IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Мобильные источники тепла для рыбаков
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире человек, являясь теплокровным существом, вынужден защищаться от быстроменяющихся перепадов температур наружного воздуха. С этой целью мы строим теплые дома, носим одежду, обувь и головные уборы. Редкий смельчак рискнет разгуливать в непогоду без перчаток, а тем более рыбак, не позаботившийся о теплоте своих рук. Многие согласятся со мной (особенно в середине зимы), что когда во время пребывания на улице в мороз, сильно замерзают руки или ноги (особенно пальцы конечностей), то в этом нет ничего особо приятного. Перчатки – нужный аксессуар для зимы. Но в некоторые дни бывают такие морозы, что даже самые теплые варежки не спасают наши руки от холода, а тем более, если речь идет о рыбаках.
И что же делать? Ответ прост: пользоваться достижениями науки и прогресса — прикупить симпатичный обогреватель для рук и на конец-то согреться или сделать его своими руками.
Целью работы является исследование устройств, для обогрева рук в холодное время года.
Задачей исследования является анализ информации о видах и принципе действия устройств, для обогрева рук, предлагаемых в специализированных магазинах и в поисковой сети «Интернет» и демонстрация устройств, изготовленных собственными руками.
Актуальность работы состоит в том, что дополнительный, мобильный источник тепла нужен не только для рыбаков и охотников, но и для любителей зимних видов спорта, туристов, а так же людей, работающих на открытом воздухе в холодное время года.
Ожидаемый результат проведения исследования – наглядное подтверждение работы различных устройств, для обогрева рук человека и их способности поддерживать тепло определенное время.
АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИИ О ВИДАХ И ПРИНЦИПЕ ДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОБОГРЕВА РУК, ПРЕДЛАГАЕМЫХ В СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ МАГАЗИНАХ И В ПОИСКОВОЙ СЕТИ "ИНТЕРНЕТ"
С недавних пор появилось очень много самогреющихся средств, для обогрева рук, ног и тела людей, которые проводят большую часть времени в условиях холодной погоды. Это актуально для сотрудников силовых ведомств (Минобороды, МФД, ФСБ), охранных структур, строителей, геологов. И, конечно, такие средства охотно используют любители рыбалки, охоты и туристических маршрутов.
Такие средства условно можно разделить на три группы:
1. Средства обогрева с использованием источников электричества.
2. Средства, с использованием жидкого топлива, бензиновые, каталитические (тепло огня).
3. Средства с применением технологий на основе законов химии и физики, так называемые, "химические грелки" (на основе свойств веществ, выделяющих тепло при взаимодействии с кислородом).
Рассмотрим их:
Каталитическая грелка для рук Zippo Chrome
Идеально выполненный корпус из нержавеющей стали, настоящий платиновый катализатор, 12 гарантированных часов работы, экологичность и полная безопасность - все это грелка для рук Zippo .
Конструкторы из Японии, США и Англии стали предлагать различные варианты жидкостных грелок, принципом работы которых являлось окисление паров бензина или спирта в присутствии катализатора с выделением тепла. Процесс окисления происходил без открытого пламени.
Необходимым условием для такого процесса является постоянный доступ кислорода к катализатору, поэтому каталитическую грелку для рук нельзя прятать далеко под одежду или убирать в глухой карман. Чем больше кислорода, тем жарче грелка.
Цена: от 500 до 1150 рублей
Производитель: Zippo
Размеры, мм: 6.6 × 9.3 × 1.4
Комплектация: упаковка, дозатор, чехол, грелка, инструкция
Страна производства: Тайвань
Упаковка: коробка
Вес транспортный, кг: 0.13
1.2 Перчатки с подогревом Pekatherm
Цена 4599 рублей
Внутренние перчатки с подогревом Pekatherm GU900 + аккумуляторы CP951 выполнены из тонкой лайкры. Этот материал обладает высокой степенью эластичности.
Перчатки нагреваются со специальными батарейками за 15 секунд (с обычными – за 2 минуты)
С аккумуляторами CP95 нагревательный элемент перчаток достигает температуры 75oC в режиме 100% мощности. С обычными батарейками 40oC.
С аккумуляторами CP951 Вы легко проведёте на открытом воздухе не менее 15 часов в режиме 25% мощности. С обычными батарейками не более 4 часов.
Аккумуляторы Pekatherm CP951 позволяют добиться более быстрого нагрева, более высокой температуры, большей автономии, получить возможность регулировать степень нагрева.
|
Тип источника питания |
Температура нагрева |
Время непрерывной работы |
|
|
Одноразовые батарейки типа «АА» |
45oC |
6 часов |
|
|
Аккумуляторы NiMH 1800mAh |
45oC |
7,5 часов |
|
|
Литиевые аккумуляторы Pekatherm CP951 |
75oC (на 100% мощности аккумулятора) |
15 часов (на 25% мощности аккумулятора) |
|
1.3 Грелка самонагревающаяся
ТЕПЛОИД – индивидуальное приспособление, применяемое как одноразовая грелка. Предназначено для согревания организма от холода. Размещают грелку в карманах, внутри одежды и в рукавицах.
ТЕПЛОИД все больше пользуется спросом, как в повседневной жизни людей, так и в профессиональной деятельности работников железных дорог, строителей, спасателей, водителей дальних рейсов, аварийных бригад, охотников и рыбаков. С ТЕПЛОИДом чувствуется тепло, уютно и комфортно при любой погоде.ТЕПЛОИД нагревается в течении 10-15 минут после снятия герметически закрытой упаковки. Температура нагрева 50-60 ° С.
Состав: природные минералы, вода, активированный уголь, порошок железа.
Время действия: до 6 часов.
Срок хранения: до 2 лет.
Цена 70 рублей.
1.4 Грелка солевая «Лор»
Грелка представляет собой ёмкость с перенасыщенным солевым раствором. Чаще всего это перенасыщенный раствор ацетата натрия. Раствор находится в состоянии равновесия. Внутри раствора плавает палочка или кружок — "пускатель" или аппликатор.
При перегибании аппликатора раствор выходит из состояния равновесия, согнутый аппликатор становится центром кристаллизации, вызывая фазовый переход раствора из жидкого состояния в твердое состояние. Переход сопровождается выделением тепла и грелка разогревается до температуры порядка 50–54 °С. Время работы составляет 40 минут до 4 часов, в зависимости от её размеров и внешней температуры.
Размер (Д х Ш): 16 х 7 см
Цена 247 рублей
1.5 Грелка резиновая в вязанном чехле
Высокая термостойкость 200 ℃, заполнить водой и поставить в микроволновую печь на 3 минуты. Простая и удобная, отличается теплозащитной опекой. Мягкая, как детская кожа, удобная в использовании. С идеальной гидрофобностью и устойчивостью к пятнам, легко моется. Горячее и холодное двойное использование, чтобы удовлетворить ваши потребности в использовании. Интегрированное литье, утечка воды и взрывозащищенность. Экологически чистый силикон, безопасный, нетоксичный и пригодный для вторичной переработки. Винтовая пробка для защиты окружающей среды, высокая температура и устойчивость к коррозии, водонепроницаемая прокладка, герметичная пробка.
Цена 376 рублей
1.6 Грелки для рук USB
Хорошая защита от низких температур для каждого. Благодаря USB разъёму грелки работают от внешнего аккумулятора Power Bank. Такие греющие комплекты в своей эффективности ничем не уступают обычным, представленным в разделе «Греющий комплект с аккумулятором», а время мягкого обогрева ограничивается только ёмкостью аккумуляторов Power Bank. В данной категории могут быть представлены USB грелки с двумя, тремя и пятью модулями обогрева. Два модуля отлично подойдут для обогрева нижней части тела, а так же можно использовать грелки для обогрева тела и рук, пяти модульный комплект можно использовать, интегрировав комплект с 3 модулями в нательную одежду на теле, а 2-ух модульным комплектом обогревать ноги или руки. Цена в Интернет- магазинах составляет 5000-6000.
USB-грелка, особенно необходима людям, длительное время находящимся на улице в холодное время (сотрудникам милиции, строителям, коммунальным работникам, туристам, охотникам, рыболовам и т.д.).
Данная модель не требует при работе никаких подключений и удобно помещается в ладони. Грелка имеет два температурных режима (39 и 49 градусов), которые переключаются одним нажатием.
Время работы после полной зарядки: 4-6 ч
Нагрев ощущается уже через 15 секунд после включения
Питание: перезаряжаемый аккумулятор (зарядка от сетевого адаптера или от USB-порта)
Размер: 83 х 62 х 19 мм
Цена в Интернет- магазинах составляет 1500-1800 рублей.
2. АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИИ О ВИДАХ И ПРИНЦИПЕ ДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОБОГРЕВА РУК, ВЫПОЛНЕННЫХ СВОИМИ РУКАМИ
2.1 Медно- купоросовая нагревающая смесь
Одним из простых решений является нагревающая смесь, состоящая из:
медного купороса – 3 объёмных части,
соли поваренной мелкого помола – 2 части,
древесных опилок – 5 частей
обрезков алюминиевой проволоки.
Медный купорос всегда продаётся в хозяйственных магазинах по цене около 100 руб. за 1 кг – он используется для борьбы с садовыми вредителями и против грибка на деревянных постройках. Все остальные ингредиенты не составляют проблем. Перед смешиванием медный купорос можно просушить, так как он бывает часто сыроват.
Для корпуса грелки подбирают соответствующую посуду – если для рукавиц, то что-нибудь небольшое и плоское, если как обогреватель большего размера, то какую-нибудь банку, например стеклянную банку – они бывают самого разного размера.
В эту посуду укладывается алюминиевая проволока так, чтобы она при соотношении веса примерно 4-10 г на 100 г смеси по возможности равномерно распределилась по всему её объёму. Смесь засыпается так, чтобы до края оставалось не более 1-2 см.
Для приведения в действие этой грелки достаточно в неё залить некоторое количество воды и снова закрутить крышку. На всё время рыбалки такой грелки для рук вполне хватает, а после этого грелку можно просто выкинуть. Вот примерные пропорции, если готовить своими руками смесь по весу:
Состав и пропорции смеси для изготовления грелки для рук
соль – 20 г;
медный купорос – 40 г;
древесные опилки – 30 г;
алюминиевая проволока – 4-10 г.
На такое количество смеси требуется для запуска самодельной грелки для рук, изготовленной своими руками, всего 50 мл воды.
2.2 Греющая "свеча" своими руками
Нам понадобиться: жестяная банка, парафиновая свеча, магниты.
Чем больше свечей находится в емкости, тем выше будет температура. Свечку нужно закрепить к дну жестяной банки.
Изготовление самодельного отопительного прибора:
В банке по бокам делают несколько отверстий, чтобы поступал кислород необходимый для горения, и выходили потоки горячего воздуха.
Фиксируют свечу ко дну при помощи магнита или алебастра, в последнем случае разводят густой раствор, кладут примерно 1 ст. л. на дно банки, ставят свечу, оставляют пока масса не застынет.
Можно закрепить саморезом.
Ставят на дно банки, зажигают и накрывают крышкой.
Теплоотдача идет не только из отверстий, но и от металла конструкции.
Частота смены свечи зависит от ее высоты и толщины. Среднее время горения – 4-5часов. Более толстая свеча сгорает за более длительное время. Такой способ обогрева – способ не инновационный. Им пользовались давно и довольно успешно в регионах с нестабильной весенней погодой. Самодельный прибор экономичный, его собирают из подручных материалов. Конструкция отличается хорошей теплоотдачей.
2.3 Сухая грелка своими руками
В металлическую фольгу насыпаем соль, лимонную кислоту и несколько капель перекиси водорода. Смесь размазываем и сворачиваем фольгу в виде стельки или прямоугольника для рук. Через 30 минут начинает греть. Протекание химических реакций сопровождается выделением тепла и грелка разогревается до температуры порядка 40–45 °С. Время работы составляет 40 минут до 3 часов, в зависимости от её размеров и внешней температуры.
2.4 Грелка для рук из старого фонарика
https://yandex.ru/video/preview/?filmId=16445003903498975212&noreask=1&path=wizard&text=грелка+для+рук+своими+руками
Понадобится:
старый фонарик
1 батарейка от аккумулятора старого ноутбука
Бумага
Нихромовая нить
Скотч
Делаем прокладку для батарейки из нескольких слоев бумаги. Берем нихромовую нить, скручиваем из нее спираль. Конец приматываем к контакту аккумулятора. Наматываем на батарейку нить. Изолируем спираль с помощью скотча. Помещаем батарейку в корпус фонаря . Такая грелка будет работать 4-6 часов.
2.5 Варежка - рукав для рыбаков
http://bolshoyulov.ru/perchatki-ili-varezhki-dlya-zimnej-rybalki-obzor-vidov-i-modelej/
Утепляем рыболовные варежки своими руками. Опытные рыболовы и рыболовы-любители не раз сталкивались с ситуацией, когда новые рукавицы для зимней рыбалки вроде бы и устраивают по своему качеству, но вроде бы хотелось иметь вещь и потеплее. На выручку приходит смекалка. Утеплить рыболовные варежки или рукавицы можно и самостоятельно. Старая ненужная шуба с искусственным мехом здесь как нельзя кстати. Её широкий рукав следует отрезать по необходимой длине, обшить кромку рукава, чтобы мех не сыпался. Получается тёплая меховая муфта, которая может пригодиться рыболову в момент ожидания поклёвки: руками в этот момент ничего делать не приходится, а руки, возможно, мёрзнут. В такой муфте руки помещаются даже в рукавицах или варежках, что создаёт ещё больше тепла и комфорта в сильный мороз.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ. ВЫВОДЫ
В результате проведенного исследования, мы узнали, что грелки — это автономный источник тепла, который позволяет устранить чувство дискомфорта и разогревает до оптимальной температуры не только руки (пальцы рыбака), но и сопряжённые с ней оперативные зоны. Существует несколько видов различных грелок: термохимические грелки, солевые грелки, каталитические грелки, резиновые и электрические грелки. Мы познакомились и провели анализ информации о принципе действия и устройстве этих обогревателей, разобрали их достоинства и недостатки.
Каталитические грелки— по форме они напоминают железный портсигар. В него заливают чистый бензин, который используют для заправки зажигалок. Работает каталитическая грелка по принципу зажигалок, самая важная деталь — каталитическая сетка, где происходит окисление(распад) бензина с выделением тепла. Использовать надо только бензин для зажигалок, иначе сетка загрязнится и греть не будет. Ну и перед использованием надо, чтобы грелка была градусов 15-20, а то она не заработает. Температуру такая грелка даёт 50-60 градусов на протяжении 6-8 часов. Как бензин кончился, заливаешь ещё — и по- новой.
Солевые грелки получили широкое распространение среди туристов в нашей стране благодаря своей универсальности: многоразовое применение, небольшие размеры и различная форма изготовления (например, в форме стелек). Представляют собой пакетик с солевым раствором внутри. Помнёшь такой пакетик, и, пока соль кристаллизуется, грелка даёт тепло. Перезарядка осуществляется проваркой этого пакета. Но у солевых грелок есть ряд серьёзных недостатков: непродолжительное время действия (от 20 до 60 минут в зависимости от размеров), восстановление исходных функций возможно только при наличии горячей воды.
Резиновые грелки недорогие, простые в использовании и, как мы с вами прекрасно понимаем, многоразовые. Но… об универсальности использования и удобстве можно только мечтать! Они большие по размеру, тяжёлые и… о ужас, в них кипяток! Ребёнку такую грелку не доверишь.
Электрические грелки также имеют целый ряд достоинств: многоразовое использование, возможность регулировки мощности (что бывает очень необходимо!), неограниченное время работы. Но питаются они от электричества, т. е. об автономности такого устройства речи не идёт. Если, конечно, вы не используете переносной аккумулятор.
Термохимические грелки хорошо зарекомендовали себя среди рыбаков как на зимней, так и на осенней рыбалке. В связи с тем, что постоянный контакт с холодной водой приводит к переохлаждению, обморожению, термохимические грелки предназначены для сохранения комфортной температуры тела в условиях низких температур окружающей среды и рекомендован для использования персоналом полевых профессий: охотникам, спасателям, любителям активного отдыха, профессионалам выживания.
В состав грелки входят все природные, неопасные для человека и окружающей среды, компоненты: железный порошок, активированный уголь, вода, природные минералы. Когда упаковка пакета вскрыта, внутрь начинает поступать кислород, запускается реакция, выделяющая постоянное тепло до +50 градусов. Грелка может работать без перерыва от 3 до 7 и более часов. А главное — грелка не требует дополнительных источников для активации.
Основные преимущества грелки:
• недорогая;
• маленькие размеры и маленький вес;
• простая в использовании;
• длительное время действия (от 3 часов);
• многофункциональная (рыбалка, охота, зимние виды спорта, лечебная терапия);
• активируется на воздухе;
• не требует кипятка и электричества;
• экологически чистый, безвредный для человека и окружающей среды состав;
Основные недостатки:
• применяется без прямого контакта с оголённым телом человека;
• нельзя использовать во время сна — возможны ожоги;
• нельзя вскрывать наружный пакет до применения по прямому назначению.
В результате проведенного исследования, мы узнали, что в специализированных магазинах и в поисковой сети "Интернет", разные производители предлагают огромное количество устройств самого различного уровня, для любого разряда пользователей , на любой кошелек и самый предвзятый вкус: от простых одноразовых пакетиков до самых продвинутых многоразовых устройств. Большинство девайсов похожи характеристиками и возможностями. Перечислить весь предлагаемый ассортимент, практически невозможно. Некоторые из них, отличаются высокой ценой, большей или меньшей производительностью. Другие, просты в использовании, но имеют большие размеры. У каждого свои достоинства и недостатки. Но выбор остается за вами!
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1) Каталитические грелки [Электронный ресурс] Официальный сайт Википедии – Режим доступа: wikipedia.org/wiki/Теплопередача – 15.02.2020
2) Солевые грелки [Электронный ресурс] Знайтовар.ru – Режим доступа: http://www.znaytovar.ru/new381.html – 10.02.2020
3) Резиновые грелки [Электронный ресурс] Студопедия – Режим доступа: http://studopedia.net/5_33737_metodi-i-sredstva-izmereniya-temperaturi.html – 15.02.2020
4) Электрические грелки [Электронный ресурс] Газета Энергетика и промышленность России № 5 (45) май 2004 года – Режим доступа: http://www.eprussia.ru/epr/45/2973.htm – 25.12.2019
5) Термохимические процессы : учебное пособие / А.Г. Коротких; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 97 с. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://portal.tpu.ru/SHARED/k/KOROTKIKH/educational_work/Tab1/Korotkikh_ucheb_pos.pdf – 15.01.2020
6) Контроль и поддержание тепловых параметров человека (измерение теплового потока с поверхности кожи) [Электронный ресурс] Режим доступа: http://library.mephi.ru/data/scientific-sessions/2002/8/645.html – 25.02.2020
7) Тепловое состояние человека, его показатели и критерии оценки [Электронный ресурс] Режим доступа: http://tinref.ru/000_uchebniki/04400proizvodstvo/000_gigiena_odejdi/005.htm – 25.02.2020