Salonul International al Inventiilor, Tehnicilor si Produselor Noi – Geneva, 2007
Data: 16-30 iunie 2007
Participare merituoasa a cercetarii românesti
INCDIE ICPE-CA
Senzor de deplasare – medalie de aur
Autori: Mircea Ignat, George Zarnescu
Senzorul inductiv de deplasare prezentat în cadrul Salonului de Inventii de la Geneva a fost folosit si în cadrul unui proiect CEEX, pentru monitorizarea alunecarilor de teren din zona Cornu, judetul Prahova.
În zona aleasa s-au observat alunecari de teren alarmante, senzorul fiind special construit pentru deplasari de ordinul centimetrilor. În figura 1 sunt prezentate câteva poze care arata clar cele mai semnificative alunecari de teren din zona monitorizata.
S-a folosit o matrice de picheti pentru a monitoriza întreaga arie. Senzorii inductivi au fost îngropati la jumatate de metru sub pamânt, senzorul inductiv si firele au fost fixate de pichetii respectivi, firele au fost îngropate de asemenea, dar nu înainte de a fi aduse cât mai la suprafata pentru a facilita masuratoarea.
Ancorarea senzorului de pichet a fost efectuata cu ajutorul unui colier care a anulat orice deplasare a corpului sau suportului senzorului. Conexiunile (conductoarele) de lungimi egale care au fost utilizate si în calibrarile de laborator sunt cu izolatie din teflon, cu o buna rezistenta mecanica si cu o izolatie ce rezista la tensiuni de strapungere mai mari de 2 kV.
Fiind vorba de masuratori pe o suprafata relativ mare, aflata în panta si pe un teren în majoritatea perioadei de monitorizare noroios, a fost impusa necesitatea unui echipament si a unei instrumentatii cu gabarit si greutate mici.
Astfel, atât generatorul cât si puntea de masura (în tensiune) au fost montate într-un bloc de dimensiuni 10 cm x 9 cm x 6 cm, iar pentru masuratoarea tensiunii a fost utilizat un multimetru electronic, usor manevrabil.
Pentru a afla cât de mult s-a deplasat inelul de aluminiu, se masoara tensiunea dintre priza centrala a bobinelor si conexiunea mediana a puntii pe partea rezistiva, întreaga punte rezistiv-inductiva este alimentata de la un generator de frecventa (100÷1000 Hz) special construit pentru aceste masuratori de teren, puntea de rezistente se afla de asemenea integrata în aceasta sursa. Sursa va fi conectata la cele doua capete ale bobinelor senzorului.
Senzorul, conform inventiei (fig. 3), este alcatuit dintr-o carcasa cilindrica (1) cu diametrul între 8-15 mm, de lungime 200-300 mm, din material izolant tip PVC, necesara pentru protectia la factori externi (umiditate, presiuni mecanice accidentale), în interiorul careia se afla miezul feromagnetic cu o lungime de 180-280 mm (2), cu diametrul între 2-4 mm, pe care se realizeaza în treimile laterale doua înfasurari cu raportul 1:1 (3a, 3b), distribuite simetric pe miez, fiecare pe o distanta de aproximativ 1/8 din lungimea miezului. Miezul se fixeaza cu doua capace cilindrice (4) de sustinere si etansare, fixate prin adezivare în capetele carcasei cilindrice. Pe exteriorul carcasei cilindrice va glisa cursorul de aluminiu (6) cu geometrie cilindrica coaxiala si a carui miscare de translatie va modifica tensiunea electrica la iesirea înfasurarii primare si secundare. Este stiut faptul ca într-un inel de aluminiu se induce un curent de sens opus celui din bobina, influenta asupra tensiunii din bobina fiind cu atât mai mare cu cât inelul se apropie de centrul bobinei. Conexiunile de alimentare sunt numerotate cu (5).
În cadrul Salonului de Inventii de la Geneva, senzorul a fost premiat cu medalia de aur. Medalia de aur si diploma au fost oferite celor doi inventatori Mircea Ignat si George Zarnescu, cercetatori în cadrul INCDIE ICPE-CA.
INCDMF (Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Mecanica Fina)
Instalatie si procedeu pentru verificarea caracteristicilor tehnice ale traductoarelor de presiune în regim tranzitoriu – medalie de aur
Autori: Valentina Daniela Bajenaru, Diana Mura Badea, Dumitru Vlad, Mircea Olaru
Descriere
Inventia se refera la o instalatie pentru verificarea caracteristicilor tehnice ale traductoarelor de presiune în regim tranzitoriu ce consta în modul de generare a semnalului treapta de presiune, având un domeniu de presiune reglabil de 0…15 bar, destinat testarii traductoarelor cu o clasa de exactitate de maxim 0,4%, prin compararea simultana a caracteristicilor traductorului de testat cu traductorul etalon, stocarea si editarea rezultatelor pe suport de hârtie.
Datorita utilizarii computerului în urmarirea determinarilor si procesarii rezultatelor, gradul de noutate este ridicat iar echipamentul se aliniaza standardelor internationale cu privire la îmbunatatirea conditiilor de masurare si monitorizare existente în instalatiile de automatizare.
Domeniul de utilizare
Echipamentul se adreseaza producatorilor de traductoare de presiune, putând determina caracteristicile functionale ale acestora în regim tranzitoriu.
Potentiali utilizatori: societatile comerciale producatoare de aparatura pentru masurarea presiunii în instalatiile de automatizare industriale, precum si laboratoarele de profil din cadrul unitatilor de cercetare-dezvoltare si universitati.
Avantaje
– Cresterea performantelor traductoarelor de presiune în regim tranzitoriu
– Îmbunatatirea nivelului tehnologic al laboratoarelor apartinând organizatiilor si institutiilor care utilizeaza acest echipament
Caracteristici tehnice
– Metoda de testare-verificare: prin comparare directa
– Domeniul de presiune pentru traductoarele de verificat: 0…10 bar
– Clasa de exactitate a elementului de comparare: max. 0,4
– Domeniul de presiuni generate de stand: 0...15 bar - reglabil
– Temperatura de lucru în mediul ambiant: 5.. 40 °C
– Mediul de lucru: aer
– Dimensiuni: 650 x 400 x 350 mm
– Greutate: 30 kg
Impactul social si economic:
¦ Cresterea sigurantei instalatiilor de automatizare în care se utilizeaza produsele verificate cu acest echipament, cu minimum 50% si prin utilizarea corecta a traductoarelor de presiune;
¦ Îmbunatatirea parametrilor tehnico-functionali ai traductoarelor de presiune, prin evaluarea corecta a performantelor declarate de producator.
INCD pentru Microtehnologie –
IMT Bucuresti
Procedeu de realizare a tranzistorului cu valva de spin – medalie de aur
Autori: Marioara Avram, Anca Angelescu, Irina Kleps
Inventia se refera la un procedeu de realizare a tranzistorului cu valva de spin, cu emitor si colector semiconductor (siliciu) si baza metalica alcatuita din mai multe straturi metalice subtiri, alternativ magnetice si nemagnetice (fig. 1).
Lumea produselor electronice este în pragul unor schimbari majore aduse de introducerea materialelor magnetice în dispozitivele electronice si aparitia unei noi ramuri a microelectronicii, magnetoelectronica. Magnetoelectronica este un domeniu recent investigat si dezvoltat, care combina structuri magnetice de dimensiuni foarte mici cu electronici semiconductoare conventionale, pentru a obtine dispozitive cu functionalitati noi sau optimizate. Aparitia acestui domeniu a fost impulsionata de descoperirea si dezvoltarea unor noi materiale. Desi au existat de-a lungul timpului multe idei si experimente provocatoare si stimulative privind transportul spinului polarizat, cel mai important impuls în domeniul magnetoelectronicii a fost descoperirea magnetorezistentei gigant (GMR) în 1988. Un experiment din 1995 a demonstrat principiul functionarii tranzistorului cu valva de spin la temperaturi joase, variatia relativa a semnalului de iesire fiind de aproximativ 400%. În 1998, în revista Science a fost raportata realizarea tranzistorului cu valva de spin care functioneaza la temperatura camerei, cu o variatie relativa a semnalului de iesire de 15% si câmpuri magnetice de aproximativ 100 mT, iar în 1999 a fost raportata realizarea tranzistorului cu valva de spin care functioneaza la temperatura camerei cu variatii relative ale curentului de colector de 300% în prezenta unor câmpuri magnetice slabe.
O valva de spin este în general o structura multistrat (GMR) formata din cel putin trei straturi foarte subtiri, de ordinul nanometrilor: un strat este feromagnetic moale (NiFe), foarte sensibil la câmpuri slabe, altul antiferomagnetic (FeMn), insensibil la câmpuri mici si moderate, iar între ele un strat metalic foarte subtire neferomagnetic (Cu). Ca strat feromagnetic moale, în cadrul acestei inventii se foloseste în special permalloy, datorita coeficientilor magnetocristalini si magnetostrictivi aproape nuli. Între stratul de permalloy si cel de cupru se depune un strat foarte subtire de cobalt (Co) cu dublu scop: interfata Co/Cu determina un raport magnetorezistiv mare si, de asemenea, Co actioneaza ca o bariera de difuzie. Vectorul magnetizatie al stratului feromagnetic moale de Co este fixat de ultimul plan de spini ai stratului antiferomagnetic, care îi confera imunitate la prezenta câmpurilor magnetice mici aplicate în aceasta directie. Aceasta se traduce prin existenta unui câmp magnetic local efectiv aplicat stratului contactat, determinându-l sa fie complet saturat la câmp magnetic nul. Deoarece vectorul magnetizatie al stratului magnetic moale se misca aproximativ liber în prezenta câmpurilor magnetice aplicate, rezistenta întregii structuri va varia în functie de câmpul magnetic aplicat. Pentru o valva de spin singulara (inferioara sau superioara) s-au obtinut, în cadrul inventiei propuse, raporturi GMR de 15%, iar pentru o structura duala simetrica s-au obtinut raporturi GMR mai mari de 25% Desi tranzistorii cu valva de spin se realizeaza folosind bariere de tunelare, în cadrul inventiei au fost alese barierele Schottky datorita densitatilor de curenti de injectie de electroni foarte mari. Acestea sunt necesare deoarece în cazul functionarii la temperatura camerei, deci la curenti mici de injectie, curentii reziduali de colector pot depasi curentii balistici de transfer. Transportul electronilor în directie perpendiculara si cresterea exponentiala a drumului liber mediu al electronilor în baza permit încorporarea unei valve de spin în baza tranzistorului.
Structura tranzistorului cu valva de spin propusa în aceasta inventie se arata în figura 2. Pe placheta de Si (100), care reprezinta colectorul, se depun straturile metalice foarte subtiri magnetice si nemagnetice, care reprezinta baza. Pe placheta de Si (111), care reprezinta emitorul, se realizeaza matrici de emitori cu emisie în câmp, realizati asa cum s-a prezentat într-o inventie propusa de acelasi colectiv (B.I. Nr. 118499/28.06.2006). Aceasta structura are si avantajul unei înaltimi a barierei Schottky între emitor si baza mai mare decât în cazul emitorului realizat pe o placheta de siliciu simpla.
Procedeul de realizare a tranzistorului cu valva de spin, conform inventiei, include urmatoarele operatii tehnologice originale:
– Realizarea nanostructurilor magnetice multistrat cu raport magnetorezistiv mare si interfete cu numar minim de defecte, multistrat care reprezinta baza unui tranzistor cu valva de spin. Baza se realizeaza pe substrat de siliciu poros (colectorul tranzistorului) si este alcatuita dintr-un multistrat metalic nanostructurat din straturi subtiri feromagnetice (FM) alternând cu straturi subtiri neferomagnetice (NFM), care pot conduce la variatii foarte mari (10%-80%) ale rezistentei lor electrice la aplicarea unui câmp magnetic extern (NiFe/Co/Cu80Ag15Au5/Co/NiFe). Grosimea fiecarui strat de metal este de 2 – 8 nm.
– Proprietatile de transport ale electronilor în multistraturi ce prezinta magnetorezistenta gigant de compozitie si arhitectura fixate depind de structura interfetelor, care sunt foarte sensibile la conditiile de depunere. Interfetele structurilor multistrat pot fi variate fie prin modificari ale conditiilor de proces, fie prin adaugarea unor cantitati mici de surfactanti la depunerea stratului intermediar nemagnetic.
– Emitorul, o retea matriceala formata din 3000 de nanoemitori verticali cu emisie în câmp, se realizeaza prin corodare cu ioni reactivi (RIE) în doi pasi: mai întâi o corodare într-un amestec de CHF3 si O2 (4%) la puteri RF mari (0,5 W/cm2) si apoi o corodare într-un amestec de SF6 si O2 (23%) la puteri RF mici (0,25 W/cm2). Combinatia emitorilor cu dispozitivele active MOSFET (care sunt surse de curent constant în regim de saturatie) este excelenta pentru stabilizarea curentului de emisie. Curentul de emisie creste în acest caz atât datorita curentului generat termic în stratul de golire de sub emitori, cât si datorita curentului de electroni din stratul de inversie de sub poarta MOSFET-ului.
INCD Textile si Pielarie – Bucuresti
Tesatura destinata voalurii parasutei de frânare si procedeu de tratare a acesteia – medalie de aur
Autori: C. Mihai, E. Anghel, A. Stefan, L. Olteanu
Sistemele de recuperare cu ajutorul parasutelor pot fi utilizate pentru:
A. Lansarea aeriana a personalului, echipamentului si tehnicii militare în faza finala a transportului la teatrul operatiunilor;
B. Stabilizarea si frânarea aeronavelor în timpul operatiunilor militare.
Încercarile efectuate începând cu anul 1923 au dovedit ca parasuta este stabila, se deschide încet si uniform, produce un soc minim la deschidere, nu împiedica controlabilitatea avionului, reprezinta un supliment bun al frânelor trenului de aterizare. Totusi, cea mai importanta utilizare a parasutelor de frânare a aparut odata cu construirea avioanelor cu reactie de mare viteza. Încarcarea aripilor avioanelor supersonice a avut ca rezultat viteze de aterizare mari si distante lungi de aterizare, ceea ce a impus gasirea unor mijloace pentru reducerea rulajului pe pista.
Folosind informatiile obtinute în Germania, Laboratorul de Echipamente al Centrului de Cercetari si Dezvoltari Wright (Marea Britanie) a continuat cercetarile în domeniul parasutelor pentru frânarea avioanelor. Numeroasele perfectionari realizate pâna în prezent au demonstrat eficienta si utilitatea parasutei ca dispozitiv auxiliar pentru reducerea cu 35 – 45% a rulajului la aterizare.
În prezent, stabilizarea unei aeronave de lupta se realizeaza cu ajutorul parasutei în timpul manevrelor periculoase ale acesteia: spin, pierdere de viteza (la unghiuri de incidenta mici), vibratie a aripilor (la viteze foarte mari). Pentru aceste situatii critice, parasuta este decuplata si aeronava are o atitudine normala de zbor. Frânarea se realizeaza în situatia în care aeronavele se afla în timpul zborului, sau la aterizare, pentru a reduce distanta de frânare, dar si pentru a menaja frânele si rotile. Parasutele utilizate ca frâne trebuie sa fie foarte stabile, deoarece ele nu trebuie sa deranjeze controlul aeronavei. Ele trebuie sa fie foarte rezistente, dar trebuie sa dezvolte o sarcina de soc la deschidere redusa. Pe plan mondial sunt cunoscute doua tipuri de parasute de frânare, si anume:
– pentru frânarea si controlul aeronavei în timpul zborului, cunoscuta sub numele de parasuta de apropiere;
– pentru frânarea aeronavei la aterizare, cunoscuta sub denumirea de parasuta de frânare la aterizare. Acest tip de parasuta este utilizat, alaturi de dispozitivele aerodinamice si mecanice (flapsuri, frâne aerodinamice, spoilere, distrugatoare de portanta, voleti de bord de atac) pentru frânarea aeronavei în timpul rulajului la aterizare, producând forta de frânare cea mai mare la viteza la care avionul atinge pamântul, când frânele sunt practic ineficiente.
Pe lânga o reducere a distantei la aterizare, sistemul asigura o siguranta marita în zbor în conditii de risc (de exemplu, în timpul aterizarii cu frâne care nu actioneaza), în timpul decolarilor nereusite, în timpul aterizarilor fortate pe piste scurte, pe piste cu gheata sau umede.
C. Întârzierea armamentului pentru a da posibilitatea avionului sa regleze tirul, pentru a stabiliza si întârzia munitia de artilerie înainte de intrarea în apa, pentru a obtine unghiul de impact dorit si o distributie ordonata a schijelor. Parasutele utilizate pentru lansarea bombelor incendiare si explozive au o constructie mai simpla decât celelalte tipuri si sunt realizate din materiale usor accesibile.
D. Recuperarea tintelor, a sistemelor nepilotate, a busterelor si navetelor spatiale cu sau fara echipaj. Aceasta operatie se realizeaza cu ajutorul parasutelor speciale de tip MARS (Midair Retrieval System).
E. Decelerarea la aterizare a vehiculelor cu viteza mare, a vedetelor rapide si a navelor.
Cercetarile au stabilit ca parasutele pot fi utilizate cu succes la viteze mai mari de 4 Mach, la o altitudine dincolo de limitele atmosferei si la o presiune dinamica de 15.000 psi (21,3 kg/m2), putând fi utilizate la recuperarea busterelor cu o masa mai mare de 185 000 pounds ( 83 914 kg ).
În aceste conditii, abordarea performantelor de viteza obliga la noi directii de cercetare, fiindca nu numai depasirea pragurilor sonice este importanta, ci si modul cum poate fi oprit un bolid de zeci de tone care ruleaza pe o pista de aterizare, fiindca impactul cu solul si frânarea ridica probleme la fel de mari ca si zborul.
Descriere: Inventia se refera la o tesatura destinata voalurii parasutei de frânare la aterizarea aeronavei de tip MIG 21 Lancer, realizata din fire multifilamentare de polietilentereftalat, cu legatura special conceputa pentru aplicatii care impun rezistente mari la soc si sfâsiere a suportului textil, si la un procedeu de finisare a acesteia realizat în scopul asigurarii stabilitatii dimensionale a produsului finit si cresterii rezistentei la abraziune a acestuia în conditii reale de utilizare.
Aplicatii:
– pentru frânarea aeronavei supersonice în timpul rulajului la aterizare, prin actionare împreuna cu dispozitive aerodinamice si mecanice: flapsuri, frâne aerodinamice, spoilere, distrugatoare de portanta, voleti de bord de atac.
Avantaje:
– siguranta marita în zbor în conditii de risc (în timpul aterizarii cu frâne care nu actioneaza), în timpul decolarilor nereusite, în timpul aterizarilor fortate pe piste scurte, în conditii de siguranta indiferent de conditiile meteorologice;
– scaderea cheltuielilor cu întretinerea si înlocuirea dispozitivelor de frânare ale aeronavei;
– reducerea distantei de rulare la aterizare cu 10-15%.
Beneficiari: unitati militare ale Statului Major al Fortelor Aeriene