Изобретено на Урале. Сборник изобретений и технологий

Писатель-изобретатель Александр Романович Александров

© Алексей Васильевич Окунев, 2024

ISBN 978-5-0060-9284-6

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Окунев Алексей Васильевич

После окончания института работал конструктором на оборонном предприятии. Был председателем Совета ВОИР завода.

В 2012 году избран председателем Свердловской организации ВОИР.

Отмечен грамотой Министра авиационной промышленности.

Является директором Научно-производственного предприятия «Свет».

Член центрального Совета ВОИР.

Контакты изобретателей вы сможете узнать обратившись по телефону или почте, которые указанны на сайте Свердловской областной организации Всероссийского общества изобретателей и рационализаторов.

Введение

Урал – один из крупнейших промышленных центров нашей страны.

Здесь, между Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнинами, зародилась золотодобывающая промышленность России.

Урал – родина российских изумрудов. Место громких открытий. Колыбель мировых изобретений.

Громкое имя этого географического региона – заслуга как отдельных энтузиастов, так и больших рабочих коллективов. Первый прокатный стан Кузнецова Егора Григорьевича, известные всему миру паровые машины мастерской Черепанова Ефима Алексеевича, новый способ связи Александра Степановича Попова – навсегда оставили отпечаток Урала в мировой истории науки и техники, решив множество проблем прошлых веков.

Всероссийское общество изобретателей и рационализаторов стремится объединить умы века нынешнего, и единой рукой, вместе, перелистнув страницу настоящего, наполнить будущее региона содержанием, которое, и впредь, будет укреплять и прославлять Его имя на весь мир.

В данном журнале собраны некоторые последние работы изобретателей и научных коллективов Уральского Федерального Округа.

«Изобретения Урала» – вымышленная картинка сгенерирована нейросетью – «Нейрохолст»

Способ испытания мелющих шаров на ударную стойкость

Разработчик: АО «ЕВРАЗ НТМК»

Авторы: Зажигаев П. А., Шведов К. Н., Улегин К. А., Борисов С. В., Казаковцев М. А., Рубцов В. Ю.

Способ испытания мелющих шаров на ударную стойкость – (Патент RU №2759709).

Специалистами АО «ЕВРАЗ НТМК» разработан новый способ испытания шаров на ударную стойкость.

Техническим результатом данного изобретения является преждевременное выявление дефектных партий мелющих шаров при испытании на ударную стойкость за счет более точной имитации их соударения, при измельчении руд и прочих материалов шаровыми мельницами.

Точная имитация измельчения достигается за счет многократного взаимного соударения пары шаров на протяжении всего времени испытания пневматической (гидравлической) установкой.

Благодаря изобретению становится возможным оценить риск разрушения шаров в реальных условиях работы.

Данный способ внедрен и используется в действующем производстве АО «ЕВРАЗ НТМК».

Заявленный способ испытания мелющих шаров на ударную стойкость включает комплексное испытание 2-х испытуемых шаров, многократно соударяющихся между собой на протяжении всего времени испытания, при этом в процессе испытания первый шар 1 находится в гнезде нижнего стационарного удерживающего устройства 3, а второй шар 2 находится в гнезде верхнего подвижного удерживающего устройства 4, которое приводится в движение непосредственно гидравлическим или пневматическим плунжером, при этом второй шар 2 одновременно с верхним удерживающим устройством 4 поднимается на заданную высоту и затем опускается, при этом происходит соударение верхнего шара 2 о нижний шар 1, затем цикл процесса повторяется с частотой от 60 до 450 ударов в минуту в зависимости от типа используемой ударной установки.

Испытание мелющих шаров

Триботехнические наносоставы для снижения степени износа и восстановления поверхности трения в машинах и механизмах авто и ж/д транспорта, а также в узлах и агрегатах промышленного оборудования

Разработчик: ООО Инновационная компания «ЭФАМ»

Авторы: Захаркин Д. В.

Способ улучшения высоконагруженных поверхностей трения – (Патент №2625917)

Способ снижения коэффициента трения – (Патент №2625918)

Способ восстановления поверхностей трения – (Патент №2609574)

Автором разработан и налажен серийный выпуск триботехнических наносоставов, при использовании которых снижается коэффициент трения и увеличивается срок службы как отдельных деталей, так и узлов (в том числе высоконагруженных).

Результат становится возможным за счет создания модифицированного поверхностного слоя (технология интеллектуального переноса), твердость которого сопоставима с закаленной сталью.

Размер частиц, согласно протоколу исследования Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН, составляет в поперечном диаметре диапазон 43—75 нм, а длина варьируется от 160 до 250 нм (1/4 микрона). По червячным передачам (МКПП и редуктор) износ останавливается полностью.

Триботехнические наносоставы компании «Эфам» применяются в авто- и ж/д- транспорте, промышленном оборудовании, бензиновых и дизельных ДВС, механических, роботизированных и автоматических КПП, а также в редукторах и подшипниках.

Триботехнические наносоставы

Способ улучшения высоконагруженных поверхностей трения – (Патент№2625917).

Изобретение относится к машиностроению, в частности к триботехнике, и может быть использовано при обработке рабочих поверхностей деталей машин, работающих в условиях повышенной нагрузки. Способ подготовки состава-модификатора к использованию для обработки высоконагруженных металлических поверхностей трения пар трения, работающих при температурах до 250°С, включает введение порошковой смеси из дисперсных частиц в консистентное масло, размешивание в нем и подачу размешанной в консистентном масле порошковой смеси в изделие. Указанная порошковая смесь включает антигорит Mg6Si4O10 (OH) 8, лизардит Mg3Si2O5 (OH) 4 и хризотил Mg6Si4O10 (OH) 8, а в качестве консистентного масла используют кремнийорганическое масло, которое сначала загущают микропорошком политетрафторэтилена до требуемой консистенции и затем вводят в него упомянутую смесь. Упомянутая смесь содержит следующее соотношение компонентов, мас. %: антигорит 2—10, лизардит 2—20, хризотил 10—30 и политетрафторэтилен 25—60. Размер частиц микропорошка политетрафторэтилена составляет от 1 до 5 мкм. Размер частиц антигорита, лизардита и хризотила составляет от 200 до 400 нм. Увеличивается срок проведения регламентных восстановительных работ, уменьшаются затраты на ремонтно-восстановительные работы и увеличивается эффективность работы изделия за счет снижения коэффициента трения, активного противодействия износу поверхности, повышения критической нагрузки и нагрузки сваривания.

Способ снижения коэффициента трения – (Патент №2625918)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к триботехнике, и может быть использовано при обработке рабочих поверхностей деталей машин. Способ подготовки состава-модификатора для металлических пар трения включает приготовление порошковой смеси из дисперсных частиц антигорита Mg6Si4O10 (OH) 8 и лизардита Mg3Si2O5 (OH) 4 и размешивание упомянутой порошковой смеси в масле, при этом в упомянутую порошковую смесь дополнительно вводят частицы хризотила Mg6Si4O10 (OH) 8 и альфа-нитрида бора при следующем соотношении компонентов, мас. %: антигорит 2—10, лизардит 2—20, хризотил 15—40 и альфа-нитрид бора 20—50. Для жидких масел используют фракции антигорита, лизардита и хризотила 100—200 нм, фракцию 200—300 нм альфа-нитрида бора. Для консистентных масел используют фракции антигорита, лизардита и хризотила 200—400 нм и фракцию 200—300 нм альфа-нитрида бора. Обеспечивается увеличение срока проведения регламентных восстановительных работ, уменьшение затрат на ремонтно-восстановительные работы и увеличение эффективности работы изделия за счет уменьшения эффектов абразивного, кавитационного и абразивно-кавитационного износа в металлических парах трения.

Способ восстановления поверхностей трения – (Патент №2609574).

Изобретение относится к триботехнике и может быть использовано при безразборном восстановительном ремонте, профилактике и предотвращении износа рабочих поверхностей деталей машин, подверженных износу, таких как поршневые узлы, подшипниковые пары трения, шестеренные передачи. Способ восстановления поверхностей трения металлического изделия с масляным резервуаром включает приготовление порошковой смеси, состоящей из дисперсных частиц размером от 200 до 300 нм и имеющей следующее соотношение компонентов, мас.%: антигорит (Mg6Si4O10 (OH) 8) 10—20, лизардит (Mg3Si2O5 (OH) 4) 10—30 и хризотил (Mg6Si4O10 (OH) 8) 40—90, и размешивание указанной порошковой смеси в масле. Из упомянутой порошковой смеси, размешанной в масле, получают состав-модификатор, который подают в масляный резервуар изделия. Указанное масло используют вязкостью от 20 до 30 сСт, а упомянутая порошковая смесь дополнительно содержит хризотил. Увеличивается срок проведения регламентных восстановительных работ, уменьшаются затраты на ремонтно-восстановительные работы и увеличивается эффективность работы изделия, а также время работы смазочного материала без замены.

Терминал для идентификации по лицу BioSmartQuasar 7 и считыватель RFID-карт SMARTKEY

Разработчик: ООО «Прософт-Биометрикс»

Получен патент №RU 173901 U1 – (Устройство захвата изображения вен ладони). Автор патента – Александр Владимирович Дремин.

Разработанный терминал для идентификации по лицу – BioSmartQuasar 7 сочетает в одном устройстве лучшие технические решения: идентификация по лицу, идентификация по RFID-картам, идентификация по рисунку вен ладони (опционально может быть встроен сканер рисунка вен ладони, распознавание лиц в медицинской маске и контроль СИЗ на сотруднике).

Терминал оснащен тремя камерами: цветной, инфракрасной и камерой глубины, которые позволяют захватывать и распознавать лица в условиях плохой освещенности и отсеивать попытки фальсификации.

Камера глубины с высокой эффективностью определяет попытки фальсификации системы при помощи фотографий или видео. 3D-ИК-проектор, проецирует на лицо около 10 тысяч точек, а сенсор высокочувствительной камеры, анализирует отраженное изображение, считывая геометрию лица.

Biosmart Quasar 7, SMARTKEY, KeyPass

Цветная камера имеет автофокус и настройку экспозиции, что позволяет распознавать лица с расстояния от 0,3 до 3 метров.

Терминал укомплектован 6-ядерным процессором для быстрых вычислений нейронных алгоритмов. Терминал имеет автономную память для хранения до 1 000 000 лиц и до 100 тысяч событий. Терминал имеет энергонезависимый модуль памяти 16 Гб, объем оперативной памяти (RAM) 4 Гб.

SMARTKEY

Новый считыватель RFID-карт для организации системы контроля доступа любого уровня сложности, который можно выполнить в индивидуальном дизайне под цветовое решение бренда или помещения.

Поддержка карт различных форматов

· EM-Marine

· Mifare (Classic, ID, Mini, Ultralight, DESFire, Plus), включая защищенные режимы Mifare Plus SL3 и SL

· ISOProx II

· Поддержка NFC иBLEдля идентификации по смартфону.

Считыватель SMARTKEY эффективен в условиях уличной установки при температуре от -40 до +50° C.

Считыватель SMARTKEY оснащен интерфейсами Wiegand и RS-485 для интеграции в СКУД и другие системы предприятия. Устройство может применяться с любыми сторонними контроллерами, поддерживающими интерфейсы Wiegand или RS-485 (OSDP).

KeyPass

Контроллер KeyPass предназначен для организации сетевой СКУД на базе RFID-считывателя.

Благодаря поддержке широкого ряда интерфейсов (Ethernet, Wiegand, RS-485, USB 2.0) контроллер может быть легко интегрирован в сторонние СКУД.

Контроллер создан на базе современного и мощного процессора allwinner A40i-H с высокопроизводительным ARM модулем и графическим процессором Mali400 MP2 GPU, что позволяет обеспечить высокую скорость идентификации даже на больших базах данных.

Объем оперативной памяти (RAM) составляет 4 Гб.

Контроллер BioSmartKeyPass оснащен широким набором интерфейсов:

· 4 входа / 2 выхода Wiegand

· 2 порта RS-485

· 12 дискретных входов и 12 выходов для подключения датчиков прохода, кнопки и другого оборудования.

Комплекс унифицированных программных средств автоматизации технологических процессов (SCADA система верхнего уровня eXvision)

Разработчик: ОАО «Уральский электрохимический комбинат»

Авторы: Усынин С. Н., Поверинов М. Г.

Авторами разработан комплекс унифицированных программных средств автоматизации технологических процессов (SCADA система верхнего уровня eXvision).

Программа предназначена для разработки программного обеспечения (ПО) верхнего уровня автоматизированных систем управления технологическими процессами (ACУ TП).

SCADA обеспечивает создание, настройку и конфигурирование ACУ TП, для выполнения следующих функций:

– сбор информации с объектов, путем опроса аналоговых, дискретных и других датчиков и электронных устройств, применяемых для сбора данных;

– оперативный контроль и отображение текущих значений параметров техпроцесса, сигналов и состояния технологического оборудования в виде мнемосхемы на мониторе ЭВМ;

– управление технологическим оборудованием;

– накопление значений технологических параметров и отображение накопленной информации;

– регистрацию и отображение на мониторах аварийных и предупредительных сигналов о режимах работы оборудования и положении исполнительных механизмов;

– регистрацию команд управления;

– световую сигнализацию при выходе за пределы уставок технологических значений;

– резервное копирование и архивирование данных; автоматизацию метрологической аттестации (поверки);

– диагностику устройств системы;

– автоматизацию ведения отчетной документации.

Тип ЭВМ: IBM PC

Язык C/C++

«SCADA»

Осветительное устройство-защёлка

Авторы: Качанов М. А.

Осветительное устройство-защёлка – (Патент №2713513).

Автором разработано осветительное устройство, обладающее удобством использования при установке/извлечению в патрон.

«Лампа-защёлка» позволяет решить проблемы существующих светодиодных ламп при сохранении всех технических параметров, а именно:

• Экономия полезного пространства

Высота лампы-защёлки без светоотражателя с патроном составляет 15 мм. (Размер существующих аналогов 75 мм).

• Простота соединения

Легкость замены светового элемента за счет защелкивающегося механизма.

• Простая сборка

Сборка изделия по принципу игры Лего, а именно нанизыванием составных частей.

• Исключение проводов и процесса пайки.

• Выгода

Значительная экономия применяемых материалов и уменьшение количества комплектующих деталей.

• Надежность

Надежность электрического соединения даже при вибрации или тряске.

• Долговечность

Высокий запас прочности из-за низкого затирания деталей.

Устройство может применяться в промышленных и гражданских помещениях, а также в осветительных приборах и комплексах.

Техническим результатом является обеспечение высокого технологического уровня массового производства светодиодных ламп с минимальным применением ручного труда при удобстве соединения/разъединения лампы и патрона и сохранении надежности такого соединения. Сущность вариантов изобретения заключается в следующем: осветительное устройство содержит соединенный с цоколем корпус, закрытый рассеивателем. В корпусе установлены электрически соединенные платы, одна из которых представляет собой светодиодную плату с минимум одним светодиодом, а другая – плату с драйвером. Для обеспечения протекания электрического тока цоколь соединен с патроном. В осевом направлении цоколя и патрона имеются гнездовой и штыревой контактные элементы, причем на наружной поверхности патрона выполнена первая кольцевая проточка, а на внутренней поверхности цоколя выполнена вторая кольцевая проточка, в которой установлено незамкнутое пружинное кольцо. При соединении цоколя и патрона пружинное кольцо входит в первую кольцевую проточку, обеспечивая контакт.

Осветительное устройство-защелка

ЭЛЕКТРО РАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ «KACH CONTACT»

Авторы: Качанов М. А.

Электро разъемное кнопочное соединение – (Патент №2660950).

Автором разработано электро разъемное кнопочное соединение, обеспечивающее пропускание электрического тока в швейных изделиях, например, одежда с обогревом/охлаждением, или другие товары, в которых предусмотрено электрическое соединение частей.

Электроразъемное кнопочное соединение включает штекер и гнездо. В корпусе штекера с фланцем установлен первый контактный элемент, выполненный, например, в виде розеточной контакт-детали. В корпусе гнезда, имеющем фланец, установлен второй контактный элемент, выполненный, например, в виде штыревой контакт-детали. Первая и вторая контакт-детали установлены с возможностью контакта при соединении штекера и гнезда. Корпуса штекера образуют первый и второй наружный контактные элементы соответственно.

Штекер и гнездо оснащены соответствующими прижимными элементами, и первый прижимной элемент выполнен в виде прижимной шайбы, а второй – в виде прижимной шляпки. Замкнутая электрическая цепь образуется при застегивании кнопки-застежки, и при условии соединения токоведущих проводов штекера и гнезда с источником тока и потребителем. Технический результат: надежность использования в качестве электро разъемного соединения.

Электро разъемные соединения «Kach contact»

КЕЙС ДЛЯ ПЕРЕНОСКИ И ХРАНЕНИЯ СВЕЖЕНАПИСАННЫХ КАРТИН

Авторы: Качанов М. А.

Кейс для переноски и хранения свеженаписанных картин – (Патент №2793487).

Автором изобретено устройство для транспортировки свеженаписанных картин, которым могут воспользоваться художники на выездных пленэрах, для перевозки картин в места, удаленные от дома, а также для их хранения, например, в студии или в художественной школе с целью минимизации занимаемого ими объема в период высыхания красочного слоя.

Изобретенный кейс для переноски и хранения свеженаписанных картин, содержит: основание, боковые стенки, крышку, отверстия. При этом на внутренних поверхностях основания и крышки выполнены несквозные отверстия с гайками, обладающие возможностью ввинчивания в гайки крепежных элементов, которые содержат острые наконечники, с расположением по сторонам периметра свеженаписанной картины.

Острые наконечники крепежных элементов выполнены с возможностью сцепления с обеих сторон, по меньшей мере, одной свеженаписанной картины и её фиксации, что позволяет осуществлять ее транспортировку и хранение.

КЕЙС ДЛЯ ПЕРЕНОСКИ И ХРАНЕНИЯ СВЕЖЕНАПИСАННЫХ КАРТИН

Способ разогрева смерзшегося груза в вагонах при движении и стоянке грузового поезда и устройство для его осуществления

Разработчик: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный университет путей сообщения»

Авторы: Зубков В. В., Сирина Н. Ф, Русин Д. Л.

Способ разогрева смерзшегося груза в вагонах при движении и стоянке грузового поезда и устройство для его осуществления – (Патент №2728021).

Авторами разработан способ разогрева груза в вагонах при движении, а также при стоянках грузового поезда на электрифицированных участках железных дорог, использованием подвижных частей инфракрасных излучателей и электромеханических преобразователей.

Применение данной технологии целесообразно на железнодорожных путях общего и не общего пользования, где осуществляется выгрузка и перевалка из железнодорожного подвижного состава грузов, подверженных смерзаемости, с целью исключения непроизводительного простоя железнодорожного подвижного состава.

Способ разогрева смерзшегося груза в вагонах при движении и стоянке грузового поезда включает разогрев груза в вагонах до прибытия грузового поезда на станцию выгрузки. Разогрев груза в вагонах производят с использованием подвижных частей инфракрасных излучателей и электромеханических преобразователей. Устройство для разогрева смерзшегося груза в вагонах содержит инфракрасные излучатели, установленные на стенах вагона при помощи П-образных конструкций, источник электроэнергии и электрическую цепь подачи электроэнергии. Электрическая цепь включает токоприемник, разрядник, автоматический выключатель, переключатель напряжения, систему управления мощностью теплового потока с датчиками температуры и инвертор-преобразователь. Источником электроэнергии для электропитания инфракрасных излучателей и электромеханических преобразователей являются: при постоянном токе – генератор электровоза, а при переменном токе – обмотка собственных нужд главного трансформатора электровоза. Так достигается уменьшение потребления энергии при разогреве груза.

Пояснение в чертежах

Устройство для разогрева смерзшегося груза в вагонах при движении и стоянке грузового поезда содержит установленные на боковых и торцевых стенах грузового вагона 2 при помощи П-образной конструкции 19 (фиг. 3) инфракрасные излучатели 5, подвижные части инфракрасных излучателей 21 (фиг. 3), электромеханические преобразователи 20 и электрическую цепь подачи электроэнергии. Электромеханические преобразователи 20 предназначены для преобразования электрической энергии с величиной напряжения 220 В в механическую энергию путем передачи поступательно-вращательного движения с вала электродвигателя (на фигуре не показан), который является одним из видов электромеханических преобразователей, на подвижные части инфракрасных излучателей 21.

Электрическая цепь подачи электроэнергии от генератора электровоза 11 (фиг. 1) при постоянном токе и от обмотки собственных нужд главного трансформатора электровоза 18 (фиг. 2) при переменном токе включает в себя электрическую магистраль поезда 6, междувагонные соединения электрической магистрали 7, розетки электрической магистрали 16, переключатель для подачи напряжения 50 В 14, инвентор-преобразователь напряжения 50—220 В 15, систему управления мощностью теплового потока 13. Источником электроэнергии для электропитания инфракрасных излучателей 5 и электропитания электромеханических преобразователей 20, являются: при постоянном токе – генератор электровоза 11, при переменном токе – обмотка собственных нужд главного трансформатора электровоза 18. Для электропитания инфракрасных излучателей 5 и электропитания электромеханических преобразователей 20 используется напряжение величиной 220 В, преобразованное инвертором-преобразователем напряжения 50—220 В 15 в электрической цепи.

Каждый вагон, оборудованный инфракрасными излучателями 5, имеет электрическую магистраль поезда 6. Электрические магистрали 6 вагонов 2 и электровоза 1 (фиг. 1—2) сообщаются через междувагонные соединения электрической магистрали 7 и розетки электрической магистрали 16. Электрическая магистраль 6 расположена по всему составу грузового поезда – от электровоза до хвостового вагона. Система управления мощностью теплового потока 13 расположена в кабине электровоза 1, управление данной системой осуществляет машинист электровоза. Система управления мощностью теплового потока 13 включает в себя пульт управления, контроллер и датчики температуры (на фигурах не показаны). Все элементы устройства входят в единую электрическую цепь разогрева смерзшегося груза и являются ее неотъемлемой частью.