Проектные работы школьников

Циклоидальный пропеллер «Шестикрылый Серафим»

Техническое устройство, циклоидальный пропеллер, содержит ротор с механическим приводом и шесть одинаковых лопастей, закрепленных несущими их осями на несущей конструкции ротора перпендикулярно плоскости вращения. В качестве каждой лопасти, используется плоское гидро или аэродинамически обтекаемое гибкое упругое в поперечном направлении тело, жестко закрепленное на собственной оси вращения, согласно известного «Правила U=0,29». В результате воздействие вращающегося ротора на лопасти сводится не только перемещению лопастей по круговой траектории, но и к взаимодействию лопастей со средой, что приводит к упругим гибким деформациям каждой лопасти и соответственно к появлению силы тяги по направлению вперед, поперечном к направлению силы взаимодействия со средой.

Результаты испытаний данного технического решения сравнивались с результатами испытаний циклокоптера. Преимущество предложенного технического решения оказалось бесспорным.

Проектная работа

Авторы: Шибаев Никита, Сухоруков Евгений.
Школа № 1273 ЮЗАО, 9 класс, Москва.
Тема работы: Циклоидальный пропеллер «Шестикрылый Серафим».
Научный руководитель: Устюгина Галина Павловна, учитель физики.
Консультант: Устюгин Юрий Евгеньевич, физик, кандидат физ.-мат. наук.

АННОТАЦИЯ

Цель проекта: Разработка устройства, энергия вращательного движения которого эффективно преобразуется движителями – лопастями в энергию поступательного движения судна или аппарата, находящегося в текучей среде и несущего это устройство.

Обоснование: В предлагаемом устройстве, вместо известного и повсеместно используемого низкоэффективного гребкового способа создания силы тяги, используется новый способ, аналогичный способу создания силы тяги пером птицы или хвостом рыбы.

Гипотеза: Если в качестве отдельной лопасти циклоидального пропеллера типа Воиса-Шнайдера (Voith-Schneider) имеющего хорошую маневренность, но, обладающего рядом недостатков, использовать плоское или объемное гибкое упругое в поперечном направлении тело, жестко закрепленное на собственной оси вращения, согласно, обнаруженного в исследовательской работе "Почему летают птицы". ( Ручкин Иван, Алексеев Константин, Белых Андрей. Школа № 1273. "Ярмарка идей на Юго-Западе. 2004 год. Первая премия).

Правила «U=0,29» то, это приведет к возникновению у пропеллера силы тяги, за счет создания лопастями вихревых потоков таких, которые возникают при маховых движениях крыла птицы или хвоста рыбы, К.П.Д. которых примерно 95%.

Метод проведения исследования: Физическое моделирование.

План выполнения работы:

1. Поисковый — сбор и анализ информации по имеющимся в настоящее время пропеллерах и циклокоптерах.
2. Конструкторский — выбор оптимальных, простых, дешевых и доступных материалов для создания модели циклоидального пропеллера.
3. Лабораторные исследования — проведение комплекса испытаний с целью экспериментальной проверки гипотезы и получения оценок различных показателей модели.
4. Проектный — проектное предложение для производства и промышленного применения нового спасательного средства «Волна».
5. Заключительный — подготовка материалов исследований для публичной демонстрации, обсуждения. Компьютерная презентация данной работы.

Результат: разработано техническое устройство, циклоидальный пропеллер, содержащий ротор с механическим приводом и шесть одинаковых лопастей, закрепленных несущими их осями на несущей конструкции ротора перпендикулярно плоскости вращения. В качестве каждой лопасти, используется плоское гидро или аэродинамически обтекаемое гибкое упругое в поперечном направлении тело, жестко закрепленное на собственной оси вращения, согласно известного «Правила U=0,29». В результате воздействие вращающегося ротора на лопасти сводится не только перемещению лопастей по круговой траектории, но и к взаимодействию лопастей со средой, что приводит к упругим гибким деформациям каждой лопасти и соответственно к появлению силы тяги по направлению вперед, поперечном к направлению силы взаимодействия со средой.

Результаты испытаний данного технического решения сравнивались с результатами испытаний циклокоптера. Преимущество предложенного технического решения оказалось бесспорным.

Источники информации:

1. "Почему летают птицы". Исследовательская работа Ручкина Ивана, Алексеева Константина, Белых Андрея. Школа № 1273. "Ярмарка идей на Юго-Западе. 2004 год. Первая премия.
2. "Новые типы движителей для плавсредств". Проектная работа Краснопевцева Дмитрия, Шапкина Алексея. Школа № 1273. "Ярмарка идей На Юго-Западе". 2005 год. Москва. Первая премия.
3. Циклоидальная система лопастей для циклокоптера. http://ksea.org/ukc2004/en/ Proceedings/01AST/AST25_SeungJoKim.pdf
4. Л. Прандтль. Гидроаэромеханика. НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» Москва-Ижевск, 2002, 572 стр. Устройство пропеллер Воис-Шнайдера (Voith-Schneider).