Международная научно-практическая конференция
«Первые шаги в науку».
Исследовательская работа
« Исследование модели Шарохода»
Физика
Выполнил: ученик 9а класса
Нестеров Павел
Руководитель: учитель физики
Казачкина : Муниципальное бюджетное
общеобразовательное
учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №53»
Брянск 2013 год
Содержание:
1. Введение…………………………………………………………………….3
2. История создания шарохода……………………………………………….4
3. Этапы конструирования и усовершенствования модели шарохода….5-6
4. Исследование шарохода………………………………………………....6-8
5. Заключение…………………………………………………………………9
6. Список использованной литературы…………………………………….10
7. Приложение……………………………………………………………11-12
Введение
Не смотря на стремительное развитие автомобилестроения, проблема проходимости остаётся актуальной. Особенность Брянской области состоит в том, что её большую площадь занимает сельская местность. Дороги в нашей области оставляют желать лучшего, особенно в плохую погоду. Зима в этом году выдалась снежная и вьюжная, большинство дорог было заметено, и добраться до удалённых сельских поселений нашей области порой оказывается невозможным. Поэтому я задался вопросом, как сделать так, чтобы транспортное средство перемещалось одинаково легко по твердой и болотистой почве? При этом оно должны сохраняться «командный пункт», легко передвигаться. Одна из возможных конструкций – шаровая. Идею модели подсказал журнал «Юный техник №11 2005г.»4, но многое пришлось дорабатывать самому и с помощью взрослых. Я изготовил такое средство передвижения. Конструкция имеет форму шара, поэтому она называется «шароход». Внутри находится радиоуправляемая машинка для управления движением и изменения направления перемещения. При испытаниях модели проверялись ходовые качества и зависимость проходимости от поверхности, по которой передвигается конструкция. По ровной дороге скорость должна быть меньше, потому что накладываются два усилия: слабое сцепление шара с поверхностью и шин машинки с внутренней поверхностью шара. По неровной дороге у шара должна быть больше скорость, потому что поверхность большая, и он меньше давит на опору. Управление им очень простое. Так же Шароход мог бы помочь в экспедициях по труднопроходимым местам на Земле и даже на воде. А представленная модель - прекрасная игрушка для детей.
Цель работы: изготовить и провести испытание движущего средства шаровой формы.
Задачи.
1.Изучить история создания первого шарохода
2.Изучить способ изготовления модели шарохода
3.Выбрать необходимые материалы
4. Изготовление конструкции, и её усовершенствование
5.Иследование ходовых качеств шарохода
Объект исследования: модель шарохода.
Методы исследования: Эмпирические исследования(наблюдение, описание, измерение, эксперимент, моделирование)
Гипотеза: шаровая конструкция может показать худшие скоростные качества на ровной дороге, но лучше проходимость по неровной поверхности или дороге с препятствиями по сравнению с машинкой.
История создания шарохода.
«Наш соотечественник еще в 1925 году запатентовал «шарообразный танк», который состоял из двух вложенных одна в другую сферических оболочек. «Внутренняя, не вращающаяся оболочка служила основным корпусом машины, в ее нижней части размещались все механизмы и экипаж. Внешняя бронеоболочка вращалась, перекатывая танк по местности. Движение машины происходило с помощью двигателя внутреннего сгорания за счет вращения внешней оболочки относительно неподвижной внутренней. Управление машиной по направлению осуществлялось за счет перемещения влево-вправо специального груза, который вызывал изменение центра тяжести внутренней оболочки.
Как же танкист будет видеть сквозь две сплошные оболочки? Эту проблему изобретатель решил изящно: экипаж вел наблюдение через два перископа, проходящие через полые оси по бокам танка (по оси вращения оболочек). Автор особо отмечал как преимущество своей машины то обстоятельство, что вращение наружной оболочки повышает ее пулестойкость, так как увеличивается вероятность рикошета. Правда, автор совершенно забыл упомянуть, где же размещается самое главное – вооружение его чудо-машины? В самом деле, не по принципу же «сама едет, сама давит»…»5
2.«Корабль тундры Кашарова»3(см. приложение 1)
3.Иркутский изобретатель в основе одного из своих изобретений использует шаровую конструкцию. К сожалению, в Интернете нет подробного описания его изобретения. Сказано только, что «шароход Тигунцева» должен быть как минимум четырех модификаций: радиоуправляемый, герметичный - для путешествия по болоту, сетчатый, чтобы не запутаться в высокой луговой траве, и даже такой, который способен покорять внеземные пространства.
Этапы конструирования и усовершенствования модели шарохода.
Шароход имеет очень простую конструкцию. Достаточно изготовить шар и вложить внутрь его радиоуправляемый автомобильчик. Для этой цели подойдет старый глобус подходящего размера.
I этап
Необходимое оборудование и смета
Для создания шарохода мне нужно было приобрести некоторые материалы:
1) Глобус (он у меня был);
2) Машина на пульт управление;
3) Скотч;
Смета
Название. | Кол – во. | Цена. |
Глобус | 1шт. | - |
Машина на пульт управление | 1шт. | 500 руб. |
Скотч | 1 шт. | 42 руб. |
| Итого: 542 руб. |
Ход работы.
Я взял глобус и поместил в него машинку на пульт управление.
Ходовые качества шарохода.
Поверхность | Характер движения |
Ровная поверхность: палас, деревянный пол, снег | Ровное движение |
Незначительные препятствия (до 5 см) | Ровное движение, при столкновении с небольшим препятствием обходит их, если нет нагромождения |
Препятствия до 10 см | Ровное движение, при столкновении с препятствием машинка внутри проскальзывает или опрокидывается, некоторые обходит |
Проблема: машинка переворачивается.
Решение проблемы: необходимо улучшить конструкцию.
II этап
Я решил сделать ограждение для машинки.
Проблема: шароход не поворачивает, и машинка цепляется за ограждения.
Решение проблемы: необходимо улучшить конструкцию.
III этап
В итоге я закрепил на машинки две палочки так, чтобы она не перевернулась.
Исследование шарохода.
Остановившись на последней конструкции, я её исследовал.
Испытание шарохода.
Мы провели испытания конструкции. Проверили, как в реальных условиях перемещается шароход, и сравнили скорость нашей конструкции с возможностями радиоуправляемой машинки.
1.Ходовые качества шарохода.
Поверхность | Характер движения |
Ровная поверхность: палас, деревянный пол, снег | Ровное движение |
Незначительные препятствия (до 5 см) | Ровное движение, при столкновении с небольшим препятствием обходит их, если нет нагромождения |
Препятствия до 10 см | Ровное движение, при столкновении с препятствием машинка внутри проскальзывает, некоторые обходит |
Вывод: по ровной поверхности передвигается равномерно, препятствия, если они небольшие, преодолевает легко, большие препятствия по большей части не проходит.
Предполагаю, что если шароход будет иметь большие размеры, например, около 1 м в диаметре, сможет преодолеть и значительные препятствия.
Я проверил, как конструкция преодолевает разные препятствия и как влияет качество поверхности на скоростные и двигательные качества.
Объект | Поверхность | Скорость, см/с | Характер движения |
Шароход | Синтетический палас | 50 | Ровное движение |
Шароход | Синтетический палас и высокие препятствия | 37 | Ровное движение по прямой, проскальзывание и поворот |
Шароход | Рылый снег, ровная поверхность | Скорость, небольшая | Ровное движение |
Шароход | Лед | 35 | Ровное движение, проскальзывание на месте |
Шароход | Вода | 30 | Ровное движение |
Вывод: Шароход хорошо проходит поверхность с препятствиями или рыхлую.
Для улучшения конструкции необходимо, улучшить сцепление шин машинки с внутренней поверхностью (например, сделать более шероховатую или прорезиненную)
Возможные способы улучшения конструкции.
Для усовершенствования шарохода использовался метод «фокальных объектов».
· Использование шарохода в качестве самодвижущегося осветителя. Внутрь поместить светодиодную лампочку.
· Поверхность шарохода сделать с небольшими выпуклостями, или с резиновой поверхностью – улучшится сцепление с дорогой.
· Оболочку выполнить надувной, чтобы можно было менять размер и плотность шара – для преодоления больших препятствий нужны и большие размеры, если рыхлая поверхность, нужно будет сдуть шар, он будет меньше проваливаться и лучше передвигаться.
Вот что у меня получилась
Заключение
В работе рассмотрены возможные идеи использования шаровых конструкций. Они имеют преимущества перед традиционными способами передвижения и открывают новые перспективы их использования. Простота конструкции и отсутствие сложных узлов, высокая проходимость, значительная поверхность и небольшое давление на почву позволят использовать его для преодоления любого бездорожья, на больших пространствах пустынь или тундры, для движения по воде, болоту. Есть идеи применения шарохода для перевозки цельных конструкций больших размеров. Применение компьютерной начинки шарохода делает его использование универсальным, он сможет «дойти» и в опасные и недоступные для человека места.
Предложено описание изготовления модели простейшего шарохода, а также представлены результаты практических испытаний конструкции. Показано, что она имеет лучшие характеристики по проходимости по сравнению с моделью обычного автомобиля.
Используемая литература
1. Журнал «Юный техник №11 2005г.»
2. Физика 9 класс
3. http:///=nauka-i-tehnika/tehnika-molodezhi/num6
4. http://biklyan. *****/publ/
5. http://www. *****/patent/1/13013.html
Приложение
1. 
