учнівський проект "Судно- та повітроплавання"

Навчальний проект

«Від Дедала-Ікара

до сучасних вітрильників»

(розвиток судно- та повітроплавання)

Підготував (ла)

учень (учениця) 7 класу

Керівник:

20__ р.

Зміст

Вступ ……………………………………………………....... 4

Від мрій до рекордів…

(досягнення повітроплавання та літакобудування) ……... 6

Підкорення стихії та планети

(розвиток судноплавства та роль кораблів у історії завоювань) ……………………………………………………….. 12

Висновки ………………………………………………….. 20

Література ………………………………………………… 21

Вступ

Тема проекту: «Від Дедала-Ікара до сучасних вітрильників» (Розвиток судно- та повітроплавання)

Мета і завдання проекту:

- дослідити історію виникнення, розвитку, види, принцип побудови та функціональні можливості плавальних та літальних апаратів;

- розширити знання про розвиток судно- та повітроплавання;

- розвивати спостережливість, уважність, уяву, логічне мислення;

- виховувати вміння конкретизувати, узагальнювати, інтерес до вивчення фізики.

Навчальні предмети: фізика, інформатика.

Обладнання: комп’ютер (засоби для зв’язку з Інтернет, текстовий редактор, програми для опрацювання зображень, програма для створення мультимедійних презентацій), довідники, підручники.

Хід роботи над проектом

1.Обрання теми дослідження

2.Визначення цілей проекту

3.Пошук матеріалу

4.Аналіз знайденого матеріалу

5.Відбір матеріалу для проекту

6.Створення шаблону проекту

7.Створення проекту

8.Редагування проекту

9.Планування оформлення презентації

10.Відбір матеріалу для створення презентації

11.Створення презентації

12.Редагування презентації

13.Формулювання висновків

14.Захист проекту

Від мрій до рекордів…

(досягнення повітроплавання та літакобудування)

Мрія людини про «килим–літак» втілена у літальних апаратах, які для нас стали звичайним явищем. Авіація була одним із найромантичніших досягнень ХХ ст. Але чому тільки тепер матеріалізована мрія людини літати в небі? Не було винаходів? А можливо інші проблеми стримували втілення  мрії  у  практику? Спробуємо історично простежити за розвитком подій з цього приводу.

Особливо цікавим для людства є міф Стародавньої Греції про Дедала та сина його Ікара – Дедал вважається у багатьох народах першим будівничим літального апарату.

Дедал, живучи на чужині, ніяк не міг забути далекої батьківщини. Дружина його померла, і тоді він надумав будь-що дістатись із сином до рідних Афін. Митець знав, що цар Мінос ніколи його не відпустить і що ніхто, боячись царського гніву, не допоможе йому втекти, а варта впіймає і приведе назад до палацу. Якось сидів Дедал на березі моря, журно дивився на білих чайок, що кружляли над хвилями, і раптом йому сяйнула смілива думка: «Нехай Мінос закрив мені путь через море, нехай він усім володіє — і водою, і землею, але небо — не його володіння, небо вільне! Треба навчитись літати в птахів!»

Відтепер увесь вільний час Дедал робив із пташиного пір'я великі крила. Насамперед він ладнав одну до одної малесенькі пір'їни, а тоді брав довші й довші. Потім міцно стягував їх мотузком, клеїв воском і вигинав, щоб були як у справжнього птаха. Нарешті крила були готові, великі — Дедалові, трохи менші — Ікару. Митець прикріпив свої до спини й до рук, змахнув ними і легко знявся в повітря. Покруживши, він опустився на землю і став повчати Ікара: — Не можна підійматися дуже високо, синку, бо сонце там палюче, воно розтопить віск — і пір'я розлетиться. А низько над морем теж не лети, щоб хвилі не замочили тобі крил. Треба триматися середини, запам'ятай це, Ікаре, тільки середини. Будь слухняний, не шукай власної дороги, а лети просто за мною. Він навчив його літати. А наступного дня, щойно ясне сонце виринуло з далеких глибин океану, вони знялись у безхмарну блакить.

Ікар спершу слухняно летів за батьком. Почуття лету, дивовижне, незнане, сповнило його душу неймовірною радістю. У захваті Ікар забув за батькову засторогу й полинув вище, ще вище, аж до золотого сонця. Зненацька хлопець відчув, що крила вже не так міцно тримають його, як спершу. Пекуче сонячне проміння розтопило віск, пір'я посипалося додолу, і марно тепер юнак махав уже безкрилими руками.

- Батьку, батьку, я гину! — відчайдушно крикнув Ікар і зник серед зелених морських хвиль.

Не чув того крику Дедал, та, ще раз озирнувшись, не побачив за собою Ікара. Розпачливо кружляв він у повітрі, гукаючи сина, а тоді примітив на хвилях розкидане пір'я. Нещасний батько все зрозумів і мало не збожеволів з горя, та мусив летіти далі, до найближчого берега.

То був чималий острів. Довго блукав по ньому Дедал, поки хвилі прибили до берега юнакове тіло. Убитий горем Дедал поховав тут сина, і відтоді той острів зветься Ікарія, а море довкола люди і досі звуть Ікарійським. І цікаво, що втіленням одвічної мрії людства про крила став не розумний, розважний Дедал, знаменитий винахідник, митець, а неслухняний, завзятий хлопець Ікар, який перший відчув радість вільного лету і віддав за це власне життя.

Прагнення людини до польотів в усі часи було настільки великим, що   причину   здійснення  цієї   мрії треба шукати не у відсутності стимулюючих факторів для винаходів,    а    у    браку    знань    і технічних можливостей. Технічні проблеми польоту були настільки складними, що на відміну від інших задач механіки їх не можна було розв’язувати без накопичення інженерних навичок і дуже тривалого наукового аналізу.

Проблема повітроплавання була на одному з перших місць і привертала увагу європейського наукового товариства вже у другій половині ХІХ ст. Після успіхів промисловості у використанні пари, переможної ходи поїздів і пароплавів природним кроком стрімкого розвитку техніки мало стати здійснення мети людини про вільний політ, опанування повітряною стихією.

Одним із переломних років у розвитку повітроплавання став 1783. Брати Монгольф’є сконструювали першу повітряну кулю та здійснили на ній політ. Першу модель майбутнього аеростата («монгольф'єра») брати змайстрували в 1782. Це була невелика куля з шовковою оболонкою, із отвором унизу. Під отвором вони палили папір, повітря всередині кулі прогрівалося, і модель піднімалася до стелі приміщення, в якому проводився експеримент. Потім брати зробили декілька оболонок великих розмірів і запускали кулі на відкритому повітрі. Перша публічна демонстрація польоту безпілотної повітряної кулі з оболонкою з грубого льняного полотна, обклеєного папером, відбулася 5 червня 1783 в Анноні; апарат досяг висоти близько 1800 м. У другий політ, що відбувся 19 жовтня 1783, аеростат відправився з «екіпажем» – бараном, півнем і качкою. 21 листопада 1783 аеростат з екіпажем з двох чоловік пролетів над Парижем; це був перший в історії політ людини на літальному апараті.

Україна теж не залишилася осторонь подій по створенню та випробуванню повітряних куль. 1784 року у Львові запущено першу у світі повітряну кулю з автоматичним пальником на рідкому пальному для підігріву повітря у балоні. Це сталося усього через дев'ять місяців після польоту кулі братів Монгольф’є. У 1874 році у Харківській губернії М.Т. Лаврентьєв на кулі власного виготовлення виконав 10 польотів і досягнув висоти 6 000 м.

Повітряна куля — літальний апарат (аеростат), у якому для польоту використовується газ, легший за повітря, чи нагріте повітря. Складається з заповненої газом оболонки та прикріпленого до неї кошика чи причіпної кабіни. На відміну від дирижаблів, повітряні кулі не мають двигунів для самостійного горизонтального руху в повітрі.

Сучасні повітряні кулі також здебільшого наповнюються нагрітим повітрям. За допомогою пропанового пальника повітря нагрівається, і, оскільки гаряче повітря легше за холодне, куля злітає. Якщо набрана завелика висота, пілот смикає за спеціальний шнур, що відкриває отвір у повітряній кулі (а саме у оболонці) — таким чином, частина гарячого повітря виходить назовні, і повітряна куля опускається.

Основні недоліки повітряної кулі:

•         Повітряною кулею не можна керувати — вона летить туди, куди її «понесе» вітер.
•         Також повітряна куля не здатна перевозити габаритний і важкий вантаж.

Більшість сучасних аеростатів мають краплеподібну форму. Корпус "краплі" формує оболонка із синтетичного багатошарового матеріалу. Основний об'єм корпуса займає ємність, наповнена гелієм. Легкий газ за законом Архімеда протидіє силі гравітації і утворює «сплавну» («вспливну») силу. Також у корпусі аеростата — зазвичай в передній і задній частині —є два внутрішні відсіки — «мішки», наповнені повітрям. Вони слугують для утримання постійної форми та напруження оболонки, що є дуже важливим при зміні висоти аеростата, або при погодній зміні атмосферного тиску. Коли аеростат піднімається, і зовнішній барометричний тиск зменшується, гелій в аеростаті розширюється. Для компенсації зростаючого напруження оболонки із мішків відкачується повітря. При зниженні аеростата— навпаки.

На відміну від аеростатів, які легші за повітря, одним із видів літального апарату, важчого за повітря, є планер. Планер не має власної механічної тяги. Створення необхідної підйомної сили досягається приданням планеру швидкості при зльоті; це досягається буксуванням його літаком (автомобілем,  мотоциклом) або гумовим шнуром (амортизатором), який розтягується вручну планеристами. Відчепившись від буксира, планер, що злетів, може тільки планувати, тобто знижуватися по похилій траєкторії. Використовуючи висхідні потоки повітря, планер може літати горизонтально, парити і навіть набирати висоту. Такий тип польоту має загальну назву планерування або ширяння. Планери широко застосовуються в авіаційному спорті.

У військовій справі вони можуть бути використані для викидання повітряних десантів, перекидання спорядження і бойової техніки.

Вперше сконструйований у 1853 Дж. Кейлі. На рубежі XIX-XX століть найвідомішим творцем планерів був Отто Лілієнталь. Виготовивши і випробувавши безліч моделей, він створив вдалу конструкцію балансирного планера з хорошими льотними характеристиками.

Серед фактів, що викликають інтерес, можна назвати перший рекорд швидкості на повітряній кулі, який 7 жовтня 1811 року поставив Уіндхем Седлер, пролетівши від Бірмінгема до Хекінгхема (відстань між містами становить 180 км) із середньою швидкістю 135 км/год. 4 травня 1961 року Віктор Пратер і Манкольм Росс встановили рекорд висоти, піднявшись на 34 668 м. Новий рекорд висоти встановив 24 жовтня 2014 року Алан Юстас. Ним було досягнуто висоти 41 419 м (135 890 футів). Рекордної висоти було досягнуто приблизно за дві години. Після цього Юстас за допомогою вибухового пристрою відділив від себе свій сферичний аеростат і повернувся на Землю, скориставшись парашутом.

У березні 1999 р. гібридний аеростат "Брейтлінг Орбітер 3" висотою 60 метрів з аеронавтами Бертраном Пікаром і Брайаном Джонсом здійснив навколосвітню подорож. Основну підйомну силу створював гелій, йому допомагало нагріте повітря, розміщене в нижній частині оболонки. Екіпаж із двох людей розміщувався в герметичній гондолі, в яку нагнітався кисень і азот. Вуглекислий газ, який виділявся при диханні, видалявся літієвими фільтрами.

Підкорення стихії та планети

(розвиток судноплавства та роль кораблів у історії завоювань)

Кораблі як засоби для торгових комунікацій, дослідження нових земель відомі з давніх-давен. Вже в античні часи єгиптяни, греки, фінікійці, римляни, вікінги та інші народи використовували кораблі не тільки для торгівлі і мандрівок, а і як військове знаряддя.

Історію кораблебудування і військово-морської справи прийнято ділити на п'ять етапів:

• період галерних (гребних) флотів;
• період вітрильних флотів;
• період парових броненосних флотів;
• період флотів різнорідних сил (інколи — епоха авіаносців);
• період ракетно-ядерних флотів.

При цьому кожен з періодів може складатися з декількох етапів в залежності від підходів до способів ведення війни на морі що тоді існували і, відповідно, конструкцій і озброєння кораблів.

Ера галерних флотів

Судна періоду галерних (або гребних) флотів ділилися на довгі і короткі: перші були бойовими кораблями, другі— торговими суднами і кораблями забезпечення. На коротких суднах, які через форму корпусу також називали «круглими», які рухалися в складі бойового флоту, перевозили десант, провізію, питну воду та інші необхідні для бою вантажі.

Довгі, тобто бойові, кораблі будувалися максимально полегшеними аби підвищити їх маневреність і швидкість. Головним рушієм довгих суден було весло, коротких — вітрило.

Довгі часи головним озброєнням корабля був таран, виготовлений з міцної деревини і нерідко обшитий металом. Найбільш розповсюдженими кораблями античності були триреми (трієри), тобто судна, що мали три ряди веслярів. Не зважаючи на те, що з X століття почали будуватися судна з вітрильним озброєнням, галерний флот довгий час залишався основою бойових флотів: через недосконалість вітрильного озброєння вітрильники залишалися маломаневреними. Одним з різновидів малих безпалубних галер була козацька «Чайка». На галерах стали встановлювати артилерію.

«Золотим віком» галерних флотів вважається період XVI—XVII століття. Гребні галери залишалися на озброєнні флотів аж до XVIII століття. Однак для збільшення потуги артилерії як основного засобу ураження слід було збільшити розміри і тоннаж кораблів, тобто створити корабель нового типу.

Епоха вітрильних кораблів

Перехідна епоха від гребних до вітрильних кораблів тривала близько сторіччя з першої половини XVI століття до початку XVII століття.

З XIV століття в Європі почалася ера розвитку кораблебудування, чому дав великий поштовх винахід компаса. В цьому ж столітті виник новий вид суден — галеони, основним рушієм яких стали вітрила. В XIV—XV століттях галеони входили в склад флотів Іспанії, Англії, Голландії.

На початку XVI століття були винайдені гарматні порти, що мало також величезний вплив на розвиток військового кораблебудування. В XVI—XVIII століттях іспанські і голландські кораблі панували на океанських просторах. На початку артилерія вважалася допоміжним засобом ураження: бій починався з застосуванням артилерії на етапі зближення. В ближньому бою основним тактичним прийомом був абордаж.

Оскільки основна увага приділялася збільшенню потужності бокового вогню, кормові і носові надбудови ставали меншими, що позитивно вплинуло на маневреність кораблів. В основі створення кораблів, які в подальшому отримали назву лінійних, була покладена конструкція розвинутого галеона. Основними напрямками розвитку корабля стало покращення обрисів корпусу і парусності, розташування гарматних портів в два-три деки вище ватерлінії, введення шпилів для підйому якорів, обшивка підводної частини корпусу мідними листами.

У XVII–XVIII століттях з'явилися основні типи бойових вітрильних кораблів і суден забезпечення, а також виникла тактика лінійного бою. З кораблів почали формувати ескадри. Менші кораблі — фрегати — використовувалися для розвідки, ще менші — корвети, бриги та ін. — були посильними суднами.

З появою парових броненосних кораблів епоха вітрильного флоту дійшла кінця.

Період парових броненосних флотів

Перші парові броненосні кораблі з'явилися під час Кримської війни 1853–1856років. Це були французькі броненосні плавучі батареї, побудовані з деревини. Але вони мали броню товщиною до 35 см, покладену на дерев'яну підкладку. На батареях крім вертикального бронювання застосовувалося і горизонтальне — тонкі бронелисти прикривали палубу над закритою батареєю. Вперше плавбатареї були використані при морському бомбардуванні російської фортеці Кінбурн. Берегові батареї фортеці виявилися безсилими проти броньованих суден.

Незабаром після Кримської війни броньовані плавбатареї почали будувати і в Англії. Однак оптимальний вигляд нового типу кораблів формувався ще досить тривалий час. Першим броненосним кораблем, побудованим з заліза і з водонепроникними переборками став англійський броненосец «Воріор» (англ. Warrior). Одночасно відбувався пошук форм і способів ведення морського бою. Визначилося три основні напрямки боротьби з броненосними кораблями: таранний удар, збільшення потужності артилерії і застосування підводних мін.

Другий період броненосного кораблебудування, який розпочався після Громадянської війни в США характеризувався створенням крейсерських сил. Бронепалубні крейсери озброювалися швидкострільною артилерією середнього калібру. Поширення мінної війни призвело також до появи нового класу кораблів — міноносців, що в свою чергу змусило озброювати великі кораблі протимінною артилерією, посилювати конструктивний протиторпедний захист. Паралельно відбувалося збільшення тоннажу, озброєності і захищеності броненосців. До кінця XIX століття погляди на нові кораблі поступово устоялися, привівши до виникнення так званих «ескадрених броненосців», важких артилерійських кораблів, пристосованих до ведення артилерійського бою у складі ескадр.

На початку XX століття збільшилась кількість класів надводних кораблів — з'явилися і набули розвитку монітори, ескадрені міноносці, тральщики, мінні загороджувачі та інші кораблі зі спеціалізованими функціями. З'явився і принципово новий клас бойових кораблів — підводні човни.

Фактично відбувався поступовий перехід до флотів різнорідних сил, який остаточно відбувся вже після Першої світової війни.

Період флотів різнорідних сил

У період Першої світової війни значного розвитку отримали надводні сили флоту. Згідно з тогочасною концепцією застосування флотів, основна увага продовжувала приділятися тактиці артилерійської дуелі броненосних ескадр. Лінійні кораблі будувалися, головним чином, за покращеними довоєнними проектами. Важлива увага приділялася і будівництву лінійних крейсерів — кораблів близьких за класом до лінкорів, але більш швидкохідних і менше броньованих. Отримали розвиток і підводні сили і морська авіація, однак вони вважалися другорядними.

У період Першої світової війни з'явився і цілком новий клас надводних кораблів — авіатранспроти і авіаносці.

Міжвоєнний період характеризувався бурхливим розвитком корабельної авіації і Із вдосконаленням палубної авіації, її озброєння і способів застосування, авіаносці ставали найбільш ефективною і потужною силою в боротьбі на морі.

Разом з важкими лінкорами низка країн будувала їх полегшений варіант, який отримав назву «кишенькові лінкори» або важкі крейсери. Найбільш універсальними і масовими кораблями періоду розвитку різнорідних флотів залишалися ескадрені міноносці. Відбувалися взаємопов'язані процеси універсалізації есмінців, збільшення їх тоннажу, швидкості і маневреності. У перші післявоєнні роки ескадрені міноносці почали озброюватися сучаснішим протичовновим озброєнням, швидкострільною артилерією, що перетворило їх в універсальні кораблі, призначені виконувати в першу чергу завдання протичовнової і протиповітряної оборони.

До середини Другої світової основна увага приділялася збільшенню дальності їх плавання, здатності ефективно боротися з засобами повітряного нападу, надводним маневреним якостям. У подальшому розвиток підводних човні йшов шляхом покращення підводних маневрених якостей, підводної дальності плавання, зниженню шумності.

У зв'язку з бурхливим розвитком з середини 1950-х років нових видів озброєння, зокрема ракетно-ядерного, докорінно змінилися погляди військових теоретиків на роль і структуру флоту.

Період ракетно-ядерних флотів

З появою на озброєнні армій світу балістичних ракет з ядерними боєголовками стратегічне значення флотів посилилося: Світовий океан став маневреним стартовим майданчиком для запуску ракет, спрямованих на важливі об'єкти в глибині території противника. Здатність військово-морських сил виконувати стратегічні завдання по ядерному стримуванню стала визначним фактором розвитку флотів. Головну роль при цьому стали відігравати підводні човни — носії балістичних ракет. Одночасно зросла роль і надводних кораблів, які забезпечують бойову діяльність ракетних підводних човнів і протидіють підводним ракетоносцям противника. Поява на озброєнні тактичної ядерної і керованої реактивної зброї дозволила вести боротьбу з більш могутнім противником у всіх морях і океанах.

В 1950-х роках головним засобом доставки ядерної зброї була авіація, внаслідок чого в цей період особлива увага приділялася розвитку авіаносної авіації і ударних авіаносців, які стали основою ударних сил флотів розвинених країн.

З 1970-х років в США, Великобританії, Франції і Італії на заміну ударних і протичовнових авіаносців приходять багатоцільові атомні авіаносці. Для забезпечення бойових дій атомних авіаносців здійснювалося і здійснюється будівництво багатофункціональних кораблів класів крейсер, есмінець, фрегат і корвет, оснащених керованою ракетною зброєю (КРЗ) у тому числі — атомних. В стратегічних ядерних силах основний розвиток отримали атомні підводні човни з балістичними ракетами, протичовнові сили, багатоцільові атомні підводні човни.

Важливе місце в формуванні конфігурації сучасних флотів відіграла поява на їх озброєнні вертольотів — багатофункціональних засобів ураження і бойового забезпечення: на озброєнні з'явилися протичовнові, десантні вертольотоносці, десантні вертольотоносні кораблі-доки.

Висновки

Людина-творець, задумавши якусь справу, неодмінно доведе її до кінця: якщо не особисто, то за допомогою майбутніх поколінь.

Потрібно було не один рік напруженої праці багатьох тисяч вчених, інженерів, робітників, колективна робота сотень науково-дослідних установ для того, щоб створити та довести до рівня досконалості літальні та плавальні засоби. Наше повсякденне життя не обходиться без участі таких пристроїв, як літаки та кораблі. І хоча в їх розробці та створенні приймала участь лише невелика частина населення планети, скористатися ними вже змогли не один раз мільйони жителів Землі для різних цілей: переміщення в просторі, участь у бойових діях…

Література

1. Джон Маркофф. Рекордний парашутний стрибок -- більш ніж 25 міль за 15 хвилин. Нью-Йорк Таймс, 25 жовтня 2014 
2. Доценко В. Д. История военно-морского искусства. — под. ред. В. И. Куроедова. — М.: ЭКСМО, 2003. — Т. 1-2 (Кн. 1-3). — ISBN 5-699-04856-1.
3. Енциклопедичне видання у 6-ти томах «Україна: хронологія розвитку», видавництво «Кріон»
4. Кузык Б. Н., Никольский В. И., Новичков Н. Н. Военные флоты мира. Справочник. — М.: Национальный центр научно-технической информации, 2005. — 1250 с. —ISBN 5-98384-005-3.
5. Стобровский Н. Г. Воздухоплавание.– М: Досарм, 1949. – 64 с.
6. Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985.
7. http://aerospace.klasna.com/uk/site/litalni-aparati-legshe-po.html
8. http://ru.wikipedia.org/wiki