Историята на хвърчилото, най-простият летателен апарат, създаден от човека, датира от повече от 2 хиляди години. Първите копия се появяват в Китай, където е изобретена хартията. Те били под формата на пеперуди, птици, бръмбари, човешки фигури, но най-често под формата на традиционния китайски дракон.
Популярна играчка помогна на хората да овладеят небето
Драконовата змия в древен Китай е била доста сложна структура от 20-30 конични хартиени пръстена, частично вмъкнати един в друг и образуващи змийско тяло, извиващо се в полет с четири крака, крила на прилеп и рогата глава с оголени зъби.
Създаден да лети
Вятърът проникна в кухото тяло и го наду, поддържайки го във въздуха. Понякога, вместо конуси, дизайнът на скелета на дракона включваше кръгли дискове, свързани с въжета. Всеки диск беше пресечен от бамбукова лента, в края на която бяха прикрепени големи пера. За да се засили ефектът, е измислена „змийска музика“ с помощта на тръстикови тръби, напомнящи виенето на вятъра в комина. Към змиите често били прикрепени железни остриета, които вибрирали от вятъра, а летящите чудовища издавали още по-странни звуци. Към устата на дракона беше прикрепена връв, а за красота на опашката бяха прикрепени дълги копринени панделки. Особено добри бяха змиите с фойерверки или фенери. Хвърчилата също имаха голяма повдигаща сила и хората летяха на тях за забавление. Всички тези традиции обаче са запазени в Поднебесната империя и до днес.
От Китай скитащи будистки монаси донесоха хвърчила в други азиатски страни. Те се вкорениха особено в Япония, където установиха производството на хартия с отлично качество, бамбук и ленени конци. Тук змиите са се превърнали в емблематични „играчки“. Всяка година в Деня на детето японците провеждат фестивал със змии. Родителите изписват името на сина си на хвърчило, украсено с образа на легендарния воин Ушивакамару, и го пускат заедно с всички останали. Смята се за добра поличба, ако вашето хвърчило се издигне в небето по-високо от останалите. Самите момчета предпочитат друг вид забавление - да прережат нишката на хвърчилото на противника си с нишката на своето хвърчило, тоест да го победят.
В Европа и САЩ подемната сила на хвърчилата започва да се използва активно през Просвещението, през 18 век. За научни цели англичанинът Уилсън пръв вдигнал термометър във въздуха, а Бенджамин Франклин с помощта на „дракони“ доказал електрическата природа на мълнията. Руският гений Михаил Ломоносов също използва хвърчила за изследване на атмосферното електричество.
Прототипи на дронове
Хвърчилата проправиха пътя на аеронавтиката. През 90-те години на 19 век ученият Лорънс Харгрейв изобретява първото хвърчило в кутия, чиито летящи качества са много по-високи от тези на обикновените хвърчила с плоска опашка. Дизайнът му беше толкова стабилен, че не изискваше опашка. Hargrav извърши първия полет на конструкция от четири „кутии“ с обща площ от 22 квадратни метра. Тази технология стана основата за първия самолет-биплан, създаден от братя Райт, Блерио, Воазен и Сантос-Дю-монт.
През 1902 г. руският офицер Сергей Улянин създава специално хвърчило за армията с шарнирни крила, които автоматично увеличават площта на хвърчилото, когато вятърът отслабва. По време на Руско-японската война нашата армия имаше змийски части, създадени за наблюдение на действията на противника. Идеята се оказва полезна по време на Първата световна война, когато наред с привързаните балони за наблюдение започват да се използват и кутийни хвърчила. Наблюдатели, седящи в гондоли, наблюдаваха местоположението на врага и предаваха информация по телефона, насочвайки артилерийския огън. Змиите бяха по-безопасни - не се стреляха толкова лесно, колкото топките. Когато падна в една от кутиите, змията не падна като камък, а плавно се спусна, губейки повдигане, а човекът, слизащ от 800 метра височина, остана жив.
В днешно време пускането на хвърчила е просто детско забавление и спорт. Състезанията се провеждат в три категории. Първо се извършват прецизни полети, когато носителят трябва да използва своя модел, за да демонстрира необходимите фигури във въздуха. Змиите рисуват осмици, квадрати и диаманти в небето. След това има свободни полети, когато пилотите нанизват акробатични маневри един върху друг, включително такива, които са измислили. Това е последвано от въздушен балет на музика. В този случай се вземат предвид хореографията, синхронизацията, темпото и яснотата на изпълнение на фигурите.
О. БУЛАНОВА
Хвърчилата са изобретени в Китай още преди историците да започнат да пишат своите хроники. Китайците започнали да правят първите хвърчила от бамбук и листа от растения. След изобретяването на коприната през 2600 г. пр.н.е. Китайците започнали да правят хвърчила от бамбук и коприна.
Китайските ръкописи разказват за хвърчила във формата на птици, риби, пеперуди, бръмбари и човешки фигури, които са боядисани в най-ярки цветове.
Най-често срещаният вид китайска змия беше драконът, фантастична крилата змия. Огромен дракон, издигнат във въздуха, беше символ на свръхестествени сили.
В китайския фолклор има много истории за пускане на хвърчила както за удоволствие, така и за работа. Използвани са най-често за военни цели. Освен това китайците използвали хвърчила, за да измерват разстоянието между армията си и стените на замъка на врага.
Казват, че командирът Хан Син, опитвайки се да спаси императора, пуснал хвърчило от лагера си и с помощта на дължината на въжето определил точното разстояние до стената на обсадената столица, благодарение на което успял да създаде тунел.
Също така, с помощта на хвърчила, скаути и наблюдатели бяха издигнати в небето.
Има легенда, че през 202 г. пр.н.е. Генерал Хуан Тенг и неговата армия са обкръжени от противници и са застрашени от пълно унищожение. Говори се, че случаен порив на вятъра отвял шапката на генерала от главата му и тогава му хрумнала идеята да създаде голям брой хвърчила, оборудвани със звукови устройства.
Според китайските хроники китайският император Лю Банг, обсаден в столицата си, ги изстрелва над бунтовническия лагер. Уж невидими през нощта, змиите, оборудвани със свирки, издаваха ужасни звуци, деморализирайки вражеските войници.
В дълбочина на нощта тези хвърчила прелетяха точно над главите на вражеската армия, която, като чу мистериозен вой в небето, се паникьоса и избяга.
Въпреки това в Югоизточна Азия и Нова Зеландия устройство, което може да се носи във въздуха, очевидно е изобретено независимо от Китай. Правеше се от палмови листа и се използваше за риболов, закачайки куки на конец, носещ се над водата. В допълнение, той е бил използван от селяните като градинско плашило.
Не трябва да забравяме и религиозното значение на хвърчилата: в повечето култури на Далечния изток нишка, простираща се в небето, служи като символ на връзката с боговете на въздуха и душите на предците. В Тайланд е проектиран да прогони мусонните дъждове.
През 7 век Хвърчилото долетя до Япония. Може би те са били донесени в страната от будистки мисионери в древни времена, около 618-907 г.
В Япония хвърчилата придобиха популярност; започнаха да им придават формата на жерав, риба и костенурка. Хвърчилата започнаха да се появяват под формата на цветно изрисувани платна.
В древните японски рисунки можете да намерите и изображения на хвърчила, които значително се различават по форма от китайските.
Хвърчилата в тази страна служеха като свързващо звено между човека и боговете. Пускали хвърчила, за да плашат злите сили, да предпазват от нещастия и да осигуряват добра реколта и здраве.
Историите за това как тези устройства са вдигнали „крекери“, строителни материали и дори хора във въздуха са многобройни. Например самураят Тамемото и неговият син са били заточени на остров Хачиджо. Този японски Дедал построи гигантско хвърчило, на което синът му успя да отлети от острова.
Сюжетът изглежда приказен, но исторически са засвидетелствани змиите „Ван-Ван” с размах на крилете 24 м и дължина на опашката 146 м. Такъв колос с тегло около 3 тона може лесно да вдигне човек във въздуха.
В Индия битките с хвърчила придобиха популярност; те все още привличат огромни тълпи от зрители по време на празника Макар Санкранти.
Хвърчилата станаха широко разпространени в Корея. Първоначално използването им е било чисто религиозно, а след това пускането на хвърчила се е превърнало в завладяваща форма на занимание и зрелище.
В Малайзия хвърчилата също бяха популярни. Типично малайско хвърчило има формата на криволинеен, симетричен триъгълник. Рамката му се състои от три пресичащи се пръчки, покритието е от груб плат.
В Европа, разбира се, също имаха представа за повдигащата сила на вятъра. Със сигурност на гръцките моряци неведнъж са им късани платната и са се развявали във въздуха, докато на римските простотии им е отвявала шапката от порив и тя е хвърчала нагоре на връвта.
За създаването на хвърчило не се изисква специална изобретателност. И все пак фактът остава: единственото нещо, което Западът е измислил, е „дракон“ (гръцката дума за змия).
Така че от около 100 г. сл. Хр. наречено римско кавалерийско знаме във формата на съвременна мрежа за пеперуди, само че по-дълго. „Драконът“ се издуваше от вятъра (показвайки посоката му на стрелците), извиваше се и плашеше врага със свирката си. Плавната цилиндрична опашка на ветропоказателя, изработена от плат, който се извиваше като тяло на дракон, придаваше на ездачите самочувствие и създаваше заплашителен вид, който всяваше страх у врага.
Флюгерите също указваха на стрелците посоката и силата на вятъра. Но късият вал не е нишка, която върви нагоре. В сравнение с ориенталските шедьоври, идеята за "дракон" трябва да се счита за много светска.
Като цяло според европейските традиции изобретяването на хвърчилата се приписва на гръцкия математик Арцитас от Тарент, който около 400 г. пр.н.е. проектира дървена птица въз основа на изследване на летенето на птици. Смята се, че той е бил вдъхновен от вида на китайска птица хвърчило.
Интересни са древните сведения за първите практически приложения на хвърчилата, едно от тях гласи, че през 9 век. Твърди се, че византийците вдигнали на хвърчило воин, който от височина хвърлил запалителни вещества във вражеския лагер.
През 906 г. киевският княз Олег използва хвърчила при превземането на Константинопол. Хрониката разказва, че във въздуха над врага се появили „коне и хора, направени от хартия, въоръжени и позлатени“.
А през 1066 г. Уилям Завоевателя използва хвърчила за военна сигнализация по време на завладяването на Англия. Но, за съжаление, не са запазени данни за формата на древните европейски хвърчила, техните структурни и летателни свойства.
Неспокойният Марко Поло, който се завърна от Китай през 1295 г., запозна своите сънародници с реещото се хвърчило. Харесах играчката, но не стана популярна. Първата (незавършена) европейска рисунка на хвърчило тип „тайландска кобра“ датира от 1326 г.
През 1405 г. се появява първото правилно описание на хвърчило - в трактат за военна технология. А на картина от 1618 г., изобразяваща живота в холандския град Миделбург, виждаме момчета да пускат хвърчила с формата на диамант, която ни е позната днес.
Но едва през 17 век. хвърчилата станаха често срещани в Европа. В началото на 18в. хобито пускане на хвърчила вече беше изключително популярно. Хвърчилата са били използвани в хипнотизиращи спектакли и различни шоу програми, а не само като безобидна играчка за деца.
Така в Европа този предмет не е придобил нито мистично, нито религиозно значение. Но придобих научни знания, макар и не веднага. През 1749 г. шотландският метеоролог Александър Уилсън издигнал термометър до надморска височина от 3000 фута.
Три години по-късно Бенджамин Франклин провежда известен експеримент с електричество във Филаделфия: по време на гръмотевична буря той пуска хвърчило с прикрепено към него парче тел. Всичко веднага се намокри от дъжда. Резултат: металният ключ в ръцете на Франклин искри. След като открива електрическата природа на мълнията с помощта на хвърчило, Франклин изобретява гръмоотвода.
Хвърчилата са използвани за изследване на атмосферното електричество от великия руски учен Михаил Ломоносов и английския физик Исак Нютон.
Нютон, когато беше още ученик, проведе няколко практически незаписани експеримента относно най-икономичната форма на хвърчило.
През 1826 г. Джордж Покок патентова каруца, задвижвана от хвърчило: тя достига скорост до 30 км/ч, а Покок плаши селяните, като обикаля покрайнините на Бристол с каруца без коне.
През 1847 г., когато пресичат Ниагарския водопад, първото въже е хвърлено от бряг на бряг (250 м) с помощта на хвърчило.
Възникват много други идеи: например използването на хвърчила за спасяване на хора от потъващ кораб. Изследователите са правили много експерименти, свързани с повдигането на всякакви товари, както и на хора. От 1894 г. хвърчилата систематично се използват за изследване на горните слоеве на атмосферата.
Австралийският учен Лорънс Харгрейв направи значителни подобрения на хвърчилото през 90-те години. XIX век През 1893 г. Харгрейв създава хвърчило под формата на кутия без дъно. Това беше първото фундаментално подобрение в дизайна от древни времена.
Летящите кутии на Харгрейв бяха не само голям тласък за развитието на „змийския” бизнес, но и несъмнено помогнаха при проектирането на първия самолет.
Но скоро започна ерата на самолетите и змиите бяха забравени. Въпреки че по време на двете световни войни те са били използвани - на подводници за подобряване на видимостта и в спасителни комплекти на пилоти за повдигане на радиоантената.
Хвърчилото е широко използвано в метеорологичните обсерватории в Германия, Франция и Япония. 3май се издигна до много голяма височина.
Например в обсерваторията Линдерберг (Германия) те постигнаха издигане на хвърчило от повече от 7000 m.
Първата радиокомуникация през Атлантическия океан е осъществена с помощта на кутия хвърчило. Италианският инженер Г. Маркони пусна през 1901 г. на остров Ню Фаундлейн голямо хвърчило, което летеше върху тел, която служи като приемна антена.
В началото на 20в. Работата по змиите е продължена от капитана на френската армия Сакони. Той създава още по-усъвършенстван дизайн на хвърчило, който е един от най-добрите и до днес.
Новият живот на хвърчилото започва през 50-те години, когато Франсис Рогало изобретява дизайн без решетки - вятърът го държеше разпръснат във въздуха. Това беше парапланер, който разми границата между парашут, делтапланер и хвърчило.
Можете да зададете въпроса какво е това? Най-простият дизайн, летящ на нишка във вятъра? Триъгълник от цветна хартия, върху който Мери Попинз кацна върху главите на децата си? Но обикновена играчка за нас, като хвърчило, не е толкова проста, колкото може да изглежда на пръв поглед.
Историята на хвърчилата датира от времето на древен Китай. Там той беше наречен змия, тъй като на Празника на дракона, който се проведе на 9 септември, огромни тела, направени от хартия, които имаха змийска глава в края, бяха пуснати в небето. Започвайки от втори век, тази традиция не е забравена и днес.
В древните хроники на славяните и византийците има различни препратки към приликите на хвърчилата. Само че приличаше повече на военно оборудване, отколкото на играчки. За да обърка врага или просто да го изплаши, княз Олег използва „коне и хора, направени от хартия, въоръжени и позлатени“. И по време на превземането на Англия Уилям Завоевателя през 1066 г. използва хвърчила за специални военни сигнали.
В този момент историята замлъкна и змиите се превърнаха в просто забавление, което беше далеч от науката. Все още обаче не е летял такъв самолет, който да е построен без закона на аеродинамиката. И именно тази играчка помогна да се открие такъв закон.
Преди това бяха известни само няколко вида хвърчила: едноплоскостни, т.е. тези с опашка, и съставни, които са свързани в гъвкава система. Известният математик Л. Ойлер казва през 1756 г., че хвърчилото е детска играчка, която се подценява от учените, но ви кара да се замислите сериозно за себе си. Постиженията на Икар и Дедал се опитват да повторят 140 години по-късно от немския инженер Лилиентал и австриеца Харграв. Харгрейв изстреля човек във въздуха за първи път с помощта на това устройство и не спря дотук. Резултатът беше хвърчило с формата на кутия, което не изискваше опашка за стабилност по време на полет. Такива летящи кутии, които Харгрейв измисли, прокараха концепцията за аеродинамика и помогнаха за създаването на първия самолет и станаха третият възможен дизайн - многопланов.
Михаил Василиевич, пазител на нашата наука, също не подмина хвърчилото. Играе си и с играчка. Ломоносов изучава природата на мълнията и горните слоеве на атмосферата с негова помощ. Михаил Василиевич използва хвърчило като водач на 26 юни 1753 г., пускайки го на връв по време на гръмотевична буря. Само този експеримент почти отне живота му, но стана успешен, тъй като ученият получи разряд на статично електричество.
Кутийните хвърчила бяха постоянно модифицирани от военен персонал и инженери, включително по време на избухването на Първата световна война. По време на техническия прогрес това изобретение служи не само за мирни цели. Змиите са били използвани по време на военни операции за защита. Малки балони, както и хвърчила, бяха издигнати над особено важни военни съоръжения на около 3000 метра, за да могат телените им въжета да свалят вражески самолети.
Това изобретение дори има свой собствен празник, който се нарича „Ден на хвърчилото“.
Общинска държавна институция, образователен отдел на администрацията на градския окръг Нефтекамск, Република Башкортостан
Общинска образователна бюджетна институция
средно училище No8
градски район град Нефтекамск
Република Башкортостан
Историческа изследователска работа
"Хвърчило:
детска игра или практическа аеронавтика?
Изпълнител: Винокуров Антон 7А клас
МОБУ средно училище № 8
Ръководител: Насипова Г.У.
Учител по физика.
Нефтекамск, 2014 г
Съдържание
Въведение …………………………………………………………………… .3-5
История на хвърчилото ………………………………………………. .6-8
Класификация (видове) хвърчила ………………………… …9-15
16-19
Заключение …………………………………………………………………..20
Библиография …………………………………………………………21
Въведение
От ранна детска възраст знаем какво е хвърчило: как да го пускаме и как да го управляваме. Свикнали сме с неговата форма и колоритност, но замисляли ли сте се кога и защо са измислени змиите? За какво са били използвани и защо летят? Знаете ли, че хвърчилото без преувеличение може да се нарече основният принцип на всички летателни машини и че аеродинамиката на крилото на самолета се основава на аеродинамиката на хвърчилото? Основната характеристика на хвърчилото е неговата простота. Лесно се прави и използва, но какъв опит натрупва детето, играейки с хвърчило! Освен това интересът към змиите не намалява с възрастта на човека. През годините, откакто се появи първото хвърчило, те придобиха нов облик и сега се появи ново поколение хвърчила - хвърчила. Кайтсърфът и кайтсърфът отдавна са популярни сред любителите на екстремните спортове.
Хвърчила - това е цял свят с различни аспекти, светът на творчеството, светът на науката, светът на изкуството. Всеки знае от ранна детска възраст какво е това
хвърчило: как да го лети и как да го управлява. Тяхната форма и цвят са удивителни, но замисляли ли сте се кога и защо са измислени змиите? След като проучихме историята на хвърчилата, научаваме, че хвърчилата са били използвани в научни изследвания, в метеорологията за изследване на горните слоеве на атмосферата и въздушна фотография, за пускане на товари. Хвърчилата играят активна роля в авиомоделизма, сигнализацията, а именно в ориентирането, развлеченията и спортните игри.
Германската компания SkySails използва хвърчила като допълнителен източник на енергия за товарни кораби, като за първи път го тества през януари 2008 г. на MS BelugaSkysails. Тестовете на този 55-метров кораб показват, че при благоприятни условия разходът на гориво намалява с 30%.
Без преувеличение хвърчилото може да се нарече основният принцип на всички летящи машини.
Темата на моята работа е „Летене на хвърчила: детско забавление или практическа аеронавтика?“
Какво е аеронавтика? Аеронавтика (aeronautics) е името на изкуството да се издигаш във въздуха с помощта на известни устройства и да се движиш в определена посока.
Уместността на избраната от мен тема е очевидна. От една страна, това е детско забавление, което изисква много въображение и помага за разширяване на кръгозора. От друга страна, проектирането и пускането на хвърчила за хора, които не гледат на това като на вълнуващо занимание, прави възможно разбирането на основните принципи на полета на всички самолети заедно. Изучаване на законите на физиката и аеродинамиката, както и тяхното практическо приложение.
Първите споменавания на хвърчила датират от 2 век пр.н.е., в Китай (т.нар. драконово хвърчило).
Дълго време змиите не намериха практическа употреба. От втората половина на 18 век. те започват да се използват широко в научните изследвания на атмосферата. През 1749 г. А. Уилсън използва хвърчило за измерване на температурата на въздуха на височина. През 1752 г. Б. Франклин провежда експеримент, при който с помощта на хвърчило открива електрическата природа на мълнията и впоследствие, благодарение на получените резултати, изобретява гръмоотвод. М.В. Ломоносов провежда подобни експерименти и независимо от Франклин стига до същите резултати.
Изследователска тема : Пускане на хвърчила: детска игра или практична аеронавтика?
Цел на изследването : Определете факторите, влияещи върху изстрелването и полета на хвърчило.
Обект на изследване : Модел на хвърчилото, терен и метеорологични условия, влияещи върху полета на хвърчилото.
Предмет на изследване : Качествени характеристики на полета с хвърчила.
Изследователска хипотеза : С помощта на импровизирани средства можете да създадете самолет, по-тежък от въздуха.
Задачи:
Изучаване на историята на хвърчилата;
Разглеждане на видове хвърчила;
Изучаване на принципите на летене с хвърчила.
Изследователски методи : работа с научна литература, интернет ресурси, подбор на илюстративен материал, неговото проектиране, проучване, провеждане на тестови полети с модели на хвърчила.
История на хвърчилото
Хвърчилата са сред най-старите летателни машини, по-тежки от въздуха, изобретени от хората. Невъзможно е да се каже със сигурност кой и кога е изобретил хвърчилото и кога за първи път са се издигнали във въздуха. Древногръцките източници твърдят, че това се е случило през 4 век пр. н. е., а честта на изобретението им принадлежи на Архит от Тарент. Но едно нещо се знае със сигурност - през 4 век пр. н. е. хвърчилата са били широко разпространени в Китай. Смята се, че първите китайски хвърчила са направени от дърво. Изградени са във формата на риби, птици, бръмбари и боядисани в различни цветове. Най-разпространената фигура била тази на змия – дракон. Вероятно оттук идва името „хвърчило“.
Те бързо се разпространяват в цяла Източна Азия. Те започнаха да се използват за решаване на военни проблеми. Съществува легенда, че през 202 г. пр. н. е. генерал Хуанг Тенг и неговата армия са били обградени от противници и са били застрашени от пълно унищожение. Говори се, че случаен порив на вятъра отвял шапката на генерала от главата му и тогава му хрумнала идеята да създаде голям брой хвърчила, оборудвани с дрънкалки и тръби. Врагът избяга уплашен от бойното поле сред вой и оглушителни трясъци. Интересни са древните записи за първите практически приложения на хвърчилата. Една от тях гласи, че през 9в. Твърди се, че византийците вдигнали на хвърчило воин, който от височина хвърлил запалителни вещества във вражеския лагер. Също през 559 г. е документиран мъж, който пуска хвърчило в кралство Северен Вей.
В Рус през 906 г. княз Олег, по време на обсадата на Константинопол, използва хвърчило, за да сплаши врага. А през 1066 г. Уилям Завоевателя използва хвърчила за военна сигнализация по време на завладяването на Англия. Но, за съжаление, не са запазени данни за формата на древните европейски хвърчила, техните структурни и летателни свойства. Дълго време европейските учени подценяваха значението на хвърчилото за науката. Едва от средата на 18в. Хвърчилото започва да се използва в научната работа. През 1749 г. А. Уилсън (Англия) използва хвърчило, за да вдигне термометър, за да определи температурата на въздуха на височина. През 1752 г. физикът У. Франклин използва хвърчило, за да изследва мълнията. След като открива електрическата природа на мълнията с помощта на хвърчило, Франклин изобретява гръмоотвода.
Хвърчилата са използвани за изследване на атмосферното електричество от великия руски учен М. В. Ломоносов и английския физик И. Нютон. През 1804 г., благодарение на едно хвърчило, сър Дж. Кейл успява да формулира основните закони на аеродинамиката. Първият пилотиран полет на хвърчило е извършен през 1825 г. Това направи английският учен Д. Покок, който издигна дъщеря си Марта на змия на височина няколко десетки метра. През 1873 г. A.F. Можайски се качи на хвърчило, теглено от три коня. От 1894 г. хвърчилата систематично се използват за изследване на горните слоеве на атмосферата. През 1895 г. първата станция за змии е създадена във Вашингтонското метеорологично бюро. През 1896 г. в Бостънската обсерватория е достигната височина на повдигане на хвърчило от 2000 м, а през 1900 г. хвърчилото е издигнато там на височина 4600 м. През 1897 г. в Русия започва работа с хвърчила. Те са проведени в Павловската магнитна метеорологична обсерватория, където през 1902 г. е открит специален змийски отдел.
Хвърчилото е широко използвано в метеорологичните обсерватории в Германия, Франция и Япония. 3май се издигна до много голяма височина. Например в обсерваторията Линдерберг (Германия) те постигнаха повдигане на хвърчило от повече от 7000 м. Първата радиокомуникация през Атлантическия океан беше установена с помощта на хвърчило във формата на кутия. Италианският инженер Г. Маркони пусна голямо хвърчило на остров Ню Фаунден през 1901 г., което летя върху тел, която служи като приемна антена. През 1902 г. на крайцера „Лейтенант Илин“ са проведени успешни експерименти за издигане на наблюдател на височина до 300 метра с помощта на влак от хвърчила. В този случай са използвани змии с форма на кутия, чиито проекти са разработени от L. Харграв през 1892 г. През 1905-1910 г. руската армия е въоръжена с хвърчило с оригинален дизайн, създадено от Сергей Улянин. Цели взводове от змийски кораби са били част както от сухопътни, така и от военноморски части, включително Черноморския флот.По време на Първата световна война войските на различни страни и особено Германия използват привързани балони за наблюдателни постове, чиято височина на повдигане в зависимост от битката условия, достигнали 2000 м. Те позволяват да се наблюдава позицията на противника дълбоко във фронта и да се насочва артилерийски огън чрез телефонни комуникации. Когато вятърът ставаше твърде силен, вместо балони се използваха кутийни хвърчила. В зависимост от силата на вятъра влакът се съставял от 5-10 големи хвърчила във формата на кутия, които се закрепвали на кабел на известно разстояние едно от друго на дълги жици. На кабела беше вързан кош за наблюдател. При силен, но сравнително равномерен вятър наблюдателят се издигна в кошница на височина до 800 м. Този метод на наблюдение имаше предимството, че позволи да се приближи до напредналите позиции на врага. Хвърчилата не се стреляха толкова лесно, колкото балоните с горещ въздух, които представляваха много голяма цел. В допълнение, повредата на отделно хвърчило повлия на височината на изкачване на наблюдателя, но не го накара да падне.
По време на Първата световна война хвърчилата са използвани и за защита на важни военни съоръжения от атака на вражески самолети чрез изграждане на бариери, състоящи се от малки завързани балони и хвърчила, които се издигат на височина от 3000 м. От балоните и хвърчилата се спускат телени въжета, които са създадени за самолета, врагът е в голяма опасност.
В днешно време изграждането на хвърчила е вълнуващо занимание; създаването и пускането им не е загубило и няма да загуби значението си. Теоретичната мисъл на изобретателите в много страни поражда все повече и повече нови дизайни на хвърчила: плоски и с форма на кутия. Надуваема и ротационна. Сред хвърчилата, които ще срещнете, няма две еднакви - всички те се различават един от друг по външен вид, летателни характеристики или технология на производство.
Класификация на хвърчилата
Класификацията на хвърчилата не е точно определена. Хвърчилата могат да бъдат големи или не много големи. Има много голямо разнообразие от форми на хвърчила. Древните змии са правени с помощта на дървени рамки и листове коприна или хартия, опънати върху тях. Почти всички съвременни хвърчила са направени от пластмаси от въглеродни влакна и синтетични тъкани.
Плоските хвърчила се разделят на два вида според аеродинамичния им дизайн:
Плоски - плоски хвърчила. Най-старата форма на пускане на хвърчила. И най-простият. Те фигуративно представляват плоска плоча с правоъгълна или друга форма (звезда, триъгълник под формата на проекция на птица и т.н.), към която е вързан парапет с помощта на юзда.
Bowed е категория хвърчила, които изглеждат много подобни на плоските хвърчила от земята. Въпреки това, този тип хвърчило е по-нататъшно развитие на плоските хвърчила по отношение на стабилността. За да осигурят стабилност, тези змии имат извивка или извивка по надлъжната ос, която, така да се каже, повдига краищата на крилото и създава V-образно крило. Това решение осигурява значителна граница на стабилност. Уилям Еди патентова този дизайн на хвърчило през 1900 г.
Във форма: плоските змии в план могат да бъдат направени във всякакви форми, от квадрат до въображението на художника. Нека разгледаме основните:
Правоъгълното хвърчило е най-разпространеният учебникарски пример за хвърчило, но не е много стабилно в сравнение с по-големите си братовчеди. Змията има три ленти: две от тях служат като диагонали ("кръст"), а третата е отгоре и закрепва диагоналите. По контура на бъдещото хвърчило се изтегля здрава нишка, свързваща всички ъгли, и се залепва калъф от хартия или плат. Хвърчилото трябва да бъде оборудвано с дълга и доста тежка опашка, за да му осигури стабилност по време на полет. Змии с подобен дизайн бяха често срещани в Япония; изображения на дракони бяха нанесени върху правоъгълното платно.
Диамант (извит диамант) –с форма на диамантзмия. Рамката е направена под формата на пресичащи се летви. Принадлежи към преклонената категория. Има много схеми за вдлъбнато хвърчило, като например използване на централен кръст, където напречните тояги вървят под ъгъл, или опъване на тетива на напречна тояга, което придава на напречната тояга извивка, подобна на лък. С голяма v-образна форма такова хвърчило не се нуждае от опашка, но със значително увеличаване на v-образната форма хвърчилото губи повдигаща сила. Юздата най-често се завързва за надлъжната релса на две места.
Делта (делта, извита делта) е змия, в план наподобяваща делтово крило. Рамката е малко по-сложна, тъй като изисква най-малко три ламели, които са здраво фиксирани под формата на триъгълник (две конзолни и една напречна). Особеността на дизайна е, че по време на полет налягането на вятъра огъва конзолните ламели и хвърчилото придобива v-образна форма. Допълнителна стабилност придава и куполообразната структура на облицовката. Освен това, колкото по-силен е вятърът, толкова по-стабилно се държи хвърчилото. Моделите на спортно контролирани хвърчила получиха тази форма. Възможността за контрол се постига с помощта на двуслойна схема. Пилотът държи двете релси в ръцете си. Чрез промяна на напрежението на релсите се постига контролиран полет.
Рокаку - Тази шестоъгълна японска змия (откъдето идва и името ѝ) е родом от централния японски регион Ниигата на брега на Японско море. Има централна релса и две напречни. На напречните ламели е дадена извита форма (извита форма), поради което змиите тип rokkaku са много стабилни дори без опашки. Това е много често срещана форма на хвърчило, тъй като е лесно да се направи.
Бермуди (Бермуди) - хвърчилото обикновено е с шестоъгълна форма, но може да има формата на осмоъгълник и дори по-многостранна фигура. Дизайнът се състои от няколко плоски летви, пресичащи се в центъра. Тетивата е опъната по периметъра на ламелите, придавайки твърдост на конструкцията. Платното вече е опънато между летвите и тетивата. Много често всяка страна на хвърчилото се прави в различни цветове, за да се получи по-пъстър цвят. Изисква дълга опашка. Змията споделя същото име с острова, където традиционно са летели на Великден като символ на възнесението на Христос.
Хвърчила в кутия
Кутия змии се появиха в резултат на развитието на плоски змии. Хората са забелязали, че вертикалните повърхности значително влияят върху стабилността на полета на хвърчилото. Така се появи първото хвърчило във формата на кутия. Кутия змиите обикновено не изискват опашка.
Ромбичното хвърчило е най-простото хвърчило във формата на кутия, не е сложно по дизайн, стабилно е в полет и лесно се изстрелва. Тя се основава на четири
надлъжни летви (лонжерони). Между тях са поставени два кръста, всеки от които се състои от две дистанционни летви. Покривалото за хвърчило е направено от две ленти хартия или синтетичен плат. Така се получават две кутии – предна и задна. Този дизайн на хвърчило е изобретен от австралийския изследовател Лорънс Харгрейв през 1893 г., докато се опитва да построи пилотиран самолет.
Potter's е хвърчило във формата на кутия, което има специални клапи за увеличаване на повдигащата сила. Състои се от четири надлъжни летви (лонжера) и четири сдвоени напречни летви-кръстове, две кутии и две клапи.
Хвърчила без рамки
Змиите без рамки са змии, които нямат твърди части. Приема формата на змия, като се надува от настъпващия въздушен поток. Оттук и двете предимства на тези хвърчила - вероятността от счупване при изпускане е нулева и компактност при транспортиране. Второто предимство ви позволява да правите хвърчила с много големи размери.
Sled (шейна) е хвърчило с нетвърда рамка. По време на полет черупката му поддържа формата си от вятъра, сякаш е надута. Използват се само две надлъжни летви, зашити в черупката, които не са свързани една с друга. Тези летви поддържат формата на черупката и я предпазват от намачкване. Този тип хвърчило се държи доста капризно при поривист вятър. За стабилен полет хвърчилото изисква дълга опашка. Предимствата на такова хвърчило включват лекота на производство и компактност по време на транспортиране, тъй като може да се навива в тръба без необходимост от монтаж и демонтаж.
Фолиото за шейни е по-нататъшно развитие на хвърчилото от предишния модел. В този дизайн изобщо няма твърди елементи. Твърдостта на купола се осигурява от цилиндри, напомпани от настъпващия въздушен поток. Налягането, създадено в цилиндрите, стесняващи се към задния ръб на хвърчилото, е напълно достатъчно, за да поддържа сенника изправен по време на полет. Въпреки това, хвърчило с този дизайн има и недостатъци, например, куполът може лесно да се смачка, когато вятърът утихне и това ще доведе до падане на хвърчилото, дори ако вятърът се вдигне отново, куполът вече не може да се изправи сам. Има и известни трудности при стартиране. Но неоспоримото предимство на факта, че змиите не могат да бъдат счупени, позволи на този дизайн да продължи своето развитие.
Фолиото Super Sled е друго развитие на „шейната“. Три надуваеми секции правят това хвърчило по-устойчиво на срутване. Освен това ви позволява да направите това хвърчило със значителни размери и да получите значителна тяга. Може да се използва за повдигане на предмети, включително камера.
FlowForm е много често срещан дизайн на хвърчила, тъй като е един от най-стабилните едноредови хвърчила без рамка. С подходящо обучение, при постоянен вятър може да лети без опашка. Въпреки това, при силен и поривист вятър все още се препоръчва използването на опашката. Те могат да бъдат направени в наистина гигантски размери, като най-често се счита за площ от 3 кв.м. Те също се произвеждат с голям брой секции, шест, осем и дори повече.
Хвърчилото Nasa Para Wing е резултат от изследване на Националната космическа агенция на САЩ, което извади на бял свят доста интересни еднослойни безрамкови хвърчила. Бяха извършени разработки в търсене на оптимални системи за изстрелване на космически кораби. Като „страничен продукт“ хвърчилото се създава от хора по целия свят. Редица оригинални решения правят този модел лесен за производство. Някои модели са контролируеми. Въпреки многото предимства (нисък разход на материал, висока тяга и др.), Тези хвърчила имат значителен недостатък - сравнително ниско аеродинамично качество, което обаче непрекъснато се увеличава поради по-нататъшното подобряване на дизайна на хвърчилото.
Parafoil е специален подклас безрамкови хвърчила. Този тип хвърчило е изработено от херметична материя със затворени вътрешни пространства и въздухозаборник, обърнат към насрещния поток. Въздухът, проникващ в отвора за всмукване на въздух, създава свръхналягане в затвореното пространство на хвърчилото и надува хвърчилото като балон. Дизайнът на хвърчилото обаче е такъв, че когато се надуе, хвърчилото придобива определена аеродинамична форма, която е в състояние да създаде повдигащата сила на хвърчилото. Има много видове хвърчила - парафоли: еднолинейни, двулинейни контролирани, четирилинейни контролирани. Двуредните хвърчила са предимно пилотажни, или хвърчила с площ до 3 кв.м. Четирилинейните хвърчила са хвърчила с доста голяма площ от 4 кв.м., използвани в спорта като двигателна сила (кайт). Едноредовите змии са за забавление, предлагат се в различни дизайни и форми и дори могат да изобразяват всякакви предмети и животни.
Надуваеми - друг интересен модел е опит за комбиниране на предимствата на парафолиото и рамковите модели. Има и раковина, но вече се надува не от вятъра, а с помощта на помпа на земята (като гумени пръстени). Хвърчилото също няма рамка, но поради излишното налягане вътре в черупката, то вече има летяща форма на земята. Отново по аналогия с надуваем ринг - хвърчилото не потъва във водата при падане, поради тази причина се използва при кайтинг при каране по водна повърхност.
Защо летят хвърчила?
Способността на хвърчилата да се задържат във въздуха и да повдигат товари се обяснява с факта, че имат подемна сила. Нека дадем следния опит. Ако подадете ръката си с чиния (парче картон или шперплат) през прозореца на движещ се автобус или вагон, като я поставите вертикално, ще почувствате, че ръката ви се носи назад с известна сила. Тази сила възниква, защото поток от въздух тече върху плочата и упражнява натиск върху нея. Това налягане ще бъде по-голямо, ако се увеличи размерът на плочата или скоростта на движение; При висока скорост тази сила може да бъде толкова голяма, че подаването на ръката ви ще бъде опасно. Силата на натиск върху противоточната плоча може да се намали многократно, ако плочата се постави с ръба си към въздушния поток. Ако плочата е поставена под лек ъгъл, ръката ще започне да се накланя не само назад, но и нагоре. Ъгълът спрямо въздушния поток се нарича ъгъл на атака (обикновено се обозначава α - алфа). Змиите летят при среден ъгъл на атака 10-20°.
И така, защо хвърчилото лети?
Върху хвърчилото действат четири сили: съпротивление, повдигане, гравитация и повдигане. A B α F 2 F 3 F 1 (виж фигурата).
В опростен чертеж линията AB представлява напречно сечение на плоско хвърчило. Да приемем, че нашето въображаемо хвърчило лети отдясно наляво под ъгъл α - алфа спрямо хоризонта или насрещния вятър. Нека да разгледаме какви сили действат върху хвърчило по време на полет.
Плътна въздушна маса пречи на движението на хвърчилото по време на излитане, с други думи, упражнява някакъв натиск върху него, нека го обозначим с F1. Сега нека да построим така наречения успоредник на силите и да разложим силата F1 на две компоненти - F2 и F3. Силата F2 отблъсква хвърчилото от нас, което означава, че докато се издига, то намалява първоначалната си хоризонтална скорост. Следователно това е съпротивителна сила. Другата сила (F3) носи хвърчилото нагоре, така че нека го наречем повдигане. Установихме, че има две сили, действащи върху хвърчилото: силата на съпротивление F2 и силата на повдигане F3.
Вдигайки хвърчилото във въздуха (теглейки го за релсата), ние сякаш изкуствено увеличаваме силата на натиск върху повърхността на хвърчилото, тоест силата F1. И колкото по-бързо бягаме, толкова повече се увеличава тази сила. Но силата F1, както установихме, се разлага на два компонента: F2 и F3. Теглото на хвърчилото е постоянно, но действието на сила F2 се възпрепятства от парапета, повдигащата сила се увеличава - хвърчилото излита.
Скоростта на вятъра се увеличава с височината, поради което, когато пускат хвърчило, те се опитват да го вдигнат на такава височина, че вятърът да поддържа модела в една точка. По време на полет хвърчилото винаги е под определен ъгъл спрямо посоката на вятъра.
Силата на съпротивление се създава от движението на въздуха, който тече около хвърчилото.
Повдигането е частта от съпротивлението, която се превръща в сила нагоре.
Силата на привличане се дължи на теглото на хвърчилото и се прилага в точка, наречена център на тежестта.
Движещата сила се предава на хвърчилото от спасително въже, което действа като двигател. Хвърчилото ще полети, ако линиите на действие на всички тези сили се пресичат в центъра на тежестта. В противен случай полетът на хвърчилото ще бъде нестабилен. За да отговори на тези изисквания, повърхността на хвърчилото трябва да бъде наклонена спрямо вятъра под правилния ъгъл. Надлъжната стабилност на хвърчилото се осигурява от опашката или формата на аеродинамичната повърхност, напречната стабилност се осигурява от равнините на кила, монтирани успоредно на релсата, или от кривината и симетрията на аеродинамичната повърхност. Когато правите хвърчила, тези фактори не трябва да се забравят. Стабилността на полета на хвърчилото също зависи от позицията на центъра на тежестта на хвърчилото. Опашката измества центъра на тежестта на хвърчилото надолу и забавя трептенията на хвърчилото, ако вятърът е силен или неравномерен.
Нека изчислим повдигащата сила на хвърчило по формулата:
Еч=K*S*V*N*cos(a),Където
K=0,096 (коефициент),
S - носеща повърхност (m2),
V - скорост на вятъра (m/s),
N - нормален коефициент на налягане (виж таблицата)
Скорост на вятъра, V, m/s 1 2 4 6 7 8 9 10 12 15
Нормален коефициент на налягане N, kg/m2
0,14 0,54 2,17 4,87 6,64 8,67 10,97 13,54 19,5 30,47
a е ъгълът на наклона.
Пример.
Първоначални данни:
С=0,5 m2;
V=6 m/s,
а=45°.
н=4,87 kg/m2. (виж таблицата)
Замествайки стойностите във формулата, получаваме:
Fз=0,096*0,5*6*4,87*0,707=1 кг.
Изчислението показа, че това хвърчило ще се издигне нагоре само ако теглото му не надвишава 1 кг. Изчислихме подемната сила в старата система от единици (kg*s, килограм-сила), а не в системата SI (N, Нютон). Факт е, че в ежедневието ни е по-лесно да оценим силата в килограми, отколкото в нютони, т.е. знаем колко усилия трябва да положим, за да вдигнем торба с 5 кг картофи. Същото е и с хвърчилата. За да бъдем честни, нека дадем преобразуването на килограм-сила в системата SI: 1 kg*s = 9,81 N. Но не всичко е толкова просто, колкото изглежда отвън. Много е трудно да се знае скоростта на вятъра, дори ако пуснете хвърчило, докато държите анемометър в ръцете си, резултатите няма да са верни. Скоростта на вятъра се променя с височината. И ъгълът на наклон се променя леко по време на полет. Само практиката ще ви помогне да пуснете хвърчило.
По този начин, след като разгледахме основните принципи на полета с хвърчила, можем спокойно да кажем, че хвърчилото, което е по-просто за проектиране и управление, е прототипът на по-сложни самолети.
Много дизайнери, които преди това се интересуваха от правенето на хвърчила, преминаха към работа по самолети. Но техният опит в изграждането на хвърчила не премина без следа. Той със сигурност е изиграл роля в историята на авиацията през първия етап от развитието на самолетите.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
След като разгледах историята на хвърчилото, след като проучих основните видове и дизайн и направих сравнителен анализ, стигнах до следното заключение.
В днешно време пускането на хвърчила, тъй като е детска игра, изисква много въображение и помага за разширяване на кръгозора. В процеса на избор на вида и формата на хвърчилото се развиват дизайнерските наклонности, дизайнерът има възможност за артистична изява в процеса на измисляне на емблеми и други декоративни елементи, така че полетът на хвърчилото винаги е вълнуващ спектакъл.
За други това е вълнуващ спорт. По целия свят се създават клубове и общности, които обединяват любителите на хвърчила - както дизайнерите, така и тези, които просто ги пускат. Един от най-известните е KONE - клубът за хвърчила на Нова Англия, част от Американската асоциация за летене на хвърчила. Някои хора смятат пускането на хвърчила за добра традиция, например в Япония.
В чужбина хвърчилата са изключително популярни сред децата и младежите. Те са особено популярни в Куба, о. Бали. Често можете да видите как децата, дори когато са на плажа, не се разделят с любимото си занимание - хвърчила с най-разнообразни дизайни и най-ярки цветове се реят във въздуха над морето.В днешно време конструкцията на хвърчила не може да има нито защита, нито научна значимост. Тъй като с развитието на авиацията тяхната роля в тези области намалява.
Проектирането и пускането на хвърчила за хора, които не гледат на това като на забавление, помага да се разберат основните принципи на полета на всички самолети заедно. Създаването на хвърчила се превърна в един от разделите на началното авиационно обучение на учениците, а хвърчилата се превърнаха в пълноценни самолети заедно с модели на самолети и планери, тъй като те позволяват да се изучават законите на физиката, аеродинамиката и тяхното практическо приложение.
Този подход към хвърчилата е началната стъпка за децата, които планират да свържат живота си в бъдеще с проектирането или експлоатацията на самолети. Без познаване на изчисленията, без да се вземат предвид характеристиките на долните слоеве на атмосферата, посоката на вятъра и др. не летете нито с хвърчило, нито с модел на планер или самолет
Литература
1. Ермаков A.M. Най-простите модели на самолети: Книга. За ученици 5-8 клас. ср. училище М .: Образование, 1989, - 144 с.
2. Енциклопедия на домашните продукти. – М.: АСТ – ПРЕС, 2002. – 352.: ил. - (Направи го сам).
3. Рожов V.S. Кръжок по авиомоделизъм. За ръководители на клубове в училища и извънучилищни институции М.: Просвещение, 1986.-144с.
4. Ермаков А. М. „Най-простите модели на самолети“, 1989 г
5. “Факулативен курс по физика” - М: Образование, 1998г.
6. A.A.Pinsky, V.G.Razumovsky “Физика и астрономия” - Просвещение, 1997.
7. Енциклопедия за деца. Том 14. Технология. гл. изд. М.Д. Аксенов. - М.:
Аванта+, 2004 г.
Интернет ресурси:
1. http://media.aplus.by/page/42/
2. http://sfw.org.ua/index.php?cstart=502&
3.http://www.atrava.ru/08d36bff22e97282f9199fb5069b7547/news/22/news -17903
4. http://www.airwar.ru/other/article/engines.html
5. http://arier.narod.ru/avicos/l-korolev.htm
6. http://www.library.cpilot.info/memo/beregovoy_gt/index.htm
7. http://aviaclub33.ru/?page_id=231
8. http://sitekd.narod.ru/zmey_history.html
9. http://sitekd.narod.ru/zmey_history.html
Възраст: 13 години
Място на обучение: MBOU „Училище-гимназия № 10“ на името на. Е. К. Покровски, Симферопол, Република Крим, Руска федерация
Ръководител: Роман Виталиевич Кривощеков, методист на физико-математическия отдел на PDO GBOU DO Република Крим MAN „Искател“, Симферопол
Историческа изследователска работа по темата:
Хвърчила: детско забавление или практическа аеронавтика?
Планирайте
1. Въведение
2 История на появата и използването на хвърчила
3 Защо и как хвърчилото лети?
4 вида хвърчила
6 Списък на използваната литература
Въведение
Много родители, когато купуват хвърчило за децата си, дори не осъзнават, че правенето и пускането на хвърчила, от една страна, е детско забавление, което привлича хора от всички възрасти, а от друга, това е хоби, което насърчава развитието на наблюдателност, изобретателност и творчески потенциал. И на пръв поглед такава проста и обичайна играчка за нас не е толкова проста, колкото може да изглежда.
Цел на работата- изучавайте хвърчилото като самолет, идентифицирайте областите на приложение, проектирайте и пускайте хвърчилото.
Задачи:- изучаване на историята на хвърчилата;
Разберете видовете и областите на тяхното приложение;
Разберете защо и как хвърчилото лети;
Проектирайте хвърчило и го тествайте.
История на произхода и използването на хвърчилата
Историята на хвърчилата датира от древен Китай и датира от поне 2000 години. Историята на произхода на хвърчилото се основава предимно на традиции и легенди, т.к материалите, от които са направени хвърчилата (дърво, хартия, плат, листа и клони на дървета) са унищожени доста бързо. Най-старите археологически находки датират от около 200 години.
Змиите са изградени под формата на пеперуди, птици, риби, бръмбари, които са боядисани в ярки цветове. Най-разпространена била драконовата змия, която приличала на полукрокодил – полузмия.
По-късно хвърчилата започват да се изграждат под формата на плоски рамки, покрити с хартия или плат. Те вече не приличаха на приказната змия, но името се запази и до днес.
От самото начало на своето съществуване хвърчилото се използва в три основни области – военни действия, ритуали и ежедневие. Използването на хвърчило за военни цели беше основно ограничено до измерване на разстоянието до вражески обекти и сплашване на врагове. В историята на Русия също има препратки към хвърчила: през 906 г., по време на превземането на Константинопол, княз Олег заповяда да бъдат направени много хвърчила под формата на конници и пешаци, за да всяват ужас в защитниците на града: те изведнъж видя тази безбройна руска армия.
Хвърчилата са били използвани и в ритуали. Смятало се, че като се приближите малко до небето, където живеят боговете, и като привлечете вниманието им с яркия си вид, има по-голям шанс да привлечете вниманието на боговете към молитвите на хората. Така например, пускайки хвърчило, те плашеха злите духове и предпазваха от зли сили, болести и искаха богата реколта.
Хвърчилата също са били използвани в Азия за улов на риба, плашене на птици от посевите, за повдигане на строителни материали до върховете на сгради и, разбира се, като играчки.
Учените също разгледаха по-отблизо тази детска играчка. Известният физик, математик и астроном Леонхард Ойлер пише: „Хвърчилото, детска играчка, пренебрегвана от възрастните, някой ден ще бъде обект на задълбочени изследвания.“ И той не сбърка. През 1749 г. шотландският астроном А. Уилсън вдигнал термометър върху змия, за да измери температурата на въздуха на височина. Известният американски учен Б. Франклин, използвайки хвърчила, проведе изследване на атмосферното електричество и доказа, че светкавицата по време на гръмотевична буря не е нищо повече от електрически разряд с огромна сила. След като открива електрическата природа на мълнията в резултат на тези изследвания, Франклин изобретява гръмоотвода.
Големият руски учен Михаил Ломоносов също е построил хвърчила за изследване на електричеството в атмосферата. На 26 юни 1753 г. Ломоносов „с помощта на хвърчило извлича мълния от облаците“. Той пусна хвърчило в гръмотевична буря и освободи разряд от статично електричество по връвта, използвана като проводник. Тези експерименти едва не му костваха живота, но неговият последовател академик Ричман беше убит от електрически разряд.
През 19 век хвърчилата се използват широко и за метеорологични наблюдения. В началото на 20 век хвърчилата допринасят за създаването на радиото. КАТО. Попов използва змии, за да вдигне антените на значителна височина. Важно е да се отбележи използването на хвърчила при разработването на ранните самолети. По-специално, A.F. Можайски, преди да започне изграждането на своя самолет, проведе серия от тестове с хвърчила. Въз основа на резултатите от тези тестове са избрани размерите на самолета, които трябва да му осигурят достатъчна подемна сила.
Практическите възможности на хвърчилото привлякоха вниманието на военните. През 1848 г. К.И. Константинов разработи система за спасяване на бедстващи крайбрежни кораби с помощта на хвърчила. По време на Първата световна война войски от различни страни използваха хвърчила, за да издигнат наблюдатели, за да забележат артилерийски огън и разузнаване на вражески позиции. Хвърчилата се използват и на фронтовете на Великата отечествена война. Например с тяхна помощ нашите войници разпръснаха листовки.
В следвоенните години хвърчилата се превърнаха във вълнуващо занимание за учениците. Но заедно с това те често се използват и в областта на метеорологията за изследване и наблюдение на долните слоеве на атмосферата. Кутия хвърчила повдигат инструменти, които записват температура, налягане, влажност на въздуха и посока на вятъра на височина. В далечна Антарктида нашите учени широко използваха змии за изследване на атмосферата до надморска височина от около 1000 m.
В наши дни хвърчилата не са забравени, те живеят пълноценен, активен живот. Хвърчилата помагат на метеоролозите да изучават горните слоеве на атмосферата. Можете да прикрепите към змията не само барометър и термометър, но и фото и видео оборудване, като впоследствие използвате получените данни за топографски карти. Използването на хвърчило за такива цели е много по-изгодно, по-лесно и по-евтино от използването на тежко летателно оборудване. Освен това радиолюбителите, както и преди 100 години, все още използват хвърчило за получаване на стабилен сигнал.
Хвърчилото също има свой празник. Всяка година през втората неделя на октомври по целия свят се отбелязва Световният ден на хвърчилата.
Защо и как хвърчилото лети?
Хвърчилото принадлежи към летателна машина, по-тежка от въздуха. Защо змията се издига и какво я задържа на върха? Основното условие за това е движението на въздуха спрямо хвърчилото. Скоростта и посоката на вятъра постоянно се променят. Не само планините, но и къщите, мостовете, сградите и дърветата отклоняват вятъра на повърхността на земята от хоризонталната му посока. И така, как хвърчилото лети? Опростена рисунка ще помогне да се отговори на този въпрос. Нека правата AB представлява изрезката на плоско хвърчило и нека ъгълът към насрещния поток на вятъра. Нека да разгледаме какви сили действат върху змиите по време на полет. По време на излитане плътна въздушна маса пречи на хвърчилото да се движи, тоест оказва известен натиск върху него. Нека означим силата на натиск F1. Сега нека построим успоредник на силите и разложим силата F1 на две компоненти - F2 и F3. Силата F2 тласка хвърчилото към нас, което означава, че докато се издига, то намалява първоначалната си хоризонтална скорост. Следователно това е съпротивителна сила. Друга сила F3 дърпа хвърчилата нагоре, това е повдигащата сила.
Вдигайки хвърчилата във въздуха, ние изкуствено увеличаваме силата на натиск F1 върху повърхността на хвърчилото. Но силата F1, както вече знаем, е разделена на два компонента: F2 и F3. Масата на модела е постоянна, а действието на сила F2 се възпрепятства от парапета. Това означава, че подемната сила се увеличава - хвърчилото излита. Известно е, че скоростта на вятъра се увеличава с височината, защото колкото по-високо сте от земята, толкова по-малко обекти биха попречили на движението му. Ето защо, когато се изстрелват, те се опитват да вдигнат хвърчилото на височина, където вятърът може да го поддържа.
Видове хвърчила
Всички хвърчила могат да бъдат разделени на две основни групи: неконтролирани и контролирани.
Неконтролируемите хвърчила включват познатите хвърчила, които, издигнати в небето, са там приблизително в една и съща точка и чието движение може да бъде повлияно само от входящия въздушен поток.
Най-простите неконтролируеми змии са плоски. Предците на всички хвърчила, те имат плоска рамка. Стабилизацията се постига благодарение на формата на хвърчилото, въздушните потоци в платното и опашките. Примерите включват руско хвърчило, индийско хвърчило, звездно хвърчило и хвърчило с делта крило.
Извитите хвърчила имат напречно огъване в дизайна си, което им позволява да бъдат по-стабилни от плоските хвърчила, елиминирайки необходимостта от използване на опашка за стабилизиране, като по този начин подобрява обхвата на вятъра на хвърчилото. Огъването в конструкцията се постига или чрез специално извит свързващ елемент, или чрез издърпване на напречните елементи на рамката като лък.
След като се запознахме с дизайна на плоските хвърчила, научихме, че нито дължината, нито ширината на повечето плоски хвърчила не надвишават 1 м. Защо това е така? За да отговорим на този въпрос, трябва да разгледаме два важни параметъра: повдигане и сила на хвърчилото. Трудно е да се направи плоско хвърчило с голям размах на крилата, без значително да се увеличи здравината на елементите му. Но увеличаването на здравината води до увеличаване на ширината и дебелината на структурните елементи на рамката, което се отразява на масата на хвърчилото. Невъзможно е масата да се увеличава безкрайно, идва момент, когато повдигащата сила вече не е достатъчна, за да може хвърчилото да излети. Изобретателите се опитаха да заобиколят това противоречие. Така се появиха хвърчилата с форма на кутия, чиято здравина е много по-висока от здравината на плоските хвърчила.
Кутия змии. Хвърчилата от тази група имат пространствена рамка, те са наистина триизмерни и благодарение на рамката стабилността се увеличава още повече, а увеличаването на работните равнини води до увеличаване на повдигащата сила. Всеки знае добре такива хвърчила, кръстени на техните дизайнери, като хвърчилото на Хараграв и хвърчилото на Потър.
Нетвърди змии. Това е хибридна група хвърчила, чиято основна разлика е, че формата се приема от входящия въздушен поток. В същото време дизайнът все още използва отделни твърди и полутвърди рамкови елементи.
Змии без рамки. Формата, приета от въздуха, проникващ вътре в хвърчилото, и пълната липса на рамка като такава са отличителните черти на тази група. Основните предимства са пълната свобода в размера и формата на хвърчилото и ниското тегло.
Контролираните хвърчила включват хвърчила, чийто полет може да се контролира от наличието на две или повече линии.
Двуредов. Летателните апарати, така наречените спортни или акробатични хвърчила, обикновено са с триъгълна (делтообразна) форма с две линии, по една във всяка ръка. Благодарение на линиите е възможно да се контролира посоката на полета на това хвърчило. Освен това, благодарение на конструкцията си, хвърчилото може да маневрира не само в две равнини спрямо пилота, но и в трета равнина.
Четириредов. Четири линии, прикрепени към две дръжки, ви позволяват напълно да контролирате ъгъла на атака на тези хвърчила. Под контрола на пилота хвърчилото може да лети във всяка посока, да се върти и да спира във всяка точка на прозореца на вятъра.
Без рамка. В тази категория контролирани хвърчила има хвърчила, предназначени за теглене, те могат да бъдат дву- или четири-редови. Платното приема своята форма както поради настъпващия поток, така и поради рамката, образувана от сгъстен въздух. Основната цел е теглене на човек.
Разгледахме основните видове хвърчила, но има хвърчила, които се различават от тях по дизайн и използвани материали. Нека разгледаме някои от тях.
Змии по принципа на ЗВП. Известно е, че превозните средства с въздушна възглавница (AHV) се издигат поради разликата в налягането: налягането под дъното винаги е по-голямо, отколкото в горната част. А стабилността на устройството се създава от специално устройство, което равномерно разпределя газовия поток по целия периметър. Змиите също могат да летят, използвайки този принцип.
Хвърчилото е парашут.Въздушният поток удря леко наклонения сенник на парашута и го повдига нагоре. За стабилизиране на полета към парашута на хвърчилото е прикрепена опашка, а в центъра под купола е фиксирана телескопична тръба. Той служи както като твърда рамка, така и като регулатор на позицията на центъра на тежестта на модела.
Змия-диск.Формата на такова хвърчило дава добра стабилност при полет. Моделът е много подобен на два ниски конуса, сгънати заедно. Дизайнът е допълнен от кил, както и малка тежест, която измества центъра на тежестта надолу и по този начин повишава стабилността на апарата, и отвор в долната част на корпуса. Този отвор ви позволява да използвате разликите в налягането, които се създават при силни пориви на вятъра.
Змии въртящи се.Спинърите, въртящи се под въздействието на настъпващия въздушен поток, създават не само повърхност, която играе същата роля като равнината на кутийно или плоско хвърчило, но също така, благодарение на ъгъла на атака, създават допълнителна повдигаща сила . Това позволява, при равни други условия, да се правят по-малки хвърчила.
Змийски хеликоптер.В града може да е трудно да се намери голяма открита площ, където можете свободно да тичате с хвърчило. Хвърчилният хеликоптер не изисква много място за изстрелването си и лошото време не е пречка за него.
Змии с дифузьори. Решихме да изградим и тестваме този тип хвърчило. Дизайнът на такова хвърчило е много прост. Двете летви се закрепват на кръст в центъра и се завързват по краищата със здрав конец. Хвърчилото е покрито с ветроупорен дъждобран, към който е прикрепен дифузер от същия плат (снимка 1). Пуснахме хвърчилото на училищния стадион. (снимка 2). Въздухът, който се движи през дифузора с все по-голяма скорост, увеличава скоростта на хвърчилото и което е по-важно, му придава допълнителна стабилност при полет (снимка 3,4,5).
снимка 1 
снимка 2
снимка 3 
снимка 4 
снимка 5
заключения
Въз основа на моето проучване стигнах до следните заключения:
1 Хвърчилото има дълга история. Те са изградени от различни материали и са им дадени различни форми.
2 Използването и използването на хвърчило беше много разнообразно: във военни операции, ритуали, ежедневие, както и за изследване на физически явления. И разбира се, винаги е бил използван като детска играчка.
3 В днешно време хвърчилото не се използва за отбранителни цели и ролята му в научните изследвания не е много значима, но за хората, интересуващи се от аеронавтика, то помага да разберат основните принципи на полета на всички летателни апарати.
Ето защо можем уверено да кажем, че такова детско забавление като хвърчило е преди всичко пример за практическа аеронавтика.
Списък на използваната литература
- www.kite.ru/news/kitestaff/the-kite-story.php
Ермаков А.М. Най-простите модели на самолети: Книга за ученици от 5-8 клас. - М.: Образование, 1984. - 160 с.: ил.
Заворотов В.А. От идея до модел: Книга за ученици от 4-8 клас - М., Просвещение, 1988. - 160 с.: ил. - (Направи го сам).
Перелман Я.И. Занимателна физика. Книга първа - М.: Наука, 1976. - 224 с.: ил.
prokite.ru/kites/tipyi-vozdushnyih-zmeev/
