XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Радиоуправляемая модель ледокола

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Константинов Р.М. 1

---

1МБОУ Чкаловская СШ №5

Печилина Е.Н. 1Маркова Т.Г. 1

---

1МБОУ Чкаловская СШ №5

Работа в формате PDF

753.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

С 2019 года я занимаюсь судомоделированием. После выступлений на соревнованиях по данному виду спорта с моей первой моделью Yamaha PC-27 я решил приступить к постройке модели ледокола. Выбран класс судомоделей F-4B, так как из всех классов судомоделей, данный больше всего мне подходит по ограничениям и требуемым характеристикам.

Освоение Арктики и развитие судоходства по северным морям имеют огромное стратегическое значение для России. Северный морской путь представляет собой кратчайший и более экономичный маршрут между Европой и Азией, что может значительно ускорить транспортировку товаров и развитие торговли.

Использование ледоколов для обеспечения проходимости Северного морского пути во время ледостава является критически важным, поскольку лед может быть очень толстым и непроходимым для обычных судов. Россия, обладая самым мощным атомным ледокольным флотом в мире, обеспечивает безопасность и проходимость этого маршрута в течение большей части года.

Развитие судоходства по северным морям также открывает новые возможности для экономического развития региона, включая развитие портов, инфраструктуры и туризма. Это может способствовать увеличению инвестиций, созданию новых рабочих мест и развитию научных исследований в этом уникальном регионе.

Таким образом, освоение Арктики и использование Северного морского пути имеют огромный потенциал для России как с точки зрения экономического развития, так и с точки зрения укрепления ее позиций на мировой арене. Вопрос о судоходстве во льдах особенно актуален для нашей страны уже не первый век. Это стратегически важное направление развития морского транспорта.

Цель работы: изготовление радиоуправляемой модели ледокола класса F-4B

Задачи:

1. изучить историю развития ледокольного флота в России;

2. изучить характеристики ледокола «Александр Санников»;

3. исследовать роль предприятий Нижнего Новгорода, имеющие значение в строительстве флота России;

4. изучить основы судостроения и проектирования, освоить техники изготовления судомоделей;

5. изготовить модель ледокола.

Решение поставленных задач было осуществлено за счет применения следующих методов исследования:

1. Общелогический метод (аналитика, синтез и обработка информации, полученной из использованных при написании работы источников).

2. Практический метод (моделирование, проектирование, изготовление)

3. Экспериментальный метод (апробация модели).

Теоретическая значимость работы заключается в развитии навыков инженерного проектирования, моделирования и радиоуправления. Практическая значимость заключается в создании рабочей радиоуправляемой модели ледокола, которая может быть использована для демонстрации и участия в соревнованиях. Создание радиоуправляемой модели ледокола позволили изучить принципы работы и дизайн судна, а также продемонстрировать его маневренность и функциональность.

Результаты исследования будут полезны как для образовательных целей, так и для практического применения в области радиоуправляемых моделей и морской техники.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Танцующие ледоколы

29 июня 2018 года был поднят флаг над дизель-электрическим ледоколом «Александр Санников». Он стал самым мощным из российских ледоколов, работающих не на атомной энергии. Мощность судна сопоставима с характеристиками атомных ледоколов – 30 тысяч лошадиных сил, он способен пройти через льды толщиной до 2 метров. А за счет низкой осадки может зайти и на мелководье. Автономность ледокола позволяет ему работать больше месяца при экстремальных температурах до -55°C. Еще одна уникальнаяособенность судна - способность развернуться на месте на 360° всего за минуту. За такую маневренность ледокол прозвали «танцующим»: когда гигантское судно кружится на месте, сложно поверить в реальность происходящего.

В декабре 2018 года был сдан в эксплуатацию второй «танцующий» ледокол «Андрей Вилькицкий». Оба дизельных ледокола проекта IBSV01 круглый год проводят танкеры с заполярных месторождений, а если понадобится, смогут принять участие в операциях по ликвидации разливов нефти. В XXI век Россия вошла с ледокольным флотом, который абсолютно безопасен для экологии арктического региона.

1.2 Предприятия Нижнего Новгорода, имеющие значение в строительстве флота России.

В ходе моего исследования я решил узнать, какое же значение имеет Нижний Новгород в постройке современного флота России. Изучив полный список промышленных предприятий, я выбрал те, деятельность которых как раз направлена на судостроение.

1. Завод «Красное Сормово» - Завод активно строит суда по проектам ведущих судостроительных проектных бюро – Морское инженерное бюро, Волго-Каспийское ПКБ, КБ «Вымпел» и др. В состав завод входит Инженерный центр, специализирующийся на разработке современных судостроительных технологий и адаптации проектно-конструкторской документации к условиям завода. Технологические возможности предприятия позволяют строить до 15 судов типа «река-море» в год. В судостроительном портфеле предприятия проекты коммерческих судов, соответствующие всем требованиям международных конвенций.

2. ОАО КБ по проектированию судов «Вымпел» - российское проектно-конструкторское бюро специализирующееся на проектировании и техническом сопровождении строительства судов различного класса и назначения, в частности судов ледового класса – ледоколов.

3. АО "ОКБМ имени Африкантова" - разрабатывают и производят ядерные реакторные установки для флота, в том числе для атомных ледоколов, промышленные реакторы, являются главным конструктором и комплектным поставщиком реакторных установок на быстрых нейтронах, также они специализируются на различном насосном оборудовании и т.д.

4. Завод «Алгол» - ведущий разработчик и производитель систем судового оборудования и судовой арматуры, который предлагает широкий выбор судового оборудования, систем вентиляции и кондиционирование воздуха, имеет собственный механообрабатывающий, литейный и кузнечно-прессовый комплекс. Компания имеет возможность работать по всей территории Российской Федерации, а также в странах СНГ. Завод, успешно функционирующий с 2008 года, демонстрирует неизменно высокое качество изделий, подтвержденное российскими классификационными обществами. ГК “Завод Алгол” ведет политику постоянного совершенствования технического оснащения и процессов для соответствия современным стандартам качества. Предприятие сертифицировано на соответствие, получены сертификаты Морского и Речного Регистров Судоходства России, Ростехнадзора, Госстандарта России.

5. ООО НПФ «ФлотТоргСервис» — динамично развивающаяся компания в области комплексных поставок запасных частей для судовых двигателей и дизель-генераторов, а так же вспомогательных агрегатов для судов речного флота Одним из направлений деятельности нашей компании является изготовление сменно-запасных деталей для плавучих кранов.

Проведя исследование, я пришел к выводу, что Нижний Новгород является важной частью в совокупности всех предприятий, связанных с постройкой и обслуживанием судов.

1.3 Сравнение дизель – электрических и атомных ледоколов

Дизельные и атомные ледоколы

Качественный переход к новому типу энергетической установки на ледоколах случился во время войны. Технологический переход заключался в уходе от угля и мазута в качестве топлива для котлов, вырабатывавших пар, который приводил в действие паровые машины. Вместо этого дизель-генераторы вырабатывали электрический ток, а винты ледокола вращались электродвигателями. Электрический привод позволял уйти от механической связи генераторов энергии и двигателей, что давало больше свободы в компоновке машинного отделения. При этом маневренность и способность менять обороты у электродвигателей выше, что немаловажно для ледокола с его скачкообразным темпом работы. Переход на дизель позволял повысить удельные мощности ледоколов и их автономность по запасу топлива.

После войны в СССР активно занялись освоением атомной энергии. В военных целях, конечно, для устранения атомной монополии США на атомное оружие. 29 августа 1949-го, со взрывом первой советской атомной бомбы на Семипалатинском полигоне, цель была достигнута. Но параллельно обсуждались варианты мирного применения атома. И тут мы уже не догоняли, а опережали остальной мир. В 1959-м был поднят флаг над первым в мире гражданским судном с атомной силовой установкой. Им стал атомный ледокол «Ленин».

Дизельные ледоколы, пришедшие в 1950-е на смену паровым, имели вдвое большую мощность (до 22 тыс. л.с. против 10 тыс. л.с.), а современные — втрое. Но они по прежнему обладают важным недостатком — ограниченным запасом топлива, которого хватает на 1-2 месяца работы. За навигационный сезон, который может длиться 8 месяцев и больше, дизельный ледокол может сжечь топлива в несколько раз превышающее его массу, с соотвествующими выбросами продуктов сгорания. Не говоря уже о потере драгоценного времени на дозаправки в самый разгар навигации, когда от ледокола в прямом смысле слова может зависеть жизнь его подопечных во льдах.

Главное отличие атомных ледоколов от дизельных — высокая энерговооруженность (мощность энергетической установки и ресурс). Атомоход может работать без дозаправки несколько лет. Кроме того, запасы ядерного топлива не занимают на судне много места, что позволяет увеличить полезную нагрузку и подолгу не заходить в порты.

Мощность атомохода позволяет ему преодолевать льды толщиной до трех метров — задача, непосильная лучшим дизельным ледоколам.

Глава 2. Изготовление модели ледокола

Сделать красивую модель из дерева для новичка представляет довольно большую проблему. Потому для начала я изучил специальные журналы, книги, Интернет-ресурсы. Там я нашёл готовые чертежи моделей с помощью которых сделать корабль будет намного проще. Однако все предложенные варианты были предназначены для тех, кто занимается судомоделизмом немалое время- они достаточно сложны в изготовлении, при чтении пояснительных записок к таким чертежам часто появлялись специальные морские термины, которые мне были не совсем понятны. И я решил на основе этих вариантов изготовить собственную модель. Постепенно углубить свои знания в этой области технологии постройки моделей, теоретические знания по судостроению смогу во время работы над проектом.

Выявление основных требований и ограничений к изделию.

Модель должна отвечать следующим требованиям:

1. Изделие должно быть выполнено аккуратно.

2. Изделие должно соответствовать габаритам и характеристикам.

3. Изделие должно быть прочным и влагоустойчивым.

4. Изделие должно быть выполнено качественно.

5. 2.1 Материалы и комплектующие изделия

Для прочного корпуса нужны подходящие материалы. Корпус был изготовлен из стеклопластика, палубы - из АБС пластика рулевой мостик и прилежащая к нему надстройка из ПВХ пластика. Электроника и элементы управления были приобретены в магазине радиоуправляемых моделей.

2.2 Инструменты и оборудование

Инструменты: различные ножовки, молоток, надфили, напильники, различные разметочные инструменты, отвёртки, плоскогубцы.

Оборудование: столярный верстак, тиски, лобзиковый станок, шуруповёрт, 3d – принтер flyingbear

2.3 Правила безопасности во время изготовления

При подготовке к работе следует одеть спецодежду, защитные очки чтобы обезопасить себя и одежду от повреждений и неприятных последствий.

При работе нельзя производить работу в рукавицах, сильно наклоняться близко к сверлу или близко к режущему полотну. При поклейке стеклоткани я надевал распиратор и перчатки во избежание попадания паров эпоксидной смолы (опасный материал при неграмотном использовании). После работы следует убрать рабочее место и привести себя в порядок.

2.4 Технология изготовления

За основу был взят дизель – электрический ледокол «Александр Санников» проекта Aker ARC 130A, работающий на севере нашей страны, обеспечивая работу танкеров в зимний период. Данный проект ледокола был создан по общедоступным чертежам из интернета в масштабе 1:100. Все детали надстройки были изготовлены согласно чертежам. Похожие ледоколы работают в Карском море и Обской губе, имеют корпус ледового класса и движители с лопастями, способными измельчать лёд. Также эти суда имеют систему динамического позиционирования, которая позволяет удерживать судно в точке в зависимости от требуемых задач.

2.5 Контроль качества

Сделанная мною модель отвечает следующим требованиям:

- изделие изготовлено аккуратно в соответствии выше указанной технологией;

- представляет законченное изделие;

- внешний вид производит благоприятное впечатление.

2.6 Экономические расчеты

На изготовление «болвана» было затрачено 3200 рублей на различные материалы, при выклеивании самого корпуса – 5000 на стеклоткань и эпоксидные смолы, 4250 на краску, грунт. Итого 12 450 рублей без электроники.

На электронику было затрачено 22 600р.:

-Коллекторный регулятор оборотов HobbywingQuicrun 1060- 2 шт.- 4780р

-Аккумулятор Li-Po 5000 Ma/h 2s 50с 2 шт.-5580р

-Коллекторный мотор 550 класса – 2шт. – 2380р

-Аппаратура flyskyfs-i6 6 каналов- 1шт.-7500р

- Y- разветвитель -1шт. – 160р

-Сервопривод 20кг усилия-1шт.-2200р

Элементы управления :

-гребной вал 2шт.- 2540р

PLA – пластик, 1кг-1000р

Итого: на проект было затрачено 38 590 руб, без учета затраченной электроэнергии.

2.7 Технологическая карта

Постройка радиоуправляемого ледокола.

Заключение

После долгих часов кропотливой работы модель ледокола наконец завершена. В памяти живут подробности постепенного создания модели, и успешное окончание работы вызывает чувство удовлетворения. Впечатление, которое производит настоящая модель ледокола просто огромно. Я уверен, что модель ледокола и вообще судомоделирование увлечет так же и многих моих друзей и одноклассников, которые тоже с удовольствием будут заниматься этим увлекательным делом. А в душе у меня ощущается потребность приняться за следующий проект, чтобы улучшить то, что может быть, показалось неудачным, использовать приобретенный опыт и возникшие идеи.

Я уже успел принять участие с этой моделью ледокола в областной ежегодной выставке PRO – Техно, также поставлена цель – принять с ним участие в соревнованиях по судомоделированию.

Я считаю, что изготовленная мною модель выглядит достойно, конкурентоспособно другим моделям, сделанным опытными судомоделистами.

С писок источников

1. Андриенко В. Портовые и рейдовые ледоколы России // Судостроение. 2002. № 2.С. 72-77.

2. Евсеев Л. Первые советские ледоколы // Техника — молодёжи. 1976. №8. С. 48-49.

3. Стефанович А. Первые арктические ледоколы советской постройки // Судостроение.1989. №1. С.55-57.

4. Боечин И. Великолепная четверка // Техника — молодёжи. 1995. №5. С. 26-27.

5. Широкорад А. Битва за Русскую АрктикуXVI-XXI вв. М.: Вече, 2008. С.237-241.

6. Белкин С. Сокрушающие лед. М.: Знание, 1983. С. 107-119.

7. Каштелян В., Рывлин А., Фаддеев О., Ягодкин В. Ледоколы. Л. Судостроение, 1972. С. 10-13.

8. Фото из личного архива

9. Форум моделистов сайта shipmodeling.ru//URL:https://sudostroenie-info.turbopajes.org/sudostroenie.info/s/novosti/21615.htmlДата обращения: 05.11.2022

10. Форум моделистов сайта URL: https://forums.balancer.ru/best/5723.html Дата обращения: 15.10.2022

11. Gazeta.ru Дата обращения: 19.03.2024

12. Habr.com Дата обращения: 18.03.2024

13. Territoryengineering.ruДата обращения: 19.03.2024

14. Russian.rt.comДата обращения: 18.03.2024