Авиация и воздухоплавание    Новости    Библиотека    Энциклопедия    Ссылки    Карта проектов    О сайте






предыдущая главасодержаниеследующая глава

Тема 5. Воздушный змей

Цель. Познакомить кружковцев с одним из древнейших летательных аппаратов - воздушным змеем, историей его развития и применения. Изготовить змеи различных конструкций.

Методические рекомендации. Эта тема рассчитана на 6 занятий. Первое следует начать с краткого опроса учащихся, выясняя, что они знают о воздушных змеях. После этого желательно популярно изложить историю создания и применения воздушных змеев, доступно рассказать о подъемной силе воздушного змея. Завершить первое занятие рекомендуется постройкой плоского змея.

На последующих занятиях можно предложить кружковцам изготовить змей-ротор, коробчатый змей и змей-биплан с "почтальоном".

Кратко теоретическую часть занятия можно изложить так. Воздушный змей - древний летательный аппарат. В Японии и Китае змеи различной формы строили более 4 тыс. лет назад. Самой распространенной была фигура змея-дракона. Отсюда и берет название "воздушный змей".

На Руси в 906 г. князь Олег при осаде Царьграда применял воздушные змеи для устрашения неприятеля. Возможно, это было первое применение воздушных змеев в военном деле.

В 1749 г. воздушный змей стал служить науке: англичанин А. Вильсон поднял на нем термометр и измерил температуру на высоте кучевых облаков, быстро спустив градусник на землю с помощью "почтальона".

В 1752 г. американский ученый Б. Франклин произвел свой знаменитый опыт, объяснивший электрическое происхождение молнии, использовав при этом воздушный змей.

Воздушные змеи использовал М. В. Ломоносов для изучения электрической природы молнии.

Изобретатель радио А. С. Попов поднимал воздушными змеями антенны радиоприемников. В метеорологии на воздушных змеях поднимали самопишущие приборы на высоту до 3-4 км.

Первый полет человека на змее был осуществлен в 1825 г. Это сделал английский ученый Д. Покок, подняв на змее на высоту нескольких десятков метров свою дочь Марту.

В 1902 г. на крейсере "Лейтенант Ильин" провели успешные опыты по подъему наблюдателя на высоту до 300 м с помощью поезда из воздушных змеев. При этом были использованы коробчатые змеи конструкции, разработанной австралийцем Л. Харгравом в 1892 г. Годом позже английский авиатор С. Коди переплыл пролив Ла-Манш на лодке, которую буксировал воздушный змей.

Воздушный змей сыграл большую роль и в создании первых образцов самолетов, в частности биплана. Так, Александр Федорович Можайский в 1873 г. поднимался на воздушном змее, буксируемом тройкой лошадей. А француз К. Адер перед постройкой своей машины "Эола" провел испытания воздушного змея, который имел форму крыльев летучей мыши, сохранившуюся и у его самолета. Форма бипланного крыла планера была заимствована американцем О. Чэнютом, а затем братьями Райт у коробчатого змея Харграва.

В 1931 г. на Всесоюзных соревнованиях авиамоделистов в Москве поезд из воздушных змеев, построенных киевскими авиамоделистами, поднял на высоту 10-15 м некоторых участников соревнований.

Во время Великой Отечественной войны со змеев сбрасывали листовки над позициями гитлеровцев.

В 50-х гг. саратовские авиамоделисты под руководством А. Ф. Григоренко создали образец воздушного змея, который с успехом применялся во время антарктической экспедиции Академии наук СССР для изучения нижних слоев атмосферы.

Запуск воздушных змеев - интересное спортивное занятие для школьников и для взрослых. В настоящее время в некоторых странах проводятся праздники и фестивали воздушных змеев. В США, в Бостоне, устраивают соревнование на лучший бумажный змей. В Японии ежегодно проходит национальный фестиваль воздушных змеев, на котором запускают змеи длиной 20-25 м. С 1963 г. по всей Польше проводится праздник воздушного змея, в котором принимают участие молодые конструкторы этого древнего летательного аппарата.

Воздушный змей - это простейший летательный аппарат тяжелее воздуха. Он может подняться только в ветреную погоду. При движении потока воздуха под определенным углом к поверхности змея (углом атаки) создается подъемная сила, которая зависит от его величины, скорости ветра и площади несущей поверхности.

Цель практических занятий - изготовление моделей воздушных змеев. На первом занятии следует предложить кружковцам сделать плоский прямоугольный змей. Для этого требуются рейки, кордовые нитки, бумага, клей, рубанок и ножи.

Плоский змей (рис. 9). Размер змея 600 X 400 мм; каркас его состоит из трех реек сечением - 8X4 мм: две рейки располагают диагонально, скрепляют нитками и клеем и присоединяют к ним верхнюю. По контуру змея натягивают прочную нитку, соединяющую все углы, и приклеивают казеиновым клеем обтяжку из прочной бумаги (кальки). Змей готов.

Рис. 9. Плоский змей: а - вид спереди; б - змей в полете
Рис. 9. Плоский змей: а - вид спереди; б - змей в полете

При изготовлении уздечки нужно соблюдать правило: длина двойной (верхней) части уздечки должна быть такой, чтобы она укладывалась по диагоналям, а вершина ее, где делают узел, оказалась в центре змея; нижняя нить уздечки должна быть равна или немного больше половины длины змея. Длиной нижней нити можно регулировать угол атаки. К нижним концам каркаса привязывают хвост из ниток с кусочками бумаги; длина его 2,5- 3 м. Такой змей летает очень устойчиво и может набирать высоту 300-350 м. Запускают его на прочной нитке.

Плоские змеи делают в виде звезды, ромба, бабочки и т. п. Их можно раскрасить в яркие цвета.

Змей-ротор (рис. 10). Подъемная сила этого змея создается вращающимися винтами - несущими роторами.

Рамку змея связывают из реек сечением 4X4 мм. К свободным концам ее прикрепляют отрезки проволоки диаметром 1,5-2 мм. Они будут осями вращения роторов. Причем два несущих ротора вращаются в горизонтальной плоскости, а хвостовой - в вертикальной. Рамку роторов связывают крест-накрест из двух реек, в середине сверлят отверстие под ось вращения. Лопасти роторов вырезают из чертежной бумаги, придают им небольшую вогнутость и наклеивают на рамку роторов.

Рис. 10. Змей-ротор: 1 - рамка змея; 2 - хвостовой ротор; 3 - несущий ротор; 4 - рамка ротора; 5 - лопасть; 6 - ось ротора; 7 - шайбы
Рис. 10. Змей-ротор: 1 - рамка змея; 2 - хвостовой ротор; 3 - несущий ротор; 4 - рамка ротора; 5 - лопасть; 6 - ось ротора; 7 - шайбы

При запуске змея-ротора надо дождаться, когда ветер раскрутит роторы. Устойчивость на взлете обеспечивается подбором длины задней уздечки (хвост для этого змея не требуется).

Коробчатый змей (рис. 11). Для его изготовления необходимы 3 основные рейки сечением 4X4 мм, длиной 860 мм и 12 коротких реек сечением 3 X 3 мм, длиной 300 мм. Короткие рейки заостряют и вставляют на клею в основные под углом 60°. Оклеивают змей папиросной бумагой. Масса его 65-80 г.

Рис. 11. Простой коробчатый змей
Рис. 11. Простой коробчатый змей

Уздечка состоит из верхней и нижней нитей, причем нижняя в 1,3 раза длиннее верхней. Запускают змей на прочной нитке. Более сложный коробчатый змей рекомендуется изготовлять звеньями по 5-7 чел.

Змей-биплан (рис. 12). Конструкцию такого змея впервые предложил в конце XIX в. австралийский ученый Л. Харграв. Основу ее составляют четыре рейки-лонжерона длиной по 800 мм и сечением 7 X 7 мм и две пары крестовин. Для них надо заготовить четыре рейки-распорки длиной по 435 мм и сечением 7X7 мм. Лонжероны и распорки крестовин аккуратно скругляют, обрабатывая их ребра рубанком, а затем шлифовальной шкуркой. Обтяжку змея делают из двух полос лавсановой либо полиэтиленовой пленки или кальки, приклеенных по краям к рейкам каркаса. Для обтяжки требуются: два листа материала длиной 1300 мм и шириной 240 мм; клей ПВА (БФ-2, БФ-4); 20 м крепкой нитки и 0,5 м стальной проволоки диаметром около 0,5 мм. Из бумаги вырезают выкройку для двух полос по размерам, приведенным на рисунке. Полоски шириной 10 мм, выступающие за контур, изображенный на чертеже тонкой линией, служат припуском.

Рис. 12. Змей-биплан: 1 - костыль; 2 - крестовина; 3 - распорная рейка; 4 - концевая вилка
Рис. 12. Змей-биплан: 1 - костыль; 2 - крестовина; 3 - распорная рейка; 4 - концевая вилка

По тонким линиям каждой из длинных сторон укладывают нить, предварительно сделав на ней петли длиной 80 мм через каждые 200 м. Всего должно быть пять петель - по числу вырезов на каждой длинной стороне листа. Концы нити с обеих сторон должны выступать на 80 мм.

Уложив нить на полоску по тонкой линии и промазав ее и припуск клеем, соединяют все детали обтяжки и каркаса между собой. В середине каждого кольца вклеивают две легкие сосновые рейки-нервюры сечением 5 X 2 мм, служащие для устранения продольных складок.

Лонжероны должны быть одинаковой длины, прямые и гладко выструганные. Отступив по 10 мм от их концов, делают круговые неглубокие канавки.

Готовые детали тщательно обрабатывают шлифовальной шкуркой, концы закругляют. Распорки крестовин подгоняют по длине. Вначале с помощью плоскогубцев изготовляют восемь вилок из проволоки ∅ 0,5 мм по размерам, указанным на рисунке, и закрепляют каждую вилку нитками с клеем на конце распорки, чтобы последние держались на лонжеронах. Подгонку длины распорок лучше выполнять на собранном змее. Нитяные петли разрезают так, чтобы образовались - "усики", и, надев кольцо обтяжки на один из лонжеронов, привязывают его "усиками" к передней части лонжерона в двух точках. То же делают с остальными лонжеронами, а затем привязывают с другой стороны второе кольцо. Одновременно, разрезав центральные нитяные петли, прикрепляют "усики" к нервюрам на обоих кольцах.

Собрав змей, вставляют с одной стороны рейку-распорку. Делают это обычно вдвоем. Наложив на соответствующие лонжероны распорные рейки с вилками, осторожно натягивают обтяжку и, опуская другие концы распорок и примеряя их по длине, постепенно срезают оставленный запас. Окончательно длину реек-распорок подгоняют так, чтобы змей не имел перекосов. После этого на противоположных концах реек закрепляют вилки нитками с клеем. Концевые вилки на каждой из распорок располагают в одной плоскости. Затем, вставив одну крестовину, подгоняют вторую пару деталей и соединяют их между собой. Для этого посередине одной из каждой пар реек-распорок устанавливают на нитках (с клеем) проволочную скобу, сквозь которую проходит вторая соседняя распорка. После того как конструкция собрана и крестовины поставлены, лонжероны заклеивают внутри колец полосками длиной 90 и шириной 26 мм (всего нужно 16 полосок).

Уздечка змея состоит из четырех петель, привязанных к нижним лонжеронам. Все петли соединяют в один узел, расположенный против геометрического центра передней стенки верхнего кольца и на расстоянии 250 мм от нее. Конец уздечки имеет небольшой деревянный костыль.

Запускают змей на тонком прочном леере, намотанном на рогульку или лебедку. Для запуска выбирают открытое место, где нет деревьев, антенн, проводов. Перед запуском руководитель кружка объясняет, как определить направление и силу ветра.

Змеи различных размеров летают при определенной скорости ветра. Легкий змей можно запустить с места, более тяжелые запускают с пробегом. Помощник отходит по ветру со змеем на 50-60 м, поднимает его и по сигналу запускающего, толкая вверх, выпускает из рук. Запускающий бежит против ветра с леером в руке или, оставаясь на месте, подтягивает леер на себя, пока змей не достигнет высоты 70-100 м. На этой высоте ветер равномерен. Если змей теряет высоту, надо натягивать леер или двигаться против ветра. Если змей сильно натягивает леер, его плавно отпускают (увеличивают длину) или идут с ним по ветру. При сильных порывах ветра змей может раскачиваться, ложиться набок, стремиться "клюнуть" вниз. В этих случаях несколько ослабляют натяжение леера, дают змею "успокоиться".

Для снижения змея леер подтягивают вниз и сматывают на лебедку или рогульку.

Игры и соревнования. Запуски воздушных змеев - украшение любого праздника в пионерском лагере. Одно из простейших соревнований - это соревнование на высоту подъема змеев. Высоту измеряют угломером, состоящим из шкалы транспортира на 90°, подвижной планки с трубкой для наблюдения и отвеса. Закрепляют угломер на вертикальной стойке с заостренным концом. Установив угломер вблизи крепления леера, передвигают планку так, чтобы воображаемая прямая линия от глаза наблюдателя проходила через визирную трубку к змею. Деление в окошке планки покажет угол подъема (стояния) змея. Зная длину леера и угол стояния, можно определить высоту подъема, вычислив катет по гипотенузе и углу.

Интересны запуски воздушных змеев с "почтальоном". Простой воздушный "почтальон" (парусная тележка) показан на рисунке 13. С его помощью можно сбрасывать со змея вымпелы, листовки и "десант" из бумажных парашютиков.

Рис. 13. Воздушный 'почтальон': 1 - сбрасываемый груз ('почта'); 2 - замок; 3 - скользящие петли; 4 - основание; 5 - леер; 6 - ударник; 7 - ограничитель; 8 - скоба; 9 - парус; 10 - растяжка паруса; 11 - кольцо
Рис. 13. Воздушный 'почтальон': 1 - сбрасываемый груз ('почта'); 2 - замок; 3 - скользящие петли; 4 - основание; 5 - леер; 6 - ударник; 7 - ограничитель; 8 - скоба; 9 - парус; 10 - растяжка паруса; 11 - кольцо

Воздушный "почтальон" состоит из основания, паруса, замка и ударника. Основание - сосновая рейка сечением 10 X 6 мм и длиной 180 мм. К ее концам нитками с клеем привязывают скользящие петли из канцелярских скрепок (проволока ОВС ∅ 1,2 мм) с отогнутыми вверх под прямым углом внешними полукольцами и кронштейны (скоба и замок) из алюминиевой пластины толщиной 1,5 мм. Из стальной проволоки ОВС ∅ 1,5 мм делают стержень; один конец его изгибают буквой "Г" и вставляют в кронштейн (замок), другой продевают через скобу и выгибают полукольцом.

Каркас паруса выполняют из вертикальной рейки сечением 8 X 6 мм и длиной 700 мм и горизонтальной - сечением 6 X 6 мм и длиной 500 мм. Концы реек стягивают прочной ниткой. Обтяжка паруса - из плотной бумаги, приклеенной к горизонтальной рейке и к ниткам по периметру. Парус шарнирно крепят к основанию.

Из суровых ниток делают растяжку, в середине которой закрепляют кольцо. Концы растяжки привязывают к горизонтальной рейке так, чтобы после установки кольца в замок парус установился под углом 65-70° к основанию.

Для запуска "почтальона" пропускают леер через свободные концы скользящих петель и полукольцо ударника. В замок подвешивают груз ("почту") и ставят кольцо растяжки. Под действием ветра парусная тележка с грузом в замке начнет подниматься по лееру вверх к змею. Как только ударник дойдет до ограничителя на леере, стержень передвинется назад, замок откроется и груз упадет вниз. Растяжка же освободится, парус под напором ветра отбросится назад, "почтальон" по лееру спустится вниз.

предыдущая главасодержаниеследующая глава





История воздухоплавания


Диски от INNOBI.RU
© Карнаух Лидия Александровна, подборка материалов, оцифровка; Злыгостева Надежда Анатольевна, дизайн;
Злыгостев Алексей Сергеевич, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://fly-history.ru/ "Fly-History.ru: История авиации и воздухоплавания"