XXIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Вездеход
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
2. Введение.
С раннего возраста я увлекаюсь LEGO. Самым интересным занятием для меня является конструирование: модель можно собрать по рисунку, а можно и самому придумать – собрать машину, здание. Мне нравиться собирать модели различной техники из LEGO. Уже три года я занимаюсь в нашей школе в кружке «Робототехника», где мы учимся собирать модели из конструктора LEGO и программировать их.
Для работы мною была выбрана тема актуальная не только на сегодняшний день, но и ближайшее будущее для нашей страны. Учитывая многообразие дорог нашей страны, я решил собрать машину, которая могла бы передвигаться по любой из них. Такой машиной является вездеход – транспортное средство, имеющее повышенную проходимость.
Цель моей работы создание модели вездехода с помощью конструктора LEGO.
Передо мной стояли следующие задачи:
1) найти и изучить материалы об истории создания вездеходов;
2) изучить научно-популярную литературу о современных вездеходах;
3) узнать о перспективах использования вездеходов в современном мире.
Работая над созданием собственной модели, я узнал историю появления вездеходов, виды современных вездеходов, перспективы использования вездеходов в современном мире, создал модель вездехода с помощью конструктора LEGO.
3. Основная часть
3.1 История появления вездеходов
В далёком 1903 году владелец небольшого завода по производству автомобилей в Амстердаме Якоб Спайкер и конструктор Ф. В. Брандт приняли решение участвовать в гонках Париж — Мадрид, которая проходила на дорогах общего пользования, где было плохое покрытие, передвигались домашние животные и пешеходы, участки с железнодорожными переездами. Для преодоления различных препятствий они создали легковой автомобиль с полным приводом 4x4, который, однако, имел ряд недостатков: плохое поведение в поворотах и гигантские размеры. ( Приложение.Рис.1)
Проект Спайкера стал отправной точкой для новой эры в мире машиностроения. Идея создания автомобиля, способного справляться с разными местностями, привлекла внимание многих, включая российских, а затем советских инженеров.
В 1909 году российский инженер немецкого происхождения Адольф Кегресс создал уникальный вездеход для передвижения по снежному покрову. Он предложил заменить задние колеса гусеницами для улучшения проходимости в условиях снега и болот. Специально разработанный набор опорных катков в задней части кузова обеспечивал низкое давление на поверхность, позволяя вездеходу успешно передвигаться. Однако первоначальная версия машины оказалась практически бесполезной из-за постоянных поломок гусеничного привода, сделанного из верблюжьих шкур. (Приложение. Рис.2)
В 1916 году Кегресс представил первый полугусеничный бронеавтомобиль, который мог свободно передвигаться по целине, влажному грунту и болоту. Хоть гусеницы все еще были не очень прочными, но могли использоваться и летом, и зимой.
1936 году профессор Г.И.Покровский представил первую в СССР идею создания дальнего экспедиционного вездехода. Он выделил ключевые области применения таких крупных транспортных средств: перевозки грузов, исследование местности со сложно проходимым грунтом, спасательные миссии в сложных экстремальных погодных условиях.
Идею Покровского воплотил в жизнь конструктор автомобильной и специальной техники В.А. Грачёв. (Приложение. Рис.3) Среди конструктивных особенностей вездехода, обозначенных Покровским, были:
-
передвижение транспорта в воде за счет перемотки гусениц с грунтозацепами;
-
чтобы обеспечить низкое давление на поверхность, используются гусеницы большой ширины;
-
в качестве основного двигателя выбран дизель.
Основным стимулом развития отечественного вездеходостроения стала Великая Отечественная война. Потребность в крупногабаритных, мощных транспортных средствах, способных доставлять ракетные установки в любые уголки страны, послужила началом массового проектирования транспортеров в СССР.
Началом зарождения советского вездеходостроения считается 1947 год, когда появилось множество проектов вездеходной техники. Первым заметным представителем стал гусеничный ГПИ-С-20, способный преодолевать рвы глубиной до полутора метров и развивать скорость до 50 км/ч – впечатляющие показатели для того времени, которые даже сегодня не каждый внедорожник способен повторить. (Приложение. Рис.4)
В 1950 году появился вездеход ГТ-С, также известный как ГАЗ 47. Полярники встретили его с восторгом: машина успешно преодолевала рыхлый снег, не проваливаясь, и стала ярким примером того, как военный вездеход может превратиться в полярный. (Приложение. Рис.5)
Вездеходы стали неотъемлемой частью освоения Сибири и крайнего Севера, а также строительства новых городов и развития промышленности во всей стране. В ряде населенных пунктов до сих пор можно увидеть памятники вездеходам, символизирующие благодарность за помощь в освоении территорий.
3.2 Виды современных вездеходов
Современные вездеходы классифицируются на виды и типы по следующим критериям:
-
Типу движителя:
-
колёсные
-
гусеничные
-
воздушная подушка
-
шнеко-роторные
-
-
Типу двигателя:
-
дизельные
-
бензиновые
-
-
Преодолению водных преград:
-
сухопутные
-
амфибии
-
-
Применению:
-
лёгкие пассажирские
-
пассажирские
-
грузо-пассажирские
-
тягачи
-
-
Типу рамы:
-
на единой раме
-
шарнирные
-
сочленённые
-
3.3 Использование вездеходов в современном мире
Вездеходы используются в современном мире в различных сферах:
Промышленность и строительство. В труднодоступных местах, таких как месторождения нефти, газа и полезных ископаемых, вездеходы осуществляют мониторинг оборудования, обнаруживают утечки и обеспечивают безопасность производственных процессов. (Приложение. Рис.6)
Аварийные и спасательные операции. Некоторые модели оснащаются системами датчиков и камер, что позволяет эффективно сканировать территорию в поиске людей в условиях аварийной ситуации. Вездеходы способны осуществлять перевозку пострадавших из удалённых и труднодоступных мест. Они могут транспортировать и развёртывать необходимое оборудование для спасательных операций. (Приложение. Рис.7)
Военные операции и безопасность. В сложных условиях лесисто-болотистой местности, вездеходы обеспечивают мобильность и эффективность в сборе данных для оперативного принятия решений. Они могут служить платформой для развёртывания телекоммуникационного оборудования, обеспечивая стабильную связь в зонах с плохой инфраструктурой. Модели с манипуляторами и специализированными инструментами могут использоваться для обезвреживания взрывоопасных предметов. (Приложение. Рис.8)
Исследование труднодоступных мест. Вездеходы применяются для изучения океанских глубин и лесов, куда сложно проникнуть человеку. Они оснащены камерами, сенсорами и манипуляторами для сбора образцов. (Приложение. Рис.9)
Изучение поверхности и других планет. Например, марсоход Curiosity — это автономная химическая лаборатория размером с автомобиль и весом около тонны, которая за время своей работы произвела замеры радиационного фона, собрала образцы грунта и атмосферы, отправила на Землю панорамные снимки планеты. (Приложение. Рис.10)
Разнообразие конструкций вездеходов дает возможность для их применения в огромном количестве направлений.
3.4 Модель вездехода
В результате полученных сведений я решил сделать свою модель вездехода, которая сможет передвигаться по любому бездорожью. Она предназначена для активного отдыха в любых регионах нашей страны.
В управлении этой моделью нет ничего сложного. На нем установлена независимая подвеска, которая включает в себя 8 амортизаторов, которые смягчают удары при езде по неровностям и обеспечивают комфорт при движении.
В движение мой вездеход приводит два мотора, которые подключаются к четырехканальному блоку питания. Вездеход может двигаться вперед-назад. Повороты осуществляются включением и выключением моторов.
Плавность хода осуществляется за счет амортизаторов и балансиров.
Для лучшей видимости в темное время суток включается подсветка. Для лучшей проходимости на моем вездеходе стоит лебедка.
4.Выводы
Зачем и кому в России нужен вездеход? Даже просто посмотрев на карту нашей страны с ее обширной территорией и огромным разнообразием природных условий, приходит однозначный ответ, что покорять такие неизведанные просторы можно только на транспорте с высокой проходимостью. Таким транспортом является вездеход.
Разнообразие конструкций дает возможность для применения вездеходов в огромном количестве направлений. В результате полученных сведений я создал свою модель вездехода, которая сможет передвигаться по любому бездорожью. Она предназначена для активного отдыха в любых регионах нашей страны.
В результате работы над проектом я научился:
- находить нужную информацию, анализировать и систематизировать её;
- создавать новые модели без помощи инструкции;
- создавать с помощью учителя компьютерную презентацию.
Благодаря моей работе я понял, что вездеход очень полезная и необходимая машина. Вездеходы используются в вооружённых силах нашей страны, МЧС, скорой помощи, полиции. Также они используются в научных экспедициях, охотниками и рыбаками. Однако до сих пор не придумали универсальный вездеход, который одинаково быстро перемещался по разным поверхностям. Может быть, в будущем, этим инженером-конструктором стану я.
5. Список использованной литературы
1. Аллан Бедфорд: Большая книга LEGO® Изд. Манн, Иванов и Фербер, 2014г.
2.http://www.novate.ru/blogs/100215/29964/
3.https://vezdexod-35.ru/articles/page_2
4.http://www.snowmobile.ru/forum/index.php?threads/26271/
5.http://autofuct.ru/chto-takoe-kolesnyie-vezdehodyi/
6.https://ru.wikipedia.org/wiki/Вездеход
7. https://dzen.ru/a/ZJ_2rdeqXVhQoci0
8. https://altaytms.ru
9. https://ru.ruwiki.ru/
10. https://studfile.net
11. https://girtek.ru
Приложение
Автомобиль Я. Спайкера и Ф. Брандта
Рис.1
1913 год. Адольф Кегресс лично испытывает автосани Mercedes-Kégresse
на пересеченной местности около Царского Села
Рис.2
Машина В. А. Грачёва ГАЗ - АААА
Рис.3
Гусеничный ГПИ – С - 20
Рис.4
ГТ - С, ГАЗ 47
Рис.5
Гусеничная ТМ-140А «Аврора» грузовая платформа
Рис.6
Гусеничный спасательный вездеход «Пластун»
Рис.7
Двухзвенный гусеничный, плавающий транспортер-тягач ЗЗГТ 3344‑20 «Алеут». Основное назначение — перевозка личного состава, ограниченного количества боеприпасов и легких военных грузов. Транспортер может быть командным пунктом, санитарным транспортом, передвижной радиостанцией и т. п.
Рис.8
BathyBot — 300-килограммовый гусеничный вездеход, оснащенный камерами, ученые надеются наконец рассмотреть, что происходит на глубинах, недоступных человеку.
Рис.9
Марсоход Curiosity
Рис.10