IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Создание портативного пылесоса «Патруль чистоты» для здоровой школьной среды

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Уваров К.Е. 1

---

1МОУ Школа №23 г. Черемхово

Перфильева А.Г. 1Лужина Е.А. 1

---

1МОУ Школа №23 г. Черемхово

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Человеку и другим живым существам для дыхания нужен чистый воздух. Загрязнение воздуха угрожает здоровью людей и всей жизни на Земле. Жилище среднестатистического человека накапливает за год 190 кг пыли. Ее состав зависит от дома и региона страны. Эта серая вуаль образована частицами 5000 с лишним материалов, включая чешуйки нашей кожи, перхоть домашних животных, волосы, шерсть, пищу, пыльцу, споры, опилки, волокна, частицы насекомых.

Вдыхание пыли преимущественно может вызывать поражение органов дыхания — бронхит, пневмокониоз (лат. рnеumоn — легкое + conia — пыль) или развитие общих реакций — аллергии и интоксикации. Некоторая пыль (например, асбестовая) обладает канцерогенными свойствами. Неспецифическое действие пыли проявляется в заболеваниях верхних дыхательных путей, слизистой оболочки глаз, кожных покровов. Вдыхание пыли может способствовать развитию пневмонии, туберкулеза, рака легких.

Пылесос - наше главное оружие по борьбе с пылью. Он помогает навести чистоту в доме и сэкономить время на ведение домашнего хозяйства. Современные пылесосы не только очищают пол и предметы быта от пыли и грязи, но и фильтруют, увлажняют и ароматизируют воздух в помещении и таким образом помогают сохранить наше здоровье.

Ученые, исследователи, разработчики и дизайнеры всего мира пытаются изобрести то, что упростит нашу жизнь и сделает её интереснее. К примеру, в магазинах представлен большой выбор пылесосов, но, к сожалению, они работают от электричества, дорогостоящие и большие по объёму, что не всегда подходит для использования детьми в быту.

Это указывает на актуальность темы проекта «Создание портативного пылесоса «Патруль чистоты» для здоровой школьной среды.

Гипотеза проекта: состоит в предположении, что можно самостоятельно изготовить портативный пылесос, который может использовать даже ребёнок.

Цель: разработка модели портативного пылесоса.

Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

Изучить основные характеристики пылесоса, принципы его работы;

Сконструировать модель портативного пылесоса;

Провести сопоставительный анализ модели и апробировать её.

В исследовании были использованы теоретические методы: изучение литературы, обобщение полученной информации, а также эмпирические методы: наблюдение, сравнение, эксперимент.

В ходе работы была создана и апробирована модель портативного пылесоса «Патруль чистоты», компактного, оригинального, прочного, лёгкого, безопасного, удобного в применении.

Работа выполнена в полном объеме и состоит из введения, двух глав, заключения и приложения, в которых указано обоснование выбранной темы, результаты наблюдений, выводы и даны рекомендации по использованию модели портативного пылесоса «Патруль чистоты» для здоровой школьной среды. В «Приложении» представлены рисунки, таблицы, фотографии выполнены в процессе исследования.

Практическая значимость заключается в самостоятельном конструировании портативного пылесоса на основе знания основных характеристик, принципов работы пылесосов промышленного производства.

1.Пылесос: понятие, значение, применение

1.1.Понятие, назначение пылесосов

Что же такое пылесос?

Для того, чтобы узнать значение незнакомого слова, я обратился к словарям.

Пылесос - аппарат для очистки от пыли помещений, одежды, мебели и т.п. посредством всасывания ее струей воздуха. (Современный Толковый словарь Т.Ф. Ефремовой) Машина для удаления пыли посредством засасывания е струй воздуха.

(Словарь С.И.Ожегова) ПЫЛЕСОС, машина для удаления пыли засасыванием ее с воздухом вентилятором и отделением от воздуха в пылесборнике[1,286]

(Большой Энциклопедический словарь) Воздуховсасывающее устройство для уборки помещений, очистки от пыли мебели, одежды, ковров, гардин. Может также использоваться для побелки стен, окраски деревянных и металлических поверхностей, увлажнения воздуха и опрыскивания растений. Впервые пылесос появился в США в 1899. Основными узлами пылесоса являются коллекторный электродвигатель и центробежный вентилятор, вмонтированные в металлический или пластмассовый корпус. Комплектуется гофрированным шлангом с различными насадками.

Пылесосы бывают напольные, ручные, ранцевые, для автомобиля и щетки-пылесосы. Наиболее распространены напольные пылесосы, например, прямоточные (цилиндрические), вихревые (канистровые) и др. Имеются комбинированные пылесосы, с приставками для мытья ковров, мытья и натирки пола, полировки мебели, автомобилей. Потребляемая мощность ручных пылесосов от 150 до 400 вт, напольных — от 400 до 750 вт. Средний срок службы 10—15 лет.

(Большая Советская Энциклопедия) Пылесос — машина для уборки пыли и загрязнений с поверхностей за счет всасывания потоком воздуха. Пыль и загрязнения накапливаются в пылесборнике, из которого они должны регулярно удаляться. Первые пылесосы были изготовлены в США в 1869 году.

Пылесосы можно разделить по назначению на бытовые и промышленные. По подвижности — переносные и стационарные.

1.2.История создания изобретения

Среди тех, кто первым предложил идею пылесоса, называют имя американца Даниэля Хесса в 1860году. Интересно, что прибор Хесса имел не мешок-пылесборник, а две водяные камеры для осаждения пыли. Получается, что «мокрая» разновидность пылесоса была придумана раньше, чем «сухая»! Но в производство эта модель так и не попала (приложение 1)

Следующим стал пылесос Whirlwind («Уирлвинд», или пылесос-шарманка), созданный в 1869 г. Ивом Маккафи из Чикаго. В те времена электричества в привычном нам виде не существовало и в пылесосе Whirlwind вентилятор приводился в движение вращением ручки, одновременно с этим пылесос нужно было толкать.

Успеха в механизации пылесоса в 1901 г. добился англичанин Сесил Бут. Его аппарат «Фырчащий Билли» с бензиновым мотором перевозился по улицам на конной повозке командой из четырех человек, а шланг длиной 30 м заносили в помещения через окна.

Другой американец Мюррей Спенглер работал уборщиком на фабрике и страдал от аллергии на пыль. Прочитав в газетах о триумфальном успехе машины Бута, он задался целью создать ее электрический вариант. В 1907 г. он соорудил неказистое устройство, стержнем которого была палка от швабры, а в качестве пылесборника использовалась наволочка. Но прибор работал!

Идея пылесоса оказалась весьма удачной, и изобретатели разных стран активно взялись за совершенствование прибора.

1.3.Устройство пылесоса: принцип действия

После включения пылесоса начинает работать турбина, откачивающая воздух из корпуса прибора. Благодаря ей на входе создается область пониженного давления, которую называют вакуумом. Так как природа, как правильно подметил Аристотель, не терпит пустоты, свободное пространство заполняется воздухом, вместе с которым в пылесос попадают частицы пыли и более крупного мусора.

Поток воздуха, пройдя по трубе, попадает в пылесборник, где проходит первичную очистку, затем следует черед других фильтров, благодаря которым в комнату возвращается чистая смесь газов. Чтобы иметь представление об особенностях функционирования устройства, достаточно хотя бы один раз увидеть торнадо — природный «пылесос», всасывающий на своем пути абсолютно все. Бытовые искусственные «стихии» — пылесосы циклонного типа (приложение 2, рисунок 1)

Основные детали пылесоса: (приложение 2, рисунок 2)

щетка (разной формы)

трубка ручка

удлинительный шланг

пылесборник (мешок или другая емкость)

фильтры для очистки выходящего воздуха

двигатель.

1.4.Классификация пылесосов

1. Вертикальные пылесосы. Такие модели могут быть оснащены пылесборным отсеком непосредственно на ручке (приложение 3, таблица 1)

2. Встроенные. Система, вмонтированная в стены помещений или пола, которая позволяет собирать пыль в специальные воздуховоды, скрытые под покрытием.

3. Классические. Пылесосы для пыли и сухой домашней уборки. Современные модели выпускаются с мешками для пылесоса, которые могут быть бумажными или из плотной ткани.

4. Моющие пылесосы. Применяются для уборки полов и ковровых покрытий, сбора жидкости, некоторые модели можно применять для мытья окон и кафеля.

5. Музыкальные.

6. Паровые. Небольшие приборы для паровой тщательной очистки ковровых загрязнений и мебели.

7. Промышленные. Проводные модели больших размеров, которые применяются для сухой и влажной уборки больших помещений и оснащены специальными фильтрами для очистки воздуха.

8. Пылесос-робот. Модели нового поколения оснащены колсиками или воздушной подушкой на дне, с помощью которой могут свободно передвигаться без участия пользователя. Такие аккумуляторные пылесосы работают самостоятельно при помощи пульта или внесенной заранее программы уборки.

9. Пылесосы с Аква-фильтрами. Способны эффективно убрать пыль, загрязнения и очистить воздух с помощью водного фильтра для борьбы с аллергенами.

10. Ручные. Беспроводные аккумуляторные пылесосы для уборки автомобилей, имеют дополнительные щетки и узкие насадки.

11. Циклонные пылесосы. Самые популярные на сегодняшний день модели, так как очищаются намного легче и эффективнее. В пылесосах чаще комбинируют разные виды фильтров для лучшей степени очистки.

1.5.Санитарно-гигиенические требования к условиям школьной среды

Для успешности и эффективности обучения школьника, прежде всего необходимо создать благоприятные условия в школе, которые являются важной предпосылкой здорового человека.

На каждом уроке необходимо тщательно соблюдать следующие санитарно-гигиенические требования:

оптимальный воздушный режим,

нормальное освещение,

надлежащий тепловой режим,

соответствие мебели индивидуальным особенностям учащихся,

чередование различных видов учебной деятельности,

чистота и уборка помещения.

2.Практическая часть

2.1.Социологический опрос

В нашей социологическом опросе участвовало 30 респондентов МОУ Школы №23 г. Черемхово (приложение 4, таблица 2)

Из данного опроса можно сделать следующие выводы: что лучше убирать мусор портативным, удобным современным пылесосом. Выбирая пылесос среди множества новинок, мы решили сконструировать портативный пылесос на основе знания основных характеристик, принципов работы пылесосов промышленного производства.

2.2 Этапы работы

В самом начале следует четко определиться с целями, которые должен будет выполнять наш самодельный пылесос. И при необходимости не стоит тратить деньги на брендовый пылесос, а за пару вечеров можно смастерить устройство, по характеристикам не уступающее раскрученному «уборщику».

1 этап. Мозговой штурм по определению цели, задач, темы и содержания проекта.

2 этап. Работа с источниками информации (сбор, анализ, систематизация, обобщение материалов)

3 этап. Создание модели пылесоса

4 этап. Презентация

Автор работы решил собрать портативный пылесос. Все детали, участвующие в модернизации, уже были использованы:

Корпус машинки для удаления катышков с одежды;

Пластиковый стаканчик подходящего размера.

Электромотор.

Выключатель с проводами.

Блок питания или батарейки.

Разъём для блока питания.

Гибкий шланг или трубку.

Инструменты и расходные материалы:

Канцелярский нож.

Паяльник.

Термоклей.

Ножницы.

Колпачок от дезодоранта.

Маркер.

Линейка.

Мелкая капроновая сетка или марля.

Скотч, клейкая лента.

Модель портативного пылесоса обошлась автору в (приложение 9) При изготовлении самоделки следует учесть особенности помещения и некоторые нюансы подборки и крепления отдельных элементов конструкции. Далее приведены полезные рекомендации для сборки пылесоса.

Когда все детали будущей модели и инструменты подготовлены, можно приступать к сборке. Но для начала нужно соблюдать нормы техники безопасности – надеть спецодежду, рабочие перчатки.

2.3 Требования к модели

Небольшой

Невысокий

Оригинальный

Прочный

Удобный

Легкий в применении

Безопасный (приложение 9, таблица 8)

2.4. Алгоритм создания модели портативного пылесоса

«Патруль чистоты»

Шаг 1 – монтаж электросхемы. На крышке просверливаем маленькие отверстия под тумблер и для крепления схемы.

Шаг 2 – крепление тумблера. В результате на внешней стороне крышки должны быть установлен переключатель.

Шаг 3. фиксация фильтра. В днище пластмассового стаканчика вырезаем отверстия по 5 мм по окружности. Фильтр закрепляем.

Шаг 4 – установка всасывающего патрубка - высверливаем в верхней части колпачка крышки отверстие диаметром 5см.

Шаг 5- подключение шланга. Вместо шланга можно использовать сантехническую гофротрубу. Вставляем ее в присоединяющий патрубок, затем включаем агрегат.

Шаг 6 – сборка пылесоса. Тестирование.

В ходе работы была создана и апробирована модель портативного пылесоса «Патруль чистоты», компактного, оригинального, прочного, лёгкого, безопасного, удобного в применении. Себестоимость данной модели составило 87 рублей 50 копеек. Минимум затрат- блестящий результат (приложение 9, таблица 7)

Если вы дорожите здоровьем своих близких, то обратите внимание на наш пылесос «Патруль чистоты»

2.5.Оценка качества уборки помещения портативным пылесосом «Патруль чистоты»

Эксперимент №1 «Мойдодыр»

Оборудование: песок, опилки или карандашная стружка, мелкие обрывки бумаги, грунт почвы, меловая пыль (приложение 5, таблица3, фото отчет)

Цель: проверки и оценка качества сухой и влажной уборки помещения.

Созданный искусственный мусор: песок, опилки, и карандашная стружка, меловая пыль, грунт почвы, обрывки бумаги, нанесли на небольшой участок школьного пола (приложение 5, таблица 3)

Вывод: комбинированная уборка со спрей - методом - самая лучшая по качеству, сухая уборка менее эффективна.

Эксперимент №2 «Чистюля»

Для этого опыта нам понадобиться шерсть домашнего животного, волос человека и прядь шерстяных ниток (приложение 6, таблица 4, фото отчет)

Оборудование: портативный пылесос «Патруль чистоты», промышленный пылесос

Цель: проверка и оценка качества уборки портативным «Патруль чистоты» и промышленным пылесосами.

На тканевую поверхность разместили шерсть домашнего животного, волос человека и прядь шерстяных ниток и провели исследование.

Вывод: созданная модель портативного пылесоса «Патруль чистоты» не уступает по качеству уборки промышленного пылесоса.

Эксперимент № 3 «Шумомер»

Оборудование: несколько моделей промышленных пылесосов, модель портативного пылесоса «Патруль чистоты», и смартфон с мобильным приложением шумомер (приложение 7, таблица 5)

Цель: измерить уровень громкости разных моделей пылесосов.

Вывод: низкий показатель звука оказался у модели портативного пылесоса «Патруль чистоты», который обеспечивает комфортную школьную среду на уроке.

Эксперимент № 3 «Силач»

Оборудование: несколько моделей промышленных пылесосов, модель портативного пылесоса «Патруль чистоты», и весы(приложение 8, таблица6, фотоотчет)

Цель: измерить вес разных моделей пылесосов.

Вывод: самый легкий по весу оказалась модель портативного пылесоса «Патруль чистоты».

Заключение

Закончив своё исследование, автором- инженером была проанализирована работа по созданию портативного пылесоса «Патруль чистоты»:

работа выполнена в полном объеме;

задачи решены;

цель достигнута.

Несмотря на незначительные габариты мощности портативного пылесоса «Патруль чистоты» не уступает промышленным, брендовым пылесосам по качеству уборки и по уровню шума.

Наш пылесос – это удивительное изобретение, которое служит для создания чистоты в среде обитания человека. Демонстрация портативного пылесоса прошла на школьном уровне успешно. «Патруль чистоты» не оставил равнодушных ни детей, ни взрослых. Данная модель получила положительные отзывы.

Таким образом, наша гипотеза нашла своё подтверждение.

Список источников

Большая советская энциклопедия М.: АГАР, 2002г.

Детский журнал «Мистер Самоделкин» №7,2012 г.

Детский журнал «Сделай своими руками» № 5,2008г.

Ожегов С. И. , Шведова Н. Ю. Толковый словарь русского языка, М: ИТИ,2008 г

Ефремова Т. Ф. "Современный толковый словарь русского языка, М.:АСТ, 2010г.

Померанцев Л.В. Юный техник – конструктор, 2001

Экология в быту: простые решения: http://genyborka.ru/3512

Я познаю мир «Инженерное дело» Как сделать фильтр для пылесоса своими руками- М.:«Издательство Дом «НИКС»,2015г.

Приложение 1

Первый электрический пылесос М. Спенглера (1907г., США)

Приложение 2

Устройство пылесоса

Рисунок 1

Главные элементы пылесоса

Рисунок 2.

Приложение 3

Сравнительная таблица пылесосов XIX и XXI вв.

Таблица 1

Приложение 4

Социологический опрос

Таблица 2.

Из данного опроса можно сделать следующие выводы: что школьнику лучше убирать мусор портативным, удобным современным пылесосом. Выбирая пылесос среди множества новинок, мы решили сконструировать портативный пылесос на основе знания основных характеристик, принципов работы пылесосов.

Приложение 5

Оценка качества уборки помещения портативным пылесосом

«Патруль чистоты»

Эксперимент №1 «Мойдодыр»

Таблица 3

Фототчет ( Сухая уборка)

Приложение 6

Оценка качества уборки помещения

портативным пылесосом «Патруль чистоты»

Эксперимент №2 «Чистюля»

Таблица 4

Фотоотчет

Приложение 7

Эксперимент №3 «Шумомер»

Таблица 5

Таким образом, низкий показатель звука оказался у модели портативного пылесоса «Патруль чистоты», который обеспечивает комфортную школьную среду на уроке.

Приложение 8

Эксперимент №4 «Силач»

Таблицы 6

Приложение 9

Себестоимость портативного пылесоса «Патруль чистоты»

Таблица 7

Минимум затрат, блестящий результат.

Приложение 10

Эскиз модели портативного пылесоса

Таблица 8 требований к модели

Созданная модель портативного пылесоса «Патруль чистоты» соответствует заявленным требованиям.

Приложение 11

Этапы работы (видеоотчет)

Приложение 12

Рекомендации по использованию портативного пылесоса «Патруль чистоты» для здоровой школьной среды.

Уборка должна проводиться сухим или комбинированным способом с помощью портативного пылесоса.

Перед началом уборки уберите острые предметы, чтобы не допустить повреждения устройства.

Внимание! Всегда используйте пылесос только с установленными в пылесборнике фильтром. Проверяйте правильность установки фильтра.

Эффективный сбор мусора и пыли возможен только с чистым фильтром и пустым пылесборником.

Непрерывное время работы пылесоса составляет не более 10-15 минут. Более продолжительное время работы может привести к снижению заряда аккумуляторной батареи.

Между рабочими циклами делайте перерыв не менее 1-2 минуты с целью охлаждения устройства.

Поддерживайте чистоту в помещении, содержите свое рабочее место в порядке и тогда вы будете ЗДОРОВЫ!