Отдел новостей 23 февраля 2015, 14:25

Белорусские школьники собрали беспилотник и наноспутник

В минувшие выходные БГУИР стал местом проведения конкурса школьных проектов Belarus Science and Engineering Fair (BelSEF) 2015. Учащиеся школ, гимназий и лицеев в возрасте от 13 до 18 лет представляли свои разработки в области естественных наук. Авторы четырёх лучших проектов примут участие в международном конкурсе Intel International Science and Engineering Fair в США. С чем юные белорусские изобретатели отправятся за океан — в репортаже корреспондента dev.by.

С будущим белорусской науки всё оказалось гораздо лучше, чем можно было ожидать. Некоторые проекты удивили серьёзностью подхода и сложностью разработки — по крайней мере, с точки зрения стороннего наблюдателя. И не стоит забывать, что всё создавалось преимущественно ребятами школьного возраста. Без помощи педагогов не обошлось, но идея и основной вклад — заслуга учеников.

По стопам Теслы

Представленные проекты — самые разные. Девятиклассник Дмитрий из средней школы №12 Минска привёз на выставку зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов, которое собирал полгода. Достаточно подключить разряженный аккумулятор к прибору — и начнётся зарядка. Током силой в два ампера можно зарядить стандартную автомобильную батарею за двенадцать часов. Защита от перезарядки также предусмотрена. Дима говорит, что устройство полностью рабочее, он уже зарядил четыре аккумулятора. Это, понятное дело, не уникальный девайс, но собрать зарядное устройство — не сколотить табуретку на уроке труда. За свою разработку Дмитрий получил Диплом III степени в категории «Проектирование: электротехника и механика».

Учащиеся Слуцкого государственного колледжа во главе с преподавателем создали устройство, передающее энергию по воздуху.

На первый взгляд, всё точно, как в опытах Николы Теслы. Руководитель проекта это подтверждает.

— Мы пытаемся передать энергию на расстояние. Никола Тесла мог сделать это с одного конца планеты на другой. Мы хотим повторить его опыты. Европейцы в этом плане зашли немного дальше: они пробуют создать беспроводную зарядку автомобиля. Такой же принцип используется в беспроводной зарядке смартфонов (например, в некоторых моделях Nokia и Samsung — прим. автора). На создание ушло порядка двух-трёх месяцев. Устройство умеет передавать энергию абсолютно любому электроприбору: лампа накаливания, люминесцентная лампа, светодиоды. Они способны работать без дополнительной аппаратуры. Причём, можно передать энергию какому угодно количеству ламп. Радиус действия — полметра, но легко сделать и больше. Планы на будущее — создание промышленного бесконтактного зарядного устройства для, например, автомобиля.

Некоторые проекты были только в стадии макетов. Ученики Минского государственного областного лицея Виктор, Олег и Никита привезли на выставку новый тип аэрокрыла. Оно позволяет увеличить подъёмную силу в полтора раза по сравнению с нынешними моделями. Сферой применения называют авиацию, но не исключают и пользу для автомобилей — в качестве «спойлера» для спортивных машин. Особенность заключается в увеличении подъёмной силы без роста лобового сопротивления. Ребята занимаются аэромоделированием, поэтому идея улучшить крыло появилась не на ровном месте. Дополнительно лицеисты изучали эффект Магнуса (явление, которое возникает при обтекании вращающегося тела потоком газа либо жидкости). Разработчики удостоились Диплома I степени в области «Физика».

Ещё один макетный проект показали совсем юные участники. Влад и Максим — ученики восьмого класса минской гимназии №146.

«Мы заинтересовались проблемами загрязнения окружающей среды», — рассказывают школьники. Их проект заключается в том, чтобы использовать тепло выхлопных газов автобуса для зарядки аккумулятора. В автобус планируется поставить миниатюрную версию электростанции: вода из бака ёмкостью тридцать литров проходит по змеевику, который установлен внутри выхлопной трубы, и нагревается. Далее, испаряясь, она вращает лопасти турбины, и эта энергия из механической превращается в электрическую. По словам Влада и Максима, энергии хватит для полноценной работы автобуса: «можно обойтись без штатного генератора, к тому же этим мы повысим КПД двигателя».

Установка технологии предполагает разрезание выхлопной трубы и выделение места для бака с водой, а также самой турбины. Захотят ли идти на такое автобусные парки? Едва ли. К тому же белых медведей это вряд ли спасёт: выхлопов меньше не станет, просто они начнут приносить пользу.

Спутник и дрон руками школьников

Квадрокоптеры, ставшие особенно популярными в последние годы, нередко собирают вручную. Заводские версии могут не подходить для определённых целей, а при создании «кастомной» модели есть большой простор: сконструировать можно что угодно и для чего угодно.

Ученик пинской гимназии №1 Дмитрий решил собрать свой дрон почти с нуля из-за того, что, по его мнению, текущие модели в основном предназначены для игровых целей. Дмитрий же сделал ставку на универсальность применения. Он сразу отмёл горизонтальные взлёт и посадку, как у самолётов: «Для этого нужно ещё и полосу искать». Поэтому гимназист взял за основу квадрокоптеры, но сам сделал корпус, написал программное обеспечение и собрал устройство. Управление может быть автоматическим, отслеживается телеметрия, идёт прямая трансляция фото и видео с камеры на корпусе квадрокоптера. Где его применять?

— Мониторинг дорог, охрана объектов, предупреждение людей о чрезвычайных ситуациях, составление карт местности, проведение поисковых и спасательных операций, — мигом отвечает Дмитрий, объясняя уникальность своего дрона. — Если сравнивать с имеющимися в продаже квадрокоптерами, моя разработка превосходит заводские аналоги почти по всем параметрам. Запуск возможен при любых условиях, есть модуль для сброса груза.

Грузоподъёмность, к слову, немаленькая — 1,2 килограмма. Дрон тоже весит прилично — больше двух килограммов. В воздухе держится чуть меньше получаса, но многое зависит от высоты полёта, использования камеры, погодных условий. Примерная стоимость с учётом всего оборудования — около полутора тысяч долларов.

Пожалуй, самый перспективный проект из увиденных — спутник. Ученик Лицея БГУ Иван показал «систему позиционирования на базе спутника собственной разработки». Звучит солидно, согласитесь. Прибор определяет построение вертикальных газов в атмосфере, и может использоваться, например, компаниями, которые занимаются экологическими проблемами и которым нужно знать ситуацию об условиях на конкретной местности. Также прибор будет полезен в сельскохозяйственной отрасли: с его помощью легче определять, где и какую культуру лучше засеивать.

Спутник полностью готов, летом проводился тестовый полёт. Квадрокоптер поднял устройство на высоту полутора километров, сбросив его. Данные передавались по телеметрии в течение всего полёта, дополнительная информация записывалась на карту памяти. По завершении операции на заданной высоте устройство раскрыло парашют и опустилось на землю, передавая информацию о местонахождении.

— Сейчас я сотрудничаю с МГУ, представлял свой проект в Берлинском техническом университете, они заинтересовались моей разработкой. — говорит Иван. — МГУ предложил другой крупный проект — запуск текущей системы позиционирования на высоту до сорока километров. Также я усовершенствовал модель: добавил датчик ультрафиолета, радиации, гамма-излучений, датчик озона заменил на оптический, по которому можно будет определять озоновые дыры. Аналогичный датчик гамма-излучений, кстати, уже использовали для проверки «Фукусимы», — говорит Иван.

Он стал обладателем Диплома I степени в категории «Проектирование: электротехника и механика».

Главный приз — поездка в Питтсбург

— Конкурс проводится третий раз, и год от года он всё больше радует. То, что делают организаторы и дети — очень значимо. Это действительно наше будущее, — говорит председатель комиссии жюри, декан механико-математического факультета БГУ Дмитрий Медведев. — В этом году очень высокий конкурс участников. Члены жюри подходят и изучают проекты не из своих категорий — свидетельство того, что проекты получились интересными. Дети не просто заучили материал, как иногда бывает, но и разбираются в своих сферах.

В составе научного жюри — сотрудники БГУ, Национальной академии наук Беларуси, Международного государственного экологического университета им. А. Д. Сахарова, БНТУ и резиденты Парка высоких технологий.

По информации члена педагогического жюри Светланы Ситниковой, всего на конкурс BelSEF 2015 было представлено 243 работы, 82 из них отобрали в финал. Главного приза — поездки на Intel International and Science Engineering Fair в Питтсбург 10–15 мая — удостоились четыре победителя:

Владислав Гадалов (проект «Система безопасности Artemis Web Security»);
Виктор Белевцов (проект «Новый тип крыла»);
Иван Саечников (проект «Реализация метода автономного позиционирования наноспутника класса CanSat для построения вертикальных профилей газового состава атмосферы и карт вегетационных индексов»);
Дмитрий Кривенчук (проект «Разработка действующей модели универсального беспилотного летательного аппарата и исследование его основных физических характеристик»).

— На международном конкурсе важно представить не частности, а работы, которые тревожат всё мировое сообщество. К тому же работы представляются на английском языке, и рассказывать нужно убедительно, — говорит Светлана Ситникова.

Кстати, Беларусь участвовала в глобальном конкурсе всего дважды и оба раза наши ребята возвращались из Питтсбурга с призами.

Для кого разработки?

Впечатления от конкурса — строго положительные. Видно, что ученики не просто зазубрили свои презентации: мигом отвечают на любой вопрос о проекте, рассказывают о деталях создания, могут отстаивать свою позицию. Только немного настораживают слова юных изобретателей о том, что к их проектам уже проявили интерес за рубежом. Организаторы хвалят юных учёных, но смогут ли удержать разработки в Беларуси — большой вопрос. Как ни крути, Берлинский технический университет и МГУ звучат заманчивее БГУИРа или НАН.

BelSEF — уникальный и самый массовый конкурс в Беларуси, организованный для школьников в возрасте 13-18 лет, который проводится в виде открытой стендовой выставки-ярмарки, где юные ученые представляют свои научные изобретения в качестве проектов. Цель конкурса: популяризация научного творчества и научно-исследовательской деятельности учащихся, развитие их творческих способностей и интереса к изучению науки.

Партнёры проведения научно-инженерного конкурса учащихся «Belarus Science and Engineering Fair 2015»: Playtika Bel, Digigrad, EXP Capital, Atlantconsultsoft, Brimit, XB Software, Gambino, iProved software.

Организаторами конкурса являются: Парк высоких технологий, корпорация Intel, управление образования Минского облисполкома, Минский областной институт развития образования.