Универсальность «Правила U=0,29»
  на главную написать письмо карта сайта
 
Архив

Проектные работы школьников

Движитель для дирижабля

Известно, что транспортное средство — дирижабль, может транспортировать по воздуху такие грузы, для перевозки которых по суше и по воде потребовались бы неоправданно высокие расходы. Традиционные винтовые движители, встроенные в дирижабли, являются высокозатратными средствами для создания силы тяги.

Предлагаемый движитель для дирижабля, как для летательного транспортного средства, по экономическим показателям превосходит винтовые движители. Движитель представлял собой гибкую крыловую поверхность, на которую действовала знакопеременная внешняя сила, перпендикулярно плоскости крыла, что принуждало движитель двигаться вперед — перпендикулярно направлению действия внешней силы. Точка приложения внешней силы к крыловой поверхности, определялась правилом, U=0,29.

Проектная работа

Авторы: Ручкин Иван, Журавлев Евгений, Кравченко Артем.
Школа № 1273 ЮЗАО, 9 класс, Москва.
Тема работы: «Движитель для дирижабля»
Научный руководитель: Устюгина Галина Павловна, учитель физики.
Консультант: Устюгин Юрий Евгеньевич, физик, кандидат физ.-мат. наук.

АННОТАЦИЯ

Цель проекта: Применение новых представлений о механизме машущего полета птиц в движителе дирижабля.

Обоснование: Широко использующиеся движители гребного принципа действия — винты, пропеллеры, веерообразные и т.п. движители — имеют низкий коэффициент полезного действия. Это требует разработки новых экономичных средств создания силы тяги в воздушной среде.

Гипотеза: Создание условий возвратно-поступательного воздействия знакопеременной силы на движитель определенной формы приведет к появлению направленной вперед силы тяги, поперечной к направлению воздействия.

Метод проведения исследования: Физическое моделирование. План выполнения работы:

  1. Поисковый — Сбор и анализ фактической информации по вопросам разработки и применения движителей, реализующих механизм машущего полета.
  2. Конструкторский — Выбор средств и материалов для физического моделирования машущего полета птиц. Применение в созданной модели физических свойств природных материалов — маховых перьев городской вороны. Изготовление и применение искусственной модели движителя. Изготовление действующего электромеханического макета привода движителя.
  3. Лабораторные испытания — Испытание созданной физической модели движителя с помощью действующего электромеханического макета привода.
  4. Заключительный — Подготовка материалов исследований и испытаний для публичной демонстрации, обсуждения и выпуска печатного издания по результатам работ.

Результат: Изготовлены и испытаны физические модели движителя
А) с применением природных материалов — маховых перьев городской вороны;
Б) с применением синтетических полимерных материалов.

При изготовлении моделей учитывались результаты исследований, содержащихся в проекте «ПОЧЕМУ ЛЕТАЮТ ПТИЦЫ» (Ярмарка идей на Юго-Западе. Москва-2004). В частности, использованием маховых перьев учтено ранее для них найденное правило U = 0,29, а также «эффект жалюзи» для группы перьев одного крыла. Сам же движитель по аналогии с крылом птицы является составным, т.е. состоящим из группы перекрывающихся маховых перьев.

Для лабораторных испытаний изготовлен и применен электромеханический привод, осуществляющий поперечные колебания движителя.

В ходе испытаний моделей движителя, изготовленных как из природных, так и синтетических полимерных материалов получено, что и в том и другом случаях при знакопеременном воздействии силы, прикладываемой к движителю, возникает сила тяги, принуждающая модель двигаться поступательно вперед. Величина этой силы зависит от амплитуды и частоты колебаний, а также от площади поверхности движителя.

Исследования движителей принципиально подтвердили исходную гипотезу проекта.

Ограниченность выбора конструкционных материалов условиями школьной лаборатории не позволила изготовить действующий макет привода с современными качественными характеристиками — макет тяжелый для использования его в летательных аппаратах с самостоятельным взлетом.

Но, учитывая большую грузоподъемность дирижабля, влияние этого фактора может быть снижено до экономически несущественного уровня.

Ноябрь 2004 года.

 

Rambler's Top100