Американскому миллионеру и обладателю собственного острова Дину Кеймену есть чем гордиться: помимо того, что объявил этот кусок суши в океане независимым государством, он еще и наладил энергоснабжение этой территории исключительно с использованием экологически чистых технологий: все электричество вырабатывают ветряки и солнечные батареи. Но и это еще не все. В активе Кеймена - одна из первых цветомузыкальных конструкций, автоматический дозатор инсулина для диабетиков, инновационное инвалидное кресло iBot, "вечный" очиститель воды и одно из самых странных транспортных средств в истории - Segway.

Текст Анна Коппола. Фото Shutterstock.

Обладатель более чем 440 американских и международных патентов Дин Кеймен родился в 1951 г. на Лонг-Айленде в Нью-Йорке. Его отец был иллюстратором в журналах Weird Science и Mad, где рисовал комиксы, мать работала учителем. Уже к пяти годам мальчик придумал, как заправлять собственную кровать, не обходя ее с обеих сторон. И кипучий накал изобретательства не ослабевает в душе Кеймена до сих пор.

В отроческие годы он смонтировал в домашнем подвале одну из первых цветомузыкальных установок, чем не только снискал популярность у сверстников, но и обеспечил себе первые деньги разработками светового (а иногда и звукового) оборудования для выступлений местных рок-групп. Спустя непродолжительное время его услугами стали пользоваться музеи, заказывавшие световые инсталляции, а однажды Дин даже принимал участие в модернизации системы спуска знаменитого новогоднего шара, который каждый год 31 декабря в 23 часа 59 минут опускается на Таймс-сквер, знаменуя смену лет. Еще не окончив школу, молодой человек довел личный годовой доход до $60 000, превзойдя общий заработок обоих родителей.

После школы Дин Кеймен учился в политехе в Уорчестере (штат Массачусетс), но изобретать ему было куда интереснее, чем слушать лекции, так что окончить институт не удалось. Ко времени студенчества относятся первые изобретения Кеймена в области медицины. Проконсультировавшись со своим братом Бартоном, который был врачом, Дин создал автоматический портативный дозатор лекарств, позволяющий вводить больному их строго определенную дозу через заданные промежутки времени без участия медперсонала и самого пациента. Патент на изобретение принес серьезные деньги, и в 1976 г. Дин основал предприятие по производству и реализации этого и других разработанных им медицинских устройств - Auto Syringe Inc. Позднее, в 1982 г., продажа Auto Syringe корпорации Baxter International сделала Дина Кеймена миллиардером. В том же году он учредил DEKA Research-and-Development Corp., куда пригласил несколько сотен талантливых и свободно мыслящих инженеров. В 1989-м, стремясь повысить интерес американских детей к наукам и технологиям, а также привить им дух изобретательства, Дин Кеймен основал организацию FIRST (For Inspiration and Recognition of Science and Technology), проводящую ежегодные соревнования по робототехнике среди школьников. Сейчас в ее работе принимают участие более 250 000 человек из 50 стран.

Все два колеса

Самым впечатляющим, запоминающимся и во всех отношениях инновационным изобретением этого человека является двухколесное самодвижущееся нечто под названием Segway (полное название Segway Human Transporter). Это чудо техники было представлено широкой публике 3 декабря 2001 г. на телеканале АВС. Во время презентации автор выразил надежду, что Segway вскоре заменит велосипед, автомобиль и вообще изменит мир. Это транспортное средство не имеет традиционного двигателя, коробки передач и руля. Тормозов тоже нет - на радость смелым. В платформе между двумя колесами находятся компьютер и система сенсоров и гироскопов. Сенсоры сотню раз в секунду оценивают положение центра тяжести водителя. При помощи гироскопов поддерживается равновесие. Чтобы ехать, стоящий на платформе должен слегка наклониться вперед, а чтобы затормозить - назад. Торчащая из платформы длинная рукоятка работает как поручень или вешалка для ручной клади. Конструкция приводится в движение электромоторами на аккумуляторах и свободно преодолевает порог в 20 км/ч. Автор изобретения утверждает, что упасть с Segway невозможно, но в июне 2003 г. это опроверг президент США Джордж Буш-младший, все же сумевший свалиться с Segway. (Имеющие большой опыт езды на Segway говорят, что упасть с Segway можно, начав движение задним ходом и немедленно выполнив резкий поворот, однако целесообразность подобного маневра сомнительна.) На исходе своего правления, в 2007 г., тот же Джордж Буш преподнес Segway в подарок действующему президенту Российской Федерации.

В феврале 2002 г. в Манчестере (штат Нью-Гэмпшир) началось массовое производство Segway. Первыми испытателями скутера-самоката стали служащие американской почтовой компании Concord. Для легализации эксплуатации такого транспортного средства потребовались специальные регламентирующие документы. Первыми Segway признали законодатели штата Нью-Гэмпшир, ограничившие при этом скорость поездки 32 км/ч, запретившие перевозку пассажиров и обязавшие ездоков уступать дорогу пешеходам. Но в Калифорнии Segway, к примеру, до сих пор под запретом.

В Европе к нему относятся также неоднозначно. До массового потребителя Segway дошел в ноябре 2002 г., когда первые три экземпляра были проданы с интернет-аукциона (максимальное предложение - $160 000). До этого транспортное средство продавалось только корпоративным клиентам по $9000. Сейчас на рынке представлено 8 моделей Segway второго поколения (чтобы начать движение на них, уже не надо наклоняться, достаточно подвинуть ручку вперед или назад) по $5000-15 000. Из-за не слишком гуманной цены спрос на них не очень велик, и с 2002-го по 2006 г. было реализовано около 30 000 штук.

В некоторых городах Европы на Segway можно увидеть полицейских и персонал крупных выставочных комплексов. Стабильным спросом Segway пользуется у служб безопасности больших торговых центров и богатых поклонников технических новшеств. На Segway разъезжают ведущие программы "Разрушители мифов" канала Discovery, а клавишник группы Rammstein успешно совмещает игру на инструменте и вольтижировку на Segway во время концерта.

Шагающее кресло

Венцом медицинских изобретений Кеймена можно считать кресло для инвалидов iBOT, основанное на тех же принципах, что и Segway. (До этого он придумал аппарат для диализа, управляемый по телефону.) В августе 2003 г. американский регулятор рынка лекарств и продуктов питания (Food and Drug Administration, FDA) удовлетворился-таки результатами испытаний и одобрил выпуск iBOT на рынок. Этому событию предшествовали годы работы, финансировавшейся компанией Johnson-and-Johnson. iBOT - первое в истории инвалидное кресло, "умеющее" передвигаться по ступенькам, преодолевать бордюры, перемещаться по траве и поднимать человека, сидящего в нем, до уровня 160-180 см, в зависимости от роста пациента. Устройство снабжено двумя передними и четырьмя задними колесами, которые могут смещаться одно относительно другого, благодаря чему кресло способно "шагать" по ступеням лестницы. Гироскопы обеспечивают сохранение равновесия всей конструкции даже при опоре всего на два из четырех задних колес. Управление осуществляется джойстиком.

Правда, есть и ложка дегтя, и даже не одна. Научиться управлять столь сложным механизмом по силам не всякому. Конструкция, по мнению части пользователей, получилась весьма громоздкой, крупногабаритной и недостаточно маневренной. Ну и цена, конечно, не радует: барьер в $26 000 отсекает основную массу потенциальных покупателей. В результате Independence Technology (подразделение Johnson-and-Johnson), выпускавшее "чудо-кресло" по лицензии DEKA, три года назад не стала производить iBOT, а в конце 2013 г., согласно информации с сайта компании, прекратится и техническое обслуживание уже проданных моделей. За возобновление производства этих кресел борется неправительственная организация America's Huey 091, поддерживающая инвалидов войн и локальных конфликтов.

Сейчас фирма Дина Кеймена разрабатывает ряд прорывных решений. Здесь и проект экологически чистого мотороллера, работающего на двигателе Стирлинга (см. справку), и очиститель для воды, приводимый в действие таким же двигателем. Опытный образец уже действует где-то в джунглях, очищая по тонне воды в сутки. Нельзя обойти вниманием и прототип протеза руки Luke, управляемой с помощью нейронного интерфейса. DEKA работает над ним в сотрудничестве с Biodesigns и Next Step Orthotics and Prosthetics. Поступают также сведения о надувном ветряном электрогенераторе.

Островитянин

В обычной жизни Дин Кеймен проявил себя как рачительный домовладелец и крепкий хозяйственник. С 80-х годов прошлого века он владеет небольшим (8000 кв. м) островом поблизости от побережья Коннектикута. Став единоличным владельцем и единственным жителем клочка земли, Кеймен полушутя объявил территорию независимым государством со своими флагом и гимном, ввел весьма своеобразный "визовый" режим, а потом превратил собственное жилище в образцовую витрину передовых энергосберегающих и экологически чистых технологий. В том, что касается обеспечения энергией, остров на данный момент полностью автономен. Все электричество вырабатывается при помощи солнечных батарей крыш зданий и ветряной электростанции. На острове нет ни одной лампы накаливания - только светодиоды, что позволяет снизить энергопотребление на 50% (непосредственно жилых помещений - на 70%). Теперь для жизнеобеспечения острова достаточно лишь 2500 ватт, что всего-то вдвое больше мощности, нужной для обычного утюга.

Однако, как всегда или почти всегда, есть и оборотная сторона. Светодиодное освещение по карману далеко не всем. К примеру, панели, освещающие копию Стоунхенджа, воздвигнутую изобретателем на приусадебном участке, обойдутся обывателю в $600 за штуку, а каждый "камушек" вышеупомянутого Стоунхенджа освещается двумя такими панелями.

Священнодействие в цилиндре

Двигатель Стирлинга придумал шотландский священник Роберт Стирлинг, запатентовавший свое изобретение в 1816 г. Это двигатель внешнего сгорания, который массово никогда не производился. Принцип работы заключается в постоянно чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела в закрытом цилиндре. Обычно в роли рабочего тела выступает воздух, но также используются водород и гелий. При переходе от тепла к холоду происходит расширение и сжатие находящегося в цилиндре газа, а разницу объемов можно ведь превратить в работу, что и происходит.

Двигатель имеет ряд неоспоримых достоинств, основным из которых является простота конструкции (отсутствуют привычные система зажигания, свечи, карбюратор, клапана, глушитель). Не нужны стартер и коробка передач. Кроме того, двигатель имеет большой ресурс эксплуатации, а еще он совершенно бесшумен, экономичен и почти идеален с точки зрения экологии. Из недостатков - материалоемкость (для достижения ощутимых мощностей необходимо применение дорогих высококачественных материалов, способных выдерживать давление до 100 атмосфер) и низкий по сравнению с двигателями внутреннего сгорания КПД. Также двигатель не отличается компактностью и легкостью. На данный момент есть сведения о нескольких разработках с двигателями Стирлинга разной степени фантастичности. Компания Honda запатентовала систему, в которой миниатюрные двигатели Стирлинга ставятся на глушитель автомобиля и в процессе работы основного (обычного) мотора вырабатывают для авто дополнительную энергию. Компания Prodrive планирует создать машину с такими двигателями размером с сушку, которая нагреет дом и обеспечит все его электрические потребности, американские военные говорят об автономном боевом роботе на двигателях Стирлинга. По слухам, крошечные двигатели Стирлинга также разрабатываются для обеспечения энергией вентиляторов, охлаждающих компьютерные микросхемы. Дин Кеймен активно трудится над внедрением двигателя Стирлинга в свои разработки и, потратив на работы в этом направлении более $50 млн, уже достиг некоторого превосходства над конкурентами.

Источник