- план:
- Вступ
- Історія виникнення і застосування повітряних зміїв:
- Класифікація повітряних зміїв
- 1. Плоскі повітряні змії
- 2. Коробчаті повітряні змії
- Як і чому літає повітряний змій?
- Висновок
- Список використаної літератури
Автор: Хомідов Акбар Анварович
Вік: 17 років.
Місце навчання: МОУ СЗШ № 31 м Комсомольськ-на-Амурі.
Місто, регіон: Росія, Хабаровський край, м Комсомольськ-на-Амурі.
Керівник: Помчалова Тетяна Андріївна, МОУ ДО "Центр позашкільної роботи" Юність ", педагог-організатор.
план:
⦁ Введення.
⦁ Історія виникнення і застосування повітряних зміїв.
⦁ Види повітряних зміїв.
��� Чому і як літає повітряний змій?
⦁ Висновки.
⦁ Список використаної літератури.
Вступ
Напевно, кожен житель нашої планети, будь то дорослий або дитина, бачив, робив або запускав повітряного змія. Але кожен сприймає їх по-різному, для однієї людини це стане іграшкою на один день, для іншого стане спортивним захопленням на все життя, спонукає до рекордів або удосконаленням цієї, здавалося б, на перший погляд простий забави.
Мета роботи - вивчити пристрій і принципи роботи повітряного змія, як літального апарату.
завдання:
- вивчити історію виникнення повітряних зміїв;
- з'ясувати види та області їх застосування;
- з'ясувати, чому і як літає змій;
- сконструювати змій і випробувати його.
Історія виникнення і застосування повітряних зміїв:
На сьогоднішній день дуже складно встановити, коли саме з'явився і ким був винайдений повітряний змій. Давньогрецькі джерела стверджують, що це сталося в IV столітті до нашої ери і що честь їх винаходу належить Архітасу з Тарентум.
Але достеменно відомо, що в IV столітті до нашої ери вони вже парили в небі над Китаєм. Прийнято вважати, що перші китайські повітряні змії були зроблені з дерева, паперу, тканини, гілок і листя дерев. Вони будувалися у вигляді риб, птахів, жуків, метеликів, раскрашивались в різні яскраві кольори. Найпоширенішою формою була фігура змія-дракона. Звідси, можливо, і пішла назва «повітряний змій», який став героєм безлічі народних легенд і казок і до цього дня часто зустрічається в літературі і мультиплікації. Найстаріші археологічні знахідки налічують близько 200 років.
Довгі роки повітряний змій був універсальним винаходом, яке застосовувалося в військовій справі, наукових дослідженнях і роботах, і звичайно в якості розваги або обрядово-релігійного атрибута.
Застосування змія в військових цілях зводилося в першу чергу до вимірювання відстані до ворожих об'єктів і залякування ворогів. На Русі в 906 році князь Олег при облозі Цар-града наказав зробити багато повітряних зміїв у вигляді вершників і піших воїнів, щоб вселити жах захисникам міста: вороги повинні були з жахом спостерігати, що на них з неба спускається незліченна російське воїнство.
А в 1066 році Вільгельм-завойовник використовував повітряні змії для передачі сигналів при підкоренні Англії. Наприклад: зелений повітряний змій означав «в атаку», червоний - «відступаємо» і т.п.
Також є багато згадок про використання повітряних зміїв як вимірник відстані до ських об'єктів ворога, а в одній із старовинних записів йдеться, що в IX столітті візантійці нібито піднімали на повітряному змії воїна, який з висоти кидав в ворожий табір запальні речовини.
У 1848 р К.І. Константинов розробив систему порятунку суден, що зазнають лиха поблизу берега, за допомогою повітряних зміїв.
Під час Першої світової війни необхідність швидкої повітряної розвідки на полі бою без залучення дирижаблів або повітряних куль - занадто легких мішеней для противника - змусила винахідників декількох країн почати експерименти з повітряними зміями, піднімати в небо людини. Одна така система, розроблена бостонским виробником Самуелем Ф. Перкінс, використовувала провідний повітряний змій для перевірки вітрових умов, а потім додаткові повітряні змії, здатні витримати вагу людини. Це давало можливість коригувати артилерійський вогонь і проводити розвідки ворожих позицій. Повітряні змії використовувалися і на фронтах Великої Вітчизняної війни, з їх допомогою наші бійці розкидали листівки.
Довгий час вчені не сприймали повітряного змія всерйоз. Хоча знаменитий фізик і астроном Леонард Ейлер писав: "Повітряний змій, ця іграшка для дітей, зневажена вченими, може, однак, змусити глибоко над собою задуматися", і він мав рацію.
З середини XVIII століття повітряний змій починає активно застосовуватися при наукових роботах.
У 1749 році шотландський астроном А. Вільсон підняв на змії термометр для вимірювання температури повітря на висоті. У 1752 році американський вчений В.Франклін зробив серію досліджень атмосферної електрики, пояснив блискавку при грозі як електричний розряд величезної сили. Результатом його дослідів стало винахід громовідводу.
Повітряні змії застосовувалися для вивчення електрики в атмосфері і великим російським вченим М. В. Ломоносовим і англійським фізиком И.Ньютоном. У 1753 році 26 червня Ломоносов запустив повітряний змій в грозу на мотузці, використовуючи останню, як провідник. Експеримент ледь не коштував йому життя, але його чекав успіх - він витягнув розряди статичної електрики. Подібний експеримент проводив і його наступнику академік Рихман, проте досвід був невдалим і вчений був убитий розрядом електрики.
Розробляючи конструкцію першого в світі літака, А.Ф.Можайский перевірив на змії можливість польоту людини на крилах. У 1873 році він літав на змії, який буксирувала трійка коней. Думка про створення літального апарату важче повітря з'явилася у Можайського в 1855 р, коли він почав вести ретельні спостереження за польотами птахів і експериментальних польотів на повітряних зміїв. Він став першою у світі людиною, який літав подібним чином. В результаті проведених досліджень Можайський в початку 1878 р прийшов до висновку, що можна використовувати опір повітря для створення підйомної сили. З цього приводу він писав: "... для можливості ширяння в повітрі існує деяке відношення між тяжкістю, швидкістю і величиною площі або площині, і, без сумніву, те, що чим більше швидкість руху, тим більшу вагу може нести та ж площа". Формулювання одного з найважливіших законів аеродинаміки - про значення швидкості для створення підйомної сили - дана Можайським за 11 років до опублікування подібних робіт Марея і Лилиенталя, які прийшли до того ж висновку тільки в 1889.
У 19 столітті повітряні змії також широко застосовувалися для метеорологічних спостережень. На початку 20 століття повітряні змії внесли свою лепту у створення радіо. А.С. Попов використовував змії для підйому антен на значну висоту.
В даний час повітряні змії також допомагають метеорологам в вивченні шарів атмосфери. А в Антарктиді наші вчені широко використовували змії для вивчення атмосфери до висоти приблизно 1000 м. На змії можна зміцнити не тільки барометр і термометр, а й фото- і відеоапаратуру, згодом використовуючи отримані дані для топографічних карт. Використання повітряного змія в таких цілях значно вигідніше, простіше і дешевше, ніж залучати важку льотну техніку. Також радіоаматори і зараз використовують повітряного змія для отримання стійкого сигналу.
Велику цінність повітряний змій представляє в якості релігійно-обрядового атрибуту. Наприклад в Японії в День хлопчиків, який щорічно проводиться 5 травня, батьки новонародженого сина пишуть його ім'я на повітряному змії, прикрашеному зображенням легендарного воїна Усівакамару або хлопчика - героя дитячої казки Кинтаро, і запускають його в надії, що їх син виросте таким же сильним і здоровим.
Стародавні китайці і японці вірили, що, запустивши вгору повітряного змія, списаного сутрами і молитвами, а також зображеннями божеств, вони покажуть неба свою повагу і пошану. Через туго натягнуту вітром мотузку люди відчували енергію єднання людини і вищих сил, просили богів захистити будинок від злих сил, хвороб і дарувати багатий урожай.
У багатьох релігіях і країнах можна зустріти крилатих зміїв. Змію Кукулькану поклонялися індіанці племені майя. Головне божество ацтеків - могутній Кецалькоатль був свого народу в образі пернатої змії. У Стародавній Мексиці його називали променистим богом. Зовні він поєднував в собі риси двох найбільш вражаючих тварин Мексики: гримучої змії і птиці квезал. У ацтеків гримуча змія вважалася символом урагану, а птах квезал - символом вітру. Сполучені воєдино, вони втілилися в образі Кецалькоатля - повелителя хмар. І звичайно знаменитий на Русі Змій Горинич, без якого не обходилося жодної казки.
Зараз повітряний змій популярний саме як яскраве і захоплююче розвага, хоча має досить офіційну і серйозну структуру.
Зокрема в місті Веёфан розташовується штаб-квартира міжнародної асоціації повітряного змія, і тут же проходить міжнародний фестиваль повітряного змія. Це свято проходить щороку з 20 по 25 квітня. Ентузіасти повітряного змія з усього світу з'їжджаються тисячами в місто, щоб взяти участь в змаганнях або просто помилуватися чарівним і дуже яскравим видовищем. У висновку змагальної частини проходить церемонія нагородження і оголошується «Король повітряних зміїв». Не дивно, що саме в цьому місті влаштований єдиний в Китаї музей, цілком присвячений історії створення та розвитку повітряного змія.
Кажуть, що саме в місті Вейфан 1282 р знаменитий італійський мандрівник і дослідник Марко Поло (1254 г. - 1324 г.) вперше побачив запускається людиною повітряного змія. Як випливає з подорожніх записок Марко Поло в місті в той час існувала традиція перевіряти вітер перед тим, як запускати повітряного змія, щоб зрозуміти, наскільки вдалим буде його подорож.
Повернувшись до Італії, Марко Поло привіз туди китайського повітряного змія, і незабаром завдяки Великому шовковому шляху ця іграшка стала популярною у всій Європі. У музеї Аеронавтики і космосу в місті Вашингтон в павільйоні, присвяченому історії польотів, на одному зі стендів є напис, який свідчить: «Найпершими літальними апаратами, створеними людиною були повітряний змій і ракета. Вони були створені в стародавньому Китаї ».
У повітряного змія є і своє свято. Щорічно у другу неділю жовтня в усьому світі відзначається Всесвітній день повітряного змія.
Класифікація повітряних зміїв
Flat - плоскі повітряні змії. Образно представляють собою плоску пластину прямокутної або будь-який інший форми, до якої підв'язані леер за допомогою вуздечки. Вуздечка задає змію певний кут атаки змія щодо вітру, що і викликає підйомну силу. Всі плоскі змії вимагають наявність великого хвоста для підтримки стійкого польоту.
Bowed - категорія повітряних зміїв, з землі дуже нагадує плоских. Однак даний вид повітряних зміїв є подальшим розвитком плоских в плані стійкості. Для додання стійкості дані змії мають вигин або злам в поздовжньої осі, що як би піднімає кінці крила і створює v-образне крило. Таке рішення надає значний запас стійкості
1. Плоскі повітряні змії
Плоскі змії в плані можуть виконуватися у всіляких формах, починаючи від квадрата і закінчуючи фантазією художника. Розглянемо основні з них.
1.1 Прямокутний повітряний змій є найпоширенішим прикладом повітряних зміїв з підручників, проте він мало відрізняється стійкістю від своїх "великих" побратимів. Змій має три планки: дві з них служать діагоналями ( «хрестом»), а третя знаходиться вгорі і скріплює діагоналі. По контуру майбутнього змія натягують міцну нитку, яка з'єднує всі куточки, і наклеюють обтяжку з паперу або тканини. Змій обов'язково оснащується довгим і досить важким хвостом для додання йому стійкості в польоті.
1.2 Ромбоподібний змій. Каркас виготовляється у вигляді пересічних рейок. Відноситься до категорії bowed. Існує багато схем для додання змію угнутості, наприклад використання центральної хрестовини, де поперечні рейки йдуть під деяким кутом, або натягування тятиви на поперечної рейці. При великий v-образності такому змію не потрібен хвіст, однак при значному збільшенні v-образності змій втрачає в підйомній силі. Вуздечка найчастіше підв'язується до поздовжньої рейці в двох місцях.
1.3 Повітряний змій Delta - змій, в плані нагадує дельтакрило. Каркас трохи складніше, тому що потрібно не менше трьох рейок, які жорстко закріплені у вигляді трикутника (дві консольні і одна поперечна). Особливість конструкції в тому, що при польоті тиск вітру надає вигин консольних рейок і змій приймає v-подібну форму. Додаткову стійкість надає так само купольні обшивки. При цьому чим сильніше дме вітер, тим стійкіше поводиться змій. Цю форму отримали моделі спортивних керованих повітряних зміїв. Можливість управління досягається використанням двухлеерной схеми. Обидва леера пілот тримає в руках. Змінюючи натяг лееров, домагаються керованого польоту.
1.4 Повітряний змій Роккаку - цей шестикутний японський змій (звідси його назва) родом з середньо японського регіону Ніїгата на узбережжі Японського моря. Має центральну рейку і дві поперечних. Поперечним рейках надається вигнута форма (форма bowed), за рахунок цього змії типу роккаку досить стійкі навіть без хвостів.
1.5 Повітряний змій Bermuda - повітряний змій, як правило, шестигранної форми. Конструкція являє собою кілька плоских рейок, що перетинаються в центрі. По периметру рейок натягнута тятива, що надає жорсткість конструкції. Парус вже натягується між рейками і тятивою. Вимагає наявність довгого хвоста.
2. Коробчаті повітряні змії
Коробчаті змії з'явилися як результат розвитку плоских. Люди помітили, що вертикальні поверхні дуже сильно впливають на стабільність польоту змія. Так з'явився перший змій у вигляді коробки. Коробчаті змії в більшості своїй не мають потреби в хвості.
2.1 Коробчатий повітряний змій Ромбічний - найбільш простий коробчатий змій, не складний по влаштуванню, стійкий в польоті і легко запускається. В її структуру входять чотири поздовжні рейки (лонжерони). Між ними вставлені дві хрестовини, кожна з яких складається з двох рейок-розпірок. Обтягування змія виготовляється з двох смужок паперу або синтетичної тканини. Таким чином, виходять дві коробки - передня і задня.
2.2 Коробчатий змій Поттера - коробчатий повітряний змій, для збільшення підйомної сили має спеціальні Відкрилки. Він складається з чотирьох поздовжніх рейок (лонжеронів) і чотирьох парних поперечних рейок-хрестовин, двох коробок і двох Відкрилки.
3. Безкаркасні повітряні змії
До безкаркасним відносяться змії не мають жорстких частин. Форму змій приймає, роздуваючи за рахунок набігаючого потоку повітря. Звідси два гідності цих зміїв - ймовірність поломки при падінні дорівнює нулю і компактність при транспортуванні. Друга перевага дозволяє виготовляти зміїв дуже великих розмірів.
3.1 Безкаркасний змій Sled - це повітряний змій з не жорстким каркасом. У польоті його оболонка підтримує форму за рахунок вітру, як би надувається. Використовуються лише дві поздовжні рейки, вшиті в оболонку, що не з'єднуються між собою. Ці рейки підтримують форму оболонки і не дають їй зім'яв. Змій такого типу досить капризно себе веде при поривчастим вітром. Для стійкого польоту змію обов'язково потрібно довгий хвіст.
3.2 Безкаркасний змій Sled foil - подальший розвиток змія попередньої моделі. У даній конструкції взагалі немає жорстких елементів. Жорсткість куполу надають надувати потоком, що набігає повітря циліндри. Створюваного тиску в звужуються до задньої крайки змія циліндрах цілком достатньо, щоб тримати купол розправленим в польоті. Однак у змія такої конструкції є і недоліки, наприклад купол може запросто зім'яв при затихання вітру і це призведе до падіння змія, навіть якщо вітер підніметься знову, купол самостійно вже не може розправитися. Йому так само притаманні певні труднощі з запуском. Але незаперечна перевага того, що змій неможливо поламати, дозволило даної конструкції продовжити свій розвиток.
3.3 Безкаркасний змій Super Sled foil - ще одне розвиток "саней". Три надувні секції роблять цей змій більш стійким до складання. Так само дозволяє виготовити цей змій значних розмірів і отримати значну тягу. Може бути використаний для підйому предметів, в тому числі фотоапарата.
3.4 FlowForm - змій дуже Поширення конструкції, так як є одним з найбільш стійкіх Безкаркасні Одне стропна повітряних Зміїв. При правільній опрацювання в Рівний вітер может літаті без хвоста. Однако в сильний и порівчастій вітер использование хвоста все ж рекомендується. Змій дуже часто Використовують для підйому предметів (Lifters), проведення аерофотозйомка Шляхом підйому фотокамери (KAPing). Могут буті віготовлені Дійсно гігантськіх Розмірів, площа в 3 кв.м вважається звічайнісінькою. Так само виготовляють з великою кількістю секцій, Шість, Вісім и даже более. Для зменшення лобового опору змія, і як наслідок, збільшення кута затяжки, на задній кромці є отвір, що сприяє наскрізного проходу повітря крізь змій - відмінна риса всіх "Флоуформов".
3.5 Кайт Parafoil - особливий підклас безкаркасних повітряних зміїв. Змії даного типу виготовляються з повітронепроникної тканини з замкнутими внутрішніми просторами і повітрозабірником, зверненим у бік потоку, що набігає. Повітря, проникаючи в вхідний отвір, створює усередині замкнутого простору змія надлишковий тиск і надуває повітряний змій подібно повітряної кулі. Однак конструкція змія така, що надуваючись, змій приймає певну аеродинамічну форму, яка здатна створити підйомну силу змія. Існує багато різновидів зміїв - парафойл: одне стропні, двох стропні керовані, чотирьох стропні керовані. Двох стропні в основному це пілотажні змії, або кайти площею до 3 кв.м. Чотиристопним - це змії досить більшої площі від 4 кв.м, використовувані в спорті як рушійної сили (кайтінг).
Як і чому літає повітряний змій?
Повітряний змій є літальним апаратам, який важчий за повітря. Головна причина підйому і утримання його в повітрі - рух повітря відносно змія. Швидкість і напрямок вітру постійно змінюються. Будь-які будови і природні рельєфи, включаючи дерева, можуть відхиляти вітер біля поверхні землі від його горизонтального напрямку.
Принцип польоту змія можна пояснити за допомогою креслення, на якому лінія АВ зображує розріз плоского змія, а - кут до набігаючого потоку вітру або горизонту. Розглянемо, які сили діють на змій в польоті. Щільна маса повітря перешкоджає руху змія під час зльоту, отже, надає на нього деякий тиск. Позначимо силу тиску F1. Тепер побудуємо паралелограм сил і розкладемо силу F1 на дві складові - F2 і F3. Сила F2 штовхає змій на нас, а це значить, що при підйомі вона знижує його первісну горизонтальну швидкість. Отже, це сила опору. Інша сила F3 захоплює змій вгору, це сила підйому.
Піднімаючи змій в повітря, ми як би штучно збільшуємо силу тиску на поверхню змія, силу F1. Чим швидше ми розбігаються, тим більше збільшується ця сила. Але сила F1 розкладається на дві складові: F2 і F3. Маса повітряного змія постійна, а дії сили F2 перешкоджає леер, отже збільшується підйомна сила - і повітряний змій злітає. Відомо, що швидкість вітру з висотою зростає, адже чим вище від землі, тим менше предметів, які перешкоджали б його руху. Ось чому при запуску намагаються підняти змій на таку висоту, де вітер міг би його підтримати.
Швидкість вітру зростає з висотою, ось чому при запуску повітряного змія намагаються підняти його на таку висоту, де вітер міг би підтримувати модель в одній точці. Сила опору - створюється рухом повітря, який обтікає повітряного змія. Підйомна сила - це частина опору, яка перетворюється в силу, спрямовану вгору. Сила тяжіння обумовлена масою змія і прикладена в точці, яку називають центром тяжіння. Рушійна сила є за рахунок леера, чинного як мотор. Змій полетить, якщо лінії дії всіх цих сил перетнуться в центрі ваги. Інакше політ змія буде нестабільним. Щоб витримати ці вимоги, поверхня змія повинна бути нахилена по відношенню до вітру під правильним кутом.
Поздовжня стійкість змія забезпечується хвостом або формою аеродинамічної поверхні, поперечна - кільовими площинами, що встановлюються паралельно леєрах, або вигнутими і симетричністю аеродинамічної поверхні. При виготовленні зміїв про ці фактори не слід забувати. Стійкість польоту змія залежить також від положення центра ваги повітряного змія. Хвіст зміщує центр ваги повітряного змія вниз і гальмує коливання змія, якщо вітер поривчастий, нерівний.
Повітряні змії є дуже цікавим і популярним заняттям, в цьому році МОУ ДО «ЦВР« Юність »в нашому Комсомольську-на-Амурі проводив в рамках пришкільного табору фестиваль повітряних зміїв, діти могли принести свої змії, куплені в магазині або зроблені самостійно, і для всі бажаючих нами були проведені майстер-класи зі створення різних моделей з різних матеріалів, також залучили міської парашутний клуб, для демонстрації їх майна, зокрема круглих купольних систем і парашута типу «крило».
Висновок
В ході роботи були сформульовані наступні висновки:
Історія повітряного змія сягає своїм корінням у сиву давнину, і, можливо, ми так і не дізнаємося її повністю. Але з тих знань, які ми маємо можна вважати, що за століття свого існування
повітряні змії виготовлялися з різних матеріалів і мали різні форми, застосовувалися в багатьох областях науки і військової справи, використовувалися в різних обрядах, відіграють велику роль в традиціях Китаю, Японії і багатьох інших країн і до цього дня.
На сьогодні повітряний змій, в основному, є дитячою іграшкою, але так само допомагає зрозуміти основні принципи польоту літальних апаратів, основ аеронавтики. Якщо ви хочете прищепити дитині любов до фізики, то можна з упевненістю почати з вивчення і виготовлення повітряних зміїв. Тому можна з упевненістю стверджувати, що така дитяча забава, як повітряний змій, є, перш за все, прикладом практичної аеронавтики.
Список використаної літератури
Єрмаков А.М. Найпростіші авіамоделі: Книга для учнів 5-8 класів. - М .: Просвещение, 1984. - 160 с .: іл.
Заворотом В.А. Від ідеї до моделі: Книга для учнів 4-8 класів.- М., Просвітництво, 1988.- 160 с .: іл. - (Зроби сам).
Перельман Я. І. Цікава фізика. Книга первая.-М .: Наука, 1976. - 224с.: Ил.
prokite.ru/kites/tipyi-vozdushnyih-zmeev/
www.kite.ru/news/kitestaff/the-kite-story.php
?� Чому і як літає повітряний змій?Як і чому літає повітряний змій?