Введение
Одной из задач МЧС России является выполнение спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ при чрезвычайных ситуациях различного характера, а также в очаге поражения в условиях военного времени.
Аварийно-спасательные и другие неотложные работы (АСДНР) производятся для спасения пострадавших, откопки убежищ и укрытий, локализации и тушения пожаров, проделывания проходов и проездов в очагах разрушений, снижения ущерба и вторичных факторов ЧС.
В современных условиях, участившихся ЧС природного и техногенного характера, возрастают масштабы последствий, увеличивается продолжительность и объем АСДНР.
Успешное выполнение больших и трудоемких АСДНР будет во многом зависеть от оснащенности подразделений МЧС современными средствами механизации и обученности личного состава основным приемам и способам ведения работ.
Эффективность же самих средств механизации зависит от многих показателей. Это прежде всего, надежность, высокая производительность, проходимость, защищенность, простота в управлении и обслуживании. Как показало время и опыт использования спасательной техники в МЧС, за прошедшее десятилетие у нас имеются отличные образцы спасательных и специальных технических средств, эксплуатация которых в Вооруженных силах и других ведомствах подтвердила высокую оценку российской техники у нас и за рубежом.
В наше время существует много видов спасательной техники, но не все они универсальные. Например, тот же вертолёт Ми-26Т не может сесть на заболоченную местность. Да и те же самые вездеходные «Оff raider» тоже не могут проехать по заболоченной местности.
Карта районов распространения болот разных типов на территории России наглядно показывает, что большая часть территории -это болотистая местность (Приложение 1).
В России общая площадь торфяных болот (с учетом заболоченных земель) равна 1 млн. км2 (37 % площади болот мира и 5,9 % территории страны).
Наш Сибирский край наиболее велик заболоченностью. Только заболоченность северной части Западной Сибири достигает 50%, а в некоторых районах - 70%. Из-за широкого распространения болот в лесной зоне Западной Сибири ее называют лесоболотной зоной. Это самый заболоченный регион в мире. Почти 40% территории района занято болотами, при этом в Тюменской области на них приходится половина всей площади, а в Ханты-Мансийском округе - даже 70%. Васюганская равнина (Томская обл.), занимающая междуречье Оби и Иртыша на юго-востоке Западной Сибири, представляет собой одно гигантское непроходимое болото, растянувшееся на многие сотни километров.
Многочисленные реки весной, после таяния глубоких снегов, широко разливаются, и все обширное междуречье покрывается сплошным зеркалом воды, называемым местным населением Васюганским морем. Такой заболоченности благоприятствуют плоский рельеф с отсутствием каких-либо уклонов на больших площадях, избыточное увлажнение и обилие грунтовых вод, поступающих с приподнятых окраин равнины. Западносибирские реки из-за неглубокого врезания не обеспечивают должной дренированности территории. Более того, для Оби и Иртыша характерны сильнейшие половодья, растянутые почти на все лето. Высокие воды способствуют подъему грунтовых вод и, следовательно, усиливают заболачивание.
Заболоченность усложняет затрудняет строительство дорог. Многие районы считаются просто непроходимыми.
Заболоченные территории чаще подвержены затоплению особенно в весенний период. А люди, живущие там, в этот период становятся «отрезанными» от мира из-за непроходимости дорог. В этот период люди сталкиваются с нехваткой продуктов, медикаментов, которых трудно вовремя доставить.
Нам стало интересно, а можно ли в домашних условиях создать такой аппарат, который будет хорошо преодолевать болотистую или затопленную местность и доставлять необходимый груз населению. Создание модели такого аппарата-цель нашей работы
Для создания такой модели мы определили следующие задачи:
изучить требования к спасательным машинам;
проанализировать имеющийся опыт использования спасательного транспорта в болотистой и затопленной местности;
определить технические характеристики для нашей спасательной машины;
создать эскиз модели;
составить смету расходов для создания модели спасательной машины;
собрать модель спасательной машины;
составить план диагностики модели спасательной машины
Проанализировав имеющийся опыт использования спасательного транспорта в болотистой и затопленной местности, мы считаем, что такой аппарат должен быть беспилотным, малогабаритным и грузоподъёмным, способным преодолевать все препятствия, связанные с болотистой или подтопленной местностью.
Изучив материалы по спасательным машинам, мы предполагаем, что
таким транспортным средством, созданным в домашних условиях, может стать судно на воздушной подушке.
Согласно специфики местности, где предполагается использовать данную технику, в отличие от существующих подобных транспортных средств, наша амфибия-подушка (так мы ее назвали) должна быть небольшой, чтобы ее легко можно было транспортировать к необходимому месту. К тому же, это уменьшает объем двигателя и, следовательно, расход топлива. Она должна быть беспилотной, управляемой через радиоканал дистанционно, чтобы не подвергать опасности человека.
Основная часть
Этапы работы по созданию конструкции
Наша работа по созданию конструкции началась с создания эскиза. За основу мы взяли принцип строения лодки на воздушной подушке.
После создания эскиза амфибии-подушки (Приложение 2 «Эскиз амфибии-подушки»), мы составили смету расходов нашей машины (Приложение 3 «Смета расходов»). На создание данной конструкции нам понадобится около 9505 рублей
Сборка амфибии-подушки заняла у нас 2 месяца и состояла из нескольких этапов. Все этапы мы описали в инструкции по сборке (Приложение 4 «Инструкция по сборке амфибии-подушки»)
Заключение
Нам удалось в домашних условиях создать создать такой аппарат, который, как мы предполагаем, будет хорошо преодолевать болотистую или затопленную местность и доставлять необходимый груз населению.
Цель следующего проекта над данной темой -это диагностика нашей машины в реальных условиях. Диагностироваться будет количество потребляемого топлива, продолжительность работы двигателя, проходимость, грузоподьемность. Первичная диагностика планируется сначала на открытой асфальтированной местности, потом грунтовых дорогах, дальше на подтопленной и болотистой местности. Диагностика планируется проводиться конец апреля-июнь 2019 года.
Используемые источники
-Требования к спасательным машинам https://zinref.ru/000_uchebniki/05300_tehnika_bezopasnosti/000_00_spasatelnaia_tehnika_ivanov_lekcii_2013/002.htm
-Характеристика болот России https://studbooks.net/1829107/geografiya/harakteristika_bolot_rossii
-Судно на воздушной подушке
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%83%D0%B4%D0%BD%D0%BE_%D0%BD%D0%B0_%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D1%83%D1%88%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%83%D1%88%D0%BA%D0%B5
Приложение 1
Карта
районов распространения болот разных типов
на территории России
Приложение 2
Эскиз амфибии-подушки
Приложение 3
Смета расходов
Материал |
Характеристика |
количество |
Цена в рублёвом эквиваленте |
Проф. Метал. |
20х20мм |
18М |
≈1158 |
Поликарбонат листовой |
3х1500х3000мм |
2 листа |
≈250 |
Двигатель от бензопилы «Дружба» |
Мощность 2,2 квт |
1 |
≈1000 |
Адаптер для передатчика |
NRF24L01 |
2 |
≈90 |
Мосфет кнопка |
IRF520 |
2 |
≈80 |
Джойстик от дуалшока |
PS2 |
1 |
≈120 |
Передатчик сигнала с антенной |
NRF24L01 |
2 |
≈680 |
Серво машинка |
MG995 |
2 |
≈492 |
Контроллер для пульта управления |
arduino nano |
1 |
≈142 |
Понижающий преобразователь |
DC-DC 5-35v с регулировкой |
2 |
≈46р |
Модель зарядки от аккумулятора |
TP4056 |
1 |
≈50р |
Контроллер для судна |
arduino uno |
1 |
≈233р |
Герметик силиконовый универсальный |
280мл |
4 |
≈840р |
Штанга |
М6 |
1 М |
≈64р |
Электрод сварной |
МР-3С 4 мм |
1 кг |
≈85р |
Лобзик по металлу |
- |
1 |
≈118р |
Дрель |
- |
1 |
1500 р |
Сварной уголок |
- |
≈184р |
|
Провод изолированный |
сечение 1мм |
1 М |
≈37р |
Провод монтажный |
сечение 0.2мм |
2 М |
≈95 |
Гофра пластиковая |
Диаметр 5см |
1м |
≈8р |
Arduino nano |
≈330р |
||
Arduino uno |
≈450р |
||
Лист металлический |
0,5мм |
56х56 |
≈630р |
Саморезы |
Упаковка (20 штук) |
≈300р |
|
Канализационная труба |
Диаметр 110мм |
28см |
≈115 |
Светодиод |
PGM5050 |
12v |
≈33р |
Растворитель |
686 |
≈40р |
|
Наждачная бумага |
P40 |
≈100р |
|
Армированная ткань |
36 см на 3 м |
≈205р |
|
Шкив |
Внешний диаметр 10 см |
внутренний диаметр 2 см |
≈30р |
Итого |
9505 р |
Приложение 4
Инструкция по сборке амфибии-подушки
П/П этапа |
Название этапа |
Описание этапа |
Результат этапа |
1 |
Создание каркаса |
Обработать растворителем 686 все профиля со всех сторон |
Обработанные профиля |
Шлифовка профилей наждачной бумагой П40 |
|||
Нарезка профиля 4 х 140 см 4х 50 см 4х80 см 4х21см 8х26,5 см |
|||
От каждого из 8 профилей размером 26,5 см отрезаем правой верхний угол 33,5 градуса ,а левый верхний -60 градусов |
|||
Все профили для формирования каркаса соединяем друг с другом сваркой, согласно чертежу (Приложении..) |
|||
2 |
Крепление двигателя |
Закрепить двигатель как на рисунке. |
|
3 |
Создание обшивки |
Из листового поликарбоната вырезаем листы, согласно следующим размерам 2 листа 140см на 25см 1 лист 140 см на 80 см 4 листа 26,5см на 25 см 2 листа 50см на 25 см 4 листа в форме трапеции размерами Как на рисунке 1 |
|
2 листа 20см на 140см |
|||
1 лист 40см на 10 см 2 листа 10см на 45 см 2 листа 50см х45см 1 лист 50смх40см 1 лист 20смх40см 2 лист 20смх45см 3 лист 40см на 45см 2 листа в форме прямого треугольника со сторонами 60см, 45см, 75см. |
|||
Все подготовленные листы поликарбоната приклеить на силиконовый герметик на металлический каркас согласно фотографиям |
|||
4 |
Создание системы поступления воздуха в юбку |
Теперь надо в верхней задней трапеции ровно по середине проделать квадратное отверстие как показано на картинке. |
|
Вырезать из листа поликарбоната детали: 1 деталь 26см на 10см 1 детали 6см на 26см 2 детали в форме треугольника со сторонами 10см на 6см на 10см |
|||
В детали размером 26см на 6см надо сделать 3 отверстия диаметром 5см |
|||
Собираем из деталей объёмный треугольник как на картинке |
|||
Установить короб как на картинке |
|||
Проделать отверстия с двух сторон в указанных на картинке местах |
|||
Из листа поликарбоната вырезать детали размером для 2 –х распределительных коробов: 4 детали 37см на 6см 4 детали 6см на 5 см 2 детали 5см на 35см |
|||
В 2 деталях размером 6см на 5см сделать отверстия диаметром 5 см |
|||
Собираем 2 короба для распределения воздуха |
|||
Крепим коробы к корпусу на силиконовый герметик |
|||
Протянуть внутри корпуса и закрепить трубу-гофру на герметик, как показано на картинке |
|||
5 |
Создание грузового короба |
От листа поликарбоната отрезать 1 лист 80 см на 40 2 листа 80см на 15см 2 листа 40см на 15см |
|
Отрезать для металлических проставок 20 квадратиков металла (толщина 0.1мм) 4см на 4см В них проделать отверстия диаметром 3мм |
|||
Сделать броски дерева 4 бруска 4см на 4см на 15см. |
|||
На бруски на саморезы через металлические проставки закрепить отрезанные листы |
|||
Закрепляем короб на металлические уголки к корпусу |
|||
7 |
Создание юбки |
От пвх (толщина 0.1мм) полотна отрезать 2 куска 140см на 35см 4 куска 26.5см на 35см 2 куска 50см на 35см 8 кусков 12см на 35см |
|
Все детали склеиваем между собой на кабельные стяжки и герметик и приклеиваем на корпус |
|||
8 |
Создание пульта управления |
Джойстик от дуалшока ps2, модуль передатчик, адаптер для него, модуль заряда защиты для аккумулятора, аккумулятор на 1000 mha. спаиваем и подключаем по схеме. |
|
Собираем всё на каретки из дисковода как показано на картинах |
|||
9 |
Создание контроллера лодки |
Для начала надо взять и выпотрошить дисковод от компьютера. Чтобы остался только корпус. Всю его внутреннею часть покрыть изолентой. |
|
Сделать вырезы в корпусе как показано на картинке |
|||
Чтобы сделать контроллер для амфибии нам понадобиться: Arduino uno, передатчик, 3 серво-машинки, аккумулятор 12v, преобразователь с 12v до 7v, моторчик, светодиод 12v, 2 мосфет ключа, провода. Соединить всё как на схеме. |
|||
Расположить электронику так, как показано на картинке |
|||
Собрать части дисковода |
|||
10 |
Загрузка программы на контролера |
Подключаем ардуино но к компютеру через usb type b. Устанавливаем драйвер: Заходим в приложение Arduino IDE. Заливаем приложеный скетч: |
|
11 |
Загрузка программы на пульт управления |
Теперь надо загрузить скетч на Arduino nano |
1.Подключаем ардуино нано к компютеру через USB mini. 2.Теперь делаем тоже самое что и раньше только загржаем другой скетч: |
12 |
Создание винта с обод. |
Из канализационной трубы диаметром 110 мм вырезать 4 лопасти с размерами 28 см на 10см |
|
Вырезать из листа поликарбоната деталь размером 131,3см на 22см |
|||
Из листового металла (толщиной 0.5мм) вырезать 4 крестовины |
|||
Собрать всё как показано на картинке |
|||
Прикрепить обод к корпусу как показано на картинке |
|||
Продеть штангу диаметром 20мм через винт и закрепить на корпус как показано на картинке |
|||
13 |
Создание рулей управления |
Из листа поликарбоната нужно вырезать листы прямоугольной формы размерами: 45см на 20см |
|
Закрепить из на ободе как уголками на концах рулей. |
|||
Соединить два руля как показано на картинке |
|||
Присоединить к перегородке, соединяющую два руля, два серво мотора |
|||
14 |
Установка электроники |
Контроллер установить в отдел электроники и подсоединить к нему аккумулятор, сервоприводы |
|
Установить светодиод на радиатор и прикрепить его на нос корпуса, протянуть провода к контроллеру |
|||
16 |
Присоединение бензобака |
Родной бензобак от бензопилы дружба присоединить к карбюратору двигателя, сам бензобак закрепить в машинном отделе так, чтобы он находился под самой крышкой, но не выходил за её пределы |
|
17 |
Соединение валов двигателя и винта |
На вал винта закрепить шкив с внутренним диаметром 2см и внешним 10см, на вал двигателя закрепить шкив с внутренним диаметром 13мм и внешним 10см |
|
На шкивы накинуть ремень |
|||
18 |
Вывод выхлопной трубы. |
К глушителю на двигателе присоединить трубу и вывести её из машинного отдела в сторону винта |
|
19 |
Регулировка скорости |
Присоединяем к сервоприводу на кабельные стяжки к двигателю в том месте, где расположен карбюратор. тросик двигателя, отвечающий за скорость, продеть через кольцо в плече сервомотора. Отрегулировать его так чтобы тросик всегда находился в натянутом положении. И завязать на узел. присоединяем провод сервопривода к контроллеру |