Библиотечка «Модели к полёту готовы»
В. Ф, Еськов, Р. Л. Нейманов
В. Ф. Резников, А. В. Тараканов
МОДЕЛИ ПАРАШЮТОВ, ВОЗДУШНЫХ ШАРОВ И ЗМЕЕВ
*** 1969 ***
От нас: 500 радиоспектаклей (и учебники)
на SD‑карте 64(128)GB — ГДЕ?..
Baшa помощь проекту:
занести копеечку — КУДА?..
|
ЗАНЯТИЕ ЧЕТВЕРТОЕ Первые парашюты, которые применяли еще при полете нa воздушных шарах, делали из толстой ткани. Они были яжелы, занимали много места, раскрывать их было не-добно. Для самолетов такие парашюты были непригодны, В начале XX века, когда стали строить все больше и юльше самолетов, надо было придумать легкий и удобней парашют для спасания летчиков в случае аварии, акой парашют после многих опытов сконструировал в 911 году Глеб Евгеньевич Котельников. Как устроен и действует парашют (рис. 1) При помощи прочных лент — лямок, ранец со сложенным парашютом прикреплен к спине человека. С боку эанца есть вытяжное кольцо. Выпрыгнув из самолета, парашютист дергает за это кольцо. Сейчас же из ранца выскакивает и раскрывается небольшой вытяжной парашют. Эн наполняется воздухом и вытягивает из ранца боль-иой главный купол парашюта. Купол похож на зонтик, он :шит из очень прочной шелковой ткани. Длинными шнура-АИ — стропами, купол прикреплен к лямкам ранца. Купол 1аполняется воздухом, и парашют медленно опускается. Такой парашют называют парашютом свободного дей-:твия. Парашютист может раскрыть его в любое время. роме того, бывают парашюты с автоматическим при-:пособлением для раскрытия. Они сами раскрываются, когда парашютист выпрыгивает из самолета. Парашют действует благодаря сопротивлению воздуха. Когда парашютист падает вниз, воздух с большой силой давит снизу на купол, тормозит его движение. Падение замедляется. Чем больше площадь движущегося предмета, тем больше воздуха давит на него. Размеры парашюта рассчитывают так, чтобы он задерживал и делал безопасным падение человека среднего веса. Десантный парашют рассчитан на дополнительную нагрузку в виде оружия, снаряжения и пр. Он имеет увеличенный по площади купол, удлиненные стропы. Простейшая модель парашюта состоит из купола, строп и грузика. Купол изготовь из квадратного листа бумаги размером 140 X 140 мм ипи больше. Отогни внутрь все ца&тртак, чтобы-полупился квадрат меньшего размера (рис. 2). Затем снова отогни углы так, чтобы вершина отогнутого треугольника точно совпала с ребром квадрата. Получился купол. К нему привяжи четыре стропы из ниток, а к концам ниток прикрепи небольшой грузик. Модель парашюта пускай с высокого места. Если парашют опускается слишком быстро, уменьши груз. Чтобы парашют при падении не раскачивался из стороны в сторону, прорежь в центре купола небольшое отверстие. Более сложная модель парашюта — с самопуском (рис. 3). Возьми лист папиросной бумаги размером 500 X 500 мм и сложи, как показано на рис. 3, А. Острый конец сложенного листа срежь на 3 — 5 мм, другой конец обрежь по рисунку. Уложи купол конической «гармошкой» (рис. 3, Б), затем разверни и приклей к нему стропы из ниток (рис. 3, В), предварительно привязав их к кольцу самопуска (рис. 3, Г). Кольцо сделай из миллиметровой проволоки (или подбери готовое). Из такой же проволоки сделай крючок самопуска. Сложи парашют так, чтобы все стропы были в одном центральном пучке, свяжи их узлом и закрепи на нижнем загнутом конце крючка. К нему же привяжи резиновую нить сечением 2Х2;или 1 X 4 мм и длиной 120 — 140 мм. Грузом — полоскбй свинца или жести — обожми крючок с прикрепленными к нему стропами и резиной (рис. 3, Д). Чтобы запустить модель, зацепи крючок самопуска за кольцо, возьми купол в левую руку, а правой рукой растяни резину в два-три раза. Затем выпусти сначала купол, а потом и резину с легким толчком вверх (рис. 3, Е). Груз к модели нужно подобрать. Если парашют раскрывается очень медленно, неустойчиво и опускается с малой скоростью, значит, нужно прибавить груз. Скорость падения модели можно регулировать и размерами отверстия в вершине купола. Запуск модели требует тренировки. Если выпустишь из рук одновременно резину и парашют, то крючок спадет еще внизу, и парашют не полетит. Задание. Научи своих товарищей изготовлять моде-и парашютов и организуй игры-соревнования: чей пара-1ют опускается медленнее; чей парашют точнее приземлится в крух (диаметром около 1 метра). ЗАНЯТИЕ ПЯТОЕ Очередная работа — изготовление теплового воздушного шара. Воздушные шары появились в XVIII веке, когда расширились познания физических законов. Люди пришли к мысли подняться в воздух на шаре, наполненном газом, более легким, чем воздух. Первым это сделал наш соотечественник подьячий Крякутной, уроженец города Не-рехты. Он смастерил большой мешок, наполнил его горячим воздухом и поднялся на нем выше деревьев. Это произошло в 1731 году в Рязани. Суеверные люди объяснили полет Крякутного делом «нечистой силы» и прогнали его из города. Дальнейшая судьба изобретателя неизвестна. А пятьдесят лет спустя французские изобретатели, братья Жозеф и Этьен Монгольфье, построили воздушный шар диаметром 13 метров. В 1783 году был осуществлен запуск этого шара без человека. Так зародилось воздухоплавание. Первые шары наполнялись теплым воздухом (такие шары часто называют «монгольфьерами»). Они могли летать только до тех пор, пока воздух в шаре не остынет. В дальнейшем воздухоплавательные аппараты стали наполнять легким газом — водородом, гелием. Техника воздухоплавания развивалась, было создано много различных летательных аппаратов. Среди них различают аэростаты и дирижабли (рис. 4). Аэростаты неуправляемы. Свободные аэростаты летят по ветру, а привязанные неподвижны. Дирижабли снабжаются двигателями и воздушными винтами. Они управляемы. Свободные аэростаты применяются для научных и спортивных целей. Их часто называют воздушными шарами. Они обычно имеют шаровидную (сферическую) форму и состоят из легкой оболочки, на которую надета сеть. По закону Архимеда, на всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Поэтому пробковый шарик, опущенный под воду, всплывает. Шарик выбрасывается силой, действующей снизу вверх и возникающей потому, что шарик весит меньше, чем вытесненная им вода. Если бросить в воду камень, он потонет, так как вес камня больше веса вытесненной им воды. Закон Архимеда справедлив и для воздушной среды, где все предметы также вытесняют некоторый объем воздуха и испытывают с его стороны подъемную силу. И если какое-нибудь тело легче, чем вытесненный им объем воздуха, оно будет «всплывать» в атмосфере. Таким телом и является шар, наполненный легким газом. Шары из легкой бумажной оболочки наполняют нагретым воздухом, удельный вес которого значительно меньше удельного веса ненагретого воздуха (напоминаем: удельным весом называют отношение веса тела к весу воды или воздуха в том же объеме). При нагревании все тела, в том числе и воздух, стремятся расшириться — занять большее пространство. Значит, если воздух внутри шара нагреть, то часть его, расширившись, выйдет из оболочки, а шар, наполненный нагретым воздухом, станет более легким, чем шар, наполненный ненагретым воздухом. Изготовлять тепловой шар лучше втроем или вчетвером. Для изготовления шара нужна папиросная бумага — цветная или белая. Из бумаги вырежьте полосы веретенообразной формы и склейте их края. Полосы вырезайте по шаблону. Чтобы заготовить шаблон, склейте в длинную полосу несколько листов плотной бумаги и начертите на ней выкройку. Размеры выкроек для шаров разных диаметров показаны на рис. 5. Приготовленную для шаблона полосу бумаги согните по длине вдвое (рис. 5) и от линии сгиба по угольнику проведите вспомогательные линии на расстоянии 200 мм одна от другой. На них отложите отрезки, размеры которых указаны на выкройке. Концы отрезков соедините одной плавной кривой линией и по ней обрежьте полосу. Сложенный вдвое шаблон разверните. Заготовки для полос склейте из отдельных листов папиросной бумаги. Для этого уложите листы «лестницей» и промажьте клеем все ее «ступеньки». При склеивании намазанную клеем кромку одного листа накладывайте на ненамазанную кромку другого. Если есть бумага двух цветов, то шар можно сделать полосатым или клетчатым. В первом случае сделайте одинаковое количество полос того и другого цвета; во втором — листы бумаг разных цветов должны чередоваться в каждой из полос. При этом меняйте и расположение листов в смежных полосах. Например, если в первой полосе листы чередуются так: белый — цветной — белый — цветной, то во второй полосе их склей иначе: цветной — белый — цветной — белый. Для шара диаметром в 1 метр (рис. 5, А) или в 1,5 метра (рис. 5, Б) нужно приготовить 12 полос; для шара диаметром в 2 метра (рис. 5, В) — 16 полос; в 2,5 метра (рис. 5, Г) — 20 полос; в 3 метра (рис. 5, Д) — 24 полосы. Для полутораметрового шара, состоящего из 12 полос, потребуется 50 листов папиросной бумаги. Склеенные полосы наложите одну на другую так, чтобы кромки их точно совпали (рис. 6, А). Сверху положите шаблон и укрепите всю пачку кнопками или тонкими гвоздиками. Затем ножницами вырежьте сразу все полосы, оставляя с обеих сторон припуск в 10 мм — на швы. С одной стороны у всех полос отогните кромку шириной 10 мм. Смазав кромку первой полосы клеем, приклейте к ней вторую полосу. Полосы склейте сначала попарно (рис. 6, Б). Каждую пару склейте по кромке с одной стороны, а затем выверните в виде «лодочки», все лодочки склейте между собой. Перед тем как склеить последний шов оболочки, всю ее надо вывернуть и только после этого заклеить шов. Пользуйтесь жидким столярным, казеиновым или декстриновым клеем. Отверстие вверху шара заклейте кружком из папиросной бумаги и приклейте к нему «шляпку» — небольшой кружок из плотной бумаги с продетой через него прочной нитяной петлей (рис. 7, А). Внизук шару приклейте кольцо — горловину из плотной бумаги. Полосу бумаги согните вдвое и в сгиб вклейте края бумажных полос шара (рис. 7, Б). Склеенный шар подвесьте к потолку, просушите, а затем поднесите к его горловине электроплитку или керосинку. Соблюдайте при этом особую осторожность, чтобы не поджечь оболочку! Нагретый воздух заполнит шар, при этом обнаружатся ;;;фекты оболочки — мелкие отверстия, морщины. Отверстия сразу же заклейте кусочками папиросной бумаги, а морщины разгладьте Оболочку шара диаметром в 3 метра надо сделать более прочной. При склейке такой оболочки наклейте вдоль и поперек ее — по ивам — узкую, легкую тесьму или суровые нитки. Поверх тесьмы или нити наклейте узкие -ленты из-тгапиросной/маги. Всего по шару следует наклеить примерно шесть продольных лент и три поперечные (из них одну — го «экватору»). К поперечной ленте, проходящей по «экватору», привяжите несколько тонких бечевок — строп. За Э”и стропы запускающие держат шар, пока он наполняется горячим воздухом. Иногда в кольцо — горловину щвра, вкладывают тонкую бечевку, чтобы перед подъемом наполненного шара затянуть ее и этим замедлить остывание воздуха внутри шара. Для запуска шара разведите костер из сухих щепок, стружек, бумаги. Прикройте его старым ведром без дна (рис. 8) или воронкой, согнутой из листа железа, чтобы горячий воздух направлялся в горловину шара. Следите за тем, чтобы языки тламени не выходили из воронки и не касались горловины, иначе шар сразу же загорится. Если шар небольшой, один из запускающих держит его за кольцо, окаймляющее отверстие, то есть за горловину, а двое других осторожно расправляют сверху оболочку шара. Если шар больной, его должны держать несколько ребят. Запуском шара руксводит один из запускающих: он следит, чтобы натяжение строп было одинаковым, подает команду и дает указания во время наполнения шара и в тот момент, когда начинается полет. Все указания должны выполняться точно и быстро. Когда запускающий (или запускающие) почувствуют, что шар стремится уйти в воздух, его можно отпускать. Перед самым запуском рукоюдитель командует: «Приготовиться» и вслед за этим: «В полет!». По последней команде все держащие шар отпускают его одновременно. Если шар большой и его поддерживают палкой за верхнюю петлю, то, когда шар уже будет держаться в воздухе сам, палку надо выдернуть из петли. Помните: если кто-либо замешкается и отпустит свою стропу позже, то шар накренится, горячий воздух частично выйдет из оболочки и подъемная сила шара уменьшится. Шар следует запускать при полном безветрии или при слабом ветре. Сильный ветер наклонит шар в момент запуска, часть нагретого воздуха уйдет из оболочки, и шар сразу же станет терять высоту. Как определить подъемную силу теплового воздушного шара? Из закона Архимеда следует, что вес шара, наполненного нагретым воздухом, уменьшается на разницу весов холодного и теплого воздуха. Если эта разница бояьше веса оболочки шара (один квадратный метр оболочки, склеенной из папиросной бумаги, весит около 50 граммов), то шар поднимется вверх. Силу, вызывающую подъем шара, называют всплывной силой, или свободной подъемной силой. Эту силу можно определить по графику (рис. 9). Для этого нужно знать диаметр шара, а также температуру воздуха внутри и снаружи оболочки. Предположим, что диаметр шара 2 метра, температура воздуха внутри оболочки 80 градусов тепла, а снаружи 10 градусов тепла. На левой горизонтальной оси графика найди точку, соответствующую 80 градусам. Из этой точки проведи линию вверх, до пересечения с линией, на которой помечена температура наружного воздуха, то есть плюс 10 градусов. От этой точки веди горизонтальную линию вправо до той линии в правой половине графика, на которой обозначен диаметр шара — 2 метра. Затем от новой точки проведи вертикальную линию вниз, до правой половины горизонтальной оси графика, и на ней найди величину свободной подъемной силы шара в граммах. В нашем примере эта сила равна 400 граммам. Одному поставить опыт по определению подъемной силы теплового воздушного шара, разумеется, очень трудно. Лучше выполнить его силами школьного физического кружка под руководством учителя. Тепловой шар, обладающий достаточным запасом подъемной силы, можно использовать для поднятия легкого вымпела (из цветной бумаги). Вымпел приклейте к тонкой, легкой палочке, привязанной двумя нитками к горловине шара. Задание. Для доказательства наличия подъемной силы у полого тела (шара, цилиндра), наполненного теплым воздухом, сделай несложный прибор (рис. 10). Он состоит из деревянного вертикального бруска, укрепленного на деревянной же подставке. В верхнем конце бруска сделай гырез и в нем укрепи на оси деревянный брусок — коромысло (как на обычных чашечных весах). К одному концу коромысла подвесь чашечку — пластмассовую или металлическую крышку от круглой коробки. Вместо второй чашки весов подвесь маленький бумажный шар или просто цилиндр, склеенный из тонкой бумаги. В нижней части цилиндра прорежь отверстие. С помощью разновесок или мелких камешков уравновесь коромысло «весов». Затем поставь под отверстие шара или цилиндра горящую свечу. Делай это осторожно, чтобы не поджечь бумагу. Через несколько минут воздух знутри шара нагреется, и равновесие «весов» нарушится. Шар поднимется вверх, так как вес нагретого воздуха меньше веса ненагретого воздуха того же объема. Ты уже знаешь, что подъемная сила, действующая на покоящееся тело, называется статической подъемной силой (обозначим ее буквой А). На тело действуют две силы: вес (обозначается буквой g) и выталкивающая — см да направленная вверх. Возможны три случая: А меньше g — тело падает; А равно g — тело парит: А больше g — тело поднимается. Выталкивающая сила твоего шара или цилиндра не так велика, чтобы он мог летать. Но ты уже умеешь делать и летающие шары, только они гораздо больше, чем шар для описанного прибора. Научи товарищей делать бумажные воздушные шары. Имея несколько шаров, можно провести соревнования на дальность полета. Можно также устроить игру «Поимка шара». Выигрывает тот, кто первым прибежит к приземлившемуся шару, вскроет прикрепленный к нему конверт и прочтет вложенный в конверт текст (можно зашифрованный). Более сложная игра «Поиски шара» проводится так. На лугу или большой поляне намечается место запуска шара. Участники игры, разделившиеся на звенья по два-три человека, отходят от места старта по определенному азимуту и на одинаковое расстояние (300 — 500 шагоз). Азимуты заранее намечает руководитель игры, а распределяются они по жребию. После того как звенья заняли свои места, руководитель со своими помощниками запускает шар. Появление шара в воздухе служит сигналом звеньям. Их задача — найти место приземления оболочки, аккуратно свернуть ее и принести на старт. Оболочка должна быть неповрежденной. Категорически воспрещается отнимать оболочку друг у друга. За строгим выполнением этого правила следят посредники — помощники руководителя игры (сами они приземлившийся шар трогать не должны). ЗАНЯТИЕ ШЕСТОЕ Теперь перейдем к воздушному змею. Этот древнейший летательный аппарат тяжелее воздуха. Изобретение змея историки приписывают древнегреческому физику и математику Архиту Таренскому, жившему в IV веке до нашей эры. Упоминание о первых практических применениях воздушных змеев относится к IX веку. На змее поднима-ли воина, который с высоты бросал в неприятельский стан зажигательные вещества, или использовали змеи для военной сигнализации. В XVIII веке воздушные змеи начали применять для научных целей: для измерения температуры воздуха на высоте, для изучения атмосферного электричества и т. п. В конце XIX века воздушные змеи получили широкое применение в метеорологии: на них стали поднимать самопишущие приборы на высоту 3 — 4 километра. В армии того времени также использовали воздушные змеи. Из больших коробчатых змеев составляли «змейковые поезда», способные поднять и поддерживать человека в воздухе. На таких «поездах» поднимались артиллерийские наблюдатели. С помощью фотографических аппаратов, подвешенных к воздушным змеям, проводилась аэрофотосъемка местности. Применялись змеи и для сбрасывания грузов. Изобретатель радио А. С. Попов использовал воздушный змей как антенну для радиоприемника. В Советском Союзе змейковый спорт процветал в двадцатых и тридцатых годах. Все авиамодельные кружки на первом этапе занятий обязательно строили и запускали самые разнообразные змеи. Ежегодно проводились соревнования по этому военно-прикладному виду спорта. В подмосковном городе Серпухове существовала специальная-змейковая станция. После Великой Отечественной войны работу ее продолжила Серпуховская городская станция юных техников. Она имела несколько змейковых «поездов», способных поднять в воздух груз весом в 60 — 80 килограммов. Один из таких «поездов» демонстрировался на Всероссийском слеге юных техников в Казани в 1960 году Сейчас интерес к воздушным змеям значительно уменьшился — и совершенно напрасно. Постройка и запуск змея — не только забава. Чтобы успешно послать его к облакам, надо знать, как и отчего он держится в воздухе, при каких условиях летает лучше, при каких хуже. Обычный змей дает возможность проще познакомиться с принципами полета настоящего самолета. Не устарел змей и для техники: так считают многие инженеры. Если придать ему форму надувного «летающего крыла», то он станет пригодным для безопасного приземления поврежденных самолетов, для перевозки разных тяжестей на буксире у вертолета и даже поднимет в воздух значительную тяжесть, например, автомобиль. Допустим, автомобилю надо «перепрыгнуть» реку или иную преграду: автомобиль разгоняется и выпускает над собой надувного змея, благодаря чему взлетает вверх, а затем плавно опускается. Буксируя за собой нагруженные «летающие крылья», вертолет может транспортировать вшестеро больший груз, чем обычно. Одним словом, возможности использования нового вида транспорта достаточно широки. Самый простой воздушный змей — «монах» (рис. 11). У него совершенно нет деревянных деталей. Устойчивость-ему придает хвост из матерчатой ленты. Для изготовления змея возьми лист плотной гладкой” бумаги размером 280 X 280 мм. На расстоянии 10 мм от краев листа нанеси карандашом линии и обрежь уголки, как показано на рисунке. Перегни весь лист с угла на угол и сложи по пунктирным линиям. Расправь лист, проколи края иглой и привяжи сквозь проколы прочную нитку: это будет уздечка змея. К середине уздечки привяжи леер, то есть нитку, на которой «монах» будет запускаться в воздух. Аккуратно сделанный «монах» при этих размерах может взлететь на высоту трех-четырехэтажного дома. Переносить и хранить «монаха» надо очень осторожно, так как летать он может только в исправном, непомятом состоянии. Более прочен плоский прямоугольный змей: обычно его называют русским змеем (рис. 12). Длина его сторон произвольная. Лучше всего брать соотношение 3 : 4, например, 300 X 400 мм. Прежде всего, как и в «монахе», вклей под края листа прочные нитки (концы их должны выходить по всем четырем углам прямоугольника). Основу змея — его каркас — сделай из четырех тонких сухих сосновых реек. Приклей две рейки по диагоналям листа так, чтобы концы их выходили на 10 мм за края листа. Третью рейку приклей на переднюю сторону прямоугольника, она также должна выходить за края листа. Концами ниток, которые были выпущены по углам, прочно обвяжи рейки. Четвертую рейку приклей с обратной стороны змея — от места пересечения диагональных реек до середины передней. Переднюю рейку слегка стяни ниткой. Если смотреть на нее спереди, получается лукообразная форма. Уздечку сделай из трех ниток. Две из них длиной по 320 мм прикрепи к передним углам змея. Третью, длиной 380 мм, к центру. Затем свяжи их вместе так, чтобы узел находился примерно на четверти расстояния от передней рейки до центра: он должен проецироваться на поверхности змея в точке О. Хвост сделай из мочала или матерчатой ленты, привяжи его к задним углам. Такой змей может взлететь на высоту 500 — 700 метров.
|
