собою та підставивши його під двері. Шарнірний вузол при цьому дозволяє просто поставити фіксатор на підлогу, трохи його притиснути до підлоги для самоцентрування і підсунути під двері. Рукоятка фіксатора має м’який поводок, який на момент користування ним кріпиться до руки, тому людина в інвалідному візочку робить усі потрібні їй маніпуляції, не зважаючи на фіксатор. Після проїзду крізь двері інвалід просто за поводок підтягує рукоятку до своєї руки і, натиснувши кнопку, розблоковує фіксатор і виймає його з-під дверей. Після чого фіксатор вкладається у пази кріплення на інвалідному візочку, де він знаходиться до чергової у ньому потреби. Керування блокуванням фіксатора здійснюється мікрогідроприводом, що дозволяє надійно ним керувати при будь якому положенні рукоятки.

Проект «Компактний пристрій для догляду за домашніми тваринами»  © Шеремей Володимир (10 клас), 2016 р.

При утриманні домашніх тварин в умовах міста постійно виникає проблема з належним прибиранням кінцевих продуктів їх життєдіяльності. Нерозумно взагалі заборонити утримувати домашні тварини у міських квартирах, як це прийнято у деяких країнах,  але й не надто приємно стикатися з екскрементами на тротуарах.

Якщо в умовах квартири ще можна привчити домашніх тварин «до лотка», то на вулицях, парках, скверах та інших громадських місцях наші улюбленці поводяться відповідно до своєї природи та інстинктів. Цивілізовані та культурні власники домашніх тварин, особливо собак, для таких випадків мають з собою поліетиленові кульки, куди збирають продукти життєдіяльності тварин, щоби потім викинути їх в сміттєзбиральні урни. Такі, не вельми приємні процедури, тим не менш є необхідними діями, які не цураються виконувати небайдужі до питань забезпечення належного санітарного стану вулиць та інших громадських місць люди навіть дуже високого соціального статусу. Зокрема, на нижченаведеному крайньому фото справа показано, як прибирає екскременти собак її Королівська Високість принцеса Швеції Мадлен. Показовий урок для багатьох наших громадян!

           sherem-1 sherem-7 sherem-2 sherem-3

Винахідників  давно цікавить проблема вдосконалення та розробки нових пристроїв, які б зробили процес збирання продуктів життєдіяльності тварин більш  комфортним. Адже загальним  недоліком наявних таких пристроїв є їх відносно великі габарити. Незручно гуляти з собакою, тримаючи в одній руці поводок, а в іншій  – шухельку з віником. Тому було вирішено розробити компактний пристрій, який би можна було легко переносити у кишені чи жіночій сумочці, та легко мити його при забрудненні. При цьому конструкція повинна бути простою в експлуатації  та здатною швидко прибирати за домашніми тваринами їх природні виділення.

                    zbyrach-ekskrem-1  zbyrach-ekskrem-2  zbyrach-ekskrem-3

Після серії натурних експериментів (з власною собакою) такий пристрій був спроектовано. Змакетовано маніпулятор, що висувається з невеликої рукояті і збирає  екскременти не безпосередньо, а через поліетиленовий або паперовий кульок, а тому сам  маніпулятор залишатиметься чистим. Зрештою, для гарантії чистоти він після виконання процедур складається і розміщується в окремому поліетиленовому кульку, а після прогулянки з твариною, промивається гарячою водою з мийним засобом в домашніх умовах.

Пристрій виготовляється з нержавіючої сталі, що зменшує його вагу, запобігає корозії та надає йому більш естетичного вигляду. В складеному стані він відповідає габаритам розкладного ножа, є зручним у користуванні, при потребі легко обслуговується. Для великих собак пристрій в транспортному положенні може бути розміщений безпосередньо на ошийнику.

Проект «Сонячний мангал»   © Савченко Вікторія (9 клас), 2016 р.

Невпинне і всезростаюче споживання для потреб енергетики доволі обмежених природних ресурсів Землі стало однією з найбільш глобальних проблем людства. Наукові дослідження, технологічні розробки усе більше зосереджуються на пошуку альтернативних джерел енергії, частка яких постійно зростає в енергетичному балансі економіки і побуту. Зрозуміло, що у цьому плані наукова думка не може не звернути увагу на величезний ресурс сонячної енергії, що є фактично джерелом і головною передумовою існування самого життя. Не лише благодатного тепла та живильного випромінювання, якими щомиті обдаровує Сонце нашу планету і усе, що на ній росте і живе, а також й накопиченої у надрах Землі енергії, що також обумовлює існування нашого світу. Тому  цілком логічним є висновок, що більш ефективне використання енергії Сонця у вигляді безпосереднього випромінювання дозволить більш ощадно витрачати цю саму, на перший погляд невидиму,  сонячну енергію, що акумульована і зосереджена у надрах в вигляді викопного палива.

Людство знаходиться  на такому етапі свого розвитку, що економити енергоносії, воду, не забруднювати довкілля необхідно постійно і повсюдно: у виробництві, на транспорті, у сфері послуг, в побуті та забезпеченні комфорту життя. І не лише з економічних міркувань, а осмислюючи, що техногенне навантаження на середовище буття усього живого на Землі досягає критичних рівнів.Мало хто задумується, наприклад, над тим, наскільки багато енергії щоденно витрачається на приготування їжі.  І саме у цій сфері можна активніше впроваджувати ідею «сонячної кухні», тобто способи термообробки харчових продуктів і приготування їжі за допомогою концентрованої сонячної радіації.

Такі технології поки що не набули належного поширення, і не лише тому, що вони не працюють у сутінках чи вночі. Адже можливість готувати їжу без використання викопного палива навіть лише у сонячні дні є вагомим аргументом  на  їх користь.Значно суттєвішим недоліком сонячних кухонь є поки що надто висока вартість цих пристроїв, що використовують сонячне випромінювання як альтернативне і резервне джерело енергії. Дороговизна сонячних кухонь спричинена тим, що в якості дзеркального концентраторів сонячної енергії для отримання належної температури нагрівання використовуються фрагменти параболічного чи сферичного дзеркала. Сучасна ж промисловість здатна рентабельно продукує лише плоскі дзеркала, тому що для формування параболічного дзеркала плоску дзеркальну поверхню ще потрібно розрізати на окремі елементи і з них синтезувати параболоїд  обертання чи його фрагмент. Поки що це дуже затратна процедура.

У роботі над проектом було висунуто гіпотезу, що для приготування окремих, зокрема, енергозатратних страв (шашлику,  люля-кебабу тощо), цілком достатньо  буде концентратора сонячної енергії у вигляді циліндричного дзеркала,  виготовлення якого у промислових умовах є набагато простішим, а тому значно дешевшим, оскільки листове дзеркало технологічно легше згинати у вигляді фрагмента циліндра. Для перевірки  гіпотези було виготовлено декілька зразків лінійного сонячного концентратора, для якого обрано циліндричний профіль дзеркала. Хоча за своїми робочими параметрами циліндричне дзеркало дещо поступається параболічному, зокрема, за точковим фокусуванням променів,  але для зазначених цілей й не потрібно надто великої концентрації енергії «в точку», хоча заради об’єктивності потрібно зауважити, що досягти цього не можливо, оскільки кутовий розмір самого Сонця становить лише ½ градуса.

До переваг циліндричного профілю дзеркала попри його цілковиту придатність для потреб сонячної кухні  потрібно зазначити його належну технологічність  – циліндричний концентратор дуже легко виготовляється. Простота технології полягає у тому, що у виробничих умовах за допомогою розкрійного циркуля з листового пластику нарізаються поперечні дуги, на ввігнуту грань яких наклеюється плоский лист пластика, внаслідок чого конструкція набуває форми  циліндричного сегмента. Потім на пластик наклеюється дзеркальна плівка. Концентратор для сонячної кухні практично готовий.

Тим не менше, в процесі роботи над розробкою  проведені численні експерименти показали, що лише одиниці з кількох десятків виготовлених таким чином дзеркальних плівок мають належну індикатрису відбиття, до того ж вони погано наклеюються на поверхню пластика. Якщо ж зважити на наявність значної кількості жиру, що капає з м’яса, що смажиться, то його не витримала плівка у жодному зразку. Тому на наступному етапі дослідження було вирішено замінити плівку полірованим листом  алюмінію товщиною 0,5 мм, який було додатково відполіровано пастою ГОИ аж до дзеркального блиску. Після цього цей лист наклеєно клеєм №88 на відповідно вигнутий лист пластику. В результаті одержано міцний і стійкий до зовнішніх впливів, і, найголовніше, цілком працездатний сонячний мангал. Усі виявлені подряпини і плями дуже легко і швидко можна заполірувати до дзеркального блиску.

     mangal-6 mangal-4 mangal-2 mangal-1 mangal-3

Робоча гіпотеза підтвердилася повністю. Одержано достатньо дешеву, просту в експлуатації та не громіздку «сонячну кухню» як для  закладів громадського харчування, так і для особистого користування, що відзначається належним естетичним виглядом,  оригінальністю та особливим шармом, наприклад, у заміських будинках і на дачах.  Конструкція легко розгортається у робочий стан при наявності Сонця на небосхилі.

Проект “Пристрій для впровадження роздільного збирання сміття»   © Бабій Вадим (10 клас), 2016 р.

Високий  рівень, комфортні умови  життя та інші блага цивілізації мають дуже високу ціну, яку ще не усвідомлює людство. Адже інша, не парадна сторона медалі за науково-технічний прогрес проглядається у набагато темніших барвах: повсюдне забруднення землі і води непотребом після спожитих тих самих цивілізаційних благ; численні захворювання, у тому числі й невідомі раніш; потужні стреси вже у дитячому віці; мутації організмів; техногенні катастрофи тощо.

Особливо гострими є ці проблеми у містах, де переважно зосереджується усе зростаюче населення Землі. Сьогодні вже не спрацьовують старі підходи і санітарно-технічні норми у мегаполісах. У складі сміття суттєво зростає частка небезпечних відходів, причому досить широкої гами і палітри. Стає звичним, що при збиранні та транспортуванні побутового сміття в одному контейнері можуть опинитися хімічні речовини, здатні вступити у небезпечні хімічні реакції.  Скажімо, залишки розчинника для фарби можуть розчинити зовнішній корпус акумуляторної батареї і тим самим поширити  вихід солей важких металів  на весь об’єм  контейнера з побутовими відходами. Тому важливим завданням комунальних служб є організація роздільного збирання і наступної роздільної переробки сміття. Лише тоді з’являться реальні шанси суттєво механізувати та автоматизувати процеси утилізації побутових відходів.

                    vidro-1 vidro-2 vidro-4 vidro-5  

Можна відправляти сміття без агресивних включень безпосередньо в топку електростанції,  як це роблять, наприклад, у Швеції. Але такий підхід потребує  чіткого і дуже відповідального ставлення до  самого процесу розділення сміття на відповідні категорії ще на стадії його збирання. Якщо у контейнер, скажімо, з дерев’яною  стружкою потраплять обрізки поліхлорвінілової ізоляції з електричного кабеля, то навряд чи якийсь пристрій буде здатний його знайти і  вилучити. А у процесі такого спільного спалювання з димоходу печі в атмосферу будуть такі самі газові сполуки, що застосовувалися при газових атаках часів Першої світової війни.

Власне, організувати чітку переробку побутових відходів вдалося лише тим країнам, що спроможні вкласти у цей процес величезні гроші. Наприклад, в японських містах, що  прикладом для багатьох країн світу за рівнем організації та розвитку міського господарства,   середньостатистичний домовласник платить за утилізацію кожного кілограму сміття близько 10-15 ієн.  В наших реаліях це означає, що  місто, яке бажає  налагодити роздільне збирання і переробку побутового  сміття, повинно подвоїти, а то й потроїти свій міський бюджет,  причому основна частка його витрачатиметься виключно на вивезення і переробку цих відходів.  Зрозуміло, що в наших умовах це виглядає фантастичним.

Тому було поставлено завдання розробити методику більш плавного переходу від загального до роздільного збирання побутового сміття, з урахуванням того, що у цих відходах усе більшою стає частка  пластику, і полегшує далеко непоодинокі підпали сміттєзвалищ,  які усе важче і важче  погасити. Через слабкість нашої економіки і фінансів на даному етапі можна сподіватися хоча на роздільне збирання побутового сміття не те, що по шести категоріях як у розвинених країнах світу, а хоча би по двох його групах. Контейнери у наших містах з написами: «Скло», «Пластик», Картон», «Харчові відходи» – не запорука того, що відходи будуть вивезені  та утилізовані дійсно окремо, хоча б тому, в Україні обмаль сміттєспалювальних заводів.

Тому при роботі над проектом було вирішено на початковій стадії  розпочати збір сміття за двома категоріями: «побутове сміття» та «хімічно агресивне сміття». Якщо надалі відходи вивозитимуть на полігони, то хоча б зсипатимуть на двох різних ділянках, де «агресивне» сміття  перебуватиме під більш жорстким котролем. Враховуючи, що його частка у загальній масі відходів, за різними дослідженнями, не перевищує 3-5%, забезпечити на звалищі зону підвищеного контролю розміром в 1/20 від площі всього полігону є цілком реально. При дослідженні проблеми виникло й інше питання: як організувати роздільний збір сміття безпосередньо вдома. Адже, стандартні кухонні меблі і гарнітури  пристосовані для розміщення у тумбах лише одного відра для сміття. Сучасні системи з 4-ма контейнерами для різних видів побутових відходів не лише є надто дорогими, вони геометрично просто не впишуться в наші кухонні приміщення. Тому було вирішено вдосконалити існуюче відро як контейнер для сміття, зокрема, розроблено конструкцію перегородки, що дозволяє вставляти у відро два окремі пакети і   надійно їх фіксувати додатковим стопором з вказівником, у який відсік що потрібно скидати.

               vidro-10 vidro-7 vidro-8 vidro-9

Остаточна конструкція відра, що була випробувана на практиці, виявилася достатньо ефективною і зручною в користуванні. Пристрій можна впроваджувати у масове виробництво і використання. Він відповідає цілям  спрощення поступового переходу до роздільного збору сміття.

Проект «Спосіб захисту міста від транспортного шуму»  © Топило Марта (9 клас), 2016 р.

 Сучасне місто асоціюється з потужними транспортними потоками. Хоча транспорт вкрай необхідний для забезпечення життєдіяльності міста, він також  є потужним джерелом різних забруднень,  зокрема, акустичного навантаження на людину і середовище. Постійний шум від міського транспорту негативно діє на психіку, спричиняє різні захворювання,  сильно скорочує радіус комфортного спілкування людей.

        shum-1 shum-2 shum-3 shum-4

Для боротьби з транспортним шумом використовуються різні звукозахисні екрани, що розміщуються вздовж найбільш шумних автодоріг. Такі екрани дещо знижують рівень акустичного забруднення в прилеглих до доріг будинках. Але вони є не стільки звукопоглинальними, скільки  звуковідбивальними, тому відчуття людей на самих дорогах нагадують ефект проїзду крізь цех гігантського заводу.

Тому автомобілі змушені рухатись з щільно закритими вікнами, щоб шум, який багаторазово перевідбивається між акустичними екранами, не впливав на психічне здоров’я  водіїв та пасажирів. Підвищена втома водіїв  спричиняє  додаткове зростання аварійності на  магістралях. З позицій акустики доцільніше було б цей транспортний шум не відбивати, навіть у відносно безпечні сторони, а поглинати. Відомо, що дороги, які прокладені крізь ліс,  є досить комфортними за рівнем акустичного забруднення. Однак, у містах не реально висаджувати лісопосадки достатньої ширини вздовж кожної з перевантажених транспортом вулиць. Прикладом комбінованого звукопоглинання на основі поєднання звуковідбивальних та звукопоглинальних елементів є використання пишних штор і портьєр у театрах. Коли звукопоглинальну портьєру розмістити на певній віддалі від звуковідбивальної стіни, то вона гаситиме звук як мінімум двічі – як прямий, так і відбитий сигнали. Портьєра згідно з принципом Гюйгенса теж коливатиметься від  акустичних хвиль, а за рахунок того, що відбитий від стіни звук прийде назад на штору в іншій фазі, ніж прямий звук, то на самій шторі відбуватиметься їх взаємне інтерференційне поглинання. Цим, власне, і користуються архітектори та дизайнери театрів, розміщуючи в  одних місцях комплекти звукопоглинальних портьєр, а в інших залишають голі стіни, досягаючи таким чином належної акустики.

          shum-5 shum-6  shum-7  shum-8

Але шосе – це не театр, у якому можна використовувати портьєри як звуковідбивні екрани, та ще й  постійно слідкувати за їх належним  станом.  Проте, й  для доріг своєрідні «портьєри» можна виростити. Якщо вздовж звуковідбивних екранів розмістити клумби, то кущі, що на них будуть рости, виконуватимуть роль звукопоглиначів. Єдиною проблемою тут буде лише те, що  звукопоглинальні екрани мають в висоту 3-4 а то і 5-6 метрів, а декоративні куші реально ростуть до 1-2 метрів, а то і менше. Потрібно врахувати й те, що  декоративні кущі, що ростуть вище двох метрів, як правило, в нижній своїй, прикореневій  частині  мають вільні від бокових гілок стовбури.

Однак, якщо звуковідбивні екрани виготовити як ступінчасті  клумби, або  зробити залізобетонний корпус клумби у вигляді правильної трапеції, перекинутої коротшою стороною  донизу, тоді, ставлячи одну таку клумбу на іншу,  можна набрати потрібну висоту такого акустичного екрану і одночасно  залишати  на бокових поверхнях трапецій щілини, що будуть достатніми для проростання  там декоративних кущів. Таким чином можна одержати ідеальний акустичний екран, що складається з  надійної звуковідбивної стіни з шаром звукопоглинального ґрунту між двома звуковідбивними залізобетонними стінками,  та двох зовнішніх  звукопоглинальних  «портьєр», які проростають від нижніх клумб до верхніх. Такі звукопоглинальні клумби можна буде монтувати в захисні акустичні стінки як в самих містах, так і поза їх межами, вздовж напружених транспортних магістралей.

 shum-9 shum-10 shum-11 shum-12

За рахунок того, що клумби складаються з окремих типових елементів, тим самим нагадуючи конструктор Лего, вони будуть легко монтуватися і ремонтуватися. Слід зауважити, що такі акустичні клумби будуть декоративно привабливими конструкціями та елементами флористичного оздоблення узбіччя. З сторони прилеглих до дороги будинків на них можна буде вирощувати кущі і квіти, які  є  прийнятні не тільки  для звукопоглинальних цілей,  але  й з естетичних міркувань.

Проект «Використання явища гідростатичного парадоксу для потреб поливу міських клумб і квітників»  © Петрань Віра (10 клас), 2016 р.

Системи міського водопостачання проектуються на основі єдиної водопровідної мережі з  високим ступенем очищення води, яку без потреби використовують і для технічних потреб. Повсюдно можна спостерігати явища поливання клумб і квітників добре відфільтрованою, питною, а часто й хлорованою водою, що спричиняє згубний вплив на декоративні насадження. Набагато кориснішою  і більш потрібною для нормального росту рослин є дощова вода.

g-paradoks-1 g-paradoks-2Метою проекту є розробка способу акумуляції дощової води для подальшого поливу нею клумб і квітників у містах, що не лише забезпечить поливання насаджень природньою водою, але й зменшить навантаження на міський водопровід. Після вивчення структури та особливостей міських комунікацій і врахування непередбачуваності самих дощів виникла ідея розміщувати підземні резервуари дощової води під самими клумбами. Адже під клумбами і квітниками зазвичай не буває мереж, мінімальним є й поверхове навантаження на землю від міського  транспорту.  Відповідно не буде потреби в особливо міцних, а тому дорогих,  силових арках та балках для перекриття підземних ємкостей. Хоча дощову воду з резервуарів до клумб можна подавати електричними або ручними насосами,  цікавішою та оригінальною є ідея використати явище гідростатичного парадоксу для подачі води з дна резервуара на поверхню.

g-paradoks-3g-paradoks-4Практично біля кожної клумби у містах є будинки, з дахів яких можна брати дощову воду. Навіть з одноповерхового будинку, висота даху якого і відповідно водостоку буде на рівні 3-4-х метрів над рівнем землі. Якщо взяти гнучкий шланг і один його кінець підняти до рівня водозбору, а інший кінець приєднати до підземного еластичного резервуару, то вода, яка під час дощу потрапляє у шланг,  створить тиск  в межах 0.3-0.4 кг/см2, що  буде вищим, ніж тиск бетонного блоку над резервуаром. Вода без перешкод заповнюватиме   резервуар. Під дією надлишкового тиску у резервуарі вода витискатиметься вгору на задану  висоту. Вага бетонного блоку братиметься з таким розрахунком, щоб створюваний ним тиск на рівні клумби становив 0.1-0.2 кг/см2. Такий надлишок тиску дозволить   без проблем подати воду на клумбу і в той же час без особливих зусиль заповнювати водою і сам резервуар. Подача води у такий резервуар здійснюватиметься, як вже було зазначено,  за допомогою явища гідростатичного парадоксу.  Запропонована схема поливу без особливих затрат  може бути запроваджена  на практиці. Досліди на моделях показали її повну працездатність. Полив клумб дощовою водою не лише зменшить завантаження на водопровідні мережі, але й дозволить рослинам отримувати вологу у більш природних для них формах і хімічним складом. 

Проект  «Дитячий майданчик-балюстрада підвищеної безпеки» – © Федевич Роман (8 клас), 2016 р.

Неначе у нинішній день дивилися 80 років тому І.Ільф і Є.Петров у романі «Золоте теля»: «Над вулицями, що їх створили пішоходи, взяли владу автомобілісти. Бруківки стали вдвоє ширші, тротуари звузились до розмірів тютюнової бандеролі. … Життя пішоходів у великих містах – це життя мучеників». У наш час, коли автомобіль став невід’ємним атрибутом життя людей, зручним і комфортним засобом пересування, особливо небезпечним він є для дітей, які через свою рухливість і нерозсудливість постійно ризикують потрапити під колеса машини на дорогах і вулицях. Але й двори будинків,  як  звичні місця дитячих розваг, також заповнені машинами тутешніх мешканців.

              majd-1 majd-2 majd-3

Мета роботи – розробка дитячого майданчика, який би забезпечував підвищену безпеку дітей, що перебуватимуть на ньому. 

Вимоги до майданчика:  модульність: закритий  периметр; можливість розташування над місцями паркування автомобілів чи навіть на даху будинку; захист дітей від дощу і вітру; виготовлення виключно з безпечних матеріалів; зручний доступ до нього для батьків з дитячими візочками; наявність засобів активної і пасивної безпеки.

Конструктивні рішення. В процесі реалізації проекту було розроблено та виготовлено макет майданчика, який  у реальних умовах являтиме металеву каркасну конструкцію, що обшивається  дерев’яними дошками. Висота дерев’яних стін складає 0,4-0,5 метра, щоби малим дітям було зручно спостерігати за довкіллям. Від верхнього зрізу дерев’яної стіни і догори монтуються ударостійкі пластикові панелі, але не до самого даху, тому що між панелями і дахом  повинні бути прорізи  у 0,2-0,3 метра для вільного проходу повітря. Прозорі панелі мають лише захищати майданчик від вітру. Над майданчиком є дах.

        majd-4 majd-5 majd-6 majd-9 majd-11

Передбачено доступ до майданчика по похилих естакадах, щоб туди можна було б заїхати з дитячими візочками.  На майданчику також встановлюється штучне освітлення і відеоконтроль.  Такі майданчики-балюстради завдяки своїй модульності можуть бути вписані в будь-яку архітектуру сучасних і старих міст.

Проект  «Гістерезисна  схема  транспортного  руху  в  містах» – © Венчковська Анастасія (8 кл.), 2016 р.

Міста, що збудовані у минулі століття сьогодні вже не витримують сучасних транспортних  потоків. Та навіть у нових кварталах сучасних міст, що спроектовані з транспортними розв’язками, також стали звичними багатогодинні ледь рухомі каравани автомобілів, працюючі двигуни яких продукують нестерпний для довкілля смог.  Громадський транспорт не тільки не вирішує проблеми, а лише затягує цю агонію на дорогах. Виключення становить лише метрополітен, але його можуть дозволити собі лише дуже великі міста. Маємо своєрідний транспортний парадокс: при більшій дистанції між автомобілями підвищується безпека, але зменшується пропускна спроможність автостради. Загальна інтенсивність руху не зросте і при зменшення відстані між машинами у потоці, оскільки часті зіткнення автомобілів можуть взагалі паралізувати рух.

У наш час фактично єдиним способом вирішення транспортної проблеми є побудова естакад. Однак естакадам притаманні певні недоліки: висока собівартість спорудження, складність монтажу, особливо у містах старої архітектури.

                               estak-3  estak-4  estak-5

Пропонуючи в якості робочої гіпотези проекту ідею спорудження односторонньої гістерезисної естакади для вирішення проблеми транспортного колапсу у великих містах, ми виходили з того, що в інтенсивних транспортних потоках є чимало автомобілів, яким потрібно покинути центр міста, наприклад, до місць проживання людей у приміській чи заміській зонах.  Це можуть бути також й транзитні перевезення вантажів, заїзди у промислові зони,  що зазвичай розташовані по периферії міста. В усіх цих випадках автомобілі звільняють своє місце для більш комфортного руху інших машин. Для того, щоби звільнити це місце, вони повинні разом з усіма учасниками дорожнього руху довго очікувати на світлофорах і інших транспортних розв’язках.          

За наявності  односторонньої естакади між центральними вулицями міста і його околицями багато автомобілів швидше покидатимуть місто і таким чином більш оперативно звільнятимуть місце для руху міського транспорту. Головною перевагою  гістерезисної естакади є те, що вона може мати навіть одну смугу руху, що дозволить її належно вписатися у наявну архітектуру практично будь-якого міста. Вона просто проходитиме над основним транспортним потоком на висоті тролейбусних електропроводів,  не особливо затіняючи  вулицю через свою малу ширину. І шуму ця естакада створюватиме менше, ніж основна магістраль, тому що автомобілі на ній надмірно не будуть гальмувати чи розганятися як на перехрестях. В районах широких магістралей гістерезисні магістралі можуть бути і з двома-трьома смугами руху.

В процесі роботи над проектом було створено декілька макетів міста з  гістерезисними естакадами, де чітко видно, що ідея гістерезисних транспортних потоків можна відносно легко реалізувати у будь-яких містах, у тому числі у великих населених пунктах з старою архітектурою.  Гіпотеза підтвердилась. Спорудження мережі естакад з одностороннім рухом від центра міста до його околиць надасть змогу багатьом автомобілям швидко залишати перевантажений центр міста  і таким чином   звільнити достатньо  місця  для руху міського транспорту.

Проект  «Оригінальний спосіб паркування автомобілів на газонних ділянках» – © Коцан Христина (8 клас), 2016 р.

 Усі міста світу мають спільну проблему – надзвичайне транспортне перевантаження. Двори багатоквартирних будинків також не розраховані на те, що в кожній квартирі проживатиме власник персонального автомобіля. З телеекранів часто можна бачити  фотографії  з паркуванням автомобілів просто на клумбах та газонах. Ніхто не виправдовує таких безвідповідальних водіїв, але не можна ігнорувати й того, що у власників машин  просто не буває іншого вибору, і не лише в екстремальних ситуаціях.

                           avtost-1 avtost-2 avtost-3

Мета проекту полягала у розробці екологічно ощадного способу паркування автомобілів у містах. Вирішення цього завдання дозволить зробити такі прибудинкові  автостоянки доцільно та економно облаштованими, естетично привабливими і, найголовніше, екологічно ощадними до наявних зелених насаджень, і тим самим відвернути реальну загрозу неконтрольованого перетворення сучасного міста у кам’яні джунглі.

Пропонується облаштовувати на газонах   вузькі бетоновані доріжки для заїзду і тим самим  знівелювати  традиційно стійке «протистояння»  автотранспорту з зеленими насадженнями.  Проведені спостереження за станом руху та паркування легкових автомобілів у декількох десятках дворів засвідчили, що в середньому біля багатоквартирного будинку протягом дня припарковано не більше 15-25% автомобілів від загальної кількості машин, що належать мешканцям будинку. Переважна ж більшість водіїв щоранку від’їжджає на роботу і повертається ввечері, тобто їх автомобілі лише «ночують» у дворах. Таке скупчення транспорту на ніч фактично свідомо спонукає окремих, здебільш запізнілих водіїв шукати вільного місця з вимушеним заїздом на клумбу чи газон.

Після вивчення основних геометричних показників сучасних легкових автомобілів було створено серію макетів різних кварталів міста на яких було відпрацьовано основні елементи клумби-парковки. На таких бетонних доріжках з невеличкими боковими виступами без проблем зможуть паркуватися навіть водії-початківці. В процесі спостережень над автомобілями у дворах було встановлено, що трава на таких клумбах проростатиме як й на інших ділянках, оскільки під час сонячного дня автомобілі в основній своїй масі будуть  поза межами двора. Експерименти на макетах показали, що ідея «примирення» автомобілів і зелених насаджень є цілком продуктивною, естетичною та придатною до реалізації в будь-якому сучасному місті. Для того, щоб автомобіль не заїхав надто далеко, в кінці бетонних полос облаштовані невеличкі бруствери, які зафіксують автомобіль в крайньому положенні.

  avtost-4 avtost-5 avtost-6 avtost-7 avtost-8 avtost-0 

Висновки. Запропоноване  зонування площ зелених насаджень у дворах  багатоповерхівок не тільки не спотворює загальний вигляд цих територій, але й виглядає естетично привабливішим і санітарно безпечнішим, ніж повсюдно поширені картини глибоких колій, виритих колесами машин у дворах та повсюдно розбризканого по тротуарах  ґрунту. Такі ландшафтно-ергономічні майданчики у дворах міської забудови, що не надто завантажені вдень автомобілями, є досить привабливими та екологічно доцільними,  вночі перетворюються у цивілізовану автомобільну парковку.

Проект «Інтерактивний систематизатор відеоконтенту «Journey Gap»© Дунець Олена (9 клас), 2015 р.  

Актуальність проблеми. Невід’ємною складовою суспільних відносин у наш час є комунікації за  допомогою фотографій, що дають можливість обміну досвідом у різних сферах людської діяльності та дозволяють зберегти найбільш захоплюючі моменти людського життя.

          В-контент-Дунець-1 В-контент-Дунець-2 В-контент-Дунець-3

Переважна більшість зроблених людьми світлин пов’язана з їхніми подорожами. Фотографія – це немов застигла мить спогадів про мандрівки, цікаві враження, зустрічі, події, незвичні пригоди, урочистості, пам’ятні дати. Інформація на фото у доступній і яскраво вираженій формі відображає здобутки науки і технологій, як дидактично важливий  компонент навчального матеріалу в підручниках  і посібниках сприяє кращому засвоєнню знань.  

Величезний ілюстративний масив, що невпинно збільшується, зберігається на комп’ютерах, смартфонах, флешках зазвичай у несортованому вигляді без належного групування. Аналогічним чином  завантажуються фотографії й на сайти,  фотохостинги, Instagram, Facebook. Уявімо собі на мить бібліотеку, до якої привезли купу нових книжок, архів непосортованих документів або слюсарну майстерню, у якій болти, гайки, шайби, шурупи, цвяхи, свердла, ключі, мітчики, напилки тощо зберігаються аби як.   Безсистемність зводить нанівець ефективність будь-якої роботи, у тому числі користування базами даних  графічної інформації.

                           В-контент-Дунець-4 В-контент-Дунець-5

Метою дослідження. було створення програмного додатку, який би дав можливість зберігати в інтерактивному відсортованому вигляді фотографії про відвідані людьми місця з можливістю показу маршрутів подорожей. Наявні прикладні програми поки що не можуть показати цього.

                                                                                 В-контент-Дунець-6

                                                                                                   Архітектура програми

                                                                                В-контент-Дунець-7

Робота з систематизатором. Програмний додаток складено таким чином, щоби кожний користувач мав можливість легко створити свій особистий обліковий запис для завантаження фотографій, що були зроблені   у різних місцях, у різний час, за різних  подій та обставин, при зустрічах з різними людьми. Після завантаження фотографій програма створить інтерактивний фотоальбом. Програма також дозволяє  додавати фотографії до вже наявних альбомів.

                                    В-контент-Дунець-8 В-контент-Дунець-9

Геолокація фотографій. Головна сторінка альбому містить карту світу, де відвідані користувачем країни будуть відповідно позначені.

                                                                               В-контент-Дунець-10                                                                         

При натисканні користувачем мишкою на одну з позначених країн, автоматично буде відображено карту цієї країни і досвід подорожей користувача нею.

                                                                               В-контент-Дунець-11                                                               

Якщо мишкою «клікнути» на будь-якому конкретному місті, яке відвідав користувач, то програма забезпечить аналогічне відображення карти цього міста, а також невеликі прев’ю фотографій користувача навколо нього, тобто місць, які користувач уже відвідував раніше.

                                                                              В-контент-Дунець-12                                                             

Програмою передбачено також, якщо користувач має досвід подорожей між декількома країнами, то додаток відобразить ще й маршрут подорожі.

                                                                              В-контент-Дунець-13

Висновки. Запропонований інтерактивний систематизатор відеоконтенту «Journey Gap» простий і зручний у користуванні. За його допомогою користувачі зможуть легко систематизувати свої фотографії, що були зроблені різними цифровими фотокамерами, у різних  місцях світу і збереженими  на різних фотохостингах. Дослідження може мати продовження у плані створення програми, що дозволить відображати у нижній частині екрану графік, на якому відзначатиметься кожна фотографії залежно від часу зйомки.

Список використаних джерел

1.jQuery API Documentation. 2015. jQuery API Documentation. [ONLINE] Available at:http://api.jquery.com/. [Accessed 05 September 2015].

2.Google Maps APIs | Google Developers. 2015. Google Maps APIs | Google Developers. [ONLINE] Available at:https://developers.google.com/maps. [Accessed 05 September 2015].

3.HTML (HyperText Markup Language) | MDN. 2015. HTML (HyperText Markup Language) | MDN. [ONLINE] Available at:https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTML. [Accessed 05 September 2015].

4.JavaScript | MDN. 2015. JavaScript | MDN. [ONLINE] Available at:https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript. [Accessed 05 September 2015].

5.PHP: Documentation. 2015. PHP: Documentation. [ONLINE] Available at:http://php.net/docs.php. [Accessed 05 September 2015].

Проект  «Побутові фільтрувальні елементи з підручних матеріалів» – © Петрань Віра (9 клас), 2015 р. 

Сучасне житло неможливо складно уявляти без розвиненої системи вентиляції, особливо без примусової кухонної витяжки. В процесі приготування їжі в повітря випаровується не тільки вода, а й частково жир, який при охолодженні поступово конденсується  на стінках вентиляції. Оскільки після кожного користування кухнею просто не реально очистити вентиляційні канали від сконденсованого жиру, то він там починає частково полімеризуватись, що ускладнює його відмивання навіть з використанням агресивних миючих засобів. Щоби мінімізувати конденсацію жиру в вентиляційних каналах,  кухонні витяжки оснащуються волоконними фільтрами. Однак ці фільтри є малоефективними, оскільки дуже швидко вимагають заміни. Адже фільтр, який би добре вбирав у себе жир має містити товстий шар волокна, що  дуже швидко тим самим жиром  і «замурується».

Мета проекту. Розробка недорогого, але ефективного кухонного фільтра, який би мав розвинену поверхню для конденсації жирових випарів і при тому був би дешевим і легко замінним. Гіпотеза. Нарізане листя чаю,  розмелені зерна кави  чи інші дрібно посічені волокнисті відходи кухонного виробництва мають достатньо  розвинену поверхню, на яку міг би осідати жир з кухонних випарів.

        vytyazhka-1 vytyazhka-2 vytyazhka-3 vytyazhka-4

 Хід роботи. Для початку була розроблена конструкція фільтра, в якому фільтруючим елементом було б побутове рослинне волокно, наприклад використана чайна заварка  чи кавова макуха. Такий фільтр вставлявся в короб, що імітував кухонну витяжку. Стандартний побутовий вентилятор створював потік повітря, аналогічний тому, який є в реальних кухонних витяжках. В коробі також імітувалися усі інші процеси, що теоретично могли б відбуватися на кухонній плиті, навіть процеси закипання та самозаймання олії. Тим не менше кавова макуха успішно вбирала в себе усі випари, не пропускаючи їх до вентилятора, який при всіх експериментах залишався чистим, без ознак конденсації жиру на своїх поверхнях.

         vytyazhka-5  vytyazhka-7  vytyazhka-6  vytyazhka-8

Аналіз одержаних результатів. Експерименти засвідчили, що найбільш доцільною в  кухонній витяжці є конструкція з горизонтально підвішених великих плоских коробів, в якості дна яких є сітка з нержавіючої сталі, а стінки  мають висоту 3-4 см для того, щоби при встановленні, чи зніманні коробів, з них не просипалась використана чайна заварка чи кавова макуха. Фактично люди як і раніше викидатимуть використану заварку чи кавову макуху в смітник, але не одразу, а після того, як вона пробуде ще деякий час в кухонній витяжці, вбираючи в себе жирові випари.

Практичне застосування. Здійснивши мінімальну доробку вже існуючих кухонних витяжок, можна з успіхом використовувати в якості фільтруючих елементів використану чайну заварку  кавову макуху чи інші волокнисті побутові відходи. Тим самим реально подовжується ресурс роботи вентилятора та усіх вентиляційних каналів в цілому.

Проект “Театральне костюмерне дзеркало» – © Хіраш Назар (9 клас), 2015 р.

Робота актора  перед великим  глядацьким залом сама по собі є серйозним психологічним напруженням, а іноді навіть й стресом. І якщо при цьому в митця виникають якийсь неспокій чи підозри в тому, що його зовнішній вигляд хоча у чомусь не відповідає образу  на сцені, то психологічне занепокоєння може перерости в паніку і привести навіть до акторського провалу. Тому в штаті театру є висококваліфіковані гримери і костюмери, які допомагають акторам належно формувати  сценічні образи. І попри усе це перед виходом на сцену в багатьох акторів часто мимовільно виникає певний  психологічний дискомфорт від сумнівів про можливі, але непомічені дефекти сценічного вбрання.

hirash-1hirash-2

Тому метою проекту була розробка такої системи дзеркал, яка б дозволила швидко оглянути акторський костюм одразу з усіх боків, при цьому ця система дзеркал не повинна створювати жодних незручностей іншим театральним механізмам і пристосуванням.

Робоча гіпотеза дослідження грунтувалася на припущенні,  що якщо розмістити одне дзеркало на стіні коридору, а друге дзеркало підвісити на обертовому шарнірі до поворотної консольної балки, можна одержати систему двох дзеркал, яка дасть змогу швидко оглянути весь акторський костюм. А у згорнутому стані система дзеркал повністю звільнить коридор для інших потреб театру. Було створено діючий макет такої системи дзеркал, що могла б легко вписуватися у театральний коридор.

           hirash-3 hirash-4 hirash-5

При повороті консольної балки, рухоме  дзеркало відходить від стіни і отримує змогу обертатись навколо власної осі обертання. Перед виходом на сцену актор має змогу зручно і легко оглянути себе  як у звичайному дзеркалі та, розгорнувши систему дзеркал,  оглянути себе одночасно з усіх боків, і тим самим впевнитися в відповідності свого вбрання артистичному образу.

     hirash-6  hirash-7 hirash-8 hirash-9 hirash-10

Досліди на моделі показали, що  змінюючи кути поворотів  консольної балки і рухомого дзеркала, а також   положення самого актора,  можна обрати безліч ракурсів, з яких чітко буде видно весь костюм. Запропонована система дзеркал легко монтується у потрібні місця, в закритому стані практично зливається з стіною коридору, не створюючи завад іншим службам і комунікаціям, а в розкритому стані повністю задовільняє потреби актора, який знаходиться у просторі між дзеркалами, в об’єктивному контролі  за своєю зовнішністю, при чому  буквально одним поглядом оцінити цілісність і адекватність свого театрального образу.

 Проект «Метод спонукання людей до роздільної утилізації відходів» – © Кроковський Едуард (9 клас), 2014 р.

Актуальність проекту. Утилізація побутових відходів, кількість яких повсюдно і невпинно зростає,  належить до однієї з найбільш актуальних проблем сучасності. Зволікання з її вирішенням  загрожує людству черговою екологічною катастрофою, ознаки якої стають усе відчутнішими, особливо у великих містах. 

Ефективній переробці відходів перешкоджає відсутність належного їх сортування. Якщо, наприклад, викинути кусок ізоляції від електричного кабелю у побутове сміття, що у подальшому спалюватиметься усе разом, то в атмосферу з димом потрапить цілий букет отруйних речовин. У цивілізованих країнах роздільне збирання відходів є обов’язковою передумовою для утилізації і навіть можливістю створення з продуктів переробки корисної  продукції.  Зокрема,  у містах Японії у різні дні тижня (за графіком) збирають лише певний тип сміття. Ілюстрований щоденний графік роздільного збирання побутових відходів у Токіо показано на першій фотографії.

       Мішок-1 Мішок-2   Мішок-3

Натомість нам доводиться з прикрістю констатувати, що наші співвітчизники недостатньо усвідомлюють необхідність роздільного сортування побутового сміття. Так, культура і психологія побуту людей раптово не змінюється, європейцям на це потрібний був тривалий час.   

Метою проекту став пошук способу спонукання мешканців до осмислення важливості роздільного сортування відходів перед винесенням сміття до контейнерів, а також розробка пристроїв, які б формували такі навички.

Робоча гіпотеза. В наших містах поволі робляться певні спроби для цього, наприклад, поруч із сміттєвими контейнерами встановлюються сітчасті конструкції для пластикових пляшок. Але ж люди надалі збирають хатні відходи усього сміття у єдине  сміттєве відро  чи єдиний сміттєвий мішок, тому що торгівля пропонує стандартні поліетиленові сміттєві мішки, які  можуть відрізнятися між собою лише ємкістю.

Стимулювати роздільний збір сміття можна за наявності в домашніх умовах одразу декількох пакетів чи мішків, що розраховані під конкретний вид відходів. А щоб не переплутувати їх між собою, пакети повинні бути чітко і яскраво промаркованими ззовні.

Якщо б промисловість і випускала пакети  для різних видів сміття, то, зважаючи на людську психіку,  сумнівно, що люди б масово купували одразу по декілька таких наборів і чітко їх поповнювали по мірі використання.

Тому виникла ідея зробити таке маркування усього рулону сміттєвих мішків, щоб при послідовному відриванні його фрагментів як сміттєвих кульків, люди були налаштовані на роздільний збір відходів через  наявність відповідних текстів на кульках та різнокольорових смужок, які вказують на їх призначення.  

Здоровий глузд все ж стримуватиме людину від бездумного складання харчових відходів у кульки з назвами «Пластик» або «Папір». Належно промаркований  пакет із видовищно задекларованою назвою виду побутового сміття виконуватиме функцію своєрідного психологічного бар’єру для перешкоджання безсистемного заповнення кульків відходами. Врешті візуальне сприйняття такого маркування стане пусковим механізмом для прояву назовні внутрішньої культури особи.

Гіпотеза дослідження полягала у тому, що якщо почергово промаркувати сміттєві кульки у рулоні, то це стимулюватиме споживачів до роздільного збору сміття.

Матеріали та методи дослідження. Придбано рулон стандартних пластикових пакетів для сміття і балончики з аерозольними різнокольоровими фарбами. Потім був вибрано шрифт, за яким були виготовлені та вирізані потрібні для маркування контури букв в якості трафаретів. Для візуалізації ідеї було вирізано тіньові знаки, з яких викладено відповідні надписи на пакетах. 

Як показали експерименти з  маркуванням, сам по собі текст погано вирізняється на скуйовдженому пакеті. Подвійне ж маркування   (текстом  і кольором тексту) зробило його дещо виразнішим, але цього виявилося недостатньо. Тому було вирішено доповнити текст кольоровими смужками. З міркувань технологічності процесу,  маркування здійснювалося суцільними кольоровими смугами, на яких не зафарбовані фрагменти складали собою літери тексту. Фарбою певного кольору замальовувалася кольорова смуга на конкретно вибраному пакеті. Після цього таким самим способом, але вже іншим кольором і з іншим текстом маркувався наступний пакет з рулону.

      Мішок-5 Мішок-6 Мішок-7

   Наступним завданням було вирішення питання,  з якою частотою пакети  «Побутове сміття» повинні чергуватися з пакетами «Скло», «Папір» і «Пластик». Якщо виходити з орієнтовної пропорції контейнерів для різних видів сміття у пунктах їх збирання, то на 5-7 «побутових» пакетів в рулоні повинно бути 3 «спеціалізовані» пакети. У нашому ж дослідженні  запропоновано більш відповідну для практики послідовність, коли кожен другий пакет призначається  для побутового сміття, а кожен шостий – для спеціалізованих відходів. 

           Мішок-8 Мішок-9 Мішок-4

Результати дослідження. Експерименти із способами маркування пакетів дозволили зробити висновок, що найбільш відповідною до поставленого завдання буде зміна маркування поперечними кольоровими смугами на  маркування поздовжніми кольоровими смугами з текстовими підказками.  Тоді маркування  йде від дна до горловини і його видно,  навіть коли мішок поміщено у відро  чи коробку.  Цей спосіб також не потребує поперечного розгортання рулону з пакетами.  Таке маркування не прив’язується жорстко до відповідних технологічних операцій у процесі виготовлення самого рулону промисловим способом.  Нанесене на пакет маркування виявилося достатньо помітним навіть тоді, коли сміттєвий пакет вивернути внутрішньою поверхнею назовні.

Висновки. Додаткове стимулювання людей до роздільного збору  сміття шляхом  використання промаркованих  у яскравих кольорах сміттєвих пакетів із текстами дозволить значно зменшити витрати на подальше сортування і переробку побутових відходів, що підвищить  як культуру нашого побуту, так і  загальний рівень екологічної безпеки довкілля. 

Проведене нами вибіркове опитування показало готовність людей користуватися маркованими пакетами для роздільного збору сміття. Втім, остаточний аналіз ідеї можна буде зробити  лише після масового випуску маркованих пакетів і впровадження їх у побут.

У подальшому необхідно буде відслідковувати зміну пропорцій у структурі побутових відходів, щоби відповідно корегувати частоту повторення в рулоні пакетів для збору різних видів відходів.  Адже, кількісна невідповідність  їх у рулонах  реальним потребам у них  не повинна дискредитувати саму ідею. Тому для різних місць проживання та укладу життя можливо буде потрібно вносити відповідні поправки на частоту маркування видів пакетів при виробництві цієї продукції.

Проект «Дзеркальний світлопровід як засіб формування ландшафтно-паркової архітектури»    © Шеремей Володимир (8 клас), 2014 р.

У більшості парків дерева, виростаючи і розростаючись,  надмірно затіняють землю, на якій вони ростуть. Внаслідок цього у локальних, найбільш затінених місцях насаджень зникає трав’яний покрив. Декорування різними засипками таких прогалин шкодить біоценозу, а строкатість поверхні ґрунту після проростання трави через декоративні засипки лише погіршує естетику парку.

Метою проекту стала розробка пристрою для  передачі сонячного світла з того місця, де його є надлишок, у ті місця, де його бракує. Гіпотеза дослідження ґрунтувалася на припущенні, що за допомогою сучасних матеріалів і технологій можна створити функціональну і водночас естетично привабливу  дзеркальну систему,  яка   гармонійно впишеться в наявну парково-ландшафтну архітектуру. Після опрацювання літератури, патентного пошуку, вивчення зарубіжного досвіду освітлення громадських об’єктів за допомогою дзеркал було вирішено реалізувати ідею світлопроводу як дзеркальної труби.

         svitloprovid-1 svitloprovid-2 svitloprovid-3

Виготовлено та апробовано декілька макетів різних варіантів і типів світлопроводів. Наприклад, хоча тригранна конструкція легко вписується між кронами дерев, проте, наявність у цій оптичній системі гострих кутів спричиняють великі втрати світлової енергії. Крім цього, плоскі поверхні дзеркал тригранника відбивають сонячні промені, що може засліплювати учасників дорожнього руху в зоні парку. Обох цих недоліків не має світлопровід циліндричної чи еліптичної форми. Досліди на макетах показали, що навіть у найбільш затінений закуток парку можна подати достатню кількість світла без пошкодження дерев і порушення естетики парку.

Було виявлено, що хоча статичний циліндричний світлопровід  добре передавав світло вдень, однак зранку і ввечері через незначну кутову висоту Сонця над горизонтом у світлопровід потрапляло надто мало світла. Крім цього, світло додатково втрачалося на численних перевідбиваннях від не ідеальних дзеркал. За рахунок додавання додаткових рефлекторів та конічного світлоприймача передача світла була дещо поліпшена, хоча й не суттєво.

Тому було створено систему рухомих, керованих дзеркал, положення яких можна адаптивно налаштовувати відповідно до положення Сонця на небесній сфері. Єдине перевідбиття сонячних променів  від рухомого дзеркала дає набагато  менші втрати світла у порівнянні з  статичним світлопроводом. Принципово не суттєвим є час освітлення трави, а значно важливішою є  кількість світла, що потрапить на неї. Подальші дослідження стосувалися пошуку способів налаштування руху дзеркал для оптимізації кількості сонячного світла, яке повинні одержати конкретні фрагменти газону. Водночас вирішувалося завдання, як можна оперативно вносити корективи в алгоритм руху дзеркал залежно від ситуації,  що нереально було зробити на статичному світлопроводі.

                            svitloprovid-4 svitloprovid-5

Виготовляти світлопровід доцільно з полірованого алюмінію. Тоді конструкція матиме достатньо дзеркальну поверхню і необхідну міцність, технологічно просто монтується на відносно недорогому сталевому каркасі. У належно збалансованому пристрої рух його елементів здійснюється з малою швидкістю, тому живлення механізму приводу дзеркала можна здійснювати від сонячної батареї. Рефлектор як достатньо функціональний пристрій, оригінально і  просто забезпечує освітлення найбільш затінених ділянок землі у парках природнім світлом.  Він недорогий у виготовленні, довговічний, не потребує затрат на технічне обслуговування.  Ця  екологічно безпечна та естетично приваблива конструкція добре вписується у ландшафт парку.

Проект «Світильник» (На Всеукраїнський конкурс дитячої творчості «Діти за чисту енергію» (Поробки – друге життя: вироби із пластику та скла) –  © Лата Михайло, (9 клас), 2013 р.

Опис проекту: Корпус світильника являє собою скляну банку з-під кави розміром 160х110х80 мм з пластиковою кришкою, у яку вмонтовано цокольний патрон Е-27 з енергоощадною електролампою. До цоколя під’єднано сертифікований щодо вимог електробезпеки мережевий шнур довжиною 1,7 м, з вимикачем. У внутрішній поверхні банки встановлено розсіювач-світлофільтр для забарвлення світла у приємні тони. Розсіювач вирізано з  0,5-літрової  ПЕТ-пляшки від напою «Спрайт». 

Конструкція відповідає естетичним та ергономічним вимогам дизайну інтер’єрів приміщень. Безпечність світильника гарантується його належною конструктивною міцністю і стійкістю. Мінімальна віддача тепла малопотужної (3-9 ват) енергозберігаючої лампи запобігає можливому займанню розсіювача чи розтріскування скляної банки при тривалій експлуатації світильника.

       Св-1 Св-2 Св-3 Св-4

Проект «Органайзер «Диско» (На Всеукраїнський конкурс дитячої творчості «Діти за чисту енергію» (Поробки – друге життя: вироби із пластику та скла) –  © Шира Христина, (9 клас), 2013 р.

Опис проекту: Органайзер  являє собою конструкцію у формі куба зі стороною 95 мм. Він виготовлений з восьми пластмасових трьохдюймових дискет, які колись використовувались у системних блоках персональних комп’ютерів в якості завантажувальних або змінних носіїв малих обсягів інформації (до 1,44 Мб)  на ПК, і сьогодні практично ніде не використовуються. Мені вдалося з’ясувати, що  у багатьох школах чи в домашніх умовах  у користувачів ПК  якось не піднімається рука знищувати такі дискети. Тож перетворився  цей своєрідний пам’ятник початкам комп’ютеризації  у звичайний непотріб. В той же час з дискет, використовуючи лише клей «Момент»,  можна виготовити нескладну, але функціонально робочу конструкцію органайзера для зберігання канцелярського приладдя.

Естетичного вигляду  та кольорового забарвлення конструкції органайзера  надає використання різнокольорових дискет, що свого часу полегшувало користувачам ПК їх сортування за змістом інформації. Наявність в дискетах металевого елемента у вигляді центрувальної шайби  дозволило зробити оригінальну поворотну підставку шляхом її з’єднання (склеювання) з аналогічною шайбою днища.  Всередині  конструкція має три секції. Висота корпусу та перегородок забезпечує користувачам оптимальний доступ до  олівців, ручок, фломастерів, маркерів, тюбиків, степлерів тощо. Органайзер як виріб для офісів є екологічно безпечним через відсутність виділення токсинів. Адже дискети безпечно використовувалися у системних блоках ПК при температурах, що були значно вищими від кімнатних. Він є конструктивно міцним та стійким.

       Диско-1 Диско-2 Диско-3 Диско-4

Проект «Засіб для перенесення порційної  гарячої кави на значні відстані – © Гунько Валентина (10 клас), 2013 р.

Актуальність теми проекту. Сьогодні практично усі представницькі заходи з великою кількістю учасників, конференції і наради не обходяться без невеликих пауз, під час яких можна випити чашечку кави і поспілкуватися з колегами у неформальній обстановці.

Внесення кави-брейку в програми таких заходів сприяє відпочинку людей, допомагає зняти напругу при спілкуванні, особливо малознайомих людей.  Запах і смак кави підвищують ділову активність людей. Процедура пригощання кавою у перервах стала доречним і фактично протокольним атрибутом.

      Кава-1 Кава-2 Кава-3

Стислі терміни за часом і невеликий вибір страв формат кави-брейку не передбачає розсадження учасників. Хоча формат кави-брейку може прив’язуватися  й до сервірованих місць, завжди чимало учасників конгресів, конференцій, семінарів, виставок вдаються до дискусій, бесід, розмов безпосередньо біля експонатів, стендів з представленими зразками продукції фірм і пропозиціями послуг, а тому не можуть (і не завжди є у цьому потреба) своєчасно підійти до кавового столика.  

У таких випадках спроби інших людей віднести колегам горнятко свіжої кави можуть сприйматися учасниками розмов як недоречне і навіть неделікатне стороннє втручання, особливо коли співбесідники вже зондують тонкощі можливого співробітництва або деталі майбутніх комерційних угод. Більше того, у таких місцях під час оглядів, на перервах між засіданнями має місце інтенсивний, часто й хаотичний рух людей. У такому скупченні неминуче розхлюпування чи банальне проливання кави з чашок, а ще більше з одноразових стаканчиків, які зазвичай пропонують організатори. Дивно, але така, здавалося б дрібниця може не тільки зіпсувати настрій, а навіть на психологічному рівні перервати розмову, змінити вектор розмови і затьмарити очікувані сподівання однієї з сторін на співпрацю. А у парках, на стадіонах і просто на вулицях такі  походи зі стаканчиком кави в руках є взагалі недоцільними, напій просто вихлюпається по дорозі.

Якщо вирішити питання з безпечним перенесенням чи доставкою гарячої кави на значні відстані,  то можна зберегти смакові якості, аромат  і тепло цього неповторного напою навіть  на масових заходах, без дорогих послуг кейтерингових компаній, що обладнують для цього конференц-зали або холи дво- або триярусними візками.

 Мета та короткий виклад основних положень проекту. Для перенесення пластикових стаканчиків з кавою чи іншими гарячими напоями зазвичай виготовляються різноманітні, переважно жорсткі картонні конструкції.

Кава-4

Попри свою простоту такі пристрої мають суттєві недоліки, зокрема, дуже ненадійними є кришки пластикових стаканчиків. Адже при скупченні та постійній штовханині людей жодна кришечка не може вважатися надійною. І поки кава потрапить в потрібне місце, кришечка стаканчика і сам пристрій для перенесення перетворюються у непотріб. Якщо таку картонну тару ще певний час потримати в руках у пошуках урни для сміття, то змочена зсередини кавою кришечка однозначно стане джерелом для  забруднення рук та одягу.

Тому метою проекту стала розробка засобу для перенесення пластикових стаканчиків, що унеможливить розхлюпування кави під час невеликих зіткнень та можливих перешкод на шляху її перенесення і не  потребуватиме значних ємкостей для  своєї утилізації після використання.

Гіпотеза.  Одноразовий поліетиленовий кульок правильної конфігурації дозволить безпечно переносити гарячу каву практично на довільні відстані. При споживанні кави він слугуватиме додатковим термоізолятором, а після використання легко піддається утилізації одночасно з стаканчиком.

Матеріали та методи дослідження. Для роботи над проектом було закуплено стандартні пластикові кульки, з яких по трафарету вирізались заготовки різної  форми. Склеювання двох викройок між собою здійснювалось розігрітим паяльником через шар пластику,  що був взятий з кулінарного рукава для запікання.

              Кава-5 Кава-6 Кава-7

Було встановлено, що кульок з однією ручкою для перенесення не лише істотно спрощує викройку, а й запобігає неминучому перекошуванню стаканчика, що має місце у кульку з двома ручками, що й підтвердило статичне випробовування цих  двох конструкцій кульків.

Експерименти також засвідчили, що найбільш доцільною є така конфігурація кулька, коли висота його кишені, куди вкладається стаканчик, буде на кілька сантиметрів вищою від самого стаканчика. Це дозволяє при русі людини з кавою надійно утримувати напій від вихлюпування навіть при надто різкому зіткненні з перешкодою. Практичні випробування пристрою відбувалися безпосередньо на проспекті Свободи та вулицях міста Львова під час «Різдвяного ярмарку».   Придбана нами у кіосках гаряча кава в одноразових стаканчиках  проносилася вулицями старого Львова поміж сотень людей. За цей час напій охолоджувався настільки, що його можна було випити. Після цього, в найближчій ятці купувалася нова порція кави  і вона знову проносилася на кількасот метрів за різними доволі  звивистими  маршрутами. Кава не розхлюпувалася  навіть при інтенсивному розхитуванні підвісу

Потрібно зазначити, що сконструйований нами кульок для транспортування кави має також належне наукове підґрунтя у відповідності із законами фізики. Довгий підвіс відзначається надзвичайною пластичністю. Оскільки при такій конструкції уся маса системи сконцентрована практично повністю в рідині, кава не хлюпає в стаканчику навіть при значних розхитуваннях  і не перекошує надмірно свій рівень відносно краю стаканчика.  Можна також сказати, що цей засіб представляє собою систему майже ідеального маятника, в якому вся кінетична енергія переходить в потенційну і навпаки, без втрат енергії на внутрішнє тертя.

     Кава-8 Кава-9 Кава-11 Кава-10

Висновки. Спосіб переноски кавових стаканчиків в індивідуальному кульку з однією довгою ручкою виявися вдалим і надійним, оскільки зовсім не потрібує захисної кришечки. При вільних коливаннях рівень кави відносно верхнього зрізу стаканчика залишається сталим. Експерименти показали, що при висоті стінки кулька, на 3 сантиметри вищій від стаканчика, кава розливається  лише при сильному зумисному ударі.

Практична перевірка запропонованого способу подачі кави на значні відстані від місця її одержання показала належну надійність та ефективність конструкції, яка запобігає розхлюпуванню напою. Такими кульками, що є технологічно простими і дешевими у виробництві засобами перенесення  кави, доцільно оснащувати пункти і місця приготування кави, особливо для ситуацій, у яких має місце переміщення великих груп людей.

Проект «Економне і комфортне нічне освітлення службових приміщень»  © Пічний Ростислав (9 клас), Сеньковський Володимир (9 клас), 2013 р.

З настанням сутінок у  багатьох приміщеннях припиняється робота, персонал йде додому, але тим не менше залишається необхідність підтримувати певне освітлення приміщень, зокрема, у лікарнях, аварійних та чергових службах, на складах, транспортних боксах тощо. Відповідно виникає проблема з освітленням службових кімнат відпочинку, оскільки навіть слабке світло заважає засинати тим, хто вже відпочиває, в той же час для тих,  хто входить або виходить з службової кімнати, має бути хоч якесь світло, щоб вони не блукали в темряві.

Метою проекту стала розробка такого варіанту освітлювальних приладів, який би забезпечив необхідний мінімум освітлення службових чи житлових приміщень при  споживанні мінімальної електроенергії.  Наявна практика організації службового світла зазвичай передбачає хоча економне нічне, але все ж освітлення всього приміщення, тоді як для безпечного проходу по ньому достатньо освітлювати лише підлогу. Ще більше це потрібно для житлових приміщень, які взагалі не облаштовуються нічним освітленням.

Широкий асортимент на споживчому ринку різноманітних світлодіодів за потужністю, світловим ККД та розмірами дає можливість дешево з міркувань енергозатрат при експлуатації, надійно і комфортно використати ці оптичні елементи для ефективного нічного освітлення приміщень і  монтувати їх практично у будь-якому місці. Адже розміщення світлодіодів вздовж орієнтовного маршруту руху додатково економить електроенергію ще й тому, що освітлюється лише підлога приміщення.

Матеріали та методи дослідження. Для роботи над проектом було закуплено світлодіоди білого свічення  різної потужності, що були між собою спаяні довгими дротами в гірлянди, які прив’язувалися до рейок з заданим кроком між світлодіодами. Самі ж рейки на спеціальних опорах встановлювались на заданій висоті біля стін. Регульований блок живлення світлодіодів дозволяв в широких межах змінювати їх потужність. Крім того, кут нахилу світлодіодів відносно підлоги також був змінний. Змінюючи параметри кроку, висоти, кута і потужності можна досягти оптимального  освітлення. Для мінімізації суб’єктивного фактору фотографування приміщення здійснювалося цифровим дзеркальним фотоапаратом в режимі ручної та однієї для всіх експозиції.

     nich-osv-1 nich-osv-2 nich-osv-3 nich-osv-5 nich-osv-6

Аналіз результатів експериментів. Декілька серій проведених експериментів показали, що визначальним фактором у виборі варіантів нічного чергового освітлення є психологія людей, які користуватимуться ним з відповідним комфортом. На практиці доведеться розробляти декілька варіантів нічного освітлення, в залежності від вподобань споживачів, хоча це ускладнює об’єктивний аналіз, оскільки покази приладів перестають бути визначальними. Сконструйована установка наочно дозволяла обирати оптимальні параметри і підходи до вирішення проблеми. Для додаткового аналізу фотографій було залучено незалежних експертів. Було встановлено, що при боковому освітленні всі предмети, що лежать на підлозі, починають виглядати надзвичайно контрастно. Цей експериментально встановлений факт дозволив ще зменшити потужність достатнього нічного освітлення.

Висновки. Ідея виявилася вдалою і рентабельною. Цілком реально в рази зменшити споживання електроенергії на черговому чи нічному освітленні. Оскільки оцінка нічного освітлення ґрунтується не на приладах, а на суб’єктивних відчуттях людей, то, однозначно, потрібно провести великий комплекс досліджень  і з  отриманих матеріалів  вибрати кілька варіантів освітлення, які б задовольняли якнайбільший відсоток  людей. Також необхідно створити декілька демонстраційних коридорів з різними варіантами освітлення для того, щоб потенційний споживач буквально своїми очима побачив, про що взагалі йде мова. Як показали попередні експерименти, бажано  інтенсивніше і  можливо на більшу висоту освітлювати входи-виходи в приміщення.

Проект «Вікно підвищеної світлопровідності» – © Сітенко Владислав (10 клас), 2013 р.

Актуальність теми. Специфіка наших будівель така, що навіть тоді, коли сонце ще знаходиться на небосхилі, його світло проникає не у всі кімнати, і це вимагає  ввімкнення джерел штучного світла. З часів, коли дзеркала подешевшали за рахунок масового виробництва, люди намагаються використати їх для переспрямування сонячного світла у потрібні місця. У світі практикується монтаж у новобудовах світлопровідних дзеркальних шахт для переспрямування природного світла у внутрішні приміщення. Не може бути прийнятним встановлення дзеркал на фасадах будівель, оскільки це псуватиме їхній архітектурний вигляд,

Було поставлено завдання розробити вікно з рухомими дзеркальними елементами, які у потрібний час відкривались би для переспрямування в приміщення того світла, що зазвичай потрапляє на стіни. Ці дзеркальні елементи повинні належно вписуватися у вікно без спотворення архітектурно-естетичного вигляду фасадів. Мета проекту – розробка простої і рентабельної конструкції вікна, що вписувалась би в наявну архітектуру, і  в той же час містила б у собі дзеркальні елементи, які при потребі розкривалися би   і перевідбивали б світло всередину приміщення.  Гіпотеза. Цілком реально зменшити споживання електроенергії на освітлення приміщень шляхом своєрідного продовження  світлового дня за рахунок висувних дзеркальних елементів на вікнах.

Матеріали та методи дослідження. Розроблено і виготовлено розрахунковий макет, на якому експериментально було визначено основні закономірності процесу. Світло Сонця імітувала лазерна указка, а паралельність сонячних променів імітувалася рухом цієї ж лазерної указки, що закріплена на ковзній каретці. Спочатку визначалося, яка частка сонячного світла потрапляє у приміщення без дзеркального рефлектора, а потім встановлювалося, наскільки вона зросте при розкритті рефлектора. Змінюючи геометрію і кут розкриття рефлектора, встановлювалося оптимальне значення світла для положення Сонця на небосхилі з урахуванням  специфіки архітектури  і розташувань приміщень.

         vikno-2 vikno-3 vikno-5 vikno-4

Натурні експерименти проводилися на вікнах будинків, на яких ставилися великі дзеркальні рефлектори. Для подолання можливих випадків тимчасового засліплення перехожих чи водіїв автомобілів, що рухаються  вулицею, сонячним зайчиком від неправильно розкритого колектору було  вирішено зробити дзеркало хвилястим. Таке дзеркало виявилося кращим від прямого і для приміщень, оскільки воно відбиває світло по всьому приміщенню, а не світить лише вузькою смужкою, як пряме дзеркало. Було також проведено дослідження по оптимізації механізму розкривання і фіксації рухомого дзеркального елементу вікна.

Аналіз результатів експериментів. Експерименти на демонстраційному макеті та на реальних вікнах показали, що рахунок таких рефлекторів фактично можна подовжити світловий день в приміщеннях на декілька годин. Рухомий дзеркальний елемент в складеному стані повністю входить в габарит вікна, а в розгорнутому вигляді не спотворює архітектурно-естетичний вигляд фасадів, що особливо важливо для історичної забудови. Вітростійкість конструкції досягається двома шляхами: виготовленням більш жорсткої конструкції підвісу або автоматичним згортанням висувного дзеркала при поривах вітру.

              vikno-6  vikno-7  vikno-8  vikno-9  vikno-10

ВисновкиВікно з висувними дзеркальними елементами дозволяє реально подовжити світловий день в приміщенні. Особливості конструкції такого вікна дозволяють його монтування у будь-якому будинку, в тому числі й в будівлях історично-архітектурної спадщини.  Крім економії електроенергії таке вікно також підвищує загальний комфорт у приміщенні від світла з природнім енергетичним спектром. Також було визначено, що оптимальним матеріалом рефлектора є листова нержавіюча сталь. Спеціально розробленим гофруванням та вигином можна забезпечити її більшу жорсткість і досягти оптимального розсіяння перевідбитого світла.

Шляхи подальшого розвитку дослідження. Потрібно додатково розробити програмовану автоматику для розкриття-закриття дзеркальних елементів згідно заданої програми. Перспективним вбачається використання напівпрозорих дзеркальних плівок, які в одному положенні захищатимуть приміщення від надмірного сонячного світла, а в іншому положенні виконуватимуть функцію дзеркала для перевідбивання у приміщення того світла, що зазвичай потрапляє на стіни. Заслуговують на увагу дослідження щодо можливості використання як рефлекторів тканин, покритих дзеркальною плівкою. Це дозволить згортати неробоче дзеркало взагалі в раму, що максимально задовільнить вимоги щодо історичної архітектури.