Юный техник, 2010 № 04

«То, что космонавтов и астронавтов кормят в полете сытно, но в основном консервами, — знают все, — пишет из г. Сосновый Бор Ленинградской области Владимир Клюев. — В условиях невесомости даже суп им приходится есть из тюбиков. А уж о том, чтобы попить ароматный кофе, обитатели орбиты могут только мечтать. Но ведь космонавты тоже люди. Так неужели же нельзя создать космическую кофеварку?..»

Задавшись таким вопросом, Володя попробовал на него ответить. Прежде всего, он выяснил, что космонавты и астронавты на орбитальной станции пьют растворимый кофе, разогревая его в микроволновой печке. Греть жидкости в «микроволновке» приходится из-за того, что в условиях невесомости не действует сила гравитации и, как следствие, отсутствует явление конвекции.

Иными словами, на орбите при нормальном нагревании закипают, превращаясь в пар, только нижние слои жидкости в сосуде, которые не смешиваются с верхними слоями. Обойти это естественное препятствие по просьбе своего земляка, американского астронавта Франклина Чанг-Диаса, попытались студенты выпускного курса Технологического института Коста-Рики — 23-летний Хосе Солано и 24-летний Даниэль Розен. Как сообщалось в печати, костариканцам удалось создать «космическую кофеварку», устройство которой они держат в секрете. Известно только, что аппарат состоит из трех камер с поршнем и выполнен из нержавеющей стали и алюминия.

Тогда Владимир попытался решить ту же задачу самостоятельно. И вот что у него получилось.

Он взял за основу генератор кофе Е.А. Логунова (патент на изобретение № 2314738), включающий сосуд с двумя электродами, в котором с помощью электрогидравлического эффекта производится дробление зерен кофе, нагрев воды и экстракция вкусовых и ароматических веществ.

Недостатком этого агрегата в данном случае является невозможность использовать его в космосе. Нужно было его доработать так, чтобы можно было варить кофе в условиях невесомости.

В итоге у Владимира получалось вот что. Предлагаемая им кофеварка включает цилиндрический сосуд 1, разделенный горизонтальной диафрагмой 2пополам и имеющий крышку 3, на которой закреплены электроды: центральный 4и электроды 5, с отступом от стенок сосуда. В сосуде содержится поршень 6из электроизоляционного материала и установленной с возможностью вертикального перемещения и с отверстиями для прохождения электродов. На крышке сосуда помещен электропривод 7с шестеренкой 8на валу, которая находится в зацеплении с рейкой 9, жестко соединенной с поршнем 6. На диафрагме имеется отверстие 10с решеткой 11и креплением разового фильтра (на чертеже не показано) и задвижкой 12.

Под диафрагмой помещен с возможностью вертикального перемещения второй поршень 13. Сосуд также снабжен в верхней части воздушником 14, а над диафрагмой — штуцером водопровода 15и штуцером 16, 21подводки вакуума.

В нижней части сосуда расположен штуцер 17для крепления шланга с раздатчиком напитка 18, включающего клапан 19и мундштук 20.

Кофеварка работает следующим образом. Сначала поднимают крышку с закрепленными на ней элементами кофеварки. Закрепляют сменный фильтр на решетке и засыпают в сосуд порцию обжаренных зерен кофе. Закрывают крышку, подключают электропитание к элементам кофеварки и включают электропривод. Его вал поворачивает шестеренку и перемещает рейку вместе с поршнем в нижнее положение.

Подачей порции воды через штуцер поднимают поршень в верхнее положение. Подают импульс высокого напряжения на электроды.

При этом в воде, содержащейся в сосуде, возникает электрогидравлический удар. Между электродами возникают плазменные каналы, из которых интенсивно выделяется тепло, ультразвуковые и ударные волны.

Происходит быстрое расширение канала разряда в виде парогазовой полости, в которой под действием внутреннего давления возникают волны сжатия и импульсивного давления. Полости продолжают расширяться до тех пор, пока давление не станет меньше давления среды.

С этого момента происходит обратное движение жидкости (полость захлопывается), и процесс повторяется в виде нескольких, постепенно затухающих пульсаций. Импульсы сжатия и разряжения дробят зерна кофе, интенсифицируют процесс экстракции из них вкусовых и ароматных веществ. Заодно производится нагрев и перемешивание образующегося напитка.

Когда кофе готов, открывают задвижку и, подав напряжение на привод, перемещают поршень вниз. При этом с поверхности электродов и стенок сосуда удаляются отработавшие частички зерен кофе. Через решетку в нижнюю часть сосуда поступает готовый напиток. Давлением напитка поршень перемещается вниз. Воздух из нижней части сосуда уходит через штуцер.

Готовый кофе пьют с помощью раздатчика. Мундштук берут в рот и, нажимая на клапан, всасывают напиток непосредственно из сосуда.

P.S.Такой вот агрегат получился. Для того чтобы запустить его, потребуется хорошенько ознакомиться с инструкцией и потренироваться. Ну, да космонавты — народ технически грамотный, они еще и не такую технику осваивают. Так что, будем надеяться, и агрегат Володи Клюева они оценят по достоинству.