XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Применение углового отражателя в армии
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность темы
Математика имеет множество великолепных приложений к различным, казалось бы, самым неожиданным видам человеческой деятельности. А в школьном учебнике лишь вскользь упоминается о некоторых из них. В результате возникает представление о том, что математика оторвана от жизни и практики. Например, что казалось бы может быть общего между армией и математикой?
В современных условиях бурного развития средств разведки и разведывательно-ударных систем особенно остро стоит вопрос обеспечения живучести вооружения и военной техники. Одним из важных способов обеспечения живучести является применение средств маскировки (как скрытия, так и имитации).
В современных условиях наиболее эффективным способом защиты вооружения и военной техники от средств разведки противника является применение средств имитации (ложных целей).
Суть воздействия ложных целей на системы разведки противника состоит в следующем:
-применение ложных целей дезориентирует операторов и системы распознавания целей систем разведки противника и приводит к принятию неверных решений как на тактическом, так и на более высоких уровнях управления;
-необходимость обработки сигналов от ложных целей наряду с истинными приводит к перегрузке систем обработки развединформации и увеличению времени на определение истинных целей;
-ресурс средств поражения отвлекается на уничтожение ложных целей.
Эффективность средств имитации ложных целей зависит от их количества и возможностей средств поражения. Средства имитации по своим возможностям обладают рядом преимуществ по сравнению со средствами создания маскирующих помех, основными из которых являются:
одновременное воздействие на все радиоэлектронные средства (РЭС) разведки и наведения высокоточного оружия;
отсутствие демаскирующих признаков, раскрывающих местоположение истинных целей и их боевые порядки;
высокая устойчивость к контрвоздействиям противоборствующей стороны;
незначительное влияние на условия электромагнитной совместимости с группировкой своих РЭС;
простота управления в процессе боевого применения;
высокая степень боеготовности и длительное время нахождения в ней без существенных энергетических затрат;
простота в обслуживании.
Для имитации в радиолокационном диапазоне использовались и используются в настоящее время уголковые отражатели.
Цель работы: выявление принципов действия уголкового отражателя и использование его в вооруженных силах.
Объект исследования: изучение принципа действия уголкового отражателя
Предметом исследования являются светоотражающие элементы и их применение в жизни.
Задачи исследования:
Анализ взаимосвязи между принципом действия уголкового отражателя и техники;
подборка материала по теме «Уголковый отражатель».
Для определения применения уголкового отражателя в жизни проводились исследования:
изучение свойства прямоугольного треугольника;
изучение принципа построения уголкового отражателя;
изучение применения уголкового отражателя в армии
Новизна работы заключается в изучении принципа действия уголкового отражателя в теории и на практике.
Основная часть
Мы знаем, что сумма двух острых углов прямоугольного треугольника равна 90°. Это свойство, например, лежит в основе конструкции простейшего уголкового отражателя.
Сегодня я расскажу вам, как гениальные, но очень простые вещи обманывают высокоточное и суперумное оружие НАТО.
Впервые такая проблема возникла в 60-е годы, Америка тогда активно испытывала новое вооружение- модернизированные реактивные самолеты с грозными ракетами, которые сами искали цель и наводились на нее. Первым принципом наведение являлось использование активной тепловой головки наведения.
Современная техника как правило вся оснащена тепловыми двигателями поршневыми или реактивными, так вот такая головка поворачивается в сторону наибольшего тепла относительно местности и поворачивает за собой ракету. Как боролись в авиации с тепловыми ракетами все прекрасно знают- самолет отстреливает тепловые ловушки и ракета атакует их.
Со временем ракеты становились умнее и их наведение было не только тепловым, но и радиолокационным. То есть пилот самолета обнаруживал цель посредством радиолокации и наводил на нее ракету.
И тут ситуация стала страшнее, потому что необходимо было сделать самолет слепым. Но и тут русская смекалка пришла на помощь, причем результат деятельности смекалки был просто гениальный.
Какой же у них принцип действия? Все очень просто - 2 пластины крестом соединяются между собой и подвешиваются на веревочке. На ветру это все колеблется в разные стороны и крутится. Когда самолет противника сканирует поверхность, он направляет радиолуч и принимает отраженный, и таким образом ощупывает поверхность. Когда сигнал доходит до уголкового отражателя, он рассеивает его в разные стороны и ничего на самолет не возвращается, а значит радар ничего не видит. Единственное условие это размеры уголкового отражателя, они должны быть в соответствии с длиной волны того диапазона, в котором работает радар противника. Как вы видите устройство очень простое, не требует питания и очень эффективное. А эффективность подтверждена ни одной войной.
Действительно ли падающий луч SM на первое зеркало АО и отраженный луч NT от второго зеркала ОВ параллельны? Давайте проверим. (Приложение)
Углы 1 и 2 равны по x – углы падения и отражения
Угол 3 равен (180-2x) –составляет в сумме с углами 1 и 2 развернутый
Сумма углов 2 и 4 равна 90 градусов - сумма острых углов прямоугольного треугольника, т.е. угол 4 равен (90-x)
Углы4 и 5 равны: по (90-x) – углы падения и отражения
Угол 6 равен 180-(90-x)- (90-x)=2x составляет в сумме с углами 3 и 4 развернутый угол
Сумма углов 3 и 6 равна 180 градусов, т.к. (180-2х) +2х=180, но они еще односторонние при прямых MS и NT и cекущей MN, значит, MS параллельна NT. Однако мы существуем в трехмерном пространстве, поэтому необходимо провести подобный опыт в других условиях — имея три зеркала, расположенных во взаимноперпендикулярных плоскостях. Если взять зеркальный кубик, уголок которого «отколот» в виде равностороннего треугольника, и направить в эту зеркальную систему луч света, то он, отразившись от всех зеркальных плоскостей, «отправится» в строго обратном направлении, параллельном исходному. (Приложение)
Именно это простое геометрическое устройство с его свойствами и называется уголковым отражателем. Для применения в технике делают батарею таких уголочков, увеличивая площадь отражения. Простейшие математические соображения помогают и на этом этапе — плоскость может быть замощена треугольниками, а значит, и уголковые отражатели удобно приставлять друг к другу. Однако эти геометрические соображения используются и в гораздо более технологичных устройствах.
Большую роль трехгранные зеркальные уголковые отражатели играют в радиолокационной технике. Самолеты и крупные стальные корабли отражают луч радара. Несмотря на значительное рассеяние его, той небольшой доли отраженных радиоволн, которая возвращается к радару, обычно достаточно для распознания объекта. Также они используются на парусных яхтах и сигнальных буйках на воде.
Вот так простейшие геометрические соображения помогают людям, начиная от познания Вселенной и заканчивая бытовыми вопросами безопасности.
Заключение
Математика широко применяется в различных отраслях человеческой деятельности.
При выполнении работы использовались знания, полученные на уроках геометрии при изучении понятия «параллельные прямые», «прямоугольный треугольник», «сумма углов треугольника», «свойство острых углов прямоугольного треугольника»; а также из различных источников (литература, учебники, интернет) о применении уголкового отражателя в армии.
В ходе исследования мы установили, что принцип уголкового отражателя широко применяется для безопасности в вооружённых силах РФ.
Литература
Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Т.3. Колебания и волны. Оптика.
Атомная и ядерная физика. - М.: Наука, 1985. - 656 c.
Геометрия. 7-9 классы: учеб. для общеобразоват. учреждений / Л.С. Атанасян, В.Ф.
Бутузов, С.Б. Кадомцев и др.- М.: Просвещение, 20-е изд. – 2010. - с.384
П.В. Маковецкий: Смотри в корень. Сборник любопытных задач и вопросов. - М.:Книговек, 2013.-432с.
Материалы из интернета
Приложения