Как подковать блоху

 

Изобрести и запатентовать

 

Гл.2.Как подковать блоху.

 

Однажды в лабораторию института, где я готовил свою диссертацию по контактной сварке, обратились специалисты одного из оборонных предприятий СССР. Предприятие это занималось изготовлением разных боеприпасов и в том числе изготавливало электрические детонаторы или электрозапалы. Это была пластмассовая колодочка с двумя никелевыми ножками, соединенными между собой тончайшей, толщиной от 11 до 30 микрометров проволочкой из нихрома, тоньше блошиной ноги, перекинутой от ножки к ножке в виде арочного моста, для чего перед присоединением перемычка слегка приподнималась в виде дуги. (толщина человеческого волоса 40-120 микрометров). При этом в готовом состоянии мостик должен иметь сопротивление 1-2 Ом, что определялось длинной этого мостика. Из-за микроскопического размера проволоки на предприятии ее не могли сварить с ножкой и поэтому использовали пайку. Но процесс пайки нихрома с никелем весьма нестабилен и ненадежен. И к тому же при растекании припоя длина мостика могла уменьшиться до размера, уменьшающего допустимый предел сопротивления, что приводило к его несрабатыванию. Поскольку большая часть мостиков накаливания использовалась в горновзрывных работах, при добыче угля или руды, то попав в топку, невзорвавшийся в породе заряд взрывался в топке котла. Это причиняло много вреда, предприятия несли убытки, как в материальном, так и в моральном плане. И вот эти товарищи, командированные привезли нам образец мостиков накаливания, которые были не паяные, а сварены контактной сваркой. Эти мостики были извлечены из сбитой американской ракеты в одной из зон конфликта. Мы обследовали американскую сварку, это была интересная, не знакомая для нас технология. И нам предстояло самим разработать и технологию, и оборудование. Обычный способ контактной сварки отпал сразу-нихром врезался в медь электрода и никакого нагрева не происходило. При малом усилии сжатия в слабом контакте между электродом и проволокой происходил пережог проволоки. При использовании твердых электродов из вольфрама или молибдена проволока вдавливалась в никель, и сварка тоже не получалась. И проследить за процессом визуально, с помощью микроскопа тоже не получается-слишком мал размер зоны сварки и она закрыта электродом. Но не изучив поведение свариваемого материала в динамике, трудно найти оптимальное решение. И тогда у меня возникла идея моделирования процесса, условно приняв за наиболее важный этап сварки тот, когда проволока достигает пластического состояния. Как она взаимодействует с плоским торцом никелевой ножки. Для этого я в качестве проволоки я взял пластилин, скатав его в виде круглого стержня диаметром 6-8 мм. В качестве макета плоского торца ножки использовал прозрачную стеклянную пластинку. Стекло позволяло наблюдать процесс деформации стержня с низу, как бы из зоны сварки. Ведь физика процесса деформации пластичных материалов аналогична. А чтобы весь процесс был более нагляден, я на пластилиновом стержне нанес продольные риски. Поверхность же стеклянной пластины в зоне контактирования со стержнем слегка припудрил белым порошком.  Макет электрода изготовил из мягкого металла, из свинца, т.к. его проще обработать в необходимую форму. Были использованы макеты электрода с самыми разными формами. И в итоге оказалось, что, если торец электрода расположен под некоторым углом к плоскости пластины, то в процессе сжатия стержень течет под наклонным участком торца электрода вдоль своей оси и одновременно сдвигает поверхность пластины. Происходит соединения материалов в твердой фазе. На реальных объектах это означает, что проволока не плавится, но размягчается, ползет, задирает окисные и жировые пленки торца ножки и образуются общие межатомные связи. И второй эффект от применения такого электрода оказался в том, что в процессе деформации привариваемая проволока, сползая в сторону второй ножки, поворачивается на угол, равный половине угла наклона торца электрода. Т.е. арка мостика образуется автоматически. А в итоге можно сказать, что подковать блоху нам тоже удалось. Все технологические разработки стали предметом моей кандидатской диссертации и завершились патентом на изобретение. Но уже вместе с конструкторскими разработками, сделанными мной для разных видов изделий этого назначения. Хотя впоследствии этот способ сварки нашел широкое применение в приборостроении для приварки ленточных микропроводников на дорожках печатных плат. Поскольку в этом случае работы носили восстановительный характер на уже готовых платах, то для этого был разработан и запатентован специальный инструмент-сварочный пистолет. Эта технология восстановления плат оказалась настолько удачной, что применялась на многих предприятиях приборостроения страны.

 Изобрести и…и запатентовать.

 

Гл.1 Гейзер в банке

 

Как-то раз варил я кофе в паровой электрической кофеварке. Вода в кофеварке вскипала и пар под собственным давлением прошивал кофейный порошок и, сконденсировавшись, струйкой ароматной жидкости сливался в чашку через узенький носик запорного колпачка. Иногда при большом давлении струйка кофе разбрызгивалась на конечном этапе процесса и за ней выходил последний пар. Чтобы уменьшить разбрызгивания, я одел на носик колпачка трубочку и опустил ее в чашку. И вот порция кофе сварилась, заполнила чашку, а за ней вышел и пар, пробурчав в чашке пузырьками кофейной жидкости. Кофеварка отключилась от сети, и я уже собрался взять чашку, как вдруг кофе в чашке стало убывать и не успел я ее взять, как она оказалась пустой. Все кофе убежало обратно в кофеварку. Я был поражен произошедшим и стал анализировать случившееся. Повторил процесс несколько раз уже без кофе. И каждый раз все повторялось. Но только в том случае, если вслед за водой выходил и пар.  Стало понятно, что после вытеснения воды, а за ней и выхода части пара, остаток пара в бачке конденсируется с образованием разрежения - неглубокого вакуума. Т. е. давление в бачке становится значительно меньше, чем за его пределами. Что, естественно, ведет к всасыванию жидкости в бачок. И вспомнились мне камчатские гейзеры. Абсолютно аналогичное явление. Только там этот процесс повторяется автоматически. Гейзер фонтаном выбрасывает воду, образует большую лужу, а вслед за водой прорывается шумная струя пара. Потом лужа засасывается обратно, и через некоторое время снова фонтан воды, лужа, свист пара. Появилась мысль – а что если пар выбросит жидкость из бачка, а очередную порцию холодной жидкости будет набирать из дополнительной емкости? Выходит, надо сделать дополнительный вход в бачок и соединить его с этой емкостью? Но чтобы сюда не возвращался кипяток, надо поставить обратный клапан. И второй клапан поставить между бачком и дополнительной емкостью. Спроектировал небольшой бачок с двумя клапанами и электронагревателем внутри. Но для того, чтобы пар в бачке сконденсировался и создал там вакуум, необходимо прекратить нагрев, выключить электронагреватель. Причем выключить надо при определенном уровне жидкости в бачке, чтобы не перегорел нагреватель при отсутствии его охлаждения, т.е. не получился бы «сухой ход». Пришлось придумывать датчик уровня и схему его подключения. Тут уж вполне хватило запаса знаний, полученных в институте. Испытания превзошли мои ожидания. Получился паровакуумный насос непрерывного действия, который может служить, как отопительным котлом, так и насосом, перекачивающим теплоноситель по отопительной системе. Что и было сделано. Но поскольку кипяток в отопительной системе не желателен, а температура теплоносителя должна быть безопасной для человека, то пришлось развивать идею дальше, обеспечивая перемешивание горячей и холодной воды до требуемого уровня нагрева. Моей идеей заинтересовались в Арзамасе-16 (ныне Саров) во ВНИИЭФ (Всесоюзный научно-исследовательский институт экспериментальной физики) и пригласили к себе с предложением продемонстрировать мое изобретение. Арзамас-16 один из девяти соцгородков закрытого типа, где разрабатывались самые современные технологии и оборудования для оборонной отрасли. Въезд в город строго ограничен, по специальным пропускам и с взятием подписки о неразглашении увиденного и услышанного. Мне такой пропуск оформили вместе с подпиской. Демонстрация моего изделия прошла успешно, разработку оценили, как интересную и заслуживающую внимания. В результате мы продолжили совместную работу, и профессионалы оборонщики довели ее до промышленного уровня, наладив выпуск оборудования для отопления помещений. Нашла ли идея применение в их профессиональной тематике, мне не известно. А сам насос получил дальнейшее развитие, было создано и запатентовано несколько модификаций разного типа, начиная от мобильных отопительных систем, используемых в критических ситуациях, в полевых условиях, и, кончая глубинными насосами для регионов Средней Азии, работающими от солнечного тепла- «солнечными насосами», получившими имя автора. Когда патент на изобретение был опубликован, идеей заинтересовалась крупная немецкая фирма, производящая отопительные системы. Мне пришел запрос с просьбой, показать им мой патент с возможностью его приобретения. По нашей советской привычке и недостаточной грамотности в вопросах патентования патент был им показан с уверенностью что-там- то люди солидные. Но патент защищает права изобретателя только в той стране или объединении стран, где этот патент получен. Германия не входила в список таких стран. А капитализм везде одинаков. И я занялся следующей интересной и проблемной темой.

Способ пристыковкт пересекающихся медных труб

При изготовлении медных полотенцесушителей необходимо пристыковать трубы меньшего диаметра и спаять их внутренним швом.Для этого разработан и запатентован способ и устройство для его реализации.

Книга распространяется в электронном виде.Запрос по адресу:sergejkarpenko@inbox.lv