• Шевчукового Льва Романовича
  • Чому ракета злітає
  • Вступ
  • Предмет проекту
  • 5.Ізготовленіе повітряно-водяний ракети
  • 6.Результати проектної роботи

  • Скачати 54.88 Kb.

    Дитячий проект "Повітряно-водяний ракета"




    Дата конвертації22.04.2017
    Розмір54.88 Kb.
    ТипІнші методич. матеріали

    Скачати 54.88 Kb.

    ВОЗДУШНО-ВОДЯНА РАКЕТА

    hello_html_m503f5da4.gif





    Учня 2 класу

    муніципального бюджетного загальноосвітнього закладу «Ліцей»

    Шевчукового Льва Романовича

    керівник роботи

    Губіна Марина Миколаївна,

    вчитель початкових класів МБОУ «Ліцей»

    2016 рік

    зміст

    Вступ

    3

    1.

    Давня мрія людини

    3-5

    2.

    Хто придумав ракету?

    5-6

    3.

    будова ракети

    6-7

    4.

    Чому ракета злітає?

    7-9

    5.

    Виготовлення повітряно-водяний ракети

    9-15

    6.

    висновки

    15

    7.

    Джерела інформації

    15


























    Вступ

    У дитинстві багато хто мріяв

    В зоряний космос полетіти.

    Щоб з цієї зоряної дали

    Нашу землю оглянути!


    З давніх-давен людини хвилювала і манила височінь неба, усипана зірками. Юрій Гагарін першим із землян здійснив мрію людства - побачив нашу Землю з космосу.

    Мене теж цікавить питання - чому ракети злітають? Чому саме на ракетах літають в космос?

    Мета проекту: створення моделі повітряно-водяний ракети своїми руками

    завдання:

    1.расшіріть свої уявлення про космос;

    2. дізнатися, які закони фізики діють при зльоті ракети;

    3. познайомитися з пристроєм ракети;

    4.створити повітряно-водяну ракету своїми руками.

    5.создать відео польоту повітряно-водяний ракети.

    Об'єкт проекту: повітряно-водяна ракета

    Предмет проекту: процес створення моделі повітряно-водяний ракети своїми руками.

    1. Давня мрія людини

    З давніх-давен люди мріяли літати, як птахи. Про своїх фантазіях наші предки розповідали в казках. Казкові герої вирушали в політ на килимі-літаку, в ступі і на мітлі. Багато герої по-своєму пересувалися по повітрю. Баба Яга в ступі, Маленький Мук в чарівних капцях, Карлсон на своєму моторчик. hello_html_m342ba8de.jpg

    Але найбільше людям хотілося змахнути руками, як крилами, і полетіти над землею подібно до птахів. Більше трьох тисяч років тому створили греки міф про Дедала та сина його Ікара. Великий художник, винахідник і архітектор Дедал зробив дві пари крил з пташиного пір'я, скріплених нитками і воском. Піднялися в повітря Дедал і Ікар, щоб полетіти на батьківщину в Афіни з острова Крит, де їх тримав у полоні цар Мінос. Дедал карав синові - не наблизишся до сонця, його промені розтоплять віск. Але захмелілий щастям польоту Ікар піднімався все вище, вище ... Сонце розтопило віск, звалився Ікар з висоти і загинув у морських хвилях. А Дедал долетів до землі і благополучно спустився. З тих пір поетичний образ Ікара став втіленням мрії людини про політ. hello_html_m6ba6686d.jpg

    Але людство не залишало свою мрію про політ. Уже багато століть тому люди намагалися створити крила, на яких можна було б піднятися вгору. Всі спроби наслідувати птахам були невдалі. Літати на махають крилах не вдавалося. Так, в XVIII столітті, з'явилися повітряні кулі. Недоліком повітряних куль було те, що рухалися вони тільки в тому напрямі, куди дув вітер.

    Люди думали над питанням: як зробити повітряну кулю керованим? Були спроби використовувати кермо і весла, але все безрезультатно. Поки, нарешті, не придумали двигун. З'явилися дирижаблі. hello_html_m7e01c9a9.jpg

    Але і далі людей не залишала думка про крила. Однак повітряні кулі підняли людину в повітря на півтора століття раніше, ніж вдалося здійснити політ на крилах. На зміну повітроплавання приходить авіація, літак. Згодом аероплани удосконалювалися. hello_html_m4113bb7d.jpg

    Перші дослідні літаки з турбореактивним двигуном були побудовані в роки Великої Вітчизняної війни. Гвинт для літака став непотрібним. Крила стали менше і вже. Сучасний реактивний літак здатний перевезти сотні пасажирів зі швидкістю 969 км / год. Польоти стали настільки звичні, що сьогодні кожну хвилину десь в світі заходить на посадку літак. Зараз існують літаки, які літають швидше за швидкість звуку.

    Пройшли роки, і люди зуміли підкорити повітряний простір Землі. Але вони все одно мріяли і про космічному просторі. hello_html_43567496.jpghello_html_71e7644f.png

    Вчені придумали космічний корабель для польоту в космос. Колись вони вирішили перевірити безпеку польотів на чотириногих помічників - собаках. Вибирали собак не породистих, а дворняжок - адже вони і витривалі і невибагливі. Космічний корабель з чотириногими космонавтами - Білкою і Стрілкою облетів навколо Землі 18 разів.

    Трохи пізніше полетів в космос найперший космонавт Землі - Юрій Олексійович Гагарін. Його перший політ в космос був найважчою і найнебезпечнішою. hello_html_m759ee634.jpg

    В даний час космонавти літають на сучасних високошвидкісних апаратах.

    2. Хто придумав ракету?

    Виявляється, що ракети людина винайшов давно. Їх придумали в Китаї багато сотень років тому. Китайці використовували їх для того, щоб робити феєрверки. Вони довго тримали в секреті пристрій ракет, їм подобалося дивувати чужинців. Але деякі з цих здивованих чужинців виявилися людьми дуже допитливими. Незабаром у багатьох країнах навчилися робити феєрверки і святковим салютом відзначати урочисті дні. hello_html_m61108f66.jpg

    Ще за Петра I була створена і застосовувалася однофунтові сигнальна ракета "зразка 1717 року", що залишалася на озброєнні до кінця XIX століття. Вона піднімалася на висоту до одного кілометра. Деякі винахідники пропонували використовувати ракету для повітроплавання. Навчившись підніматися на повітряних кулях, люди були безпорадні в повітрі.

    Керований апарат важчий за повітря - ось про що мріяв революціонер Н.Кібальчіч в казематі Петропавлівської фортеці, засуджений на страту за замах на царя. За десять днів до смерті він завершив роботу над своїм винаходом і передав адвокатові не прохання про помилування або скаргу, а "Проект повітроплавного приладу" (креслення і математичні розрахунки ракети.) Саме ракета, вважав він, відкриє людині шлях у небо. Кибальчич розмірковував про те, як застосувати для польоту енергію газів, що утворюються при запаленні вибухових речовин. У своїх міркуваннях він прийшов до принципі не літака, а саме зорельота, так як його апарат міг рухатися і в повітрі, і в безповітряному просторі. У своєму "Проекті ..." він писав: «Я вірю в здійсненність моєї ідеї. Якщо мої ідеї після ретельного обговорення вченими-фахівцями будуть визнані здійсненними, то я буду щасливий ... » hello_html_m1ebbbd8c.jpghello_html_8f7022a.jpg

    3. Будова ракети

    Ракета складається з 3 однакових ступенів, розташованих одна на інший. Кожна ступінь ракети складається з двигуна і паливних баків. Першою включається і працює найнижча ступінь. Ця ракета найпотужніша, так як її завдання - підняти в повітря всю конструкцію. Коли паливо згорає, а баки порожніють, нижня щабель відривається, і тут починають роботу двигуни другого ступеня. В цей час ракета набирає швидкість і летить все швидше. Коли пальне закінчується, другий ступінь відривається і включається в роботу третя, остання щабель, яка ще більше розганяє корабель. Ось тут включається перша космічна швидкість і корабель виходить на орбіту, а далі летить один, так як останній ступінь ракети майже повністю згорає при від'єднанні.

    Ще у ракети є стабілізатори - маленькі крила внизу. Вони потрібні для того, що б ракета летіла рівно і прямо. Якщо у ракети не буде цих стабілізаторів, то вона в польоті буде бовтатися з одного боку в інший.

    Стабілізатори ж змінюють всю картину. Коли ракета починає відхилятися в бік, або заносити в сторону, як заносить машину на слизькій дорозі, стабілізатори підставляються під потік повітря своєю широкою частиною і цим потоком їх зносить назад. А у великих космічних ракет стабілізаторів або немає взагалі, або вони дуже маленькі, тому, що в таких ракетах коштує не один, а відразу багато реактивних двигунів. З них кілька великих, які і штовхають ракету вгору, а є ще маленькі, які потрібні тільки для того, що б підправляти політ ракети. hello_html_6f122be0.jpg

    Форма ракети (як веретёнце) пов'язана тільки з тим, що їй доводиться по дорозі в космос пролітати через повітря.Повітря заважає летіти швидко. Його молекули стукаються об корпус і гальмують політ. Для того, щоб зменшити повітряний опір, форму ракети і роблять гладкою і обтічної.

    4. Чому ракета злітає?

    Злетом космічної ракети зараз можна помилуватися і по телевізору, і в кіно. Ракета вертикально стоїть на бетонному стартовому столі. За командою з пункту управління включаються двигуни, ми бачимо засмагати внизу полум'я, ми чуємо наростаючий рев. І ось ракета в клубах диму відривається від Землі і спочатку повільно, а потім все швидше і швидше рухається вгору. Через хвилину вона вже на такій висоті, куди не можуть піднятися літаки, а ще через хвилину - Космосі, в навколоземному безповітряному просторі.

    Двигуни ракети називаються реактивними. Чому? Тому що в таких двигунах сила тяги є силою реакції (протидії) силі, яка відкидає в протилежну сторону струмінь розжарених газів, одержуваних від згоряння палива в спеціальній камері. Як відомо, відповідно до третього закону Ньютона, сила цієї протидії дорівнює силі дії. Тобто, сила, що піднімає ракету в космічний простір дорівнює силі, яку розвивають розпечені гази, що вириваються з сопла ракети. Якщо Вам здається неймовірним, що газ, яким належить бути безтілесним, закидає на космічну орбіту важкенну ракету, згадайте про те, що стиснений в гумових балонах повітря успішно підтримує не тільки велосипедиста, а й важкі самоскиди. Розпечений до білого газ, що виривається з сопла ракети - теж сповнений сили і енергії. Настільки, що після кожного старту ракети стартовий стіл ремонтують, додаючи вибитий вогненним вихором бетон.

    Третій закон Ньютона можна сформулювати інакше, як закон збереження імпульсу. Імпульсом називається добуток маси на швидкість.

    Якщо двигуни ракети потужні, ракета дуже швидко набирає швидкість, достатню для того, щоб вивести космічний корабель на навколоземну орбіту. Ця швидкість називається першою космічною швидкістю і дорівнює приблизно 8 кілометрів на секунду. Потужність двигуна ракети визначається в першу чергу тим, яке паливо згорає в двигунах ракети. Чим вище температура згоряння палива, тим потужніше двигун. У самих ранніх радянських ракетних двигунах паливом був гас, а окислювачем - азотна кислота. Зараз в ракетах використовується більш активні (і більш отруйні) суміші. Паливом в сучасних американських ракетних двигунах є суміш кисню і водню. Киснево-воднева суміш дуже вибухонебезпечна, але при згорянні виділяє величезну кількість енергії.

    Для того щоб зрозуміти роботу реактивного двигуна проведемо досвід з повітряною кулькою. Надуємо повітряна куля і не зав'язуючи відпустимо його. Він зі смішним звуком швидко почне кидатися з одного боку в бік, поки не здується. Шарик полетів тому, що з нього виходило повітря. А це і є реактивний рух. Є такий закон природи: якщо від предмета відділяється його частина, то цей предмет починає рухатися в протилежну сторону.

    Чому так важко полетіти в космос? Справа в тому, що там немає повітря. Там порожнеча, вона називається вакуум. Тому там не можна використовувати ні літаки, ні вертольоти, ні повітряні кулі. Літаки і вертольоти при зльоті спираються на повітря. Повітряна куля піднімається в небо, бо він легкий і повітря виштовхує його вгору. А ось ракеті, щоб злетіти, повітря не потрібен. hello_html_m6720af5d.jpghello_html_m237c8da8.jpghello_html_16a3c809.jpghello_html_m428b79e6.jpg

    5.Ізготовленіе повітряно-водяний ракети

    Повітряно-гідравлічна модель відноситься до типу найпростіших в ракетомоделізму. Її характеризує простота конструкції і експлуатації. Ця модель дає можливість проводити безліч різних дослідів і, що найголовніше, познайомитися з дією реактивного двигуна. Повітряно-гідравлічну ракету можна легко побудувати самому.

    Таку найпростішу ракету зробити можна дуже швидко з підручних матеріалів. Для початку треба визначитися, яких розмірів буде ракета. Основа її корпусу буде проста пластмасова пляшка з-під газованої води. Залежно від обсягу пляшки будуть відрізнятися польотні характеристики нашої майбутньої ракети. Наприклад, 0.5 літра хоч і буде маленька за розмірами, але і злітати теж буде невисоко метрів на 10-15. Найоптимальніший розмір це пляшка об'ємом від 1.5 до 2 літрів, можна звичайно ще взяти і п'яти літровий сосуд, але це буде для нас дуже потужно, що не на Місяць же летіти. Для старту потрібно також основний інструмент - насос, краще, якщо він буде автомобільним і з приладом для вимірювання тиску - манометром. hello_html_5fa3832f.jpghello_html_2199c555.jpg

    1. Головне вузол в ракеті буде клапан, від нього буде залежати ефективність всієї нашої ракети. За допомогою нього в пляшку нагнітається і утримується повітря. Візьмемо проколоту або можна робочу камеру від будь-якого велосипеда і виріжемо їх неї "сосок", частина, до якої ми приєднуємо насос. Ще буде потрібно звичайна пробка від пляшок вина або шампанського, але так як їх дуже багато різних форм і розмірів, то головним критерієм відбору для нас буде довжина не менше 30 мм і діаметром, щоб пробка входила в горлечко пляшки з натягом на 2/3 своєї довжини . Тепер в знайденої пробці слід зробити отвір такого діаметру, щоб "сосок" входив із зусиллям в неї. Отвір свердлити краще в два прийоми, спочатку тонким свердлом, а потім вже свердлом потрібного діаметра і головне це робити м'яко з невеликим зусиллям. Далі "сосок" і пробку з'єднуємо разом, попередньо капнув в отвір пробки трохи "супер клею" для запобігання просочування повітря з пляшки. Останньою деталлю в клапані буде майданчик, яка служить для кріплення клапана до стартового майданчика. Її потрібно зробити з міцного матеріалу, наприклад метал або склотекстоліт товщиною 2-3 мм і розмірами 100х20 мм. Після того як в ній зробили 3 отвори під кріплення і ніпеля, можна приклеювати до неї пробку, при цьому краще використовувати епоксидний клей для більш міцного з'єднання. У підсумку головне, щоб частина ніпеля виступала над майданчиком приблизно на 8-11 мм, інакше не буде за що приєднувати насос. hello_html_m2ba84a5.jpghello_html_m26b0bf6a.jpghello_html_2f1d05eb.jpg

    2.Пріступім до самій ракеті. Для її виготовлення буде потрібно дві пляшки об'ємом 1.5 літра, кулька від настільного тенісу, кольоровий скотч. Одну пляшку можна поки що відкласти в сторону, а з другої виконаємо операцію. Потрібно відрізати акуратно верхню частину пляшки, так щоб загальна довжина склала приблизно 100 мм. Далі відпилюємо від цієї частини головку з різьбленням. В результаті вийшов у нас головний обтічник, але це ще не все. Так як залишилася дірка в середині, то її потрібно закрити і в цьому випадку знадобиться приготований кульку. Візьмемо цілу пляшку, перевернемо її шийкою вниз, зверху покладемо кульку і одягнемо головний обтічник. У сумі вийшло, що кулька трохи випирає за межі кола пляшки, він буде служити як елемент, пом'якшує удар об землю при спуску з орбіти. Тепер ракети потрібно прикрасити трохи, так як пляшки прозорі, то в польоті ракету буде погано видно і для цього, де є рівна циліндрична поверхня, обмотуємо кольоровим скотчем. Ось і вийшла в підсумку заповітна ракета, хоча вона більше схожа на балістичну міжконтинентальну ракету. Можна звичайно зробити стабілізатори для подібності зі стандартною ракетою, але вони на політ ніяк не впливатимуть на цьому снаряді. Стабілізатори в кількості чотирьох штук легко зробити з картону з-під побутової техніки, вирізавши їх невеликій за площею. Приклеїти їх до корпусу ракети можна за допомогою клею рідких цвяхів або іншого аналогічного. hello_html_m4e94013c.jpghello_html_58d91630.jpghello_html_1ec293d2.jpg

    3. Тепер почнемо виготовлення стартового майданчика. Для цього нам буде потрібно рівний фанерний лист товщиною 5-7 мм випиляний квадратом зі сторонами довжиною 250 мм. У центі спочатку закріпимо зроблену раніше майданчик з клапаном, відстань між отворами вибираємо довільно, відстань між двома площадками повинна бути не менше 60 мм і для цього застосовуємо як кріплення болти діаметром 4 або 5 мм і довжиною відповідно не менше 80 мм. Далі, щоб ракету зафіксувати на стартовому майданчику потрібно змайструвати тримач з пусковим пристроєм, який складається з двох куточків, двох цвяхів і 4 болтів з кріпленням. У куточка з одного боку свердлимо два отвори під кріплення до стартового майданчика, відстань між отворами, як і в куточку, так і в основній площадці повинні бути однакові, наприклад 30 мм. З іншого боку обох куточків також потрібно зробити два отвори діаметром 5 мм під два великих цвяха таким же діаметром, але відстань між отворами має бути таке, щоб відстань між самими цвяхами було від 28 до 30 мм. Коли все зібрано, слід відрегулювати висоту положення фіксують цвяхів. Для цього встановимо пляшку на клапан, як в бойовому режимі, з великим зусиллям і після цього потрібно так підібрати висоту куточків, щоб цвяхи легко ковзали в самих отворах і між шийкою пляшки. Цвяхи служать також спускатися механізмом, але ще потрібно зробити спеціальну пластинку з'єднують їх і для мотузочки, яку ми буде смикати для запуску ракети. Завершальними елемента в стартовому майданчику будуть ніжки, для яких потрібно просвердлити 4 отвори у всіх кутах майданчика і прикрутити 4 невеликих болта завдовжки від 30 до 50 мм, вони служать для фіксації стартового столу в землі. hello_html_m21654d17.jpghello_html_mfe9a08c.jpghello_html_4908a09f.jpg

    4.Ракета повинна бути наповнена водою в строго зазначеній кількості, це 1/3 від загальної довжини всієї пляшки. Дослідним шляхом легко переконатися, що заливати занадто багато води, як і занадто мало, не варто, так як в першому випадку для повітря залишається занадто мало місця, а в другому - занадто багато. Тяга двигуна в цих випадках буде дуже слабкою, а час роботи - нетривалим. При відкритті клапана стиснене повітря починає викидати воду через сопло, в результаті чого виникає тяга, і ракета розвиває відповідну швидкість (близько 12 м / с). Слід мати на увазі, що на величину тяги впливає також площа поперечного перерізу сопла. Тяга, зменшується в міру викидання води, дозволить ракеті досягти висоти 30 - 50 м.

    Кілька пробних запусків при слабкому або помірному вітрі дозволяють зробити висновок, що при герметичному з'єднанні клапана з пляшкою, правильному наповненні водою і при вертикальній установці моделі на старті вона може досягти висоти близько 50 м. Установка ракети під кутом 60 ° призводить до зменшення висоти підйому, проте дальність польоту збільшується. При більш пологих траєкторіях або старти моделі будуть невдалими, або дальність польоту буде невеликою. Модель, запущена без води, буде дуже легкою і підніметься hello_html_m666c9809.jpg















    тільки на 2 - 5 м. Запуски повітряно гідравлічних моделей найкраще проводити в безвітряну погоду. В результаті випробувань легко помітити, що модель має гарну стійкість і тенденцією орієнтуватися проти вітру, як при наявності тяги, так і після закінчення роботи двигуна. Час польоту моделі від старту до моменту приземлення в залежності від досягнутої висоти становить 5 - 7 секунд.

    До речі, повітряно-гідравлічні ракети можуть бути і багатоступінчатими, тобто складатися з кілька пляшок або навіть п'яти і більше. Взагалі рекорд на висоту польоту такої ракети становить цілих 600 метрів, не кожна стандартна модель ракети зможе досягти такої висоти. При цьому вони можуть піднімати істотну корисне навантаження, наприклад деякі випробувачі встановлюють фотоапарати або міні відеокамери і проводять успішно аерофотозйомку.

    5. Отже, коли все готово можна вийти на вулицю і зробити перші запуски. Разом з ракетою і обладнанням ще потрібно взяти додаткове паливо - кілька пляшок з водою. Такі ракети можна запускати будь-де, на шкільному дворі, на лісовій галявині, головне щоб в радіусі 20 метрів не було ніяких споруд ускладнюють бойової політ. У центі нашого полігону встановіть стартову площадку так, щоб встановлена ракета була строго вертикально. Далі підключаємо насос до клапана, заливаємо в ракету воду покладеного обсягу і швидко встановлюємо її на стартовий стіл, так, щоб клапан дуже щільно увійшов в горлечко пляшки. Тепер зводимо спусковий механізм, два цвяха вставляємо в отвори, фіксуючи їх. Запускати повітряно-гідравлічну ракету краще удвох, один буде смикати за мотузку - робити старт, а інший накачувати повітря в пляшку. Довжина мотузочки повинна складати приблизно 10 - 15 метрів, цього відстані вистачає, щоб не запускається окропити фонтаном води з ракети, але ось тому, хто буде працювати насосом, не позаздриш, у нього дуже великі шанси прийняти прохолодний душ при нестандартному польоті реактивного снаряда. Так як наша ракета складається з пляшки об'ємом 1.5 літра, то накачувати слід до тиску 4 - 5 атмосфер, можна спробувати і більше, але не витримає вже сам клапан і з'єднання з насосом такого великого тиску, і буде відбуватися витік. Під час накачування можна не боятися, що з пляшкою може щось статися, бо вона може витримати за технічними даними 30 - 40 атмосфер. Закачування повітря триває приблизно 30 секунд. Коли досягнуто потрібний тиск у пляшці запускающему дається команда "Старт", який різким рух смикає за мотузку і через мить ракета спрямовується в небо, виконуючи бойове завдання. Щоб прикрасити політ можна підфарбовувати воду, наприклад фарбами або марганцівкою, так можна точно простежити реактивний струмінь і траєкторію ракети. Для наступного запуску залишається тільки залити паливо із запасу і знову накачати повітря в руховий відсік. Така ракета може добре розважити в літній сонячний день. hello_html_m71af6253.jpghello_html_672bab89.jpg

    hello_html_m40abb213.jpg









    6.Результати проектної роботи

    1. Я навчився знаходити інформацію в Інтернеті, працювати з науковою літературою, відбирати матеріал по темі, робити висновки.

    2. Я розширив свої уявлення про космос.

    3. Дізнався де і хто придумав ракети, познайомився з пристроєм ракети, а також дізнався, які закони фізики діють при зльоті ракети.

    4. Створив модель повітряно-водяний ракети і відео польоту моєї водяній ракети.

    7.Істочнікі інформації

    1. http // ru. wikipedia. org.

    2. Велика енциклопедія Кирила і Мефодія, 2008. www. KM. ru

    3.Журавлёва А.П. Початкове технічне моделювання. М .: Просвещение, 1999..

    4 Свірін А.Д. До Землі ще далеко. Книга знань. М .: Дет. світ, 1992.

    5.Сінюткін А.А. Космос в метрі від Землі. Іжевськ, Удмуртія, 1992.



    Скачати 54.88 Kb.


    Дитячий проект "Повітряно-водяний ракета"

    Скачати 54.88 Kb.